CN213778262U - 油分离器和换热系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种油分离器和换热系统。其中，所述油分离器包括分离筒和排气组件。分离筒的内壁围成分离空间；排气组件包括第一排气管和第二排气管，所述第一排气管自所述分离筒的顶部伸入所述分离空间，并且，与所述分离筒固定连接；所述第二排气管固定连接于所述第一排气管的周侧壁，并与所述第一排气管连通。在上述设置中，第二排气管连接于所述第一排气管的周侧，不仅可以降低油分离器的整体高度，有利于换热系统中各部件的布置，同时，可避免部分制冷剂携带油滴直接逃逸，进而提升油滴和气态制冷剂的分离效率。

Description

油分离器和换热系统

技术领域

本申请涉及换热领域，特别涉及一种油分离器和换热系统。

背景技术

在换热系统中的压缩机，特别是螺杆压缩机，因容量大、机组效率高、可靠性高等优势，在换热系统中得到广泛应用。螺杆式压缩机在使用过程中，转速较快，产生的热量较高，因此需要足够的油滴润滑，螺杆式压缩机对油滴润滑系统的要求也较高。

然而，现有的换热系统中的油分离器的的排气管通过弯管的形式实现换向，容易造成油滴的外泄，导致系统中油量比较多，影响换热器的效率，并且，占据较大的高度，不利于换热系统中部件的布置。

实用新型内容

本申请提供了一种油分离器和换热系统，其可实现对制冷剂和油滴的有效分离，有效降低油分离器的高度。

根据本申请的第一方面，提供一种油分离器所述油分离器包括：

分离筒，内壁围成分离空间；

排气组件，包括第一排气管和第二排气管，所述第一排气管自所述分离筒的顶部伸入所述分离空间，并且，与所述分离筒固定连接；所述第二排气管固定连接于所述第一排气管的周侧壁，并与所述第一排气管连通。

进一步的，所述第一排气管的内径大于所述第二排气管的内径。

进一步的，所述第二排气管自所述第一排气管的周侧壁伸入所述第二一排气管的内部。

进一步的，所述第二排气管包括伸入部，所述伸入部进入所述第一排气管的内部。

进一步的，所述伸入部的长度与所述第一排气管的内径的比值大于等于0.1，并且，小于等于0.5。

进一步的，所述第一排气管的轴线和第二排气管的轴线垂直；和/或，

所述第一排气管的顶壁和所述第二排气管间隔设置。

进一步的，所述油分离器还包括挡油板；所述挡油板至所述分离筒的顶部的距离第一距离；

将所述第一排气管的位于所述分离筒中的部分的长度作为第二长度；

所述第二长度与第一距离的比值大于等于0.45，并且，小于等于0.8。

进一步的，所述油分离器包括入口管，所述入口管固定于所述分离筒的中上部；

所述入口管在第一竖直平面上的投影与所述第一排气管在第一竖直平面上的投影分离设置；

所述第一竖直平面垂直水平面，并且垂直所述入口管的延伸方向。

根据本申请的第二方面，提供一种换热系统，所述换热系统包括压缩机、第一换热器、第二换热器和上述的油分离器；所述油分离器包括入口管、排气组件和油滴出口管，所述油滴出口管连通所述压缩机的进油管；

所述换热系统配置为在制冷状态和制热状态之间切换；

当所述换热系统位于所述制冷状态时，所述第一换热器的出口连通所述第二换热器的入口，所述第二换热器的出口连通所述压缩机的入口，所述压缩机的出口连通所述油分离器的所述入口管，所述油分离器的排气组件连通所述第一换热器的入口；

当所述换热系统位于所述制热状态时，所述第二换热器的出口连通所述第一换热器的入口，所述第一换热器的出口连通所述压缩机的入口，所述压缩机的出口连通所述油分离器的所述入口管，所述油分离器的所述排气组件连通所述第二换热器的入口。

进一步的，所述压缩机的上端面所处的水平面作为第一高度面，所述分离筒的上端面所述的水平面作为第二高度面；

所述第二高度面位于所述第一高度面的上方；或者，所述第二高度面与所述第一高度面重合。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

在上述设置中，第二排气管连接于所述第一排气管的周侧，不仅可以降低油分离器的整体高度，有利于换热系统中各部件的布置，同时，第二排气管和第一排气管的连接方式，可避免部分制冷剂携带油滴直接通过第一排气管的内壁随着制冷剂向第二排气管的内壁移动并逃逸，进而提升油滴和气态制冷剂的分离效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

图1是本申请一实施例的换热系统的结构示意图。

图2是本申请一实施例的油分离器的剖面结构示意图。

图3是一种油分离器的剖面结构示意图。

图4是本申请一实施例的油分离器中的防涡器的剖面结构示意图。

附图标记说明

换热系统10

压缩机100

第一换热器200

第二换热器300

油分离器400

分离空间401

分离筒410

入口管420

排气组件430

第一排气管431

第一排气管的内径D1

第二排气管432

伸入部4321

伸入部的长度d1

第二排气管的内径D2

油滴出口管440

挡油板450

防涡器460

换向阀500

经济器600

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的方式并不代表与本申请相一致的所有方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个，若仅指代“一个”时会再单独说明。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面结合附图，对本申请实施例进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本申请涉及一种换热系统10，换热系统10包括压缩机100、第一换热器200、第二换热器300和油分离器400。在图1示例中，换热系统10为风冷式热泵型冷水机组，当然，在其他实施例中，换热系统10也可以为水冷式冷水机组。

其中，如图2和图3所示，必要时可参考图1所示。油分离器400包括分离筒410、入口管420、排气组件430和油滴出口管440。

分离筒410的内壁围成分离空间401。油滴和气态的制冷剂可通过入口管420进入分离空间401中进行油液分离。油滴和气态的制冷剂的密度不同，当制冷剂和油滴的混合流体可通过入口管420进入分离空间401，并绕着分离筒410的轴线呈螺旋状转动时，由于离心力的存在，可将混合物中的油滴与制冷剂进行分离。油滴由于重力作用，会沿着分离筒410的内壁留下，并沉积于分离筒410中的分离空间401的底部。所有分离积聚的油经油滴出口管440与压缩机100连接，从而可将分离出来的冷冻油向压缩机100补充，以向压缩机100提供足够的润滑油。由此，提高压缩机100运行的可靠性。沉积于分离空间401的底部的冷冻油可进行定期排出，也可进行实时排出。排气组件430伸入至分离空间401，并且排气组件430的进入分离空间401的一端设置于分离空间401的上部。气态的制冷剂通过排气组件430通过排气组件430流出油分离器400，并流向下一个换热器件(例如：第一换热器200或者第二换热器300)。

换热系统10配置为在制冷状态和制热状态之间切换。换热系统10还可设置换向阀500和经济器600。换向阀500可以改变第一换热器200、第二换热器300和油分离器400的连通关系。经济器600可实现制冷剂得到过冷。

当换热系统10位于制冷状态时，第一换热器200的出口连通第二换热器300的入口；第二换热器300的出口连通压缩机100的入口；压缩机100的出口连通油分离器400的入口管420，向油分离器400提供制冷剂带油混合流体；油分离器400的排气组件430连通第一换热器200的入口，以向第一换热器200提供液态的制冷剂。此时，第一换热器200作为冷凝器，第二换热器300作为蒸发器。

当换热系统10位于制热状态时，第二换热器300的下部出口连通第一换热器200的入口；第一换热器200的出口连通压缩机100的入口；压缩机100的出口连通油分离器400的入口管420，向油分离器400提供制冷剂带油的混合流体；油分离器400的排气组件430连通第二换热器300的入口，以向第二换热器300提供气态制冷剂。此时，第一换热器200作为蒸发器，第二换热器300作为冷凝器。

需要说明的是，入口管420始终与压缩机100的出口相连，从而使得入口管420的压力始终大于排气组件430的压力。同时，在实际使用过程中，第一换热器200和第二换热器300均包括两个接口。将第一换热器200的两个接口称之为第一接口和第二接口。将第二换热器300的两个接口称之为第三接口和第四接口。当换热系统10处于制冷状态时，制冷剂自第一接口流入第一换热器200、自第二接口流出第一换热器200；制冷剂自第三接口流入第二换热器300、自第四接口流出第二换热器300。此时，第一接口作为上述第一换热器200的入口，第二接口作为上述第一换热器200的出口。此时，第三接口作为上述第二换热器300的入口，第四接口作为上述第二换热器300的出口。反之，当换热系统10处于制热状态时，制冷剂自第一接口流出第一换热器200、自第二接口流入第一换热器200；制冷剂自第三接口流出第二换热器300、自第四接口流入第二换热器300。此时，第一接口作为上述第一换热器200的出口，第二接口作为上述第一换热器200的入口。此时，第三接口作为上述第二换热器300的出口，第四接口作为上述第二换热器300的入口。当然，在其他实施例中，第一换热器200和第二换热器300也可设置三个或者四个接口，当换热系统10处于不同的状态时，由不同的借口作为第一换热器200和第二换热器300的出口或者入口。

如图2所示，在本实施例中，入口管420伸入至分离空间401内，从而使得制冷剂和油液的混合流体可通过入口管420进入油分离器400的分离空间401。由于制冷剂和油液的混合流体在流经入口管420进入分离空间401时具有一定的速度，因此流体可绕着分离筒410的轴线呈螺旋状转动，根据上文所描述的原理，实现油液和气态制冷剂的分离。通过上述设置，可保证通过入口管420进入分离空间401中的流体可沿着分离筒410的内壁流动，有效减少或者避免流体在入口管420、流向分离筒410的内壁时，在入口管420和分离筒410内壁的交接位置处产生涡流，从而减少或者避免因产生涡流而造成的能量的损失。同时，还可避免一部分气态制冷剂携带油滴直接逃逸，提升油滴和制冷剂的分离效果。

如图3所示，在一种实施例中，在分离筒1的侧壁面和顶壁上开设贯穿的孔洞，将入口管2直接焊接于分离筒1的侧壁面上的孔洞。排气组件6包括第一排气管4和第二排气管5，第一排气管4伸入分离筒1，并固定于分离筒1的顶部的孔洞，第二排气管5通过弯管结构与第一排气管4固定连接。弯管结构占据一定的高度，从而使得排气组件6的位于分离筒1外部的结构的高度较高，进而使得油分离器的高度较大，当油分离器和压缩机、第一换热器、第二换热器和油分离器组合连接形成换热系统时，换热系统的整体尺寸受到较油分离器的尺寸的限制，无法实现换热系统的结构优化。

在本实施例中，如图2所示，排气组件430包括第一排气管431和第二排气管432。第一排气管431自分离筒410的顶部伸入分离空间401，并且，与分离筒410固定连接。第二排气管432固定连接于第一排气管431的周侧壁，并与第一排气管431连通。

在上述设置中，第二排气管432可通过焊接的方式连接于第一排气管431的周侧。通过避免弯管结构的使用，降低第一排气管431和第二排气管432的位于分离筒410外部的结构的整体高度，从而降低油分离器400的整体高度，有利于换热系统10中各器件的布置，进而降低换热系统10的结构高度。同时，第二排气管432和第一排气管431的连接方式，可避免部分制冷剂携带油滴直接通过第一排气管431的内壁随着制冷剂向第二排气管432的内壁移动并逃逸，进而提升油滴和气态制冷剂的分离效率。

在本实施例中，第一排气管431和第二排气管432的材料为铸铁，不仅节约成本，同时也保证第一排气管431与第二排气管432之间，以及第一排气管431和分离筒410之间具有足够的焊接强度，以保证两者的紧密固定。

在本实施例中，分离筒410的高度H大于等于560毫米，并且，小于等于600毫米。通过设置分离筒410的高度，优化换热系统10整体结构的高度。

进一步的，如图2所示，必要时参考图1所示。压缩机100的上端面所处的水平面作为第一高度面，分离筒410的上端面的水平面作为第二高度面。第二高度面位于第一高度面的上方。或者，第二高度面与第一高度面重合。通过上述设置，优化压缩机100和分离筒410之间的位置关系，优化换热系统10整体结构的高度。

需要说明的是，如图1仅表示换热系统10中各器件之间的管道连通关系，并不表示换热系统10中各器件之间的空间位置关系。

在本实施例中，第一排气管431的内径D1大于第二排气管432的内径D2。在上述设置中，第一排气管431的内径较大，从而使得位于第一排气管431中的气态制冷剂流速较慢，进而使得气态制冷剂难以携带大量的油滴沿高度方向向上运动，即难以携带大量的油滴逃逸，有利于实现制冷剂和油滴的分离。第二排气管432的内径较小，从而使得位于第二排气管432中的气态制冷剂的流速较快，进而有利于将实现油液分离后的气态制冷剂向下一个换热器件(例如：第一换热器200或者第二换热器300)供应。

第二排气管432自第一排气管431的周侧壁伸入第二排气管432的内部。在上述设置中，部分油滴粘附在第一排气管431的管壁，并在向上转动的制冷剂的带动下向靠近第二排气管432的方向运动。当第二排气管432的至少一部分伸入第一排气管431时，伸入至第一排气管431中的第二排气管432的管壁可阻挡粘附在第一排气管431的管壁上的油滴向第二排气管432的内部运动，从而提升油滴和气态制冷剂的换热效率。

具体的，如图所示，第二排气管432包括伸入部4321，伸入部4321进入第一排气管431的内部。换言之，将第二排气管432的进入第一排气管431的部分作为伸入部4321。伸入部4321的长度d1大于等于10毫米，并且，小于等于30毫米。通过限制伸入部4321的最小长度，避免油滴在惯性和制冷剂的带动下进入到第二排气管432的内部。通过限制伸入部4321的最大长度，避免伸入部4321由于长度过大，而影响制冷剂进入第二排气管432，即避免伸入部4321的长度过大而影响进入到第一换热器200或者第二换热器300中的制冷剂的量。

在本实施例中，第一排气管431的轴线和第二排气管432的轴线垂直。通过上述设置，使得进入第一排气管431中的第二排气管432可避免油液由于惯性和制冷剂的带动下进入到第二排气管432的内部。

伸入部4321的长度d1与第一排气管431的内径D1的比值大于等于0.1，并且，小于等于0.5。通过大量实验表明，当伸入部4321的长度d1与第一排气管431的内径D1在上述范围内时，可避免油滴在惯性和制冷剂的带动下进入到第二排气管432的内部。并且，可避免伸入部4321由于长度过大，而影响制冷剂进入第二排气管432，即避免伸入部4321的长度过大而影响进入到第一换热器200或者第二换热器300中的制冷剂的量。

第一排气管431的顶壁和第二排气管432间隔设置。由于惯性和制冷剂的带动下向上运动，直至运动至第一排气管431的顶壁，最后由第一排气管431的顶壁滴落至分离筒410的底部。将第一排气管431和顶壁和第二排气管432间隔设置，避免自第一排气管431的顶壁滴落的油滴进入第二排气管432中。

进一步的，如图2所示，油分离器400还包括挡油板450和防涡器460。

其中，挡油板450固定于分离筒410的中下部。在本实施例中，挡油板450的至少部分固定连接于分离筒410的内壁，以实现挡油板450的固定连接。并且，挡油板450的至少部分与分离筒410的内壁存在间隙，以使油滴可通过该间隙流向分离筒410的底部。需要说明的是，这里所指的分离筒410的中下部为分离筒410的沿轴向的1/2下的部分。当油分离器400在正常使用过程中，沉积于分离筒410中的油滴沉积于分离筒410的底部，其深度不会大于分离筒410的高度的1/2。在上述设置中，通过限制挡油板450的高度，以使换热系统10在正常运行过程中，挡油板450始终位于油滴的上方。在位于油滴的上方设置挡油板450，可避免或者减少自入口管420进入分离筒410中的制冷剂在旋转过程中，带动沉积于分离筒410的底部的油滴飞溅和/或旋转。由此可知，通过设置挡油板450，可保证油滴的平稳存放，避免或者减少制冷剂因带动油滴运动而产生的能量损失。

结合图4所示，防涡器460固定在分离筒410的下部，并且，防涡器460位于挡油板450的下方。当沉积于分离空间401的底部的冷冻油可进行定期排出时，防涡器460可避免冷冻油自油滴出口管440排出分离筒410的过程中形成涡旋，从而避免由于涡旋而造成的冷冻油的飞溅。由此可知，通过设置防旋器460，可进一步保证油滴的平稳存放，避免或者减少油滴飞溅而产生的能量和油液的损失。

进一步的，挡油板450至分离筒410的顶部的距离第一距离d2。将第一排气管431的位于分离筒410中的部分的长度作为第二长度d3。第二长度d3与第一距离d2的比值大于等于0.45，并且，小于等于0.8。通过上述设置，有利于实现制冷剂和油滴的分离，并有利于制冷剂进入第一排气管431。

进一步的，入口管420固定于分离筒410的中上部。入口管420在第一竖直平面上的投影与第一排气管431在第一竖直平面上的投影分离设置。

第一竖直平面垂直水平面，并且垂直入口管420的延伸方向。通过上述设置，避免自入口管420流入的制冷剂撞击至第一排气管431的外壁面，从而避免增加阻力，有利于实现制冷剂和油滴的分离，提升油滴和气态制冷剂的分离效率。

以上所述仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请做任何形式上的限制，虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种油分离器，其特征在于，所述油分离器包括：

分离筒，内壁围成分离空间；

排气组件，包括第一排气管和第二排气管，所述第一排气管自所述分离筒的顶部伸入所述分离空间，并且，与所述分离筒固定连接；所述第二排气管固定连接于所述第一排气管的周侧壁，并与所述第一排气管连通。

2.如权利要求1所述的油分离器，其特征在于，所述第一排气管的内径大于所述第二排气管的内径。

3.如权利要求1所述的油分离器，其特征在于，所述第二排气管自所述第一排气管的周侧壁伸入所述第二排气管的内部。

4.如权利要求3所述的油分离器，其特征在于，所述第二排气管包括伸入部，所述伸入部进入所述第一排气管的内部。

5.如权利要求4所述的油分离器，其特征在于，所述伸入部的长度与所述第一排气管的内径的比值大于等于0.1，并且，小于等于0.5。

6.如权利要求1所述的油分离器，其特征在于，所述第一排气管的轴线和第二排气管的轴线垂直；和/或，

所述第一排气管的顶壁和所述第二排气管间隔设置。

7.如权利要求1所述的油分离器，其特征在于，所述油分离器还包括挡油板；所述挡油板至所述分离筒的顶部的距离第一距离；

将所述第一排气管的位于所述分离筒中的部分的长度作为第二长度；

所述第二长度与第一距离的比值大于等于0.45，并且，小于等于0.8。

8.如权利要求1所述的油分离器，其特征在于，所述油分离器包括入口管，所述入口管固定于所述分离筒的中上部；

所述入口管在第一竖直平面上的投影与所述第一排气管在第一竖直平面上的投影分离设置；

所述第一竖直平面垂直水平面，并且垂直所述入口管的延伸方向。

9.一种换热系统，其特征在于，所述换热系统包括压缩机、第一换热器、第二换热器和如权利要求1-8中任意一项所述的油分离器；所述油分离器包括入口管、排气组件和油滴出口管，所述油滴出口管连通所述压缩机的进油管；

所述换热系统配置为在制冷状态和制热状态之间切换；

当所述换热系统位于所述制冷状态时，所述第一换热器的出口连通所述第二换热器的入口，所述第二换热器的出口连通所述压缩机的入口，所述压缩机的出口连通所述油分离器的所述入口管，所述油分离器的排气组件连通所述第一换热器的入口；

当所述换热系统位于所述制热状态时，所述第二换热器的出口连通所述第一换热器的入口，所述第一换热器的出口连通所述压缩机的入口，所述压缩机的出口连通所述油分离器的所述入口管，所述油分离器的所述排气组件连通所述第二换热器的入口。

10.如权利要求9所述的换热系统，其特征在于，所述压缩机的上端面所处的水平面作为第一高度面，所述分离筒的上端面所述的水平面作为第二高度面；

所述第二高度面位于所述第一高度面的上方；或者，所述第二高度面与所述第一高度面重合。

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