专利名称：气液分离器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气液分离器。
背景技术：
空调系统搭载有壳体内压力为高压侧的旋转式压缩机，在冷凝器与蒸发 器之间通常配置有如附图l所示的气液分离器l，气液两相的冷媒从进口管
2进入壳体4后，液态的冷媒由于密度大停留在壳体4底部，气态冷媒则通 过出口管3排出进入系统进行循环。气液分离器1把从冷凝器出来的冷媒分 离成液体冷媒与气体冷媒，只把气体冷媒注入压缩机的气缸压缩腔，通过所 谓的气体冷媒喷射方式，大幅度地提髙空调暖房能力。当室外温度与室内温 度变动较大的运转条件下，在气液分离器1内部发生的气体冷媒与液体冷媒 的比例变动也较大，而该气液分离器1不能杜绝液态冷媒从出口管3排出进 入系统，当壳体内满液的时候，液态冷媒从出气管3排出进入系统，这样常 常会导致液态冷媒进入压缩机，稀释压缩机的润滑油，液压缩现象产生，使 得润滑性变差可靠性变差，作滑动的零部件急速发生磨耗并产生故障。
对于以上问题的解决，常见作法是在气液分离器的前后，甚至就在气液 分离器的气体冷媒出口，追加合计2到3个的冷媒流量自动控制阀，来防止 气液分离器中的液体冷媒的流出，这种方法在部分空调系统上被釆用。但是， 这种方法直接造成制作成本大幅度增加，而且在控制上也带来极大的难度， 因此，也就成为了气体冷媒喷射式压缩机没有在大多数的空调系统上普及的 主要原因。
针对这种状况，有些厂商作了些改进，如中国专利文献号CN1851365A 中公开了一种气液分离器，其包括分离腔外简体，液腔外简体，置于分离腔 外简体切线方向的气液混合制冷剂进口管、置于液腔外简体底部的液态制冷 剂出口管，液腔内有浮体，浮体上端有锥形阀针，气态制冷剂出口管的下端 有阀口。分离腔及液腔内有带小孔的内筒体，内简体中部及下端设有向内的 环状凸边。这种气液分离器在一定程度上可以减少气液两相的冷媒进入压缩 机的几率，但是仍不能做到完全禁止，且该气液分离器的制作成本偏高，令 用户不太满意。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、制作成本低、当气液分离器 内满液或者液面达到一定的高度时能够杜绝液体冷媒进入压缩机、确保喷气 增焓的效果和压缩机的可靠性的气液分离器，以克服现有技术中的不足之 处。
按此目的设计的一种气液分离器，包括腔室，与腔室下部相通的液体冷 媒出口管，与腔室上部相通的气体冷媒出口管，以及与腔室相通的气液冷媒 入口管，其特征是气体冷媒出口管上设置有与腔室上部相通的气体冷媒出口
孔，气体冷媒出口管上设置有开闭该气体冷媒出口孔的浮阀。
所述浮阀包括弹簧和沿气体冷媒出口管的表面滑动的漂浮块，弹簧设置
在漂浮块与腔室内壁之间。
所述漂浮块和弹簧套设在气体冷媒出口管上。 所述漂浮块和气体冷媒出口管之间设置有套管。
所述气体冷媒出口管上设置有挡块，漂浮块设置在挡块和弹簧之间。 所述气体冷媒出口管竖向或斜向设置。 所述气体冷媒出口孔对称设置在气体冷媒出口管上。
本发明在气液分离器内部设计有与气体冷媒出口管相接的浮阀，当气液 分离器腔室内的液面上升到一定位置时，浮阀将逐渐并彻底关闭出气体冷媒 出口管上的气体冷媒出口孔，从而杜绝液体冷媒进入压缩机、确保喷气增焓 的效果和压缩机的可靠性。
本发明具有结构简单合理、制作成本低和信赖性高的特点。
图1为现有气液分离器的局部剖视结构示意图。
图2为与本发明的实施例相关的，搭载有气体冷媒喷射式旋转式压缩机 的空调系统示意图。
图3为与本发明相关的制冷循环的P-h图。
图4为气液分离器的结构示意图。
图5为气液分离器的动作原理示意图。
图中l为现有技术中的气液分离器，2为进口管，3为出口管，4为壳 体，5为室内换热器，6为室外换热器，7为本发明中的气液分离器，8a为 第一毛细管，8b为第二毛细管，8c为第三毛细管，11为液体冷媒，12为 气体冷媒，13为压缩机储液罐，14为压缩机吸气管，15为气体冷媒出口管、 16为连接气管，17为气体冷媒注入管，18a为第一单向阀，18b为第二单向阀，19为气液冷媒入口管，20为液体冷媒出口管，21为浮闽，22为漂浮块， 23为套管，24为气体冷媒出口孔，25为弹簧，26为挡块，27为旋转式压 缩机，28为密封壳体，29为吐出管，30为四通切换阀。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
参见图2,描述了搭载旋转式压缩机27的空调系统循环周期。压缩机 27的密封壳体28的内部压力为与吐出压力相等的高压侧，被焊接在上端部 的吐出管29，经由四通切换闽30连接到室内换热器5的入口，在室内操热 器5的出口与室外换热器6之间配备气液分离器7，在气液分离器7与室内 换热器5间以及其与室外换热器6间，分别连接第一毛细管8a和第二毛细 管8b和第一单向阀18a。
室外换热器6的出口经由四通切换闽30,连接于与压缩机27相接的压 缩机储液罐13的入口。压缩机储液罐13的下部连接压缩机吸入管14。气 液分离器7上部的气体冷媒出口管15，经由连接气管16被连接到配置在压 缩机27侧面的气体冷媒注入管17，这样循环构成空调系统暖房周期。反之， 通过四通切换阀30切换，从压缩机27吐出的高压气体冷媒经由室外换热器 6,通过第二单向阀18b和第三毛细管8c后，成为低压冷媒，经过室内换热 器5、四通切换阀30，由压缩机储液罐13被吸入进压缩机27,则构成空调 系统制冷周期。如图2所示，简单地说明了空调系统的暖房周期中使用气液 分离器7、冷房周期中不使用的构造。
下面就以暖房周期为中心进行说明。
暖房周期中，室内换热器5向室内放热，冷凝的液体冷媒通过第一毛细 管8a被减压，从气液冷媒入口管19流入气液分离器7时，被分离为气体冷 媒12与过冷却的液体冷媒11。气体冷媒12从气体冷媒出口管15,经由连 接气管16，与配置在压缩机27侧面的气体冷媒注入管17连接。气体冷媒 注入管17经由配置在压缩机27的气体冷媒注入装置，向气缸压缩腔供给气 体冷媒。过冷却的液体冷媒从气液分离器7底部的液体冷媒出口管20，经 由第二毛细管8b,在室外换热器6中蒸发变为低压冷媒，从压缩机储液罐 13被吸入进压缩机27。在气液分离器7中发生的气体冷媒压力Pi,比压缩 机27的吐出压力Pd低，比吸入压力Ps高得多。
因此，在气液分离器7中发生的气体冷媒，通过连接气管16，从压缩机 27的气体冷媒注入管17，被注入进压缩机27的气缸压缩腔(无图示)。被 注入进气缸压缩腔的气体冷媒，混合压缩中的气体，变为与压缩机27的吐 出压力Pd相当的高压气体，被释放到密封壳体28的内部。如上，压缩机27通过吸入气液分离器7中发生的气体冷媒，起着使气 液分离器7中的液体冷媒过冷却的作用，因此，室外换热器6能增加吸热量。 而且，压缩机27吸入的气体冷媒被压缩后参与室内换热器5循环，因此， 室内换热器5的放热量增加。因此，该吸热与放热的增加量，通过把在气液 分离器7中发生的气体冷媒最大限度地注入压缩机27，能达到最大。
参见图3，为该暖房周期的P-h图，该图的竖坐标为压力，横坐标为h 焓值。G为室外换热器6中流动的冷媒循环量，g为压缩机27吸入的气体 冷媒量。因此，室内换热器5中流动的冷媒循环量变为G + g。而且，通过 气液分离器7的，液体冷媒过冷却，室外换热器6的吸热量增加。如此，在 一般循环周期中，如图3的A所示，压缩机27的排气温度Tda比室内换热 器5的饱和冷凝温度Tdb高得多。
但是，若釆用现有技术的气液分离器，或者其容量不足，且因为制冷周 期设计或控制不充分的理由等，在气液分离器中气体冷媒发生不足的条件 下，则液体冷媒会从气体冷媒出口管15被吸入进压缩机27中，成为异常周 期，如图3的B所示。在这样的条件下，压缩机27的排气温度Tdb急速下 降，导致比室内换热器5的饱和冷凝温度Tc低的状态。在这样异常的状态 下，在密封壳体28内部将冷凝出较多量的液体冷媒，液体冷媒会稀释润滑 所必要的油膜，压缩机在短时间内就出现磨耗故障。而且，也会导致密封壳 体28的润滑油被排出，很大地影响空调机的性能。
参见图4，显示了气液分离器7的内部构造。气液分离器7，包括腔室， 与腔室下部相通的液体冷媒出口管20，与腔室上部相通的气体冷媒出口管 15，以及与腔室相通的气液冷媒入口管19，气体冷媒出口管15上设置有与 腔室上部相通的气体冷媒出口孔24,气体冷媒出口管15上设置有开闭该气 体冷媒出口孔24的浮阀21。
浮阀21包括弹簧25和沿气体冷媒出口管15的表面滑动的漂浮块22, 弹簧25设置在漂浮块22与腔室内壁之间，该弹簧25用于漂浮块22复位。 当然，前述的方案也可以作如下替代将漂浮块22和弹簧25同时套设在气 体冷媒出口管15上；漂浮块22的内部是中空的圆筒体，且比重轻的材料构 成，但漂浮块22必须要经得住气液分离器7内部发生的压力。此处的弹簧 25可选用螺旋弹簧。
为了降低漂浮块22和气体冷媒出口管15之间的摩擦力，在漂浮块22 和气体冷媒出口管15之间设置有套管23。套管适合用聚四氟乙烯等摩擦系 数低的材料构成。
本发明中的气体冷媒出口管15既可以竖向设置，也可以斜向设置；当 将体冷媒出口管15倾斜设计时，应当首先保证浮阀21活动自如，其同样能保证气体冷媒出口孔24开闭的可靠性。当然，竖向设置比较容易操作，也 容易设计。
气体冷媒出口管15上设置有挡块26，漂浮块22设置在挡块26和弹簧 25之间。在没有液体浮力的作用时，浮阀21受弹簧25的弹簧力的作用， 静止在被固定在气体冷媒出口管15的最下部的挡块26上。在气体冷媒出口 管15的侧面，设置有两个或多个气体冷媒出口孔24。这个方案也可以用以 下方案进行替代气体冷媒出口管15朝下的一端与腔室内壁相接并固定， 漂浮块22和弹簧25均套设在气体冷媒出口管15上，当腔室内的液面达到 设定高度时，漂浮块22和弹簧25发挥其各自的作用，即封闭气体冷媒出口 孔24，和迫使漂浮块22离开气体冷媒出口孔24，复位。在该替代方案中的 气体冷媒出口管15不强调其为盲管。但是，当气体冷媒出口管15下部悬空 时，气体冷媒出口管15应当为盲管。
参见图5，当气液分离器7中的冷媒液面如达到与漂浮块22接触的高度 时，渐渐的，漂浮块22的浮力大于弹簧25的力时开始向上漂浮，因此气体 冷媒出口孔24的开始渐渐关闭，直至完全关闭。反之，液态冷媒液面变低 后，气体冷媒出口孔24又渐渐打开。
在气液分离器7的冷媒液面比漂浮块22的底面低的期间，能把在气液 分离器7中发生的气体冷媒送到气体冷媒出口管15内并排出。但是，当冷 媒液面比漂浮块22的底面高后，气体冷媒出口孔24的一部分关闭，流出到 气体冷媒出口管15的气体冷媒变少，随着冷媒液面变高后，气体冷媒出口 孔24完全关闭，停止给气体冷媒出口管15的供给。
因此，浮阀21相当于起着选择性地把气体冷媒送到气体冷媒出口管15 的自动闽的作用，能防止液体冷媒被注入进压缩机27中，确保压缩机的信 赖性，保证气体冷媒喷射系统可靠运行，保证了提高空调机性能的效果。
另外，尽可能地把浮阀21设计为小型、浮力为最大。在浮阀21的中心 部配置的气体冷媒出口管15以及套管23尽量竖直，这样浮阀21不会倾斜， 气体冷媒出口孔24开闭可靠性变高。
当浮阀21沿着气体冷媒出口管15的外径滑动时,希望降低其相互之间 的摩擦系数。在本实施例中，安装有摩擦系数低的材料的套管23,就是为 了使浮阀21的上下滑动更加顺畅。另外，气体冷媒出口孔24尽量釆用对称 开孔，这样也是为了避免当其开孔为单侧时，对套管23作用为单侧，存在 影响浮闽21不能上下顺畅滑动的隐患。
在气液分离器7中，通过配置在气体冷媒出口管15上浮阀21,选择性 地把气体冷媒送到气体冷媒出口管15的方法，不仅仅只有上述公开的构成， 其它的种种变形等结构实施都可。例如，通过配备在气液分离器7的液面传感器等借助开关阀，都可以实 现同样的功能。因此在本发明的概要的范围内，种种变形等结构等实施都可。 而且，本发明的气液分离器也可以应用在本文说明中空调系统的制冷周期的 制冷机器中。
综上所述，本发明公开的技术，容易导入工业，且能进行量产，应用于 生产事业上。
权利要求
1.一种气液分离器，包括腔室，与腔室下部相通的液体冷媒出口管(20)，与腔室上部相通的气体冷媒出口管(15)，以及与腔室相通的气液冷媒入口管(19)，其特征是气体冷媒出口管上设置有与腔室上部相通的气体冷媒出口孔(24)，气体冷媒出口管上设置有开闭该气体冷媒出口孔的浮阀(21)。
2. 根据权利要求1所述的气液分离器，其特征是所述浮阀(21)包括弹 簧(25)和沿气体冷媒出口管(15)的表面滑动的漂浮块(22)，弹簧设置在 漂浮块与腔室内壁之间。
3. 根据权利要求2所述的气液分离器，其特征是所述漂浮块(22)和弹 簧(25)套设在气体冷媒出口管(15)上。
4. 根据权利要求2或3所述的气液分离器，其特征是所述漂浮块(22) 和气体冷媒出口管(15)之间设置有套管(23)。
5. 根据权利要求4所述的气液分离器，其特征是所述气体冷媒出口管 (15)上设置有挡块(26)，漂浮块(22)设置在挡块和弹簧(25)之间。
6. 根据权利要求5所述的气液分离器，其特征是所述气体冷媒出口管 (15)竖向或斜向设置。
7. 根据权利要求6所述的气液分离器，其特征是所述气体冷媒出口孔 (24)对称设置在气体冷媒出口管(15)上。
全文摘要
一种气液分离器，包括腔室，与腔室下部相通的液体冷媒出口管，与腔室上部相通的气体冷媒出口管，以及与腔室相通的气液冷媒入口管，气体冷媒出口管上设置有与腔室上部相通的气体冷媒出口孔，气体冷媒出口管上设置有开闭该气体冷媒出口孔的浮阀。浮阀包括弹簧和沿气体冷媒出口管的表面滑动的漂浮块，弹簧设置在漂浮块与腔室内壁之间。漂浮块和弹簧套设在气体冷媒出口管上。本发明在气液分离器内部设计有与气体冷媒出口管相接的浮阀，当气液分离器腔室内的液面上升到一定位置时，浮阀将逐渐并彻底关闭出气体冷媒出口管上的气体冷媒出口孔，从而杜绝液体冷媒进入压缩机、确保喷气增焓的效果和压缩机的可靠性。
文档编号F25B43/00GK101614459SQ20091004117
公开日2009年12月30日 申请日期2009年7月11日 优先权日2009年7月11日
发明者小津政雄, 波 江 申请人:广东美芝制冷设备有限公司