气液分离器及二次节流制冷循环系统的制作方法

本实用新型涉及制冷设备技术领域，特别是涉及一种气液分离器及二次节流制冷循环系统。

背景技术：

由于臭氧层破坏和温室效应的不断恶化，自然工质CO2越来越被人们重视，应用自然工质CO2作为制冷剂是解决环境问题的很好的方案。但是由于CO2的临界温度只有31.2℃，系统通常在跨临界条件下运行，运行压力较高，而单级跨临界制冷循环系统的效率又很低，因此CO2双级或多级跨临界制冷循环系统成为研究的一个重要方向。

对于双级或多级跨临界制冷循环系统选择合适的元器件是关键，其中气液分离器作为双级或多级跨临界制冷循环系统的关键元器件，主要起到气液分离的作用，但是传统的气液分离器的气液分离效果差。

技术实现要素：

基于此，有必要针对气液分离器气液分离效果差的问题，提供一种气液分离效果较好的气液分离器及二次节流制冷循环系统。

一种气液分离器，包括：

本体，所述本体内开设有容置腔，所述本体上开设有气体出口及液体出口；

气液两相进管，至少部分容置于所述容置腔内，所述气液两相进管设置有气液两相进口及连通于所述气液两相进口与所述容置腔之间的气液两相出口；

第一螺旋件，沿所述气液两相进管的轴向设置于所述气液两相进管外，所述第一螺旋件的两端分别与所述气液两相出口及所述气体出口连通。

在其中一个实施例中，所述气液两相进管沿竖直方向设置。

在其中一个实施例中，所述气液两相出口的中轴线与所述气液两相进管的中轴线相交设置。

在其中一个实施例中，所述气液分离器还包括撞击件，所述撞击件与所述气液两相进管连接，且所述撞击件位于所述气液两相出口处；

其中，所述撞击件面向所述气液两相进口的一侧具有位于气液两相的运动路径上的撞击面，所述气液两相出口连通于所述撞击面与所述容置腔之间。

在其中一个实施例中，所述撞击面为锥形面，所述锥形面的顶点面向所述气液两相进口设置。

在其中一个实施例中，所述气液分离器还包括装设件及第二螺旋件，所述装设件与所述气液两相进管具有所述气液两相出口的一端对接，所述第二螺旋件沿所述气液两相进管的轴向设置于装设件外，所述第二螺旋件的两端分别与所述气液两相出口及所述液体出口连通。

在其中一个实施例中，所述本体上还开设有气体进口，所述气体进口连通于所述容置腔与外界之间。

在其中一个实施例中，所述气体进口连通于所述容置腔的底部与外界之间。

一种二次节流制冷循环系统，包括低压级压缩冷却机构、高压级压缩冷却机构、蒸发器、一次节流机构、二次节流机构以及所述的气液分离器，所述二次节流机构、所述蒸发器、所述低压级压缩冷却机构、所述高压级压缩冷却机构以及所述一次节流机构依次连通，所述气液两相进管的气液两相进口与所述一次节流机构连通，所述气液分离器的液体出口与所述二次节流机构连通，所述气液分离器的气体出口与所述高压级压缩冷却机构连通。

在其中一个实施例中，所述低压级压缩冷却机构与所述气液分离器的气体进口连通。

上述气液分离器及二次节流制冷循环系统，从气液两相出口流出的气液两相混合物上升流经第一螺旋件时，被第一螺旋件旋分，分离后形成的气体从气体出口排出，分离后形成的液体从液体出口排出，气液分离效果较好。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的二次节流制冷循环系统的原理图；

图2为图1中所示的二次节流制冷循环系统中的气液分离器的结构图；

图3为图2中所提供的气液分离器的A处放大图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参阅图1，本实用新型一实施例提供一种二次节流制冷循环系统100，包括压缩冷却机构、蒸发器20、一次节流机构30、二次节流机构40及气液分离器 50，二次节流机构40、蒸发器20、压缩冷却机构及一次节流机构30依次连通，气液分离器50位于一次节流机构30与二次节流机构40之间。工作时，压缩冷却机构吸收蒸发器20的低温低压CO2气体并将其压缩冷却成高温高压的超临界气体，高温高压的超临界气体经过一次节流机构30后形成中压气液两相进入气液分离器50，中压气液两相在气液分离器50内进行气液分离，气体(饱和气) 进入压缩冷却机构内，液体(饱和液)经过二次节流机构40后流向蒸发器20，并经过蒸发器20后形成低温低压CO2气体，依次循环。

在一个实施例中，上述二次节流制冷循环系统100为二次节流双级制冷循环系统，也即为压缩冷却机构分为两级，分别为低压级压缩冷却机构与高压级压缩冷却机构，低压级压缩冷却机构位于蒸发器20与高压级压缩冷却机构之间，高压级压缩冷却机构位于一次节流机构30与低压级压缩冷却机构之间，且高压级压缩冷却机构与气液分离器50连通，也即为蒸发器20的低温低压CO2气体经过低压级压缩冷却机构后进入高压级压缩冷却机构再进入一次节流机构30内节流，且气液分离器50分离出的气体进入高压级压缩冷却机构内。

具体地，低压级压缩冷却机构包括相互连通的低压级压缩机11及低压级气体冷却器12，高压级压缩冷却机构包括相互连通的高压级压缩机13及高压级气体冷却器14。此时蒸发器20的低温低压CO2气体首先经过低压级压缩机11压缩形成中温中压的气体，而后经过低压级气体冷却器12后进入高压级压缩机13，高压级压缩机13进行二次压缩将中温中压气体压缩为高温高压气体，并经过高压级气体冷却器14后进入一次节流机构30节流。

可以理解的是，在另一个实施例中，上述二次节流制冷循环系统100也可以为二次节流多级压缩循环系统，也即为压缩冷却机构分为多级(至少三级)。如当压缩冷却机构分为三级时，压缩冷却机构包括低压级压缩冷却机构、中压级压缩冷却机构及高压级压缩冷却机构，低压级压缩冷却机构与位于蒸发器20 与中压级压缩冷却机构之间，中压级压缩冷却机构位于低压级压缩冷却机构与高压级压缩冷却机构之间，高压级压缩冷却机构位于中压级压缩冷却机构与一次节流机构30之间，且高压级压缩冷却机构与气液分离器50连通，至于压缩冷却机构的具体工作过程请参照上述二次节流双级制冷循环系统，在此不再详细介绍。

参阅图2，在一个实施例中，气液分离器50包括本体51、气液两相进管53 及第一螺旋件54。

具体地，本体51内开设有容置腔511，本体51上还开设有气体出口513及液体出口514，气体出口513连通于高压级压缩机13与容置腔511之间，液体出口514连通于容置腔511与二次节流机构40之间。

气液两相进管53至少部分容置于容置腔511内，气液两相进管53设置有气液两相进口531及气液两相出口532，气液两相进口531连通于一次节流机构 30与气液两相出口532之间，气液两相出口532连通于气液两相进口531与容置腔511之间，以使从气液两相进口531进入的气液两相从气液两相出口532 流向容置腔511内。

第一螺旋件54设置于容置腔511内，第一螺旋件54沿气液两相进管53的轴向设置于气液两相进管53外，第一螺旋件54的两端分别与气液两相出口532 与气体出口513连通。

如此，从气液两相出口532流出的气液两相混合物上升流经第一螺旋件54 时，在第一螺旋件54的旋分作用下分离，分离形成的气体流向气体出口513并从气体出口513排向高压级压缩机13内，分离形成的液体流向液体出口514并从液体出口514排向二次节流机构40内，第一螺旋件54的设置有利于气液的分离，且也有效防止了从气体出口513排出的气体带液。

具体地，气液两相进管53沿竖直方向设置，如此第一螺旋件53也沿竖直方向设置，以增加气液分离效果。

更具体地，气液两相进管53全部容置于容置腔511内，气液两相进管53 与容置腔511的顶壁连接，本体51上还开设有气液两相进孔512，液两相进孔 512与一次节流机构30连通，气液两相进管53的气液两相进口531与本体51 气液两相进孔512对接。可以理解地，在另一个实施例中，气液两相进管53也可以部分容置于容置腔511内，气液两相进管53另一部分从液两相进孔512穿出容置腔511外，此时气液两相进管53的气液两相进口531与一次节流机构30 直接连通，在此不作限定。

在一个实施例中，设置容置腔511的横截面为圆形，第一螺旋件54沿容置腔511的径向填充满整个容置腔511，以使上升的所有气液混合物都被第一螺旋件54旋分。

在一个实施例中，气液两相出口532的中轴线与气液两相进管53的中轴线相交设置。此时气液两相在从气液两相进管53流出时相较于其流进气液两相进管53时的方向不同，即气液两相在流经气液两相进管53后发生转向，当气液两相转向时也可以在一定程度上增加气液分离效果。

气液分离器50还包括撞击件52，撞击件52设置于容置腔511内，撞击件 52位于气液两相出口532处，撞击件52用于当经过一次节流机构30节流后形成的气液两相当撞击其时进行气液分离。

参阅图3，撞击件52面向气液两相进口531的一侧具有位于气液两相的运动路径上的撞击面521，气液两相出口532连通于撞击面521与容置腔511之间，气液两相撞击上述撞击面521后分离，且分离后形成的气体经过第一螺旋件54 旋分后通过气体出口513排出，气液两相撞击上述撞击面521后分离形成液体通过液体出口514排出。

如此，从一次节流机构30流出的气液两相从气液两相进口531进入并撞击到撞击件52的撞击面521上，由于气体较轻将向上移动，液体较重将顺着撞击面521向下滑动，撞击面521对气液两相进行第一次气液分离。分离后形成的气体再一次经过第一螺旋件54旋分从气体出口513流向高压级压缩机13，分离后形成的液体从液体出口514流向二次节流机构40进行二次节流。

具体地，上述气体出口513开设于本体51的顶端上，以便于分离后气体的排出；相应地，液体出口514开设于本体51的底端上，以便于分离后液体的排出。在另一个实施例中，气体出口513与液体出口514的设置位置不受限定。

在一个实施例中，为了便于分离后气体与液体的排出，还可以设置气液分离器50包括气体出管与液体出管，气体出管穿设于气体出口513内并延伸向外界，液体出管穿设于液体出口514内并延伸向外界。可以理解地，在另一个实施例中，气液分离器50也可以不包括气体出管与液体出管，可以通过外界管穿设于气体出口513与液体出口514内，以便于分离后气体与液体的排出，在此不作限定。

在一个实施例中，撞击件52连接于气液两相进管53的底部，气液两相出口532开设于气液两相进管53的侧面。具体地，设置撞击件52与上述气液两相进管53的连接处密封，如此保证了所有流经气液两相进管53的气液两相均撞向撞击件52的撞击面521，而不会存在部分流经气液两相进管53的气液两相从撞击件52与气液两相进管53的连接处之间的缝隙溢出，保证了气液分离效果。

具体地，撞击件52为圆锥形，圆锥的轴与气液两相进管53的中轴线重合，且圆锥形的顶点面向气液两相进口531设置，上述撞击面521形成于圆锥形的外表面，也即为撞击面521为锥形面，此时整个撞击件52容置于气液两相出口端内，且撞击件52的底部与气液两相进管53的内壁之间密封连接。

可与理解地，上述撞击件52不限于为圆锥形，如还可以为板状结构，该板状结构的撞击件52的外周缘与气液两相进管53的内壁之间密封连接，上述撞击面521形成于该板状结构的撞击件52面向气液两相进口531的表面，此时撞击面521为平面，至于撞击件52的形状在此不作限定。

在一个实施例中，设置气液分离器50还包括对接装配于气液两相进管53 具有气液两相出口532的一端的装设件55及设置于容置腔511内的第二螺旋件 56，第二螺旋件56沿气液两相进管53的轴向设置于装设件55外，第二螺旋件 56的两端分别与气液两相出口532及液体出口514连通。如此，保证了经过撞击件52分离后形成的液体在经过气液两相出口532后，在第二螺旋件56的旋分作用下进入液体出口514排出，第二螺旋件56的设置进一步有利于气液的分离，且也进一步有效防止了从气体出口513排出的气体带液。

具体地，第二螺旋件56沿容置腔511的径向填充满整个容置腔511，以保证从气液两相出口532流出的所有液体再次经过第二螺旋件56旋分。

传统的气液分离器50，由于从其气体出口513流出的气体与从经过低压级气体冷却器12冷却后的中压级气体混合后一同进入高压级压缩机13压缩，但是两种气体的温度和压力不同，从而造成高压级压缩机13补气量的分配异常，此时高压级压缩机13对上述两种气体选择性吸收，从而导致制冷能力降低。

在一个实施例中，本体51上还开设有气体进口515，气体进口515连通于低压级气体冷却器12与容置腔511之间。如此，经过低压级气体冷却器12冷却后的中压级气体进入气液分离器50与上述分离出的气体混合后一同进入高压级压缩机13压缩，从而高压级压缩机13补气量的分配均匀，从而高压级压缩机13对上述两种气体均可吸收，制冷能力较好。

具体地，上述气体进口515连通于容置腔511的底部与低压级气体冷却器 12之间。如此经过低压级气体冷却器12冷却后的中压级气体进入气液分离器 50的容置腔511的底部内，增加饱和液体的蒸发效果。

本实用新型一实施例还提供一种上述二次节流制冷循环系统100所包括的气液分离器50。

本实用新型实施例提供的气液分离器50及二次节流制冷循环系统100，具有以下有益效果：

1、从一次节流机构30流出的气液两相从气液两相进口531进入气液两相进管53内撞击到撞击件52的撞击面521上，并从气液两相出口532流出，由于气体较轻将向上移动，液体较重将顺着撞击面521向下滑动，气液两相在撞击面521的作用下分离，气液分离效果较好；

2、气液两相在撞击撞击面521后从气液两相出口532流出时，与其流进气液两相进管53时的方向不同，气液两相转向时增加了气液分离效果；

3、由于第一螺旋件54与第二螺旋件56的旋分作用，有效防止了从气体出口513排出的气体带液，如此从气体出口513流向高压级压缩机13的气体将不再存在液体，降低了高压级压缩机13吸气存在带液的风险；

4、经过低压级气体冷却器12冷却后的中压级气体从气体进口515进入气液分离器50与位于气液分离器50内的气体进行混合后进入高压级压缩机13，如此保证了高压级压缩机13的补气量的分配均匀，从而高压级压缩机13对上述两种气体均可吸收，制冷能力较好。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。