联合工作的空气压缩机水分离器和热交换器的制作方法

专利名称：联合工作的空气压缩机水分离器和热交换器的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及具有受控气氛装置的冷藏容器，更具体来说，涉 及防止其中的空气压缩机腐蚀的方法和装置。
背景技术：
在用于运输食物以及其它易腐烂品的货物容器中，必须维持贫氧气 氛以防止食物腐坏，并防止昆虫和类似害虫的损害。限制容器内的氧气 量，同时维持内部温度在所需冷却范围以内抑制了食物内的代谢过程并 能够最终杀死攻击贵重食品货物的生物。在这类容器内，最大化有效载 荷容积的需要限制了可用于冷藏和环境控制设备(包含用于维持受控内 部气氛的系统)的空间。这种系统通常包含空气压缩机、加热器和过滤 器，过滤器提供气体分离器，气体分离器将贫氧气流排入腔室并将其余 部分返回周围环境。气体分离器通常为半透膜。为了保留空间并保护系 统免受严酷的海洋环境影响，标准的做法是将其空气压缩机设置在容器 内部，处于受控的气氛内。内置压缩机所带来的免受盐水以及颗粒的影 响的保护，以及操作环境的冷却内部温度延长了空气压缩机和系统其它 零件的使用寿命。
由于空气压缩机位于冷藏空间内并且吸入口位于容器外部，与压缩 机所处的受到调节的空间相比，所吸取的空气处于不同的温度和湿度 比。这种情况导致冷凝物形成在吸气线路管道中，冷凝物随后被吸入压 缩机，引起降低轴承和压缩机环寿命的湿气相关问题。
其它设计方案加重了这个问题。为了防止环窜漏气体改变容器调节 的气氛，申请人已经采用了回排空气压缩机曲轴箱的做法，这种做法导 致了曲轴箱内部的压力震动，这些压力波动产生通过通气管进入曲轴箱 的温暖并且有时潮湿的持续空气流。当压缩机在低排放压力下运行时会 遇到曲轴箱冷凝问题，在中度的潮湿环境中伴随有易腐烂的设定点。简 而言之，基础压缩和电机工作所产生的热不足以将铝质曲轴箱升高到压 缩机吸气露点以上。持续在这些条件下运行会使湿气聚集于并腐蚀内部零件。当设备在低温季节存放时，这些水会对压缩机产生腐蚀性损坏。

发明内容
根据本发明的一个方面，通过采用低温容器空气与管内的压缩机吸 气之间的热交换器管，降低了压缩机吸气温度和露点。所产生的吸气温 度的降低倾向于消除当压缩机吸气露点超过曲轴箱壁温度时所遭遇的 问题。
根据本发明的另一方面，提供了将冷凝液从压缩机吸入气体中分离 的措施，而不会负面影响压缩机或系统性能。这通过在压缩机系统的真 空或者吸入侧上使用低限制水分离器系统来完成。
通过本发明的又一方面，提供了通过使用径向流动隔壁接头来排放 水隔离器水箱的措施。通过使用多个径向延伸排放口以及利用受液器壁 影响冷凝液，消除了竖直回溅现象。
在此后描述的附图中，描绘了优选的实施例；但是，可以对其作出 各种其它改型和替代性结构，而不会脱离本发明的真实精神和范围。


图l是引入了本发明的、具有受控气氛装置的冷藏容器系统的示意图。
图2A和2B分别是根据现有技术的这类系统的一部分的顶和侧视图。
图3A和3B分别是根据本发明优选实施例的一部分的顶和侧视图。 图4是根据本发明优选实施例的水分离器及其排水管接头部分的 剖视图。
具体实施例方式
现在参看图1 ，所示为引入了本发明的冷藏容器系统的简化示意图。 该容器以虚线划出并总体以11来表示。制冷压缩电路以12表示并且包 括压缩机13、冷凝器14、膨胀设备16和蒸发器17,它们都以串联循 环关系相互连接，其中蒸发器17位于容器11内用于冷却其中的空气。 在此应当认识到，制冷压缩电路不同于简单地充分冷却空气来对一空间 内的人们提供舒适的空气调节器，而是设计成这样一种系统，该系统将 容器11制冷到例如在冰箱内保存食物的必要程度。
18表示为受控气氛系统，用来将富氮气体注入容器ll从而将货物 维持在非成熟条件下。操作过程中，周围环境空气被带进入口 24并以此后描述的方式通过冷凝线路/热交换器19。当空气在热交换器19内 被冷却时，所得冷凝液随后通向水分离器/受液器21以将冷凝液通过线 路26去除到周围环境。较干燥的空气随后通向压缩机22接受压缩并通 向气体分离器23以将氧气分离于氮气。富氮气体通过线路27通入容器 11，富氧气体借助线路28通向周围环境。此后会更加详细地描述系统 的这部分。
现在参看图2A和2B,所示为根据现有技术的具有受控气氛的冷藏 容器系统。作为制冷压缩电路12的一部分，所示蒸发器风扇29及其驱 动电机31安装在使冷却空气循环通过周围区域32的位置。其作用是循 环蒸发器(该视图中未示出)上方的待冷却空气，并且不影响或者几乎 不影响受控气氛系统18的工作。
作为受控气氛系统18的一部分，设置有入口面板/过滤器33来过 滤被抽进吸入口 34并随后进入通向空气压缩机22的吸入线路36的周 围环境空气。周围环境空气随后被压缩并沿排放线路37通向此前描述 的气体分离器(未示出)。 一支路管将曲轴箱的内部与缸体的入口相连， 以将窜漏从曲轴箱返回缸体的入口用于再循环。这防止环窜漏气体改变 容器调节的气氛。
已经发现，采用上述布置，冷凝液趋向于形成在吸入线路36内， 这是因为周围环境与受调节空间内的温度与湿度比的差异。冷凝液随后 被抽进压缩机并引起此前所述的潮湿问题。
上述问题伴随有这样的烦恼，往复容积式压缩机在曲轴箱内部引起 压力震动，这些压力波动产生通过通气管进入曲轴箱的温暖并且有时潮 湿的持续空气流。当压缩机在低排放压力下运行时会遇到曲轴箱冷凝问 题，在中度的潮湿环境中伴随有易腐烂的设定点。在这些条件下，基础 压缩和电机工作所产生的热不足以将铝质曲轴箱升高到压缩机吸气露 点以上。目前的受控气氛压缩机吸气露点超过70-75F,取决于具体位 置，而曲轴箱壁平均温度大约62-65F,持续在这些条件下运行会使湿 气聚集于并腐蚀内部零件.当设备在低温季节存放时，这些水会对压缩 机产生腐蚀性损坏。
上述问题被图3A和3B所示的本发明所解决。不同于现有技术中的 吸入线路36直接通向压缩机，如图所示，冷凝线路热交换器19连接于 吸入线路36并且路线设计成基本在区域32内，以使由于蒸发器风扇29的作用而通过区域32的空气通过冷凝线路热交换器19的上方以冷
却其中的周围环境空气并使其部分冷凝。
在热交换器19的下游端，水分离器/受液器21接收空气/冷凝液混 合物并对二者进行分离，随后较干燥的空气沿绝热管39通向压缩机22, 并且冷凝液沿线路41通向周围环境。这种布置不仅从周围环境中去除 了湿气，还降低了吸气温度并因此消除了当压缩机吸气露点超过曲轴箱 壁温度时所遭遇的问题。
应当认识到，被抽入的周围环境空气会随环境显著变化。因此，本 系统必须设计成耐受海盐空气环境下存在的不利条件。相应地，优选热 交换器19例如利用转换涂料或硬质涂层阳极化过程进行内部处理，以 使其显著抗腐蚀。另外，这样的涂料还促进了滴状冷凝而非膜状冷凝， 由此促进了更加有效的热转换。热交换器19的长度和形状设计成允许 被容易地组装入系统。
现在参看图4，所示水分离器/受液器21包含细长柱形壳体42，其 轴线设置为竖直方向。顶部构件43在顶部封闭柱形壳体42，并包含允 许空气和水混合物进入的入口 44,以及将相对干燥的空气排向压缩机 吸入口的排放口 46。中央地设置的滴管47连接于顶部构件43并提供 从入口 44到柱形壳体42内部的流体连通。滴管长度可以变化，但是已 经发现其优选应该向下达到壳体42长度的一半。随后设置排水管接头 48来将冷凝液排出系统。
操作过程中，空气和水混合物进入入口 44并向下通过较长的滴管 47以在柱形壳体42的大约中点处进入柱形壳体42的内部。当空气/水 进入更大直径的壳体42时，流动面积扩大并且流速降低。这种速度的 降低减緩了水滴的动量，允许它们脱离悬置滴管47的头端而落下。另 外，为了使空气流在滴管47的外侧如箭头所示升起并进入排放口 46， 气流必须以180度来改变方向。这种强制性气流方向改变使夹带的较小 水滴的动量在其方向路径改变的过程中冲出气流流向。柱形壳体42的 内径为，使其防止水滴被速度压力向上沿壁吸引。这样，体积膨胀与气 流180度的方向改变的组合基本100%地完成了从周边空气中有效去除 湿气。
应当认识到，上述系统为自由流动设计，对压缩机的真空或吸气侧 上的空气/水混合物的流动有很小的限制。这与现有的气动系统形成了对比，其中水分离器用在系统的高压侧并且因此具有相关的较高的压力 降低，这会影响压缩机性能。本系统没有负面影响压缩机性能并且无需 媒体过滤器来作为液体气雾捕集方法，而这需要重复的清洁维护。
本发明解决的另一个可能的问题是回溅，其会不利地影响性能。这 是指由于水分离器水箱处于真空而出现的一种情况，这时水箱内的真空 使来自排水管的水被吸回到分离器水箱。这引起了导致低收集效率的回 溅。有时回溅会到达受液器水箱的顶部并继续到达出口。这个问题被排
水管接头48的具体设计所解决。
排水管接头48包括具有中央开口 51的柱形本体49。柱形本体49 通过钎焊等固定在柱形壳体42的底部，并且与柱形壳体42的内径相比， 柱形本体49的外径比较大(即大约是1/2)。在柱形本体49的顶部是 具有多个径向延伸口 53的扁平顶部元件52，如图所示。已经发现，对 于这种设计六个径向口是合适的。阀门54设置在中央开口 51内。
操作过程中，落到柱形壳体42底部的冷凝液径向向内流动通过口 53并向下流动通过中央开口 51，如上所述，冷凝液随后从中央开口 51 通向周围环境。因此消除了溅射效应，这是因为倾向于被吸回到壳体 42的任何冷凝液必须首先流动通过径向口 53之一，并且随后受到围绕 口 53的受液器壁的内径的影响。
排水管接头48还包含卡紧螺母56，用作受液器与系统的风扇甲板 的主要连接。
虽然已经参照附图描绘的优选实施例具体地展示和描述了本发明， 本领域技术人员可以理解，可以在其中进行各种细节上的改变而不脱离 由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。
权利要求
1. 一种用于冷藏容器的防腐蚀系统，冷藏容器具有空气压缩机，空气压缩机位于冷藏空间内并且其吸入口位于冷藏空间外部，该防腐蚀系统包括蒸发器盘管和相关的用于使空气循环通过一区域的风扇；热交换器，与所述吸入口流体地相互连接，将较暖的吸入空气流从所述吸入口导向空气压缩机，所述热交换器主要设置在所述区域内，以使吸入空气由来自所述风扇的循环空气流所冷却。
2. 根据权利要求1的防腐蚀系统，其中一些吸入空气被冷却到使 其冷凝的程度，并且该系统还包含将冷凝液从所述热交换器去除的水分 离器。
3. 根据权利要求2的防腐蚀系统，其中所述水分离器流体地连接 于所述压缩机，以将空气通向压缩才几。
4. 根据权利要求2的防腐蚀系统，其中所述水分离器包含排水管 接头，用于将冷凝液从所述分离器排出到周围环境。
5. 根据权利要求2的防腐蚀系统，其中所述水分离器包含细长柱 形壳体，细长柱形壳体的轴线竖直定向。
6. 根据权利要求5的防腐蚀系统，其中所述水分离器还包含竖直 定向的滴管，相对于所述柱形壳体中央地设置并且在其顶端与入口流体 地相互连接，以将空气/水混合物向下导入所述柱形壳体。
7. 根据权利要求6的防腐蚀系统，其中所述滴管向下基本延伸到 所述柱形壳体长度的一半。
8. 根据权利要求6的防腐蚀系统，其中所述水分离器包含至少一 个开口 ，所述至少一个开口将包围所述滴管的空间流体地连接于排放 o 。
9. 根据权利要求2的防腐蚀系统，其中所述水分离器包含在其下 端处的排水管接头。
10. 根据权利要求9的防腐蚀系统，其中所述排水管接头包含竖直 向下延伸的中央开口以及多个径向延伸口 ，所述多个径向延伸口将所述 中央开口与由所述柱形壳体限定的下部腔室相互连接。
11. 一种防止在空气压缩机内的腐蚀的方法，空气压缩机设置在冷藏容器内，冷藏容器具有用于维持受控气氛的装置，该方法包括步骤 提供蒸发器盘管和相关的用于使空气循环通过一区域的风扇； 提供在所述冷藏容器外部的吸入口，用于将周围环境空气注入其中；提供热交换器，与所述吸入口流体地相互连接，将较暖的吸入空气 流从所述吸入口导向空气压缩机，所述热交换器主要设置在所述区域 内，以使吸入空气由来自所述风扇的循环空气流所冷却。
12. 根据权利要求11的方法，包含步骤使吸入空气冷却到其冷 凝的程度，并且还提供了将冷凝液从所述热交换器去除的水分离器。
13. 根据权利要求12的方法，包含步骤将所述水分离器流体地 连接于所述压缩机，以将空气通向压缩机。
14. 根据权利要求12的方法，包含步骤提供排水管接头，用于 将冷凝液从所述分离器排出到周围环境。
15. 根据权利要求12的方法，其中所述水分离器包含细长柱形壳 体，并且包含步骤定向所述壳体，使其轴线竖直。
16. 根据权利要求15的方法，还提供竖直定向的滴管，相对于所 述柱形壳体中央地设置并且在其顶端与入口流体地相互连接，以将空气 /水混合物向下导入所述柱形壳体。
17. 根据权利要求16的方法，包含步骤将所述滴管向下基本延 伸到所述柱形壳体长度的一半。
18. 根据权利要求16的方法，包含步骤在所述水分离器内包含至少一个开口 ，以将包围所述滴管的空间流体地连接于排放口 。
19. 根据权利要求12的方法，包含步骤提供在所述水分离器下端处的排水管接头。
20. 根据权利要求19的方法，包含步骤提供具有竖直向下延伸 的中央开口以及多个径向延伸口的排水管接头，所述多个径向延伸口将 所述中央开口与由所述柱形壳体限定的下部腔室相互连接。
全文摘要
一种具有用于维持受控气氛的空气压缩机的冷藏容器，包含冷却由空气压缩机吸入的周围环境空气的装置，由此防止了空气压缩机内的腐蚀。冷凝线路热交换器连接在入口和压缩机之间并设置成使蒸发器风扇在其上流动空气，对其中通过的周围环境空气提供冷却，使得在管内形成冷凝。系统包含水分离器以去除冷凝液并允许较干燥的空气通向压缩机。水分离器构造成允许其中通过的空气自由流动而受到极少的限制。水分离器中的排水管接头构造成防止在其它情况下可能发生的溅射。
文档编号F25D3/08GK101416007SQ200680040822
公开日2009年4月22日 申请日期2006年10月31日 优先权日2005年10月31日
发明者A·D·阿博特, S·肯尼, 小雷蒙德·L·森弗 申请人:开利公司