申请/专利权人：上海银轮热交换系统有限公司

申请日：2018-08-31

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN108870813B

主分类号：F25B43/00

分类号：F25B43/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2018.12.18#实质审查的生效;2018.11.23#公开

摘要：本发明公开了一种气液分离器，包括具有上盖的壳体以及设置于壳体内的U型管，所述上盖的顶部设有与U型管的排气口连通的出口，侧面设有介质进口，其中：所述上盖的内部设置有一圆筒，该圆筒的外壁与上盖的内壁之间形成介质通道，且所述介质进口的中心线偏离所述圆筒的中心线；所述U型管的冠状部分的弯曲程度较大，该U型管的两根直管中心线之间的夹角α0°且90°。本发明的圆筒和介质通道的设计，使得冷媒能够绕着圆筒的外壁旋转，形成瀑布流面，完成初步气液分离，然后击打壳体内壁完成二次气液分离，从而提高气液分离效率。

主权项：1.一种气液分离器，包括具有上盖的壳体以及设置于壳体内的U型管，所述上盖的顶部设有与U型管的排气口连通的出口，侧面设有介质进口，其特征在于：所述上盖的内部设置有一圆筒，该圆筒的外壁与上盖的内壁之间形成介质通道，且所述介质进口的中心线偏离所述圆筒的中心线；所述U型管的冠状部位的两根直管中心线之间的夹角α0°且90°，所述上盖的介质进口中心线与所述圆筒中心线之间的夹角β0°且90°，所述U型管的进气口位于所述圆筒内，且进气口为喇叭形，所述壳体的内部加装有过滤筛。

全文数据：气液分离器技术领域[0001]本发明属于机械设备行业，更具体的说，是关于一种用于将气体和液体固体）介质分离，从而实现避免液击、气体除尘、油水分离等功能的气液分离器。背景技术[0002]气液分离器作为制冷重要设备，布置在压缩机吸气口附近，主要用于分离蒸发器出口介质中的气体和液体少量杂质），使压缩机吸进的冷媒为气态，避免压缩机发生液击现象，进而造成压缩机的损坏。[0003]目前市场上常见的气液分离器的主要功能原理为：混合介质进入气液分离器后，由于气体和液体的比重不同，液体直接掉落入到壳体底部，而气体逸散在壳体内的上层空间，由于压缩机的抽吸作用，造成气液分离器的进出口出现瞬态压差，进而气态冷媒会直接被压进出口，进入压缩机内，而液态冷媒集聚在壳体容器的底部。[0004]市场上常见的气液分离器存在以下几点缺点：[0005]1、气液分离器依靠混合介质冲击壳体内壁，再利用气体和液体比重的不同，从而实现气液的分离;该方法会造成较大的动能损失，速度越大，造成的压力损失越明显，气液分离效率低;在制冷系统中，低压段压力损失会造成蒸发压力被迫上升，减小了传热温差，从而减小了换热能力，这在制冷系统设计过程中是极力避免的。[0006]2、气液分离器在分离过程中，大量小粒径液滴派射后，会随着气体被吸入气液分离器中，如此会迫使压缩机吸气和气液分离器出口之间加装过热装置，提高了设备成本和复杂度。[0007]3、气液分离器内部采用标准U字形管路时，由于工艺原因，会造成U字形的尺寸偏大，因此气液分离器的容积相对较大，造成资源浪费，而U字形管路和壳体内壁之间的间距过小，在制冷系统高频运转时，U形管会频繁碰撞壳体的内壁，造成噪音变大，还有可能出现U形管焊接处破裂等现象，造成漏气。发明内容[0008]有鉴于现有气液分离器所存在的上述缺点和不足，本发明的目的在于提供一种新型的高效气液分离器。[0009]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：[0010]—种气液分离器，包括具有上盖的壳体以及设置于壳体内的U型管，所述上盖的顶部设有与U型管的排气口连通的出口，侧面设有介质进口，其中：[0011]所述上盖的内部设置有一圆筒，该圆筒的外壁与上盖的内壁之间形成介质通道，且所述介质进口的中心线偏离所述圆筒的中心线；[0012]所述U型管的冠状部分的弯曲程度较大，该该U型管的两根直管中心线之间的夹角α0。且〈90。。[0013]本发明中，所述上盖的介质进口中心线与所述圆筒中心线之间的夹角价0°且〈90。。[0014]根据本发明，所述U型管的进气口位于所述圆筒内，且进气口为喇叭形。[0015]优选的，所述U型管的冠状部位设有一回油孔;进一步的，所述U型管靠近出气端面的部位设有一溢流孔。[0016]根据本发明的优选实施例，所述壳体的直径R2,圆筒的外径R3,介质进口的直径φD1，以及介质进口中心线与圆筒圆心水平线之间的距离L1满足：[0017]R2-R3彡且R3彡（L1+OD1^彡R2[0018]根据本发明，所述U型管的直径Φϋ2,壳体直径此满足：[0019][0020]根据本发明，所述上盖的介质进口中心线到圆筒的端面之间的距离L2^Φ2。[0021]根据本发明，所述U形管的喇叭形进气口的端面到圆筒的端面之间的距离L3彡ΦD22〇[0022]根据本发明，所述U形管上回油孔的直径大小为1〜2mm，且回油孔中心线距离壳体底部的高度Φϋ2与上盖的介质进口中心线到圆筒的端面之间的距离1^2满足：[0023]DD20°且〈90°。[0046]所述上盖1的介质进口12的中心线与所述圆筒4的中心线之间的夹角β优选0°且〈90。。[0047]本实施例中，所述U型管3的进气口31位于所述圆筒4内，优选的，所述进气口31为喇叭形。[0048]优选的，所述U型管3的冠状部位30进一步设有一回油孔33,且所述U型管3靠近出气端面的部位还设有一溢流孔34。[0049]此外，上盖1上还设有螺孔13图4，以用于与其它管路连接。[0050]由于上盖1的进口介质会先绕着圆筒4的外壁做旋转运动，然后沿着壳体2的内壁做旋转运动，因此，所述壳体2的直径R2，圆筒4的外径R3，介质进口12的直径ΦD1，以及介质进口12的中心线与圆筒4的圆心水平线之间的距离1^优选满足：[0051]R2-R3彡Φ〇1;2,且R3彡（LdOD1A彡R2[0052]经过实验检测，满足上述关系式能较大程度地降低流体通过气液分离器进出口的压损，同时能够带来较高的气液分离效率。[0053]为了降低压阻，提高分离效率，所述U型管3的直径OD2以及壳体2的直径R2满足：[0054][0055]为了保证进口介质和大液滴不会直接进入喇叭形介质进口12,所述上盖1的介质进口12的中心线到圆筒4的端面之间的距离L2SOD1^,所述U形管3的喇叭形进气口31的端面到圆筒4的端面之间的距离L3彡Φϋ22。[0056]所述U形管3上回油孔33的直径大小为1〜2mm，且回油孔33的中心线距离壳体2底部的高度Φϋ2与上盖1的介质进口12的中心线到圆筒4的端面之间的距离L2满足：[0057]CD2L2^i20mm。[0058]按照上述设计，可以避免在最大流量下，气液分离器内部储存流量过小，润滑油不能随着冷媒回到压缩机内。[0059]本实施例中，如图5所示，所述壳体2的内部可以进一步加装过滤筛5，以提高气液分离效率，同时可以过滤杂质，避免堵塞回油孔。更好的，所述过滤筛5的下侧可进一步加装干燥剂图中未示出），以吸收其中的水分。[0060]如图3和图4所示，混合介质从介质进口12流入上盖1的介质通道40内，喷射在圆筒4的外壁上，绕着外壁做旋转运动；由于流体的自重和粘性力作用，会在外壁形成瀑布面，增大了液体暴漏在气液分离器内的面积，使气体更好的被分离出来，然后呈抛物线形冲击到壳体的内壁，流体反弹，一部分溅射到壳体2内部，另一部分液体由于粘性力和自重原因，附着在壳体2的内壁上，沿着壁面坠落到壳体2的底部;冲击过程中，液体被打散，进一步使气体从液体中逸散出来，而溅射的小颗粒液体会吸收过热气体的热量变成气态。[0061]当流速较高时，绕着圆筒4外壁的流体旋转路径会变长，瀑布流体面面积会进一步拉大，撞击到壳体2内壁的角度更加趋近0°，即会越来越靠近内壁切线方向冲击内壁面，随着壳体2内壁面做二次旋转分离，强化了分离效果，相比与内壁面呈90°角冲击内壁面的效果而言，降低了压力损失，因为液体随着壁面旋转的过程，只损失了少许动能，在离心力作用下，气体被分离出来后，在压差作用下，进入U形管3内，而90°角冲击内壁面，本质上是，将液体尽可能大程度的打散，增大液体暴露在气液分离器内的面积，使气体能更好的分离出来，这势必会损失很大部分的动能，同时伴随较大分贝的冲击噪音。[0062]由于自重和粘性力的作用，液体介质包括润滑油和杂质）会沿着壳体2内壁面或者直接坠落到壳体2的底部，U形管3的冠状部位30弯曲程度较大，大面积浸入液态介质内，一方面，铝管内的气态冷媒与液态冷媒交换热量，将部分液态冷媒气化，另一方面，由于虹吸作用，润滑油会随着冷媒吸入到压缩机内部，在系统稳定的情况下，吸入包含润滑油的冷媒在U形管3内的高度是一个动态平衡过程，即吸入的液态冷媒和从出口排出的量保持一定；当系统突变，吸入液态冷媒量大大增加时，超过溢流孔34的冷媒会流出，待系统稳定后，吸入冷媒重新达到新的动态平衡，进而避免大量液体冷媒直接冲入压缩机压缩腔内，造成液击现象，因此该溢流孔34的存在，能在一定程度上缓解甚至消除流量突变造成的液击现象。[0063]在整个制冷系统布置上，为了利于压缩机回油正常，压缩机距离水平面高度比蒸发器要低，而气液分离器和压缩机进气口高度基本相同，同时距离较近，因此，蒸发器出口到气液分离器进口能斜直线连接，一方面，降低了管路段压损，另一方面利于蒸发器内润滑油从管路中随冷媒回到压缩机里，而不会集聚在弯头处，这种进口在侧边，出口在顶部尤其适合用在布置紧凑的车用热栗系统上。[0064]实施例2[0065]如图5所示，与实施例1相比，本实施例是在气液分离器的上盖1上进一步加装了充注口6〇[0066]在气液分离器上盖1加装充注口6有利于系统的充注，传统制冷系统充注口位于压缩机进气口和蒸发器出口之间，在充注大量两相态冷媒后，压缩机首次启动时，由于大量液态冷媒集聚在压缩机内，很容易造成压缩机损坏。[0067]本实施例将充注口6设置于气液分离器的壳体2上，使液态冷媒缓冲在壳体2内部，压缩机启动时，吸入的仍为气态冷媒。在壳体2内部加装过滤筛，主要目的是为了使流过的液体冷媒生成气泡，使气体更好的被分离出来，同时起到过滤作用，将制冷系统内的杂质分离开，避免堵塞回油孔，造成回油异常，压缩机烧坏。[0068]虽然以上通过具体实施例对本发明的气液分离器做了详细说明，应理解，在本发明公开的内容的基础上，对本发明做一些等同替换也是可能的，这些等同替换同样属于本发明的范围。

权利要求：1.一种气液分离器，包括具有上盖的壳体以及设置于壳体内的U型管，所述上盖的顶部设有与U型管的排气口连通的出口，侧面设有介质进口，其特征在于：所述上盖的内部设置有一圆筒，该圆筒的外壁与上盖的内壁之间形成介质通道，且所述介质进口的中心线偏离所述圆筒的中心线；所述U型管的冠状部分的弯曲程度较大，该U型管的两根直管中心线之间的夹角α0°且〇°且90°。3.根据权利要求1所述的气液分离器，其特征在于，所述U型管的进气口位于所述圆筒内，且进气口为喇叭形。4.根据权利要求1所述的气液分离器，其特征在于，所述U型管的冠状部位设有一回油孔。5.根据权利要求1所述的气液分离器，其特征在于，所述U型管靠近出气端面的部位设有一溢流孔。6.根据权利要求1所述的气液分离器，其特征在于，所述壳体的直径R2,圆筒的外径R3,介质进口的直径Φ，以及介质进口中心线与圆筒圆心水平线之间的距离L1满足：R2-R3彡OD1A，且R3彡（LdOD1^彡R2，7.根据权利要求1所述的气液分离器，其特征在于，所述U型管的直径Φϋ2，壳体直径R2满足：8.根据权利要求1所述的气液分离器，其特征在于，所述上盖的介质进口中心线到圆筒的端面之间的距离L2SOD1A09.根据权利要求1所述的气液分离器，其特征在于，所述U形管的喇叭形进气口的端面至幌筒的端面之间的距离L3彡ΦD22。10.根据权利要求1所述的气液分离器，其特征在于，所述U形管上回油孔的直径大小为1〜2mm，且回油孔中心线距离壳体底部的高度Φϋ2与上盖的介质进口中心线到圆筒的端面之间的距离L2满足：®D2L2^20mm〇11.根据权利要求1所述的气液分离器，其特征在于，所述壳体的内部进一步加装过滤筛。12.根据权利要求11所述的气液分离器，其特征在于，所述过滤筛的下侧进一步加装干燥剂。13.根据权利要求1所述的气液分离器，其特征在于，气液分离器的上盖上进一步加装有充注口。

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