CN103388941B - 用于油气分离的离心单元及卧式油气分离器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制冷系统中的油气分离设备，具体是涉及一种用于油气分离的离心单元及卧式高效油气分离器。所述离心单元包括有用于供油气混合物作离心运动的离心室，离心室的入料端设置有用于输送油气混合物的入料口，离心室的出料方向上设置有用于油气分离的碰撞板。所述油气分离器的筒体上设置有用于输送油气混合物的入料管和用于排出气态分离物料的排气管，筒体内自入料管至排气管之间依次设置有离心单元、迷宫式除油单元、第一过滤单元和第二过滤单元，所述入料管与离心单元中的离心室的入料口相连通。本卧式高效油气分离器在压缩机较大排量、较大耗油量的情况下，能够对油气混合物实现较为彻底的油气分离，分离效果好，分离效率高。

Description

用于油气分离的离心单元及卧式油气分离器

技术领域

本发明涉及制冷系统中的油气分离设备，具体是涉及一种用于油气分离的离心单元及卧式高效油气分离器。

背景技术

制冷压缩机在工作时需要大量的冷冻油对压缩机中的机械运转部件进行润滑并带走压缩机内所产生的热量，在这个过程中，冷冻油和压缩机内的制冷剂被蒸汽成油气混合物而离开压缩机，此时必须要有高效率的油气分离器将这些冷冻油从油气混合物中分离出来，一方面是为了确保冷冻油返回到压缩机的储油槽中，以防止压缩机由于冷冻油的缺乏而引起故障，从而延长压缩机的所有寿命；另一方面也是为了防止冷冻油影响换热效率或在较低蒸发温度时堵塞节流元件。因此油气分离器是保证制冷系统正常运行的重要设备。

现行的卧式油分离器，通常采用过滤或重力作用进行油气分离。若压缩机耗油量较高时，粒径较大的油滴在经过过滤网时势必加重过滤网的负担，而当过滤网上逐渐挂满油滴时，过滤网也会对油气混合物产生较大的阻力，进而影响油气混合物的分离效果；此时若压缩机的排量增加时，油气混合物的气流流速也会增加，而这将进一步降低单纯依靠过滤和重力作用分离冷冻油的卧式油气分离器的油气分离效果。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于油气分离的离心单元，该离心单元首先对油气混合物进行离心加速，然后通过碰撞实现油气分离，显著地提高了油气分离的效果；此外本离心单元结构简单，易于加工制造。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种用于油气分离的离心单元，本离心单元包括有用于供油气混合物作离心运动的离心室，所述离心室的入料端设置有用于输送油气混合物的入料口，所述离心室的出料方向上设置有用于油气分离的碰撞板。

优选的，所述离心室为呈圆弧状的中空腔体；所述入料口设置在离心室所围成环形区域外侧的较大直径圆弧板的中部，所述离心室在圆弧状中空腔体的两个端部处均设置有出料口，所述两个出料口之间设置有用于放置碰撞板的间隙。

进一步的，所述两个出料口之间的间隙处设置有引导自离心室中出来的油气混合物冲向碰撞板的弧状封板，所述封板的两端分别向离心室的两个出料口处延伸，且封板的两端分别与两个出料口处的处于离心室外侧的较大直径圆弧板相连；所述碰撞板的一侧与封板相固接，碰撞板的另一侧向离心室围成的圆形区域内侧延伸。

更进一步的，所述封板与处于离心室外侧的较大直径圆弧板的弯曲曲率相同，所述碰撞板的板面与封板的与碰撞板相接处的切线方向相垂直，且碰撞板与封板的中部相连。

本发明中的离心单元的有益效果如下：

1)、本离心单元通过设置供油气混合物作离心运动的离心室，使油气混合物经过离心室离心加速后撞击碰撞板，油气混合物中的液态组分即油滴(尤其是粒径较大的油滴)与碰撞板撞击后粘黏在碰撞板的板面上，粘黏在碰撞板板面上的冷冻油一方面会增加对油气混合物中油滴的粘合分离效果，另一方面将会在重力的作用下沿着碰撞板逐渐下落；经碰撞而分离出来的油气混合物中的气态组分则逃逸至离心单元的外部。

2)、本离心单元中的封板不但起到引导自离心室中高速输出的油气混合物冲向碰撞板的功能，同时封板本身也具有阻挡油气混合物中的液态组分运动并将油滴粘黏在自身板面上的功能，也即封板本身也具有通过碰撞对油气混合物实现油气分离的功能。

综上所述，本离心单元可实现油气混合物的油气分离，而且分离效果好，分离效率高。

本发明的另一个目的在于提供一种含有上述离心单元的卧式高效油气分离器，本卧式高效油气分离器在压缩机较大排量、较大耗油量的情况下，能够对油气混合物实现较为彻底的油气分离。

本卧式高效油气分离器采用了如下技术方案：一种含有所述离心单元的卧式高效油气分离器，其包括有卧式筒体，所述筒体上设置有用于输送油气混合物的入料管和用于排出气态分离物料的排气管，所述筒体内自入料管至排气管之间依次设置有离心单元、迷宫式除油单元、第一过滤单元和第二过滤单元，所述入料管与离心单元中的离心室的入料口相连通。

优选的，所述筒体底部还设置有用于储存分离油组分的集油腔，所述集油腔的顶部入口与筒体内部连通，所述集油腔底端设置有排油管。

进一步的，所述离心单元的下部设置有避免自碰撞板上落下的油滴在筒体内飞溅的挡油板，所述挡油板的板面朝向集油腔一侧倾斜。

进一步的，所述迷宫式除油单元包括有若干个依次横置在气流前进方向上的挡流板，所述相邻挡流板之间设置有便于气流弯折前行的空隙。

进一步的，所述第一过滤单元设为沿筒体径向截面方向上贯穿筒体内部的第一过滤网。

进一步的，所述第二过滤单元包括挡板和设置在挡板两侧的第二过滤网，所述挡板、两个第二过滤网以及筒体的上部内壁共同围成过滤分离空间；所述排气管的伸入筒体内的筒内管段置于所述过滤分离空间中，且所述筒内管段上设置有便于气流通过的过滤孔；所述筒内管段上的过滤孔的孔直径小于第二过滤网的网孔直径。

本发明中的卧式高效油气分离器的有益效果如下：

1)、本发明的卧式高效油气分离器，在筒体中设置有用于对油气混合物进行预先处理的离心单元，当压缩机处于较大排量和较量耗油量的情况下，优先对油气混合物中粒径较大的油滴进行彻底的离心碰撞分离，然后再通过迷宫式除油单元的惯性除油作用、第一过滤单元和第二过滤单元的过滤除油作用和重力除油作用对油气混合物进行进一步的油气分离，从而显著地提高了油气分离的效率。相比传统仅通过过滤网结构利用其自身重力作用而进行油气分离的设备，本卧式高效油气分离器的油气分离效率提高5倍以上。即使压缩机处于小排量情况下，通过本发明中的离心单元仍然可对油气混合物中的冷冻油进行初步的离心分离，相比传统的油气分离设备，其油气分离效率提高2～3倍以上。

2)、本发明的卧式高效油气分离器，筒体内离心单元的下部设置有避免自碰撞板上落下的油滴在筒体内飞溅的挡油板，从而提高了油气分离的效率。另外，筒体底部还设置有用于储存液态组分即分离油组分的集油腔，起到了收集自油气混合物中分离出的油滴的作用，既降低了筒体内储油的液位，又增加了筒体内气流的有效流通体积，进一步提高了油气分离的效率。

3)、本发明的卧式高效油气分离器，在离心单元的作用下，粒径较大的油滴经过离心碰撞分离而被分离出来，剩余的粒径较小的油滴则需要被逐级分离。为了提高逐级分离的效率，迷宫式除油单元包括有若干用于改变气流流动方向并具有设定间隙的挡流板，在挡流板的作用下，气流的方向和流速得到改变，从而使得粒径较小的油滴在后续的两级过滤单元中能够更好地被滤除。

附图说明

图1是离心单元的立体结构示意图。

图2是离心单元的俯视结构示意图。

图3是卧式高效油气分离器的结构示意图。

图中附图标记的含义如下：

1-离心室，2-碰撞板，3-封板，4-入料口，5-入料管，6-筒体，7-油位计，8-挡油板，9-支撑架，10-集油腔，11-排油管，12-挡流板，13-第一过滤网，14-挡板，15-排气管，16-过滤孔，17-第二过滤网。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。

请参阅图1和2，一种用于油气分离的离心单元，包括有用于供油气混合物作离心运动的离心室1，离心室1的入料端设置有用于输送油气混合物的入料口4，离心室1的出料方向上设置有用于油气分离的碰撞板2。

本发明的离心单元，通过设置供油气混合物作离心运动的离心室1，使冷冻油经过离心室1做离心运动后撞击碰撞板2，油气混合物中的液态组分撞击碰撞板2后减速、变向并粘黏在碰撞板2的板面上，随后再沿碰撞板2下落，油气混合物中的气态组分则逃逸至离心单元的外部。因此实现了油气混合物的油气分离，且分离效果好，分离效率高。

作为供油气混合物作离心运动的通行路径，离心单元的离心室1可选择圆形、椭圆形等形状，只要能满足使冷冻油作离心运动即可。作为本发明的一种优选实施例，优选采用离心室1呈截面为圆弧状的腔体，即如图1、2所示，离心室1包括圆弧状的顶板和底板，所述顶板和底板的板面均与水平面相平行，所述顶板的内侧边缘和底板的内侧边缘之间通过竖向设置的内侧板相连，而顶板的外侧边缘和底板的外侧边缘之间则通过竖向设置的外侧板相连，外侧板所围成的圆形区域的直径大于内侧板所围成的圆形区域的直径。所述顶板、底板、内侧板和外侧板共同围成圆弧状的中空腔体。所述离心室1的两个出料口之间设有用于放置碰撞板2的间隙，入料口4设置在离心室1的外侧板的中部，所述离心室1的外侧板即离心室1所围成环形区域外侧的较大直径圆弧板。通过该种离心室1结构的设计，可使油气混合物从两侧分别撞击碰撞板，从而显著提高了油气分离的效率。

油气混合物经过离心室1高速运动并自离心室出料口冲射向碰撞板2时，为了避免油气混合物逃离离心室1所处的圆形区域，本发明的离心单元通过设计封板3，保证了油气混合物自离心室1射出后能够完全撞击碰撞板2，避免了油气混合物出现未碰撞就已逃逸的现象出现，从而进一步强化了离心碰撞分离的效果。封板3的两端分别与离心室1的两个出料端处的外侧板相连接以形成供油气混合物通行的圆形封闭区域。

如图2所示，所述封板3与离心室1的外侧板的弯曲曲率相同，即所述封板3与离心室1的外侧板共圆心；所述碰撞板2的板面与封板3的与碰撞板2相接处的切线方向相垂直，这种设计方式使得油气混合物能够尽可能以垂直于碰撞板板面的角度与碰撞板相撞击，从而有利于提高油气分离效果。

所述碰撞板2可设计呈长方形板状，碰撞板2的长度只要满足自离心室1冲出的油气混合物能够全部撞击碰撞板2即可，也即碰撞板2的长度以生产实践而定，为了实现碰撞板2两侧撞击的均衡性，碰撞板2或者其延伸平面穿过离心室1所处圆形区域的圆心位置即可，同时，该碰撞板2的一侧与封板3的中部相连，该种结构下，由于离心室1沿碰撞板2呈对称设置，因此，自离心室1的两个出料口分别射出的油气混合物将分别撞击碰撞板2的两侧，从而碰撞板2的受力较均匀，油气分离效果好。

作为上述离心单元的一种应用实例，请参阅图3，一种卧式高效油气分离器，其包括有卧式筒体6，筒体6上设置有用于输送油气混合物的入料管5和用于排出气态分离物料的排气管15，筒体6内自入料管5和排气管15之间依次设置有离心单元、迷宫式除油单元、第一过滤单元和第二过滤单元，所述入料管5与离心室1的入料口4相连通。

如图3所示，筒体1底部还设置有用于储存分离油组分即冷冻油的集油腔10，集油腔10的顶部入口与筒体6内部连通，集油腔10底端设置有排油管11。由于集油腔10设置在筒体6的底部，起到了收集自油气混合物中分离出的油滴的作用，既降低了筒体6内储油的液位，又增加了筒体6内气流的有效流通体积，进一步提高了油气分离的效率。

进一步的，筒体6内离心单元的下部设置有避免自碰撞板2上落下的油滴在筒体6内飞溅的挡油板8，所述挡油板8的板面朝向集油腔10一侧倾斜，从而有利于油滴尽快向集油腔10中聚集，加快了油滴的回收效率。

在离心单元的作用下，粒径较大的油滴经过离心碰撞作用被分离出来，剩余的粒径较小的油滴则需要被逐级分离。为了提高逐级分离的效率，本发明在离心单元的后侧设置有迷宫式除油单元，所述迷宫式除油单元包括若干个用于改变气流流动方向并具有设定间隙的挡流板12，在挡流板12的作用下，气流的方向和流速得到改变，从而使得粒径较小的油滴在后续的两级过滤单元中能够更好地被滤除。

如图3所示，所述迷宫式除油单元中设有两个依次横置在气流前进方向上的挡流板12，所述相邻挡流板12之间设置有便于气流弯折前行的空隙。由于相邻挡流板12之间起到引导气流流向的作用，因此挡流板12实际上具备导流板的功能。

为了进一步提高较小粒径油滴的分离效果，本发明的油气分离器，其第一过滤单元设为沿筒体1径向截面方向上贯穿筒体1内部的第一过滤网13。其第二过滤单元由挡板14和置于挡板14两侧的第二过滤网17构成，所述挡板14、两个第二过滤网17以及筒体6的上部内壁共同围成过滤分离空间；所述过滤分离空间的形状可选择呈圆柱状、长方体状等；所述排气管15的伸入筒体6内的筒内管段置于所述过滤分离空间中，且所述筒内管段上设置有便于气流通过的过滤孔16；所述筒内管段上的过滤孔16的孔直径小于第二过滤网17的网孔直径。

另外，筒体6的外侧还设置有支撑部件9、油位计7、安全阀、视液装置以及排污管等附属部件。

以上所述的实施例仅仅是对发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于油气分离的离心单元，其特征在于：本离心单元包括有用于供油气混合物作离心运动的离心室(1)，所述离心室(1)的入料端设置有用于输送油气混合物的入料口(4)，所述离心室(1)的出料方向上设置有用于油气分离的碰撞板(2)；

所述离心室(1)为呈圆弧状的中空腔体；所述入料口(4)设置在离心室(1)所围成环形区域外侧的较大直径圆弧板的中部，所述离心室(1)在圆弧状中空腔体的两个端部处均设置有出料口，所述两个出料口之间设置有用于放置碰撞板(2)的间隙；

所述两个出料口之间的间隙处设置有引导自离心室(1)中出来的油气混合物冲向碰撞板(2)的弧状封板(3)，所述封板(3)的两端分别向离心室(1)的两个出料口处延伸，且封板(3)的两端分别与两个出料口处的处于离心室(1)外侧的较大直径圆弧板相连；所述碰撞板(2)的一侧与封板(3)相固接，碰撞板(2)的另一侧向离心室(1)围成的圆形区域内侧延伸。

2.根据权利要求1所述的用于油气分离的离心单元，其特征在于：所述封板(3)与处于离心室(1)外侧的较大直径圆弧板的弯曲曲率相同，所述碰撞板(2)的板面与封板(3)的与碰撞板(2)相接处的切线方向相垂直，且碰撞板(2)与封板(3)的中部相连。

3.一种含有如权利要求1～2任一项所述离心单元的卧式油气分离器，其包括有卧式筒体(6)，所述筒体(6)上设置有用于输送油气混合物的入料管(5)和用于排出气态分离物料的排气管(15)，其特征在于：所述筒体(6)内自入料管(5)至排气管(15)之间依次设置有离心单元、迷宫式除油单元、第一过滤单元和第二过滤单元，所述入料管(5)与离心单元中的离心室(1)的入料口(4)相连通。

4.根据权利要求3所述的卧式油气分离器，其特征在于：所述筒体(6)底部还设置有用于储存分离油组分的集油腔(10)，所述集油腔(10)的顶部入口与筒体(6)内部连通，所述集油腔(10)底端设置有排油管(11)。

5.根据权利要求4所述的卧式油气分离器，其特征在于：所述离心单元的下部设置有避免自碰撞板(2)上落下的油滴在筒体(6)内飞溅的挡油板(8)，所述挡油板(8)的板面朝向集油腔(10)一侧倾斜。

6.根据权利要求3～5任一项所述的卧式油气分离器，其特征在于：所述迷宫式除油单元包括有若干个依次横置在气流前进方向上的挡流板(12)，相邻挡流板(12)之间设置有便于气流弯折前行的空隙。

7.根据权利要求3～5任一项所述的卧式油气分离器，其特征在于：所述第一过滤单元设为沿筒体(1)径向截面方向上贯穿筒体(1)内部的第一过滤网(13)。

8.根据权利要求3～5任一项所述的卧式油气分离器，其特征在于：所述第二过滤单元包括挡板(14)和设置在挡板(14)两侧的第二过滤网(17)，所述挡板(14)、两个第二过滤网(17)以及筒体(6)的上部内壁共同围成过滤分离空间；所述排气管(15)的伸入筒体(6)内的筒内管段置于所述过滤分离空间中，且所述筒内管段上设置有便于气流通过的过滤孔(16)；所述筒内管段上的过滤孔(16)的孔直径小于第二过滤网(17)的网孔直径。