双向变空间螺旋立式闪蒸器及具有该闪蒸器的热泵系统的制作方法

本发明涉及化工设备制造技术领域，尤其涉及一种双向变空间螺旋立式闪蒸器及具有该闪蒸器的热泵系统。

背景技术：

目前小型热泵空调产品兼具制热、制冷的两个功能，其功能的切换依靠压缩机排气口连接的四通换向阀实现。且针对严寒地区及酷暑地带应用的中间喷气增焓技术在大工作温差工况下，已被证实具有明显的强化输出负荷、改善工作状态及提升cop值的功效。闪蒸器作为中间喷气增焓的主要部件，其气液分离效率及可靠性是影响机组性能的主要因素。

常规闪蒸器主要采用重力分离的作用，部分增加过滤网、孔板格栅等辅助结构强化分离效率，但其主体结构与储液器相似，气液两相流一般为中部以上进入壳体，存在底部回油困难的问题。部分闪蒸气换向则通过阀组切换实现，系统结构复杂。因此，对闪蒸器的结构进行改进，提高闪蒸器的气液分离效率同时，实现有利于回油的双向功能成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

技术实现要素：

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种双向变空间螺旋立式闪蒸器及具有该闪蒸器的热泵系统，其能够实现气液高效分离，实现可双向回油和均液的功能，提高压缩机的安全性和稳定性，为闪蒸器喷气增焓热泵空调系统双向运行的集成减量化设计提供了解决方案。

为了实现上述目的，本发明提供一种双向变空间螺旋立式闪蒸器，包括密封连接的上壳体和下壳体；所述上壳体为三维螺旋状结构，所述上壳体的顶部设有气体出口；所述下壳体的底部设有对称的气液两相入口和液体出口，所述下壳体的内部还设有挡板，所述挡板设置于所述气液两相入口和液体出口之间；所述挡板上设有若干个均液回油孔。

根据本发明的双向变空间螺旋立式闪蒸器，所述气液两相入口和液体出口位于所述下壳体内部的部分均设有侧流口，且两个所述侧流口背向设置。

根据本发明的双向变空间螺旋立式闪蒸器，所述气液两相入口、液体出口在制热、制冷工况下可以相互切换功能。

根据本发明的双向变空间螺旋立式闪蒸器，本发明还提供一种具有所述闪蒸器的热泵系统，包括压缩机，所述压缩机分别连接冷凝器和蒸发器；所述冷凝器的出口连接所述闪蒸器的气液两相入口，所述蒸发器的进口连接所述闪蒸器的液体出口，所述闪蒸器的气体出口连接所述压缩机。

根据本发明的热泵系统，所述闪蒸器设有两个，包括第一闪蒸器和第二闪蒸器，所述第一闪蒸器的液体出口连接所述第二闪蒸器的气液两相入口；所述第一闪蒸器的气液两相入口连接所述冷凝器；所述第二闪蒸器的液体出口连接所述蒸发器，所述第一闪蒸器的气体出口、所述第二闪蒸器的气体出口分别连接喷射器的工作流体入口和引射流体入口；所述喷射器的混合流体出口连接所述压缩机；所述第一闪蒸器和第二闪蒸器之间连接有节流阀。

根据本发明的热泵系统，所述喷射器的工作流体入口与引射流体入口在制冷、制热工况转换时，通过阀门切换换向。

本发明的目的在于提供一种双向变空间螺旋立式闪蒸器，通过设置密封连接的上壳体和下壳体；上壳体设置为三维螺旋状结构，由于浮升力上升的含液滴气体受到三维变空间螺旋壳体的影响，形成被动式螺旋气流，在重力、离心力及表面张力耦合的作用下，使得气体混有液滴被分离至上壳体1内壁面处后，沿壁面下流汇入闪蒸器下方积液区，使气体和液体制冷剂分离效率更高；下壳体设有气液两相入口和液体出口，在制热、制冷工况下可以相互切换功能，实现双向回油；气液两相入口和液体出口上设有侧流口，能够减少气泡串流至液体出口中，提高分离效果。综上所述，本发明的有益效果是：气液分离效率高，实现可双向回油和均液的功能，提高压缩机的安全性和稳定性，为闪蒸器喷气增焓热泵空调系统双向运行的集成减量化设计提供了解决方案。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是图1的a-a向结构示意图；

图3是本发明的挡板结构示意图；

图4是本发明热泵系统结构示意图；

在图中：1-上壳体，2-下壳体，3-气液两相入口，4-液体出口，5-挡板，51-均液回油孔；6-气体出口，7-侧流口，8-压缩机，81-冷凝器，82-蒸发器，83-第一闪蒸器，831-第二闪蒸器，84-节流阀，85-喷射器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1和图2，本发明提供了一种双向变空间螺旋立式闪蒸器，包括密封连接的上壳体1和下壳体2；上壳体1为三维螺旋状结构，上壳体1的顶部渐缩后设有气体出口6；下壳体2的底部设有气液两相入口3和液体出口4，参见图1和图3，下壳体2的内部还设有挡板5，挡板5设置于气液两相入口3和液体出口4之间；挡板5上设有若干个均液回油孔51，均液回油孔51的作用为回油及均液。下壳体2形成积液区。

气液两相流自气液两相入口3进入，由于气液两相流在进入时具有一定的压力，气体会形成气泡，根据制冷剂流量及物性参数，可以基本测定气泡的大小，再通过气泡的大小设计均液回油孔51的孔径，从而限制气泡，使气泡不会通过均液回油孔51，从而减少气体通过液体出口4排出，避免气体对液体出口4的液体产生扰动；因此，均液回油孔51中通过的基本为气液两相流中的液体及润滑油，液体从液体出口4排出。

气液两相入口3和液体出口4位于下壳体2内部的部分均设有侧流口7，且两个侧流口7背向设置；本发明的侧流口7的流入、流出方案，既减小了气泡浮升对底部积液区的影响，又可减少气泡串流至液体出口4中，提高气液两相流的分离效果。

本发明中，气液两相入口3、液体出口4在制热、制冷工况下可以相互切换功能，并且通过挡板5使两侧功能区互不影响，实现了无需辅助装置即可双向回油的功能。

上壳体1中浮升后的气体沿着上壳体1上部螺旋流道上升，受到三维螺旋状边界条件的约束，其流动过程中会形成螺旋气流，液滴因离心力的作用被分离至壳体内壁上，而后由于表面张力及其工质粘度的影响，液滴沿内壁面滑落至底部下壳体2的积液区；进入气液两相入口3一侧的液体穿过均液回油孔51进入到液体出口4一侧，并从液体出口4排出，从而完成气液两相的分离，且分离效果好。

双向变空间螺旋立式闪蒸器的优点是：可根据闪蒸器所在热泵系统的运行工况的改变，被动式调整闪蒸器中气液两相制冷剂的液位高低及气液两相流入口的位置；侧流口7的流入、流出方案，减少气泡串流至液体出口4中；挡板5能够阻隔两侧不同功能区的相互影响，挡板5上设置的均液回油孔51，具有均液、回油的功能；气液两相入口3、液体出口4在制热、制冷工况下可以相互切换功能，实现双向回油；上壳体1为三维螺旋流道，在螺旋离心力、重力及表面张力作用下促使上升气流进一步气液分离，且三维螺旋流道增加了气液两相流在上壳体1中的行走路径，增加了气液两相分离的时间，提高分离效果。因此本发明既实现了双向回油、高效分离的功能，又具有结构简单、控制方便的特点。

参见图4，本发明还提供一种具有该闪蒸器的热泵系统，包括压缩机8，压缩机8分别连接冷凝器81和蒸发器82；冷凝器81的出口连接闪蒸器的气液两相入口2，蒸发器82的进口连接闪蒸器的液体出口4，闪蒸器的气体出口3连接压缩机8。

本发明中，闪蒸器设有两个，包括第一闪蒸器83和第二闪蒸器831，第一闪蒸器83的液体出口4连接第二闪蒸器831的气液两相入口2；第一闪蒸器83的气液两相入口2连接冷凝器81；第二闪蒸器831的液体出口4连接蒸发器82，第一闪蒸器83的气体出口、第二闪蒸器831的气体出口分别连接喷射器85的工作流体入口和引射流体入口；喷射器85的混合流体出口连接压缩机8。第一闪蒸器83和第二闪蒸器831之间连接有节流阀84。

喷射器85的工作流体入口与引射流体入口在制冷、制热工况转换时，通过喷射器85的阀门切换换向，从而实现双向运行的功能。

由于本发明的闪蒸器气液分离效率高，补气含液率低，从冷凝器2导出的液态冷媒经第一闪蒸器83和第二闪蒸器831的两级分离，将冷媒中的气相大量分离出并经喷射器85直接进入压缩机8，回收部分有用能，节省了压缩机8对该部分蒸汽的压缩功，提高了蒸发器换热效率，较大幅度的提升热泵系统的效率，提高压缩机的安全性。

综上所述，本发明通过设置密封连接的上壳体和下壳体；上壳体设置为三维螺旋状结构，由于浮升力上升的含液滴气体受到三维变空间螺旋壳体的影响，形成被动式螺旋气流，在重力、离心力及表面张力耦合的作用下，使得气体混有液滴被分离至上壳体1内壁面处后，沿壁面下流汇入闪蒸器下方积液区，使气体和液体制冷剂分离效率更高；下壳体设有气液两相入口和液体出口，在制热、制冷工况下可以相互切换功能，实现双向回油；气液两相入口和液体出口上设有侧流口，能够减少气泡串流至液体出口中，提高分离效果。综上所述，本发明的有益效果是：气液分离效率高，实现可双向回油和均液的功能，提高压缩机的安全性和稳定性，为闪蒸器喷气增焓热泵空调系统双向运行的集成减量化设计提供了解决方案。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。