ХОЛОДИЛЬНЫЙ АППАРАТ С ВСАСЫВАЮЩЕЙ И ДРОССЕЛЬНОЙ ТРУБКАМИ, СОЕДИНЕННЫМИ МЕЖДУ СОБОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКОЙ
REFRIGERATING UNIT WITH SUCTION AND THROTTLE PIPES INTERCONNECTED BY ULTRASONIC WELDING

Область техники
Предлагаемое изобретение относится к холодильному аппарату с дроссельной (капиллярной) и всасывающей трубками для хладагента. Дроссельная трубка, по меньшей мере, частично проходит внутри всасывающей трубки и, образуя точку выхода, выходит из всасывающей трубки. Затем в другой точке всасывающей трубки, там, где наружные поверхности дроссельной трубки и всасывающей трубки соприкасаются, дроссельная трубка и всасывающая трубка соединяются между собой. Изобретение относится далее к способу соединения дроссельной и всасывающей трубок.
Уровень техники
В домашних холодильниках дроссельная (капиллярная) трубка перед входом в испаритель, как правило, вводится внутрь всасывающей трубки и проходит внутри всасывающей трубки до самого испарителя. Этим достигается предварительное охлаждение текущего в дроссельной трубке сжиженного хладагента посредством теплообмена с отсасываемым испарившимся хладагентом во всасывающей трубке. Обычно всасывающая и дроссельная трубки в том месте всасывающей трубки, в котором дроссельная трубка вводится внутрь всасывающей трубки, герметически соединяются между собой посредством пайки. В результате пайки структура материала, из которого состоит капиллярная трубка (обычно это медь или медный сплав), изменяется так, что капиллярная трубка без дополнительного крепления легко бы смялась. По этой причине часть дроссельной трубки, находящаяся снаружи всасывающей трубки, перед вводом во всасывающую трубку на некотором протяжении прокладывается параллельно всасывающей трубке и крепится к всасывающей трубке с помощью клейкой ленты. Клейкая лента обычно накладывается вручную.
Другой возможностью прикрепления дроссельной трубки к всасывающей трубке могло бы быть обматывание дроссельной трубки вокруг всасывающей трубки. Однако это привело бы к возникновению нежелательных шумов.
Раскрытие изобретения
Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы создать холодильный аппарат вышеописанного типа, в котором введенная во всасывающую трубку дроссельная трубка была бы простым и недорогим способом защищена от смятия в месте входа во всасывающую трубку.
Эта задача решается холодильным аппаратом по п.1 и способом соединения всасывающей и дроссельной трубки холодильного аппарата по п.7 формулы изобретения. Зависимые пункты относятся к предпочтительным вариантам исполнения холодильника.
В соответствии с этим предлагается холодильный аппарат с дроссельной и всасывающей трубками для хладагента, причем дроссельная трубка в первой точке (которая может быть выполнена в виде участка или зоны, но для краткости далее будет называться точкой) всасывающей трубки вводится внутрь всасывающей трубки и соединяется с ней, а во второй точке (которая также может быть выполнена в виде участка или зоны, но для краткости далее будет называться точкой) всасывающей трубки, в которой наружные поверхности дроссельной и всасывающей трубок соприкасаются, дроссельная трубка и всасывающая трубка соединяются между собой. Согласно изобретению наружные поверхности дроссельной трубки и всасывающей трубки во втором месте соединения всасывающей и дроссельной трубок соединяются между собой с помощью ультразвуковой сварки.
Ультразвуковая сварка состоит, как правило, в том, что соединяемые наружные поверхности всасывающей и дроссельной трубок приводятся в соприкосновение и возбуждаются ультразвуком высокой частоты. Частота может лежать при этом в пределах приблизительно от 20000 до 60000 Гц. Наружные поверхности всасывающей и дроссельной трубок трутся друг о друга и нагреваются при этом так сильно, что их контактные поверхности сплавляются между собой. Как правило, энергия ультразвука подводится к соединяемым трубкам через так называемый сонод (акустический концентратор). Сонод усиливает ультразвук, генерируемый, например, магнитострикционным осциллятором. Магнитострикционный осциллятор состоит, как правило, из нескольких пьезокерамических дисков с отверстиями, сжатых между собой металлическими наконечниками.
Преимущество сварки всасывающей и дроссельной трубок с помощью ультразвука состоит в том, что теплота, требующаяся для сварки, выделяется в течение короткого времени и локализуется исключительно на соприкасающихся поверхностях обеих трубок. Конечно, и другие части трубок нагреваются тепловым потоком из области контакта. Однако они остаются при этом значительно более холодными, чем это было бы возможно, например, при пайке. Поэтому структура металла, из которого состоят всасывающая и дроссельная трубки (обычно это медь или медный сплав), не подвергается существенному изменению. Тем самым, механическая прочность материала сохраняется. Кроме того, предлагаемая технология соединения очень дешева. Затем прикрепление дроссельной трубки к всасывающей трубке с помощью ультразвуковой сварки можно автоматизировать, чего нельзя сделать при креплении с помощью клейкой ленты. Это пока что приходится делать вручную. Отказ от клейкой ленты дает еще и экономию материала.
Предпочтительно, второе место, на котором наружные поверхности дроссельной и всасывающей трубок соединяются между собой с помощью ультразвука, отстоит от первого места, где дроссельная трубка входит внутрь всасывающей трубки, на 5-20 мм, лучше на 5-15 мм, а еще лучше приблизительно на 10 мм.
Дроссельная трубка может вводиться внутрь всасывающей трубки самым различным образом. Например, в стенке всасывающей трубки может быть проделан прокол, или входное отверстие, для дроссельной трубки. Затем имеется возможность предусмотреть присоединительную трубку, с одной стороны которой имеется место для конца первой секции всасывающей трубки и дроссельной трубки, и которая поэтому развальцована. В развальцовку вставляется вторая секция всасывающей трубки и дроссельная трубка. Другая возможность состоит в том, чтобы одну из секций всасывающей трубки снабдить на одном из ее концов крышкой, имеющей отверстие для вставления второй секции всасывающей трубки и входное отверстие для дроссельной трубки. Например, в случае расширения всасывающая трубка в первом месте имеет больший диаметр, чем во втором месте.
Благодаря введению дроссельной трубки во всасывающую трубку непосредственно перед испарителем, текущий в дроссельной трубке к испарителю сжиженный хладагент предварительно охлаждается за счет теплообмена с отсасываемым из испарителя испарившимся хладагентом во всасывающей трубке. Поэтому второе место, в котором находящаяся снаружи всасывающей трубки часть дроссельной трубки прикреплена к всасывающей трубке посредством ультразвуковой сварки, находится относительно хладагента, текущего во всасывающей трубке, ниже по течению, чем первое место, в котором дроссельная трубка входит во всасывающую трубку.
В качестве предлагаемого в изобретении холодильного аппарата может фигурировать, например, домашний холодильник или морозильник.
Предлагаемое изобретение охватывает также способ соединения всасывающей трубки холодильного аппарата с дроссельной трубкой. Этот способ предусматривает следующие шаги: вывод дроссельной трубки изнутри всасывающей трубки в первой точке, служащей местом выхода всасывающей трубки; соединение всасывающей трубки и дроссельной трубки в первой точке, в частности, посредством пайки; создание контакта между наружной поверхностью части дроссельной трубки, находящейся вне всасывающей трубки, и наружной поверхностью всасывающей трубки во второй точке всасывающей трубки; соединение всасывающей трубки и дроссельной трубки во второй точке. При этом наружные поверхности всасывающей трубки и дроссельной трубки соединяются между собой посредством ультразвуковой сварки. Перечисленные технологические шаги предпочтительно выполняются в вышеуказанной последовательности. Однако имеется также возможность изменить указанную последовательность. Например, можно сначала ввести дроссельную трубку внутрь всасывающей трубки, затем прикрепить дроссельную трубку к всасывающей трубке посредством ультразвуковой сварки для последующей защиты от смятия и, наконец, соединить дроссельную трубку с всасывающей трубкой в месте входа дроссельной трубки во всасывающую предпочтительно посредством пайки.
Краткий перечень фигур чертежей
Прочие признаки и преимущества изобретения вытекают из следующего описания примера реализации со ссылками на прилагаемый чертеж.
На нем представлена часть испарителя 3 с дроссельной трубкой 1, подводящей хладагент, всасывающей трубкой 2, отводящей хладагент, и соединение обеих трубок перед испарителем 1 в разрезе.
Осуществление изобретения
На чертеже изображена дроссельная трубка 1 и всасывающая трубка 2 предлагаемого в изобретении холодильного аппарата. Сам холодильный аппарат не изображен, поскольку его конструкция специалистам известна. В качестве холодильного аппарата может выступать, например, домашний холодильник. По дроссельной (капиллярной) трубке 1 сжиженный хладагент втекает в испаритель 3 холодильного аппарата. Дроссельная трубка входит в изгибающийся в форме меандра (чего не видно на изображенном частичном разрезе) по всей поверхности испарителя 3 канал 4 хладагента. Канал 4 хладагента заканчивается присоединительным участком 5 испарителя 3, в который введена и закреплена всасывающая трубка 2. Всасывающая трубка 2 выводит испарившийся хладагент из испарителя 3. Всасывающая трубка 2 и дроссельная трубка 1 - это тонкостенные трубки с внутренним диаметром в несколько миллиметров в случае всасывающей трубки 2 и в несколько долей миллиметра в случае дроссельной трубки 1.
Перед испарителем 3 дроссельная трубка 1 в первой точке А всасывающей трубки 2 входит во всасывающую трубку 2 и проходит к испарителю 3 внутри всасывающей трубки 2 до ее конца в присоединительном участке 5 испарителя 3. Благодаря размещению дроссельной трубки 1 во всасывающей трубке 2 обеспечивается предварительное охлаждение проходящего по дроссельной трубке 1 сжиженного хладагента за счет теплообмена с отсасываемым испарившимся хладагентом во всасывающей трубке 2. В представленном конструктивном варианте всасывающая трубка 2 состоит, по меньшей мере, из двух секций 9 и 10, герметически соединенных между собой соединительной трубкой 11. Непосредственно соединенная с испарителем 3 секция 10 всасывающей трубки одним концом соединяется с соединительной трубкой 11, на которой расположена первая точка А. Соединительная трубка 11 развальцована, и на ней предусмотрено место выхода для дроссельной трубки 1. В расширение введены секция 9 всасывающей трубки 2 и дроссельная трубка 1. Секция 9 всасывающей трубки 2 заканчивается в расширении. Дроссельная трубка 1 проходит дальше к испарителю 3 в секции 10 всасывающей трубки 2. Секция 9 всасывающей трубки 2 и дроссельная трубка 1 герметично соединены в расширении соединительной трубки 11 с секцией 10 всасывающей трубки 2 посредством пайки.
В отличие от варианта, изображенного на чертеже, возможен и другой вариант конструкции, при котором дроссельная трубка 1 в точке А всасывающей трубки 2 вводится во всасывающую трубку 2 через прокол, или входное отверстие, в расширении всасывающей трубки 2 или присоединительной трубки 11. В этом случае всасывающая трубка 2 могла бы состоять только из одной секции. Можно было бы также оснастить присоединительную трубку 11 в первой точке А крышкой с двумя сквозными отверстиями, одним для вставления секции 9 всасывающей трубки и другим для введения дроссельной трубки 1. Дроссельную трубку 1 и всасывающую трубку 2 и в этом случае требуется соединить между собой в месте входа дроссельной трубки 1 во всасывающую трубку 2 посредством пайки.
Всасывающая трубка 2 и дроссельная трубка 1 состоят, как правило, из меди или из медного сплава. При пайке структура медного материала изменяется, что приводит к ухудшению прочностных характеристик медного материала. Поэтому дроссельная трубка 1 при механической нагрузке в месте паяного входа во всасывающую трубку 2 легко может надломиться. Чтобы этого не случилось, дроссельная трубка 1 крепится к всасывающей трубке 2 посредством ультразвуковой сварки еще в одной второй точке В. В этой точке В дроссельная трубка 1 находится снаружи всасывающей трубки 2. В изображенном варианте исполнения вторая точка В всасывающей трубки 2 находится ниже по течению проходящего по всасывающей трубке 2 хладагента, чем первая точка А всасывающей трубки 2. Подходящее расстояние между первой точкой А и второй точкой В составляет приблизительно от 5 до 20 мм, предпочтительно приблизительно от 5 до 15 мм, а наиболее предпочтительно около 10 мм.
Соединение дроссельной трубки 1 и всасывающей трубки 2 в обеих точках А и В может производиться, например, в следующем порядке: дроссельная трубка 1 в точке А выводится изнутри всасывающей трубки 2 и соединяется с ней посредством пайки. Затем наружная поверхность расположенной вне всасывающей трубки 2 части дроссельной трубки 1 приводится в соприкосновение с наружной поверхностью всасывающей трубки 2 в точке В, т.е. дроссельная трубка 1 прикладывается к всасывающей трубке 2. Соприкасающиеся наружные поверхности дроссельной трубки 1 и всасывающей трубки 2 соединяются между собой посредством ультразвуковой сварки. Это происходит под воздействием ультразвука высокой частоты. Частота при этом может лежать в пределах от 20000 до 60000 Гц. Под действием ультразвука наружные поверхности дроссельной трубки 1 и всасывающей трубки 2 трутся друг о друга и нагреваются при этом так сильно, что их контактные поверхности сплавляются между собой. Как правило, энергия ультразвука подводится к соединяемым трубкам через так называемый сонод (акустический концентратор). Сонод усиливает ультразвук, генерируемый, например, магнитострикционным осциллятором. Магнитострикционный осциллятор может состоять из нескольких пьезокерамических дисков с отверстиями, сжатых между собой металлическими наконечниками.
Перечисленные выше технологические операции по соединению дроссельной трубки 1 и всасывающей трубки 2 в точках А и В могут также выполняться и в другой последовательности, отличной от описанной. Например, можно сначала ввести дроссельную трубку 1 в точке А внутрь всасывающей трубки 2, затем прикрепить дроссельную трубку 1 в точке В к всасывающей трубке 2 посредством ультразвуковой сварки, и только после этого спаять дроссельную трубку 1 с всасывающей трубкой 2 в точке А.