一种汽车空调压缩机旋风式油气分离器的制作方法

本发明涉及油气分离技术领域，特别涉及一种汽车空调压缩机旋风式油气分离器。

背景技术：

润滑油在汽车空调压缩机中起到润滑、冷却和密封的作用。空调系统运行时，一部分润滑油会跟随着制冷剂离开压缩机，进入管路和两器，不仅会对系统性能产生不利影响，还有可能造成压缩机回油困难、供油不足。为了减少进入管路和两器的油量，使润滑油尽可能留在压缩机内部，有必要对压缩机排出的油气混合物进行油气分离。

常见的油气分离技术有重力分离、惯性分离、过滤分离和静电分离等，从分离效果、加工安装、运行操作等各方面考虑，比较适合汽车空调压缩机上的是旋风分离，旋风分离是惯性分离技术的一种，对应的装置是旋风式油气分离器。

旋风式油气分离器结构简单、体积小、重量轻，被广泛用于汽车空调压缩机，然而，由于设计或使用不善，其旋风式油气分离器分离效率往往较低。主要原因在于，油气混合物进入旋风式油气分离器后，分离出去的油滴沿着筒体壁面向下流动，在筒体底部壁面形成较厚的油膜，由于气流旋流作用较强，油膜还未通过出油孔流出油气分离器，又被气流卷吸形成更难分离的二次油滴。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种汽车空调压缩机旋风式油气分离器，能够有效分离大部分油滴，同时避免筒体壁面油膜被气流卷吸、从而形成难以分离的二次油滴，进一步提高汽车空调压缩机旋风式油气分离器的分离效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种汽车空调压缩机旋风式油气分离器，包括筒体1，筒体1分为上下两段，即上段筒体1a和下段筒体1b，两者为圆柱形结构，上下两段之间通过小锥面1c过渡连接，所述的上段筒体1a侧面设有切向气流入口4，下段筒体1b底部设有轴向出油孔3，出油孔3和下段筒体1b通过大锥面1d过渡连接，筒体1内部插有插管2，所述的插管2沿筒体1轴线插入。

所述的插管2为螺栓形插管。

所述的气流入口4截面形状为类矩形。

所述的气流入口4到上段筒体1a上边沿留有一定的距离。

所述的下段筒体1b内径大于上段筒体1a内径。

所述的插管2底部位于气流入口4和上段筒体1a下边沿之间。

所述的出油孔3内径不超过插管2内径的二分之一。

所述的上段筒体1a和插管2之间为环形通道。

本发明的有益效果：

本发明的汽车空调压缩机旋风式油气分离器结构简单，能够较大程度避免气流对筒体壁面油膜的卷吸，提高汽车空调压缩机旋风式油气分离器的分离效率。

气流入口截面形状设置为类矩形，有利于在筒体和插管之间形成更加均匀的旋流流场，提高油气分离效率；

气流入口到上段筒体上边沿留有一定的距离，可以防止气流入口内壁上累积的油膜不经过分离，直接顺着筒体顶部、插管外壁流出；

下段筒体内径大于上段筒体内径，能够使下段筒体壁面附近切向气流速度降低，保证油膜顺利留下并减少二次油滴形成量；

插管底部位置位于气流入口和上段筒体下边沿之间，可以使上段筒体内旋流适度发展，同时不会对下段筒体内旋流产生干涉。

附图说明

图1为本发明主剖面视图。

图2为图1的a-a剖视图。

图3为图2的b-b剖视图。

图4为图2的c-c剖视图。

图中：1.筒体，1a.上段筒体，1b.下段筒体，1c.小锥面，1d.大锥面；2.插管；3.出油孔；4.气流入口；5.气流出口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明提供了一种汽车空调压缩机旋风式油气分离器，如图1～图4所示，包括筒体1、插管2、出油孔3、气流入口4、气流出口5，筒体1主要分成上下两段，即上段筒体1a和下段筒体1b，二者形状均为圆柱形，中间通过小锥面1c过渡连接，上段筒体1a侧面设有切向气流入口4，下段筒体1b底部设有轴向出油孔3，出油孔3和下段筒体1b通过大锥面1d过渡连接。

油气混合物从气流入口4进入油气分离器，沿着筒体1和插管2之间的环形气流通道向下螺旋运动，到达筒体底部后，油气混合物改变流动方向，向上螺旋运动，经过插管2和气流出口5离开油气分离器。在该过程中，大部分油滴在离心力作用下从气流中分离出去，最后从出油孔3离开油气分离器。

气流入口4上边沿到上段筒体顶部留有一定距离，如图1所示，这样可以避免气流入口4内壁上累积的油膜顺着上段筒体1顶部、插管2外壁和插管2内壁直接流出，降低油气分离效果。气流入口4和上段筒体1外表面相切，如图2所示，这样可以使油气混合物沿着切线方向进入上段筒体1a和插管2之间的环形通道，形成旋流流场。气流入口4形状为类矩形，如图4所示，这种形状和圆形气流入口相比，能在环形通道内形成更加均匀的旋流流场，有利于油滴分离。

筒体1通过在汽车空调压缩机机壳模具上加工得到，其中，下段筒体1b内径大于上段筒体内径1a，两段筒体连同大锥面1d和小锥面1c均可通过镗刀进行加工。对于筒体内径恒定不变的旋风式油气分离器，对油气分离效果起关键作用的切向气流速度大小沿着轴线方向基本不变。在安装了旋风式油气分离器的汽车空调压缩机中，油气分离器入口气流速度往往较高，导致在筒体1底部壁面上粘附的油膜被气流卷吸，形成更难分离的二次油滴。本发明提出的筒体内径分段变化方案可有效解决上述问题：下段筒体1b内径大于上段筒体内径1a，可以使下段筒体1b壁面附近气流切向速度降低，保证油膜顺利流下并减少二次油滴形成量。

插管2形状近似螺栓，沿着筒体1轴线插入筒体1，插管2根部凸台面和上段筒体1a顶部凸台面恰好接触，对插管2插入筒体1的轴向位置进行限制。插管2底部位置位于气流入口4和上段筒体1a下边沿之间，如图1所示，这样可以使上段筒体1a内旋流适度发展，同时不会对下段筒体1b内旋流产生干涉。根据旋风式油气分离器流场cfd数值结果，若插管2底部位置超过上段筒体1a下边沿，下部筒体1b内旋流流场将变得比较紊乱，不利于油滴的分离。上段筒体1a和下段筒体1b之间通过小锥面1c进行过渡连接，可以避免由于筒体内径变化带来的局部涡流损失。

出油孔3沿着轴线方向开设在筒体1底部，其内径不超过插管2内径的二分之一，如图3所示。在旋风式油气分离器筒体1底部空间，存在一个由插管2支配的环形区域，该环形区域内径大小和插管2内径基本相同，而且在该环形区域上，气流切向速度大小最高。若出油孔3内径大小超过插管2内径，则旋流可以轻易通过出油孔3连通到油气分离器下面的油池，搅动、卷吸、裹挟带起更多的油滴。为了避免这种情况的发生，本发明限定出油孔3内径不超过插管2内径的二分之一。

具有上述特征的汽车空调压缩机旋风式油气分离器结构简单，能够较大程度避免气流对筒体壁面油膜的卷吸，提高汽车空调压缩机旋风式油气分离器的分离效率。

技术特征：

技术总结
一种汽车空调压缩机旋风式油气分离器，包括筒体，筒体分为上下两段，两者为圆柱形结构，且通过小锥面过渡连接，上段筒体侧面设有切向气流入口，下段筒体底部设有轴向出油孔，出油孔和下段筒体通过大锥面过渡连接，筒体内部插有插管，插管沿筒体轴线插入。油气混合物从气流入口进入油气分离器，沿着筒体和插管之间的环形气流通道向下螺旋运动，到达筒体底部后，油气混合物改变流动方向，向上螺旋运动，经过插管和气流出口离开油气分离器。在该过程中，大部分油滴在离心力作用下从气流中分离出去，最后从出油孔离开油气分离器。从本发明结构简单，能够有效分离大部分油滴，同时避免筒体壁面油膜被气流卷吸、从而形成难以分离的二次油滴。

技术研发人员：吴建华;张帅
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2018.12.04
技术公布日：2019.02.15