CN108286843B - 一种引射器、引射回流装置以及热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种引射器、引射回流装置以及热泵系统。所述引射器用于对流体进行引射，包括筒体，所述筒体的筒壁上设有多个通道结构和与所述多个通道结构对应的开关结构，所述通道结构贯通所述筒壁的内外两侧，所述开关结构用于关闭或打开所述通道结构，其中，所述开关结构处于常开状态，在引射操作时，所述开关结构在引射器内部流体流动产生的作用力下能够切换成关闭状态。本发明的引射器及引射回流装置能够自动适应待引射流体的液面高度，即使待引射流体的液面在较大范围内变化，也能始终保证引射回流效果，并且能够将引射的流体始终局限于液面以下的预定范围内，而不会对深层流体进行引射。

Description

一种引射器、引射回流装置以及热泵系统

技术领域

本发明涉及流体引射技术领域，具体涉及一种引射器，并且还涉及一种引射回流装置。本发明另外还涉及一种热泵系统。

背景技术

以离心机或螺杆机等类型的压缩机为核心部件的热泵系统(如制冷机组、制热机组等)在运行过程中，压缩机不可避免的会出现跑油现象，这对于润滑油系统的影响是不容小觑的。而跑出来的油，会积存在蒸发器中，由于蒸发器温度较低，加之润滑油本身黏度较大，在较低的温度将更为黏稠，蒸发器的蒸发面上较小的气体流速很难将这些润滑油带回压缩机，机组长时间运行后，会造成大量的润滑油从压缩机排出进入蒸发器，并没有及时回到压缩机或油箱，最终会导致压缩机油位报警而停机，影响运行效果。对此，目前大型机组回油通常包括两个部分，即，主回油路和引射回油路，其中，引射回油对于系统的稳定性有着重要的作用。

现有技术中，引射回油路采用的引射回流装置如图1所示，其通常包括两个引射器，一个为高液位引射器202，用于高液位回油，一个为低液位引射器203，用于低液位回油，两个引射器分别通过各自的回流支管201连通回流主管道200。其中，每个引射器的结构均为下端开口的管道，只能适用于固定高度的液位。在安装时，高液位引射器202和低液位引射器203均安装在蒸发器100中，其中，二者均采用定点定高度安装方式，使高液位引射器202的安装位置高于低液位引射器203的安装位置。现有技术中的这种引射回油装置虽然有回油作用，但是在实际液位介于高液位和低液位之间时，则不能实时地进行回油，这对于整个机组的制冷/制热量来说仍然有很大的影响。

发明内容

基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种引射器，用于对流体进行引射回流，其能适用于各种液位下的液体引射回流，从而提高相应的机组的回油效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种引射器，用于对流体进行引射，包括筒体，所述筒体的筒壁上设有多个通道结构和与所述多个通道结构对应的开关结构，所述通道结构贯通所述筒壁的内外两侧，所述开关结构用于关闭或打开所述通道结构，其中，所述开关结构处于常开状态，在引射操作时，所述开关结构在引射器内部流体流动产生的作用力下能够切换成关闭状态。

优选地，所述开关结构包括设置在所述筒体内部的片状体，所述片状体的下部连接至所述筒壁的内侧面。

优选地，所述片状体为弹性片，所述弹性片的下部固定至所述筒壁的内侧面，在无受力状态下，所述弹性片的上部偏离所述筒壁的内侧面。

优选地，所述弹性片为平滑的曲面结构，或者，所述弹性片的下部和上部之间具有折弯部。

优选地，所述片状体的下部通过枢轴结构连接至所述筒壁的内侧面，使得所述片状体能够在第一位置和第二位置之间枢转，其中，在所述第一位置中，所述片状体贴靠所述筒壁的内侧面，在所述第二位置中，所述片状体与所述筒壁的内侧面之间有夹角。

优选地，所述片状体和所述筒壁之间设置有弹簧，以将所述片状体保持在第二位置中。

优选地，所述弹簧包括设置在所述枢轴结构处的扭转弹簧。

优选地，所述通道结构为设置在所述筒壁上的通孔或通槽。

优选地，所述通孔或通槽在所述筒臂轴向上的分布范围大于待引射流体的液面变化范围；

和/或，所述通孔或通槽在所述筒壁的轴向和周向上按阵列分布。

本发明的另一目的在于提供一种引射回流装置，其能够方便地实现全液位引射回流，其技术方案如下：

一种引射回流装置，用于对表层流体进行引射回流，包括回流主管道、回流支管和引射器，所述回流支管的两端分别连接所述回流主管道和所述引射器，其中，所述引射器为前面所述的引射器。

本发明的又另一目的在于提供一种热泵系统，其能够实现良好的回油。其技术方案如下：

一种热泵系统，包括换热器和前面所述的引射回流装置，所述引射回流装置的引射器位于所述换热器中，用于将浮于液态冷媒上方的润滑油进行引射回流。

本发明的引射器及引射回流装置能够自动适应待引射流体的液面高度，即使待引射流体的液面在较大范围内变化，也能始终保证引射回流效果，并且能够将引射的流体始终局限于液面以下的预定范围内，而不会对深层流体进行引射。

附图说明

以下将参照附图对根据本发明的引射器、引射回流装置以及热泵系统的优选实施方式进行描述。图中：

图1为现有技术的引射回流装置的结构示意图；

图2为根据本发明的优选实施方式的引射器的剖视结构示意图；

图3为图2的引射器的工作状态示意图；

图4为根据本发明的优选实施方式的引射回流装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的第一方面提供了一种引射器，用于对流体(如表层流体)进行引射回流，特别是对浮于第二流体(例如热泵系统的蒸发器中的冷媒)上方的第一流体(例如蒸发器中的润滑油)进行引射回流。

如图2所示，本发明的引射器包括筒体1，所述筒体1的筒壁上设有多个通道结构2和与所述多个通道结构2对应的开关结构3，所述通道结构2贯通所述筒壁的内外两侧，所述开关结构3用于关闭或打开所述通道结构2，其中，所述开关结构3处于常开状态，在引射操作时，所述开关结构在引射器内部流体流动产生的作用力下能够切换成关闭状态。

优选地，所述筒体1可以是圆柱筒，也可以是如图2所示的圆锥筒，例如上大下小的锥筒。优选地，所述通道结构2为设置在所述筒壁上的通孔或通槽21，例如，圆孔、方孔、椭圆孔、长槽等，具体形状不限。优选地，多个通道结构2中的至少一部分设置在不同的轴向位置处。更优选地，多个通道结构2可以在筒体2的轴向和周向上布置成阵列。通道结构2的数量可以根据待引射流体的量予以确定，并尽可能保留安全余量。

具体工作时，如图3所示，可以将本发明的引射器的筒体1的下端浸没至位于下层的第二流体中，例如使一部分通道结构2和相应的开关结构3也同时浸没在第一流体和/或第二流体中。当引射器开始工作时，筒体1内的气流自下而上流动，带动表层的第一流体向上流动，这样，液面上方的开关结构3便会在向上的气流和/或液流的作用下而关闭对应的通道结构2，从而使液面上方的筒体部分形成封闭空间，于是便可顺利地进行引射回流。而液面下方的开关结构3则由于没有直接受到气流的作用，因而不会关闭对应的通道结构2，这部分保持打开的通道结构使得筒体1外部的第一流体能够横向流动到筒体1内部，从而使引射回流过程持续地进行，并且不会造成位于下层的第二流体被引射。

可见，本发明的引射器能够自动适应待引射流体的液面高度，即使待引射流体的液面在较大范围内变化，本发明的引射器也能始终保证引射回流效果，并且能够将引射的流体始终局限于液面以下的预定范围内，而不会对深层流体进行引射。

本发明的引射器可直接替换图1的引射回流装置中的高液位引射器202和低液位引射器203，也即，可直接安装于回流支管201的下端，并且，可以仅安装一个本发明的引射器即可完成各种液位高度情况下的引射回流任务。当然，也可以视引射回流量的大小安装多个本发明的引射器，并且，所安装的多个引射器无需区分安装高度，全部按照同一高度进行安装即可。

例如，可结合图4所示的本发明的优选实施方式的引射回流装置进行说明，图中，L1为第一流体(即润滑油)液面，L2为第二流体(即冷媒)液面，如果要对蒸发器100内的冷媒上方漂浮的润滑油进行引射回流，则将引射器204的筒体1的下端浸没至下层的冷媒中，并使一部分通道结构2和相应的开关结构3也浸没在润滑油和/或冷媒中。显然，当蒸发器100内的液面下降时，例如因润滑油被引射回流而导致润滑油量减少、或者因冷媒的量减少时，则有更多的通道结构2和相应的开关结构3裸露于液面上方；而当液面上升时，则有更多的通道结构2和相应的开关结构3浸没于液面下方。于是，在引射器工作时，液面上方的开关结构3总是能够关闭相应的通道结构2，而液面下方的开关结构3则总是能够保持开启状态，从而能够实时地对润滑油进行引射回流，保证回流效率。

优选地，如图2所示，所述开关结构3包括设置在所述筒体1内部的片状体31，所述片状体31的下部连接至所述筒壁的内侧面，上部则可以保持一定范围的自由，使其能够贴靠或偏离所述筒壁的内侧面。这样，当片状体31的上部贴靠所述筒壁的内侧面时，片状体31从筒体1内部遮盖住相应的通道结构2，于是便可以将所述通道结构2关闭；而当片状体31的上部偏离所述筒壁的内侧面时，便可以使所述通道结构2保持开启。容易理解，片状体31的面积最好大于相应的通孔或通槽21的面积。具体地，片状体31可以通过其下部边缘的一部分或全部连接至所述筒壁的内侧面，也可以通过其下部的其他非边缘区域实现前述连接。

优选地，所述片状体31可以为弹性片，所述弹性片的下部固定至所述筒壁的内侧面，在无受力状态下，所述弹性片的上部偏离所述筒壁的内侧面。当弹性片受到朝向外侧作用力(或作用力的分量)时，可在该作用力的压迫下发生弹性变形，从而贴靠至所述筒壁的内侧面，关闭相应的通道结构2。也即，当采用弹性材料制作片状体31时，可以利用片状体31自身的弹性使相应的开关结构3保持常开状态，而在需要关闭开关结构3时，只需要相应的流体流动产生的作用力克服片状体31自身的弹性阻力而发生一定的弹性变形即可，而在相应的作用力消失后，例如在停止引射操作、或者在相应的片状体31被上升的液面浸没时，片状体31又可立即恢复原状。

为了以简单的方式实现弹性片的上述功效，优选地，所述弹性片从下部到上部可以为平滑的曲面结构，也即，其自身可以是平滑弯曲的，下部贴合筒壁的内侧面，从下部到上部则以弯曲的方式逐渐偏离筒壁的内侧面。或者替代地，如图2所示，片状体31(此时为弹性片)的下部和上部之间可以具有折弯部，而折弯部的上下两侧则既可以是平面结构，也可是曲面结构，这样，可以通过折弯部的折弯而使其上方的部分偏离筒壁的内侧面。

当采用弹性片形式的片状体31构成所述开关结构3时，可根据胡克定律来对片状体31进行设计，包括材料选择和尺寸设置等，以保证液面上方的片状体31能够在引射流体作用下自动关闭、液面下方的片状体31能够自动复原。具体地，可根据F＝k·x来进行计算，其中，k为片状体31的劲度系数，x为片状体31上端的移动距离，F则为将片状体31压向筒壁内侧面所需的最小的力。通过计算引射器工作时其内部流体的流速情况，可以计算出流动流体作用于片状体31上的向上的力F1，其在垂直于片状体31的方向上的分量应大于F，于是，在劲度系数k、片状体31的面积和长度尺寸已知的情况下，便可以确定前述移动距离x，由此便可以完成相应的结构设计。

替代地，所述片状体31也可以不采用弹性片的形式，也即不通过片状体31自身的弹性变形来实现开关结构3的状态切换。这种情况下，可以使片状体31的下部通过枢轴结构连接至所述筒壁的内侧面，使得所述片状体31能够在第一位置和第二位置之间枢转，其中，在所述第一位置中，所述片状体31贴靠所述筒壁的内侧面，也即开关结构3处于关闭状态，在所述第二位置中，所述片状体31与所述筒壁的内侧面之间有夹角(优选成锐角)，也即开关结构3处于打开状态，与图2所示的结构一致。

对于本替代实施方式的引射器而言，尽管各个开关结构3处于常开状态，例如可以在片状体31自身重力的作用下枢转到第二位置，然而，在非工作状态下，这些开关结构3是否稳定地处于打开状态并不重要。例如，对于位于液面上方的那些开关结构3而言，在引射器处于非工作状态下时，相应的片状体31可以依靠自身重力作用而枢转到第二位置，也可以停留在第一位置，对于引射器的功能没有影响，只要在工作状态下能够稳定地处于第一位置即可，并且这一点很容易实现，向上流动的流体很容易将相应的片状体31压向第一位置。而对于位于液面下方的那些开关结构3而言，在引射器处于非工作状态下时，由于液体阻力的作用，相应的片状体31往往难以自行枢转到第二位置，然而，当引射器处于工作状态时，由于筒体1内部的表层流体被引射回流，导致筒体1内部的压力小于筒体2外部的压力，于是，流体可以在该压力差的作用下推开可枢转的片状体31，从而经由相应的通道结构2进入筒体1内部，实现对表层流体的持续引射。

优选地，所述片状体31和所述筒壁之间可以设置弹簧，例如设置在所述枢轴结构处的扭转弹簧，以将所述片状体31保持在第二位置中，从而可保证开关结构3的常开特性。这种情况下，在引射器处于工作状态时，向上流动的流体需要克服该弹簧的阻力，方能将片状体31压向第一位置。由于引射器本身尺寸很小，其片状体31的尺寸也就不会太大，因此，所述弹簧只需要提供很微小的弹性力，即可保证开关结构3的常开特性，因而引射器工作时将片状体31压向第一位置的难易程度并不会明显变难。

如前所述，所述通道结构2为设置在所述筒壁上的通孔或通槽21，并且优选地，这些通孔或通槽21在所述筒壁的轴向和周向上按阵列分布。例如，可以选定多个轴向位置，在每个轴向位置处沿周向均匀布置两个以上的通孔或通槽21，而相邻的轴向位置之间的距离尽可能小，例如仅仅超过通孔或通槽21的轴向尺寸即可，这样，无论液位如何变动，只要不超出引射器的工作范围，便总是有两个以上的通孔或通槽21位于液面下且非常靠近液面，用于供筒体1外的表层流体进入筒体1内，从而达到适应在较大的范围内变动的液面的目的。

优选地，所述通孔或通槽21在所述筒臂轴向上的分布范围大于待引射流体的液面变化范围。也即，在确定引射器的尺寸时，可以根据目标流体的液面变化范围确定筒体1的长度尺寸、以及通孔或通槽21的轴向分布范围，使得通孔或通槽21的轴向分布范围大于待引射流体的液面变动范围，这样便能够可靠地实现仅利用一个引射器进行全液位引射回流的目的。

在上述工作的基础上，本发明第二方面提供了一种引射回流装置，其能够方便地实现全液位引射回流。

本发明的引射回流装置用于对表层流体(优选为浮于第二流体上方的第一流体)进行引射回流，如图4所示，其包括回流主管道200、回流支管201和引射器204，所述回流支管201的两端分别连接所述回流主管道200和所述引射器204，其中，所述引射器204为本发明前面所提供的引射器。

本发明的引射回流装置可以仅包括一个引射器204，并借助于该一个引射器实现高、中、低全液位引射回流。而根据引射回流的液体的量，也可以包括多个(例如2-3个)引射器204，以提高引射回流的速度。

本发明的引射回流装置可适用于热泵系统的润滑油回油系统，能够实时地进行蒸发器内润滑油的引射回流，增加回油效率。并且，仅利用一根引射回油管就能实现高、中、低全液位回油。

本发明的第三方面提供了一种热泵系统，如制冷系统或制热系统，该热泵系统能够实现良好的回油。参考图4，所述热泵系统包括换热器(例如蒸发器100)和本发明前面所提供的引射回流装置，所述引射回流装置用于形成引射回油系统，所述引射回流装置的引射器204位于所述换热器中，用于将浮于液态冷媒上方的润滑油进行引射回流。

优选地，所述热泵系统中的压缩机为离心机或螺杆机。

本发明的热泵系统在工作时，可以根据机组的跑油情况开始或停止引射回油操作。

参考图3-4，例如，当蒸发器100内仅含有少量润滑油时，引射回油系统不启动，所述引射器204的各个开关结构3全部处于打开状态。

当蒸发器100内的润滑油已经影响到机组的正常运行时，开始引射回油：回流主管道200内流动高速冷媒，引射器204内的气体被高速冷媒带走，引射器204内向上流动的气体(图3中以三个并排的箭头表示)迫使液面L1上方的各个开关结构3(图3中以字母A指示)关闭，也即，将各个片状体31压迫至贴合在筒体1内侧壁上，此时引射器204构成一个封闭空间，开始引射工作，并且随后，被引射的润滑油仍然会继续压迫各个片状体31；而液面L1下方的各个开关结构3(图3中以字母B指示)则由于浸没在液体冷媒和/或润滑油中，不会受到气流的作用，因而不仅不会关闭，相反，当筒体1内部的润滑油因被引射回流而减少时，筒体1内外液面出现高度差，在该高度差的作用下，筒体1外部的润滑油会经过相应的通道结构2向筒体1内部流动，进而迫使相应的开关结构3处于打开状态，这便能够使得整个蒸发器100内的润滑油被持续地引射回流。

当蒸发器100内冷媒含量增加时，液面L1和L2同时上升，原先被气流关闭的部分开关结构3被浸没在冷媒和/或润滑油中，这部分开关结构3会自动打开，而液面L1上方的开关结构3仍会受到气流与流动的润滑油的压迫而关闭。

当蒸发器100中冷媒含量降低时，液面L1和L2同时下降，原先被气流关闭的开关结构3仍然处于关闭状态，而新裸露在液面L1上方的开关结构3(原先处于打开状态)会立即受到流动润滑油的作用，使得其片状体31贴合在筒体1内侧壁上，即，切换至关闭状态，从而使引射器204的筒体1位于液面L1上方的部分再度形成密闭空间，继续完成引射作业。

本发明的热泵系统在利用前述引射回流装置进行引射回油的过程中，不可避免地会将部分冷媒一并引射回流，对此，热泵系统会将冷媒过滤供给压缩机进行冷却使用，或流入系统中进行循环。

本发明的热泵系统能够保证引射回油效果，进而保证系统的稳定性和可靠性。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (11)

1.一种引射器，用于对流体进行引射，其特征在于，包括筒体，所述筒体的筒壁上设有多个通道结构和与所述多个通道结构对应的开关结构，所述通道结构贯通所述筒壁的内外两侧，所述开关结构用于关闭或打开所述通道结构，其中，所述开关结构处于常开状态，在引射操作时，所述开关结构在引射器内部流体流动产生的作用力下能够切换成关闭状态；

所述引射器能够自动适应待引射流体的液面高度，在引射器工作时，液面上方的开关结构总是能够关闭相应的通道结构，而液面下方的开关结构则总是能够保持开启状态。

2.根据权利要求1所述的引射器，其特征在于，所述开关结构包括设置在所述筒体内部的片状体，所述片状体的下部连接至所述筒壁的内侧面。

3.根据权利要求2所述的引射器，其特征在于，所述片状体为弹性片，所述弹性片的下部固定至所述筒壁的内侧面，在无受力状态下，所述弹性片的上部偏离所述筒壁的内侧面。

4.根据权利要求3所述的引射器，其特征在于，所述弹性片为平滑的曲面结构，或者，所述弹性片的下部和上部之间具有折弯部。

5.根据权利要求2所述的引射器，其特征在于，所述片状体的下部通过枢轴结构连接至所述筒壁的内侧面，使得所述片状体能够在第一位置和第二位置之间枢转，其中，在所述第一位置中，所述片状体贴靠所述筒壁的内侧面，在所述第二位置中，所述片状体与所述筒壁的内侧面之间有夹角。

6.根据权利要求5所述的引射器，其特征在于，所述片状体和所述筒壁之间设置有弹簧，以将所述片状体保持在第二位置中。

7.根据权利要求6所述的引射器，其特征在于，所述弹簧包括设置在所述枢轴结构处的扭转弹簧。

8.根据权利要求1-7之一所述的引射器，其特征在于，所述通道结构为设置在所述筒壁上的通孔或通槽。

9.根据权利要求8所述的引射器，其特征在于，所述通孔或通槽在所述筒壁轴向上的分布范围大于待引射流体的液面变化范围；

和/或，所述通孔或通槽在所述筒壁的轴向和周向上按阵列分布。

10.一种引射回流装置，用于对表层流体进行引射回流，包括回流主管道、回流支管和引射器，所述回流支管的两端分别连接所述回流主管道和所述引射器，其特征在于，所述引射器为根据权利要求1-9之一所述的引射器。

11.一种热泵系统，其特征在于，包括换热器和根据权利要求10所述的引射回流装置，所述引射回流装置的引射器位于所述换热器中，用于将浮于液态冷媒上方的润滑油进行引射回流。