CN113167513B - 具有改进的液滴分离的蒸发器 - Google Patents

Abstract

一种用于使物质蒸发成其气体形式的蒸发器(1)，其至少包括起作用为蒸发器的板组(4)和布置在外箱体内侧的液滴分离器。用于将经蒸发的物质从外箱体中引导出的出口连接部(6)布置到外箱体的端板，并且所述出口连接部(6)连接到在壳体的纵向方向上布置在外箱体内侧的抽吸管道(10)，并且所述抽吸管道(10)在抽吸管道的上表面处包括开口(12)，其中液滴分离器构造在抽吸管道(10)的两侧处。

Description

具有改进的液滴分离的蒸发器

技术领域

本发明涉及根据以下所示出的独立权利要求的蒸发器以及该蒸发器的使用。

背景技术

蒸发器是用来使液体形式的物质转化成其气体形式的装置。一类在现有技术中已知的蒸发器包括起作用为蒸发器的板组以及安装在该蒸发器外箱体内侧的液滴分离器。板组布置在外箱体的下部中，并且液滴分离器布置在板组上方。板式换热器的一个重要应用是满液式蒸发器，其可用于制冷机械中的蒸汽-压缩式制冷循环。液滴分离器的任务是确保制冷剂液滴不被运载到制冷机械的压缩机。

在已知的蒸发器中，经蒸发的物质的出口通常布置在液滴分离器上方，以用于确保通过液滴分离器的均匀抽吸，并且因此确保液滴的有效分离。布置在液滴分离器上方的出口在高度方向上增加用于蒸发器布置的所需要的空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蒸发器的结构，其减少用于蒸发器的所需要的空间，特别是在高度方向上。

本发明的目的在于提供一种具有液滴分离器的满液式蒸发器的结构，其在功能上高效、经济并且在尺寸上小。特别地，本发明的目的在于提供一种蒸发器，当在应用的系统中改装蒸发器时，其可需要较少的用于管路系统的空间。

为了实现以上所示出的目的等，本发明的特征在于所附独立权利要求的特征部分中所示出的内容。

本发明的一些优选实施例将在其他权利要求中描述。

即使没有总是特别地提及，在文本中所提及的实施例和优点涉及根据本发明的蒸发器和蒸发器的使用两者(如适用)。

一种典型的根据本发明的用于使物质蒸发成其气体形式的蒸发器，其至少包括：

- 外箱体，其包括基本上水平的壳体和基本上竖直的第一端板和第二端板，

- 入口连接部，其用于将待蒸发物质引导到外箱体中，

- 出口连接部，其用于将经蒸发的物质从外箱体中引导出，

- 板组，其起作用为蒸发器，所述板组在外箱体内侧布置在所述外箱体下部中，

- 用于加热物质的入口连接部和出口连接部，其用于将加热物质引导到板组中并且从板组中引导出，以及

- 液滴分离器，其在外箱体内侧布置在板组上方。

在根据本发明的典型蒸发器中，用于将经蒸发的物质从外箱体中引导出的出口连接部布置到外箱体的端板，并且所述出口连接部连接到在壳体的纵向方向上布置在外箱体内侧的抽吸管道，并且所述抽吸管道在抽吸管道的上表面处包括开口，其中液滴分离器构造在抽吸管道的两侧处。

在制冷机械中的蒸汽-压缩式制冷循环中，根据本发明的蒸发器被典型地用作满液式蒸发器以及其相关的液滴分离器。根据本发明的蒸发器结构被用来确保没有液滴从蒸发器被运载到在制冷机械中使用的压缩机。

已经发现的是，通过布置与蒸发器内侧的液滴分离器连接的抽吸管道，可从外箱体中均匀地抽吸出经蒸发的物质。因此，用于经蒸发的物质的出口可布置在蒸发器的端板处，其中可使蒸发器的管路系统和涉及其的制冷机更简单。根据本发明的蒸发器的结构紧凑，这可减少所需要的用于管路系统(该管路系统用于将经蒸发的物质从蒸发器中引导出)的空间。在根据本发明的优选实施例中，蒸发器的所有入口连接部和出口连接部可布置到外箱体的端板，在最优选的实施例中，所有入口连接部和出口连接部布置在相同的端板处。布置在液滴分离器构造中的抽吸管道沿整个抽吸管道均匀地形成抽吸，其中液滴分离也是有效的。经蒸发的物质流过液滴分离器，并且然后其被引导到抽吸管道并且从外箱体中引导出。根据本发明的结构是简单的，并且液滴分离器连同抽吸管道可作为单独构件容易地布置在外箱体内侧。

在根据本发明的蒸发器中，抽吸管道和用于经蒸发的物质的出口连接部可被制造为标准尺寸，该标准尺寸独立于板组的尺寸和蒸发器的容量。因此，本发明的结构也是经济的，因为所使用的构件可成为标准部分或其他广泛地使用的部分。

附图说明

以下，参考所附的示意性附图更详细地描述本发明，其中

图1示出了根据本发明的实施例的蒸发器的横截面，

图2示出了根据本发明的另一实施例的蒸发器的横截面，并且

图3示出了根据本发明的实施例的蒸发器的纵向横截面。

具体实施方式

根据本发明的蒸发器基于板壳式换热器的结构。蒸发器包括外箱体和布置在外箱体内侧的板组。外箱体包括基本上水平的壳体和基本上竖直的第一端板和第二端板，第一端板和第二端板布置在壳体的端部处。在典型的实施例中，壳体为柱形壳体。在本描述中所使用的用语“外箱体或柱形壳体的纵向方向”典型地意味着水平方向。例如，如果外箱体的柱形壳体为直的圆柱形，那么其纵向方向与讨论中的柱形的中心轴线的方向相同。

典型地，在根据本发明的蒸发器中，外箱体起作用为压力容器。根据本发明的蒸发器优选地为满液式蒸发器。

起作用为蒸发器的板组在外箱体内侧布置在其下部中。通过将板对布置在彼此的顶部上形成蒸发器的板组。每个板对典型地由两个换热板形成，该两个换热板至少在其外围处附接(优选地焊接)在一起。每个换热板具有至少两个开口以用于加热物质的流动。通过将两个邻近的板对的开口附接到彼此来将邻近的板对附接到彼此。因此，加热物质可从一个板对经由开口流动到另一个。待蒸发物质布置成在外箱体内侧在板对之间的空间中流动。用于加热物质的入口连接部和出口连接部(其用于将加热物质引导到板组中并且从板组中引导出)布置在外箱体的端板处。用于加热物质的入口连接部和出口连接部布置成与板组的内部(即板组的板对的内部)连接，由此在加热物质的入口连接部和出口连接部之间形成蒸发器的主回路。用于待蒸发物质的入口连接部和出口连接部布置成通过外箱体，并且与外箱体的内侧连接，即与板组的外侧连接。换句话说，蒸发器的副回路在外箱体内侧、板对之间的空间中形成在待蒸发物质的入口连接部和出口连接部之间。典型地，主回路和副回路是彼此分离的，即在板组的内部中流动的加热物质不能与在外箱体中流动的待蒸发物质混合。因此，加热物质在每隔一个的板空间中流动，而待蒸发物质在板组的每隔一个的板空间中流动。

由一个布置在另一个顶部上的换热板形成的板组布置在外箱体内侧，使得板组的纵向方向与外箱体的壳体的纵向方向相同。在根据本发明的实施例中，起作用为蒸发器的板组由圆形换热板形成，其中板组在形状上主要为圆柱形，在该板组中，纵向方向为柱形壳体的纵向方向。板组在纵向方向上的长度基本上与壳体的长度相同。在本发明的实施例中，板组基本上为圆柱形，由此板组的外径为柱形壳体的内径的大约30-70%或大约40-60%。板组典型地在柱形壳体的下部中定位成关于柱形壳体偏心。备选地，板组还可由椭圆形或半圆形的换热板形成，其中板组定位在外箱体的下部处，并且其可基本上减少外箱体的壳体内侧待蒸发物质的量。

在根据本发明的蒸发器中，用于待蒸发物质的入口连接部典型地布置成通过外箱体的柱形壳体或端板。在本发明的优选实施例中，用于将待蒸发物质引导到外箱体中的入口连接部布置到外箱体的端板。

根据本发明，用于将经蒸发的物质从外箱体中引导出的出口连接部布置到外箱体的端板。在本发明中，用于将经蒸发的物质从外箱体中引导出的出口连接部连接到在壳体的纵向方向上布置在外箱体内侧的抽吸管道，并且所述抽吸管道在抽吸管道的上表面处包括开口，其中液滴分离器构造在抽吸管道的两侧处。在根据本发明的实施例中，蒸发器可包括用于将经蒸发的物质从外箱体中引导出的两个出口连接部，该出口连接部布置在抽吸管道的两端处，并且因此布置在外箱体的两个端板处。当壳体的长度在纵向方向上增加时，在抽吸管道的两端处的出口连接部可为有利的，并且应该保证将经蒸发的物质从外箱体中的有效的抽吸以及液滴的有效分离。

在根据本发明的优选实施例中，所有的入口连接部和出口连接部布置在外箱体的端板处，优选地布置到相同的端板以用于简化蒸发器的结构。

液滴分离器在外箱体内侧布置在板组上方。典型地，液滴分离器在外箱体内侧布置在其上部中。该类结构提供蒸发器的紧凑结构。液滴分离器的构造不受限制，但是可基于操作条件和操作条件的要求来选择其。在本发明的实施例中，蒸发器包括除雾器液滴分离器。根据本发明的实施例的液滴分离器包括第一可渗透蒸汽的除雾器部分和第二可渗透蒸汽的除雾器部分。根据本发明的蒸发器包括布置成与出口连接部相连接的抽吸管道，以用于将经蒸发的物质从外箱体中引导出，并且抽吸管道是在板组上方布置在外箱体的上部处的液滴分离器装置的部分。液滴分离器的第一除雾器部分和第二除雾器部分布置在抽吸管道的两侧上。除雾器部分在抽吸管道的纵向方向上紧密地附接到抽吸管道。在本发明的典型实施例中，除雾器部分具有与板组的长度基本上对应的长度，并且它们从壳体的中点线朝向外箱体的边缘倾斜地向下安装。

在本发明的实施例中，液滴分离器的除雾器部分包括两个重叠的穿孔板或类似物，该两个重叠的穿孔板之间的空间由高度透气的材料(诸如丝网、钢丝绒或类似物)填充，其产生尽可能低的流动阻力。在本发明的一个实施例中，除雾器部分可包括一个或多个可渗透蒸汽的除雾器部分和不可渗透蒸汽的部分。

在根据本发明的实施例中，布置成与出口连接部相连接的用于将经蒸发的物质从外箱体中引导出的抽吸管道具有与外箱体的壳体的长度相对应的长度，即抽吸管道典型地在水平壳体的纵向方向上从第一端板延伸到第二端板，其中抽吸可沿壳体的整个长度均匀地布置。这提供有效的液滴分离，并且减少液滴分离器的湿润。抽吸管道基本上水平地布置到外箱体中。

抽吸管道在抽引管道的上表面处包括开口，通过该开口将经蒸发的物质从外箱体的内部抽吸出。在根据本发明的优选实施例中，抽吸管道在抽吸管道的上表面处包括基本上在抽吸管道的整个长度上的开口。开口的形状和尺寸可发生变化，例如，开口可为圆形形状或椭圆形状，或它们可为纵向开口。在根据本发明的实施例中，抽吸管道的上表面可包括在抽吸管道的长度方向上的纵向开口。在根据本发明的另一个实施例中，抽吸管道的上表面可为穿孔的。在根据本发明的实施例中，布置在抽吸管道的上表面处的开口的面积的总和应该至少与用于将经蒸发的物质从蒸发器中引导出以用于提供充足的抽吸的出口连接部的面积相同。

在本发明的实施例中，抽吸管道的开口布置在抽吸管道的上表面处，该表面基本上在液滴分离器的除雾器部分上方，即开口基本上在液滴分离器的除雾器部分的最高线上方。这保证了待蒸发物质在进入抽吸管道之前被引导通过液滴分离器并且从外箱体中被引导出。

在本发明的实施例中，液滴分离器装置可包括布置在液滴分离器的除雾器部分和抽吸管道上方的覆盖板，该覆盖板在外箱体内侧，布置在水平壳体的纵向方向上。在根据本发明的典型实施例中，覆盖板具有与除雾器部分的长度对应的长度，并且在横向方向上，覆盖板布置成从第一除雾器部分的下边缘伸长到第二除雾器部分的下边缘。覆盖板附接到除雾器部分的下边缘。在根据本发明的实施例中，第一端板和第二端板布置在覆盖板的端部处，覆盖板的端板附接到除雾器部分的端部以用于形成封闭结构，这消除了经蒸发的物质直接到抽吸管道的流动，即覆盖板连同端板用来消除液滴分离器的旁路流动。

在根据本发明的实施例中，覆盖板具有与壳体的内表面对应的形状以便布置覆盖板，并且因此整个液滴装置紧密地接触外箱体的内表面。

根据本发明的实施例，液滴分离器包括抽吸管道、布置在该抽吸管道的两侧上的除雾器部分以及覆盖板，该液滴分离器可被制造为单独的可布置在外箱体内侧的液滴分离器构件。这简化了液滴分离器的组装工作。典型地，液滴分离器构件还包括附接到覆盖板的端部的端板。抽吸管道典型地布置成通过所述构件的端板。

在根据本发明的实施例中，增加抽吸管道的长度，使得其伸长通过外箱体的端板，优选地通过两个端板，这使得将抽吸管道并且因此将整个液滴分离器结构(该整个液滴分离器结构包括抽吸管道、布置在该抽吸管道的两侧上的除雾器部分以及覆盖板)附接到外箱体的端板成为可能。因此，不需要将覆盖板或液滴分离器附接到外箱体的壳体，这简化了组装工作。在抽吸管道伸长通过端板时，抽吸管道还受到端板支撑。

在根据本发明的满液式蒸发器中，待蒸发物质(诸如制冷剂或其他待蒸发液体)的液体水平面被有利地调节到柱形壳体的直径的水平面，由此待蒸发物质的表面面积尽可能大并且每表面面积产生的蒸汽尽可能少。蒸汽的上升速度因此也尽可能小，由此与蒸汽移动的所产生的液滴更容易向下落回。在根据本发明的实施例中，减少了液体量，使得至少一个填充器单元被安装在柱形板组和柱形壳体之间。纵向填充器单元有利地布置在板组的两侧上，该板组处于柱形壳体的纵向方向上。可根据需要成形填充器单元，以尽可能减少液体量。

根据本发明的蒸发器可被用作制冷系统的满液式蒸发器以及其相关的液滴分离器。

附图的示例的详细描述

为了清楚起见，在不同的实施例中对于对应的部分使用相同的参考标号。

在图1至图3中示出的蒸发器1包括外箱体，其由基本上水平的柱形壳体2和基本上竖直的第一和第二端板3a,3b形成。柱形板组4以偏心方式布置在柱形壳体内侧。板组4典型地布置在柱形壳体的下部中，并且液滴分离器在板组上方布置在柱形壳体的上部处。在附图中示出的板组4由布置在彼此的顶部上的圆形换热板形成，并且板组4布置在水平柱形壳体2内侧，使得板组的纵向方向与柱形壳体的纵向方向相同。板组4的外表面起作用为蒸发器的换热表面。入口连接部7和出口连接部8布置成将加热物质引导到板组4中和从板组4中引导出，并且它们布置在端板3a处。

用于待蒸发物质的入口连接部5和用于经蒸发的物质的出口连接部6布置在外箱体的端板3a处。

液滴分离器装置包括抽吸管道10和布置在抽吸管道的两侧上的除雾器部分9a,9b。抽吸管道10布置成与用于经蒸发的物质的出口连接部6连接。抽吸管道10包括基本上在抽吸管道的整个长度上的开口12。该开口12布置在抽吸管道的上表面处，该表面基本上在液滴分离器的除雾器部分9a,9b上方。抽吸管道基本上水平地布置到外箱体中。如在图3中所示出的那样，抽吸管道可伸长通过外箱体的端板3a,3b，并且因此其可容易地附接到端板。除雾器部分9a,9b在柱形壳体的纵向方向上大致水平地安装，并且同时从柱形壳体的中点线朝向装置的边缘倾斜地向下。

液滴分离器可进一步包括覆盖板11，如在图2中所示出的那样。覆盖板11具有壳体2的内表面的形式。覆盖板11从除雾器部分9a的下边缘伸长到除雾器部分9b的下边缘。如在图3中所示出的那样，在外箱体的上部处的液滴分离器装置还包括布置在覆盖板11的端部处并且附接到除雾器部分的端板14a,14b。在图4中所示出的实施例中，抽吸管道10伸长通过端板14a,14b。

将待蒸发物质(例如制冷剂)从入口连接部5带入外箱体2。经蒸发的物质从出口连接部6离开。利用入口连接部7，将加热物质通过外箱体的端板3a带入板组4，并且利用出口连接部8，将该加热物质通过外箱体的端板3a从板组中移除。板组4的外表面起作用为蒸发器的换热表面。在图1和图2中，待蒸发物质的液体水平面13被画成可视的。待蒸发物质的液体水平面12(诸如制冷剂或其他待蒸发液体)被有利地大约调节到柱形壳体的直径的水平面，由此待蒸发物质的表面面积尽可能大并且每表面面积产生的蒸汽尽可能少。在附图中所示出的实施例中，用于待蒸发物质的入口连接部5被放置成通过外箱体的端板3a。在任何时间，根据需要来确定入口连接部5的放置。根据本发明的实施例，用于待蒸发物质的入口连接部布置在液体水平面13下方。

蒸汽从液体水平面13向上上升通过液滴分离器的除雾器部分9a,9b，该液滴分离器的除雾器部分从蒸汽中分离小液滴。在通过液滴分离器之后，蒸汽可通过抽吸管道10和出口连接部6离开。从这里继续向前引导经蒸发的制冷剂，例如引导到制冷设备的压缩机(未示出)。

Claims (11)

1.一种用于使物质蒸发成其气体形式的蒸发器(1)，所述蒸发器至少包括

-外箱体，所述外箱体包括基本上水平的壳体(2)和基本上竖直的第一端板和第二端板(3a,3b)，

-入口连接部(5)，所述入口连接部用于将待蒸发物质引导到所述外箱体中，

-出口连接部(6)，所述出口连接部用于将经蒸发的物质从所述外箱体中引导出，

-板组(4)，所述板组起作用为蒸发器，所述板组在所述外箱体内侧布置在所述外箱体下部中，

-用于加热物质的入口连接部(7)和出口连接部(8)，所述入口连接部和出口连接部用于将加热物质引导到所述板组中并且从所述板组中引导出，以及

-液滴分离器，所述液滴分离器在所述外箱体内侧布置在所述板组上方，且所述液滴分离器包括第一和第二除雾器部分(9a,9b)，

其特征在于，用于将经蒸发的所述物质从所述外箱体中引导出的出口连接部(6)分别布置到所述外箱体的第一和第二端板(3a,3b)，并且所述出口连接部(6)分别连接到在所述外箱体内侧在所述壳体的纵向方向上布置的抽吸管道(10)的两端，其中所述抽吸管道(10)延伸通过所述外箱体的两个端板，其中所述第一和第二除雾器部分布置在所述抽吸管道(10)的两侧处且连接到所述抽吸管道(10)，并且所述抽吸管道(10)在所述抽吸管道的上表面处包括开口(12)，所述表面在所述液滴分离器的除雾器部分(9a,9b)上方，且覆盖板(11)布置在所述液滴分离器的除雾器部分(9a,9b)和所述抽吸管道(10)上方，所述覆盖板(11)具有与所述除雾器部分的长度对应的长度，并且在横向方向上，所述覆盖板(11)从所述第一除雾器部分(9a)的下边缘伸长到所述第二除雾器部分(9b)的下边缘，且所述覆盖板具有与所述壳体的内表面对应的形状。

2.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，用于将待蒸发物质引导到所述外箱体中的入口连接部(5)布置到所述外箱体的端板(3a,3b)。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的蒸发器，其特征在于，所述抽吸管道(10)在水平的所述壳体(2)的纵向方向上从所述第一端板(3a)延伸到所述第二端板(3b)。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的蒸发器，其特征在于，所述抽吸管道(10)在所述抽吸管道的上表面处包括基本上在所述抽吸管道的整个长度上的开口(12)。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的蒸发器，其特征在于，所述液滴分离器的除雾器部分(9a,9b)包括两个重叠的穿孔板或类似物，所述两个重叠的穿孔板之间的空间由透气材料填充。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的蒸发器，其特征在于，所述除雾器部分(9a,9b)的长度与所述板组的长度对应，并且所述除雾器部分(9a,9b)从所述壳体的中点线朝向所述壳体的边缘倾斜地向下安装。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的蒸发器，其特征在于，所述覆盖板(11)具有与所述壳体(2)的内表面对应的形状。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的蒸发器，其特征在于，所述抽吸管道(10)、布置在所述抽吸管道(10)的两侧上的除雾器部分(9a,9b)和所述覆盖板(11)形成为布置在所述外箱体内侧的单独构件。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的蒸发器，其特征在于，第一端板(14a)和第二端板(14b)布置在所述覆盖板的端部处，所述覆盖板的端板附接到所述除雾器部分(9a,9b)的端部。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的蒸发器，其特征在于，所述蒸发器包括用于将所述经蒸发的物质从所述外箱体中引导出的两个出口连接部，所述出口连接部布置在所述抽吸管道(10)的两端处。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的蒸发器(1)作为制冷系统的满液式蒸发器以及其相关的液滴分离器的使用。