CN112360821B - 空调制冷循环系统中的气液两相流绝热屏蔽泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调制冷循环系统中的气液两相流绝热屏蔽泵，包括主泵、分离罐、抽气组件、进口管、出口管和引气管，主泵进口连接分离罐底部，主泵出口连接出口管，出口管上设有抽气组件，引气管一端连接抽气组件、一端连接分离罐顶部，分离罐顶部还设有进口管。抽气组件包括支路管、第一文丘里管、第二文丘里管和调压阀，第一文丘里管设置于出口管上，支路管作为出口管的并联管路一端连接在第一文丘里管的喉部，一端连接着第一文丘里管的进口端，支路管上设置第二文丘里管和调压阀，调压阀比第二文丘里管要靠近主泵，第二文丘里管的喉部连接引气管。

Description

空调制冷循环系统中的气液两相流绝热屏蔽泵

技术领域

本发明涉及气液输送泵领域，具体是一种空调制冷循环系统中的气液两相流绝热屏蔽泵。

背景技术

空调制冷循环系统中存在液体混合态的物质输送，一般的离心泵应对时常常选择叶轮硬抗或者修改泵在流路上的使用位置。氟利昂是一种常用的冷却剂，被大量用于空调中作为制冷剂进行循环使用。

气液混合物介质被离心泵抽送时，会对离心泵叶轮造成较大的冲击，而且是杂乱的，叶轮损伤频率高，维修周期短，维护成本高。

而通过更改泵使用位置，使得其远离介质的汽化点也存在无法完全消除气液混合态的问题，因为根据物质气液平衡条件，在不同的压力下总是存在气态物质的，充入氟利昂时，还存在一些不溶性的保护气体混入冷却剂内跟随制冷循环。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空调制冷循环系统中的气液两相流绝热屏蔽泵，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种空调制冷循环系统中的气液两相流绝热屏蔽泵，包括主泵、分离罐、抽气组件、进口管、出口管和引气管，主泵进口连接分离罐底部，主泵出口连接出口管，出口管上设有抽气组件，引气管一端连接抽气组件、一端连接分离罐顶部，分离罐顶部还设有进口管。

空调循环系统中常见的气液混合态不利于离心泵的输送，对泵叶轮造成性能影响与危害，降低使用寿命，而本发明通过预先将气液混合态的介质在分离罐中进行分离，由于分离罐体积较大，泵送过程中，介质流动到此处时流速较小，不溶性气体在分离罐内从液态介质中分离出来，积聚在分离罐内的上部，分离罐底部积聚的是全液态介质，液态介质被主泵抽吸走，从主泵的出口高压输送往后道工序，出口管在流动的过程中，利用液体的自身流速，将积攒于分离罐内顶部的气态介质抽吸过来并混合在一起往后进行输送，如此形成连续性的抽送，通过调配抽气组件的开度，可以调节出口管上液体与气态介质的混合比例，使其与进口管上过来介质的液气比例相同，从而达成保持分离罐内的液位水平。引气管的管道不需要太粗，与出口管、抽气组件相匹配而具有一定的气液混合比例调节范围即可。

进一步的，抽气组件包括支路管、第一文丘里管、第二文丘里管和调压阀，第一文丘里管设置于出口管上，支路管作为出口管的并联管路一端连接在第一文丘里管的喉部，一端连接着第一文丘里管的进口端，支路管上设置第二文丘里管和调压阀，调压阀比第二文丘里管要靠近主泵，第二文丘里管的喉部连接引气管。

文丘里管是一种常用的气液混合管，其主通道流动的是流量较大的一部分流体，在本发明中为液态介质或以液态为主要成分的介质，主路上流动的液态介质流过文丘里管时，在喉部的收缩段流速大大提高，根据伯努利原理，其压强降低，当喉部的压强降低至分离罐内顶部的气体压力以下时，就可以起到抽气作用，当本装置输送前后的压差不大，即进口管与出口管对外连接的管路的压力差值较小时，在文丘里管内流动的液体可以轻松地降压至可以抽吸气体的压力，也就是只需要在出口管上设置一个文丘里管并将此文丘里管的喉部连接引气管即可完成抽气作用，但是实际中常常存在的介质压差较大的工况：进口管与出口管对外连接的管路的压力差值较大，此时文丘里管内通道面积变化引起的抽吸真空常常不够用，所以，本发明使用两个文丘里管作为抽气组件的主要部分，支路管上的调压阀具有调压分流的作用，调压阀开度调小时，即流动阻力大，那么从主管路-出口管上流往支路管上的流量就小，从而第二文丘里管内流量小，经由引气管抽吸的气体流量也减小，而将调压阀开度调大，那么出口管上分流往支路管上的流量大，第二文丘里管抽吸更多的气体，通过调压阀调节引气管抽吸过来的气体流量是一方面，另一方面，第一文丘里管带有的抽吸作用可以降低第二文丘里管的出口端的压力需求，而调压阀后方，即第二文丘里管的进口端与出口管主路上也存在调压阀阻力所引起的压差，第二文丘里管主通道上流动的绝对压力减小，从而在第二文丘里管的喉部具有更小的绝对压力，更容易从分离罐内顶部抽吸气体。

进一步的，分离罐为筒袋状，包括盖帽和底筒，底筒内放置主泵，底筒在下、盖帽在上并且相互之间通过紧固件连接在一起，盖帽内被隔板分离为两个区域并分别连接进口管和出口管，盖帽内连接进口管的区域底部设置通孔连接至底筒内空间，主泵的电气接线穿过底筒侧壁面延伸至外部空间，电气接线穿过底筒处设置密封。筒袋状的分离罐具有很规整的外形，将所有的其余部件均置入分离罐内，形成“黑匣子”结构，外界只需要将进口管与出口管末端接上以及提供主泵的电源即可，其余的部分包裹起来，运输与安装只需要安装分离罐至合适位置即可。主泵是一台常规的立式屏蔽泵，通过机架或底座形式安装在底筒内，主泵配合使用其余部分，对外成为一个新的屏蔽泵系统。

进一步的，气液两相流绝热屏蔽泵还包括回水管和通断阀，盖帽内连接出口管的区域为回流分离区，抽气组件位于底筒内，回水管一端连接回流分离区底部、另一端连接底筒内空间，回水管上设置通断阀。

回水管和通断阀设置的目的在于本装置的自吸功能，由于工况中介质的特殊性，常常会在管路上积攒一些气体团，如果没有设置回水管，而且气体团正好又位于分离罐的进口处，那么没有新鲜的液态介质进入分离罐时，分离罐内原先的液体介质被输送走后主泵就不再能起到泵送作用了，连带着出口管上作为工作介质的液态介质消除，本装置的性能陷入瘫痪，只能靠人工灌入液态介质来进行作业复位。回水管和通断阀设置后，当识别得知本装置的入口上存留有较多的气体团，那么打开通断阀，使得回流分离区与底筒内空间连通起来，主泵泵送的液态物质上升至回流分离区后落回底筒内，而回流分离区内分离出的高压气体进口顶部的出口管排往后方，落回底筒内的液体重新被主泵泵送，在经过抽气组件时再一次抽吸掉一些分离罐顶部积攒的气体，让进口管外更多的气体进入，然后离开抽气组件的介质变为了气液混合态，在回流分离区再一次分离，液体回落，气体上流，如此，将分离罐内原先积攒的液态介质形成内部循环，直至抽吸掉进口管外的气体团使得常规比例的气液混合介质到达分离罐，当有新的液体过来时，关闭通断阀，让主泵的做功用于增压输送而不是形成内部循环。内部循环是一种低效作业，只用于抽吸气体团，有正常介质过来时应当及时隔断此内部循环。

进一步的，底筒内侧壁上设置浮球阀，浮球阀根据其周围的水位给出信号至通断阀和调压阀。浮球阀用于判断分离罐前是否有气体团以及分离罐内的液体是否是正常的工作水位以上，当分离罐内水位较高时，浮球阀控制通断阀关闭，以及调压阀小开度，如果运行过程中，分离罐内水位下降，则应当给到调压阀信号使其开度调大以便有更多流量进入支路管抽吸更多的分离罐内的气体。如果装置停机一段时间后，启动时，分离罐内水位较低，那么浮球阀给到通断阀信号使其打开，将分离罐内的液体用作内部循环一定周期后，水位上升至一定程度再关闭通断阀使装置进入正常工作节奏中。

作为优化，主泵的进口处设置诱导轮。诱导轮将主泵进口处的液体稍微加压，防止在叶轮入口处发生汽蚀。

作为优化，气液两相流绝热屏蔽泵还包括防蚀管，防蚀管一端连接回流分离区底部、一端连接至主泵的进口处。防蚀管将出口管上的压力液体引流一部分过来混入叶轮入口处液体进行增压处理，水压升高，汽蚀也就不再发生。

作为优化，第一文丘里管包括主管和喉管，喉管从主管侧壁插入主管内部后延伸至主管中心线上并在主管的喉部留置出口。喉管伸入至主管的中轴线处，被外部液体包裹，引射出来的气体能更好地混合进液体中。

作为优化，分离罐外表面包裹保温层。空调系统中的流体的温度是一个很重要的参数，大多需要保温处理，保温层设置后，防止介质的热量或者冷量散失，降低空调能耗。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过分离罐将介质中的气液组分进行分离，液态介质沉积并被主泵抽送，主泵增压过后的液体经由出口管时通过文丘里管抽吸走积攒于分离罐顶部的气体，通过调压阀的开度可以调节气液比例。当分离罐内液位较低或进口管前存在气体团时，通断阀打开，分离罐内的液体通过主泵泵送形成装置内部的循环，循环的过程中抽吸走分离罐顶部的气体以及进口管前的气体，介质中气液比例回复正常后再关闭通断阀隔断内部循环，达成自吸功能。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的基础流程示意图；

图2为本发明的完整流程示意图；

图3为本发明的剖视结构图；

图4为本发明第一文丘里管的结构示意图。

图中：1-主泵、2-分离罐、21-盖帽、22-底筒、3-抽气组件、31-支路管、32-第一文丘里管、321-主管、322-喉管、33-第二文丘里管、34-调压阀、4-进口管、5-出口管、6-引气管、71-回流分离区、72-回水管、73-防蚀管、8-浮球阀、9-通断阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，空调制冷循环系统中的气液两相流绝热屏蔽泵，包括主泵1、分离罐2、抽气组件3、进口管4、出口管5和引气管6，主泵1进口连接分离罐2底部，主泵1出口连接出口管5，出口管5上设有抽气组件3，引气管6一端连接抽气组件3、一端连接分离罐2顶部，分离罐2顶部还设有进口管4。

空调循环系统中常见的气液混合态不利于离心泵的输送，对泵叶轮造成性能影响与危害，降低使用寿命，而本发明通过预先将气液混合态的介质在分离罐2中进行分离，由于分离罐2体积较大，泵送过程中，介质流动到此处时流速较小，不溶性气体在分离罐2内从液态介质中分离出来，积聚在分离罐2内的上部，分离罐2底部积聚的是全液态介质，液态介质被主泵1抽吸走，从主泵1的出口高压输送往后道工序，出口管5在流动的过程中，利用液体的自身流速，将积攒于分离罐2内顶部的气态介质抽吸过来并混合在一起往后进行输送，如此形成连续性的抽送，通过调配抽气组件3的开度，可以调节出口管5上液体与气态介质的混合比例，使其与进口管4上过来介质的液气比例相同，从而达成保持分离罐2内的液位水平。引气管6的管道不需要太粗，与出口管5、抽气组件3相匹配而具有一定的气液混合比例调节范围即可。

如图2所示，抽气组件3包括支路管31、第一文丘里管32、第二文丘里管33和调压阀34，第一文丘里管32设置于出口管5上，支路管31作为出口管5的并联管路一端连接在第一文丘里管32的喉部，一端连接着第一文丘里管32的进口端，支路管31上设置第二文丘里管33和调压阀34，调压阀34比第二文丘里管33要靠近主泵1，第二文丘里管33的喉部连接引气管6。

文丘里管是一种常用的气液混合管，其主通道流动的是流量较大的一部分流体，在本发明中为液态介质或以液态为主要成分的介质，主路上流动的液态介质流过文丘里管时，在喉部的收缩段流速大大提高，根据伯努利原理，其压强降低，当喉部的压强降低至分离罐2内顶部的气体压力以下时，就可以起到抽气作用，当本装置输送前后的压差不大，即进口管4与出口管5对外连接的管路的压力差值较小时，在文丘里管内流动的液体可以轻松地降压至可以抽吸气体的压力，也就是只需要在出口管5上设置一个文丘里管并将此文丘里管的喉部连接引气管6即可完成抽气作用，但是实际中常常存在的介质压差较大的工况：进口管4与出口管5对外连接的管路的压力差值较大，此时文丘里管内通道面积变化引起的抽吸真空常常不够用，所以，本发明使用两个文丘里管作为抽气组件3的主要部分，支路管31上的调压阀34具有调压分流的作用，调压阀34开度调小时，即流动阻力大，那么从主管路-出口管5上流往支路管31上的流量就小，从而第二文丘里管33内流量小，经由引气管6抽吸的气体流量也减小，而将调压阀34开度调大，那么出口管5上分流往支路管31上的流量大，第二文丘里管33抽吸更多的气体，通过调压阀34调节引气管6抽吸过来的气体流量是一方面，另一方面，第一文丘里管32带有的抽吸作用可以降低第二文丘里管33的出口端的压力需求，而调压阀34后方，即第二文丘里管33的进口端与出口管5主路上也存在调压阀34阻力所引起的压差，第二文丘里管33主通道上流动的绝对压力减小，从而在第二文丘里管33的喉部具有更小的绝对压力，更容易从分离罐2内顶部抽吸气体。

如图3所示，分离罐2为筒袋状，包括盖帽21和底筒22，底筒22内放置主泵1，底筒22在下、盖帽21在上并且相互之间通过紧固件连接在一起，盖帽21内被隔板分离为两个区域并分别连接进口管4和出口管5，盖帽21内连接进口管4的区域底部设置通孔连接至底筒22内空间，主泵1的电气接线穿过底筒22侧壁面延伸至外部空间，电气接线穿过底筒22处设置密封。筒袋状的分离罐2具有很规整的外形，将所有的其余部件均置入分离罐2内，形成“黑匣子”结构，外界只需要将进口管4与出口管5末端接上以及提供主泵1的电源即可，其余的部分包裹起来，运输与安装只需要安装分离罐2至合适位置即可。主泵1是一台常规的立式屏蔽泵，通过机架或底座形式安装在底筒22内，主泵1配合使用其余部分，对外成为一个新的屏蔽泵系统。

如图2、3所示，气液两相流绝热屏蔽泵还包括回水管72和通断阀9，盖帽21内连接出口管5的区域为回流分离区71，抽气组件3位于底筒22内，回水管72一端连接回流分离区71底部、另一端连接底筒22内空间，回水管72上设置通断阀9。

回水管72和通断阀9设置的目的在于本装置的自吸功能，由于工况中介质的特殊性，常常会在管路上积攒一些气体团，如果没有设置回水管72，而且气体团正好又位于分离罐2的进口处，那么没有新鲜的液态介质进入分离罐2时，分离罐2内原先的液体介质被输送走后主泵1就不再能起到泵送作用了，连带着出口管5上作为工作介质的液态介质消除，本装置的性能陷入瘫痪，只能靠人工灌入液态介质来进行作业复位。回水管72和通断阀9设置后，当识别得知本装置的入口上存留有较多的气体团，那么打开通断阀9，使得回流分离区71与底筒22内空间连通起来，主泵1泵送的液态物质上升至回流分离区71后落回底筒22内，而回流分离区71内分离出的高压气体进口顶部的出口管5排往后方，落回底筒22内的液体重新被主泵1泵送，在经过抽气组件3时再一次抽吸掉一些分离罐2顶部积攒的气体，让进口管4外更多的气体进入，然后离开抽气组件的介质变为了气液混合态，在回流分离区71再一次分离，液体回落，气体上流，如此，将分离罐2内原先积攒的液态介质形成内部循环，直至抽吸掉进口管4外的气体团使得常规比例的气液混合介质到达分离罐2，当有新的液体过来时，关闭通断阀9，让主泵1的做功用于增压输送而不是形成内部循环。内部循环是一种低效作业，只用于抽吸气体团，有正常介质过来时应当及时隔断此内部循环。

如图2所示，底筒22内侧壁上设置浮球阀8，浮球阀8根据其周围的水位给出信号至通断阀9和调压阀34。浮球阀8用于判断分离罐2前是否有气体团以及分离罐2内的液体是否是正常的工作水位以上，当分离罐2内水位较高时，浮球阀8控制通断阀9关闭，以及调压阀34小开度，如果运行过程中，分离罐2内水位下降，则应当给到调压阀34信号使其开度调大以便有更多流量进入支路管31抽吸更多的分离罐2内的气体。如果装置停机一段时间后，启动时，分离罐2内水位较低，那么浮球阀8给到通断阀9信号使其打开，将分离罐2内的液体用作内部循环一定周期后，水位上升至一定程度再关闭通断阀9使装置进入正常工作节奏中。

如图3所示，主泵1的进口处设置诱导轮。诱导轮将主泵1进口处的液体稍微加压，防止在叶轮入口处发生汽蚀。

除去设置诱导轮外，还可以通过设置防蚀管73的结构防止叶落处汽蚀发生：气液两相流绝热屏蔽泵还包括防蚀管73，防蚀管73一端连接回流分离区71底部、一端连接至主泵1的进口处。防蚀管73将出口管5上的压力液体引流一部分过来混入叶轮入口处液体进行增压处理，水压升高，汽蚀也就不再发生。

第一文丘里管32包括主管321和喉管322，喉管322从主管321侧壁插入主管321内部后延伸至主管321中心线上并在主管321的喉部留置出口。喉管322伸入至主管321的中轴线处，被外部液体包裹，引射出来的气体能更好地混合进液体中。

分离罐2外表面包裹保温层。空调系统中的流体的温度是一个很重要的参数，大多需要保温处理，保温层设置后，防止介质的热量或者冷量散失，降低空调能耗。

本装置的主要运行过程是：经由进口管4进入分离罐2的介质在分离罐2内进行气液分离，液态介质沉积并被主泵1抽送，主泵1增压过后的液体经由出口管5时通过文丘里管抽吸走积攒于分离罐2顶部的气体，通过调压阀34的开度可以调节气液比例。当分离罐2内液位较低或进口管4前存在气体团时，通断阀9打开，分离罐2内的液体通过主泵1泵送形成装置内部的循环，循环的过程中抽吸走分离罐2顶部的气体以及进口管4前的气体，介质中气液比例回复正常后再关闭通断阀9隔断内部循环。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (1)

1.一种空调制冷循环系统中的气液两相流绝热屏蔽泵，其特征在于：所述气液两相流绝热屏蔽泵包括主泵（1）、分离罐（2）、抽气组件（3）、进口管（4）、出口管（5）和引气管（6），所述主泵（1）进口连接分离罐（2）底部，主泵（1）出口连接出口管（5），所述出口管（5）上设有抽气组件（3），所述引气管（6）一端连接抽气组件（3）、一端连接分离罐（2）顶部，所述分离罐（2）顶部还设有进口管（4）；

所述抽气组件（3）包括支路管（31）、第一文丘里管（32）、第二文丘里管（33）和调压阀（34），所述第一文丘里管（32）设置于出口管（5）上，所述支路管（31）作为出口管（5）的并联管路一端连接在第一文丘里管（32）的喉部，一端连接着第一文丘里管（32）的进口端，支路管（31）上设置第二文丘里管（33）和调压阀（34），所述调压阀（34）比第二文丘里管（33）要靠近主泵（1），所述第二文丘里管（33）的喉部连接引气管（6）；

所述分离罐（2）为筒袋状，包括盖帽（21）和底筒（22），所述底筒（22）内放置主泵（1），底筒（22）在下、盖帽（21）在上并且相互之间通过紧固件连接在一起，所述盖帽（21）内被隔板分离为两个区域并分别连接进口管（4）和出口管（5），盖帽（21）内连接进口管（4）的区域底部设置通孔连接至底筒（22）内空间，所述主泵（1）的电气接线穿过底筒（22）侧壁面延伸至外部空间，电气接线穿过底筒（22）处设置密封；

所述第一文丘里管（32）包括主管（321）和喉管（322），所述喉管（322）从主管（321）侧壁插入主管（321）内部后延伸至主管（321）中心线上并在主管（321）的喉部留置出口；

所述分离罐（2）外表面包裹保温层。

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