本发明属于制冷空调领域，特别涉及一种梯级蒸发式飞机地面空调机组。
背景技术：
航空系统用的飞行器，无论是民航飞机还是军用战斗机，在降落停靠时，需要大量低出风温度的冷空气充入，对机舱内的人员和机载设备进行冷却，以维持机舱内适合的环境温度。通常情况下，要迅速维持机舱环境温度，要求飞机地面空调机组出口温度低至-3℃左右，同时，因地域条件不同，飞机地面空调运行的环境温度可高达45℃以上，即就是要求飞机地面空调机组将45℃空气冷却至-3℃，利用单一制冷系统一般很难达到。
传统的做法是，一种是采用多压缩机制冷系统来实现多级蒸发温度，这种做法使得传统的飞机地面空调设备较为庞大，且系统很复杂，可靠性不高；另一种采用专用特殊的压缩机来实现，但是制冷效率很低，且成本很高。
同时，在室外环境温度较高的地域，很高的回风温度，会导致一级制冷蒸发系统压缩机的回气温度偏高，进而导致压缩机排气温度超高，一方面降低了系统的运行性能，另一方面高排气温度加速了压缩机润滑油的碳化，进而降低了系统的可靠性，甚至会导致机组停车保护。
基于此，传统的飞机地面空调在运行是仍然存在着系统过于复杂、可靠性有待提高、运行能效不高的问题，因此，研究开发新型节能、环保的飞机地面空调系统就显得尤为重要。
技术实现要素：
本发明所解决的技术问题在于提供一种梯级蒸发式飞机地面空调机组，解决现有空调机组在运行系统过于复杂、可靠性低和运行能效不高的问题。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种梯级蒸发式飞机地面空调机组，包括送风系统、压缩机、油分离器、冷凝器、气液分离器，还包括构成梯级蒸发式的第一冷却系统、第二冷却系统、第三冷却系统、混合工质分离器、混合器；
所述第一冷却系统包括第一电磁阀、第一热力膨胀阀、第一蒸发器、蒸发压力控制器；所述第二冷却系统包括第二电磁阀、第二热力膨胀阀、第二蒸发器；所述第三冷却系统包括第三电磁阀、第三热力膨胀阀、蒸发冷凝器、储液器、第四电磁阀、第四热力膨胀阀、第三蒸发器；
所述压缩机经两路与油分离器相连，所述油分离器与冷凝器相连，冷凝器与混合工质分离器相连；
所述混合工质分离器的第一出口依次经第一电磁阀、第一热力膨胀阀与第一蒸发器相连，第一蒸发器经蒸发压力控制器与混合器相连；
混合工质分离器的第一出口依次经第二电磁阀、第二热力膨胀阀与第二蒸发器相连；第二蒸发器与混合器相连；
混合工质分离器的第一出口依次经第三电磁阀、第三热力膨胀阀与蒸发冷凝器的第一接口相连；蒸发冷凝器的第一出口经蒸发压力控制器与混合器相连；
混合工质分离器的第二出口与蒸发冷凝器的第二接口相连；蒸发冷凝器的第二出口与储液器相连，储液器依次经第四电磁阀、第四热力膨胀阀与第三蒸发器相连，第三蒸发器再与混合器相连；混合器的另一端与气液分离器相连，气液分离器与压缩机相连。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)制冷系统简单：利用非共沸混合工质在同一压力下实现不同的蒸发温度的特性，结合混合工质分离器和蒸发压力控制器，通过单一压缩机实现了三种不同的蒸发温度，将原本复杂的多级压缩式制冷系统简单化。
(2)制冷性能高：传统的单一压缩机实现双蒸发温度的制冷系统，需要建立在较高的压缩比基础上，压缩机的压缩比越大制冷性能越低；而本发明可在常规压缩比下，实现三种不同蒸发温度，压缩机的制冷性能高于常规系统。
(3)系统可靠性强：传统的飞机地面空调机组在高温高湿进风温度下，易导致压缩机排气温度过高，降低了机组运行的可靠性；而本发明利用冷风旁通技术，通过回风温度传感器精确控制旁通电动风阀的开度，调节旁通风的混合比，以降低进风温度，保证制冷系统运行的可靠性。
(4)适用范围广：本发明解决了传统设计中的低能效问题，除了适应于送风温差较大的飞机地面空调，还适用于具有多种冷凝温度和蒸发温度，且各级温度相差较大的制冷空调场合。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明梯级蒸发式飞机地面空调机组的结构示意图。
具体实施方式
为了说明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
结合图1，本发明的一种梯级蒸发式飞机地面空调机组包括送风系统、构成梯级蒸发式的第一冷却系统、第二冷却系统、第三冷却系统、压缩机9、油分离器10、冷凝器11、混合工质分离器12、混合器17、气液分离器15；
所述第一冷却系统包括第一电磁阀22、第一热力膨胀阀18、第一蒸发器2、蒸发压力控制器16；所述第二冷却系统包括第二电磁阀23、第二热力膨胀阀19、第二蒸发器4；所述第三冷却系统包括第三电磁阀24、第三热力膨胀阀20、蒸发冷凝器13、储液器14、第四电磁阀25、第四热力膨胀阀21、第三蒸发器8；
所述压缩机9填充有两种非共沸制冷工质，所述压缩机9经两路与油分离器10相连，两种非共沸制冷工质经压缩机9压缩后分两路进入油分离器10；所述油分离器10与冷凝器11相连，冷凝器11与混合工质分离器12相连；
所述混合工质分离器12的第一出口依次经第一电磁阀22、第一热力膨胀阀18与第一蒸发器2相连，第一蒸发器2经蒸发压力控制器16与混合器17相连；
混合工质分离器12的第一出口依次经第二电磁阀23、第二热力膨胀阀19与第二蒸发器4相连；第二蒸发器4与混合器17相连；
混合工质分离器12的第一出口依次经第三电磁阀24、第三热力膨胀阀20与蒸发冷凝器13的第一接口相连；蒸发冷凝器13的第一出口经蒸发压力控制器16与混合器17相连；
混合工质分离器12的第二出口与蒸发冷凝器13的第二接口相连；蒸发冷凝器13的第二出口与储液器14相连，储液器14依次经第四电磁阀25、第四热力膨胀阀21与第三蒸发器8相连，第三蒸发器8再与混合器17相连；两种非共沸制冷工质在同一压力下冷凝，高沸点的制冷工质被冷却为液体，低沸点的制冷工质仍为气体，高沸点的制冷工质经混合工质分离器12的第一出口分别进入第一蒸发器2、第二蒸发器4、蒸发冷凝器13的第一接口；低沸点的制冷工质经混合工质分离器12的第二出口进入蒸发冷凝器13的第二接口。混合器17的另一端与气液分离器15相连，气液分离器15与压缩机9相连。
进一步的，所述第一蒸发器2和板式蒸发冷凝器13具有相同的蒸发压力，并通过蒸发压力控制器16实现与第二蒸发器4不同的蒸发压力，第一蒸发器2的蒸发压力高于第二蒸发器4，实现两种不同的蒸发压力。
所述蒸发冷凝器13与第一接口与第一出口相连通，第二接口与第二出口相连通；
进一步的，所述送风系统包括过滤器1、第一挡水板3、第二挡水板5、送风机6、均流板7；
所述过滤器1、第一蒸发器2、第一防水板3、第二蒸发器4、第二挡水板5、送风机6、均流板7、第三蒸发器8依次安装在风道里；所述过滤器1位于回风口处，过滤器1用于将室外高温高湿的脏空气净化除尘，从而得到干净的新鲜空气；第一蒸发器2与第二蒸发器4之间设有第一挡水板3，第一防水板3用于将第一蒸发器2降温除湿后的空气进行滤水作业，避免将去除的水卷入到第二蒸发器4；第二蒸发器4与送风机6之间设有第二挡水板5，第二挡水板5用于对第二蒸发器4降温除湿后的空气进行滤水作业，避免将去除的水卷入到送风机6；送风机6与第三蒸发器8之间设有均流板7，均流板7将送风机6升压后的空气进行均流作业，均匀进入第三蒸发器8，以提升第三蒸发器8的蒸发效果。
优选的，所述冷凝器11为风冷冷凝器；风冷冷凝器占用空间小，更有利于应用于航空系统制冷空调领域。在一些实施方式中，所述冷凝器也可以为水冷冷凝器。
优选的，所述蒸发冷凝器13为板式蒸发冷凝器，体积小，效率高；在一些实施方式中，也可以采取套管式的蒸发冷凝器。
上述中，两种非共沸工质为两种沸点相差较大的常规制冷工质，如r22/r32混合工质。
进一步，所述梯级蒸发式飞机地面空调机组还包括旁通调节系统；所述旁通调节系统包括旁通电动调节阀26、回风温度传感器27；回风温度传感器27设置在过滤器1之前，旁通电动调节阀26通过一端通过风管连接在过滤器1和第一蒸发器2之间，另一端通过风管与第三蒸发器8之后的送风管道相连；通过回风温度传感器27测量过滤器1前入风口的环境温度，当测得环境温度较高时通过精确控制调节旁通电动调节阀26开度，将第三蒸发器8之后的送风管道的冷风送至过滤器1和第一蒸发器2之间，以降低回风温度，进而达到降低制冷压缩机的排气温度，提高系统可靠性，同时，还可兼顾能量调节功能。
工作时，室外高温高湿的脏空气通过回风过滤器1净化除尘后，经第一蒸发器2冷却至17℃左右进行降温除湿，降温除湿后的空气进入第一挡水板3进行滤水作业，然后进入第二级蒸发器4冷却至7℃左右进行进一步降温除湿，二次降温除湿后的空气进入第二挡水板5进行滤水作业后，通过高压送风机6进行升压作业，经升压后的空气通过送风均流板7进行均流作业后，均匀进入第三蒸发器8冷却至-3℃左右后，经送风软管送入机舱使用。
同时制冷系统中，压缩机9将混合的两种非共沸制冷工质气体压缩后，高温高压的混合气体进入油分离器10分油后，进入风冷冷凝器11进行冷凝，分离后的润滑油经回油管返回压缩机9的回油口。两种非共沸制冷工质在同一压力下冷凝，高沸点的制冷工质被冷却为液体，低沸点的制冷工质仍为气体，从风冷冷凝器11冷凝后的具有气液两相的混合工质在混合工质分离器12中进行气液分离器作业，混合工质分离器12实现高沸点工质的高温高压液体与低沸点工质的高温高压气体分离；高沸点的液体工质从混合工质分离器12的第一出口分三路分别进入第一蒸发器2、第二蒸发器4和蒸发冷凝器13中蒸发。第一路冷却后的高沸点液体制冷工质经第一电磁阀22和第一热力膨胀阀18进行节流降压后，进入第一蒸发器2中进行蒸发吸热，并对高温高湿的原始进风进行降温除湿，将进风空气温度从45℃降至18℃左右，从而完成了一级冷却作业；第二路冷却后的高沸点液体制冷工质经第二电磁阀23和第二热力膨胀阀19进行节流降压后，进入第二蒸发器4中进行蒸发吸热，并对从第一蒸发器2出来的空气进行进一步降温除湿，将进风空气温度从18℃左右降至7℃左右，从而完成了二级冷却作业；第三路冷却后的高沸点液体制冷工质经第三电磁阀24和第三热力膨胀阀20进行节流降压后，经蒸发冷凝器13的第一接口进入蒸发冷凝器13进行蒸发吸热，同时，在混合工质分离器12分离后的低沸点制冷工质气体，从混合工质分离器12的第二出口进入蒸发冷凝器13的第二接口中，从而与蒸发冷凝器13中的高沸点制冷工质进行换热，高沸点制冷工质吸热汽化，低沸点制冷工质放热冷凝；在蒸发冷凝器13中充分冷凝后的液态的低沸点制冷工质，经蒸发冷凝器13的第二出口、储液器14、电磁阀25和热力膨胀阀21进行节流降压后，进入第三蒸发器8中蒸发吸热，对从第二蒸发器4出来的空气进行进一步降温，将进风空气温度从7℃左右降至-3℃左右，从而完成了三级冷却作业；蒸发冷凝器13蒸发后的气态高沸点制冷工质从蒸发冷凝器13的第一出口，和第一蒸发器2蒸发后的气态高沸点制冷工质汇合，通过蒸发压力控制器16降压后再与第二蒸发器4的气态高沸点制冷工质汇合后，同经第三蒸发器8蒸发后的气态低沸点制冷工质通过混合器17充分混合后，经气液分离器15回到压缩机9，从而完成了一个完整的制冷循环。
本发明的梯级蒸发式飞机地面空调机组采用三级冷却作业，实现了单一压缩机获得三种不同的蒸发温度，将原本复杂的多级压缩式制冷系统简单化；且可在常规压缩比下，实现三种不同蒸发温度，压缩机的制冷性能高于常规系统；通过旁通调节系统提高了系统的可靠性。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。