TW202210157A

TW202210157A - 氣液分離器

Info

Publication number: TW202210157A
Application number: TW110126107A
Authority: TW
Inventors: 薛芳; 蘇秀平; 梅露; 閔載坤
Original assignee: 大陸商約克（無錫）空調冷凍設備有限公司; 美商江森自控泰科知識產權控股有限責任合夥公司
Priority date: 2020-07-20
Filing date: 2021-07-15
Publication date: 2022-03-16
Also published as: US20230311041A1; WO2022017183A1; CN213790418U; EP4183466A4; KR20230041721A; EP4183466A1

Abstract

本申請提供一種氣液分離器，其包括殼體和分離筒組件。殼體包括筒形的殼體側壁和位於殼體側壁相對兩端的第一端板和第二端板。殼體包括殼體入口和殼體上出口，殼體入口設置在第一端板上，殼體上出口設置在殼體側壁的上部。分離筒組件設置在殼體容腔中，並且分離筒組件的軸線橫向於筒形的殼體側壁的軸線設置，分離筒組件包括外筒和設置在外筒中的內筒，外筒支撐在殼體側壁的底部上。分離筒組件還包括限定在外筒和內筒之間並位於分離筒組件上部的分離空間、位於分離筒組件下部的下部空間以及位於分離筒組件上部的上出口，分離空間與殼體入口連通，上出口與分離空間以及殼體容腔連通。氣液分離器具有分離效率較高、噪音較低並且體積較小等優點。

Description

氣液分離器

發明領域

本申請涉及氣液分離裝置領域。

發明背景

傳統的氣液分離器包括立式氣液分離器和臥式氣液分離器。其中立式氣液分離器通過離心方式對氣液混合液進行分離，臥式氣液分離器通過大空間對氣液混合液進行分離。然而，立式氣液分離器的高度較高，不易安裝，噪音大。臥式氣液分離器的體積較大。因此，需要一種氣液分離器，其高度較低，能夠適應於不同的場所，並且噪音較小。

發明概要

本申請的示例性實施例可以解決至少一些上述問題。本申請提供一種氣液分離器，其包括殼體和分離筒組件。所述殼體包括筒形的殼體側壁和位於所述殼體側壁相對兩端的第一端板和第二端板，所述殼體側壁、所述第一端板和第二端板限定殼體容腔，所述殼體還包括殼體入口和殼體上出口，所述殼體入口設置在所述第一端板上，所述殼體上出口設置在所述殼體側壁的上部。所述分離筒組件設置在所述殼體容腔中，並且所述分離筒組件的軸線橫向於所述筒形的殼體側壁的軸線設置，所述分離筒組件包括外筒和設置在所述外筒中的內筒，所述外筒支撐在所述殼體側壁的底部上，其中，所述分離筒組件還包括限定在所述外筒和所述內筒之間並位於所述分離筒組件上部的分離空間、位於所述分離筒組件下部的下部空間以及位於所述分離筒組件上部的上出口，所述分離空間與所述殼體入口連通，所述上出口與所述分離空間以及所述殼體容腔連通。

根據本申請提供的氣液分離器，所述氣液分離器還包括儲液裝置，所述儲液裝置設置在所述殼體側壁的下方，並與所述殼體容腔以及所述分離筒組件的所述下部空間連通。其中，所述儲液裝置與所述分離筒組件的所述下部空間相距一定距離設置。

根據本申請提供的氣液分離器，所述內筒的底部與所述殼體側壁的底部具有一定距離，所述下部空間由所述外筒限定。

根據本申請提供的氣液分離器，限定所述下部空間的所述外筒處設有下出口，所述儲液裝置通過所述下出口以及所述殼體容腔與所述下部空間連通。

根據本申請提供的氣液分離器，所述下出口設置在所述外筒的背離所述儲液裝置的一側。

根據本申請提供的氣液分離器，所述外筒的底部由所述殼體封閉，封閉所述外筒的底部的所述殼體處設有下出口。所述儲液裝置通過所述下出口與所述下部空間連通。

根據本申請提供的氣液分離器，所述氣液分離器還包括連接管，所述連接管的一端與所述下出口相連，所述連接管的另一端與所述儲液裝置相連。

根據本申請提供的氣液分離器，所述氣液分離器還包括至少一個阻擋件，所述至少一個阻擋件設置在所述殼體容腔中，並位於所述殼體上出口周圍。所述至少一個阻擋件被配置為形成能夠改變從所述分離筒組件的所述上出口向所述殼體上出口流動的流體的運動路徑。

根據本申請提供的氣液分離器，所述至少一個阻擋件包括阻擋板和阻擋箱。所述阻擋板在所述筒形的殼體側壁的軸線方向上位於所述殼體上出口和所述分離筒組件的所述上出口之間，並且從所述筒形的殼體側壁的頂部向下延伸超過所述分離筒組件的上出口。所述阻擋箱圍繞所述殼體上出口設置，並且所述阻擋箱的側壁上設有數個連通孔。

根據本申請提供的氣液分離器，所述至少一個阻擋件包括阻擋管、橫向阻擋板和豎向阻擋板。所述阻擋管圍繞所述殼體上出口從所述殼體側壁頂部向下延伸。所述橫向阻擋板設置在所述阻擋管的下方，並與所述阻擋管的底部相距一定距離。所述豎向阻擋板從所述橫向阻擋板向上延伸形成，並且在所述筒形的殼體側壁的軸線方向上位於所述阻擋管和所述分離筒組件的所述上出口之間。

本申請提供的氣液分離器具有分離效率較高、噪音較低並且體積較小等優點。

通過考慮下面的具體實施方式、附圖和申請專利範圍，本申請的其它的特徵、優點和實施例可以被闡述或變得顯而易見。此外，應當理解，上述申請內容和下面的具體實施方式均為示例性的，並且旨在提供進一步的解釋，而不限制要求保護的本申請的範圍。然而，具體實施方式和具體實例僅指示本申請的優選實施例。對於本領域的技術人員來說，在本申請的精神和範圍內的各種變化和修改將通過該具體實施方式變得顯而易見。

具體實施方式

下面將參考構成本說明書一部分的附圖對本申請的各種具體實施方式進行描述。應該理解的是，在以下的附圖中，同樣的零部件使用同樣的附圖號。

下面將參考構成本說明書一部分的附圖對本申請的各種具體實施方式進行描述。應該理解的是，雖然在本申請中使用表示方向的術語，諸如“上”、“下”、“左”、“右”、“頂”、“底”、等描述本申請的各種示例結構部分和元件，但是在此使用這些術語只是為了方便說明的目的，這些術語是基於附圖中顯示的示例性方位而確定的。由於本申請所公開的實施例可以按照不同的方向設置，所以這些表示方向的術語只是作為說明而不應視作為限制。

圖1A示出了根據本申請第一個實施例的氣液分離器100的立體圖。圖1B示出了圖1A所示的氣液分離器100的豎向剖視圖。圖1C示出了圖1A所示的氣液分離器100的橫向剖視圖。圖1D示出了圖1A所示的氣液分離器100的軸向剖視圖。如圖1A-1D所示，氣液分離器100包括殼體101。殼體101包括筒形的殼體側壁111和位於殼體側壁111相對兩端的第一端板112和第二端板113。筒形的殼體側壁111具有橫向的軸線X。第一端板112、第二端板113和殼體101限定殼體容腔121。殼體101還包括殼體入口102和殼體上出口103。其中，殼體入口102設置在第一端板112上。殼體上出口103設置在殼體側壁111的上部。氣液分離器100還包括入口管141和出口管142。入口管141與殼體入口102相連通，用於將氣液混合物引入氣液分離器100。出口管142與殼體上出口103相連通，用於將分離後的氣體引出氣液分離器100。

氣液分離器100還包括儲液裝置104。儲液裝置104設置在殼體側壁111的下方，並且靠近第二端板113設置。儲液裝置104包括儲液容腔151和儲液出口152。儲液容腔151與殼體容腔121連通。儲液出口152設置在儲液裝置104的下部，用於將分離後的液體引出氣液分離器100。

氣液分離器100還包括設置在殼體容腔121中的分離筒組件120。分離筒組件120靠近第一端板112設置，以使得分離筒組件120與儲液裝置104相距一定距離。分離筒組件120包括外筒122和內筒124。外筒122和內筒124具有相同的軸線Y。軸線Y沿豎直方向設置。換句話說，分離筒組件120的軸線Y橫向於殼體側壁111的軸線X。外筒122支撐在殼體側壁111的底部上。內筒124設置在外筒122中，並且內筒124的上邊緣與外筒122的上邊緣平齊。內筒124的下邊緣位於外筒122的中部，從而使得外筒122能夠限定位於分離筒組件120下部的下部空間128。外筒122和內筒124之間具有一定間距，以形成位於分離筒組件120上部的環狀的分離空間126。

分離筒組件120還包括頂板172和防渦板171。頂板172為環狀，並蓋設在外筒122和內筒124的上邊緣，從而使得分離空間126的頂部被頂板172封住而無法通過頂部與殼體容腔121連通。同時，由於頂板172未蓋住內筒124的中空部分，因此內筒124的中空部分形成上出口129。位於分離筒組件120下部的下部空間128能夠通過上出口129與殼體容腔121連通。防渦板171橫置在下部空間128，並且其前部和後部與外筒122相連接，以在左右兩部與外筒122形成通道173。

分離筒組件120還包括上入口127和下出口130。上入口127設置在外筒122的上部，並且貼近外筒122設置，以使得當氣液混合物流入分離筒組件120上部的環狀的分離空間126時，能夠貼近外筒122。在本申請的實施例中，入口管141從氣液分離器100的外部伸入氣液分離器100中，並且與殼體入口102和分離筒組件120的上入口127相連通，從而使得氣液混合物能夠直接進入分離筒組件120的分離空間126。下出口130設置在外筒122的下邊緣處，並且設置在背離儲液裝置104的一側，以使得下部空間128通過下出口130與殼體容腔121連通。在本申請中，下出口130設置在外筒122的背離儲液裝置104的一側，從而使得下出口130能夠儘量遠離儲液裝置104。

氣液分離器100還包括阻擋板131。阻擋板131大致位於殼體容腔121的中部。換句話說，在筒形的殼體側壁111的軸線X的方向上，阻擋板131位於分離筒組件120的上出口129與殼體上出口103之間。阻擋板131大致將殼體容腔121分為左部和右部。阻擋板131從殼體側壁111的頂部向下延伸超過分離筒組件120的上出口129，並且阻擋板131的下端與殼體容腔121的底部具有一定距離，從而形成阻擋板連通口176，使得氣液混合物能夠從殼體容腔121的左部流動至殼體容腔121的右部。

氣液分離器100還包括阻擋箱132。阻擋箱132包括相對設置的前板和後板、相對設置的左板和右板，以及位於前板、後板、左板和右板下方的底板。前板、左板、後板和右板依次連接，並與底板相連接，從而形成了具有上部開口的阻擋箱132。阻擋箱132的上部環繞殼體上出口103設置，並與殼體側壁111相連接。阻擋箱132的前板和後板上設有數個連通孔133，以使殼體容腔121能夠通過數個連通孔133與殼體上出口103連通。阻擋箱132底板上設有孔175。當氣液混合物中的液體在阻擋箱132中分離後，會積聚在阻擋箱132底部。通過孔175，該液體能夠排出阻擋箱132並掉落至殼體容腔121的底部。

下面具體描述氣液混合物進入氣液分離器100後的運動軌跡及其分離過程：

參考圖1D所示，具有一定速度的氣液混合物能夠通過入口管141、從分離筒組件120的上入口127進入氣液分離器100。進入環狀的分離空間126氣液混合物會沿著環狀路徑進行運動。在運動過程中，氣液混合物與外筒122和內筒124碰撞。由於液體比氣體具有更大的離心力，因此撞擊外筒122和內筒124後，氣液混合物中的一部分液體（例如，質量較大的液體）會順著外筒122和內筒124依靠重力向下流動，通過通道173後落在分離筒組件120的底部。落在分離筒組件120的底部的液體能夠從下出口130流出分離筒組件120後流入殼體容腔121的底部，並最後流入儲液裝置104中。另一方面，氣液混合物撞擊外筒122和內筒124後，與一部分液體分離的氣液混合物會向下流動至分離筒組件120的下部空間128。由於下部空間128中設有防渦板171，因此向下流動的氣液混合物不會衝擊下部空間128中的液體，從而避免氣液混合物攜帶已分離的液體。流至下部空間128中的氣液混合物改變其運動方向向上流動，以從上出口129流出分離筒組件120。流出分離筒組件120的氣液混合物的運動方向再次改變，以向下流動通過阻擋板連通口176進入殼體容腔121的右部。進入殼體容腔121的右部的氣液混合物的運動方向繼續改變向上流動，並從阻擋箱132的前板和後板上的數個連通孔133流入阻擋箱132，最後從殼體上出口103流出氣液分離器100。

本申請的氣液分離器100至少具有以下優點：第一，本申請的氣液分離器100能夠實現較高的分離效率。具體來說，本申請的氣液分離器100能夠對氣液混合物中的液體進行兩次分離率較大的分離。第一次是在分離筒組件120中。流經環狀的分離空間126的氣液混合物的液體由於離心力而分離。第二次是在氣液混合物從環狀的分離空間126流出後，氣液混合物在殼體容腔121中經歷多次運動方向的變換。具體來說，分離空間126限定的流動空間較小，而從環狀的分離空間126流出後的殼體容腔121空間較大。從環狀的分離空間126流出後的氣液混合物從小空間進入大空間，流速減慢。對於流速減慢的氣液混合物來說，由於氣體與液體的質量不同，因而在氣液混合物的運動方向變換時液體更易與氣體分離。由此，在氣液混合物從環狀的分離空間126流出後，每次運動方向的改變都會將氣液混合物中的一部分液體分離出來，並由於重力作用掉落在殼體容腔121的底部。第二，本申請的氣液分離器100中的液體能夠形成液封，從而防止殼體容腔121中的氣體通過儲液出口152流出氣液分離器100。具體來說，本申請的氣液分離器100中設有儲液裝置104。儲液容腔151的容積較大，能夠儲存一定量的液體，並使液體保持一定高度，從而在氣液分離器100的儲液出口152形成液封，以避免殼體容腔121中的氣體通過儲液出口152流出氣液分離器100。第三，本申請的氣液分離器100的噪音較低。具體來說，在氣液混合物在氣液分離器100中的流動過程裡，氣液混合物剛進入氣液分離器100時的流速是最高的。因此，當進入氣液分離器100時的氣液混合物撞擊氣液分離器100產生的噪音也是最高的。在本申請的氣液分離器100中，氣液混合物首先從上入口127進入分離筒組件120，而分離筒組件120設置在殼體容腔121中。也就是說，當氣液混合物撞擊分離筒組件120時，該噪音能夠由殼體101有效阻隔，從而有效降低了氣液分離器100對外產生的噪音。第四，本申請的氣液分離器100的結構緊湊、體積較小。對於氣液分離效率相同的立式氣液分離器，本申請的氣液分離器100的高度僅為其高度的三分之一左右。對於氣液分離效率相同的臥式氣液分離器，本申請的氣液分離器100的體積僅為其體積的一半左右。體積較小的氣液分離器100能夠適應於建築物的高度較低的應用場景，並且也能夠應用在整體式製冷機組中。

圖2示出了根據本申請第二個實施例的氣液分離器200的軸向剖視圖。圖2所示的氣液分離器200與圖1A-1D所示的氣液分離器100大致相同，圖2所示的氣液分離器200與圖1A-1D所示的氣液分離器100不同之處在於：圖1A-1D所示的氣液分離器100的外筒122的下邊緣處設有下出口130，以使得下部空間128能夠通過殼體容腔121與儲液裝置104連通，而圖2所示的氣液分離器200的外筒122的底部由殼體側壁111封閉，封閉外筒122的底部的殼體側壁111處設有下出口230。下出口230通過連接管202與儲液裝置104相連通。具體來說，氣液分離器200還包括連接管202。連接管202大致位於殼體101的下方。其一端與下出口230相連，另一端與儲液裝置104的側壁相連，從而使得積聚下部空間128中的液體能夠通過連接管202流入儲液裝置104。

氣液混合物在氣液分離器200中的運動路徑以及氣液分離器200能夠達到的氣液分離效果與圖1A-1D所示的氣液分離器100的實施例中所示出的大致相同，此處不再贅述。氣液分離器200優於氣液分離器100之處在於：積聚下部空間128中的液體通過連接管202流入儲液裝置104，而不通過殼體容腔121。這樣佈置的優勢在於，液體不易在殼體容腔121的底部形成液面，並且能夠減少殼體容腔121中的氣體對液體的擾動。

圖3示出了根據本申請第三個實施例的氣液分離器300的軸向剖視圖。圖3所示的氣液分離器300與圖2所示的氣液分離器200大致相同，圖3所示的氣液分離器300與圖2所示的氣液分離器200不同之處在於：圖2所示的氣液分離器200包括阻擋板131和阻擋箱132，以形成能夠改變從分離筒組件120的上出口129向殼體上出口103流動的流體的運動路徑，而圖3所示的氣液分離器300包括阻擋管310、橫向阻擋板312和豎向阻擋板314來形成能夠改變從分離筒組件120的上出口129向殼體上出口103流動的流體的運動路徑。

具體來說，氣液分離器300包括阻擋管310、橫向阻擋板312和豎向阻擋板314。其中阻擋管310圍繞殼體上出口103從殼體側壁111的頂部向下延伸，並在其底部形成阻擋管口301。在本實施例中，阻擋管310與出口管142連接在一起。橫向阻擋板312設置在阻擋管310的下方，並且與阻擋管口301相距一定距離。豎向阻擋板314從橫向阻擋板312的上表面向上延伸形成。豎向阻擋板314設置在阻擋管310的左側，並且與阻擋管310相距一定距離。換句話說，在筒形的殼體側壁111的軸線X的方向上，豎向阻擋板314位於分離筒組件120的上出口129與阻擋管310之間。由此，阻擋管310、橫向阻擋板312和豎向阻擋板314限定了從殼體容腔121至阻擋管口301的通道，以使得氣液混合物能夠多次改變其運動方向，從而使氣液分離率提高。

需要說明的是，雖然本申請的氣液分離器200和氣液分離器300中分別使用阻擋板131和阻擋箱132，以及阻擋管310、橫向阻擋板312和豎向阻擋板314來形成從分離筒組件120的上出口129向殼體上出口103流動的流體的運動路徑，但本領域的技術人員可以理解，任何設置在殼體容腔121中，並能夠形成從分離筒組件120的上出口129向殼體上出口103流動的流體的運動路徑的阻擋件都在本申請的保護範圍內。

儘管本文中僅對本申請的一些特徵進行了圖示和描述，但是對本領域技術人員來說可以進行多種改進和變化。因此應該理解，所附的申請專利範圍旨在覆蓋所有落入本申請實質精神範圍內的上述改進和變化。

100,200,300:氣液分離器 101:殼體 102:殼體入口 103:殼體上出口 104:儲液裝置 111:殼體側壁 112:第一端板 113:第二端板 120:分離筒組件 121:殼體容腔 122:外筒 124:內筒 126:分離空間 127:上入口 128:下部空間 129:上出口 130,230:下出口 131:阻擋板 132:阻擋箱 133:連通孔 141:入口管 142:出口管 151:儲液容腔 152:儲液出口 171:防渦板 172:頂板 173:通道 175:孔 176:連通口 202:連接管 301:阻擋管口 310:阻擋管 312:橫向阻擋板 314:豎向阻擋板 X,Y:軸線

本申請特徵和優點可通過參照附圖閱讀以下詳細說明得到更好地理解，在整個附圖中，相同的附圖標記表示相同的部件，其中：圖1A示出了根據本申請第一個實施例的氣液分離器的立體圖；圖1B示出了圖1A所示的氣液分離器的豎向剖視圖；圖1C示出了圖1A所示的氣液分離器的橫向剖視圖；圖1D示出了圖1A所示的氣液分離器的軸向剖視圖；圖2示出了根據本申請第二個實施例的氣液分離器的軸向剖視圖；圖3示出了根據本申請第三個實施例的氣液分離器的軸向剖視圖。

100:氣液分離器

103:殼體上出口

104:儲液裝置

121:殼體容腔

126:分離空間

128:下部空間

129:上出口

141:入口管

142:出口管

151:儲液容腔

152:儲液出口

171:防渦板

172:頂板

175:孔

Claims

一種氣液分離器，其特徵在於：所述氣液分離器包括：殼體，所述殼體包括筒形的殼體側壁和位於所述殼體側壁相對兩端的第一端板和第二端板，所述殼體側壁、所述第一端板和第二端板限定殼體容腔，所述殼體還包括殼體入口和殼體上出口，所述殼體入口設置在所述第一端板上，所述殼體上出口設置在所述殼體側壁的上部；以及分離筒組件，所述分離筒組件設置在所述殼體容腔中，並且所述分離筒組件的軸線橫向於所述筒形的殼體側壁的軸線設置，所述分離筒組件包括外筒和設置在所述外筒中的內筒，所述外筒支撐在所述殼體側壁的底部上，其中，所述分離筒組件還包括限定在所述外筒和所述內筒之間並位於所述分離筒組件上部的分離空間、位於所述分離筒組件下部的下部空間以及位於所述分離筒組件上部的上出口，所述分離空間與所述殼體入口連通，所述上出口與所述分離空間以及所述殼體容腔連通。
如請求項1所述的氣液分離器，其特徵在於：所述氣液分離器還包括：儲液裝置，所述儲液裝置設置在所述殼體側壁的下方，並與所述殼體容腔以及所述分離筒組件的所述下部空間連通；其中，所述儲液裝置與所述分離筒組件的所述下部空間相距一定距離設置。
如請求項2所述的氣液分離器，其特徵在於：所述內筒的底部與所述殼體側壁的底部具有一定距離，所述下部空間由所述外筒限定。
如請求項3所述的氣液分離器，其特徵在於：限定所述下部空間的所述外筒處設有下出口，所述儲液裝置通過所述下出口以及所述殼體容腔與所述下部空間連通。
如請求項4所述的氣液分離器，其特徵在於：所述下出口設置在所述外筒的背離所述儲液裝置的一側。
如請求項3所述的氣液分離器，其特徵在於：所述外筒的底部由所述殼體封閉，封閉所述外筒的底部的所述殼體處設有下出口；所述儲液裝置通過所述下出口與所述下部空間連通。
如請求項6所述的氣液分離器，其特徵在於：所述氣液分離器還包括：連接管，所述連接管的一端與所述下出口相連，所述連接管的另一端與所述儲液裝置相連。
如請求項1所述的氣液分離器，其特徵在於：所述氣液分離器還包括：至少一個阻擋件，所述至少一個阻擋件設置在所述殼體容腔中，並位於所述殼體上出口周圍；所述至少一個阻擋件被配置為形成能夠改變從所述分離筒組件的所述上出口向所述殼體上出口流動的流體的運動路徑。
如請求項8所述的氣液分離器，其特徵在於：所述至少一個阻擋件包括：阻擋板，所述阻擋板在所述筒形的殼體側壁的軸線方向上位於所述殼體上出口和所述分離筒組件的所述上出口之間，並且從所述筒形的殼體側壁的頂部向下延伸超過所述分離筒組件的上出口；以及阻擋箱，所述阻擋箱圍繞所述殼體上出口設置，並且所述阻擋箱的側壁上設有數個連通孔。
如請求項8所述的氣液分離器，其特徵在於：所述至少一個阻擋件包括：阻擋管，所述阻擋管圍繞所述殼體上出口從所述殼體側壁頂部向下延伸；橫向阻擋板，所述橫向阻擋板設置在所述阻擋管的下方，並與所述阻擋管的底部相距一定距離；和豎向阻擋板，所述豎向阻擋板從所述橫向阻擋板向上延伸形成，並且在所述筒形的殼體側壁的軸線方向上位於所述阻擋管和所述分離筒組件的所述上出口之間。