氣液分離器及具有其的製冷系統的製作方法

2023-05-08 18:21:46

本發明涉及氣液分離技術領域，尤其是涉及一種氣液分離器及具有其的製冷系統。

背景技術：

相關技術中，氣液分離器通常採用旋風分離，旋風分離器主要依靠慣性分離，適合慣性力佔主導地位的較大尺寸液滴，當液滴小至可懸浮在氣體中的霧狀液滴時，這些小尺寸的霧狀液滴不易在離心作用下被甩到分離器壁面上，只有小部分依靠和壁面的隨機接觸被吸附到壁面上。然而，氣液分離器罐體中冷媒液滴的尺寸分布廣泛，含有大量氣態冷媒冷凝形成的彌散小尺寸霧狀液滴，因此採用旋風分離器的分離效果並不理想。並且，一些旋風分離器通過加裝導流葉片實現流體的旋流，葉片為曲面結構，生產安裝成本高。因此，有待改進。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明提出一種氣液分離器，該氣液分離器結構簡單、分離效果好。

本發明還提出了一種具有上述氣液分離器的製冷系統。

根據本發明第一方面實施例的氣液分離器，包括：殼體，所述殼體具有進口、液體出口和氣體出口；用於對進入所述殼體內的流體進行氣液分離的分離組件，所述分離組件設在所述殼體內且將所述殼體的內腔分隔成第一腔室和第二腔室，所述進口與所述第一腔室連通，所述液體出口和所述氣體出口與所述第二腔室連通，所述分離組件包括至少一個分離件，所述分離件包括彼此相對且間隔設置的第一分離板和第二分離板，所述第一分離板和所述第二分離板與所述殼體的內壁相連，所述第一分離板相對於所述第二分離板更鄰近所述第一腔室，所述第一分離板上形成有多個第一通孔，所述第二分離板上形成有多個第二通孔，多個所述第一通孔和多個所述第二通孔彼此錯開設置。

根據本發明實施例的氣液分離器，通過分離件中的相對間隔設置且交錯開孔的第一分離板和第二分離板對進入殼體內的流體進行氣液分離，由於第一分離板上設置的第一通孔和第二分離板上的第二通孔是彼此錯開設置的，在流體流過第一分離板上的第一通孔後流體中的大尺寸液滴慣性較大，在其慣性作用下易衝擊附著在第二分離板的壁面上，最後流體中的氣體通過第二分離板上的第二通孔流出，由此可以將流體的氣體和液體進行慣性分離，實現大尺寸液滴的高效分離。另外，流通孔道曲折且與流體接觸總面積大，增加了小尺寸霧狀液滴和壁面的接觸機率，同時可以對小尺寸霧狀液滴的進行有效的吸附分離，進一步提高了氣液分離器的氣液分離效率，並且與安裝導流葉片產生旋流的氣液分離器相比，不需要複雜的曲面結構，簡化了氣液分離器的結構，降低了成本。

根據本發明的一些實施例，所述第二分離板上圍繞所述第二通孔的周沿形成有朝向所述第一分離板延伸的第二環形凸起，所述第二環形凸起的自由端與所述第一分離板間隔開且與所述第一通孔錯開設置。

根據本發明的一些實施例，所述第一分離板上圍繞所述第一通孔的周沿形成有朝向所述第二分離板延伸的第一環形凸起，所述第一環形凸起的自由端與所述第二分離板間隔開與所述第二環形凸起錯開設置。

根據本發明的一些實施例，相鄰的所述第一環形凸起和所述第二環形凸起在其延伸方向上具有相對的部分，所述第一環形凸起和所述第二環形凸起的所述相對部分限定出適於流體通過的通道，所述通道連通對應的所述第一通孔和所述第二通孔。

根據本發明的一些實施例，所述第一分離板和所述第二分離板的間距為D，所述第一環形凸起和所述第二環形凸起的延伸長度相等且均為L，所述D、所述L滿足：L＜D＜2L。

根據本發明的一些實施例，所述第一環形凸起的中心軸線和所述第二環形凸起的中心軸線彼此平行設置。

根據本發明的一些實施例，所述分離組件包括多個所述分離件，多個所述分離件在所述殼體內間隔開布置。

根據本發明的一些實施例，所述氣體出口形成在所述第二腔室的頂壁上，所述液體出口形成在所述第二腔室的底壁上。

根據本發明的一些實施例，所述氣液分離器還包括進口管，所述進口形成在所述第二腔室的側壁上，所述進口管通過所述進口伸入至所述殼體內並與所述分離組件相連，所述進口通過所述進口管與所述第一腔室連通。

根據本發明第二方面實施例的製冷系統，包括：根據本發明上述第一方面實施例的氣液分離器。

根據本發明實施例的製冷系統，通過設置上述的氣液分離器，可以提高製冷系統的性能。

附圖說明

圖1是根據本發明實施例的氣液分離器的示意圖；

圖2是根據本發明實施例的氣液分離器的分離件的示意圖；

圖3是根據本發明實施例的氣液分離器的分離件的另一個角度的示意圖。

附圖標記：

氣液分離器100，

殼體1，第一子殼體11，第二子殼體12，進口121，液體出口122，氣體出口123，第一腔室13，第二腔室14，進口管15，

分離組件2，分離件21，第一分離板211，第一通孔2111，第一環形凸起2112，第一流動空間2113，第一安裝孔2114，第二分離板212，第二通孔2121，第二環形凸起2122，第二流動空間2123，第二安裝孔2124，通道213。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」、「軸向」、「徑向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接或彼此可通訊；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係，除非另有明確的限定。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

下面參考圖1-圖3描述根據本發明實施例的氣液分離器100。

如圖1-圖3所示，根據本發明第一方面實施例的氣液分離器100，包括：殼體1和分離組件2。其中，上述氣液分離器100可以用於空調系統等製冷系統中。

具體而言，殼體1具有進口121、液體出口122和氣體出口123，分離組件2用於對進入殼體1內的流體進行氣液分離，分離組件2設在殼體1內且將殼體1的內腔分隔成第一腔室13和第二腔室14，進口121與第一腔室13連通，液體出口122和氣體出口123與第二腔室14連通。由此，流體例如冷媒通過殼體1上的進口121進入第一腔室13內，進入第一腔室13內的流體衝擊第一腔室13內的內壁面，使得流體中的一部分液滴附著在第一腔室13的內壁面上，從而可以實現流體的初步氣液分離。

其中，殼體1可以包括彼此連接的第一子殼體11和第二子殼體12，第一子殼體11和第二子殼體12可以通過焊接連接，分離組件2可以設在第一子殼體11內，上述進口121、液體出口122和氣體出口123可以形成在第二子殼體12上。由此，通過將殼體1分成兩部分，方便分離組件2的安裝。

分離組件2包括至少一個分離件21，分離組件2可以包括一個分離件21，分離組件2也可以包括多個分離件21。在分離組件2包括多個分離件21時，多個分離件21在殼體1內間隔開布置，且多個分離件21在第一腔室13和第二腔室14之間依次間隔開布置。分離件21包括彼此相對且間隔設置的第一分離板211和第二分離板212，第一分離板211和第二分離板212與殼體1的內壁相連，例如第一分離板211和第二分離板212與殼體1的內壁可以通過焊接連接。第一分離板211與殼體1內壁之間以及第二分離板212和殼體1的內壁之間可以採用密封結構，以防止第一腔室13內的部分流體直接從第一分離板211與殼體1的內壁之間的間隙以及第二分離板212與殼體1的內壁之間的間隙直接流入第二腔室14內。

第一分離板211相對於第二分離板212更鄰近第一腔室13，第一分離板211上形成有多個第一通孔2111，第二分離板212上形成有多個第二通孔2121，多個第一通孔2111和多個第二通孔2121彼此錯開設置。其中，分離件21上的第一通孔2111和第二通孔2121連通第一腔室13和第二腔室14。

在分離組件2僅包括一個分離件21時，進入第一腔室13內的流體在經過衝擊第一腔室13的內壁面進行初步分離後，而後流體經過該分離件21進行分離。在分離組件2包括多個分離件21時，進入第一腔室13內的流體在經過衝擊第一腔室13的內壁面進行初步分離後，而後流體經過多個分離件21依次進行分離。經過氣液分離後的流體進入第二腔室14內，氣體經氣體出口123流出，液體經液體出口122流出，完成了氣液分離的過程。

下面對該氣液分離器100的工作過程進行具體說明。

在分離組件2僅包括一個分離件21時，進入第一腔室13內的流體通過衝擊第一腔室13的內壁面進行一定程度的氣液分離後，附著在第一腔室13的內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，並通過分離件21中的第一分離板211上的第一通孔2111和第二分離板212上的第二通孔2121流入第二腔室14內。可以理解的是，在第一腔室13內的液滴流經分離件21的過程中，有一部分液滴會附著在第一分離板211和第二分離板212上，該部分液滴同樣在其自身重力的作用下滑落至殼體1的內腔的底部，最終會通過分離件21上的第一通孔2111和第二通孔2121流入第二腔室14內。流入第二腔室14內的液滴最終經殼體1上的液體出口122流出。

進入第一腔室13內的流體中未附著在第一腔室13的內壁面上的部分，流過分離件21的第一分離板211上的第一通孔2111，由於第二分離板212與第一分離板211相對設置且第二分離板212上的第二通孔2121與第一分離板211上的第一通孔2111彼此錯開設置，流過第一分離板211上的第一通孔2111的流體，其中流體中的大尺寸液滴由於慣性較大，在其慣性作用下易衝擊附著在第二分離板212的壁面上。另外，孔道壁面與流體接觸總面積大，小尺寸霧狀液滴可以被有效吸附在第一分離板211、第二分離板212上。流體中的氣體通過第二分離板212上的第二通孔2121流出並流入第二腔室14內，進入第二腔室14內的氣體從氣體出口123流出。

而附著在第一分離板211和第二分離板212的壁面上的液滴在其自身重力下滑落至殼體1的內腔的位於第一分離板211和第二分離板212之間的底部，在殼體1的內腔的底部的液體量達到一定程度時通過第二分離板212上的第二通孔2121流入第二腔室14內，進入第二腔室14內的液體從液體出口122流出。由此，可以將流體中的氣體和液體進行分離，通過該氣液分離器100的作用完成了氣液分離的過程。

在分離組件2包括多個分離件21時，例如在分離組件2包括兩個分離件21時，兩個分離件21間隔開設置，兩個分離件21中鄰近第一腔室13的為第一分離件，兩個分離件21中鄰近第二腔室14的為第二分離件。進入第一腔室13內的流體在經過衝擊第一腔室13的內壁面進行初步分離後，附著在第一腔室13的內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，並依次流經第一分離件上的第一通孔2111和第二通孔2121、第二分離件上的第一通孔2111和第二通孔2121，並流入第二腔室14內，最終經殼體1上的液體出口122流出。

進入第一腔室13內的流體中未附著在第一腔室13的內壁面上的部分，在通過第一分離件進行分離時，該部分流體先流過第一分離件的第一分離板211上的第一通孔2111，流過第一分離件的第一分離板211上的第一通孔2111的流體，其中流體中的大尺寸液滴由於慣性較大，在其慣性作用下易衝擊附著在第一分離件的第二分離板212的壁面上。另外，孔道壁面與流體接觸總面積大，小尺寸霧狀液滴可以被有效吸附在第一分離板211、第二分離板212上。流體中的氣體以及未分離液滴通過第一分離件的第二分離板212上的第二通孔2121流出並流入兩個分離件21以及殼體1共同限定的流動空間內。

而附著在第一分離件的第一分離板211和第二分離板212的壁面上的液滴在其自身重力下滑落至殼體1的內腔的位於第一分離件的第一分離板211和第二分離板212之間的底部，在液體的積聚量達到一定程度時通過第一分離件的第二分離板212上的第二通孔2121流入上述流動空間內，而後依次通過第二分離件的第一分離板211上的第一通孔2111和第二分離板212上的第二通孔2121流入第二腔室14內，進入第二腔室14內的液體從液體出口122流出。

上述通過第一分離件的第二分離板212上的第二通孔2121流入上述流動空間的氣體及其夾帶的部分液滴進一步地通過第二分離件進行分離。該部分流體流過第二分離件的第一分離板211上的第一通孔2111，流過第二分離件的第一分離板211上的第一通孔2111的流體，其中流體中的大尺寸液滴由於慣性較大，在其慣性作用下易衝擊附著在第二分離件的第二分離板212的壁面上。另外，孔道壁面與流體接觸總面積大，小尺寸霧狀液滴可以被有效吸附在第一分離板211、第二分離板212。流體中的氣體通過第二分離件的第二分離板212上的第二通孔2121流出並流入第二腔室14內，進入第二腔室14內的氣體從氣體出口123流出。

而附著在第二分離件的第一分離板211和第二分離板212的壁面上的液滴在其自身重力下滑落至殼體1的內腔的位於第二分離件的第一分離板211和第二分離板212之間的底部，在液體的積聚量達到一定程度時通過第二分離件的第二分離板212上的第二通孔2121流入第二腔室14內，進入第二腔室14內的液體從液體出口122流出。由此，可以將流體中的氣體和液體進行分離，通過該氣液分離器100的作用完成了氣液分離的過程。

可選地，上述氣液分離器100可以為臥式重力沉降氣液分離器。其中，氣體出口123可以形成在第二腔室14的頂壁上，液體出口122可以形成在第二腔室14的底壁上。由此，利用氣體易於上升，液體在自身重力作用下易於下沉的特點，方便進入第二腔室14內的氣體、液體分別從氣體出口123流出、液體出口122流出。

在氣液分離器100對進入殼體1的流體進行氣液分離的過程中，流體中的大液滴可以通過與第一腔室13的內壁面的衝擊而初步分離出來，在重力的作用下沿第一腔室13的內壁面向下流動至第一腔室13的底部。流體中未分離的大液滴和難分離的尺寸較小的液滴可以進一步通過分離組件2進行慣性和吸附分離並附著在分離件21的壁面上，在重力的作用下沿第一分離板211和第二分離板212向下流動匯入至殼體1的內腔的底部。該氣液分離器100不僅可以實現大尺寸液滴的高效分離，同時可以實現小尺寸霧狀液滴的有效分離，提高了氣液分離器100的氣液分離效果和效率，並且與安裝導流葉片產生旋流的氣液分離器相比，不需要複雜的曲面結構，簡化了氣液分離器100的結構，降低了成本。

需要說明的是，其中分離組件2包括的分離件21的數量、第一分離板211上的第一通孔2111的孔徑和第二分離板212上的第二分離孔的孔徑可以根據壓降的要求進行調整。在允許較高壓力損失時，可以將分離件21的數量設置的多一些，第一分離板211上的第一通孔2111的孔徑和第二分離板212上的第二通孔2121的孔徑設置的小一些；在要求壓力損失儘可能小時，可以將分離件21的數量設置的少一些，第一分離板211上的第一通孔2111的孔徑和第二分離板212上的第二通孔2121的孔徑設置的大一些。在以上兩種情況下，都應該儘可能多的設置孔的個數，以得到良好的分離效果和較小的壓力損失。

根據本發明實施例的氣液分離器100，通過分離件21中的相對間隔設置且交錯開孔的第一分離板211和第二分離板212對進入殼體1內的流體進行氣液分離，由於第一分離板211上設置的第一通孔2111和第二分離板212上的第二通孔2121是彼此錯開設置的，在流體流過第一分離板211上的第一通孔2111後流體中的大尺寸液滴慣性較大，在其慣性作用下易衝擊附著在第二分離板212的壁面上。另外，孔道壁面與流體接觸總面積大，小尺寸霧狀液滴可以被有效吸附在第一分離板211、第二分離板212上。流體中的氣體通過第二分離板212上的第二通孔2121流出，由此可以將流體的氣體和液體進行分離，並且不僅可以實現大尺寸液滴的高效分離，同時可以實現小尺寸霧狀液滴的有效分離，提高了氣液分離器100的氣液分離效果和效率，並且與安裝導流葉片產生旋流的氣液分離器相比，不需要複雜的曲面結構，簡化了氣液分離器100的結構，降低了成本。

在本發明的一些實施例中，參照圖1-圖3，第二分離板212上圍繞第二通孔2121的周沿形成有朝向第一分離板211延伸的第二環形凸起2122，第二環形凸起2122可以為連接在第二通孔2121的周沿的管柱，第二環形凸起2122也可以是與第二分離板212一體成型的翻邊孔。第二環形凸起2122的自由端與第一分離板211間隔開以使第二環形凸起2122的自由端與第一分離板211之間具有允許流體通過的第二流動空間2123，且第二環形凸起2122的自由端與第一通孔2111錯開設置。

由此，第二環形凸起2122可以增加流體的流動轉向，並可以阻止第二分離板212表面的液膜受氣流衝擊從第二通孔2121流出，防止形成液滴的二次夾帶。具體而言，在流體流過第一分離板211上的第一通孔2111後，其中流體中的大尺寸液滴由於慣性較大，在其慣性作用下易衝擊附著在第二分離板212的壁面上，隨後流動轉向，流過第二流動空間2113後衝擊第二環形凸起2122，並朝向第一分離板211的方向流動並衝擊第一分離板211，重複上述分離過程。另外，孔道壁面與流體接觸總面積大，小尺寸霧狀液滴可以被有效吸附在第一分離板211、第二分離板212及第二環形凸起2122上。流體中的氣體通過第二分離板212上的第二通孔2121流出並流入第二腔室14內，進入第二腔室14內的氣體從氣體出口123流出。

進一步地，參照圖1和圖3，第一分離板211上圍繞第一通孔2111的周沿形成有朝向第二分離板212延伸的第一環形凸起2112，第一環形凸起2112可以為連接在第一通孔2111的周沿的管柱，第一環形凸起2112也可以是與第一分離板211一體成型的翻邊孔。第一環形凸起2112的自由端與第二分離板212間隔開以使第一環形凸起2112的自由端與第二分離板212之間具有允許流體通過的第一流動空間2113，且第一環形凸起2112的自由端與第二環形凸起2122錯開設置。

由此，從第一分離板211的第一通孔2111流入的流體經過第一環形凸起2112的導向衝擊到第二分離板212上，防止流體直接經第二環形凸起2122從第二通孔2121流出，進一步保證氣液分離效果。

優選地，相鄰的第一環形凸起2112和第二環形凸起2122在其延伸方向(參照圖1和圖3中的左右方向)上具有相對的部分，例如，在圖1和圖3的示例中，第一分離板211和第二分離板212的間距為D，第一環形凸起2112和第二環形凸起2122的延伸長度相等且均為L，其中D、L滿足：L＜D＜2L。第一環形凸起2112和第二環形凸起2122的上述相對部分限定出允許流體通過的通道213，通道213連通對應的第一通孔2111和第二通孔2121，通道213的左端與第一流動空間2113連通，通道213的右端與第二流動空間2123連通，從而通道213連通了對應的第一通孔2111和第二通孔2121，形成了曲折的流通通道，該曲折流通通道包括第一通孔2111、第一流動空間2113、通道213、第二流動空間2123、第二通孔2121。

由此，在流體流過第一分離板211上的第一通孔2111後，經過第一環形凸起2111的導向，受到第二環形凸起2122的限制，在慣性作用下衝擊第二分離板212的壁面，其中流體中的部分液體附著在第二分離板212以及第二環形凸起2122的壁面上，積累形成的液膜受到第二環形凸起2122的阻擋，不會經過第二通孔2121再次被氣體夾帶，而是受重力作用沿著第二分離板212流到殼體1內腔底部。流體中的氣體及未分離液滴繼續沿著上述通道213流動，重複上述氣液分離過程，最後經第二環形凸起2122由第二通孔2121流出。值得注意的是，整個過程中流體在曲折狹小的空間內流動，與壁面的接觸面積大大增加，提高了小尺寸霧狀液滴和壁面接觸的機率，因此對慣性難分離的小尺寸霧狀液滴也具有很好的吸附效果，提高了分離效率。

可選地，參照圖3，第一環形凸起2112的中心軸線和第二環形凸起2122的中心軸線可以彼此平行設置。第一分離板211和第二分離板212的結構可以設置成相同的，通過轉動一定角度實現孔位交錯，簡化了分離件21的成型工藝。分離組件可以採用表面親水處理，提高液滴的吸附效率。

在本發明的一些實施例中，參照圖1，氣液分離器100還包括進口管15，進口121形成在第二腔室14的側壁上，進口管15通過進口121伸入至殼體1內並與分離組件2相連，進口121通過進口管15與第一腔室13連通。由此，通過上述設置，可以使從進入進口管15的流體直接衝擊至第一腔室13的內壁面上，達到更好的初步分離的作用。

例如，在圖1的示例中，分離組件2包括兩個分離件21，每個分離件21的第一分離板211設有第一安裝孔2114、第二分離板212上設有第二安裝孔2124，進口管15穿過進口121伸入至殼體1內並依次穿過兩個分離件21上的第二安裝孔2124和第一安裝孔2114，進口管15的右端的端面可以與鄰近第一腔室13的分離件21的第二分離板212的朝向第一腔室13的表面齊平，進口管15的外周壁與進口121的內壁、第一安裝孔2114的內壁及第二安裝孔2124的內壁均相連。由此，方便了進口管15的安裝，且使得從進入進口管15的流體直接衝擊至第一腔室13的內壁面上，達到更好的初步分離的作用。

其中，第一安裝孔2114的內壁與進口管15的外周壁之間及第二安裝孔2124的內壁與進口管15的外周壁之間可以設置密封結構，防止第一腔室13內的部分流體直接從第一分離板211與殼體1內壁之間的間隙以及第二分離板212和殼體1的內壁之間的間隙流入第二腔室14內。

根據本發明第二方面實施例的製冷系統，包括：根據本發明上述第一方面實施例的氣液分離器100。

根據本發明實施例的製冷系統，通過設置上述的氣液分離器100，可以提高製冷系統的性能。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。

儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。