一种带浮球阀的闪蒸式经济器及其控制方法与流程

1.本技术属于制冷机械技术领域，具体是应用在中央空调领域冷水机组中的一种带浮球阀的闪蒸式经济器及其控制方法。


背景技术：

2.在冷水机组中，常用的经济器形式主要有板换式经济器和闪蒸式经济器这两类，其中板换式经济器为过冷型经济器，为使高压液态冷媒达到理想的过冷度，板式换热器往往需要配置的较大，这会使得机组的整体成本上升，且使用板换式经济器时，整个管路比较复杂，机组装配效率不高。相较而言，闪蒸式经济器具有管路简单、成本低廉、系统能效提升更高等优势。因此，闪蒸式经济器应用前景更为广泛。
3.一般的闪蒸式经济器不含节流装置，在经济器以后的管路系统中还需配置低压侧的节流装置，如果节流装置选用孔板，则会在较小负荷时因气体通过从而降低机组的综合部分负荷能效；如果节流装置选用的是电子膨胀阀或者电动阀，则会提高整机的成本，也会使得机组的自动控制和管路装配变得复杂。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的技术问题，为此，本技术提出一种带浮球阀的闪蒸式经济器，其结构简单、成本低廉、运行可靠。
5.一种带浮球阀的闪蒸式经济器，包括筒体1，筒体1的轴向两端分别设有将筒体1密封的左侧端板2和右侧端板3，筒体1内下部为液态工质区15，筒体1中部设有竖向的将筒体1内部空间分隔为左右两部分的圆形滤网8，所述圆形滤网8左右两侧分别设夹紧固定作用的左侧滤网固定板10和右侧滤网固定板9；筒体1左侧顶部开设有供气态工质流出的出气管6，筒体1左侧中上部设有挡液板11，挡液板11两端分别与左侧端板2和圆形滤网8相连接，所述筒体1、左侧端板2、挡液板11、圆形滤网8和液态工质区15的上界面一起围成左侧气液混合通道13，筒体1、右侧端板3、圆形滤网8和液态工质区15的上界面一起构成右侧气液混合通道14，所述筒体1顶部、左侧端板2、挡液板11和圆形滤网8一起围成气体通道12；筒体1左侧中下部与工质进口组件4连接，连接的位置位于挡液板11和液态工质区15液面之间，所述工质进口组件4于筒体1内部的出口正对左侧端板2；筒体1右侧底部设有供液态工质流出的出液管5，出液管5与具有节流作用的浮球阀组件7相连，筒体1右侧中下部设有竖向的使液面稳定的液位平稳板16，所述液位平稳板16位于圆形滤网8和出液管5之间。
6.进一步，所述圆形滤网8设于筒体1中心位置，左右侧滤网固定板和筒体焊接连接，左右侧滤网固定板上密布开孔。
7.进一步，所述工质进口组件4由直管41和90
°
弯头42连接而成，直管41与经济器筒体1焊接，部分直管41和弯头42设于筒体1内部，且弯头42的出口正对左侧端板2。
8.进一步，所述浮球阀组件7可以由阀体71a、浮子72a和阀体盖板73a组成，阀体71a是直钢管，沿轴向方向开有长条孔，浮子72a呈桶形，可以沿着阀体71a上下滑动，顶端为起
限位作用的阀体盖板73a，当浮子72a处于阀体71a的最下方时，完全将阀体71a的长条孔遮掩起来。
9.进一步，所述浮球阀组件7也可以由阀体71b、浮子72b组成，阀体71b外面是直钢管，里面是可以转动的阀瓣，浮子72b圆球形，阀体和浮子之间由连杆连接。
10.进一步，所述浮球阀组件7的浮子呈碗形或球形。
11.进一步，所述左侧端板2和右侧端板3为平板或法兰，挡液板11和筒体1密焊连接，挡液板11和左侧端板2密焊连接，挡液板11和左侧滤网固定板10密焊连接。
12.进一步，所述工质进口组件4与冷水机组中的冷凝器相连通，出液管5与冷水机组中的蒸发器相连通，出气管6与冷水机组中的压缩机相连通。
13.进一步，经过节流后的中温中压气液混合工质通过工质进口组件4进入闪蒸式经济器，气液混合工质先进入工质进口组件4的直管41，再经过弯头42后，气液混合工质被改变流向，然后垂直喷射到经济器的左侧端板2，气液混合工质中的大部分液态工质经过撞击会沿着左侧端板向下汇集到筒体底部，实现第一次气液分离；挡液板11和筒体1、左侧端板2均为密焊连接，因此气液混合工质只能通过左侧气液混合通道13从左向右流动，然后流过圆形滤网8的中下部，经过圆形滤网8后，气液混合工质中的细小液滴会被滤网过滤，实现第二次气液分离；经过圆形滤网8后剩余的气液混合工质沿着右侧气液混合通道14向上流动，然后流过圆形滤网8的中上部，经过圆形滤网8后，气液混合工质中的细小液滴再次被圆形滤网8过滤，实现第三次气液分离；经过三次气液分离后，气态的工质由气体通道12进入出气管6，然后经过气管管路，最终通入压缩机；经过三次气液分离后被分离出来的液态工质全部汇集到经济器筒体1的底部形成液态工质区15，液态工质的流向为从左向右，在流动过程中会经过圆形滤网8的底部，在右侧滤网固定板9和浮球阀组件7之间设置一个液位平稳板16，在液态工质进入浮球阀之前，先平稳液态工质的液面，以免对浮球阀组件7的浮子造成太大的冲击，从而影响浮球阀的正常工作。
14.进一步，左侧气液混合通道13中的气液混合工质通过圆形滤网8的流速低于0.5m/s，气体通道12中的气态工质通过横截面积的流速低于1.0m/s。
15.上述技术方案具有如下优点或有益效果：本技术提出一种带浮球阀的闪蒸式经济器，该经济器采用卧式结构，气液混合工质通过工质进口组件进入闪蒸式经济器，经过弯头后改变流向，然后垂直喷射到左侧端板上，实现第一次气液分离，然后气液混合工质通过左侧气液混合通道，经过圆形滤网的下半部分，实现第二次气液分离，最后剩余气液混合工质通过右侧气液混合通道上升，经过圆形滤网的上半部分，实现第三次气液分离，经过三次气液分离后，可以防止液态工质从经济器顶部的补气出气口进入压缩机，避免引起压缩机液击。经过气液分离后的气体工质通过经济器顶部出口流出，进入压缩机二级吸气，液体工质经经济器内底部设置的浮球阀，并通过浮球阀自动调整经济器内部液态工质的液位高度，并对流出经济器的液态工质进行节流，简化后续管路系统的设计。该浮球阀具有结构简单、成本低廉、运行可靠等优点。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，对于本领域技术人员来讲，在
不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
17.图1是根据本技术一个实施例的一种闪蒸式经济器结构示意图。
18.图2是根据本技术一个实施例的进液管组件结构示意图。
19.图3是根据本技术一个实施例的一种浮球阀组件结构示意图。
20.图4是根据本技术一个实施例的另一种浮球阀组件结构示意图。
具体实施方式
21.下面结合本技术的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，旨在用于解释发明构思。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
22.描述所用术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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。
23.描述所用术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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一个或者更多个该特征。术语“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
24.除非另有明确的规定和限定，描述所用术语“相连”、“连通”等应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接、电连接；可以是直接相连、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。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实施例中的具体含义。
25.除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“之上”、“之下”或“上面”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”或“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”或“下面”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之下”、“下方”或“下面”可是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
26.描述所用术语“一个具体实施例”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技术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。
27.在本技术的下述说明中，为了说明的方便，对附图1做以下区域划分，以经济器筒体1的中心线为基准，中心线以上为筒体中上部，中心线以下为筒体中下部；又以圆形滤网8为基准，圆形滤网8左边为筒体左侧，圆形滤网8右边为筒体右侧。需要说明的是，上述对于
筒体中上部、筒体中下部、筒体左侧、筒体右侧的定义只是为了后续说明的方便，并不限定该经济器在使用时的朝向，即实际经济器的制造应用中，具体零部件的方向、位置有所变化，也在本专利的保护范围内。
28.参考图1，本技术的一个具体实施例提出了一种带浮球阀的闪蒸式经济器，包括筒体1，筒体1的轴向两端分别设有将筒体1密封的左侧端板2和右侧端板3，筒体1内部位于水平方向的中部位置设有竖向的将筒体1内部空间分隔为左右两部分的圆形滤网8，筒体1下部为液态工质区15，气液混合工质流通通过圆形滤网8时，可以过滤气液混合工质中的液滴，实现气液分离。筒体1左侧顶部开设有出气管6，经过气液分离后的气态工质从出气管6流出，通过气管管路后进入压缩机补气口。筒体1左侧中上部设有挡液板11，挡液板11两端分别与左侧端板2和圆形滤网8相连接。筒体1左侧中下部与工质进口组件4连接，连接处位于挡液板11下方、液态工质区15上界面上方。筒体1右侧底部设有出液管5，出液管5与浮球阀组件7相连，液态工质经过浮球阀组件7节流后，由出液管5流出经济器筒体1，通过液管管路后进入蒸发器。筒体1右侧中下部设有竖向的液位平稳板16，所述液位平稳板16位于圆形滤网8和出液管5之间，以使液面稳定，避免液面波动对浮球阀组件7造成影响。
29.参考图2，本技术的一个具体实施例提出了一种带浮球阀的闪蒸式经济器，所述工质进口组件4由直管41和90
°
的弯头42连接而成，直管41与经济器筒体1焊接，部分直管41和弯头42插入到筒体1内部，且弯头42的出口正对左侧端板2。气液混合工质进入直管41，然后经过弯头42被改变流向，从弯头42流出的气液混合工质的流向和经济器的左侧端板垂直。
30.参考图1和图2，所述筒体1、左侧端板2、挡液板11、圆形滤网8和液态工质区15的上界面一起围成左侧气液混合通道13，筒体1、右侧端板3、圆形滤网8和液态工质区15的上界面一起构成右侧气液混合通道14。所述筒体1顶部、左侧端板2、挡液板11和圆形滤网8一起围成气体通道12。气液混合工质经工质进口组件4被弯头42改变流向，气液混合工质垂直喷射到经济器筒体1的左侧端板2，气液混合工质中的大部分液态工质经过撞击会沿着左侧端板向下汇集到筒体底部，实现第一次气液分离。左侧气液混合通道13中的气液混合工质经过圆形滤网8的过滤，实现第二次气液分离，剩余气液混合工质在右侧气液混合通道14中上升，然后再次经过滤网8的过滤，实现第三次气液分离。
31.参考图3，本技术的一个具体实施例提出了一种带浮球阀的闪蒸式经济器，浮球阀组件7包括阀体71a、浮子72a和阀体盖板73a。阀体71a是直钢管，沿轴向方向开有长条孔，浮子72a呈桶形，可以沿着阀体71a上下滑动，顶端的阀体盖板73a起限位作用，防止浮子72a滑出阀体71a。当浮子72a处于阀体71a的最下方时，完全将阀体71a的长条孔遮掩起来。
32.参考图4，本技术的一个具体实施例提出了一种带浮球阀的闪蒸式经济器，浮球阀组件7的另一种变形形式，包括阀体71b、浮子72b，阀体71b外面是直钢管，里面是可以转动的阀瓣，浮子72b圆球形，阀体和浮子之间由连杆连接。
33.优选的，所述浮球阀组件7的浮子可以是碗形的，也可以是球形的，也可以是其他任何形式的浮子，且浮球阀组件7在冷水机组的工作中具备节流功能。
34.优选的，左侧气液混合通道13中的气液混合工质通过圆形滤网8的流速低于0.5m/s。
35.优选的，且气体通道12中的气态工质通过横截面积的流速低于1.0m/s。
36.优选的，圆形滤网8设置于筒体1中间位置，左右两侧分别为左侧滤网固定板10和
右侧滤网固定板9，左右侧滤网固定板和筒体焊接连接，对圆形滤网起夹紧固定作用，左右侧滤网固定板上密布开孔，以便气态工质、液态工质和气液混合工质可以通过。
37.优选的，左侧端板2和右侧端板3可以是平板或法兰。挡液板11和筒体1密焊连接，所述挡液板11和左侧端板2密焊连接，挡液板11和左侧滤网固定板10密焊连接。浮球阀组件7设置于出液管5上方，汇集于筒体底部的液态工质经过浮球阀组件7的节流后进入出液管5。
38.优选的，工质进口组件4与冷水机组中的冷凝器相连通，出液管5与冷水机组中的蒸发器相连通，出气管6与冷水机组中的压缩机相连通。
39.下面对经济器内工质的流动过程进行详细说明：经过节流后的中温中压气液混合工质通过工质进口组件4进入闪蒸式经济器，气液混合工质先进入工质进口组件4的直管41，再经过弯头42后，气液混合工质被改变流向，然后垂直喷射到经济器的左侧端板2，气液混合工质中的大部分液态工质经过撞击会沿着左侧端板向下汇集到筒体底部，实现第一次气液分离。被分离出来的液态工质会从左向右流动。挡液板11和筒体1、左侧端板2均为密焊连接，因此气液混合工质只能通过左侧气液混合通道13，从左向右流动，然后流过圆形滤网8的中下部，经过圆形滤网后，气液混合工质中的细小液滴会被滤网过滤，实现第二次气液分离。经过滤网后剩余的气液混合工质沿着右侧气液混合通道14向上流动，然后流过圆形滤网8的中上部，经过圆形滤网后，气液混合工质中的细小液滴再次被滤网过滤，实现第三次气液分离。经过三次气液分离后，几乎为纯气态的工质进入气体通道12，通过气体通道12后进入出气管6，然后经过气管管路，最终进入压缩机的补气口。
40.为提高圆形滤网对细小液滴的过滤效率，左侧气液混合通道13中的气液混合工质通过圆形滤网8的流速低于0.5m/s；气体通道13中的气态工质通过横截面积的流速低于1.0m/s。
41.经过三次气液分离后被分离出来的液态工质全部汇集到经济器筒体1的底部，形成液态工质区15，液态工质的流向为从左向右，在流动过程中会经过圆形滤网8的底部，因此液位会被扰动，另外，最主要的，左侧气液混合通道13中的气液混合工质在流动过程中也会与液态工质接触，不断扰动液态工质的液面。因此在右侧滤网固定板9和浮球阀组件7之间设置一个液位平稳板16，在液态工质进入浮球阀之前，先平稳液态工质的液面，以免对浮球阀组件7的浮子造成太大的冲击，从而影响浮球阀的正常工作。
42.本技术实施例一，阀体71a沿轴向有长条形开孔，经济器液位较低或者没有液位时，浮子72a不受浮力或者所受浮力无法克服浮子本身的重力，此时浮子处于阀体的最下方，完全将阀体上的长条孔遮掩起来。液态工质无法通过阀体上的长条孔流出经济器，因此液位将不断升高，液位升高后，浮子所受的浮力越来越大，最终，浮子在浮力的作用下克服重力，由下往上滑动，阀体上的长条孔慢慢露出，液态工质可以通过长条孔流出阀体（此过程中浮球阀也起节流作用），进入液管管路，最终进入蒸发器。进入经济器的气液两相混合工质中的液态工质多于通过阀体流出经济器的液态工质，则液位会越来越高，浮子会越升越高，阀体上的流通面积也会越来越大，直到流入经济器的液态工质和流出经济器的液态工质达到平衡，此时浮子的高度处于一个动态稳定的状态。反之，流入经济器的液态工质少于流出经济器的液态工质，则液位会越来越低，浮子也会降低高度，阀体上的流通面积会减小，直到流入经济器的液态工质和流出经济器的液态工质重新达到平衡，此时浮子的高度
再次处于一个动态稳定的状态。阀体盖板73a对浮子起限位作用，防止浮子滑出阀体。通过浮球阀可以自动调节经济器中液态工质的液位高度。液态工质经过阀体的长条孔后被节流，成为低温低压的气液混合工质，进入出液管5后流出经济器，然后经过液管管路，最终进入蒸发器。
43.本技术实施例二，阀体71b内部的流通面积可调，经济器液位较低或者没有液位时，浮子72b不受浮力或者所受浮力无法克服浮子本身的重力，此时浮子处于经济器筒体的最下方，阀体内部的流通面积也是最小的。液态工质只有极微量的部分通过阀体流出经济器，因此液位将不断升高，液位升高后，浮子所受的浮力越来越大，最终，浮子在浮力的作用下克服重力，由下往上浮动，阀体上的流通面积随着浮子往上运动而逐渐变大，液态工质不断通过阀体流出经济器，进入液管管路，最终进入蒸发器。进入经济器的气液两相混合工质中的液态工质多于通过阀体流出经济器的液态工质，则液位会越来越高，浮子会越升越高，阀体上的流通面积也会越来越大，直到流入经济器的液态工质和流出经济器的液态工质达到平衡，此时浮子的高度处于一个动态稳定的状态。反之，流入经济器的液态工质少于流出经济器的液态工质，则液位会越来越低，浮子也会降低高度，阀体上的流通面积会减小，直到流入经济器的液态工质和流出经济器的液态工质重新达到平衡，此时浮子的高度再次处于一个动态稳定的状态。通过浮球阀可以自动调节经济器中液态工质的液位高度。液态工质经过阀体后被节流，成为低温低压的混合工质，进入出液管5后流出经济器，然后经过液管管路，最终进入蒸发器。
44.在本实施例一和实施例二中，经济器包含了浮球阀，通过浮球阀可以自动调节经济器中液态工质的液面高度，避免因液位过高，液态冷媒被带出经济器，进入压缩机，从而引起液击现象；液态工质经过节流阀后完成节流，后续液管管路中不需要再配置其他节流装置，简化了后续管路的设计。
45.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制。在不脱离本技术精神和范围的前提下，本技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本技术范围内。