[發明專利]具有降膜蒸發器和水平的油分離器的冷凍器或熱泵

在審

• 申請號: 201280072076.4
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN104204692A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: P·德拉米納特
• 申請（專利權）人: 江森自控科技公司
• 主分類號: F25B43/02
• 分類號: F25B43/02
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 鄭建暉;楊勇

背景技術

本發明涉及具有中到高冷卻能力(通常約100kW及更高)的用于制冷和空調或熱泵的機器，其使用蒸汽壓縮循環，包括與潤滑壓縮機相結合的降膜或混合降膜蒸發器，該潤滑壓縮機連接到與該壓縮機分立的油分離器。

在為節能和溫室氣體減排所做的研究的領域中，所尋求的是高的設備效率和低的制冷劑充注量。為了達到這些目標，正在對系統中的所有部件做出改進：壓縮機、變速驅動器、制冷劑的優化選擇、油分離器、熱交換器等。大多數的壓縮機需要大量的潤滑，這些潤滑類似地產生將來自壓縮機的大量油攜帶進入制冷劑回路。這些被夾帶到制冷劑回路的油接下來必須通過一個足夠的油返回系統返回到壓縮機，以避免各種不同的不利影響諸如熱交換器性能的退化。對螺桿壓縮機尤其是如此：這些機器需要特別大量的潤滑來確保轉子之間適當的氣密性，且避免對在轉子間的額外的同步齒輪的需要。因此，螺桿壓縮機往往需要一個定位在壓縮機排出口和冷凝器入口之間的容器，通常也被稱為油分離器。一個與制冷機器和熱泵有關的難點在于對制冷劑回路中的油的管理。這要求在油攜帶、油返回系統和熱交換器技術之間的細致組合。

除了將油從排出氣體中分離以外，此容器或油分離器或分離器容器通常還有作為用于壓縮機的集油槽的功能。分離器容器或油分離器可以基于若干運行原理。最常用的包括：

——沖擊分離：將油和氣體的兩相混合物噴射到容器的一個壁上或到容器的端部，提供分離的第一階段。

——重力分離：混合著油的氣體被允許在容器中行進，或者水平或者垂直向上地；這允許處于液相的油的較大液滴有足夠的時間被重力驅使朝向容器的底部。

——過濾墊分離：混合物被迫使通過充當過濾器的一個由緊密間隔的和/或細密交織的絲或線制成的墊。在一個實施方案中，過濾墊可能包括一個線網。根據像這樣的過濾器制造商的規程，過濾墊通常水平安裝，其中氣體的流通被導引向上。過濾墊的過濾水平相對粗糙；它不會阻止被夾帶在氣體或霧中的非常細小的液滴，但是和重力分離比較可以去除更小的液滴。

——離心分離：油和氣體的兩相混合物沿切線方向被引入圓筒形容器。渦旋運動易于將油滴噴射到容器的圓筒形壁上，在該壁上油滴凝聚并落向容器底部。類似于重力分離，離心分離允許去除最大的油滴。

——凝聚過濾器：油和氣體的兩相混合物被迫使通過充當過濾器的盒子(cartridge)。過濾器的材料通常是玻璃纖維。該過濾與過濾墊(見上文)相比要細密得多。例如，在制冷劑回路運行過程中，凝聚過濾器基本上可以阻止1μm(微米)或更大直徑的液滴通過該凝聚過濾器。在一個典型的實施方案中，凝聚過濾器一般允許按質量計大約1至10百萬分率(PPM)的夾帶在制冷劑流中的油滴從分離器排出。

在單個分離器中經常同時實施若干種不同的原理。例如，當使用凝聚過濾器時，它們通常被安裝以增補一個過濾器或分離器，該過濾器或分離器可以包含一種或多種工作原理，諸如：沖擊分離、重力分離、離心分離、和/或過濾墊分離。在油分離器的設計中，難點在于找到各個參數之間的最佳折衷，所述參數諸如：價格、大小、安裝的容易度、壓降、可靠性以及當然還有分離效率。

油分離器的典型設計包括：

——一個水平設計，具有多個凝聚過濾器。圖1示出了這個眾所周知的設計的一個實施例。分離以在容器的一個端部的沖擊作為開始，接著是重力分離區段——這區段也可以用作集油槽，最后由凝聚過濾器完成。

——一個垂直旋流器設計，具有一個凝聚過濾器(沒有示出)。

當恰當地實施時，這些設計通常由于凝聚器元件而提供高效的油分離。然而，凝聚過濾器有一些缺點。它們往往相對昂貴。如果凝聚過濾器沒有安裝恰當，一些串聯的分離器可能不能滿足操作規格。如果有可能想要檢查和去除過濾器，則需要昂貴的額外凸緣或提供進入的人孔(man?hole)，這也會增加制冷劑泄漏的風險。此外，對具有內部凝聚過濾器的容器的液壓安全測試會增大破壞這些過濾器的風險，并且在測試完成后還有合適地清空和干燥容器方面相關的困難。