一种气液分离冷却系统的制作方法

本实用新型涉及气液分离与冷却液冷设备技术领域，具体为一种气液分离冷却系统。

背景技术：

在气液相分离，并把液相冷却的场合，比如蒸汽回收，尾气处理等工作环境中，特别是抽除易燃、易爆、有毒等气体的回工作环境中，气体必须到指定的管路、绝对不允许外泄及排到其它管路中去。如果外泄或者排到其它管路中去，轻则造成经济损失，重则危及生命财产的安全、引发安全事故。又由于需要在该工作环境在，需要实现抽除气体的泵体等温压缩的特点，泵体在抽真空压缩气体的过程中工作液需要吸收气体压缩产生的热量，导致工作液的温度升高。如果完全循环的工作液不经过冷却的话温度会越来越高，工作液温度高一方面会影响泵体的真空度、另一方面会引发泵体的气蚀现象造成泵体损坏。

但是，现有的泵体使用的气液分离冷却系统，要么是在使用过程中出现气体泄漏，要么是冷却效果不是很理想，因此，急需一种配合泵体使用的。

专利号为cn02222712.1的专利文献公开了的分离和冷却一体化的液环泵，属于化工设备中输送气体的流体机械领域。它包括液环泵本体、气液分离器和冷却器，并通过管道和阀门相连，其技术要点是将气液分离器与冷却器连为一体，冷却器或为气液分离器外壁上的水冷夹套，或为气液分离器内腔中的水冷盘管。由于设置的水冷夹套或水冷盘管就可带走工作液中因泵体工作时所产生的气体压缩热，从而省掉了已有技术中设置的外冷却器、循环泵和监测仪表以及约90％的管道和阀门。

虽然，上述专利实现了对工作液的冷却，也实现了气体密封，但是，其通过夹套水冷或者是盘管水冷方式的冷却效果都不是十分理想。

技术实现要素：

针对以上问题，本实用新型提供了一种气液分离冷却系统，其通过利用气液分离罐分隔形成底部相连通的第一罐体隔腔、第二罐体隔腔及第三罐体隔腔，并在第二罐体隔腔内设置冷却管，在泵体启动初期时，泵体产生的压力使第一罐体隔腔与第三罐体隔腔内的工作液集中到第二罐体隔腔内，通过冷却管内流动的冷却液进行快速的热交换冷却，解决泵体工作液快速冷却的技术问题，同时实现对气体的完成密封，保证气体不发生任何泄露。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种气液分离冷却系统，还包括：

气液分离罐，所述气液分离罐水平设置，沿其水平方向，该气液分离罐内通过设置第一液位隔板及第二液位隔板，使该气液分离罐依次划分为第一罐体隔腔、第二罐体隔腔及第三罐体隔腔；以及

冷却器，所述冷却器设置于所述气液分离罐内部，其横跨所述第一罐体隔腔、第二罐体隔腔及第三罐体隔腔，且其冷却所述气液分离罐内的工作液；

其中，所述第一液位隔板与第二液位隔板的底部均设置有流通口，通过该流通口使所述第一罐体隔腔、第二罐体隔腔及第三罐体隔腔的底部连通，流通工作液；

通过排气管道连通所述第一罐体隔腔的顶部与外部的泵体上的排气口，以及通过回流管路连通所述第二罐体隔腔的下部与外部的泵体上的工作液入口，使泵体与所述气液分离罐内的工作液循环流动；

通过连通管连通所述第一罐体隔腔的上部与第三罐体隔腔的上部，使所述第一罐体隔腔内的气体流动至所述第三罐体隔腔内，从所述第三罐体隔腔顶部的系统排气口排出。

作为改进，所述流通口的高度为2-3cm，且所述第二罐体隔腔上设置有补液管，该补液管上设置有控制开关的补液阀。

作为改进，所述泵体静止时，所述第一罐体隔腔、第二罐体隔腔及第三罐体隔腔内的气压均为p1，所述泵体启动时，所述第一罐体隔腔与第三罐体隔腔内气压均为p2，所述第二罐体隔腔内气压为p3，且p2与p3的关系满足：p2＞p3。

作为改进，所述第一罐体隔腔的体积为v1，第二罐体隔腔的体积为v2，第三罐体隔腔的体积为v3，v1、v2及v3之间满足关系：v1+v3＜v2。

作为改进，所述第二罐体隔腔上设置有溢流管，该溢流管与所述第二罐体隔腔的连接位置位于所述第二罐体隔腔的上部。

作为改进，所述溢流管位于所述第二罐体隔腔内部的部分为倒置的l形，该部分包括水平设置的水平管路与竖直设置的竖直管路，其中所述竖直管路下部的溢流进口位于所述第二罐体隔腔内工作液面的下方。

作为改进，所述第二罐体隔腔底部设置有排空管路，该排空管路上设置有控制器开关的排空阀，且沿排空管路的流动方向，其位于该排空阀后侧的部分与所述溢流管连通。

作为改进，所述第二罐体隔腔的一侧设置有液位计，该液位计竖直设置，其上端与下端均分别与所述第二罐体隔腔连通。

作为改进，所述冷却器包括：

冷却管，若干的所述冷却管水平设置于第二罐体隔腔内，其两端分别与所述第一液位隔板及第二液位隔板上对应的冷却孔连接；

端盖，所述端盖位于所述第一罐体隔腔内，其与所述第一液位隔板固定连接，且其覆盖罩设所述第一液位隔板上的冷却孔；

管程筒体，所述管程筒体位于所述第三罐体隔腔内，其与所述第二液位隔板固定连接，且其覆盖罩设所述第二液位隔板上的冷却孔；以及

管程隔板，所述管程隔板位于所述管程筒体内，其分隔所述管程筒体形成上程出水程及下程进水程，且所述上程出水程上设置有冷却水出管，所述下程进水程上设置有冷却水进管。

作为改进，设置于所述第二罐体隔腔内的若干的所述冷却管成圆柱形均布排列。

本实用新型系统的有益效果在于：

(1)本实用新型通过利用气液分离罐分隔形成底部相连通的第一罐体隔腔、第二罐体隔腔及第三罐体隔腔，并在第二罐体隔腔内设置冷却管，在泵体启动初期时，泵体产生的压力使第一罐体隔腔与第三罐体隔腔内的工作液集中到第二罐体隔腔内，通过冷却管内流动的冷却液进行快速的热交换冷却，解决泵体工作液快速冷却的技术问题，同时实现对气体的完成密封，保证气体不发生任何泄露；

(2)本实用新型通过在第二罐体隔腔上设置溢流管，通过溢流管的设置，实现了气液分离罐溢流口的全程液封，既使溢流管口始终在液面以下，阻止了有毒有害工艺气体的外泄或从溢流口流向其它管路，此措施可杜绝潜在危害的发生，使生产环境更加安全；

(3)本实用新型通过将列管式的冷却管组成的换热器集成在汽液分离罐内部，既能巧妙的利用罐体空间，省去了单独配置换热器的麻烦，且整体成本比单独配置列管式换热器底的多，又因为将换热器集成在汽液分离罐内部使得换热时间更加充分换热效率更高；

(4)本实用新型通过将冷却管排列成为圆柱形排列的冷却换热器，使泵体在切换运行的功率时，功率越大，集中向第二罐体隔腔内的冷却液就越多，相应的淹没冷却管的数量也就越多，冷却效果也就越好，使工作液的冷却效率与泵体的运行功率适配。

综上所述，本实用新型具有冷却效果好，密封效果好，且冷却效果随泵体的工作功率可以进行变化等优点，尤其适用于泵体气液分离与冷却液冷设备技术领域。

附图说明

图1为本实用新型气液分离罐剖视视结构示意图；

图2为本实用新型初始状态气液分离罐结构示意图；

图3为本实用新型工作状态气液分离罐结构示意图；

图4为本实用新型冷却器立体结构示意图；

图5为本实用新型冷却器剖视结构示意图；

图6为本实用新型溢流管剖视结构示意图；

图7为本实用新型立体结构示意图；

图8为本实用新型局部结构示意图；

图9为图8中a处结构放大示意图；

图10为本实用新型局部立体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，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”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。

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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1：

如图1、图7至图10所示，一种气液分离冷却系统，包括：

气液分离罐2，所述气液分离罐2水平设置，沿其水平方向，该气液分离罐2内通过设置第一液位隔板21及第二液位隔板22，使该气液分离罐2依次划分为第一罐体隔腔23、第二罐体隔腔24及第三罐体隔腔25；以及

冷却器3，所述冷却器3设置于所述气液分离罐2内部，其横跨所述第一罐体隔腔23、第二罐体隔腔24及第三罐体隔腔25，且其冷却所述气液分离罐2内的工作液；

其中，所述第一液位隔板21与第二液位隔板22的底部均设置有流通口211，通过该流通口211使所述第一罐体隔腔23、第二罐体隔腔24及第三罐体隔腔25的底部连通，流通工作液；

通过排气管道231连通所述第一罐体隔腔23的顶部与外部的泵体上的排气口，以及通过回流管路241连通所述第二罐体隔腔24的下部与外部的泵体上的工作液入口，使泵体与所述气液分离罐2内的工作液循环流动，其中，本实用新型中的泵体优选为液环泵1，液环泵1上的排气口11与第一罐体隔腔23连通，液环泵1上的工作液入口12与第二罐体隔腔24连通，但需要强调是，本实用新型中气液分离冷却系统不仅局限于与液环泵、螺杆泵等进行配合使用，凡任何需要气液相分离，并把液相冷却的场合，比如蒸汽回收，尾气处理等均可以使用本实用新型的气液分离冷却系统；

通过连通管251连通所述第一罐体隔腔23的上部与第三罐体隔腔25的上部，使所述第一罐体隔腔23内的气体流动至所述第三罐体隔腔25内，从所述第三罐体隔腔25顶部的系统排气口252排出。

其中，所述流通口211的高度为2-3cm，且所述第二罐体隔腔24上设置有补液管26，该补液管26上设置有控制开关的补液阀261，补液管26在气液分离罐2内的工作液处于缺少状态时，进行补充。

进一步的，所述液环泵1静止时，所述第一罐体隔腔23、第二罐体隔腔24及第三罐体隔腔25内的气压均为p1，所述液环泵11启动时，所述第一罐体隔腔23与第三罐体隔腔25内气压均为p2，所述第二罐体隔腔24内气压为p3，且p2与p3的关系满足：p2＞p3。

更进一步的，所述第一罐体隔腔23的体积为v1，第二罐体隔腔24的体积为v2，第三罐体隔腔25的体积为v3，v1、v2及v3之间满足关系：v1+v3＜v2。

需要说明的是，气液分离罐2内焊接有第一液位隔板21与第二液位隔板22，液位分隔板1液位分隔板2与气液分离罐管壁满焊，且第一液位隔板21，第二液位隔板22底部与气液分离罐1底部有约2-3厘米左右的间隙的流通口211，保证工作液可以流通。

第一液位隔板21与第二液位隔板22之间设置冷却器3。当气液分离罐2内工作液高于流通口211时第一液位隔板21与第二液位隔板22会将气液分离罐2内部空气分割成三个独立的腔体，即第一罐体隔腔23、第二罐体隔腔24、第三罐体隔腔25，其中第一罐体隔腔23与第三罐体隔腔25通过连通管251是相通的，既第一罐体隔腔23与第三罐体隔腔25两个腔体压力相等。

如图2与图3所示，初始状态时气液分离罐2内液位(第一罐体隔腔23、第二罐体隔腔24与第三罐体隔腔25液位高度一致)位于液环泵11的驱动轴中心线处(即位于流通口211上方至水平管路41之间的区域内)。当液环泵11开机时，通过液环泵11排气口11的气体给汽液分离罐2内的第一罐体隔腔23和第三罐体隔腔25造成一定的正压，使第一罐体隔腔23的液面、第三罐体隔腔25内的液面下降一定的高度，且此压力造成的液面下降必须保证下降后第一罐体隔腔23的液面、第三罐体隔腔25内的液面仍高流通口211，不然会导致第一罐体隔腔23、第二罐体隔腔24与第三罐体隔腔25内的气体互通，工作液从溢流管4流出造成第二罐体隔腔24内液面，下降到和第一罐体隔腔23内的液面、第三罐体隔腔25内的液面一致的高度使溢流管路失去液封的作用。

需要强调的是，在液环泵11是正压下，第一罐体隔腔23和第三罐体隔腔25的工作液集中到第二罐体隔腔24内，而第二罐体隔腔24内集中设置有冷却管31，使工作液的冷却效果更加理想。

由于第一液位隔板21和第二液位隔板22将气液分离罐2内液体分割成第一罐体隔腔23内的液面a、第二罐体隔腔24内的液面b及第三罐体隔腔25内的液面c，且液面a、c的面积和小与液面b。正是这个原因，当液面a、c的高度变化时对液面b的影响很小，使溢流管底部一直位于液面b以下，既一直是液封状态，罐内的气体不会从溢流管流出。

若是没有第一液位隔板21与第二液位隔板22，当液环泵11开机时管内的压力会将工作液从溢流管4底部压出气液分离罐2外。若此时假设溢流管4底部还是位于液面b以下，此时的气液分离罐2内液位已经很低无法满足泵体的工作需要，会造成液环泵11的损坏；若此时假设溢流管4底部与液面相平，由于工作时工作液的消耗以及液面的波动会造成气液分离罐2内气体从溢流管4底部流出罐外，无法实现液封会有潜在危害的存在，使生产环境不安全。

如图6所示，作为一种优选的实施方式，所述第二罐体隔腔24上设置有溢流管4，该溢流管4与所述第二罐体隔腔24的连接位置位于所述第二罐体隔腔24的上部，溢流管4的一端的溢流进口421需淹没于工作液面b以下另一端和排空管路5相连，主要作用是隔绝气液分离罐2内空气流出以及当气液分离罐2内的液位高于溢流管4上端时可以从溢流管4排出，防止气液分离罐2内工作液位过高引起液环泵11过载。

进一步的，所述溢流管4位于所述第二罐体隔腔24内部的部分为倒置的l形，该部分包括水平设置的水平管路41与竖直设置的竖直管路42，其中所述竖直管路42下部的溢流进口421位于所述第二罐体隔腔24内工作液面的下方。

更进一步的，所述第二罐体隔腔24底部设置有排空管路5，该排空管路5上设置有控制器开关的排空阀51，且沿排空管路5的流动方向，其位于该排空阀51后侧的部分与所述溢流管4连通，当需要排出杂质或维修时可以将工作液完全排空。

如图7所示，作为一种优选的实施方式，所述第二罐体隔腔24的一侧设置有液位计6，该液位计6竖直设置，其上端与下端均分别与所述第二罐体隔腔24连通，液位计6上安装有液位开关或者液位变送器，配合电控系统可以实现液位状态的监测并当液位过低时实现自动补液。

如图5与图6所示，作为一种优选的实施方式，所述冷却器3包括：

冷却管31，若干的所述冷却管31水平设置于第二罐体隔腔24内，其两端分别与所述第一液位隔板21及第二液位隔板22上对应的冷却孔212连接；

端盖32，所述端盖32位于所述第一罐体隔腔23内，其与所述第一液位隔板21固定连接，且其覆盖罩设所述第一液位隔板21上的冷却孔212；

管程筒体33，所述管程筒体33位于所述第三罐体隔腔25内，其与所述第二液位隔板22固定连接，且其覆盖罩设所述第二液位隔板22上的冷却孔212；以及

管程隔板34，所述管程隔板34位于所述管程筒体33内，其分隔所述管程筒体33形成上程出水程341及下程进水程342，且所述上程出水程341上设置有冷却水出管343，所述下程进水程342上设置有冷却水进管344。

进一步的，设置于所述第二罐体隔腔24内的若干的所述冷却管31成圆柱形均布排列。

需要说明的是，经过计算得一定数量及换热面积的冷却管31焊接于第一液位隔板21和第二液位隔板22之间，在第一液位隔板21的左端焊接一端盖32，保证端盖32里面的冷却水不会流到气液分离罐2内部。在第二液位隔板22的右端焊接一密封的管程筒体33，保证管程筒体33里面的冷却水不会流到气液分离罐2内部，在液位分隔板2右端的管程筒体33内焊接管程隔板34，将管程筒体33分为两程(即下程进水程342、上程出水程341)保证换热效率。在管程筒体33的下程进水程342和气液分离罐2上焊接有冷却水进管344，在管程筒体33的上程出水程341和气液分离罐2上焊接有冷却水出管343。

进一步的，将管程筒体33的下部设置为下程进水程342，使下程进水程342连接的冷却管31优先对工作液进行冷却，因为，在流动过程中第二罐体隔腔24内下部的工作液更多的参与于工作液在液环泵11与气液分离罐2之间的循环流动。

工作过程：

液环泵11启动，在液环泵11的正压下，液环泵11排出的含工作液与气体，使第一罐体隔腔23和第三罐体隔腔25的工作液集中到第二罐体隔腔24内，而第二罐体隔腔24内集中设置有冷却管31，充分的对工作液进行冷却，与此同时，液环泵11排出的气体通过第一罐体隔腔23进入到第三罐体隔腔25从系统排气口252排出通过专用的集气装置进行收集，避免泄露到空气中，而第二罐体隔腔24内工作液经过冷却后经回流管路241再次回流到液环泵11内进行循环使用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。