CN103398519A - 一种立式油分离器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种立式油分离器，包括立式筒体（4）、进气管（2）、出气管（7）和油分离组件，所述进气管（2）设置在筒体（4）的上端，所述出气管（7）设置在筒体（4）的下端，使得筒体（4）内部形成由上而下的行程，所述油分离组件包括上下设置的离心式油分离器和过滤式油分离器。本发明综合利用了旋转离心力和精滤相结合的处理工艺，充分的利用了气体自身的动能，在不增加阻力的条件下去除大部分的大直径的油滴，降低了精滤段的要求，使油气分离过程更加充分，在不增加筒体体积和阻力的情况下提高了油分离效果。

Description

一种立式油分离器

技术领域

    本发明属于空调制冷系统配件的油分离器结构领域，特别是涉及一种立式油分离器。

背景技术

在制冷系统中，压缩机工作时，必定有一少部分冷冻油会连续不断地与制冷剂一起被压出，进入制冷系统的管路及冷凝器和蒸发器中。当冷冻油不能连续地返回压缩机时，会造成压缩机油面下降，及至冷冻油枯竭，出现压缩机缺油烧毁现象。所以保证冷冻油源源不断地返回压缩机是制冷系统设计中最重要的课题之一，而减小冷冻油进入系统的量，可以提高机组的制冷效率，并保证机组安全可靠运行。

为了减少进入换热器内的冷冻油，保证压缩机稳定安全的运行，通常在制冷机组中都会安装由油分离器、储油罐、油位控制器等部件构成的回油系统。其中油分离器作为重要部件安装在压缩机的排气管路和冷凝器之间，其作用是将随排气一同排出的冷冻油分离出来并直接导流至压缩机内。

常见的油分离方式包括：过滤、洗涤、离心和降速等，虽然油分离器的结构各异，但分离都是以上一种或多种分离方式的组合。目前针对较大规模的油分离器主要采用离心和过滤两种分离方式，离心式油分阻力大，适合分离大直径的油滴，而过滤式体积大，适合分离小直径的油滴。另外，在实用过程中，冷冻油和制冷剂气体混合物进出油分离器时分配不均匀，导致部分区域混合气体流速过高，影响分离效果。

中国专利公开号CN101738034公开了“高效立式油分离器装置及其使用方法”的发明专利申请，其提出一种结合离心和精滤两种方式的立式油分离器，但是其离心分油和过滤分油的主要操作空间重叠，使得油气混合物的处理行程较短，整体上不利于冷冻油的分离，而且这种油分离器的进口离精滤装置很近，气体很容易短路，导致分离效果变差，并且当负荷降低，气体流速减小时，离心力显然不足，导致分离效果的恶化。

又如中国专利申请号为201220404708.X的实用新型专利公开了一种“油分离器”，其技术方案包括筒体、进气管、出气管和回油管，筒体顶部开有第一通孔，筒体底部开有第二通孔，进气管和出气管分别通过第一通孔和第二通孔伸入筒体内部，筒体的底部还开有第三通孔，回油管通过第三通孔通入筒体内底部，其还包括过滤装置和挡油装置，所述过滤装置和挡油装置由上而下依次设置在所述筒体的内部，过滤装置设置在进气管的出气端，出气管伸入至挡油装置内。该实用新型的油分离器采用二次分油，即过滤分油和阻挡分油，且其二次分油的处理空间错开，即过滤装置和挡油装置上下设置，在一定程度上有足够的分油处理空间，使得分油效果比较明显，但是由于其过滤装置设在上端，即油气混合物从进气管进来后，马上就进入过滤装置，同样存在油分离器的进口离过滤装置很近，气体很容易短路，导致分离效果变差等缺陷，而且由于过滤装置往往适用于分离比较小的油滴，而刚从进气管进入的气油混合物里含有的冷冻油较多，直接先采用过滤装置进行分油，一来影响整体分油效果，二来使用一段时间之后，过滤装置上会附着较多的油膜等杂质，既加重气体短路，又进一步影响分油效果。

而其他的一些离心式油分离器的专利中也设置了过滤层，但是通常其体积较少，截面流速高，仅仅起到稳定气流，控制气体流向的作用，其分离小直径油滴的能力很有限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结合离心和过滤两种分离方式，且结构简单，油分效果好的立式油分离器。

    为了实现上述发明目的，采用的技术方案如下：

 一种立式油分离器，包括立式筒体、进气管、出气管和油分离组件，所述进气管设置在筒体的上端，所述出气管设置在筒体的下端，使得筒体内部形成由上而下的行程，所述油分离组件包括上下设置的离心式油分离器和过滤式油分离器。本发明结合离心和过滤两种分离方式的特点，利用气油混合物从进气管进入后本身的速度来做旋转离心运动，并通过离心式油分离器去除大直径的油滴，同时还使得气体沿筒体截面均匀分布，之后再经过过滤式油分离器去除小直径的油滴，实现高效的分离。

    上述技术方案中，所述离心式油分离器整体呈筒状，并与筒体同轴而紧贴在筒体的筒壁上。由于气油混合物进入筒体后沿筒壁做旋转离心运动，故将离心式油分离器设置为与筒体吻合的筒状并紧贴筒体的筒壁，在实现油分离的同时，也是的整体结构简洁紧凑。

    进一步地，所述离心式油分离器由均匀焊接在筒体内壁上的多根条状扰流件组成，所述扰流件的截面呈圆形、椭圆形或方形，扰流件采用实心体结构或设有多个通孔。采用该结构，使得做旋转离心运动的气油混合物在筒壁上与扰流件发生碰撞，其中的冷冻油则在碰撞下附着于筒壁和扰流件之间，并向下流向筒体的底部。

    本发明的离心式油分离器也可以采用不同结构，包括由上圆环、下圆环，以及焊接在上下圆环之间的多根条状连杆组成，所述连杆的截面呈圆形、椭圆形或方形，连杆采用实心体结构或设有多个通孔。采用该结构，则不需要将与扰流件功能相同的连杆焊接在筒壁上，可以额外焊接装配，使用时直接套入筒体内部即可。

    所述过滤式油分离器采用丝网过滤结构，且丝网过滤结构沿筒体的径向分布并布满筒体的横截面。采用丝网过滤结构，其核心部件过滤芯可由多层丝网层简单层叠构成，再加以固定即可，整体结构非常简单。

进一步地，所述丝网过滤结构由两块多孔板夹着丝网过滤芯构成，且丝网过滤结构整体呈球缺形或圆锥形，由于气油混合物进入筒体后，整体是绕筒壁做旋转离心运动，经过离心分油后，去除大油滴的混合物相对均匀地布满整个筒体内部，但整体上在筒壁部分的旋转运动还是相对比较强烈，而将丝网过滤结构设计成球缺形或圆锥形，既可以增加通过面积又有利于分离油的稳定下泻。

所述筒体的内部下方设置一个紧贴筒壁的环形接油槽，环形接油槽的下方还设置有导油管，以确保所分离的冷冻油稳定地汇集到筒体底部。由于离心分油使得较大的油滴沿筒壁往下流，而过滤分油后，小油滴汇集在丝网过滤层上，也会逐渐往四周汇集并往下流，特别是采用球缺形或圆锥形更为明显，所以分离后的油滴主要是沿着筒体的内壁往下流，通过设置的环形接油槽则可以有效收集往下流的油滴。

进一步地，本发明采用上下设置且中间留有一定间隙的两套过滤式油分离器，设于上方的第一套过滤式油分离器上端紧挨着离心式油分离器，而下端则通过限位装置固定，设于下方的第二套过滤式油分离器放置在环形接油槽上，由环形接油槽定位。

所述进气管沿切线方向焊接在筒体的上端，所述出气管沿水平方向焊接于筒体下端并延伸至筒体中心，延伸至筒体中心的出气管端部设置有朝下的斜口。

所述筒体的底部中心设置排油管或浮球阀回油装置。

通过进气管、排气管和排油管的结构设计，使得气油混合物通过进气管从圆筒上部沿切线进入，呈环向离心运动，油滴在离心力作用下向筒壁移动，进气管的尺寸可与压缩机排气管相同，这不会增加额外的阻力，利用进气自身的动能使制冷剂和冷冻油气相混合物沿着圆筒内壁做旋转运动，较大直径的油滴在离心力的作用下向筒壁运动，当进气的动能逐渐的消耗掉之后自然完成在筒体截面上的均匀分布，此时气体速度大幅降低，分布均匀，在过滤式油分离器的作用下小直径的油滴会被截留下来，通过接油槽和导油管汇集到筒体的底部，通过排油管或者浮球阀回油装置连接至压缩机的油槽，而油分离后的纯净制冷剂气体则由筒体下部中心通过排气管排出。

本发明的有益效果是，利用了旋转离心力和精滤相结合的处理工艺，充分的利用了气体自身的动能，在不增加阻力的条件下去除大部分的大直径的油滴，降低了精滤段的要求，使油气分离过程更加充分，在不增加筒体体积和阻力的情况下提高了油分离效果。

附图说明

图1 是本发明的结构示意图。

图2 是本发明中进气管与筒体连接的示意图。

图3 是本发明中扰流件的示意图。

图4 是本发明中扰流件连杆的多种截面和形式图。

图5 是本发明接油槽和引流管的示意图。

附图中各附图标记分别表示如下的意义：

1为上封头，2为进气管，3为扰流件，4为筒体，5为限位装置，6为接油槽，7为出气管，8为下封头，9为排油管，10为导油管，11为精滤芯，12为孔板，13为上圆环，14为连杆，15为下圆环，16为圆柱形连杆，17为椭圆形连杆，18为孔板形连杆。

具体实施方式

    下面结合附图对本发明做进一步的说明。

本实施例是应用于一种较大规模的满液式冷水机组的卧式油分离器。它由筒体4、上封头1、下封头8、精滤芯10、进气管2，出气管7、油排出管8、扰流件3构成，各个部件按图1所示的结构安装起来。其中，筒体4的两端分别焊接半个标准椭圆封头1和8，形成一个密闭的空间；如附图2所示，进气管2从筒体4上部沿切线进入，进气管2的尺寸与压缩机排气管相同，确保流道是圆滑过渡的，避免额外的噪音，减小阻力。扰流件3可以直接焊接在筒壁上，与筒壁一起形成离心式分油器的一种结构。而作为另一种结构，也可以采用在上圆环12和下圆环15之间焊接连杆14，形成一个与筒体的内壁吻合的筒状结构，套入筒体4后形成离心式油分离器，其示意图如图3所示。而连杆14的结构如附图4所示，可以采用圆形16，椭圆形17和多孔板18等多种形式，连杆14可根据需要选择宽度，通常来说，连杆14的直径和孔板宽度不宜太大，在5-15mm范围内，以减小流动阻力，增加离心力的行程，提高分离效果。

本发明的精滤芯11由孔板12内夹过滤网构成，过滤网可以采用金属丝网也可以采用其他材质的丝网。本实施例采用两个精滤芯11，设置在上部的精滤芯11与扰流件3相接，并通过限位装置5固定在筒体内，设在在下部的精滤芯11直接放置在环形接油槽6的上方，环形接油槽6的结构如附图5所示，其下方还接有导油管10。

本发明经过离心分油和过滤分油后，分离出来的冷冻油沿筒壁往下流，通过接油槽6和导油管10汇集到筒体4的底部，通过排油管9或者浮球阀回油装置连接至压缩机的油槽。

Claims (10)

1.一种立式油分离器，包括立式筒体（4）、进气管（2）、出气管（7）和油分离组件，所述进气管（2）设置在筒体（4）的上端，所述出气管（7）设置在筒体（4）的下端，使得筒体（4）内部形成由上而下的行程，其特征在于所述油分离组件包括上下设置的离心式油分离器和过滤式油分离器。

2.根据权利要求1所述的立式油分离器，其特征在于所述离心式油分离器整体呈筒状，并与筒体（4）同轴而紧贴在筒体（4）的筒壁上。

3.根据权利要求2所述的立式油分离器，其特征在于所述离心式油分离器由均匀焊接在筒体（4）内壁上的多根条状扰流件（3）组成，所述扰流件（3）的截面呈圆形、椭圆形或方形，扰流件（3）采用实心体结构或设有多个通孔。

4.根据权利要求2所述的立式油分离器，其特征在于所述离心式油分离器由上圆环（13）、下圆环（15），以及焊接在上下圆环之间的多根条状连杆（14）组成，所述连杆（14）的截面呈圆形、椭圆形或方形，连杆（14）采用实心体结构或设有多个通孔。

5.根据权利要求1所述的立式油分离器，其特征在于所述过滤式油分离器采用丝网过滤结构，且丝网过滤结构沿筒体（4）的径向分布并布满筒体（4）的横截面。

6.根据权利要求5所述的立式油分离器，其特征在于所述丝网过滤结构由两块多孔板（12）夹着丝网过滤芯（11）构成，且丝网过滤结构整体呈球缺形或圆锥形。

7.根据权利要求1至6任一项所述的立式油分离器，其特征在于所述筒体（4）的内部下方设置一个紧贴筒壁的环形接油槽（6），环形接油槽（6）的下方还设置有导油管（10），以确保所分离的冷冻油稳定地汇集到筒体（4）底部。

8.根据权利要求7所述的立式油分离器，其特征在于采用上下设置且中间留有一定间隙的两套过滤式油分离器，设于上方的第一套过滤式油分离器上端紧挨着离心式油分离器，而下端则通过限位装置（5）固定，设于下方的第二套过滤式油分离器放置在环形接油槽（6）上，由环形接油槽（6）定位。

9.根据权利要求1所述的立式油分离器，其特征在于所述进气管（2）沿切线方向焊接在筒体（4）的上端，所述出气管（7）沿水平方向焊接于筒体（4）下端并延伸至筒体中心，延伸至筒体中心的出气管端部设置有朝下的斜口。

10.根据权利要求1所述的立式油分离器，其特征在于所述筒体（4）的底部中心设置排油管（9）或浮球阀回油装置。

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