一种排液型气液分离器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种排液型气液分离器，包括上筒体、下筒体、分液管、上层隔板和下层隔板。上筒体的顶部开有排气口，用于排出分离后的气体。下筒体的底部开有排液口，用于排出分离后的液体。上筒体的底部和下筒体的顶部密封连接。分液管接入下筒体内，分液管的第一端是直管，第二端是沿下筒体内壁弯曲的弯管。上层隔板水平设置在上筒体内，上层隔板近上筒体内壁的表面上环形设置有若干小孔或滤网。下层隔板水平设置在上筒体的底部，下筒体的中心处设有开口或滤网。并且还提供了一种使用排液型气液分离器的喷射系统和蒸发器入口气体旁通的制冷系统。相较与传统的气液分离器，本发明具有分离效率高，压降小，并且能把气液混合物分开并分别排出的特点。
【专利说明】一种排液型气液分离器
【技术领域】
[0001]本发明涉及制冷空调和热泵领域的气液分离器，尤其涉及一种排液型气液分离器。
【背景技术】
[0002]气液分离器是一种用于气液分离的装置，其功能是:安装在气体压缩机的出入口用于气液分离，分馏塔顶冷却器后气相除雾，各种气体水洗塔、吸收塔的气相除雾等等。气液分离的方法有很多，比如重力沉降、离心力分离、折流分离、填料分离等等。工业中最常用的的是重力沉降分离和离心力分离两种气液分离方法。
[0003]重力沉降分离方法是根据气体与液体的密度不同，液体在与气体一起流动时，液体会受到重力的作用，产生一个向下的速度，而气体仍然朝着原来的方向流动，也就是说液体与气体在重力场中有分离的倾向，向下的液体附着在壁面上汇集在一起通过排放管排出。重力沉降分离方法的设计简单，设备制作简单，阻力小，但是这种方法的分离效率低，设备体积庞大，占用空间多。
[0004]离心力分离方法是根据气体与液体的密度不同，液体与气体混合一起流动时，液体受到的离心力大于气体，液体有离心分离的倾向，液体附着在分离壁面上，再通过重力的作用向下汇集，通过排放管排出。离心力分离方法的分离效率要比重力沉降分离方法的高，体积比重力沉降分离方法的装置减小很多，并且离心分离结构可以用在压力容器内，工作稳定。但是分离符合范围窄，超过气液混合物规定流速后，分离效率就会急剧下降，阻力比重力沉降分离方法大。
[0005]因此，为了克服现有的气液分离器的不足，缩小气液分离器的体积，提高分离效率，本领域的技术人员致力于开发一种新型的排液型气液分离器。
【发明内容】
[0006]有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种排液型气液分离器，以克服传统的气液分离器体积偏大，分离效率低和分离原理单一等缺点。尤其适用于干度较低的气液混合物的分离。
[0007]为实现上述目的，本发明提供了一种排液型气液分离器，其特征在于，包括上筒体、下筒体、分液管、上层隔板和下层隔板；
[0008]所述上筒体的顶部设有一个排气口，所述排气口用于排出经过所述气液分离器分离出的气体，所述上筒体的底部是开口的；
[0009]所述下筒体的顶部是开口的，所述下筒体的底部设有一个底部排液口，所述排液口用于排出所述气液分离器分离出的液体；
[0010]所述下筒体的顶部与所述上筒体的底部密封连接；
[0011]所述分液管在近所述下层隔板处接入所述下筒体内，用于输入气液混合物到所述下筒体内；所述分液管的第一端是一段直管，所述分液管的第二端是一段沿所述下筒体内壁弯曲的弯管；
[0012]所述上层隔板水平设置在所述上筒体内，所述上层隔板在近所述上筒体内壁的表面上环形设置有若干小孔或滤网
[0013]所述下层隔板水平设置在所述上筒体的底部，所述下层隔板的中心或靠近中心的位置设有开口或滤网。
[0014]进一步地，所述下筒体的顶部与所述上筒体的底部是焊接在一起的，以保证本发明的气液分离器在高速旋转时，上筒体和下筒体的筒体部分不会出现泄露。
[0015]在本发明的一个较佳实施例中，所述分液管的直管是沿所述下筒体内壁的切线方向或近似切线方向接入所述下筒体内的。由于气体和液体的密度和粘度不同，通过分液管输入的气液混合物在离心力的作用下发生第一次气液分离，液体被甩向远离下筒体中心一侧分液管的内壁上。
[0016]进一步地，所述分液管的弯管沿着所述下筒体的内壁弯曲，所述弯管在同一水平面上，或者在与所述下筒体内壁相切的螺旋线方向上。
[0017]在本发明的一个较佳实施例中，所述上层隔板是一个平板。
[0018]在本发明的一个较佳实施例中，所述上层隔板是一个具有向顶部凸起的锥形或弧形的隔板，或者是一个具有向底部凸起的锥形或弧形的隔板。由于上层隔板是具有向顶部或底部的凸起，这样的当液体吸附于上层隔板表面时，液体在重力作用下更易于向下流出。
[0019]在本发明的一个较佳实施例中，所述下层隔板是一个平板。
[0020]在本发明的一个较佳实施例中，所述下层隔板是一个具有向顶部凸起的锥形或弧形的隔板，或者是一个具有向底部凸起的锥形或弧形的隔板。这样在下层隔板上吸附着液体时，由于下层隔板具有向顶部或向底部的凸起，液体在重力的作用下，更加易于向下流出。本发明的排液型气液分离器，采用带有弯管的分液管、上层隔板和下层隔板的设计，进行了五次气液分离:在气液混合物高速进入分液管的时，由于气体和液体的密度和粘度不同，气液混合物在离心力的作用下进行第一次气液分离，分离后的液体被甩向远离下筒体中心的分液管的内壁；从分液管流出的气液混合物，在下层隔板和下筒体围成的圆柱形空间内高速旋转，在离心力的作用下，气液混合物发生第二次气液分离，液体被甩到下筒体内壁面，在重力作用下流向下筒体底部的出口 ；第二次气液分离后的气液混合物在下筒体的中心位置穿过下隔板中间的开孔或滤网，流向上隔板的中心，与上隔板碰撞后在上下隔板围成的空间中减速，由于气体和液体的密度和粘度不同，夹带的液体被吸附在上层隔板上，发生第三次气液分离；在上层隔板和下层隔板围成的空间内，由于第三次气液分离后的气液混合物流速较低，液体在重力作用下进一步沉降，吸附在上筒体的内壁面、上层隔板和下层隔板上，发生第四次气液分离；第四次分离后的气液混合物穿过上层隔板上的小孔或滤网时，所夹带的液体被再次捕捉，发生第五次气液分离，最后分离后的气体通过上筒体顶部的排气口排出。
[0021]进一步地，本发明还提供了一种使用排液型气液分离器的喷射器系统，其特征在于，包括压缩机、冷凝器、气液分离器、喷射器、节流阀和蒸发器；
[0022]所述压缩机的输出口与所述冷凝器的输入口相连，所述冷凝器的输出口与所述喷射器的输入口相连，所述喷射器的输出口与所述气液分离器的分液管相连，所述气液分离器的排气口与所述压缩机的吸气口相连，所述气液分离器的排液口通过所述节流阀与所述蒸发器的输入口相连，所述蒸发器的输出口与所述喷射器的吸气室入口相连。使用了本发明的排液型气液分离器的喷射系统，显著提升了系统的吸气压力，降低了压缩机的能耗，同时有效改善了蒸发器入口处分液不均的现象，提高了蒸发器的能力。
[0023]进一步地，本发明还提供了一种使用排液型气液分离器的蒸发器入口气体旁通制冷系统，其特征在于，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、所述气液分离器、蒸发器和调节阀；
[0024]所述压缩机的输出口与所述冷凝器的输入口相连，所述冷凝器的输出口与所述气液分离器的分液管通过所述膨胀阀相连，所述气液分离器的排液口与所述蒸发器的输入口相连，所述蒸发器的输出口和所述气液分离器的排气口一起连接至所述压缩机的吸气口。使用排液型气液分离器的蒸发器入口气体旁通制冷系统有效改善了蒸发器分液不均的现象，充分利用了蒸发器的换热面积，提高了蒸发器的能力。同时，由于分离出来的气体直接回到压缩机，对制冷不起作用的气态制冷剂没有流经蒸发器，这样有效降低了蒸发器的阻力损失。
[0025]以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本发明的一种排液型气液分离器的一个较佳实施例的主视图；
[0027]图2是本发明的一种排液型气液分离器的一个较佳实施例的纵向视图；
[0028]图3是本发明的一种排液型气液分离器的上筒体的示意图；
[0029]图4是本发明的一种排液型气液分离器的下筒体的示意图；
[0030]图5是本发明的一种排液型气液分离器的分液管的示意图；
[0031]图6是本发明的一种排液型气液分离器的上层隔板的示意图；
[0032]图7是本发明的一种排液型气液分离器的下层隔板的示意图；
[0033]图8是使用本发明的排液型气液分离器的一种喷射系统示意图；
[0034]图9是使用本发明的排液型气液分离器的一种蒸发器前气体旁通的制冷系统示意图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0036]本发明排液型气液分离器的主视图如图1所示，纵向剖视图如图2所示。本发明的排液型气液分离器包括:上筒体1、下筒体2、分液管3、上层隔板4和下层隔板5。上筒体I的顶部设有排气口 U，底部是开口的，如图3所示。排气口 11用于排出气液分离器分离出的气体。下筒体2的底部设有排液口 21，顶部时开口的，如图4所示。排液口 21用于排出气液分离器分离出的液体。如图1和2所示，下筒体2的顶部密封套接在上筒体I的底部上。在本发明的一个较佳实施例中，下筒体2是焊接在上筒体I上的。分液管3是用于输入气液混合物到下筒体2内，其在近下层隔板5处接入下筒体2内。分液管3的第一端31 (分液管3在下筒体2外的一端)是一段直管，分液管3的第二端32 (分液管3在下筒体2内的一端)是一段沿下筒体2内壁弯曲的弯管，具体如图2和图5所示。在本发明的一个较佳实施例中，分液管3的弯管是沿着下筒体的内壁弯曲的，其弯曲度在45°到135°之间，弯管可以在同一水平面上，也可以在与下筒体内壁相切的螺旋线方向上。如图2和图6所示，上层隔板4水平设置在上筒体I内，上层隔板4近上筒体I内壁上环形设置有若干小孔或滤网。上层隔板4可以是一个平板，也可以是一个具有向顶部凸起的锥形或弧形的隔板，或者是一个具有向底部凸起的锥形或弧形的隔板。图2和图6所示的上层隔板4是具有向顶部凸起的弧形的隔板。由于上层隔板4近上筒体I内壁的圆环区域设置有若干小孔或滤网，可有效捕捉气体中夹带的液体。气体通过小孔或滤网向上流出，最后通过排气口11排出；而液体在重力作用下向气液分离器底部流动，最后通过排液口 21排出。下层隔板5水平设置在上筒体I的底部，下层隔板5的中心处有一个圆形区域，该下层隔板5的圆形区域上设置有开口或滤网，如图7所示。下层隔板5可以是一个平板，也可以是一个具有向顶部凸起的锥形或弧形的隔板，或者是一个具有向底部凸起的锥形或弧形的隔板。
[0037]本发明的气液分离器主要是利用液体和气体密度和粘度不同，再充分利用传统的重力沉降分离方法和离心力分离方法对气液混合物进行分离。气液混合物是通过分液管3高速输入到下筒体2内的，进入下筒体2内的气液混合物在本发明的气液分离器中一共进行五次气液分离:
[0038]第一次气液分离:由于分液管3的第二端是一个带有弯曲度弯管，由于其气体和液体的密度和粘度不同，通过分液管3流入的气液混合物在离心力的作用下发生第一次气液分离，分离出的液体被甩向远离下筒体2中心一侧的分液管3的内壁上。
[0039]第二次气液分离:气液混合物是高速输入下筒体2和下层隔板5所围成的柱形空间，由于分液管3的第二端是弯管，经过第一次气液分离后的气液混合物会发生高速旋转。在离心力的作用下，第一次气液分离后的气液混合物发生进一步分离，即第二次气液分离。分离后的液体被甩向下筒体的内管壁上，附着在内管壁上的液体在重力的作用下向下流向下筒体2底部的排液口。
[0040]第三次气液分离:经过第二次气液分离后的气液混合物通过下层隔板5中心处的开口或者滤网向上流向上层隔板4的中心，与上层隔板4碰撞后在上层隔板4、下层隔板5和上筒体I围成的区域内减速，在惯性力和粘性力的作用下发生第三次气液分离，分离出的液体被吸附于上层隔板4下表面(上层隔板4面向下层隔板5的一面)的中心处,吸附的液体在重力的作用下向下流向下筒体2底部的排液口或下层隔板5。并且，为了更方便液体的回收，将上层隔板4做成一个具有向顶部凸起的锥形或弧形的隔板，或者是一个具有向底部凸起的锥形或弧形的隔板。
[0041]第四次气液分离:经过第三次气液分离后的气液混合物在上层隔板4和下层隔板5之间的区域内减速，由于流速较低，在重力的作用下会发生第四次气液分离，分离出的液体在重力的作用下落到下层隔板5的上表面(即下层隔板5面向上层隔板4的一面)上。吸附在下层隔板5上的液体在重力的作用下向下流向下筒体2底部的排液口。并且，为了方便分离出的液体的回收，将下层隔板5做成一个具有向顶部凸起的锥形或弧形的隔板，或者是一个具有向底部凸起的锥形或弧形的隔板。
[0042]第五次气液分离:经过第四次气液分离后的气液混合物向上穿过上层隔板4表面的小孔或者滤网，在穿过小孔或者滤网的过程中进行第五次气液分离。小孔或者滤网小孔或者滤网能够捕捉气液混合物中的液体，分离出的液体附着在上层隔板4的小孔或者滤网上。附着在上层隔板4小孔或滤网上的液体在重力的作用下向下流向下筒体2底部的排液口或下层隔板5。同样地，为了方便液体的回收，将上层隔板4做成一个具有向顶部凸起的锥形或弧形的隔板，或者是一个具有向底部凸起的锥形或弧形的隔板。
[0043]进一步地，应用了本发明的气液分离器的一种喷射器系统，具体如图8所示，包括压缩机81、冷凝器82、气液分离器84、喷射器83、节流阀85和蒸发器86。压缩机81的输出口与冷凝器82的输入口相连，然后冷凝器82的输出口与喷射器83输入口相连，喷射器83输出口与气液分离器84输入口相连,蒸发器86输入口与气液分离器84液相输出口相连，蒸发器86输出口与喷射器83吸气室入口相连，气液分离器84气相出口与压缩机81吸气口相连。
[0044]应用了气液分离器的喷射系统，气液分离器起到非常关键的作用，从喷射器出来的气液混合物在需要在气液分离器内分离，这就要求气液分离器具有较小的压降和较高的分离效率，才能保证系统的稳定、高效的运行。从喷射器出来的气液混合物需要在气液分离器中分离，液体进入蒸发器，气体回到压缩机，显著提升了喷射系统的吸气压力。经过气液分离后只有液体制冷剂进入蒸发器，有效改善了蒸发器分液不均的现象，有利于蒸发器换热面积的充分利用，提高蒸发器能力。
[0045]进一步地，应用了本发明的气液分离器的一种蒸发器入口气体旁通的制冷系统，具体如图9所示。包括压缩机91、冷凝器92、膨胀阀93、气液分离器94、蒸发器95和调节阀96。压缩机91的输出口与冷凝器92的输入口相连，冷凝器92的输出口与气液分离器94的分液管3通过膨胀阀相连，气液分离器94的排液口 21与蒸发器95的输入口相连，蒸发器95的输出口和气液分离器94的排气口 11 一起连接至压缩机91的吸气口。
[0046]应用了气液分离器的蒸发器入口气体旁通的制冷系统，从膨胀阀出来的气液混合物需要在气液分离器中分离，液体进入蒸发器，气体和蒸发器出口的气体混合后进入压缩机。这实现了气态制冷剂的旁通，让对制冷几乎不起作用的气态制冷剂直接回到压缩机，有效避免了这部分气体的阻力损失。经过气液分离后只有液体制冷剂进入蒸发器，改善了蒸发器分液不均的现象，有利于蒸发器换热面积的充分利用，提高蒸发器能力。
[0047]以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本【技术领域】中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种排液型气液分离器，其特征在于，包括上筒体、下筒体、分液管、上层隔板和下层隔板；所述上筒体的顶部设有一个排气口，所述排气口用于排出经过所述气液分离器分离出的气体，所述上筒体的底部是开口的； 所述下筒体的顶部是开口的，所述下筒体的底部设有一个底部排液口，所述排液口用于排出所述气液分离器分离出的液体； 所述下筒体的顶部与所述上筒体的底部密封连接； 所述分液管在近所述下层隔板处接入所述下筒体内，用于输入气液混合物到所述下筒体内；所述分液管的第一端是一段直管，所述分液管的第二端是一段沿所述下筒体内壁弯曲的弯管； 所述上层隔板水平设置在所述上筒体内，所述上层隔板近所述上筒体内壁表面上环形的设置有若干小孔或滤网； 所述下层隔板水平设置在所述上筒体的底部，所述下层隔板的中心或者靠近中心的位置设有开口或滤网。
2.如权利要求1所述的一种排液型气液分离器，其中，所述下筒体的顶部与所述上筒体的底部是焊接在一起的。
3.如权利要求1所述的一种排液型气液分离器，其中，所述分液管的直管是沿所述下筒体内壁的切线方向或近似切线方向接入所述下筒体内的。
4.如权利要求1所述的一种排液型气液分离器，其中，所述分液管的弯管是沿着所述下筒体的内壁弯曲的，所述弯管在同一水平面上或者在所述下筒体内壁相切的螺旋线方向上。
5.如权利要求1所述的一种排液型气液分离器，其中，所述上层隔板是一个平板。
6.如权利要求1所述的一种排液型气液分离器，其中，所述上层隔板是一个具有向顶部凸起的锥形或弧形的隔板，或者是一个具有向底部凸起的锥形或弧形的隔板。
7.如权利要求1所述的一种排液型气液分离器，其中，所述下层隔板是一个平板。
8.如权利要求1所述的一种排液型气液分离器，其中，所述下层隔板是一个具有向顶部凸起的锥形或弧形的隔板，或者是一个具有向底部凸起的锥形或弧形的隔板。
9.一种使用如权利要求1所述的排液型气液分离器的喷射器系统，其特征在于，包括压缩机、冷凝器、气液分离器、喷射器、节流阀和蒸发器；所述压缩机的输出口与所述冷凝器的输入口相连，所述冷凝器的输出口与所述喷射器的输入口相连，所述喷射器的输出口与所述气液分离器的分液管相连，所述气液分离器的排气口与所述压缩机的吸气口相连，所述气液分离器的排液口通过所述节流阀与所述蒸发器的输入口相连，所述蒸发器的输出口与所述喷射器的吸气室入口相连。
10.一种使用如权利要求1所述的排液型气液分离器的蒸发器入口气体旁通制冷系统，其特征在于，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、所述气液分离器、蒸发器和调节阀； 所述压缩机的输出口与所述冷凝器的输入口相连，所述冷凝器的输出口与所述气液分离器的分液管通过所述膨胀阀相连，所述气液分离器的排液口与所述蒸发器的输入口相连，所述蒸发器的输出口和所述气液分离器的排气口 一起连接至所述压缩机的吸气口。
【文档编号】F25B43/00GK103604258SQ201310559632
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】胡记超, 陈江平, 韩清, 梁媛媛, 黄嘉乐 申请人:上海交通大学