用于加热、通风和空调系统的润滑剂分离器的制作方法

本公开涉及传热流体(例如，制冷剂)系统中的润滑剂分离。更具体地，本公开涉及一种用于在传热流体系统(例如但不限于蒸汽压缩系统)中从传热流体分离润滑剂的装置。

背景技术：

用于加热、通风和空调(hvac)系统的单元(例如但不限于制冷单元)可以包括润滑剂。根据单元的压缩机中的压力差，高于阈值量的压力差可能导致通过润滑剂箱排放管道的润滑剂损失，该润滑剂箱排放管道提供润滑剂箱组件和单元的蒸发器之间的流体连接。与从蒸发器润滑剂返回系统返回的润滑剂相比，到蒸发器的润滑剂的损失速率可能更大。

技术实现要素：

本公开涉及传热流体(例如，制冷剂)系统中的润滑剂分离。更具体地，本公开涉及一种用于在传热流体系统(例如但不限于蒸汽压缩系统)中从传热流体分离润滑剂的装置。在一个实施例中，传热流体系统被包括于加热、通风和空调(hvac)系统(例如但不限于冷却器等)中。

在一个实施例中，润滑剂分离器可以从润滑剂-传热流体混合物中分离润滑剂。在一个实施例中，除了从润滑剂-传热流体混合物中分离润滑剂之外，润滑剂分离器可以降低离开润滑剂分离器的混合物的传热流体部分的速度。在一个实施例中，润滑剂分离器可以包括壳体和一个或多个润滑剂分离结构，润滑剂-传热流体混合物中的润滑剂可以在该结构上聚结。在一个实施例中，润滑剂分离结构可以是多个叶片。在一个实施例中，多个叶片具有相同或基本相同的几何形状。在一个实施例中，多个叶片可以是可调节的。在这样的实施例中，多个叶片可以具有不同的几何形状。

在一个实施例中，壳体和多个叶片可以由被选择为与传热流体和润滑剂相容的各种材料中的任一种制成。

在一个实施例中，润滑剂分离器可以包括设置在润滑剂分离器的一侧的多个叶片。

公开了一种可安装到加热、通风和空调(hvac)系统的润滑剂箱组件中的润滑剂分离器。该润滑剂分离器包括具有顶板、底板和入口端板的壳体；设置在所述壳体的每一侧上的多个叶片，所述多个叶片具有设置在所述壳体内的部分和设置在所述壳体外部的部分，所述多个叶片在所述顶板和所述底板之间延伸所述壳体的高度，所述多个叶片中的第一叶片的前缘被设置为与所述多个叶片中的第二叶片上的中间位置相距第一距离，所述多个叶片中的第一叶片和所述第二叶片相邻，以及所述多个叶片中的所述第一叶片位于所述多个叶片中的所述第二叶片的下游，所述多个叶片中的第一叶片和第二叶片的后缘设置成相互间隔第二距离，其中所述第一距离小于所述第二距离。

还公开了一种用于加热、通风和空调(hvac)系统的润滑剂箱组件。所述润滑剂箱组件包括第一端板和第二端板；外壳，所述外壳在所述第一端板和所述第二端板之间延伸并且在其中形成腔室；管道，所述管道向所述腔室提供润滑剂-传热流体混合物的入口流，其中所述管道包括在所述管道的设置在所述腔室内的端部处的润滑剂分离器。所述润滑剂分离器包括具有顶板、底板和入口端板的壳体；以及设置在所述壳体的每一侧上的多个叶片，所述多个叶片具有设置在所述壳体内的部分和设置在所述壳体外部的部分，所述多个叶片在所述顶板和所述底板之间延伸所述壳体的高度，所述多个叶片中的第一叶片的前缘设置成与所述多个叶片中的第二叶片上的中间位置相距第一距离，所述多个叶片中的第一叶片和第二叶片相邻，并且所述多个叶片中的所述第一叶片在所述多个叶片中的所述第二叶片的下游，所述多个叶片中的第一叶片和第二叶片的后缘设置成彼此相距第二距离，其中所述第一距离小于所述第二距离。

还公开了一种方法。所述方法包括将流体引导至润滑剂箱组件的流体入口，该流体包括润滑剂-传热流体混合物；将润滑剂从润滑剂-传热流体混合物分离；通过传热返回管道排放所述传热流体；以及从所述润滑剂箱组件泵送所述润滑剂。将润滑剂从润滑剂-传热流体混合物分离包括将流体引导到具有多个叶片的润滑剂分离器中，夹带在润滑剂-传热流体混合物中的润滑剂聚结在多个叶片上，并且将传热流体从壳体排入所述润滑剂箱组件。

附图简要说明

参考形成本公开的一部分的附图，其示出了可以实践本说明书中描述的系统和方法的实施例。

图1是根据一实施例的加热、通风和空调(hvac)系统的制冷单元的立体图。

图2示出根据一实施例的润滑剂箱组件的立体剖视图。

图3示出根据一实施例的润滑剂箱组件的立体剖视图。

图4示出根据一实施例的润滑剂箱组件的剖视图。

图5示出根据一实施例的润滑剂箱组件的立体剖视图。

图6示出根据一实施例的润滑剂箱组件的立体剖视图。

图7示出根据一实施例的润滑剂分离器的立体图。

图8示出根据一实施例的润滑剂分离器的立体剖视图。

图9示出根据一实施例的润滑剂分离器的立体剖视图。

全文中相同的附图标记表示相同的部件。

具体实施方式

本公开涉及加热、通风和空调(hvac)系统中的润滑剂分离。更具体地，本公开涉及一种用于从hvac系统中的传热流体中分离润滑剂的装置，所述hvac系统例如是但不限于冷却器等。

公开了一种润滑剂分离器。该润滑剂分离器可以使传热流体(例如，润滑剂-传热流体混合物)夹带的润滑剂聚结并且落入(例如通过重力)润滑剂箱组件的底部。润滑剂分离器还可以降低润滑剂-传热流体混合物在进入润滑剂箱组件时的速度。速度降低例如可以减少当润滑剂-传热流体混合物进入润滑剂箱组件时发生的润滑剂飞溅量。例如，当传热流体的流动被提供到润滑剂箱组件的传热流体返回管道时，速度降低可以使得润滑剂液滴能够落入(例如，通过重力)润滑剂箱组件的底部。也就是说，速度降低可以减少进入传热流体系统的部件(例如，进入蒸发器)的润滑剂遗留。

在一个实施例中，润滑剂可以可选地称为油。因此，润滑剂分离器也可以可选地称为油分离器。

图1是根据一实施例的加热、通风和空调(hvac)系统的制冷单元10的立体图。

除其他特征之外，制冷单元10包括流体连接到冷凝器14的压缩机18，例如在冷却回路中冷凝器14流体地连接到蒸发器16并且蒸发器16流体连接到压缩机18。制冷单元10还可以包含经济器22，其与压缩机18流体连接。在一个实施例中，在冷却回路中使用的流体可以是诸如制冷剂的传热流体，其与一种或多种流体(诸如但不限于水)处于热交换关系，以冷却或制冷用于其它用途或应用(例如但不限于舒适冷却应用)的水。

在图中示出了两级离心式压缩机18。应当理解，压缩机18可以可选地是单级离心式压缩机、三级离心式压缩机或其它合适的多级离心式压缩机。所公开的实施例也可适用于其它类型的压缩机。制冷单元10还可以包括控制系统12，以控制制冷单元10的运行。

润滑剂箱组件24可以被包括来用于管理润滑剂。在一个实施例中，润滑剂箱组件24可以可选地称为例如润滑剂池24。通常，从一个或多个轴承排出的润滑剂可以经由一个或多个排出管线返回到润滑剂箱组件24。除了润滑剂之外，可以将一部分传热流体提供给润滑剂箱组件24。根据一个实施例，润滑剂分离器可以被包括在润滑剂箱组件24中，以便改善润滑剂和传热流体的分离，从而润滑剂和传热流体可以在制冷单元10中重复使用。在一个实施例中，润滑剂分离器可以减少夹带在传热流体中的润滑剂的量，其可以被排回到蒸发器16。在一个实施例中，这能够减少制冷单元10的润滑剂损失量。

图2-6示出根据一实施例的润滑剂箱组件24的各视图。图2示出根据一实施例的润滑剂箱组件24的立体剖视图。图3示出根据一实施例的润滑剂箱组件24的立体剖视图。图4示出根据一实施例的润滑剂箱组件24的剖视图。图5示出根据一实施例的润滑剂箱组件24的立体剖视图。图6示出根据一实施例的润滑剂箱组件24的立体剖视图。为了本说明书的简洁，将总体参照图2-6讨论图2-6中的特征，除非另有明确说明。

润滑剂箱组件24包括多个端板26a、26b，其限定了润滑剂箱组件24的长度l4(图4)。外壳30沿着端板26a、26b之间的长度l4延伸，从而在其中形成腔室32。管道34伸入润滑剂箱组件24。管道34通常表示润滑剂排出管线，其构造成将润滑剂-传热流体混合物返回到润滑剂箱组件24。在一个实施例中，管道34可以可选地称为润滑剂排出管线34。在图中，箭头i通常表示润滑剂-传热流体混合物经由管道34进入润滑剂箱组件24的流动方向。

润滑剂-传热流体混合物被提供给润滑剂分离器36。润滑剂分离器36在下文根据图7-9更详细地示出和描述。通常，润滑剂分离器36包括多个叶片。当润滑剂-传热流体混合物从管道34流过润滑剂分离器36时，润滑剂-传热流体混合物的速度通常被降低。因此，在一个实施例中，润滑剂分离器36可以可选地称为润滑剂分离器和扩散器36。当润滑剂-传热流体混合物流过润滑剂分离器36时，与润滑剂-传热流体混合物中的传热流体一起夹带的润滑剂可以聚结在多个叶片上。通常包括比进入润滑剂分离器36的润滑剂-传热流体混合物更少润滑剂的润滑剂-传热流体混合物的一部分在出口方向f从润滑剂分离器36流出。已经聚结在多个叶片上的润滑剂可以从润滑剂分离器36的多个叶片排出并且通过重力进入腔室32的下部。

润滑剂箱组件24的腔室32由隔板38分隔。隔板38可以例如放置在润滑剂泵40和端板26b之间，以在润滑剂被提供给润滑剂泵40之前，降低润滑剂箱组件24中的润滑剂的湍流。在一个实施例中，可以不包括隔板38。已经沉降在腔室32的下部的润滑剂可以经由润滑剂泵40和润滑剂出口40a例如返回到hvac系统的工作部件，例如但不限于压缩机(例如，图1的压缩机18)的轴承和/或hvac系统中需要润滑的其它部件。来自润滑剂出口40a的润滑剂的流动方向d在图4中示出。

已经从润滑剂-传热流体混合物分离的传热流体可以经由返回管道42返回到传热回路。在一个实施例中，返回管道42可以设置在外壳30的与润滑剂分离器36的相对端。在一个实施例中，返回管道42的入口可设置成相对端板26b更靠近端板26a。例如，当传热流体从润滑剂分离器36朝向返回管道42的入口行进时，这种位置可以通过重力提供额外的润滑剂分离。传热流体通常从返回管道42沿方向r流动(图3-4)。

参考图4，润滑剂分离器36设置在润滑剂箱组件24内，使得在润滑剂分离器36的端部a和端板26b之间保持距离l1。通常，距离l1可以选择为使润滑剂分离器36的长度最大化并且在端部a和端板26b之间维持至少一定空间。在一个实施例中，润滑剂分离器36的端部a是开放的。在一个实施例中，润滑剂分离器36的端部a是封闭的。润滑剂分离器36的一部分具有从隔板38到润滑剂分离器36的出口端部a的长度l2。润滑剂分离器36的另一部分具有从隔板38到润滑剂分离器36的入口端部b的长度l3。通常，长度l2被选择为大于长度l3。在一个实施例中，可以修改隔板38的位置，使得具有长度l3的润滑剂分离器36的部分设置在隔板38的左侧(相对于图4中的页面)。也就是说，在一个实施例中，润滑剂分离器36可以设置在隔板38的左侧。因此，润滑剂分离器36的总长度l5是长度l2和l3之和。润滑剂分离器36的总长度l5可以取决于其中将安装润滑剂分离器36的特定应用。例如，制冷单元10的容量可能影响润滑剂分离器36的总长度l5。在一个实施例中，润滑剂分离器36的效能(例如，分离的润滑剂的量)可以随着长度l5的增加而增加。

在一个实施例中，润滑剂分离器36设置在外壳30内的腔室32的上部。在这样的实施例中，润滑剂分离器36可以设置在外壳30的比外壳30的中部相对更高的垂直高度处。该位置可以例如允许从润滑剂-传热流体混合物分离的润滑剂部分(通过重力)下落到腔室32的下部。在一个实施例中，润滑剂分离器36设置成使得润滑剂分离器36的底侧保持在腔室32中的润滑剂液面以上。在一个实施例中，润滑剂分离器36设置为使得润滑剂分离器36的底侧保持在隔板38上方。通常，隔板38可设置成使得隔板38的端部竖直地设置在腔室32中的润滑剂液面之上。

隔板38设置成在位置c处距离端板26b为长度l6以及距离端板26a为长度l7。通常，长度l6相对小于长度l7。也就是说，位置c和相应的隔板38设置成相对于端板26a更靠近端板26b。在一个实施例中，长度l6和l7可以相同或大约相同。在一个实施例中，可以增加长度l6，使得隔板38移动到相对更靠近润滑剂泵40的入口40b。隔板38包括多个孔43，孔43使得润滑剂能够在隔板38的两侧之间流动，从而从润滑剂分离器36滴下的润滑剂被提供给润滑剂泵40。

在一个实施例中，润滑剂箱组件24包括一个或多个加热器41。一个或多个加热器41可以例如维持润滑剂的期望温度。在一个实施例中，润滑剂的期望温度可以是在该温度下由润滑剂吸收的传热流体的量被减少的温度。在一个实施例中，当制冷单元10(图1)运行时和/或当制冷单元10不运行时，可启用一个或多个加热器41。

图7-9示出根据一实施例的润滑剂分离器36的各视图。图7示出根据一实施例的润滑剂分离器36的立体图。图8示出根据一实施例的润滑剂分离器36的立体剖视图。图9示出根据一实施例的润滑剂分离器36的立体剖视图。为了本说明书的简洁，将总体参考图7-9讨论图7-9的特征，除非另有明确说明。

润滑剂分离器36包括壳体44。在一个实施例中，壳体44的几何形状可以是大致梯形。应当理解，壳体44的几何形状可以变化。例如，在一个实施例中，壳体44的几何形状可以是大致三角形。在一个实施例中，润滑剂分离器36可以是对称的。通常，壳体44在润滑剂分离器36的入口端部b处具有第一宽度w1，并且在润滑剂分离器36的与入口端部b相对的端部a处具有第二宽度w2。宽度w2通常小于宽度w1。壳体44的宽度通常从润滑剂分离器36的入口端部b处的第一宽度w1逐渐减小到润滑剂分离器36的出口端部a处的第二宽度w2。壳体44具有高度h1。在一个实施例中，高度h1可以在端部b和端部a之间基本上恒定。在一个实施例中，壳体44可以由顶板44a、与顶板44a间隔开高度h1的底板44b、以及形成端部b的端板44c形成。在一个实施例中，壳体44还可以包括形成端部a的端板(未示出)。在这样的实施例中，在顶板44a和底板44b之间的壳体44的各侧面可以是开放的。

多个叶片50可以设置在壳体44的至少一侧上，从而形成多个开口，其中传热流体可以沿着流动方向f从壳体44流出。在所示的实施例中，多个叶片50设置在壳体44的两侧。应当理解，从壳体44流出的传热流体也可以包括一些未从润滑剂-传热流体混合物分离的润滑剂。

在一个实施例中，多个叶片50可以具有相同或基本相同的几何形状。在一个实施例中，多个叶片50可以基于例如期望的流动条件等来调节。在这样的实施例中，多个叶片50中的一个或多个叶片可以在几何形状上相同或基本相同，并且多个叶片50中的一个或多个叶片可以是不同的。在多个叶片被调节的实施例中，多个叶片50中的一个叶片在该多个叶片50中的一个叶片的前缘和后缘之间的相对厚度可以变化。在一个实施例中，可以通过改变各叶片的总长度、出口流f相对于入口流i导向的相对角度等来调节多个叶片。在一个实施例中，多个叶片50之间的间隔可以变化(例如，变化的距离w3或w4，如下文所述)。在一个实施例中，多个叶片50的轮廓或曲率可以改变。多个叶片50的前缘是设置在壳体44的内部并接收入口流i的多个叶片50的边缘。多个叶片50的后缘是多个叶片50的与前缘相对并且通常位于上述流f的出口处的多个叶片50的边缘。

润滑剂分离器36设计成使进入润滑剂分离器36的润滑剂-传热流体混合物的速度降低。在一个实施例中，这可以通过扩散入口流i来实现。在一个实施例中，提供出口流f的横截面面积可以是管道34的横截面面积的大约2-3倍。通常，出口流f的速度是入口流i的速度的函数。出口流f的速度可以大致相同，而不管沿润滑剂分离器36的长度l5的相对位置。

润滑剂-传热流体混合物沿着流动方向i通过管道34进入润滑剂分离器36。润滑剂-传热流体混合物与多个叶片50碰撞。润滑剂可以聚结在多个叶片50上。如图7-8可以看到，由于多个叶片50中的每一个叶片的一部分相对地设置在壳体44的外部，所以聚结的润滑剂可以(通过重力)下落并且被提供到外壳30的腔室32的下部。传热流体可以沿出口流动方向f从壳体44向外流动。在一个实施例中，润滑剂分离器36可以在润滑剂分离器36的中间部分或中间部分附近最有效(例如，分离相对较大量的润滑剂)。在一个实施例中，效能可能是因为在润滑剂分离器36的入口侧的部分处，相对较少的流体可以通过多个叶片50转向。此外，朝向润滑剂分离器36的端部a，流体混合物的相对较大部分可能已经通过中间部分中的多个叶片50转向。

多个叶片50被布置成使得多个叶片50中的第一叶片(例如，图8中的叶片50a)的前缘与多个叶片50中的第二叶片50(例如，图8中的叶片50b)的中间位置之间的距离w3相对小于第一叶片50a和第二叶片50b的后缘之间的距离w4，第二叶片在第一叶片的上游。在一个实施例中，距离w3和w4由垂直于相互面对的第一叶片50a和第二叶片50b的各表面的线形成。距离w3通常小于距离w4。可以选择这些距离以控制润滑剂-传热流体混合物的流速。中间位置是第二叶片50b与第一叶片50a重叠的位置。上游通常是指与润滑剂分离器36的出口端部a相比相对更靠近入口端部b的位置。下游通常是指与润滑剂分离器36的入口端部b相比相对更靠近出口端部a的位置。

多个叶片50设置成使得各叶片的前缘离壳体44的中点一特定距离。例如，各叶片可以设置在距离w5...w6...wn处。通常，在相对更靠近入口端部b设置的距离w5相对大于在相对更远离入口端部b设置的叶片的距离w6。由于宽度w2相对小于宽度w1，宽度w5...w6...wn通常从壳体44的入口端部b到出口端部a逐渐减小。

各方面：

需注意的是，方面1-9中的任一方面可以与方面10-18中的任一方面和方面19-20中的任一方面组合。方面10-18中的任一方面可以与方面19-20中的任一方面组合。

方面1.一种润滑剂分离器，可安装到加热、通风和空调(hvac)系统的润滑剂箱组件中，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体具有顶板、底板和入口端板；以及

设置在所述壳体的至少一侧的多个叶片，所述多个叶片具有设置在所述壳体内的部分，所述多个叶片在所述顶板和所述底板之间延伸所述壳体的高度，所述多个叶片中的第一叶片的前缘设置在距离所述多个叶片中的第二叶片上的中间位置第一距离处，所述多个叶片中的第一叶片和第二叶片是相邻的，以及所述多个叶片中的第一叶片在所述多个叶片中的第二叶片的下游，所述多个叶片中的第一叶片和所述多个叶片中的第二叶片的后缘设置成相互相距第二距离，其中所述第一距离小于所述第二距离。

方面2.根据方面1所述的润滑剂分离器，其特征在于，所述多个叶片中的每一个叶片具有相同的几何形状。

方面3.根据方面1-2中任一方面所述的润滑剂分离器，其特征在于，所述壳体的横截面为梯形。

方面4.根据方面1-3中任一方面所述的润滑剂分离器，其特征在于，所述润滑剂分离器的入口端部比所述润滑剂分离器的出口端部宽。

方面5.根据方面1-4中任一方面所述的润滑剂分离器，其特征在于，所述润滑剂分离器由与所述hvac系统的传热流体相容的材料制成。

方面6.根据方面1-5中任一方面所述的润滑剂分离器，其特征在于，所述前缘与所述壳体的中点的距离沿着所述壳体的长度减小。

方面7.根据方面1-6中任一方面所述的润滑剂分离器，其特征在于，所述多个叶片设置在所述壳体的两侧。

方面8.根据方面1-7中任一方面所述的润滑剂分离器，其特征在于，所述壳体在出口端部是开放的。

方面9.根据方面1-8中任一方面所述的润滑剂分离器，其特征在于，所述多个叶片的一部分设置在所述壳体的外部。

方面10.一种用于加热、通风和空调(hvac)系统的润滑剂箱组件，其特征在于，包括：

第一端板和第二端板；

外壳，所述外壳在所述第一端板和所述第二端板之间延伸并且在其中形成腔室；以及

管道，所述管道向所述腔室提供润滑剂-传热流体混合物的入口流，其中所述管道包括在设置在所述腔室内的所述管道的端部处的润滑剂分离器，所述润滑剂分离器包括：

壳体，所述壳体具有顶板、底板和入口端板；

设置在所述壳体的至少一侧的多个叶片，所述多个叶片具有设置在所述壳体内的部分，所述多个叶片在所述顶板和所述底板之间延伸所述壳体的高度，所述多个叶片中的第一叶片的前缘设置在距离所述多个叶片中的第二叶片上的中间位置第一距离处，所述多个叶片中的第一叶片和第二叶片相邻，以及所述多个叶片中的所述第一叶片在所述多个叶片中的所述第二叶片的下游，所述多个叶片中的第一叶片和所述多个叶片中的第二叶片的后缘设置成相互相距第二距离，其中所述第一距离小于所述第二距离。

方面11.根据方面10所述的润滑剂箱组件，其特征在于，还包括用于接收润滑剂的排出管道，所述排出管道设置在所述腔室的底部。

方面12.根据方面10-11中任一方面所述的润滑剂箱组件，其特征在于，还包括传热流体返回管道。

方面13.根据方面10-12中任一方面所述的润滑剂箱组件，其特征在于，还包括设置在所述第一端板和所述第二端板之间的隔板。

方面14.根据方面10-13中任一方面所述的润滑剂箱组件，其特征在于，所述润滑剂分离器设置在所述腔室的上部。

方面15.根据方面10-14中任一方面所述的润滑剂箱组件，其特征在于，所述润滑剂箱组件流体连接到需要润滑的所述hvac系统的一个或多个部件。

方面16.根据方面10-15中任一方面所述的润滑剂箱组件，其特征在于，所述传热流体返回管道流体地连接到所述hvac系统的蒸发器。

方面17.根据方面10-16中任一方面所述的润滑剂箱组件，其特征在于，所述多个叶片包括设置在所述壳体外部的部分。

方面18.一种制冷单元，其特征在于，所述制冷单元包括如方面10-17中任一方面所述的润滑剂箱组件。

方面19.一种方法，其特征在于，包括：

将流体引导至润滑剂箱组件的流体入口，所述流体包括润滑剂-传热流体混合物；

将润滑剂从所述润滑剂-传热流体混合物分离，其中所述分离包括：

将所述流体引导至具有多个叶片的润滑剂分离器中，其中夹带在所述润滑剂-传热流体混合物中的润滑剂聚结在所述多个叶片上，以及

将传热流体从所述壳体排放至所述润滑剂箱组件；

通过传热返回管道排放所述传热流体；以及

从所述润滑剂箱组件泵送所述润滑剂。

方面20.根据方面19所述的方法，其特征在于，从所述壳体排放所述传热流体包括降低所述传热流体的速度。

本说明书中使用的术语旨在描述特定实施例，而不意在限制。除非另有明确说明，术语“一”、“一个”和“该”也包括复数形式。当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包括于”指所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件。

关于前面的描述，应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以在细节上做出改变，特别是在所采用的构造材料和部件的形状、尺寸和布置方面。本说明书和所描述的实施例是示例性的，本公开的真实范围和精神由所附权利要求指示。