CN105705887A - 过滤干燥器 - Google Patents

Abstract

一种用于HVACR系统的球形过滤干燥器，包括大致呈球形的壳体和相对所述壳体位置固定的芯体。所述壳体具有第一开口和第二开口，通过所述芯体而流体连通。所述芯体包括介质，所述介质用于除去由所述第一开口流经所述芯体到达所述第二开口的流体中的污染物。所述球形的壳体可以是整体式壳体，或由一对大致半球形的壳体而形成。

Description

过滤干燥器

相关专利数据

本申请要求于2013年10月24日提交的美国第61/895,186号临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及加热、通风、空调和制冷(HVACR)系统中的污染物控制。

背景技术

HVACR系统中的过滤干燥器的功能是除去有害污染物，如湿气、酸、铜氧化物、金属片、蜡类化合物等。随着时间的推移，这些污染物水平升高会危及系统的使用寿命并对系统性能产生不利影响。

在历史上，传统过滤干燥器的形状为大致的圆柱形，如图1中的过滤干燥器10。这种过滤干燥器典型地包括由一对端盖14和16封闭的管状壳体12，端盖各自形成相应的接头18和20以及通过过滤干燥器的潜在的泄漏路径。用于将过滤干燥器接入(plumbing)HVACR系统的装配接头22和24分别连接到相应端盖。这些接头可以提供通过过滤干燥器的潜在泄漏路径。

发明内容

本发明涉及一种用于在HVACR系统中污染物控制的大致为球形的过滤干燥器。与同等尺寸圆柱形过滤干燥器相比，对于给定的工作压力，球面设计可允许减少或最小化壳壁厚度。过滤干燥器可以具有简化的内部芯体，如模制芯体，它可以是主要的且在一些实施方案中是过滤干燥器中颗粒过滤的唯一手段。

本文公开的球形过滤干燥器比传统过滤干燥器，如图1所示的圆柱形过滤干燥器，可以具有显著的优点。球形过滤干燥器可具有更少的部件，这可以同时减少组装时间和材料成本。例如，在球形壳体的一个实施例中，结合芯体的几何形状和强度，通过壳体施加在芯体上的压缩力使芯体(和任何其他内部部件)固定在适当位置。这可以允许除去通常用于传统过滤干燥器中的以固定内部部件的弹簧，由此简化了装配并缩短了制造时间。此外，组件的压缩引起围绕芯体的紧密配合，从而通过减少或消除可环绕芯体的制冷剂的量来提供更加有效的污染物去除。

球形过滤干燥器可以承受的内部压力为传统圆柱形过滤干燥器可承受的内部压力的大约两倍。这可允许在将球形过滤干燥器在高压系统(例如，在高压下操作的使用制冷剂的系统)中使用。对于传统的HVACR系统，球形干燥器能承受与传统圆柱形过滤干燥器相同的内部压力，但使用明显较少的材料。例如，球形过滤干燥器的壁厚度可以是具有相同的最大直径的圆柱形过滤干燥器的大约一半，但能承受与其相当的内部压力。壁厚度的减少会导致材料显著减少、并且带来制造优势，而这可以降低整体成本。

相对于传统过滤干燥器，球形过滤干燥器可具有较低的材料成本以及减少的尺寸和重量。相对于其他几何形状，球体的外表面面积与内部体积的比例较低。因此，相比其他几何形状，球形过滤干燥器每单位质量的壳体材料可以包含更多的干燥剂。

球形过滤干燥器的压缩组件允许从过滤干燥器中去除非过滤元件，非过滤元件可能会导致对流经过滤干燥器的流体的不必要的屏障和整个过滤干燥器上不期望的压降。例如，球形过滤干燥器的芯体无需弹簧或其它元件即可固定。弹簧的去除消除了流经过滤干燥器的屏障，同时也降低了整个过滤干燥器的压降。

此外，从流经过滤干燥器的路径去除非过滤元件可允许芯体和壳体获得最佳尺寸。例如，芯体可以被成形以获得通过过滤干燥器的期望流速、整个过滤干燥器的压降和污染物吸附能力。壳体尺寸可根据芯体的期望尺寸而减小。过滤干燥器和芯体的这种最佳尺寸会导致每单位量的过滤干燥器的干燥剂的制冷剂容纳能力降低，与具有其它内部的非过滤元件如弹簧或需要装配的其它部件的传统过滤干燥器相比，这可允许系统制造商将总体较少的制冷剂装入系统。

为了消除通过壳体的潜在泄漏路径，壳体可以由彼此结合的两个大致半球形的壳体形成。在这样的实施方案中，与图1所示的传统过滤干燥器类型的多个接头相比，该过滤干燥器可以仅具有其中两个半壳体结合时形成的一个机械接头。在另一个实施例中，球形壳体和接头可由单块(例如，单片)材料一体成型，提供了无机械接头的单一主体，从而消除了如图1所示的传统过滤干燥器中典型的泄漏路径。

过滤干燥器可包括与壳体一体成型的一个或多个接头。例如，接头可由壳体一体成型。这样，接头可以是单一的(例如，由与壳体相同的材料块形成)，从而消除了壳体和接头之间的连接，其通常是当通过手或钎焊将接头连接至壳体时形成。

过滤干燥器可以由具有外覆层的材料如铜包钢制成。这种材料可以无需保护涂层，这种保护涂层通常被应用于耐腐蚀目的的过滤干燥器。

根据本发明的一个方面，大致呈球形的过滤干燥器包括壳体，包括相对壳体而位置固定的芯体。壳体具有形成入口的第一开口和形成出口的第二开口，第一开口和第二开口通过芯体而彼此流体连通。芯体由介质组成，该介质可以除去由第一开口通过芯体流向第二开口的流体中的污染物。壳体可以是单片或由一对大致半球形壳体形成。

根据本发明的另一个方面，过滤干燥器包括大致球形的壳体，该壳体具有连接到第二半球形壳体的第一半球形壳体。第一半球形壳体具有第一开口，第二半球形壳体具有第二开口。过滤干燥器还包括设置在第一开口和第二开口之间的流路中的芯体。芯体包括用于从沿该流路流动的流体中除去污染物的介质并且其通过壳体施加在芯体上的压缩力而固定。

根据本发明的另一个方面，过滤干燥器包括具有第一圆柱形突出部分且具有边缘部的球形壳体，该第一圆柱形突出部分伸缩地接纳于第一接头体中，该边缘部形成在第一接头体的边缘部的上方。芯体布置在壳体内以提供污染物从流经芯体的流体中的去除。过滤干燥器可具有伸缩地接纳于第二接头体中的第二圆柱形突出部分和形成在第二接头体的边缘部的上方的边缘部。

根据本发明的又一个方面，过滤干燥器包括含有芯体的球形整体式壳体，芯体由干燥剂例如珠状或颗粒状干燥剂组成。在壳体的一端的第一接头提供了壳体到HVACR系统的部件的连接，在壳体的相对端的第二接头提供了壳体到HVACR系统的另一部件的联接。壳体里面是流体流经的一对多孔限位元件。限位元件将芯体固定在壳体内的适当位置。限位元件之一被设置在入口和芯体之间，另一个则被设置在芯体和出口之间。

附图说明

现在参照附图将进一步详细地描述本发明的实施例，其中：

图1为现有技术的圆柱形过滤干燥器的截面图；

图2为本发明的具有球形过滤干燥器的HVACR系统的示意图；

图3为示例性的球形过滤干燥器的等距视图；

图4为图3所示的过滤干燥器的侧视图；

图5为图4的过滤干燥器沿线5-5剖开并示出第一示例性内部结构的截面图；

图6为图4的球形过滤干燥器的分解等距视图；

图7为过滤干燥器的另一个实施例的示出另一示例性内部结构的截面图；

图8为球形过滤干燥器的另一示例性实施例的侧视图；

图9为图8的过滤干燥器沿线9-9剖开并示出另一示例性内部结构的截面图；

图10为球形过滤干燥器的另一示例性实施例的等距视图；

图11为图10的过滤干燥器的装配端部的截面图；

图12为具有整体式壳体的球形过滤干燥器的一个示例性实施例的截面图。

具体实施方式

图2是作为一个部件的球形过滤干燥器30与其他HVACR部件一起构成的HVACR系统32的示意图，其它HVACR部件，例如为压缩机34、扩展设备36、冷凝器38以及蒸发器40。该系统仅是示例性的，应当理解，该过滤干燥器可以作为一个部件安装在各种HVACR系统中，这些HVACR系统包括与图2所示的那些相同或不同的部件。

一个球形过滤干燥器100的具体实施例示出在图3～5中。过滤干燥器的形状为大致的球形，并且可以由一对大致为半球形的第一壳体102和第二壳体104形成，第一壳体102和第二壳体104在接头106处彼此联接以形成具有基本上为球形的腔体107的大致为球形的壳体105。两个半球形的壳体可以分别包括相应的凸缘部109、111，两个凸缘部可以通过在接头106处焊接、钎焊或其他操作而一起连接形成球形的壳体105。

过滤干燥器可以由金属制成。在一个实施例中，壳体由铜包钢材料制成。

壳体105具有第一开口108和第二开口110，两个开口通过设置在腔体107内的芯体120而彼此流体连通，由此形成通过过滤干燥器的流路。第一开口108是用于接收流体流动的入口，第二开口110是通过芯体120后流体流动的出口。

在第一开口108处是从第一壳体102轴向延伸的第一突出部分112。在第二开口120处是从第二壳体104轴向延伸的第二突出部分114。突出部分的形状一般可为圆柱形，并且可以与壳体一体成型。与每个突出部分连接的分别是连接件116、118。连接件与突出部分可通过大致永久的方式连接，例如通过焊接。连接件116、118可适于将过滤干燥器连接到HVACR系统的其他部件。例如，连接件可以是管接头(tubestub)、接头体、螺纹连接件等。

芯体120包括用于从流体中除去污染物的介质。芯体可以由多孔干燥剂材料模制而成和/或包括珠状或颗粒状干燥剂。芯体可以具有靠近入口的封闭端120a和腔体120b，该腔体120b具有靠近出口的开口端。如图5中所示，芯体120可以大致为U形。这种形状可促进流体分散地通过芯体。芯体的尺寸和形状可以变化，以最大限度地利用壳体105的内部空间。腔体120b的几何形状可被改进以实现制冷剂流动、可溶性污染物吸附和颗粒污染物过滤的期望的平衡。例如，芯体的污染物吸附能力可通过使芯体增大而提高，从而导致更小(或更窄)的芯腔、通过过滤干燥器的流速降低和在整个过滤干燥器的压降增加。或者，通过使芯体更小，从而使得通过过滤器干燥器的流速升高和在整个过滤干燥器上的压降降低，从而导致更大(或更宽)的芯腔和由于芯体尺寸减小所致的较低的污染物吸附能力。

芯体通常相对于壳体固定。在图5的实施例中，芯体120包括表面122、124，分别邻接相应的第一壳体102和第二壳体104的内部部分。芯体的尺寸和形状比腔体107稍大，使得当安装完后两个半球形壳体挤压芯体，从而使芯体120相对于壳体105牢牢固定。另外地或可替代地，如图6所示，芯体可以包括被壳体挤压的一个或多个突起138，从而相对于壳体固定芯体的位置。

为了防止流体沿围绕芯体的壳壁、绕过或者环绕芯体流动，而非穿过芯体，过滤干燥器可以包括位于芯体和壳体之间的流体屏障。流体屏障可以以粘合剂形式应用在表面122和/或表面124。粘合剂在芯体和壳体之间形成密封，阻止流体环绕芯体流动，从而确保流体穿过芯体。另外地或替代地，流体屏障也可以通过使与芯体相对的壳体部分变形(例如，卷曲或向内偏转)而形成，从而密封与芯体相对的壳体，并使得芯体相对于壳体位置固定。例如，壳体可以在与芯体的表面124相对之处卷曲或偏转。

过滤干燥器可包括位于芯体120和第二开口110之间的过滤器130。过滤器130的一部分可在芯体的表面124和第二壳体104之间被挤压，并且当围绕芯体组装壳体时被固定在适当位置。该过滤器可提供小型或微观污染物从流体的过滤，而芯体120可提供大型或宏观污染物的过滤。

可选地，该过滤干燥器还可以包括偏置构件134，例如弹簧，用于对芯体施加偏置力。该偏置构件可以使第一壳体102的与第一开口108相邻处的内表面136与芯体的朝向第一开口108的表面138接合。该偏置构件对与壳体邻近第二开口110的部分相对的芯体处(例如，表面124)施加压力，以使得芯体和任何过滤元件紧密挤压在一起，这可便利于过滤干燥器的组装。

球形过滤干燥器200的另一种内部结构示于图7。图7的干燥器200类似于图5示出和描述的实施例，相同的部件用相同的附图标记加上100来标记。在本实施例中，芯体220通过来自壳体的压缩力而固定，以代替偏置构件。过滤干燥器可以包括用于小型或微观污染物从流体过滤的过滤器230，芯体220可提供大型或宏观污染物的过滤。可替代地，过滤器230可以从过滤干燥器中省略，芯体可以同时过滤宏观和微观污染物。如图7所示，如果使用过滤器230，它可以围绕芯体220的出口端包覆并夹在芯体220与第二壳体204之间，从而提供流体屏障以迫使流体流经芯体。

图8和图9示出了过滤干燥器300的另一个实施例。过滤干燥器300类似于图5示出并描述的实施例，相同的部件用相同的附图标记加上200来标记。与图5所示的具有突出部分(例如，突出部分112、114)不同，本实施例的过滤干燥器包括直接连接到球形壳体305的一对接头件316、318。接头件可通过螺纹连接、钎焊、焊接或其他方式连接至球形壳体。接头件可以是标准接头，以便于将过滤干燥器接入HVACR系统，并且在一个实施例中，接头件是SAE-型接头。

图10示出了球形过滤干燥器400的另一个实施例。过滤干燥器400由一对半球形壳体402、第二壳体404形成，第一壳体402和第二壳体404在接头406处连接以形成大致球形的壳体405。在本实施例中，接头406是通过结合第一壳体402和第二壳体404的重叠部分而形成的搭接接头。例如，上述的半球形壳体可以为使得一个半壳(例如，第二半球形壳体404)比另一半壳(例如，第一半球形壳体402)具有稍小的直径，它允许一个半壳的一部分插入到另一个半壳中，使得通过重叠半壳的部分而形成接头406。该接头可以通过将半壳的重叠部分彼此钎焊或焊接而形成。

过滤干燥器400包括用于将过滤干燥器连接到HVACR系统的其他部件的喇叭口接头416、418。喇叭口接头416的一个实施例详细示出在图11中。第一壳体402包括与壳体一体成型的圆柱形突出部分414。突出部分414具有外表面430，设置成接收接头体432。突出部分414和接头体432可以是管状的，并且被成形为使得接头体432可在突出部分414上方伸缩以将该接头体组装至过滤干燥器。接头体的内径比突出部分的外径稍大，使得接头体紧密配合于突出部分。接头体可邻接半球形壳体的表面，并且在这样的位置时，突出部分的远端434可延伸超出接头体的远端436。突出部分的远端434包覆在接头体的远端436上，从而形成喇叭口端部438。喇叭口端部将接头体限制在突出部分的边缘与壳体之间，并且还提供用于与HVACR系统的另一部件配合的座面。因此，壳体的内部和喇叭口端部相互连接，并形成了壳体的连续部分，从而消除了可能由与壳体连接的接头导致的任何潜在的泄漏路径。

当接头体被组装到接头的对应部分，例如当形成螺纹连接时，喇叭口将被压缩。当过滤干燥器连接到HVACR系统的另一部件时，这种组装方式为金属与金属的界面，可以形成防止泄漏的有效密封。虽然只对喇叭口接头416进行了描述，但是应该理解，可以以相同的方式形成喇叭口接头418。

图12示出了过滤干燥器500的另一实施例。过滤干燥器包括整体式壳体502(例如，由单片材料形成)，并且可以由模具或单件成型管而制造。过滤干燥器包括球形部分505，其包含由干燥剂组成的芯体520。芯体可以由珠状或颗粒状干燥剂形成，其通过一对限位元件540和542相对于壳体固定。限位元件可以是弹簧状元件，从而分别接合相应的机械变形部544和546(例如，凹口、缺口或凹槽)。限位元件可以是多孔元件，从而可以提供流经过滤器干燥器的流体的过滤。

过滤干燥器在壳体的一端具有第一接头端516，其提供了壳体到HVACR系统的部件的连接，在壳体的相对端具有第二接头端518，其提供壳体到的HVACR系统的另一部件的连接。第一接头端516和/或第二接头端518可以是如图11所示的喇叭口接头或其他类型的接头。

图12中所示的过滤干燥器完全除去了过滤干燥器中的接头，并适合于可以实现自动化的装配过程。通过消除芯体模制工艺和将珠粒直接注射入壳体中，可以避免附加的劳动和材料费用。

为了实现前述和相关目的，本发明包括所有本文中描述的和权利要求中特别指出的特征。说明书和附图具体阐述了本发明的某些示例性实施方案。但是，这些实施方案只是指出了采用本发明原理的多种方式中的少数几种。当结合附图考虑时，从本发明的具体描述中，本发明的其它目的、优点和新特征将变得显而易见。

Claims (19)

1.一种用于HVACR系统的过滤干燥器，其特征在于：包括大致呈球形的壳体，所述壳体内容置有相对壳体位置固定的芯体，所述壳体具有包括入口的第一开口和包括出口的第二开口，所述入口和出口相互之间通过所述芯体而流体连通，其中，所述芯体由介质组成，所述介质用于除去由所述第一开口流经所述芯体到达所述第二开口的流体中的污染物。

2.如权利要求1所述的过滤干燥器，其特征在于：所述壳体由一对大致呈半球形的部分相互连接而构成。

3.如权利要求1所述的过滤干燥器，其特征在于：所述壳体为整体式。

4.如权利要求1所述的过滤干燥器，其特征在于：所述介质包括干燥剂。

5.如权利要求4所述的过滤干燥器，其特征在于：所述芯体为模制芯体。

6.如权利要求5所述的过滤干燥器，其特征在于：所述芯体为珠状干燥剂或颗粒状干燥剂。

7.如权利要求1所述的过滤干燥器，其特征在于：还包括位于所述壳体和芯体之间的流体屏障，所述流体屏障形成密封件以避免流体环绕所述芯体流动。

8.如权利要求1所述的过滤干燥器，其特征在于：还包括用于过滤经过所述芯体的流体的过滤器，所述过滤器置于所述芯体和第二开口之间。

9.如权利要求1所述的过滤干燥器，其特征在于：还包括位于所述壳体和芯体朝向第一开口的部分之间的偏置构件，所述偏置构件压缩所述芯体的与所述壳体邻接所述第二开口处相对的部分。

10.如权利要求1所述的过滤干燥器，其特征在于：还包括从所述第一开口延伸的第一突出部分，所述第一突出部分具有边缘，所述边缘包覆环绕接头的边缘，从而提供喇叭口接头连接件。

11.如权利要求1所述的过滤干燥器，其特征在于：所述壳体由钢构成，并且在至少一个端部用铜层层压。

12.一种用于流体的过滤干燥器，其特征在于：包括大致球形的壳体，所述壳体由第一壳体连接到第二壳体而成，所述第一壳体具有第一开口，所述第二壳体具有第二开口；还包括芯体，置于所述壳体内位于所述第一开口和第二开口之间的流路内，所述芯体包括用于从沿着流路的流体中除去污染物的介质，所述芯体由所述第一壳体和第二壳体压缩。

13.如权利要求12所述的过滤干燥器，其特征在于：还包括在第一开口处连接到第一壳体的第一接头，以及在所述第二开口处连接到所述第二壳体的第二接头，所述第一接头配置成用于将所述过滤干燥器连接到HVACR系统的部件，所述第二接头配置成用于将所述过滤干燥器连接到HVACR系统的部件。

14.如权利要求12所述的过滤干燥器，其特征在于：所述芯体为模制颗粒状或珠状干燥剂。

15.如权利要求12所述的过滤干燥器，其特征在于：还包括位于所述壳体和芯体之间的流体屏障，所述流体屏障用于防止通过所述过滤干燥器的流体环绕所述芯体流动。

16.如权利要求15所述的过滤干燥器，其特征在于：所述密封件由粘合剂构成。

17.如权利要求12所述的过滤干燥器，其特征在于：还包括位于所述壳体和芯体朝向所述第一开口的部分之间的偏置构件，所述偏置构件压缩所述芯体的与所述壳体邻接所述第二开口处相对的部分。

18.一种过滤干燥器，其特征在于：包括

球形壳体，所述球形壳体具有第一圆柱形突出部分和第二圆柱形突出部分，所述第一圆柱形突出部分能伸缩地接受第一接头体，并且具有形成在所述第一接头体边缘部分上的边缘部分，所述第二圆柱形突出部分能伸缩地接受第二接头体，并且具有形成在所述第二接头体边缘部分上的边缘部分；

还包括芯体，所述芯体置于所述壳体内，从而除去经过所述芯体的流体。

19.一种过滤干燥器，其特征在于：包括

整体式壳体，所述壳体具有球形部分，所述球形部分内容置有由干燥剂构成的芯体；

位于所述壳体一端的用于与HVACR系统的部件连接的第一接头，以及位于所述壳体相对的另一端的用于与HVACR系统的部件连接的第二接头；以及

一对在流体流路上的限位元件，所述限位元件设置在所述壳体内，并且将所述芯体限制在所述壳体内的固定位置，

所述限位元件的其中一个置于所述入口和芯体之间，而所述限位元件的另外一个置于所述芯体和出口之间。