CN111536718B - 一种并联压缩机组的自适应性超高效气液分离器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并联压缩机组的自适应性超高效气液分离器，包括壳体，壳体中设置有分离腔，还包括进气管、出气管和回油管，分离腔包括重力分离腔和围绕分离腔设置的离心分离腔；进气管的出口端与离心分离腔的入口端相通；出气管用于将经过重力分离腔的气体输出；壳体中还设有位于分离腔下方的导流腔和位于导流腔下方的汇集腔；重力分离腔和离心分离腔的下端均与导流腔相通；导流腔中设有导流板，用于将离心分离腔分离出的气体导流至重力分离腔、液体导流至汇集腔；回油管一端与汇集腔相连通、另一端与出气管相连通。本发明具有外形尺寸小、便于模块化组装、分离效率高、避免吸气有害过热以及确保全负荷范围内可靠回油等优点。

Description

一种并联压缩机组的自适应性超高效气液分离器

技术领域

本发明涉及一种气液分离器，尤其是一种并联压缩机组使用的气液分离器。

背景技术

并联压缩机组具有在部分负荷下高运行效率的突出优势，在制冷及空调领域被广泛应用。为应对末端负荷变化或者系统需要，并联压缩机组需设置气液分离器。

现有的气液分离器结构存在以下问题：一、采用重力分离原理，外形尺寸大，不便于机组模块化组装；二、分离腔内置螺旋盘管，目的在于加热分离下来的液体使其气化，螺旋盘管体积较大，高压液体会持续对压缩机吸气加热，在80℃左右的换热温差作用下，形成很大的吸气过热度，进而造成压缩机排温随之升高，油冷负荷增加，甚至会导致压缩机排温故障停机，加速冷冻油变质等问题；三、部分负荷下，出气管流速会低于带油速度，导致无法回油，随着冷冻油越聚越多，造成压缩机吸气压力波动，甚至损坏压缩机吸气滤网及压缩机头。

发明内容

本发明提出了一种并联压缩机组的自适应性超高效气液分离器，其目的是：（1）缩小装置尺寸，方便模块化组装；（2）解决吸气过热度问题，避免压缩机排温升高、油冷负荷增加；（3）解决部分负荷工况下出气管流速低于带油速度时无法回油的问题。

本发明技术方案如下：

一种并联压缩机组的自适应性超高效气液分离器，包括壳体，壳体中设置有分离腔，还包括进气管、出气管和回油管，所述分离腔包括重力分离腔和围绕分离腔设置的离心分离腔；

所述进气管的出口端与离心分离腔的入口端相通；所述出气管用于将经过重力分离腔的气体输出；

所述壳体中还设有位于分离腔下方的导流腔和位于导流腔下方的汇集腔；

所述重力分离腔和离心分离腔的底部均与所述导流腔相通；所述导流腔中设有导流板，用于将离心分离腔分离出的气体导流至重力分离腔、液体导流至汇集腔；

所述回油管一端与汇集腔相连通、另一端与出气管相连通。

作为本装置的进一步改进：所述离心腔中设有竖直的内筒，所述内筒的内腔部分即为重力分离腔，内筒与壳体之间构成离心分离腔，所述离心分离腔中设有螺旋板。

作为本装置的进一步改进：所述导流板为中部向上凸起的锥形板，且中心处设有通孔，导流板上围绕该通孔开设有若干落液孔。

作为本装置的进一步改进：所述汇集腔与导流腔之间设有隔板；所述隔板上设有进液孔，汇集腔中设有用于封堵进液孔的浮球液位装置；

所述隔板上还设有排气膜片；

所述汇集腔中设有加热管。

作为本装置的进一步改进：所述出气管穿过所述重力分离腔，包括第一出气管和第二出气管；第二出气管的直径小于第一出气管的直径；

所述第一出气管为U型，包括圆弧段、位于入口端与圆弧段之间的第一竖直段和位于出口端与圆弧段之间的第二竖直段，入口端位于重力分离腔上方；

所述第二出气管的下端与第一竖直段的下部相连通，上端与第二竖直段的上部或第一出气管的出口端相连通；

所述回油管包括第一回油管和第二回油管；第一回油管的上端与第二出气管的下端相连通、下端与汇集腔相连通；第二回油管的上端与第一出气管的圆弧段底部相连通、下端与汇集腔相连通。

作为本装置的进一步改进：所述离心分离腔的侧壁上设有用于捕集液体的丝网层。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：（1）本发明采用离心分离与重力分离的双效组合方式，离心分离腔围绕重力分离腔设置，利用导流板将实现气液分离导流，缩小了外形尺寸，便于机组模块化组装；（2）加热管内置在液体汇集腔内，液体与液体高效换热，换热效率提升，同时相较于传统的螺旋盘管体积大大减小；（3）通过浮球装置和排气膜片可以实现按需加热，当汇集腔内液面较低时，加热产生的压力不足以顶开排气膜片，不会导致分离腔内气体过热，只有当汇集腔内液面较高时，加热产生的压力才能顶开排气膜片，排出的高温气体经过分离腔输出，从而保证气液分离腔内的气体不会过热，出现很大的吸气过热度；（4）导流板设计成中部带通孔的锥形，离心分离腔输出的气流在导流板的作用下形成涡流，气体部分沿锥形导向朝重力分离腔底部汇集，继而沿重力分离腔螺旋上升、完成重力分离，液体部分则穿过落液孔到达导流腔底部形成液面，并且，重力分离腔分离下的液体还可以通过中部通孔快速落入导流腔底部；（5）采用双回气回油设计，大负荷下，通过第一出气管和第二回油管实现出气和回油，当负荷较小时，第一出气管中的气体流速不足以完成带油，圆弧段底部容易积攒较多液体形成密封，此时通过较细的第二出气管出气可以增大管内流速，产生虹吸，确保出气流速始终满足带油要求，继而通过第一回油管实现回油，达到小负荷下正常出气与回油的目的。

附图说明

图1为本装置的结构示意图。

图2为出气管和回油管的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的技术方案：

如图1，一种并联压缩机组的自适应性超高效气液分离器，包括壳体，壳体中由上至下设置有分离腔、导流腔和汇集腔。分离器还包括进气管1、出气管和回油管。

所述离心腔中设有竖直的内筒4，所述内筒4的内腔部分为重力分离腔，内筒4与壳体之间构成离心分离腔，所述离心分离腔中设有螺旋板3，构成离心螺旋通道。所述离心分离腔的侧壁上设有用于捕集液体的波纹丝网薄层2。

所述进气管1的出口端与离心螺旋通道的入口端相通。

所述重力分离腔和离心分离腔的底部均与所述导流腔相通；所述导流腔中设有导流板5，用于将离心分离腔分离出的气体导流至重力分离腔、液体导流至汇集腔。

具体的，所述导流板5为中部向上凸起的锥形板，且中心处设有通孔，导流板5上围绕该通孔开设有若干落液孔。

所述汇集腔与导流腔之间设有隔板11；所述隔板11上设有进液孔，汇集腔中设有用于封堵进液孔的浮球液位装置6；所述隔板11上还设有可向上开启的排气膜片10；所述汇集腔中设有加热管7。

所述出气管用于将经过重力分离腔的气体输出；所述回油管一端与汇集腔相连通、另一端与出气管相连通，出气管出气时，当气体流速达到一定值，会产生虹吸现象，通过回油管吸入部分冷冻油，实现回油。

具体结构如图1和2所示，所述出气管穿过所述重力分离腔，包括第一出气管12和第二出气管13；第二出气管13的直径小于第一出气管12的直径。所述第一出气管12为U型，包括圆弧段、位于入口端与圆弧段之间的第一竖直段和位于出口端与圆弧段之间的第二竖直段，入口端位于重力分离腔上方。所述第二出气管13的下端与第一竖直段的下部相连通，上端与第二竖直段的上部或第一出气管12的出口端相连通。

所述回油管包括第一回油管8和第二回油管9；第一回油管8的上端与第二出气管13的下端相连通、下端与汇集腔相连通；第二回油管9的上端与第一出气管12的圆弧段底部相连通、下端与汇集腔相连通。

本装置工作过程如下：

末端回气通过进气管1进入气液分离器，回气经过螺旋通道，沿筒体圆周方向流动，进气中所含的液滴与油滴在离心力作用下分离出来，汇集到壳体内壁，设置在内壁上的波纹丝网薄层2能够大幅提高液滴与油滴的捕集效率；进气经过螺旋运动之后到达导流板5处，导流板5可以防止气流冲击液面，还能够实现气体和液体部分的初步分流。进一步的：

气体部分：经过导流板5的优化导向，气体部分由圆周向中心聚集后、向上沿重力分离腔螺旋流动，依靠重力分离原理进行二次分离（分离下的液滴穿过导流板5中部的通孔落入液面），直至筒体顶部达到出气管的入口处；气体在出气管内部经过U形回路离开气液分离器。

液体部分：导流板5下方为液体汇集区，从螺旋通道分离下来的液体及冷冻油通过导流板5上的落液孔流下，再通过隔板11上的进液孔进入汇集腔。当汇集腔内液位低时，浮球液位装置6打开，液体进入汇集腔，汇集腔内的加热管7对分离下来的液体进行加热（且只能对分离下的液体加热，无法加热分离腔中的气体），汇集腔内液体蒸发使压力升高至特定值，排气膜片10打开，排出的气体进入分离腔。当汇集腔内压力降低后或初始压力较低时，排气膜片10复位，汇集腔底部为冷冻油聚集区，液体会通过出气管底部的两根回油管，在出气管内部气流的引射作用下途径出气管被带回压缩机。在汇集腔内的冷冻油被加热管7加热后粘度降低，流动性更好，更便于回油。

当工作在满负荷负荷下，第一出气管12与第二出气管13内的气体流速可以满足带油速度要求，冷冻油会经过第二回油管9进入第一出气管12，经过第一回油管8进入第二出气管13同时实现出气和回油。当工作在部分负荷下，第一出气管12内的气体流速无法满足带油速度要求，冷冻油会在圆弧段底部积攒形成油封，导致第一出气管12无法正常排气，此时气体会经过第二出气管13排出。第二出气管13直径较小，可提高内部气体流速，达到带油速度，从第一回油管8吸油带出，最终解决部分负荷下的回油问题。

Claims (4)

1.一种并联压缩机组的自适应性超高效气液分离器，包括壳体，壳体中设置有分离腔，还包括进气管（1）、出气管和回油管，其特征在于：所述分离腔包括重力分离腔和围绕分离腔设置的离心分离腔；

所述进气管（1）的出口端与离心分离腔的入口端相通；所述出气管用于将经过重力分离腔的气体输出；

所述壳体中还设有位于分离腔下方的导流腔和位于导流腔下方的汇集腔；

所述重力分离腔和离心分离腔的底部均与所述导流腔相通；所述导流腔中设有导流板（5），用于将离心分离腔分离出的气体导流至重力分离腔、液体导流至汇集腔；

所述回油管一端与汇集腔相连通、另一端与出气管相连通；

所述汇集腔与导流腔之间设有隔板（11）；所述隔板（11）上设有进液孔，汇集腔中设有用于封堵进液孔的浮球液位装置（6）；

所述隔板（11）上还设有排气膜片（10）；

所述汇集腔中设有加热管（7）；

所述出气管穿过所述重力分离腔，包括第一出气管（12）和第二出气管（13）；第二出气管（13）的直径小于第一出气管（12）的直径；

所述第一出气管（12）为U型，包括圆弧段、位于入口端与圆弧段之间的第一竖直段和位于出口端与圆弧段之间的第二竖直段，入口端位于重力分离腔上方；

所述第二出气管（13）的下端与第一竖直段的下部相连通，上端与第二竖直段的上部或第一出气管（12）的出口端相连通；

所述回油管包括第一回油管（8）和第二回油管（9）；第一回油管（8）的上端与第二出气管（13）的下端相连通、下端与汇集腔相连通；第二回油管（9）的上端与第一出气管（12）的圆弧段底部相连通、下端与汇集腔相连通。

2.如权利要求1所述的并联压缩机组的自适应性超高效气液分离器，其特征在于：所述离心分离腔中设有竖直的内筒（4），所述内筒（4）的内腔部分即为重力分离腔，内筒（4）与壳体之间构成离心分离腔，所述离心分离腔中设有螺旋板（3）。

3.如权利要求1所述的并联压缩机组的自适应性超高效气液分离器，其特征在于：所述导流板（5）为中部向上凸起的锥形板，且中心处设有通孔，导流板（5）上围绕该通孔开设有若干落液孔。

4.如权利要求1至3任一所述的并联压缩机组的自适应性超高效气液分离器，其特征在于：所述离心分离腔的侧壁上设有用于捕集液体的丝网层。

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