專利名稱：一種致冷系統(tǒng)的分離器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于致冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括壓縮裝置、冷凝和接收裝置，以及一個蒸發(fā)器，每個裝置均具有一個進口和一個出口；分離器具有一個進口和一個第一及一個第二出口。
更具體地說，本發(fā)明關于一個具有過量進給的蒸發(fā)器的冷凝系統(tǒng)，亦即供給蒸發(fā)器的液態(tài)致冷劑在致冷劑不會完全在蒸發(fā)器的出口蒸發(fā)的速度上供給蒸發(fā)器。
本發(fā)明還關于用于這種致冷系統(tǒng)中的小體積的分離器。
在這種傳統(tǒng)的過量進給的致冷系統(tǒng)中，采用常與致冷泵聯(lián)合的大體積的分離器，該分離器由長管道與蒸發(fā)器連接，將分離出的液態(tài)致冷劑送到蒸發(fā)器的入口，并從蒸發(fā)器的出口接收液態(tài)和氣態(tài)的致冷劑，分離器的一個出口連到壓縮裝置的入口，用以輸送分離的氣態(tài)致冷劑氣體。因此，在傳統(tǒng)系統(tǒng)中致冷劑的總體積比在蒸發(fā)器中最大蒸發(fā)時的致冷劑的體積要大。
傳統(tǒng)系統(tǒng)中的壓力損失也較大，這就使它難于達到蒸發(fā)器可能達到的低溫，同時還要求使用高能壓縮機。另外通常需要一個泵來將液態(tài)致冷劑傳送到蒸發(fā)器，由于致冷劑的低溫和載荷的升降很容易使泵中出現(xiàn)氣穴，溫度降低還將進一步增大泵中出現(xiàn)氣穴的危險，同時也會導致濕的返回吸力管線中的壓力損失增大。
本發(fā)明的一個目的在于減小采用過量進給蒸發(fā)器的致冷系統(tǒng)中所要求的致冷劑的總體積。
本發(fā)明的另一目的在于減少這種致冷系統(tǒng)中的壓力損失，因此增加系統(tǒng)的性能。
這些目的可由一種致冷系統(tǒng)達到，該系統(tǒng)包括壓縮裝置、冷凝和接收裝置，及一個蒸發(fā)器，每個裝置均具有一個入口和一個出口；一個分離器具有一個入口和一個第一及一個第二出口；
其中分離器的第一出口連接到蒸發(fā)器的入口，蒸發(fā)器的出口連接到分離器的入口，分離器的第二出口連接到壓縮裝置的入口，壓縮裝置的出口連接到冷凝和接收裝置的入口，冷凝和接收裝置的出口連接到分離器的入口；其中分離器放置在蒸發(fā)器側部，并比壓縮裝置更靠近蒸發(fā)器；和其中控制裝置保證蒸發(fā)器的過量供給，它通過調節(jié)從冷凝和接收裝置到分離器的液態(tài)致冷劑的供給速度，使分離器按要求的比例將液態(tài)致冷劑供給蒸發(fā)器，從而確保所要求的過量供給。
控制裝置最好包括一個用以探測分離器中液態(tài)致冷劑的水平面的傳感器，一個位于管線中的膨脹閥，它連接冷凝和接收裝置的出口和分離器的入口；一個控制裝置，用來按照由傳感器探測到的水平面來調節(jié)流過膨脹閥的液態(tài)致冷劑的流量。
控制裝置還包括一溫差探測裝置，用于探測蒸發(fā)器的溫度和由蒸發(fā)器冷卻的在蒸發(fā)器的任意一側的介質溫度之間的溫差，或者用于探測由蒸發(fā)器冷卻的介質入口和出口之間的溫差，控制裝置按照由溫差探測裝置探測到的溫差來調節(jié)通過上述膨脹閥的液態(tài)致冷劑的流量。
本發(fā)明還有一個目的在于去掉將致冷劑供到蒸發(fā)器中的需要一個泵的要求。
該目的由控制裝置達到，在系統(tǒng)操作期間，控制裝置使分離器中的液態(tài)致冷劑保持在位于蒸發(fā)器出口下方的上限和位于蒸發(fā)器入口上方的下限之間。
本發(fā)明還有一個目的在于提供一種分離器，該分離器能基本完全地分離來自蒸發(fā)器的氣態(tài)和液態(tài)致冷劑。
該目的由一個分離器達到，該分離器包括一個基本為圓筒形的容器，該容器具有頂部和底部出口及位于它們之間的入口，用以分離來自致冷系統(tǒng)蒸發(fā)器的氣態(tài)和液態(tài)致冷劑，將它們分別送到頂部和底部出口，上述入口按切線方向導入圓筒形容器。
其中一個寬度比容器要小的帶小孔的基本為筒形的隔板設在容器的內側，朝上述入口下方和上述容器內表面的里面延伸，以相互限定容器的中部空間和周向空間。
該分離器最好放在蒸發(fā)器冷卻的空間中，這樣將能更有效地利用致冷劑。
該致冷系統(tǒng)還可以包括一個進一步的控制裝置，用來使分離器中液態(tài)致冷劑的水平面調節(jié)到位于最大上限以下，該最大上限位于從蒸發(fā)器到分離器的返回管線的下方或與管線一樣的水平面上。通常，這種進一步的控制裝置僅在致冷系統(tǒng)起動時工作，宜用于減小壓縮機的容量，因此降低上述上部最大上限的分離器中液態(tài)致冷劑的水平面。
在一個優(yōu)選實施例中，通過一根連接蒸發(fā)器出口和分離器入口的管子將冷凝和接收裝置的出口連到分離器的入口，由此來自冷凝和接收裝置的液態(tài)致冷劑流支持從蒸發(fā)器流出的氣態(tài)和液態(tài)致冷劑流。
為了使來自蒸發(fā)器的氣態(tài)和液態(tài)致冷劑完全分離，分離器的入口可裝有增加進入分離器的致冷劑的流速的限流器。
在本發(fā)明分離器的一個優(yōu)選實施例中，帶小孔的基本為圓筒形的部件也伸到上述入口的上方，該部件可包括一個由尺寸為0.2～5.0mm的小孔構成的網。
簡言之，本發(fā)明通過有效地分離蒸發(fā)器中的液態(tài)制冷劑而高效率地利用了致冷劑。這將對通到壓縮裝置中的干的返回氣體有利，并有利于裝載少量的致冷劑，亦即可大大減小致冷劑的總的體積。在一個示例性的工廠中，總體積減小75％。另外，由于不再需要大體積的分離器，就可大大減小系統(tǒng)的尺寸。
由于在系統(tǒng)的優(yōu)選實施例中設有致冷劑泵，所以本發(fā)明的致冷系統(tǒng)具有非常高的可靠性。
下面將參照附圖更詳細的描述本發(fā)明。


圖1概略示出本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的致冷系統(tǒng)，圖2是本發(fā)明致冷系統(tǒng)中采用的分離器的剖視圖，圖3是沿圖2中III-III線的剖視圖，圖4是沿圖2中IV-IV線的剖視圖。
圖1所示的致冷系統(tǒng)包括壓縮機1、冷凝器2、接收器3和蒸發(fā)器4，每個都具有一個出口和一個入口。該致冷系統(tǒng)還包括一個分離器5，它具有一個入口6和第一及第二出口7和8。
分離器5的第一出口7連接到蒸發(fā)器4的入口9，蒸發(fā)器4的出口10連接到分離器5的入口6。分離器5的第二出口8連接到壓縮機1的入口11，壓縮機1的出口12連接到冷凝器2的入口13，冷凝器2的出口14連接到接收器3的入口15，最后接收器3的出口16通過一根連接蒸發(fā)器4的出口10和分離器5的入口6的管17連接到分離器5的入口6。
分離器5最好位于蒸發(fā)器冷卻的空間中，這就消除了對隔離分離器的要求。
圖2所示的分離器5包括一個容器19，它做成基本為圓筒形的殼20，并帶有圓形的端蓋21和22。在其中部具有構成入口6的第一管，在底端蓋21上具有構成第二出口7的第二管，在頂端蓋22上具有構成第三出口8的第三管。
正如圖1所示，第一進口管6可通過管17連接到蒸發(fā)器4的出口10，從而接收從它出來的致冷劑的氣態(tài)和液態(tài)混合物。另外，入口管6切向導入容器19，這樣進來的氣態(tài)和液態(tài)致冷劑的混合物將按螺旋形線路流動。在容器19的筒形內壁具有帶孔的隔板23，最好是具有若干小孔、開孔或通孔的金屬網。這個帶小孔的隔板的寬度或直徑比容器19的要小，從而在隔板23和容器19的內壁之間具有小的間隙。
在操作中，來自蒸發(fā)器4的氣態(tài)和液態(tài)致冷劑朝帶孔隔板23的內側噴入分離器5。液體流過螺旋形通路穿過帶孔隔板23。然后在容器19的內表面和帶孔隔板23之間的間隙中朝下流動，致冷劑的氣態(tài)部分不穿過帶孔隔板23但在容器19中形成螺旋形向上的氣流，并通過頂部出口管排出，由此就可能對從蒸發(fā)器排出的氣態(tài)和液態(tài)致冷劑進行最有效的分離。
在入口管開口的上方安裝了一塊防濺板24，用以防止液滴不是向下落入分離器5而是向上濺起。
在容器9的底部出口7的上方及其中的液態(tài)致冷劑所要求的水平面的下方，裝有一個渦流限制器25，以此來減小將氣態(tài)致冷劑引入容器19下段中的液態(tài)致冷劑中的危險。
致冷劑最好采用NH3，也可采用氟利昂替代品。
在操作中，來自蒸發(fā)器4的氣態(tài)和液態(tài)致冷劑混合物以一定的最小速度貼靠著隔板23送入，并具有確保所需要的分離的必要的離心力。隔板23的開口的尺寸、液態(tài)致冷劑的粘度以及隔板23和容器內表面之間的距離都是另外的設計參數(shù)，這些參數(shù)將會影響分離效率。
結果是液態(tài)致冷劑在容器19的內表面和隔板之間的間隙中滴下，同時氣態(tài)致冷劑將螺旋式上升通過容器19的中部。由螺旋氣流攜帶的液滴將被離心力拋向位于分離器5的入口6上方的隔板23部分，由隔板捕獲落入隔板23和容器19內表面之間的間隙中。
最好具有網格形式的渦流限制器25能減小循環(huán)液態(tài)致冷劑的渦流，因此簡化了對分離器5中液態(tài)致冷劑水平面的控制。另外，很重要的一點是為了確保將液態(tài)致冷劑均勻地供給到蒸發(fā)器，應避免在分離器的底部產生渦流。因為渦流會減小驅動力，在極端狀態(tài)下會危及蒸發(fā)器的功能。
該致冷系統(tǒng)還包括控制裝置26，它用于接收來自傳感器27的探測容器19中液態(tài)致冷劑水平面的信號，該控制裝置將水平面調節(jié)在位于蒸發(fā)器出口下方的上限和位于蒸發(fā)器入口上方的下限之間。更確切地說，控制裝置26按照水平面?zhèn)鞲衅?7探測到的水平面來控制管線29中的膨脹閥28，管線29連接接收器3的出口16和分離器5的入口6，這樣使液態(tài)致冷劑的水平面保持在正常操作條件下的上、下限之間。
可與控制裝置26裝在一起的進一步的控制裝置30用以確保新鮮的致冷液響應已蒸發(fā)的致冷液而對分離器的供給，以此防止在任何裝載情況下太多的致冷液累積在分離器5中。
這種控制裝置30至少連接到三個溫度傳感器31～33的兩個上，上述溫度傳感器用于分別傳感在蒸發(fā)器4出口側由蒸發(fā)器冷卻的介質的溫度，在蒸發(fā)器4內的液態(tài)致冷劑的溫度，以及在蒸發(fā)器的入口處由蒸發(fā)器冷卻的介質的溫度。更確切地說，傳感器31和33放置在流動的冷卻介質中，而傳感器32放置在蒸發(fā)器4上、出口和返回管上或蒸發(fā)器內的液面下方。
控制裝置30探測傳感器31和32、32和33或31和33的溫差，控制管線29中的膨脹閥28，這樣以減小液流來減小溫差。
可與控制裝置26裝在一起的控制裝置、也可是一個單獨的裝置、該裝置用以使分離器5的液態(tài)致冷劑的水平面保持預定的上限以下，它是通過減小和增加壓縮機1的容量、亦即減小和增大壓縮機1的轉動速度來做到的。這個最大限度上方的最大上限位于與從蒸發(fā)器4到分離器5的返回管線同樣水平面上或在其下方。通常，該控制裝置僅在起動致冷系統(tǒng)時工作，宜于減小壓縮機1的容量。它會導致分離器5內的壓力增大，因此使分離器5中的液態(tài)致冷劑水平面降到上述上限以下。
應該注意，供入分離器5的新鮮致冷劑是通過管線17內管線29開口端供給到分離器5的入口的。因此新鮮致冷劑中的任何氣態(tài)致冷劑將與從蒸發(fā)器4返回的混合物中的氣態(tài)致冷劑一樣進行分離。新鮮致冷劑還有助于蒸發(fā)器4和分離器5之間的循環(huán)。
上述優(yōu)選實施例可以各種方式進行修改。
例如冷凝和接收裝置的出口可通過位于液態(tài)致冷劑水平面上方的單獨入口直接連接到分離器上，該出口甚至還可連入從分離器的第一出口到蒸發(fā)器的入口的管線中。
在圖1中，冷凝和接收裝置構成一級致冷系統(tǒng)，然而對本專業(yè)技術人員來說，采用兩級致冷系統(tǒng)也是顯而易見的。另外冷凝和接收裝置可以包括一個封閉或一個敞開的節(jié)油器，因此壓縮裝置及冷凝和接收裝置的結構可在本發(fā)明的范圍內進行變化。
另外，蒸發(fā)器可采用各種形式，并可用于冷卻如空氣之類的氣體及液體的各種流體。冷卻的流體可用于冷凍，如食品冷凍廠的冷凍，也可用來冷卻，如空調系統(tǒng)的冷卻。
因此應該看到，本發(fā)明可以在所附權利要求的范圍內作出與上述特例不同的實施例。
權利要求
1.一種分離器，包括基本為圓筒形的容器，容器具有頂部和底部出口，以及位于它們之間的入口，用以分離來自預冷系統(tǒng)中蒸發(fā)器的氣態(tài)和液態(tài)致冷劑，將它們分別送到頂部和底部出口，上述入口切向導入圓筒形容器，其中一個寬度小于容器的帶孔的基本為圓筒形的隔板放置在容器的內側，并朝上述容器內表面的下方向內延伸，從而相互限定容器的中部空間和周邊空間。
2.按照權利要求1的分離器，其中基本為圓筒形的帶孔的隔板還在上述入口的上方延伸。
3.按照權利要求1的分離器，其中隔板包括一個網。
4.按照權利要求1的分離器，其中帶孔的隔板包括尺寸為0.2～5.0mm的孔。
5.按照權利要求1的分離器，還包括位于容器底部出口上方的渦流限制器。
6.按照權利要求5的分離器，其中渦流限制器包括至少一個軸向和徑向延伸的帶孔的隔板。
全文摘要
一種致冷系統(tǒng)包括每個都具有一個出口和一個入口的壓縮器(1)、冷凝器(2)、接收器(3)和蒸發(fā)器(4)，以及一個具有一個入口和第一及第二出口的分離器(5)，上述裝置以傳統(tǒng)方式相互連接。分離器(5)位于蒸發(fā)器(4)的側部，比壓縮器(11)離蒸發(fā)器(4)要近?？刂破?26)通過調節(jié)來自接收器(3)的液態(tài)致冷劑的供給速度，使分離器(5)按要求的比例將致冷劑供給蒸發(fā)器(4)，從而能確保蒸發(fā)器(4)的過量供給。分離器(5)包括具有兩個出口(7、8)和一個入口(6)的圓筒形容器(19)，用以分離液態(tài)和氣態(tài)致冷劑。入口(6)切向導入圓筒形容器(19)，一個帶孔的隔板(23)位于容器(19)的內側，入口(6)朝容器(19)內側表面的下方向內延伸，用以相互限定容器(19)的中部空間和周邊空間。
文檔編號F25B43/00GK1480697SQ0314309
公開日2004年3月10日 申請日期1998年3月2日 優(yōu)先權日1997年3月4日
發(fā)明者凱蒂爾·豪根, 霍坎·烏爾松, 佩爾－奧斯卡·佩爾松, 烏爾松, 凱蒂爾 豪根, 濾箍āづ宥 申請人:弗里戈斯堪迪亞設備公司