CN108489163A - 汽车制冷系统的油气分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于制冷设备领域，具体公开了汽车制冷系统的油气分离装置，包括进气管、出气管、回油管和圆柱形的壳体，所述出气管设于壳体顶部，进气管设于壳体上部侧壁上，回油管设于壳体底部，所述出气管下方设有轴杆，轴杆上部通过轴承连接有倒锥形的套筒，套筒外壁设置为螺旋滑道，进气管的出气口方向与套筒外壁相切，所述壳体内壁上转动连接有底部外周向上弯曲的弧形过滤板，轴杆固定在过滤板上并穿过其中心，而轴杆下部设有圆柱凸轮，圆柱凸轮包括曲线凹槽、滑块和销轴，滑块与销轴连接并可沿着曲线凹槽滑动，销轴与壳体内壁上滑动设置的一浮板连接，浮板上设有若干通孔。本方案能够实现对油气的高效分离。

Description

汽车制冷系统的油气分离装置

技术领域

本发明属于制冷设备领域，具体公开了汽车制冷系统的油气分离装置。

背景技术

油气分离器具有从制冷气体混合物中分离油的能力，从而促使汽车制冷空调系统的有效运行，并节约能源。分离出来的油通过管路进入压缩机的润滑系统，保证了压缩机的正常温度运行。由于进气气流速度快，若不能高效地将油从混合气体中分离，油会随着制冷气体进入制冷系统，影响制冷效果。

常用的油气分离器有利用惯性力、离心力和过滤的三种形式进行分离。利用惯性力的油分离器通过改变制冷剂流通方向，降低制冷剂的流速，利用气态冷媒和润滑油的重力不同进行分离，这种结构简单，但分油效率较差。利用过滤的油分离器分离效果好，但是这种结构比较复杂，压力损失较大，成本高。利用离心力的油分离器相比惯性力油分能够较好的提高分油效率，而且成本也低。

专利公开号为CN106369895的中国专利公布了一种高效惯性式油气分离器，包括圆柱形的壳体、进气管、出气管和回油管，出气管的下部固定有轴承，轴承上安装有锥形的套筒，套筒的底边设有向内弯曲的卷边，套筒的外壁上设有若干呈辐射状分布的挡风板，进气管的出气口方向与套筒的侧壁相切，壳体的内壁上设有一圈弧形的引流板，引流板的底端向上弯曲，壳体内放置有一浮板，浮板的中心设有漏斗状的管体，罐体的侧壁上设有通孔。

上述方案结合了惯性分离和离心分离两种分离方式，如附图1所示，将混合润滑油的气体经进气管2进入到壳体1内，由于进气管2的出气口方向与套筒6的侧壁相切，气体直接吹在挡风板8上，在惯性力的作用下，润滑油与气体实现第一次分离，由于挡风板8受到一个不均衡的力，套筒6产生旋转，混合润滑油的气体顺着挡风板8和套筒6外壁向下流动，借助于套筒6的旋转产生的离心力，润滑油与气体实现第二次分离，借助引流板9和卷边7的作用，气体进入到套筒6内，经出气管3排出，完成分离过程。但是进气管混合润滑油的气体吹至挡风板上出现流速损失后，由于锥形套筒下端的直径大于上端，其下端的线速度大于上端，在沿着套筒下流时，润滑油的流速增大，而且从套筒顶部向下，气体所处的空间逐渐减小，气体的流速再次增大，因为利用惯性力的油气分离器是通过改变混合油气的流通方向，降低流速，才能实现气态冷媒和润滑油在重力不同的作用下分离的效果，而本装置却是会增大流速，因此反而不能很好地实现分离。并且气体从套筒的底部进入到出气管，还有气流直接吹到浮板上而对浮板产生压力，因此难免会有气体在浮板处与润滑油再次混合，达不到高效的分油效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车制冷系统中关于油气高效分离的装置。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：

汽车制冷系统的油气分离装置，包括进气管、出气管、回油管和圆柱形的壳体，所述出气管设于壳体顶部，进气管设于壳体上部侧壁上，回油管设于壳体底部，所述出气管下方设有轴杆，轴杆上部通过轴承连接有倒锥形的套筒，套筒外壁设置为螺旋滑道，进气管的出气口方向与套筒外壁相切，所述壳体内壁上转动连接有底部外周向上弯曲的弧形过滤板，轴杆固定在过滤板上并穿过其中心，而轴杆下部设有圆柱凸轮，圆柱凸轮包括曲线凹槽、滑块和销轴，滑块与销轴连接并可沿着曲线凹槽滑动，销轴与壳体内壁上滑动设置的一浮板连接，浮板上设有若干通孔。

本基础方案的工作原理在于：混合润滑油的气体经进气管进入到壳体内，直接吹在螺旋套筒上，在惯性力的作用下，由于润滑油的比重大于气态的制冷剂，且出气管设在壳体顶部，气体在与套筒外壁撞击后直接向上移动，能够经壳体上端的出气管快速排出，大量润滑油顺着套筒外壁的螺旋滑道向下流动，此时润滑油与气体实现第一次分离；由于套筒受到一个不均衡力的作用，套筒产生旋转，借助于套筒的旋转产生的离心力，将螺旋滑道内还未分离的润滑油与气体实现二次分离，并且还能将螺旋滑道上残留的少量润滑油甩到下方的过滤板上。套筒旋转带动轴杆转动，圆柱凸轮随之转动带动滑块沿曲线凹槽滑动从而实现上下运动，进而滑块连接的销轴带动浮板上下移动，当浮板上移时，浮板与过滤板之间的压强增大，由此疏通过滤板8上被油封的孔；当浮板下移时，浮板下方压强增大，加大润滑油从回油管的出油速度。

本基础方案的有益效果在于：

1、将套筒设置成倒锥形，即上端的直径大于下端，也即是上端的线速度大于下端，在混合润滑油的气体直接吹至套筒外壁上时，气体直接经壳体上端的出气管排出后收集，用于其他用途；并且在产生了流速损失的情况下，润滑油再沿着套筒外壁的螺旋滑道向下流动，润滑油的流速越来越小，而从倒锥形套筒顶部向下，气体所处的空间逐渐增大，气体的流速逐渐减小，由此促进气体往壳体上端移动并从出气管排出，这样才能实现气体和润滑油利用惯性力的作用分离的效果。

2、润滑油落到过滤板上，因聚集产生较大的重力而沿过滤板上的孔落到浮板上，其中过滤板可以将润滑油中的杂质阻隔，起到过滤混合润滑油中残渣的作用；同时润滑油在过滤板上会形成一层油封，防止气体流到过滤板下方。

3、通过圆柱凸轮随轴杆的转动而对浮板产生压力，代替现有技术中通过气流直接吹到浮板上而对浮板产生压力，避免了气体在浮板处与润滑油再次混合而影响油气分离的效果。

进一步，所述浮板的通孔上设有进油单向阀，当浮板下方的压强增大时，进油单向阀关闭，防止浮板下方的润滑油进入浮板上方，而回油管上设有出油单向阀，当浮板下方的压强减小时，出油单向阀关闭，防止外界的气体进入浮板下方；由于销轴会带动浮板上下移动，当浮板下移时，浮板下方压强增大，由此润滑油可能会从浮板上的通孔处被挤入浮板上表面，为了避免这一情况，在通孔上设置进油单向阀，能够有效地防止润滑油被挤压回浮板上，而使润滑油沿回油管加速流出；同时，在回油管上设置出油单向阀，当浮板上移时，浮板下方压强减小，避免外界气体从回油管进入壳体内。

进一步，所述浮板下方的壳体内壁上设有液位计；以此检测到浮板下方储油空间内的润滑油高度情况，以估计润滑油排完需要的时间。

进一步，所述壳体的外壁上设有一圈定位板；可借助定位板对壳体进行固定，避免其产生晃动。

进一步，所述壳体的外侧设有消音层；可降低分离器产生的噪音。

附图说明

图1为现有技术中的结构示意图；

图2是本发明汽车制冷系统的油气分离装置的结构示意图；

图3是图2中A部分的放大示意图；

图4是图3中安置消音层的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：壳体20、进气管21、出气管22、回油管23、轴杆25、轴承26、套筒27、过滤板28、圆柱凸轮29、曲线凹槽30、滑块31、销轴32、浮板33、通孔34、进油单向阀35、出油单向阀36、液位计37、定位板38、消音层39。

如图2所示，汽车制冷系统的油气分离装置，包括进气管21、出气管22、回油管23和圆柱形的壳体20，圆柱形壳体20外壁上设有一圈定位板38，出气管22设于壳体20顶部的中心处，进气管21设于壳体20上部的侧壁上，回油管23设于壳体20底部的中心处，且进气管21、出气管22和回油管23均与壳体20内部相通。出气管22下方设有轴杆25，轴杆25上部固定有轴承26，轴承26上安装有倒锥形的套筒27，即套筒27上端的直径大于下端，且套筒27外壁设置为螺旋滑道，进气管21的出气口方向与套筒27外壁相切。

壳体20内壁上转动连接有过滤板28，过滤板28底部外周向上弯曲，呈弧形过滤板，轴杆25固定在过滤板28上并穿过过滤板28的中心；如图3所示，轴杆25下部安装有圆柱凸轮29，圆柱凸轮29包括曲线凹槽30、滑块31和销轴32，滑块31沿着曲线凹槽30滑动从而实现上下运动，而滑块31与销轴32连接，销轴32与壳体20内壁上滑动设置的一浮板33连接，浮板33上设有若干通孔34，通孔34上均设有进油单向阀35，当浮板33下方的压强增大时，进油单向阀35关闭，防止浮板33下方的润滑油进入浮板33上方，并在浮板33下方的壳体1内壁上设有液位计37，回油管23上设有出油单向阀36，当浮板33下方的压强减小时，出油单向阀36关闭，防止外界的气体进入浮板33下方。

具体实施时，先通过壳体20外壁上设置的一圈定位板38将圆柱形壳体20固定，避免产生晃动，再将混合润滑油的气体经进气管21进入到壳体20内，直接吹在倒锥形套筒27外壁的中部，在惯性力的作用下，由于润滑油的比重大于气态的制冷剂，且出气管22设在壳体20顶部，气体在与套筒27外壁撞击后直接向壳体20上部移动，从壳体20上端的出气管22快速排出后收集，用于其他用途；大量润滑油顺着套筒27外壁的螺旋滑道向下流动，此时润滑油与气体实现第一次分离；由于从进气管21吹进的混合润滑油气体与沿套筒27外壁的切线方向产生撞击，使套筒27外壁受到一个不均衡力的作用，进而套筒27产生旋转，借助于套筒27的旋转产生的离心力，将螺旋滑道内还未进行分离的润滑油与气体实现二次分离，并且还能将螺旋滑道上残留的少量润滑油甩到下方的过滤板28上，减少润滑油在分离过程中的损耗。

其中由于倒锥形套筒27的上端直径大于下端，即是上端的线速度大于下端，在润滑油直接吹至套筒27外壁上产生了流速损失的情况下，再沿着套筒27外壁的螺旋滑道向下流动，润滑油的流速便会越来越小；而此时从倒锥形套筒27顶部向下，气体所处的空间逐渐增大，气体的流速逐渐减小，由此促进气体往壳体20上端移动并从出气管22排出，这样才能实现气体和润滑油利用惯性力的作用分离的效果。

润滑油落到过滤板28上，因聚集产生较大的重力而沿过滤板28上的孔落到浮板33上，其中过滤板28起到将润滑油中的杂质阻隔的作用，同时润滑油在过滤板28上会形成一层油封，防止气体窜到过滤板28下方。

在套筒27旋转带动轴杆25转动下，相当于对壳体20内部产生搅动的效果，使气体加速向壳体20上部移动，从出气管22排出；同时轴杆25带动过滤板28转动，使过滤板28上聚集的润滑油加速从孔中流到下方的浮板33上，不用等到润滑油聚集到一定的重力才从过滤板28上的孔中滴落；同时圆柱凸轮29也随之转动，滑块31沿曲线凹槽30滑动从而实现上下运动，进而滑块31连接的销轴32带动浮板33上下移动。

当浮板33上移时，浮板33与过滤板28之间的空间减小而压强增大，由此疏通过滤板28上被油封或者被杂质堵封的孔，并且由于过滤板28下方的压强比上方大，使气体不会通过疏通的孔窜入到下方；当浮板33下移时，浮板33下方的储油空间减小而压强增大，使储油空间内的润滑油从回油管23的出油速度加快，并且可以通过浮板33下方的壳体20内壁上设置的液位计37检测到浮板33下方储油空间内的润滑油高度情况，以估计润滑油排完需要的时间。其中在浮板33的通孔34上设有进油单向阀35，防止浮板33下移时润滑油从通孔34处被挤回浮板33上表面，而回油管23上设有出油单向阀36，避免浮板33上移时外界气体从回油管23进入储油空间内。

上述分离器通如图4所示，在上述圆柱形壳体20的外侧设置消音层39，可降低分离器产生的噪音。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.汽车制冷系统的油气分离装置，包括进气管、出气管、回油管和圆柱形的壳体，所述出气管设于壳体顶部，进气管设于壳体上部侧壁上，回油管设于壳体底部，其特征在于，所述出气管下方设有轴杆，轴杆上部通过轴承连接有倒锥形的套筒，套筒外壁设置为螺旋滑道，进气管的出气口方向与套筒外壁相切，所述壳体内壁上转动连接有底部外周向上弯曲的弧形过滤板，轴杆固定在过滤板上并穿过其中心，而轴杆下部设有圆柱凸轮，圆柱凸轮包括曲线凹槽、滑块和销轴，滑块与销轴连接并可沿着曲线凹槽滑动，销轴与壳体内壁上滑动设置的一浮板连接，浮板上设有若干通孔。

2.根据权利要求1所述的汽车制冷系统的油气分离装置，其特征在于，所述浮板的通孔上设有进油单向阀，当浮板下方的压强增大时，进油单向阀关闭，防止浮板下方的润滑油进入浮板上方，而回油管上设有出油单向阀，当浮板下方的压强减小时，出油单向阀关闭，防止外界的气体进入浮板下方。

3.根据权利要求2所述的汽车制冷系统的油气分离装置，其特征在于，所述浮板下方的壳体内壁上设有液位计。

4.根据权利要求3所述的汽车制冷系统的油气分离装置，其特征在于，所述壳体的外壁上设有一圈定位板。

5.根据权利要求4所述的汽车制冷系统的油气分离装置，其特征在于，所述壳体的外侧设有消音层。