CN113970257B - 一种冷却装置、油气分离器以及制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种冷却装置、油气分离器以及制冷系统，冷却装置第一进气管和第一出气管，第一进气管和第一出气管均为一端开口一端封闭，从第一进气管侧壁延伸出若干第一封口管，从第一出气管侧壁延伸出若干与第一封口管对应的第二封口管，若干第一封口管和若干第二封口管之间通过波形折流装置连通，波形折流装置包括若干单元波形折流管道，每一个单元波形折流管道连通一一对应的第一封口管和第二封口管，相邻单元波形折流管道之间形成波形折流道。当待冷却的气体经过波形折流道后，能够被冷却，如果待冷却的气体还含有雾状润滑油，当其经过波形折流道后，雾状润滑油的温度被降低，从而被分离出来并沉降。

Description

一种冷却装置、油气分离器以及制冷系统

技术领域

本发明属于制冷技术领域，涉及油气分离设备，具体来说，涉及一种冷却装置、油气分离器以及制冷系统。

背景技术

压缩机在工作过程中除了需要利用润滑油对运动部件进行润滑以外，还起到冷却气缸、密封压缩腔的作用。气体在气缸中被压缩后，压力升高，同时气体的温度也升高，润滑油在高温下以雾状同气体一起被带出压缩机，但是大量的润滑油进入换热器后，会附着在换热器的传热表面上，增加传热表面的热阻，导致换热器的传热效率降低，因此，应尽量避免润滑油进入换热器。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种能够分离高温气体中润滑油的冷却装置、油气分离器以及制冷系统。

为实现上述技术目的，本发明第一方面提供了一种冷却装置，包括：

相互平行的第一进气管和第一出气管，所述第一进气管和第一出气管均为一端开口一端封闭的结构；

从第一进气管侧壁延伸出若干平行的第一封口管，所述若干第一封口管一端与第一进气管连通，另一端封闭；

从第一出气管侧壁延伸出若干与第一封口管一一平行对应的第二封口管，所述第二封口管一端与第一出气管连通，另一端封闭；

所述若干第一封口管和若干一一对应的第二封口管之间通过波形折流装置连通，所述波形折流装置包括若干单元波形折流管道，每一个单元波形折流管道连通一一对应的第一封口管和第二封口管，相邻单元波形折流管道之间形成波形折流道。

采用上述技术方案的冷却装置，当从第一进气管通入冷却气体或液体时，其通过第一进气管分散到各个第一封口管然后再经过若干单元波形折流管道最后通过第二封口管汇集到第一出气管流出，从而使得相邻单元波形折流管道之间形成的若干波形折流道成为能够用于冷却的通道，当待冷却的气体经过波形折流道后，能够被冷却，如果待冷却的气体还含有雾状润滑油，当其经过波形折流道后，雾状润滑油的温度被降低，从而被分离出来并沉降。

优选地，所述单元波形折流管道包括：

两块相同的横截面为波纹状或锯齿状的折流板，两块折流板之间具有一定的间隔距离；

两块折流板上下两端密封设置波形封口板，另外两端形成矩形口分别连通第一封口管和第二封口管的侧壁。

优选地，所述单元波形折流管道中设有若干固定于两块折流板之间的定距柱。

优选地，所述若干定距柱按正方形排列。

优选地，所述单元波形折流管道的外表面至少设有一层金属丝网。

本发明第二方面提供一种油气分离器，包括：

封闭腔室，其由筒体和两侧封头组成，所述封闭腔室两端分别设置第二进气管和第二出气管；

冷却装置，所述冷却装置设置于封闭腔室内，且冷却装置的波形折流道的流向与封闭腔室的轴向一致；

保温层外壳，其设置在所述波形折流装置外形成矩形通道，所述矩形通道的连通方向与波形折流道流向一致，且矩形通道的进口端与筒体内壁之间设置封板；

所述第二进气管的出口方向朝向波形折流道的进口方向。

采用上述技术方案的油气分离器，当含有雾状润滑油的高温气体从第二进气管进入封闭腔室后，从第二进气管的出口送入波形折流道内，然后被冷却，雾状润滑油密度增大从气体从分离出来并沉降到底部；保温层外壳和封板的设置保证待冷却气体只能经过波形折流道从封闭腔室的一端流到另一端，而波形折流装置内的冷量被限制在矩形通道内，有利于冷量和待冷却气体的热量交换。

优选地，所述波形折流道的出口方向上设有过滤元件，所述第二出气管位于过滤元件后方的筒体侧壁上。

优选地，位于所述封闭腔室内的第二进气管上设有消声器，所述消声器包括：

第三进气管和第三出气管；

扩容管，其设置于所述第三进气管和第三出气管之间；

排油孔，其开设在扩容管的底部。

优选地，所述第三出气管出口连接有气液分离管，所述气液分离管的末端通过扩口管朝向波形折流道的进口方向。

本发明第三方面提供了一种制冷系统，包括上述油气分离器，所述第二进气管连通压缩机排气口，所述第二出气管连通换热器；所述第一进气管连通蒸发器，所述第一出气管连通压缩机进气口。

采用上述技术方案的制冷系统，可以将来自蒸发器的低温制冷剂气体通入油气分离器的冷却装置内，而压缩机的高温制冷剂气体从第二通入封闭腔室，并通过冷却装置进行热量交换，从而使高温制冷剂气体中的雾状润滑油分离出来，避免了润滑油进入换热器，从而提高了换热器的传热效率，而冷却装置中的低温制冷剂气体吸收高温制冷剂气体的热量气形成饱和或具有一定热度的制冷器气体，可以防止其进入压缩机后造成液击。

附图说明

图1为冷却装置的立体结构示意图；

图2为冷却装置的正视图；

图3为冷却装置的俯视图；

图4为为单元波形折流管道的结构示意图；

图5为相邻两个单元波形折流管道所形成的波形折流道示意图；

图6为响铃四个定距柱的位置关系图；

图7为油气分离器的结构示意图；

图8为保温层外壳的正面示意图；

图9为封板的正面示意图；

图10消声器的结构示意图。

图中标记说明：1-第一进气管，11-第一封口管，2-第一出气管，21-第二封口管，3-单元波形折流管道，31-折流板，32-定距柱，33-波形封口板，34-金属丝网，35-波形折流道，4-筒体，41-封闭腔室，42-过滤元件，43-封头，5-第二进气管，51-消声器，511-固定板，512-第三进气管，513-第三出气管，514-扩容管，515-排油孔，52-气液分离管，521-支撑部，53-扩口管，6-第二出气管，7-保温层外壳，71-保温钢板，72-矩形通道，8-封板，81-矩形孔。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

实施例1：

如图1-3所示，一种冷却装置，包括第一进气管1和第一出气管2，其中第一进气管1和第一出气管2均为一端开口一端封闭的结构，且第一进气管1和第一出气管2平行相对设置。

从第一进气管1侧壁延伸出若干平行且均匀分布的第一封口管11，这些第一封口管11一端与第一进气管1连通，另一端封闭。

同样地，从第一出气管2侧壁延伸出若干平行且均匀分布的第二封口管21，所述第二封口管21一端与第一出气管2连通，另一端封闭。

第一封口管11的数量与第二封口管21的数量相同，且第一封口管11与第二封口管21一一平行相对设置。

为了连通第一封口管11和第二封口管21，在第一封口管11和第二封口管21的侧面开设有长条矩形口，第一封口管11的矩形口和第二封口管21的矩形口之间通过波形折流装置连通。

如图3所示，波形折流装置包括与第一封口管11数量相同的单元波形折流管道3，每一个单元波形折流管道3两端连通每一对第一封口管11和第二封口管21上的矩形口，这样在相邻单元波形折流管道3之间就形成了待冷却气体通过的波形折流道35，相邻单元波形折流管道3的间距（即波形折流道35的截面宽度）为S。

可以看出上述结构限定出来的冷却装置大致为一个长方体结构，当然这主要是为了容易制造安装，结构造型美观。实际上，第一进气管1和第一出气管2不一定要平行设置，也可以异向错位分布，只要能够在两者之间形成冷却流道即可，这具体依赖于冷却装置所要安装的环境，比如第一进气管1和第一出气管2限定了最初的位置。

虽然本申请将冷却流道限定为能够提高热量交换面积的波形折流道35，但是本领域技术员应该明白的是，对于热交换表面是平面的冷却流道（或者说冷却流道是直线延伸的）来说，也是能够实现热交换过程的。

作为一个优选的方案，每一个单元波形折流管道3通过如图4所示的结构来形成用于冷却的波形折流道35，具体包括两块相同的横截面为波纹状或锯齿状的折流板31，两块折流板31之间具有一定的间隔距离H。

两块折流板31上下两端密封设置有波形封口板33，另外两端不封闭形成矩形口刚好能够与第一封口管11和第二封口管21侧壁上的矩形口焊接连通，这样两块折流板31之间就形成了一条能够将第一进气管1的冷气送到第一出气管2的冷却流道。

需要注意的是，本实施例中单元波形折流管道3中采用了波纹或锯齿状的行径路线，这样单元波形折流管道3和波形折流道35之间增加了热交换面积。当然冷却流道也可以采用其他能够增加热交换面积的替换形式，比如在平面延伸的折流板31上增加凹槽或凸点。

如图5所示，为了提高两块折流板31之间的稳固性，在单元波形折流管道3中（也就是两块折流板31之间）设有均匀分布的定距柱32，定距柱32与两端折流板31焊接固定并做好密封。

具体地，上述定距柱32之间可以按正方形排列，间距为D，也就是说若将折流板31拉伸成平面，每一行定距柱32和每一列定距柱32之间的间距是相同的。

如图5所示，当含有润滑油的气体经过波形折流道35时，为了提高润滑油的分离效果，可以在每个单元波形折流管道3的外表面设置金属丝网34（最好设置多层），这样含润滑油的高温气体经过该表面时，金属丝网34能够吸附气体中的润滑油使其发生聚集并形成油滴沉降下来，还能对流过的气体起到扰动作用。金属丝网34与单元波形折流管道3的外表面（即折流板31表面）经过烧结连接。

实施例2：

如图6所示，一种油气分离器，包括封闭腔室41和实施例1中的冷却装置，其中封闭腔室41由筒体4和两侧封头43组成，具体实施时，筒体4水平延伸，封头43位于筒体4左右两侧，在封闭腔室41两端分别设置第二进气管5和第二出气管6。

冷却装置设置于封闭腔室41内，且冷却装置的波形折流道35的流向与封闭腔室41的水平轴向一致，这样封闭腔室41一端进入的待冷却高温气体能够直接沿着波形折流道35流动进行冷却，然后流到封闭腔室41另一端，通过第二出气管6排出。

在波形折流装置外设置一个具有矩形通道72的保温层外壳7，结合图7所示，保温层外壳7四面是通过四块保温钢板71焊接而成，保温钢板71可以是单层，也可以采用由两块基板间隔设置，四周密封中间抽真空的结构。矩形通道72两端与波形折流道35两端位置相同，确保保温层外壳7能够限定在除波形折流道35进出口两端的其他侧面。保温层外壳7能够起到防止冷量流失的作用，从而尽量将冷量保存在矩形通道72内。

结合图7和图9所示，矩形通道72的进口端与筒体4内壁之间设置封板8，该封板8类似具有矩形孔81的铜钱状，中间的矩形孔81刚好能使得冷却装置前端穿过，这样不但能够将待冷却的气体送入冷却装置（冷却装置与筒体4之间设置的封板8起到阻挡作用），同时将冷却装置固定到筒体4内。

第二进气管5在通入待冷却气体后，其出口朝向波形折流道35的进口方向，使待冷却气体能够尽快的送入到冷却装置中。

当含有润滑油的待冷却气体进入波形折流道35内流动时，由于波形折流道35两侧的折流板31纵向是竖直的，冷却分离出来的润滑油在折流板31上没有托举力，使得润滑油在重力作用下沉降。

如图7所示，对于冷却装置前端的第二进气管5来说，其进入封闭腔室41的管体上依次设置有消声器51、气液分离管52和扩口管53。

如图10所示，消声器51通过固定板511安装在筒体4内壁上，其结构包括第三进气管512和第三出气管513，在第三进气管512和第三出气管513之间设置扩容管514，具体实施时，第三进气管512和第三出气管513的直径均为d，扩容管514的直径为2d，扩容管514的长度为L，第三进气管512插入扩容管514的长度为0.25L，第三出气管513的插入扩容管514的长度为0.5L。

在扩容管514的底部开设有排油孔515，用于排出扩容管514内沉降的液体润滑油。

气液分离管52位于消声器51的输出端，用于对待冷却的高温气体进行气液分离，在有必要的情况下，为了保证气液分离管52工作的稳定性，可以通过设置支撑部521对气液分离管52定位。具体来说，能够起到气液分离作用的气液分离管52有多种，比如S形离心管或螺旋形离心管等，图7中示出的是S形离心管。

见图7，在气液分离管52的输出端设置有朝向波形折流道35入口的扩口管53，扩口管53呈喇叭状，当待冷却的高温气体从扩口管53流出后，气体扩散流速下降，可以促使气体中的雾状润滑油形成液滴分离出来并沉降到封闭腔室41底部。

对于冷却装置后端的第二出气管6来说，在波形折流道35的出口方向后第二出气管6之前设置过滤元件42，比如亲油材料层，通过过滤元件42能够过滤掉气体中的雾状润滑油，第二出气管6位于筒体4侧壁上。

作为更优选的情况，结合图7来分析，若待冷却的高温气体是从右往左流动，那么传递冷量的低温气体最好是从左往右流动，从图7来看，第一进气管1位于左边，第一出气管2位于右边。这样冷热流逆向运动，冷却或加热效果比较快。

当然为了加快低温气体的流动，从图7来看，第一进气管1设置在左上角，第一出气管2设置在右下角，也就是第一进气管的位置高于第一出气管的位置。

实施例3：

本实施例提供了一种制冷系统，包括实施例2中的油气分离器，将油气分离器中的第一进气管1连通蒸发器，用于接收低温制冷剂气体；第一出气管2连通压缩机进气口，用于向压缩机输入饱和或具有一定热度的制冷剂气体。

同时将油气分离器中的第二进气管5连通压缩机排气口，用于接收高温制冷剂气体，而第二进气管5上设置的消声器51可以降低压缩机排入油气分离器的噪声；第二出气管6连通换热器，用于向换热器输入分离了润滑油的制冷剂气体。

工作原理如下：来自压缩机的高温制冷剂气体通入油气分离器内，经过冷却装置等若干用于气液分离的设备后，将气体中含有的润滑油分离出来，从而避免润滑油通入到换热器内，相应提高了换热器的传热效率；相应地，来自蒸发器的低温制冷剂气体通入冷却装置中，与来自压缩机的高温制冷剂气体进行热量交换，吸收热量后形成饱和或具有一定热度的制冷器气体，最后回到压缩机，可以防止压缩机吸入带液体的气体造成液击。

以上对本申请提供的一种冷却装置、油气分离器以及制冷系统进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种冷却装置，其特征在于，包括：

相互平行的第一进气管(1)和第一出气管(2)，所述第一进气管(1)和第一出气管(2)均为一端开口一端封闭的结构；

从第一进气管(1)侧壁延伸出若干平行的第一封口管(11)，所述若干第一封口管(11)一端与第一进气管(1)连通，另一端封闭；

从第一出气管(2)侧壁延伸出若干与第一封口管(11)一一平行对应的第二封口管(21)，所述第二封口管(21)一端与第一出气管(2)连通，另一端封闭；

所述若干第一封口管(11)和若干一一对应的第二封口管(21)之间通过波形折流装置连通，所述波形折流装置包括若干单元波形折流管道(3)，每一个单元波形折流管道(3)连通一一对应的第一封口管(11)和第二封口管(21)，相邻单元波形折流管道(3)之间形成波形折流道(35)。

2.根据权利要求1所述的一种冷却装置，其特征在于，所述单元波形折流管道(3)包括：

两块相同的横截面为波纹状或锯齿状的折流板(31)，两块折流板(31)之间具有一定的间隔距离；

两块折流板(31)上下两端密封设置有波形封口板(33)，另外两端形成矩形口分别连通第一封口管(11)和第二封口管(21)的侧壁。

3.根据权利要求2所述的一种冷却装置，其特征在于，所述单元波形折流管道(3)中设有若干固定于两块折流板(31)之间的定距柱。

4.根据权利要求3所述的一种冷却装置，其特征在于，所述若干定距柱按正方形排列。

5.根据权利要求1所述的一种冷却装置，其特征在于，所述单元波形折流管道(3)的外表面至少设有一层金属丝网(34)。

6.一种油气分离器，其特征在于，包括：

封闭腔室(41)，其由筒体(4)和两侧封头(43)组成，所述封闭腔室(41)两端分别设置第二进气管(5)和第二出气管(6)；

如权利要求1-5任一项所述的冷却装置，所述冷却装置设置于封闭腔室(41)内，且冷却装置的波形折流道(35)的流向与封闭腔室(41)的轴向一致；

保温层外壳(7)，其设置在所述波形折流装置外形成矩形通道(72)，所述矩形通道(72)的连通方向与波形折流道(35)流向一致，且矩形通道(72)的进口端与筒体(4)内壁之间设置封板(8)；

所述第二进气管(5)的出口方向朝向波形折流道(35)的进口方向。

7.根据权利要求6所述的一种油气分离器，其特征在于，所述波形折流道(35)的出口方向上设有过滤元件(42)，所述第二出气管(6)位于过滤元件(42)后方的筒体(4)侧壁上。

8.根据权利要求6所述的一种油气分离器，其特征在于，位于所述封闭腔室(41)内的第二进气管(5)上设有消声器(51)，所述消声器(51)包括：

第三进气管(512)和第三出气管(513)；

扩容管(514)，其设置于所述第三进气管(512)和第三出气管(513)之间；

排油孔(515)，其开设在扩容管(514)的底部。

9.根据权利要求8所述的一种油气分离器，其特征在于，所述第三出气管(513)出口连接有气液分离管(52)，所述气液分离管(52)的末端通过扩口管(53)朝向波形折流道(35)的进口方向。

10.一种制冷系统，包括如权利要求6-9任一项所述的油气分离器，其特征在于：

所述第二进气管(5)连通压缩机排气口，所述第二出气管(6)连通换热器；

所述第一进气管(1)连通蒸发器，所述第一出气管(2)连通压缩机进气口。