空調(diào)室外機冷媒高壓灌注工藝應用研究

廖方敏

（TCL空調(diào)器（中山）有限公司 中山 528400）

引言

隨著中國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，城市進程和工業(yè)化進程的不斷增加，產(chǎn)品競爭力越來越激烈，對產(chǎn)品生產(chǎn)的成本、效率、質量，員工的職業(yè)健康安全越來越高，本文針對空調(diào)室外機冷媒灌注工藝進行研究，通過采用截止閥高壓端灌注工藝及以最經(jīng)濟的方案更改現(xiàn)有生產(chǎn)線，實現(xiàn)對產(chǎn)品生產(chǎn)的成本控制、效率保持、質量提升，員工的職業(yè)健康提高。

1 現(xiàn)狀

按照目前空調(diào)行業(yè)通用生產(chǎn)工藝，通過工藝管向空調(diào)室外機進行冷媒灌注，室外機工藝管灌注冷媒生產(chǎn)工藝復雜，存在下述幾個問題：

1.1 質量

工藝管灌注冷媒后，需要對室外機上的工藝管進行密封，密封效果需要根據(jù)焊工的技能水平和輔助工具封口鉗的穩(wěn)定性，密封性難以保證，經(jīng)常發(fā)生冷媒泄漏的情況。

1.2 安全

冷媒灌注，需要借助快速接頭工具與工藝管進行對接輔助（如圖1），由于快速接頭與工藝管是機械咬合，冷媒灌注時的灌注壓力為2.8～3.2 MPa，如果快速接頭發(fā)生咬合失效情況，灌注過程中會加速接頭突然松脫擊傷人員的情況。

圖1 快速接頭咬合工藝管

1.3 健康

火焰釬焊工藝會產(chǎn)生煙霧（如圖2），除了會帶來環(huán)境的污染，長期在此崗位作業(yè)也會影響員工的身體健康。

圖2 火焰釬焊封口作業(yè)

1.4 成本

普通機型需要從毛細管組件中單獨加一個分流三通管和一段120 mm的φ6*0.5 mm的銅管（如圖3所示）；可燃冷媒機型還需要采用洛克環(huán)工藝或者超聲波焊接工藝進行封口，需要再單獨加洛克環(huán)零件或者超聲波設備。

圖3 分流三通管和工藝管

2 從截止閥處灌注冷媒的可行性

2.1 從低壓閥進行冷媒灌注

根據(jù)空調(diào)制冷、制熱原理圖（如圖4、5），直接從低壓閥充注冷媒，直接會把液態(tài)冷媒灌注進壓縮機腔，我們知道液態(tài)相對于氣態(tài)具有不可壓縮性的物理特性，會導致對外機內(nèi)的壓縮機吸、排氣閥片均有沖擊，影響壓縮機的可靠性，增加壓縮機的故障率。

2.2 從高壓閥進行冷媒灌注

根據(jù)空調(diào)制冷、制熱原理圖（如圖4、5），直接從高壓閥充注冷媒，液態(tài)冷媒經(jīng)過外機的冷凝器、壓縮機的儲液罐，進入壓縮機腔會成為氣態(tài)狀態(tài)，但從高壓閥灌注冷媒，由于外機的節(jié)流裝置內(nèi)徑只有1.0～2.0 mm，存在阻力作用，灌注效率必然降低，提高灌注壓力，必然降低冷媒灌注的安全性。

圖4 制冷循環(huán)原理圖

圖5 制熱循環(huán)原理圖

3 高壓閥灌注工藝試驗方案及結果

3.1 試驗方案

3.1.1 工件、工具準備：對應箱體的室外機（待抽真空、灌注作業(yè)）、相應規(guī)格角閥等（如圖6）。

圖6 室外機樣機

3.1.2 取裝角閥：取用相應規(guī)格角閥裝到室外機大、小閥門上（如圖7）。

圖7 室外機大、小閥門裝上充注角閥

3.1.3 工藝管封口：提前將工藝管焊接封口（如圖8）。

圖8 室外機對工藝管進行封口完成

3.1.4 抽真空：將真空管與室外機大、小閥門上角閥對接，開始抽真空作業(yè)，暫定抽真空時間為180 s，記錄抽真空后真空度（如圖9）。

圖9 室外機進行灌注前的抽真空

3.1.5 灌注：抽真空合格后，將室外機放置到電子秤上，去皮，灌注槍與小閥門對接進行灌注（如圖10），記錄灌注時間和灌注速度（如圖12），灌注完成后拔除灌注槍，記錄電子秤重量數(shù)據(jù)（如圖11）。

圖10 室外機高壓閥進行冷媒灌注

圖11 室外機冷媒灌注重量

圖12 灌注機灌注后的參數(shù)

3.1.6 將以上記錄數(shù)據(jù)匯總成表（見表1），照片存檔。

3.2 試驗結果

根據(jù)以上試驗過程，共收集了11組不同冷量、不同毛細管規(guī)格大小外機從高壓閥灌注的速度試驗數(shù)據(jù)（如表1所示），根據(jù)試驗數(shù)據(jù)可知，外機小閥門灌注速度與毛細管規(guī)格大小有關，約20～50 g/s，而工藝管灌注速度可達到200 g/s，因此室外機灌注時間將由原先10～20 s/臺增加到40～60 s/臺。

表1 高壓閥灌注實驗數(shù)據(jù)

冷媒從室外機高壓閥門灌注可行，但原抽真空環(huán)線末端移動式灌注模式已不能滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求，需對生產(chǎn)線進行相應改造并增加相應的數(shù)量灌注槍才能滿足生產(chǎn)效率。

4 流水線改造應用

目前冷媒高壓灌注現(xiàn)有模式都不能滿足生產(chǎn)節(jié)拍高壓閥灌注工藝需求，需要對生產(chǎn)線進行相應改造并增加灌注槍數(shù)量。

根據(jù)高壓閥灌注實驗數(shù)據(jù)可以得出，室外機灌注時間同比增加，需要滿足生產(chǎn)10～15 s/臺的產(chǎn)量節(jié)拍，必須配備6把灌注槍（單一冷媒）才能滿足要求。

4.1 真空臺站環(huán)線型改造應用

改造前的真空臺站環(huán)線型采用真空環(huán)線末端進行移動式灌注模式，只有一個出口通道（如圖13），最多只能使用2把冷媒灌注槍進行灌注，無法滿足生產(chǎn)節(jié)拍。

圖13 改造前真空環(huán)線

針對抽真空環(huán)線的特點，擬采用灌注區(qū)抽真空環(huán)線采用一進兩出改造方案，在兩個出叉位實現(xiàn)多臺產(chǎn)品同時灌注，此抽真空環(huán)線進出叉改造方案具備改造幅度小、投入成本低和改造周期短特點。

抽真空環(huán)線新增1道出叉段，以實現(xiàn)4～6把灌注槍同時灌注，滿足生產(chǎn)線灌注節(jié)拍要求，實現(xiàn)4～6臺產(chǎn)品同時進行灌注，改造方案進行如下設計，抽真空環(huán)線進出叉改造方案圖及實際效果（如圖14、15）。

圖14 改造后真空環(huán)線

圖15 改造后真空環(huán)線

1）抽真空環(huán)線出叉程序調(diào)整，出叉段1和出叉段2平均分流。

2）出叉段分段動力設計，初步設計為三段，即加速段、中間段和出機段。

加速段：抽真空完成產(chǎn)品加速進入出叉段。

中間段：可存儲3～4臺產(chǎn)品，灌注工進行灌注槍對接開始灌注。

出機段：可存儲1～2臺產(chǎn)品，灌注完成后加速分離，進入主線。

3）中間段、出機段末端分別安裝阻擋器，進行產(chǎn)品分離，中間段阻擋器由灌注工控制放行。

4）灌注機定置在出叉段對面，灌注槍走空中或是地面過主線后懸掛在平衡吊上，方便灌注工操作，采用雙平衡吊導軌，滿足灌注槍交叉移動。

5）抽真空環(huán)線程序上可以進行抽真空異常產(chǎn)品識別。

6）出叉段產(chǎn)品灌注完成，增加員工蓋章。

4.2 真空臺站是固定式工作站改造應用

真空臺站是固定式工作站的灌注模式，外機抽真空合格后，產(chǎn)品匯流回主線，只有一個主線通道（圖16），只能使用1把冷媒灌注槍進行灌注，無法滿足生產(chǎn)節(jié)拍。

圖16 改造前真空臺站

針對抽真空臺站的特點，擬采用抽真空區(qū)域增加抽真空臺站，產(chǎn)品抽完真空度合格后，立即從產(chǎn)品高壓閥進行冷媒灌注，以實現(xiàn)4～6 把灌注槍同時灌注，滿足生產(chǎn)線灌注節(jié)拍要求，實現(xiàn)4～6 臺產(chǎn)品同時進行灌注，改造方案進行如下設計，抽真空臺站線改造方案圖及實際效果（如圖17、18）：

圖17 改造后真空臺站

圖18 改造后真空臺站

1）抽真空臺站從10個增加至16個，每邊各8個真空臺站。

2）把灌注機放置在真空臺站的平臺上，灌注機控制面板與機臺分離，固定在操作員工附近直接操作。

3）產(chǎn)品抽完真空度合格后，立即從產(chǎn)品高壓閥進行冷媒灌注，灌注槍懸掛在平衡吊上通過橫梁滑軌進行移動。

4）外機完成冷媒灌注后，增加員工蓋章。

5 結語

空調(diào)室外機冷媒采用高壓灌注工藝，從質量、安全、健康、成本等方面對比室外機從工藝管灌注工藝具有較高的優(yōu)勢，但對空調(diào)生產(chǎn)線的變動改造前期投資相對較高，需要1～2年才能回成本，隨著家用空調(diào)行業(yè)需不斷提高其自身競爭力以獲得更多的市場占有份額，必然要對產(chǎn)品制造工藝進行改進，降低生產(chǎn)成本，相信后續(xù)家用空調(diào)行業(yè)都會逐步進行切換為室外機冷媒高壓灌注工藝。