CN1303385C - 油分离器及使用该油分离器的冷却循环设备 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种油分离器以及使用该油分离器的冷却循环设备。该分离器的壳体连接至一流入管，以将气态制冷剂和油供给至该壳体中，以便允许油和气态制冷剂以涡流模式流动，从而以旋风分离方式使它们彼此相互分离。这种分离方式导致油分离效率的提高。

Description

油分离器及使用该油分离器的冷却循环设备

技术领域

本发明涉及一种用于从气体中分离油的油分离器以及使用该分离器的冷却循环设备，特别涉及一种以旋风分离方式从气体中分离油的油分离器，以及使用该油分离器的冷却循环设备。

背景技术

如本领域的技术人员所公知的那样，冷却循环设备为一种安装在空调、冰箱等中的设备，用于房间的降温或采暖，或将食物存储在低温中。

图1为传统冷却循环设备的示意图。

如图1所示，该冷却循环设备包括一压缩机2，一冷凝器4，一膨胀器6，一蒸发器8，以及制冷剂输送管9。该压缩机2将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压的气体，并且该冷凝器4通过从该气态制冷剂中吸收热量将该高温高压的气态制冷剂冷凝成液体。该液化的高温高压制冷剂借助膨胀器6被减压为两相制冷剂。此处，该两相制冷剂为气液混合物，并且具有低压低温。该减压后的制冷剂流入该蒸发器8，并且随后在从蒸发器8的周围空气中吸收热量的同时，制冷剂被蒸发。压缩机2、冷凝器4、膨胀器6和蒸发器8通过制冷剂输送管9彼此相互连接以使制冷剂能够在其中循环。

压缩机2包括：一具有制冷剂压缩室的压缩单元；一用于驱动该压缩单元的马达单元；以及一用于润滑压缩单元和马达的油泵。

在压缩机2和冷凝器4之间安装有油分离器10。该油分离器10用来从如实线箭头所示的压缩机2中流出的气态制冷剂中分离出如虚线箭头所示的同样从压缩机2中流出的油。

未述的附图标记2a指储存容器(accumulator)，其安装在该制冷剂输送管9邻近压缩机2的入口处。储存容器2a适于采集未在蒸发器8中蒸发的液化制冷剂，以便阻止其流入到压缩机2中。

图2为示出传统油分离器的纵截面图。

油分离器10包括：一限定内部空间的壳体12；一用于向壳体12中供给油和气态制冷剂的流入管14；一安装在壳体12的中间区域中的过滤元件16，在允许气态制冷剂通过的同时，该过滤元件适于过滤油，从而使过滤后的油落入到壳体12的下部区域中；一用以将落入到该壳体12的下部区域中的油传送到压缩机的流出管18；以及一用以将穿过过滤元件16的制冷剂提供给冷凝器的制冷剂流出管20。

现在，将对如上所述的构造的传统冷却循环设备的运转进行说明。

当压缩机2开始驱动，高温高压的气态制冷剂(如实线箭头所示)和油(如虚线箭头所示)同时从压缩机2中流出，并且随后通过流入管14供给到油分离器10的壳体12中。

在该油分离器10的壳体12中，油与过滤元件16碰撞并形成油滴。油滴很容易通过重力落入到壳体12的下部区域中，并随后通过油流出管18返回到压缩机2。

同时，供给到油分离器10的壳体12中的气态制冷剂在穿过过滤元件16之后从制冷剂流出管20流出。

从流出管20流出的气态制冷剂穿过冷凝器4的同时，通过向冷凝器外释放热量进行冷凝，并且在穿过膨胀器6的同时，被相继减压成两相，即具有低压低温的包含液体的气态制冷剂。该减压后的两相制冷剂流入蒸发器8，并且随后通过从蒸发器8的周围空气中吸收热量进行蒸发。最后，气态制冷剂返回压缩机2。

上述的传统的油分离器10具有这样的结构，即其中安装有用以从气态制冷剂中过滤油的过滤元件16。然而，由于过滤元件16的存在，会遇到制造成本增加并且安装操作复杂的问题，同时还限制了减小其整体尺寸。此外，过滤元件16未能完全阻止油通过，导致油分离效率低下。

因此，使用如上所述的油分离器，供给到壳体12中的部分油穿过过滤元件16并且不可避免地与该制冷剂一起在冷却循环设备中循环，从而导致只有少量的油通过油分离器10和油流出管18返回到压缩机2。这样就需要向冷却循环设备中填充超过适量值的过量的油。通过冷却循环装置循环的油量越大，冷却循环设备的效率就越低。

发明内容

因此，正是考虑到上述的问题而构成了本发明，并且本发明的一个目的在于提供了一种用来有效地从气体中分离油的油分离器。

本发明的又一目的在于提供了一种使用油分离器的冷却循环装置，其被设计为以旋风(cyclone)分离方式有效地从由一压缩机中流出的包含油的气态制冷剂中分离油，并且有效地将该分离出的油返回至该压缩机，由此能够提高压缩机使用的可靠性。

本发明的又一目的在于提供了一种使用油分离器的冷却循环装置，其依靠简化其内部结构而能够减小尺寸并降低价格。

按照本发明的一个方案，上述的和其它的目的可通过提供一种油分离器来实现，该油分离器包括：一壳体，其限定有一内部空间；一流入管，其连接至该壳体的一圆周位置，并且适于将油和气态制冷剂供给至该壳体的该内部空间中，从而允许油和气态制冷剂在以涡流(swirl)模式流动的同时彼此相互分离；以及一制冷剂流出管，其用于将从该油中分离出的气态制冷剂从该壳体中流出，该制冷剂流出管位于该壳体内部的长度占该壳体整个高度的30％至70％。

优选地，该壳体可连接有一油流出管，该油流出管用于将从气态制冷剂中分离出的油从该壳体中流出。

优选地，该壳体可包括一圆柱部分以及一圆锥部分，该圆锥部分被限定在该圆柱部分的下面。

优选地，该流入管可为一直管，该直管插入到该壳体中，以与该壳体的内周形成接触。

优选地，该流入管可插入到该壳体中，将该流入管插入到该壳体中的沿线作为一假想线，其与连接在该流入管的一制冷剂和油出口端和该壳体中心之间的一假想线形成的角度在85°至95°的范围内。

优选地，该流入管可为一弯曲管，该弯曲管插入到该壳体中，并朝向壳体中心轴延伸，并且具有一弯曲的制冷剂和油出口端。

优选地，该流入管可设置成使该流入管的制冷剂和油出口端保持在比该制冷剂流出管的制冷剂入口端高的水平。

按照本发明的另一方案，上述的和其它的目的可通过提供一种使用油分离器的冷却循环设备来实现，该冷却循环设备包括：一压缩机，用于压缩气态制冷剂，并使压缩后的气态制冷剂与其中所包含的油一起流出；一油分离器，用于通过以涡流模式使油和气态制冷剂流动，将从该压缩机中流出的油和气态制冷剂彼此相互分离；以及一油流出管，用以将从该油分离器中分离出的油返回至该压缩机。

其中该油分离器可包括：一壳体，其限定有一内部空间；一流入管，其连接至该壳体的一圆周位置，并且适于沿圆周方向将油和气态制冷剂供给至该壳体的内部空间；以及一制冷剂流出管，其用于将从油中分离出的气态制冷剂从该壳体中流出，该制冷剂流出管位于该壳体内部的长度占该壳体整个高度的30％至70％。

优选地，该壳体可包括一圆柱部分以及一圆锥部分，该圆锥部分限定在该圆柱部分的下面。

优选地，该流入管可为一直管，该直管插入到该壳体中，以与该壳体的内周形成接触。

优选地，该流入管可插入到该壳体中，将该流入管插入到该壳体中的沿线作为一假想线，其与连接在该流入管的一制冷剂和油出口端和该壳体中心之间的一假想线形成的角度在85°至95°之间。

优选地，该流入管可为一弯曲管，其具有一弯曲的制冷剂和油出口端。

优选地，该弯曲管的该出口端可构造成其弯曲角大于0°并且小于90°。

优选地，该弯曲管可插入到该壳体中并向该壳体中心轴延伸。

优选地，该流入管可设置成使该流入管的制冷剂和油出口端保持在比该制冷剂流出管的制冷剂入口端高的水平。

优选地，该制冷剂流出管可为一直管，该直管穿过该壳体的上表面垂直地插入到该壳体中。

优选地，该制冷剂流出管可为一弯曲管，其穿过该壳体的外周壁水平地插入到该壳体中，并且该弯曲管具有一弯曲的制冷剂入口端。

附图说明

本发明的上述和其它目的、特征和其它优点将从以下结合附图的详细描述中得到更加清晰的理解，其中：

图1为冷却循环设备的示意图；

图2为示出传统油分离器的纵截面图；

图3为示出按照本发明的使用油分离器的冷却循环设备的局部剖开的透视图。

图4为示出按照本发明第一实施例的油分离器的纵截面图；

图5为按照本发明第一实施例的油分离器的横截面图；

图6为示出按照本发明第二实施例的油分离器的横截面图；以及

图7为示出按照本发明第三实施例的油分离器的纵截面图。

具体实施方式

现在，将参考附图解释本发明的优选实施例。在以下的描述中，即使在不同的附图中描述，相同或相近的元件均由相同的附图标记表示，并且对于使本发明的主题变得更加不清晰的详细描述，将予以省略。

图3为示出按照本发明的使用油分离器的冷却循环设备的局部剖开的透视图。

如图3所示，该依照本发明的使用油分离器的冷却循环设备包括：一压缩机50，一冷凝器，一膨胀器，一蒸发器，制冷剂输送管，一油分离器60，以及一油流出管70。压缩机50压缩气态制冷剂并连同包含于其中的油一起流出。在该冷凝器中，该高温高压气态制冷剂通过散热冷凝为液体。该液化的制冷剂通过膨胀器减压成两相，即，具有低压低温的包含液体的气态制冷剂。随后，当穿过该蒸发器时，在从蒸发器周围的空气中吸收热量的同时，该减压后的制冷剂蒸发。压缩机、冷凝器、膨胀器和蒸发器通过制冷剂输送管彼此相连接，以使制冷剂能够在其中循环。从压缩机50中流出的油和气态制冷剂在以涡流模式流动时，在油分离器60中彼此分离，并且随后通过油流出管70返回到压缩机50。

压缩机50在其圆周部分连接至一制冷剂吸入管51的一端，并且该制冷剂吸入管51的另一端连接至储存容器52的下端。该储存容器52适于采集未被蒸发器蒸发的液化制冷剂，以便阻止其流入到压缩机50中。

储存容器52在其上端部连接至一蒸发器连接管53，其引导制冷剂穿过该蒸发器。

油分离器60包括一限定内部空间的壳体62；一连接至壳体62的圆周部分，用以沿圆周方向将油和气态制冷剂供给至壳体62中的流入管64；以及一制冷剂流出管66，用于从壳体62向上流出分离出油的气态制冷剂。

油流出管70设置有一用以促进油回收的毛细管71，并且连接至制冷剂吸入管51、储存容器52和蒸发器连接管53的其中之一。

图4和图5分别为示出按照本发明第一实施例的油分离器的纵截面图和横截面图；

如图4和图5所示，该油分离器60的壳体62包括一圆柱部分62a，流入管64插入到该圆柱部分62a中，以及一限定在该圆柱部分62a之下的圆锥部分62b。

该流入管64为一偏心地插入壳体62中的直管，用于沿偏离壳体中心轴的方向将油和气态制冷剂供给到壳体62中。优选地，该流入管64插入到壳体62中以与壳体62的内周表面形成接触。

按此插入结构，流入管64插入到壳体62的沿线为假想线A-A，其与连接在流入管64的制冷剂和油出口端65和壳体62中心之间的假想线B-B形成的角度α在85°至95°的范围内。

该流入管64可设置成使其制冷剂和油出口端65保持在比制冷剂流出管66的制冷剂入口端67高的水平。

制冷剂流出管66通过壳体62的上表面垂直插入到壳体62中，并在壳体62内延伸一预定长度h。

按此结构，在壳体62的内部空间中，在壳体62的内周壁表面和制冷剂流出管66的外周表面之间限定一涡流流动通道。

该制冷剂流出管66可设置成使其制冷剂入口端67位于壳体62的整个高度H的30％至70％的范围内。这样阻止了部分以涡流模式在壳体62的上部或中部区域中流动的油流入制冷剂流出管66中。

亦即，延伸入壳体62中的制冷剂流出管66的高度h与壳体62的整个高度H的比率为0.3至0.7。

现在，将对上述实施例的运转和效果进行解释。

一旦驱动压缩机50，高温高压的气态制冷剂与包含在压缩机50中的油一起从压缩机50中流出。流出的气态制冷剂和油均通过流入管64流入到油分离器60的壳体62中。

亦即，穿过流入管64之后，在管64的制冷剂和油出口端65的方向上，即在偏离壳体中心轴的方向上，气态制冷剂和油被供给到壳体62中，由此沿圆柱部分62a和圆锥部分62b的内周壁表面以涡流模式流动。

当气态制冷剂和油均沿壳体62，特别是圆锥部分62b的内周壁表面以涡流模式向下流动时，油微粒之间的碰撞加强，导致油微粒聚集。由于油和气态制冷剂之间的比重不同，使得很容易将油从气态制冷剂中离心地分离出来。

从气态制冷剂中分离出来的油沿壳体62的内周壁表面向下流入到壳体62的下部区域，并从油流出管70中流出，以便返回至压缩机50。

同时，从油中分离出的气态制冷剂聚集在壳体62，特别是圆锥部分62b的下部区域的中间，并形成一上升的涡流。当该气态制冷剂以涡流模式向上流动时，仍然保留在制冷剂中的油能够因重力而被分离。该向上流动的气态制冷剂通过制冷剂流出管66从壳体62中流出。

当穿过流出管66之后，气态制冷剂通过散热进行冷凝，并且随后液化的制冷剂在穿过膨胀器的同时减压成为两相，即具有低压低温的包含液体的气态制冷剂。之后，当穿过蒸发器时，在从环绕蒸发器的空气中吸收热量的同时，该减压后的制冷剂被蒸发，由此制冷剂以气态与穿过油流出管70的油一起循环至压缩机中。

图6为示出按照本发明第二实施例的油分离器的横截面图。

如图6中所示，第二实施例的油分离器60’包括一形状为弯曲管的流入管64’。即，流入管64’具有弯曲的制冷剂和油出口端65’。

在该弯曲管64’中，出口端65’的弯曲角β大于0°并且小于90°。

该弯曲管64’插入到壳体62中，并向壳体中心轴延伸。

图7为示出按照本发明第三实施例的油分离器的纵截面图。

如图7所示，第三实施例的油分离器60”包括制冷剂流出管66’，其穿过壳体62的外周壁水平地插入到壳体62中，并且具有一弯曲的制冷剂入口端67’。

该第三实施例的油分离器进一步包括一流入管64”，其穿过壳体62的上表面垂直地插入到壳体62中，并且具有一弯曲的出口端65”。

从以上的描述中可见，按照本发明的油分离器和使用该油分离器的冷却循环设备具有如下几个优点：

第一，按照本发明的油分离器，一流入管连接至油分离器的壳体，以向壳体中供给油和气态制冷剂，以便在旋风分离方式下，在壳体中以涡流模式流动时，使它们彼此相互分离，由此提高油分离效率。

第二，作为结果，通过上述旋风分离方式从气态制冷剂中全部分离出的油经油流出管返回至压缩机中，本发明的冷却循环设备的油回收效率及其可靠性能够得到提高。

第三，在使用本发明的油分离器的冷却循环设备中，作为壳体中油涡流流动的结果，油微粒由碰撞而聚集，以使油微粒从气态制冷剂中离心地分离出来。这样就达到了取消对传统的油过滤元件的使用，简化油分离器的结构，并获得廉价的油分离器的效果。

第四，通过将油分离器的壳体分成一上部圆柱部分和一下部圆锥部分的结构，使得当气态制冷剂以涡流模式从圆锥部分向上流动时，保留的油能够完全从气态制冷剂中分离，油回收效率以及气态制冷剂流出性得到了提高。

第五，按照本发明，流入管采用偏心地插入到壳体中的直管的形式，或采用具有弯曲的制冷剂和油出口端的弯曲管的形式。这样，使得气态制冷剂和油就能够沿偏离壳体中心轴的方向供给至壳体中，并且使得管很容易安装至壳体。

第六，按照本发明，因为流入管设置成使流入管的制冷剂和油出口端保持在比制冷剂流出管的制冷剂入口端高的水平，这样可能会阻止部分供给至壳体中的油直接流入流出管，从而提高了油回收率。

最后，由于制冷剂流出管采用通过壳体上表面垂直伸入壳体中的直管的形式，或采用通过壳体外周壁水平伸入壳体中并具有弯曲入口的弯曲管的形式，所以能够简化气态制冷剂的流出以及流出管的安装。

尽管已经揭示了用于说明发明目的的本发明的优选实施例，然而，在不脱离所附权利要求所揭示的本发明的范围和精神的条件下，本领域技术人员应当明确可能实现各种修改、添加和替代。

Claims (8)

1.一种油分离器，包括：

一壳体，其限定有一内部空间；

一流入管，其连接至该壳体的一圆周位置，并且适于将油和气态制冷剂供给至该壳体的内部空间中，从而允许油和气态制冷剂在以涡流模式流动的同时彼此相互分离；以及

一制冷剂流出管，其用于将从油中分离出的气态制冷剂从该壳体中流出，该制冷剂流出管位于该壳体内部的长度占该壳体整个高度的30％至70％。

2.如权利要求1所述的分离器，其中该壳体连接有一油流出管，该油流出管用于将从气态制冷剂中分离出的油从该壳体中流出。

3.如权利要求1所述的分离器，其中该壳体包括一圆柱部分以及一圆锥部分，该圆锥部分被限定在该圆柱部分的下面。

4.一种使用油分离器的冷却循环设备，包括：

一压缩机，其用于压缩气态制冷剂，并使压缩后的气态制冷剂与其中所包含的油一起流出；

一油分离器，其用于通过以涡流模式使油和气态制冷剂流动，将从该压缩机中流出的油和气态制冷剂彼此相互分离，其包括：

一壳体，其限定有一内部空间；

一流入管，其连接至该壳体的一圆周位置，并且适于沿圆周方向将油和气态制冷剂供给至该壳体的内部空间；以及

一制冷剂流出管，其用于将从油中分离出的气态制冷剂从该壳体中流出，该制冷剂流出管位于该壳体内部的长度占该壳体整个高度的30％至70％；以及

一油流出管，其用以将从该油分离器中分离出的油返回至该压缩机。

5.如权利要求4所述的设备，其中该壳体包括一圆柱部分以及一圆锥部分，该圆锥部分被限定在该圆柱部分的下面。

6.如权利要求4所述的设备，其中该制冷剂流入管为一直管，该直管插入到该壳体中，以与该壳体的内周形成接触。

7.如权利要求4所述的设备，其中该制冷剂流入管为一弯曲管，该弯曲管具有一弯曲的制冷剂和油出口端。

8.如权利要求4所述的设备，其中该流入管设置成使该流入管的制冷剂和油出口端保持在比该制冷剂流出管的制冷剂入口端高的水平。

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