气液分离器及具有其的制冷系统的制作方法

本发明涉及气液分离技术领域，尤其是涉及一种气液分离器及具有其的制冷系统。

背景技术：

相关技术中，气液分离器通常采用旋风分离，旋风分离器主要依靠惯性分离，适合惯性力占主导地位的较大尺寸液滴，当液滴小至可悬浮在气体中的雾状液滴时，这些小尺寸的雾状液滴不易在离心作用下被甩到分离器壁面上，只有小部分依靠和壁面的随机接触被吸附到壁面上。然而，气液分离器罐体中冷媒液滴的尺寸分布广泛，含有大量气态冷媒冷凝形成的弥散小尺寸雾状液滴，因此采用旋风分离器的分离效果并不理想。并且，一些旋风分离器通过加装导流叶片实现流体的旋流，叶片为曲面结构，生产安装成本高。因此，有待改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种气液分离器，该气液分离器结构简单、分离效果好。

本发明还提出了一种具有上述气液分离器的制冷系统。

根据本发明第一方面实施例的气液分离器，包括：壳体，所述壳体具有进口、液体出口和气体出口；用于对进入所述壳体内的流体进行气液分离的分离组件，所述分离组件设在所述壳体内且将所述壳体的内腔分隔成第一腔室和第二腔室，所述进口与所述第一腔室连通，所述液体出口和所述气体出口与所述第二腔室连通，所述分离组件包括至少一个分离件，所述分离件包括彼此相对且间隔设置的第一分离板和第二分离板，所述第一分离板和所述第二分离板与所述壳体的内壁相连，所述第一分离板相对于所述第二分离板更邻近所述第一腔室，所述第一分离板上形成有多个第一通孔，所述第二分离板上形成有多个第二通孔，多个所述第一通孔和多个所述第二通孔彼此错开设置。

根据本发明实施例的气液分离器，通过分离件中的相对间隔设置且交错开孔的第一分离板和第二分离板对进入壳体内的流体进行气液分离，由于第一分离板上设置的第一通孔和第二分离板上的第二通孔是彼此错开设置的，在流体流过第一分离板上的第一通孔后流体中的大尺寸液滴惯性较大，在其惯性作用下易冲击附着在第二分离板的壁面上，最后流体中的气体通过第二分离板上的第二通孔流出，由此可以将流体的气体和液体进行惯性分离，实现大尺寸液滴的高效分离。另外，流通孔道曲折且与流体接触总面积大，增加了小尺寸雾状液滴和壁面的接触几率，同时可以对小尺寸雾状液滴的进行有效的吸附分离，进一步提高了气液分离器的气液分离效率，并且与安装导流叶片产生旋流的气液分离器相比，不需要复杂的曲面结构，简化了气液分离器的结构，降低了成本。

根据本发明的一些实施例，所述第二分离板上围绕所述第二通孔的周沿形成有朝向所述第一分离板延伸的第二环形凸起，所述第二环形凸起的自由端与所述第一分离板间隔开且与所述第一通孔错开设置。

根据本发明的一些实施例，所述第一分离板上围绕所述第一通孔的周沿形成有朝向所述第二分离板延伸的第一环形凸起，所述第一环形凸起的自由端与所述第二分离板间隔开与所述第二环形凸起错开设置。

根据本发明的一些实施例，相邻的所述第一环形凸起和所述第二环形凸起在其延伸方向上具有相对的部分，所述第一环形凸起和所述第二环形凸起的所述相对部分限定出适于流体通过的通道，所述通道连通对应的所述第一通孔和所述第二通孔。

根据本发明的一些实施例，所述第一分离板和所述第二分离板的间距为D，所述第一环形凸起和所述第二环形凸起的延伸长度相等且均为L，所述D、所述L满足：L＜D＜2L。

根据本发明的一些实施例，所述第一环形凸起的中心轴线和所述第二环形凸起的中心轴线彼此平行设置。

根据本发明的一些实施例，所述分离组件包括多个所述分离件，多个所述分离件在所述壳体内间隔开布置。

根据本发明的一些实施例，所述气体出口形成在所述第二腔室的顶壁上，所述液体出口形成在所述第二腔室的底壁上。

根据本发明的一些实施例，所述气液分离器还包括进口管，所述进口形成在所述第二腔室的侧壁上，所述进口管通过所述进口伸入至所述壳体内并与所述分离组件相连，所述进口通过所述进口管与所述第一腔室连通。

根据本发明第二方面实施例的制冷系统，包括：根据本发明上述第一方面实施例的气液分离器。

根据本发明实施例的制冷系统，通过设置上述的气液分离器，可以提高制冷系统的性能。

附图说明

图1是根据本发明实施例的气液分离器的示意图；

图2是根据本发明实施例的气液分离器的分离件的示意图；

图3是根据本发明实施例的气液分离器的分离件的另一个角度的示意图。

附图标记：

气液分离器100，

壳体1，第一子壳体11，第二子壳体12，进口121，液体出口122，气体出口123，第一腔室13，第二腔室14，进口管15，

分离组件2，分离件21，第一分离板211，第一通孔2111，第一环形凸起2112，第一流动空间2113，第一安装孔2114，第二分离板212，第二通孔2121，第二环形凸起2122，第二流动空间2123，第二安装孔2124，通道213。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的气液分离器100。

如图1-图3所示，根据本发明第一方面实施例的气液分离器100，包括：壳体1和分离组件2。其中，上述气液分离器100可以用于空调系统等制冷系统中。

具体而言，壳体1具有进口121、液体出口122和气体出口123，分离组件2用于对进入壳体1内的流体进行气液分离，分离组件2设在壳体1内且将壳体1的内腔分隔成第一腔室13和第二腔室14，进口121与第一腔室13连通，液体出口122和气体出口123与第二腔室14连通。由此，流体例如冷媒通过壳体1上的进口121进入第一腔室13内，进入第一腔室13内的流体冲击第一腔室13内的内壁面，使得流体中的一部分液滴附着在第一腔室13的内壁面上，从而可以实现流体的初步气液分离。

其中，壳体1可以包括彼此连接的第一子壳体11和第二子壳体12，第一子壳体11和第二子壳体12可以通过焊接连接，分离组件2可以设在第一子壳体11内，上述进口121、液体出口122和气体出口123可以形成在第二子壳体12上。由此，通过将壳体1分成两部分，方便分离组件2的安装。

分离组件2包括至少一个分离件21，分离组件2可以包括一个分离件21，分离组件2也可以包括多个分离件21。在分离组件2包括多个分离件21时，多个分离件21在壳体1内间隔开布置，且多个分离件21在第一腔室13和第二腔室14之间依次间隔开布置。分离件21包括彼此相对且间隔设置的第一分离板211和第二分离板212，第一分离板211和第二分离板212与壳体1的内壁相连，例如第一分离板211和第二分离板212与壳体1的内壁可以通过焊接连接。第一分离板211与壳体1内壁之间以及第二分离板212和壳体1的内壁之间可以采用密封结构，以防止第一腔室13内的部分流体直接从第一分离板211与壳体1的内壁之间的间隙以及第二分离板212与壳体1的内壁之间的间隙直接流入第二腔室14内。

第一分离板211相对于第二分离板212更邻近第一腔室13，第一分离板211上形成有多个第一通孔2111，第二分离板212上形成有多个第二通孔2121，多个第一通孔2111和多个第二通孔2121彼此错开设置。其中，分离件21上的第一通孔2111和第二通孔2121连通第一腔室13和第二腔室14。

在分离组件2仅包括一个分离件21时，进入第一腔室13内的流体在经过冲击第一腔室13的内壁面进行初步分离后，而后流体经过该分离件21进行分离。在分离组件2包括多个分离件21时，进入第一腔室13内的流体在经过冲击第一腔室13的内壁面进行初步分离后，而后流体经过多个分离件21依次进行分离。经过气液分离后的流体进入第二腔室14内，气体经气体出口123流出，液体经液体出口122流出，完成了气液分离的过程。

下面对该气液分离器100的工作过程进行具体说明。

在分离组件2仅包括一个分离件21时，进入第一腔室13内的流体通过冲击第一腔室13的内壁面进行一定程度的气液分离后，附着在第一腔室13的内壁面上的液滴在其自身重力的作用下滑落至第一腔室13的底部，并通过分离件21中的第一分离板211上的第一通孔2111和第二分离板212上的第二通孔2121流入第二腔室14内。可以理解的是，在第一腔室13内的液滴流经分离件21的过程中，有一部分液滴会附着在第一分离板211和第二分离板212上，该部分液滴同样在其自身重力的作用下滑落至壳体1的内腔的底部，最终会通过分离件21上的第一通孔2111和第二通孔2121流入第二腔室14内。流入第二腔室14内的液滴最终经壳体1上的液体出口122流出。

进入第一腔室13内的流体中未附着在第一腔室13的内壁面上的部分，流过分离件21的第一分离板211上的第一通孔2111，由于第二分离板212与第一分离板211相对设置且第二分离板212上的第二通孔2121与第一分离板211上的第一通孔2111彼此错开设置，流过第一分离板211上的第一通孔2111的流体，其中流体中的大尺寸液滴由于惯性较大，在其惯性作用下易冲击附着在第二分离板212的壁面上。另外，孔道壁面与流体接触总面积大，小尺寸雾状液滴可以被有效吸附在第一分离板211、第二分离板212上。流体中的气体通过第二分离板212上的第二通孔2121流出并流入第二腔室14内，进入第二腔室14内的气体从气体出口123流出。

而附着在第一分离板211和第二分离板212的壁面上的液滴在其自身重力下滑落至壳体1的内腔的位于第一分离板211和第二分离板212之间的底部，在壳体1的内腔的底部的液体量达到一定程度时通过第二分离板212上的第二通孔2121流入第二腔室14内，进入第二腔室14内的液体从液体出口122流出。由此，可以将流体中的气体和液体进行分离，通过该气液分离器100的作用完成了气液分离的过程。

在分离组件2包括多个分离件21时，例如在分离组件2包括两个分离件21时，两个分离件21间隔开设置，两个分离件21中邻近第一腔室13的为第一分离件，两个分离件21中邻近第二腔室14的为第二分离件。进入第一腔室13内的流体在经过冲击第一腔室13的内壁面进行初步分离后，附着在第一腔室13的内壁面上的液滴在其自身重力的作用下滑落至第一腔室13的底部，并依次流经第一分离件上的第一通孔2111和第二通孔2121、第二分离件上的第一通孔2111和第二通孔2121，并流入第二腔室14内，最终经壳体1上的液体出口122流出。

进入第一腔室13内的流体中未附着在第一腔室13的内壁面上的部分，在通过第一分离件进行分离时，该部分流体先流过第一分离件的第一分离板211上的第一通孔2111，流过第一分离件的第一分离板211上的第一通孔2111的流体，其中流体中的大尺寸液滴由于惯性较大，在其惯性作用下易冲击附着在第一分离件的第二分离板212的壁面上。另外，孔道壁面与流体接触总面积大，小尺寸雾状液滴可以被有效吸附在第一分离板211、第二分离板212上。流体中的气体以及未分离液滴通过第一分离件的第二分离板212上的第二通孔2121流出并流入两个分离件21以及壳体1共同限定的流动空间内。

而附着在第一分离件的第一分离板211和第二分离板212的壁面上的液滴在其自身重力下滑落至壳体1的内腔的位于第一分离件的第一分离板211和第二分离板212之间的底部，在液体的积聚量达到一定程度时通过第一分离件的第二分离板212上的第二通孔2121流入上述流动空间内，而后依次通过第二分离件的第一分离板211上的第一通孔2111和第二分离板212上的第二通孔2121流入第二腔室14内，进入第二腔室14内的液体从液体出口122流出。

上述通过第一分离件的第二分离板212上的第二通孔2121流入上述流动空间的气体及其夹带的部分液滴进一步地通过第二分离件进行分离。该部分流体流过第二分离件的第一分离板211上的第一通孔2111，流过第二分离件的第一分离板211上的第一通孔2111的流体，其中流体中的大尺寸液滴由于惯性较大，在其惯性作用下易冲击附着在第二分离件的第二分离板212的壁面上。另外，孔道壁面与流体接触总面积大，小尺寸雾状液滴可以被有效吸附在第一分离板211、第二分离板212。流体中的气体通过第二分离件的第二分离板212上的第二通孔2121流出并流入第二腔室14内，进入第二腔室14内的气体从气体出口123流出。

而附着在第二分离件的第一分离板211和第二分离板212的壁面上的液滴在其自身重力下滑落至壳体1的内腔的位于第二分离件的第一分离板211和第二分离板212之间的底部，在液体的积聚量达到一定程度时通过第二分离件的第二分离板212上的第二通孔2121流入第二腔室14内，进入第二腔室14内的液体从液体出口122流出。由此，可以将流体中的气体和液体进行分离，通过该气液分离器100的作用完成了气液分离的过程。

可选地，上述气液分离器100可以为卧式重力沉降气液分离器。其中，气体出口123可以形成在第二腔室14的顶壁上，液体出口122可以形成在第二腔室14的底壁上。由此，利用气体易于上升，液体在自身重力作用下易于下沉的特点，方便进入第二腔室14内的气体、液体分别从气体出口123流出、液体出口122流出。

在气液分离器100对进入壳体1的流体进行气液分离的过程中，流体中的大液滴可以通过与第一腔室13的内壁面的冲击而初步分离出来，在重力的作用下沿第一腔室13的内壁面向下流动至第一腔室13的底部。流体中未分离的大液滴和难分离的尺寸较小的液滴可以进一步通过分离组件2进行惯性和吸附分离并附着在分离件21的壁面上，在重力的作用下沿第一分离板211和第二分离板212向下流动汇入至壳体1的内腔的底部。该气液分离器100不仅可以实现大尺寸液滴的高效分离，同时可以实现小尺寸雾状液滴的有效分离，提高了气液分离器100的气液分离效果和效率，并且与安装导流叶片产生旋流的气液分离器相比，不需要复杂的曲面结构，简化了气液分离器100的结构，降低了成本。

需要说明的是，其中分离组件2包括的分离件21的数量、第一分离板211上的第一通孔2111的孔径和第二分离板212上的第二分离孔的孔径可以根据压降的要求进行调整。在允许较高压力损失时，可以将分离件21的数量设置的多一些，第一分离板211上的第一通孔2111的孔径和第二分离板212上的第二通孔2121的孔径设置的小一些；在要求压力损失尽可能小时，可以将分离件21的数量设置的少一些，第一分离板211上的第一通孔2111的孔径和第二分离板212上的第二通孔2121的孔径设置的大一些。在以上两种情况下，都应该尽可能多的设置孔的个数，以得到良好的分离效果和较小的压力损失。

根据本发明实施例的气液分离器100，通过分离件21中的相对间隔设置且交错开孔的第一分离板211和第二分离板212对进入壳体1内的流体进行气液分离，由于第一分离板211上设置的第一通孔2111和第二分离板212上的第二通孔2121是彼此错开设置的，在流体流过第一分离板211上的第一通孔2111后流体中的大尺寸液滴惯性较大，在其惯性作用下易冲击附着在第二分离板212的壁面上。另外，孔道壁面与流体接触总面积大，小尺寸雾状液滴可以被有效吸附在第一分离板211、第二分离板212上。流体中的气体通过第二分离板212上的第二通孔2121流出，由此可以将流体的气体和液体进行分离，并且不仅可以实现大尺寸液滴的高效分离，同时可以实现小尺寸雾状液滴的有效分离，提高了气液分离器100的气液分离效果和效率，并且与安装导流叶片产生旋流的气液分离器相比，不需要复杂的曲面结构，简化了气液分离器100的结构，降低了成本。

在本发明的一些实施例中，参照图1-图3，第二分离板212上围绕第二通孔2121的周沿形成有朝向第一分离板211延伸的第二环形凸起2122，第二环形凸起2122可以为连接在第二通孔2121的周沿的管柱，第二环形凸起2122也可以是与第二分离板212一体成型的翻边孔。第二环形凸起2122的自由端与第一分离板211间隔开以使第二环形凸起2122的自由端与第一分离板211之间具有允许流体通过的第二流动空间2123，且第二环形凸起2122的自由端与第一通孔2111错开设置。

由此，第二环形凸起2122可以增加流体的流动转向，并可以阻止第二分离板212表面的液膜受气流冲击从第二通孔2121流出，防止形成液滴的二次夹带。具体而言，在流体流过第一分离板211上的第一通孔2111后，其中流体中的大尺寸液滴由于惯性较大，在其惯性作用下易冲击附着在第二分离板212的壁面上，随后流动转向，流过第二流动空间2113后冲击第二环形凸起2122，并朝向第一分离板211的方向流动并冲击第一分离板211，重复上述分离过程。另外，孔道壁面与流体接触总面积大，小尺寸雾状液滴可以被有效吸附在第一分离板211、第二分离板212及第二环形凸起2122上。流体中的气体通过第二分离板212上的第二通孔2121流出并流入第二腔室14内，进入第二腔室14内的气体从气体出口123流出。

进一步地，参照图1和图3，第一分离板211上围绕第一通孔2111的周沿形成有朝向第二分离板212延伸的第一环形凸起2112，第一环形凸起2112可以为连接在第一通孔2111的周沿的管柱，第一环形凸起2112也可以是与第一分离板211一体成型的翻边孔。第一环形凸起2112的自由端与第二分离板212间隔开以使第一环形凸起2112的自由端与第二分离板212之间具有允许流体通过的第一流动空间2113，且第一环形凸起2112的自由端与第二环形凸起2122错开设置。

由此，从第一分离板211的第一通孔2111流入的流体经过第一环形凸起2112的导向冲击到第二分离板212上，防止流体直接经第二环形凸起2122从第二通孔2121流出，进一步保证气液分离效果。

优选地，相邻的第一环形凸起2112和第二环形凸起2122在其延伸方向(参照图1和图3中的左右方向)上具有相对的部分，例如，在图1和图3的示例中，第一分离板211和第二分离板212的间距为D，第一环形凸起2112和第二环形凸起2122的延伸长度相等且均为L，其中D、L满足：L＜D＜2L。第一环形凸起2112和第二环形凸起2122的上述相对部分限定出允许流体通过的通道213，通道213连通对应的第一通孔2111和第二通孔2121，通道213的左端与第一流动空间2113连通，通道213的右端与第二流动空间2123连通，从而通道213连通了对应的第一通孔2111和第二通孔2121，形成了曲折的流通通道，该曲折流通通道包括第一通孔2111、第一流动空间2113、通道213、第二流动空间2123、第二通孔2121。

由此，在流体流过第一分离板211上的第一通孔2111后，经过第一环形凸起2111的导向，受到第二环形凸起2122的限制，在惯性作用下冲击第二分离板212的壁面，其中流体中的部分液体附着在第二分离板212以及第二环形凸起2122的壁面上，积累形成的液膜受到第二环形凸起2122的阻挡，不会经过第二通孔2121再次被气体夹带，而是受重力作用沿着第二分离板212流到壳体1内腔底部。流体中的气体及未分离液滴继续沿着上述通道213流动，重复上述气液分离过程，最后经第二环形凸起2122由第二通孔2121流出。值得注意的是，整个过程中流体在曲折狭小的空间内流动，与壁面的接触面积大大增加，提高了小尺寸雾状液滴和壁面接触的几率，因此对惯性难分离的小尺寸雾状液滴也具有很好的吸附效果，提高了分离效率。

可选地，参照图3，第一环形凸起2112的中心轴线和第二环形凸起2122的中心轴线可以彼此平行设置。第一分离板211和第二分离板212的结构可以设置成相同的，通过转动一定角度实现孔位交错，简化了分离件21的成型工艺。分离组件可以采用表面亲水处理，提高液滴的吸附效率。

在本发明的一些实施例中，参照图1，气液分离器100还包括进口管15，进口121形成在第二腔室14的侧壁上，进口管15通过进口121伸入至壳体1内并与分离组件2相连，进口121通过进口管15与第一腔室13连通。由此，通过上述设置，可以使从进入进口管15的流体直接冲击至第一腔室13的内壁面上，达到更好的初步分离的作用。

例如，在图1的示例中，分离组件2包括两个分离件21，每个分离件21的第一分离板211设有第一安装孔2114、第二分离板212上设有第二安装孔2124，进口管15穿过进口121伸入至壳体1内并依次穿过两个分离件21上的第二安装孔2124和第一安装孔2114，进口管15的右端的端面可以与邻近第一腔室13的分离件21的第二分离板212的朝向第一腔室13的表面齐平，进口管15的外周壁与进口121的内壁、第一安装孔2114的内壁及第二安装孔2124的内壁均相连。由此，方便了进口管15的安装，且使得从进入进口管15的流体直接冲击至第一腔室13的内壁面上，达到更好的初步分离的作用。

其中，第一安装孔2114的内壁与进口管15的外周壁之间及第二安装孔2124的内壁与进口管15的外周壁之间可以设置密封结构，防止第一腔室13内的部分流体直接从第一分离板211与壳体1内壁之间的间隙以及第二分离板212和壳体1的内壁之间的间隙流入第二腔室14内。

根据本发明第二方面实施例的制冷系统，包括：根据本发明上述第一方面实施例的气液分离器100。

根据本发明实施例的制冷系统，通过设置上述的气液分离器100，可以提高制冷系统的性能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。