CN100545548C - 用于喷射器循环的气-液分离器 - Google Patents

用于喷射器循环的气-液分离器 Download PDF

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Abstract

一种用于喷射器循环的气—液分离器，所述喷射器循环包括用于致冷剂减压来吸入气体致冷剂和用于增加吸入到压缩机中的致冷剂压力的喷射器，该气—液分离器包括：用于将致冷剂分离成气体致冷剂和液体致冷剂的箱体，所述箱体限定有经由其将致冷剂从喷射器排放到箱体中的致冷剂进口、经由其将气体致冷剂排向压缩机的气体致冷剂出口和经由其将液体致冷剂排向蒸发器的液体致冷剂出口，其中：箱体的水平轴线大于竖直轴线的长度；所述致冷剂从箱体的侧壁导入到箱体中，以及所述致冷剂在箱体中绕所述水平轴线以螺旋形式流动。

Description

用于喷射器循环的气-液分离器
技术领域
本发明涉及一种用于喷射器循环的气-液分离器。
背景技术
在喷射器循环即蒸汽压缩制冷循环中，喷射器通过致冷剂的压缩和膨胀将气体致冷剂从蒸发器中引出。另外，喷射器通过将膨胀能量转化成压力能量来增加被吸入到压缩机中的致冷剂的压力，从而降低了压缩机的能耗。
喷射器中排出的致冷剂流入到气-液分离器的箱体中。气-液分离器50利用比重差，即作用在液体致冷剂和气体致冷剂上重力的差异来将致冷剂分离成气体致冷剂和液体致冷剂。箱体中具有其中存在来自喷射器的气-液混合致冷剂的混合致冷剂区域和其中存在完全分离的致冷剂的分离致冷剂区域。混合致冷剂区域位于箱体的顶端，分离致冷剂区域位于箱体的底部。
由于优选方案要求增加混合致冷剂区域到分离致冷剂区域之间的致冷剂流体的距离，所以分离器通常采用竖直方向的长度大于水平方向长度的侧向型箱体。在此，致冷剂流体距离不是混合致冷剂区域和分离致冷剂区域之间的最短距离，而是将被分离成气体致冷剂和液体致冷剂之间的致冷剂流体的距离。在下文中，此致冷剂流体距离将被称作气-液分离距离。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种能够增加致冷剂气-液分离距离的气-液分离器。
本发明的另一目的是提供一种高度降低的气-液分离器。
一种用于喷射器循环的气-液分离器，所述喷射器循环包括用于致冷剂减压来吸入气体致冷剂和用于增加吸入到压缩机中的致冷剂压力的喷射器，该气-液分离器包括：用于将致冷剂分离成气体致冷剂和液体致冷剂的箱体，所述箱体限定有经由其将致冷剂从喷射器排放到箱体中的致冷剂进口、经由其将气体致冷剂排向压缩机的气体致冷剂出口和经由其将液体致冷剂排向蒸发器的液体致冷剂出口，其中：箱体的水平轴线大于竖直轴线的长度；所述致冷剂从箱体的侧壁导入到箱体中，以及所述致冷剂在箱体中绕所述水平轴线以螺旋形式流动。
由于致冷剂在箱体中形成螺旋流体形式，气-液分离距离增加。这样，即使在水平型箱体中，也能使致冷剂充分地分离成液体致冷剂和气体致冷剂。
根据本发明的另一方面，其提供一种一种用于包括喷射器的喷射器循环的气-液分离器，所述气-液分离器包括：用于将致冷剂分离成气体致冷剂和液体致冷剂的箱体，所述箱体包括具有水平径向轴线和第一、第二端部表面的基本上呈圆柱形壁面部分，所述箱体限定有经由其气体致冷剂流出箱体的气体致冷剂出口和经由其液体致冷剂流出箱体的液体致冷剂出口；和连通箱体和喷射器的致冷剂进口管，其中致冷剂进口管在其端部限定有致冷剂开口，该致冷剂开口在箱体内部开口，其中：箱体的水平轴线大于竖直轴线的长度；所述致冷剂从箱体的侧壁导入到箱体中，以及从致冷剂开口中排放出的致冷剂在箱体中绕所述水平轴线以螺旋形式流动。
附图说明
参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明，本发明的上述和其它目的和优点将得到更加清晰地理解。
图1A是本发明实施方式中具有气-液分离器的展示柜的示意图。
图1B是显示图1A中的展示柜底部的俯视图。
图2是本发明实施方式中的喷射器循环的示意图。
图3是本发明实施方式中部分包括剖面的喷射器的示意图。
图4A是本发明第一实施方式中从侧向显示气-液分离器的示意图。
图4B是本发明第一实施方式中从顶部显示气-液分离器的示意图。
图4C是本发明第一实施方式中从端部显示气-液分离器的示意图。
图5是本发明第二实施方式中的气-液分离器的示意图。
图6是本发明第三实施方式中的气-液分离器的示意图。
图7是本发明第四实施方式中的气-液分离器的示意图。
具体实施方式
下面将参照图1至图4C对本发明的第一实施方式进行说明。
如图1A和图1B所示，气-液分离器50应用到用于如到低温下存储食物的展示柜1的喷射器循环中。箱体1的底部设置有蒸发器30和风机2。
图2是喷射器循环的示意图。压缩机10由电力驱动。压缩机10用于吸入并压缩致冷剂。散热器20为高压端热交换器。散热器20用于在从压缩机10中排放出的高温、高压致冷剂和外部空气之间进行热交换以冷却致冷剂。
在此，采用氟利昂作为致冷剂。高压端致冷剂的压力低于致冷剂的临界压力。这样，致冷剂在散热器20中发生冷凝。
蒸发器30为用于提高致冷剂工作能力的低压端热交换器。蒸发器30用于在吹入到展示柜1中的空气和液体致冷剂之间进行热交换，从而使液体致冷剂蒸发。喷射器40通过对散热器20中排出的致冷剂进行压缩和膨胀来吸入在蒸发器30中蒸发的气体致冷剂。另外，喷射器40将膨胀能量转化为压力能量以增加吸入到压缩机中的致冷剂的压力。
如图3所示，喷射器40包括管口41、混合部42和扩散器43等。管口41通过将从散热器20中排出的高压致冷剂的压力能量转化成速度能量来对致冷剂进行减压和膨胀。混合部42通过从管口41中喷出的致冷剂的高速流动来吸入在蒸发器30中蒸发的气体致冷剂。扩散器43通过将速度能量转化为压力能量来增加致冷剂的压力，同时将从管口41中喷出的致冷剂与从蒸发器30中吸入的致冷剂进行混合。管口41具有节流部分41a，在此通道的横截面积，也即其内径达到最小值。管口41为扩散管口，其内径沿从节流部分41a到混合部42的部分上内径增加。
在混合部42中，从管口41喷出的致冷剂与从蒸发器30中吸入的致冷剂混合，这样这些致冷剂的动量的总和得以保持。因而，混合部42中的压力增加。扩散器43的内径向其末端方向(图3中的右端)逐渐增加，这样致冷剂的速度能量转化成压力能量。因此，混合部42和扩散器43中的致冷剂压力增加。在此，将混合部42和扩散器43称作增压部分。
如图2所示，喷射器40中排出的致冷剂流入到气-液分离器50中。气-液分离器50将致冷剂分离成气体致冷剂和液体致冷剂并予以储存。气-液分离器50将气体致冷剂排向压缩机10，同时将液体致冷剂排向蒸发器30。
参见图4A至图4C，气-液分离器50具有箱体51、致冷剂进口52、气体致冷剂出口53、液体致冷剂出口54和回油口55。箱体51基本上呈圆柱形并且其端部由球形表面进行密闭。致冷剂通过致冷剂进口52流入到箱体51。气体致冷剂从气体致冷剂出口53排向压缩机10。液体致冷剂从液体致冷剂出口54排向蒸发器30。含有致冷剂油的液体致冷剂从回油口55回到压缩机10中。
箱体51为水平方向型压力容器，其水平方向的长度W等于或者大于竖直方向的长度(高度)H。箱体51由具强防腐蚀性能的金属如不锈钢制成。如图4A所示，箱体51构造成使致冷剂以螺旋方式在其中流动。
具体地说，如图4C所示，致冷剂进口52位于偏离箱体51中心的位置。也就是说，致冷剂进口52位于与箱体51的水平径向轴线间隔一段距离的位置，这样从致冷剂进口52喷出的致冷剂流向箱体51的径向轴线并产生转动作用力。另外，致冷剂进口52导向成从致冷剂进口52喷出的致冷剂的喷射方向轴线与箱体51的内壁面形成钝角。
箱体51的端部表面51a向外形成圆顶。由此，致冷剂喷射方向的轴线与端部表面51a相交形成钝角。另外，形成圆顶的端部表面增强了箱体51的抗压能力。
分隔壁面56形成于箱体51中液平面以上用于将箱体空间分成气体致冷剂空间和液体致冷剂空间。分隔壁面56起到防止液体致冷剂与气体致冷剂混合的作用。
分隔壁面56并不是将箱体51完全分隔，而是在分隔壁面56和箱体51的内壁面之间保留了连通空间56a，以实现气体致冷剂空间和液体致冷剂空间之间的连通。
致冷剂进口52和气体致冷剂出口53位于分隔壁面56之上。液体致冷剂出口54和回油口55位于分隔壁面56之下。这种设置起到限制液体表面被从致冷剂进口52中喷射出的致冷剂扰动。
如图4A和图4B所示，连接致冷剂进口52和喷射器40的致冷剂排放端的进口管52a和连接气体致冷剂出口53和压缩机10吸入端的出口管53a通过端部表面51a装入到箱体51中。
接下来，对喷射器循环的操作过程进行说明。
当压缩机10开始运行时，压缩机10从气-液分离器50中吸入气体致冷剂。压缩机10压缩致冷剂并将排向散热器20。接着，散热器20使致冷剂冷却并将其排放到喷射器40中。喷射器40在其管口41使致冷剂减压、膨胀，并从蒸发器30中吸入气体致冷剂。
混合部42将来自蒸发器30的致冷剂和来自管口41的致冷剂进行混合。扩散器43将动态压力转化成静态压力。然后，致冷剂返回到气-液分离器50中。
当喷射器40从蒸发器30中吸入致冷剂时，气-液分离器50中的液体致冷剂排放到蒸发器30中。致冷剂吸收吹入到展示柜1中的空气的热量并在蒸发器30中蒸发。
箱体51构造成使致冷剂形成螺旋流体形式。由此，气-液分离距离，即用于分离成气体致冷剂和液体致冷剂的致冷剂流体的流线距离增加。这样，即使在水平方向型容器中，致冷剂也能够充分地分离成气体致冷剂和液体致冷剂。相应地，气-液分离器50可以固定到高度受限制的空间，如展示柜1中。
箱体51中排出的致冷剂趋向于向各个方向膨胀。但是，由于致冷剂进口52开口位于偏离箱体51的径向轴线的位置，致冷剂流向箱体51的轴线。此时，致冷剂将引起转动作用力，这样在箱体51中形成螺旋流动。
同时，致冷剂进口52导向成使致冷剂喷射方向的轴线与箱体51的内壁面形成钝角。另外，箱体51的端部表面51a形成圆顶。这样，致冷剂排放流体冲击到箱体51的内壁面，产生转动作用力。相应地，致冷剂流体在箱体51中改变方向。
由于进口管52a沿水平方向设置于箱体51中，致冷剂沿水平方向从进口52喷出。这样，致冷剂绕箱体51的水平轴线形成螺旋流动。然而，致冷剂也可以沿竖直方向喷出。这样，致冷剂也可以绕竖直轴线螺旋流动。
喷射器40的致冷剂排放端与箱体51的端部表面51a相连。具体地说，喷射器40沿水平方向与箱体51相连。这样，水平方向相对较长的喷射器40可以容易地固定到高度受限制的空间，如展示柜1中。
由于气-液分离器50具有分隔壁面，气体致冷剂与液体致冷剂产生混合的情况得到限制。
在第二实施方式中，如图5所示，致冷剂出口54设置成沿水平方向开口。
在第三实施方式中，如图6所示，喷射器40固定在箱体51的内部。虽然在图6中，喷射器40几乎完全包围在箱体51中，喷射器40也可以连接成喷射器40只有一部分处于箱体51中。采用此种设置方案，喷射器40的安装空间减小。
在第四实施方式中，如图7所示，箱体51具有两个不同的箱体空间51b和51c。具体地说，箱体51具有气体致冷剂室51b和液体致冷剂室51c，以此来替代通过分隔壁面56分离箱体空间的方案。
在上述实施方式中，气-液分离器50应用到展示柜1中的喷射循环中。但是，此气-液分离器50也可以用于其它方面。
虽然致冷剂出口52设置在分隔壁面56上面，致冷剂出口52也可以设置于如分隔壁面56下面。另外，致冷剂也可以采用如二氧化碳和碳氢化合物等物质。
本发明的保护范围不受上述实施方式的限制，而可以通过其它方式予以实现而不会脱离本发明的主题精神。

Claims (14)

1.一种用于喷射器循环的气-液分离器，所述喷射器循环包括用于致冷剂减压来吸入气体致冷剂和用于增加吸入到压缩机中的致冷剂压力的喷射器，该气-液分离器包括：
用于将致冷剂分离成气体致冷剂和液体致冷剂的箱体，所述箱体限定有经由其将致冷剂从喷射器排放到箱体中的致冷剂进口、经由其将气体致冷剂排向压缩机的气体致冷剂出口和经由其将液体致冷剂排向蒸发器的液体致冷剂出口，其特征在于：
箱体的水平轴线大于竖直轴线的长度；
所述致冷剂从箱体的侧壁导入到箱体中，以及
所述致冷剂在箱体中绕所述水平轴线以螺旋形式流动。
2.如权利要求1所述的气-液分离器，其特征在于所述的致冷剂进口位于与箱体的水平径向轴线间隔一段距离的位置。
3.如权利要求1所述的气-液分离器，其特征在于所述的箱体沿水平方向与喷射器相连。
4.如权利要求1所述的气-液分离器，其特征在于所述的箱体与喷射器相连，以使喷射器至少一部分位于箱体中。
5.如权利要求1所述的气-液分离器，其特征在于：
所述的箱体包括用于将箱体空间分成气体致冷剂空间和液体致冷剂空间的分隔壁面，其中所述的分隔壁面在水平方向上位于液体致冷剂的液平面之上。
6.如权利要求1所述的气-液分离器，其特征在于所述的致冷剂进口导向成使从致冷剂进口的致冷剂的排放方向与箱体的内壁面相交成钝角。
7.如权利要求1所述的气-液分离器，其特征在于所述的箱体限定成弯曲内壁面，这样从致冷剂进口排出的致冷剂沿钝角方向冲击到弯曲内壁面上。
8.一种用于包括喷射器的喷射器循环的气-液分离器，所述气-液分离器包括：
用于将致冷剂分离成气体致冷剂和液体致冷剂的箱体，所述箱体包括具有水平径向轴线和第一、第二端部表面的基本上呈圆柱形壁面部分，所述箱体限定有经由其气体致冷剂流出箱体的气体致冷剂出口和经由其液体致冷剂流出箱体的液体致冷剂出口；和
连通箱体和喷射器的致冷剂进口管，其中致冷剂进口管在其端部限定有致冷剂开口，该致冷剂开口在箱体内部开口，其特征在于：
箱体的水平轴线大于竖直轴线的长度；
所述致冷剂从箱体的侧壁导入到箱体中，以及
从致冷剂开口中排放出的致冷剂在箱体中绕所述水平轴线以螺旋形式流动。
9.如权利要求8所述的气-液分离器，其特征在于：
所述的致冷剂开口位于与箱体的水平径向轴线间隔一段距离的位置。
10.如权利要求8或9所述的气-液分离器，其特征在于其还包括：
用于将箱体空间分成气体致冷剂空间和液体致冷剂空间的分隔壁面，其中所述的分隔壁面在水平方向位于液体致冷剂的液平面之上。
11.如权利要求8或9所述的气-液分离器，其特征在于：
所述的致冷剂进口导向成使致冷剂的排放方向与箱体的内壁面相交成钝角。
12.如权利要求8所述的气-液分离器，其特征在于：
所述的致冷剂进口管沿水平方向穿过箱体的第一端部表面。
13.如权利要求8或9所述的气-液分离器，其特征在于，所述的喷射器与箱体的第一端部表面相连。
14.如权利要求8或12所述的气-液分离器，其特征在于：
所述箱体的第二端部表面弯曲，这样从致冷剂开口中排出的致冷剂沿钝角方向冲击到弯曲内壁面上。
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