CN103925748B - 满液式蒸发器及具有该蒸发器的水冷式空调机组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种满液式蒸发器及具有该蒸发器的水冷式空调机组。满液式蒸发器包括：壳体；出气口，设置在壳体上；壳体的内壁上设置有沿壳体的周向设置的挡液框。本发明提供的满液式蒸发器利用挡液框能够降低液态冷媒边缘处的晃动幅度，防止液态冷媒进入到出气口，并防止由于液面高度变化剧烈而使换热管暴露在液体外面，进而防止换热不均匀的情况发生，能够提高具有满液式蒸发器的空调系统在船舶等摇摆环境中应用的安全性及稳定性。

Description

满液式蒸发器及具有该蒸发器的水冷式空调机组

技术领域

本发明涉及空调系统领域，特别地，涉及一种满液式蒸发器及具有该蒸发器的水冷式空调机组。

背景技术

目前，制冷系统中的满液式蒸发器均是按照陆地上的使用条件进行设计的，如果直接应用在船舶等摇摆晃动的环境中，极易造成满液式蒸发器内部的液态冷媒剧烈晃动，一方面，液态冷媒容易经过蒸发器的出气口进入到压缩机中，对压缩机的安全稳定运行造成严重威胁；另一方面，液态冷媒向一个方向晃动，使大部分换热管未被液态冷媒淹没，大大减少蒸发器的换热面积，而且还会导致液态冷媒温度变化剧烈，蒸气机组很难稳定，对蒸气机组安全性也有很大的危害。

现有技术中，为了避免满液式蒸发器用于船用环境下的不稳定性，绝大多数船用空调装置均选择了使用干式蒸发器，但是干式蒸发器在换热效率及能效方面远远不及满液式蒸发器。同时，对于大型空调设备，如果使用干式蒸发器将会使得机组体积庞大、重量非常重，这种设备对于一艘对空间和载重要求苛刻的船只来说将是一个很不利的选择。

因此，有必要提供一种能够适用船舶等摇晃摆动的环境的满液式蒸发器。

发明内容

本发明目的在于提供一种满液式蒸发器及具有该蒸发器的水冷式空调机组，以解决现有满液式蒸发器处于船舶等摇摆环境中由于液态冷媒剧烈晃动而导致空调系统的安全稳定性能下降的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种满液式蒸发器，包括：壳体；出气口，设置在壳体上；壳体的内壁上设置有沿壳体的周向设置的挡液框。

进一步地，挡液框包括：横向挡液框，对称设置在壳体的两端；纵向挡液框，沿壳体的长度方向对称地设置在壳体的内壁上，纵向挡液框的内侧边缘设置有向下倾斜的回流边。

进一步地，壳体内设置有与出气口相对并位于挡液框上方的透气挡液板，透气挡液板的周边与壳体的内壁相连以形成位于透气挡液板上方的气体腔和位于透气挡液板下方的气液混合腔，且透气挡液板的横截面以出气口的轴线为轴呈对称状。

进一步地，透气挡液板包括：主挡液板，上表面与出气口的轴线相垂直；侧挡液板，设置在主挡液板的两侧并分别与壳体的内壁之间形成高于主挡液板的排气空间，气液混合腔包括排气空间及低于主挡液板的气态冷媒上升空间，侧挡液板上设置有透气缺口和/或透气孔。

进一步地，侧挡液板与壳体相连的外侧边上形成有透气缺口，侧挡液板位于出气口两侧的区域设置有透气孔，主挡液板上与出气口正对的区域设置有主透气孔。

进一步地，透气挡液板与挡液框之间设置有气液分离器。

进一步地，气液分离器包括叠置的气液过滤网和不锈钢丝网。

进一步地，壳体上还设置有进液口，进液口的上方设置有均液板，均液板上均匀地设置有多个通孔。

进一步地，均液板包括：正面均液板，下表面与进液口的轴线垂直；侧面均液板，对称地设置在正面均液板的两侧并分别沿壳体的径向或切向倾斜地延伸至与壳体的内壁相连。

进一步地，壳体内还设置有：多个换热管支撑板，与壳体的长度方向垂直地等距设置；分隔板，沿壳体的长度方向设置在由换热管支撑板分割成的各个区段内，以是每个区段形成至少两个分隔区间。

进一步地，换热管支撑板和分隔板上均设置有多个均匀布置的通孔，且换热管支撑板和分隔板均位于均液板的上方。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种水冷式空调机组，包括蒸发器，该蒸发器为上述满液式蒸发器。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种满液式蒸发器及具有该蒸发器的水冷式空调机组，该满液式蒸发器包括：壳体及设置在壳体上的出气口，其中，壳体的内壁上设置有沿壳体的周向设置的挡液框。本发明提供的满液式蒸发器利用挡液框能够降低液态冷媒边缘处的晃动幅度，防止液态冷媒进入到出气口，并防止由于液面高度变化剧烈而使换热管暴露在液体外面，进而防止换热不均匀的情况发生，能够提高具有满液式蒸发器的空调系统在船舶等摇摆环境中应用的安全性及稳定性。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的主视结构示意图；

图2是本发明优选实施例的挡液框右视结构示意图；

图3是本发明优选实施例的挡液框俯视结构示意图；

图4是本发明优选实施例的右视结构示意图；以及

图5是本发明优选实施例的轴测结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1、图2和图3所示，本发明的一个方面提供了一种满液式蒸发器，以克服现有船用满液式蒸发器或船用空调装置的满液式蒸发器内部液态制冷剂的晃动对空调装置的安全稳定运行构成威胁的缺陷。该满液式蒸发器包括壳体10及设置在壳体10上的出气口11，壳体10为柱形壳体，两端均焊接有管板15，管板的尾端连接有水室17，壳体10的内部安装有换热管，换热管的两端分别胀接在壳体10两端的管板15上。由于液态冷媒在晃动时，边缘处的液面高度变化最剧烈，所产生的波浪最大，壳体10的内壁上设置有沿壳体10的周向设置的挡液框50。

具体地说，挡液框50包括横向挡液框51和纵向挡液框53，横向挡液框51对称设置在壳体10的两端；纵向挡液框53沿壳体10的长度方向对称地设置在壳体10的内壁上。横向挡液框51和纵向挡液框53可以是一个整体，也可以是分体结构，当两者是分体结构时，两个横向挡液框51与两个纵向挡液框53又可以处于同一平面，也可以处于不同的平面上，并且两者还可以采用不同的材料。纵向挡液框53的内侧边缘设置有向下倾斜的回流边55。回流边55与纵向挡液框53之间的夹角可以设置为135°。当液态冷媒晃动到挡液框50时，框可有效阻挡液面的进一步升高，同时，纵向挡液框53的回流边55可以在最恶劣的摇摆环境下（横摇45°）可引导晃动上来的液态冷媒沿此边返回到蒸发器下部。

如图4所示，为了进一步地起到挡液透气的效果，壳体10内设置有与出气口11相对的透气挡液板30，上述挡液框50位于透气挡液板30的下方并可以靠近液态冷媒的表面。透气挡液板30的周边与壳体10的内壁相连以形成位于透气挡液板30上方的气体腔A和位于透气挡液板30下方的气液混合腔B，且透气挡液板30的横截面以出气口11的轴线为轴呈对称状。利用透气挡液板30能够防止满液式蒸发器处于摇晃状态时溅起的液态冷媒经过出气口进入到压缩机中，而且，透气挡液板30的横截面以出气口11的轴线为轴呈对称状，能够在摇晃状态下保证处于气液混合腔的气体均匀地穿过透气挡液板进入出气口，并能够防止剧烈摇晃时液态冷媒向壳体的一侧倾注。

实际上，透气挡液板30可以沿壳体10的长度方向延伸至壳体10的两端。透气挡液板30可以沿着预注入的液态冷媒的静态液面平行地设置，以保证液态冷媒中的气态冷媒能够从液态冷媒的自由表面均匀地排出，而且，一旦发生剧烈摇晃，这样设置的透气挡液板30还能够在一定程度上限制液态冷媒的摇晃幅度，保证了绝大多数的换热管能被液态冷媒淹没，降低晃动环境下换热面积的变化率，使换热管中冷媒水的出水温度保持在稳定范围内，并能够对液态冷媒与气态冷媒进行分离，防止液态冷媒经过出气口11进入到压缩机中。

如图5所示，具体地说，透气挡液板30包括主挡液板31和设置在主挡液板31的两侧的侧挡液板33，主挡液板31的上表面与出气口11的轴线相垂直，即主挡液板31的上表面正对着出气口11，透气挡液板30的两端分别延伸至壳体10的两端的管板15的内侧；为了起到既能够阻挡液态冷媒又能够保证液态冷媒有效排出的作用，主挡液板31整体除了与出气口11正对的局部设置有主透气孔31a之外，均为封闭平面。两侧的侧挡液板33上则设置有透气缺口33a和透气孔33c，并且，两侧的侧挡液板33分别与壳体10的内壁之间形成高于主挡液板31的排气空间B1，低于主挡液板31到液态冷媒的自由表面之间的空间为气态冷媒上升空间B2，上述气液混合腔B包括位于液态冷媒的自由表面上方的气态冷媒上升空间B2和排气空间B1。侧挡液板33上可以仅设置透气缺口33a或透气孔33c，也可以两者同时设置，当两者同时设置时，可以在侧挡液板33与壳体10的内壁相连的一侧设置透气缺口33a，而在靠近出气口11的区域设置多个透气孔33c，以提高气态冷媒经过出气口11排出的效率。该全长型的透气挡液板30一方面可以防止液态冷媒经过蒸发器的出气口11进入到压缩机中，另一方面又可以防止液态冷媒向一个方向晃动而使大部分换热管未被液态冷媒淹没的情况发生；而且，该透气挡液板既能够对液态冷媒的流动进行限制，又能够保证液态冷媒中的气体排出，进一步将液态冷媒与气态冷媒分离，提高具有满液式蒸发器的空调系统在船舶等摇摆环境中应用的安全性及稳定性。

再如图4和图5所示，为了进一步起到液、气分离的目的，透气挡液板30与挡液框50之间设置有气液分离器40，该气液分离器40包括叠置的气液过滤网和不锈钢丝网，气液过滤网和不锈钢丝网分别可以由多块拼接形成，然后再焊接在壳体10内壁及壳体10两端的管板15上，将蒸发器下部液态冷媒空间和顶部气态冷媒空间有效分离，确保所有进入压缩机吸气管路的气态冷媒均是被气液过滤网过滤的，进一步确保压缩机吸气中不含液态冷媒。实际上，挡液框50、气液分离器40以及透气挡液板30层层递进的组成了气液分离屏障，挡液框50首先控制从下部格子空间晃动出来的液态冷媒的晃动幅度，气液分离器40接下来对进入吸气管路的冷媒进行气液分离，确保气态和液态制冷剂有效分离，透气挡液板30是进入吸气管路的冷媒的最后屏障，对气态冷媒中残存的液态冷媒进一步进行降速分离。

通常，满液式蒸发器的壳体10上还设置有进液口13，为了防止液喷现象，进液口13的上方设置有均液板70，该均液板70上均匀地设置有多个通孔，这些通孔不宜太大，以免失去防止液喷的效果。

均液板70的具体结构包括：正面均液板71，下表面与进液口13的轴线垂直；侧面均液板73，对称地设置在正面均液板71的两侧并分别沿壳体10的径向或切向倾斜地延伸至与壳体10的内壁相连。也就是说，均液板70的顶部为平板状的正面均液板71，两侧为向下倾斜的侧面均液板73。液态冷媒进入蒸发器后首先进入均液板70内部，再经过通孔进入均液板70上部的更大空间，此均液板可有效降低液态冷媒进入蒸发器后的速度，也能充分使得液态冷媒较均匀的进入上部空间，充分利用换热管换热面积。

壳体10内还设置有多个沿壳体10的长度方向垂直地等距设置的换热管支撑板60。一般换热管左右布局，冷媒水左进右出也可右进左出。在由换热管支撑板60分割成的各个区段内，设置一个或多个与壳体10的长度方向延伸的分隔板90以使每个区段内形成至少两个分隔区间，并且换热管支撑板60和分隔板90均位于均液板70的上方，这样，就将蒸发器内部分割为多个更小的分隔区间，各个分隔区间能在摇摆环境下可有效降低液态冷媒的摆动幅度，提高空调系统在晃动环境下的安全性和稳定性。

实际上，换热管支撑板60和分隔板90上均可以设置有多个均匀布置的通孔，以便于液态冷媒的流动。

经过上述几个部分的综合控制，满液式蒸发器内部的液体冷媒在倾斜摇摆环境下的液面将得到有效控制，气态冷媒将更加有效地与液态冷媒分离，进而可以确保空调系统的安全稳定运行。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种水冷式空调机组，该空调机组包括蒸发器，该蒸发器为上述满液式蒸发器。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种满液式蒸发器，包括：

壳体(10)；

出气口(11)，设置在所述壳体(10)上；

其特征在于，

所述壳体(10)的内壁上设置有沿所述壳体(10)的周向设置的挡液框(50)，所述壳体(10)内设置有与所述出气口(11)相对并位于所述挡液框(50)上方的透气挡液板(30)，所述透气挡液板(30)的周边与所述壳体(10)的内壁相连以形成位于所述透气挡液板(30)上方的气体腔(A)和位于所述透气挡液板(30)下方的气液混合腔(B)，且所述透气挡液板(30)的横截面以所述出气口(11)的轴线为轴呈对称状。

2.根据权利要求1所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述挡液框(50)包括：

横向挡液框(51)，对称设置在所述壳体(10)的两端；

纵向挡液框(53)，沿所述壳体(10)的长度方向对称地设置在所述壳体(10)的内壁上，所述纵向挡液框(53)的内侧边缘设置有向下倾斜的回流边(55)。

3.根据权利要求1或2所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述透气挡液板(30)包括：

主挡液板(31)，上表面与所述出气口(11)的轴线相垂直；

侧挡液板(33)，设置在所述主挡液板(31)的两侧并分别与所述壳体(10)的内壁之间形成高于所述主挡液板(31)的排气空间(B1)，所述气液混合腔(B)包括所述排气空间(B1)及低于所述主挡液板(31)的气态冷媒上升空间(B2)，所述侧挡液板(33)上设置有透气缺口(33a)和/或透气孔(33c)。

4.根据权利要求3所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述侧挡液板(33)与所述壳体(10)相连的外侧边上形成有所述透气缺口(33a)，所述侧挡液板(33)位于所述出气口(11)两侧的区域设置有所述透气孔(33c)，所述主挡液板(31)上与所述出气口(11)正对的区域设置有主透气孔(31a)。

5.根据权利要求1所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述透气挡液板(30)与所述挡液框(50)之间设置有气液分离器(40)。

6.根据权利要求5所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述气液分离器(40)包括叠置的气液过滤网和不锈钢丝网。

7.根据权利要求1或2或5或6所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述壳体(10)上还设置有进液口(13)，所述进液口(13)的上方设置有均液板(70)，所述均液板(70)上均匀地设置有多个通孔。

8.根据权利要求7所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述均液板(70)包括：

正面均液板(71)，下表面与所述进液口(13)的轴线垂直；

侧面均液板(73)，对称地设置在所述正面均液板(71)的两侧并分别沿所述壳体(10)的径向或切向倾斜地延伸至与所述壳体(10)的内壁相连。

9.根据权利要求8所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述壳体(10)内还设置有：

多个换热管支撑板(60)，与所述壳体(10)的长度方向垂直地等距设置；

分隔板(90)，沿所述壳体(10)的长度方向设置在由所述换热管支撑板(60)分割成的各个区段内，以使每个所述区段形成至少两个分隔区间。

10.根据权利要求9所述的满液式蒸发器，其特征在于，所述换热管支撑板(60)和所述分隔板(90)上均设置有多个均匀布置的通孔，且所述换热管支撑板(60)和所述分隔板(90)均位于所述均液板(70)的上方。

11.一种水冷式空调机组，其特征在于，包括蒸发器，所述蒸发器为权利要求1至10中任一项所述的满液式蒸发器。