專利名稱：從蒸發(fā)制冷劑中分離液滴的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明的對象是根據下面的獨立權利要求的前序部分的一種裝置 和方法，用于從蒸發(fā)制冷劑中分離液滴.本發(fā)明特別涉及一種新的液 滴分離器，該液滴分離器確保制冷劑液滴不被帶至制冷機中所使用的 壓縮機.
背景技術：
板式換熱器的一個重要應用是一種所謂的滿液式蒸發(fā)器，這種滿 液式蒸發(fā)器主要用于大型制冷機，液滴分離器與它連接。液滴分離器 的任務是確保制冷劑液滴不被帶入制冷機的壓縮機.液滴是極其有害 的，因為它們很容易造成壓縮機故障，液滴分離器尺寸必須足夠大， 且在吸氣口和出口之間有足夠的距離，使得液滴在隨吸氣終結在壓縮 機中之前有時間落至分離器底部.另一方面，分離器的大尺寸增加了 生產成本和系統質量，且需要較大的空間，

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目標是減少乃至消除現有技術中出現的上述問題.
本發(fā)明的一個目標是提供一種方案，通過該方案提高與制冷機的 滿液式蒸發(fā)器連接的液滴分離器的效率。
本發(fā)明的一個目標是提供一種解決方案，通過該方案滿液式蒸發(fā) 器和液滴分離器形成一個實體，就該實體尺寸而言具有功能上的效率、 經濟、小巧，并且該實體工作可靠.
本發(fā)明的一個目標是提供一種新的更高效方式以依靠重力分離制 冷劑液滴.
本發(fā)明的一個目標是為重力液滴分離器尋找一種結構，在這里相 對于容器尺寸的液滴分離容量是盡量的有利，該目標也是為了流體不 產生大的壓力損失，因為這會削弱系統的效率.
為了實現所提及的上述目標以及其它目標，本發(fā)明的特征為所附 獨立權利要求的特征部分.
5在適用的情況下，本文提及的實施例和優(yōu)點同時涉及根據本發(fā)明 的系統和方法，即使這并不總是特別提及。
在本文中，制冷刑指的是用在制冷機中的蒸發(fā)過程的循環(huán)介質，
即工作介質。該制冷劑例如是氨、二氧化碳和氟氯化碳(CFC)工質， 根據本發(fā)明的從蒸發(fā)制冷劑中分離液滴的典型裝置包括液滴分離 器，該液滴分離器具有分離容器，制冷劑布置成流動通過所述分離容 器.在該分離容器中，液滴依靠重力從蒸發(fā)制冷劑中分離出來.該裝 置包括將來自蒸發(fā)器的蒸發(fā)制冷劑導至分離容器笫一端的連接件，以 及從分離容器第二端將蒸發(fā)制冷劑導出液滴分離器的連接件。該裝置 還包括將液體制冷劑從分離容器導至蒸發(fā)器的連接件，在根據本發(fā)明 的典型裝置中，分離容器中布置有分隔板，該分隔板將分離空間分為 兩個分離部分.蒸發(fā)制冷劑以及該制冷劑中要分離的液滴布置成首先
在分隔板第一側上流動穿過笫一分離空間.通常至少最大的液滴已經 在第一分離空間中分離出來。然后，蒸發(fā)制冷劑和仍留在制冷劑中的 液滴布置成轉移至分隔板的笫二側，即第二分離空間.在分隔板的這 個第二側上，制冷劑隨后布置成流動穿過第二分離空間.當制冷刑流 過第二分離空間時，更多的液滴從蒸發(fā)制冷刑中分離出來。
根據本發(fā)明的液滴分離器也可借助一個或更多分隔板分為兩個以 上分離部分，
因此，現在已驚喜地發(fā)現，通過一個或更多簡單的板，可以將重 力液滴分離器的同一個分離容器分為兩個或兩個以上分離空間，因此， 可使在一定容積分離容器內流動的蒸發(fā)制冷劑流動更長距離和更長時 間。這充分提高了液滴分離器的液滴分離容量.
借助本發(fā)明，對液滴分離器的流動截面實現了更加特別有效的利用。
借助本發(fā)明，當容器尺寸和環(huán)境都相同時，已通過液滴分離器的 液滴的質量，與現有技術方案相比，可僅為一*h部分.同時還可能減 少了液滴分離器中的壓力損失.
可以使根據本發(fā)明的液滴分離器在功能上連接蒸發(fā)制冷刑的蒸發(fā) 器，即換熱器。根據本發(fā)明的裝置還可包括制冷機和必要的連接件， 這些必要的連接件用于將蒸發(fā)制冷劑從液滴分離器導至制冷機的壓縮 機，以及用于將至少部分液體制冷刑從制冷機的高壓部分導至液滴分除蒸發(fā)器和液滴分離器以外，可應用根據本發(fā)明的裝置的典型制 冷機的主要部件是壓縮機、冷凝器、膨脹閥或浮閥以及連接這些部件 的管道系統.蒸發(fā)過程分為低壓和高壓部分.低壓部分包括帶有管道 系統的蒸發(fā)器和液滴分離器，高壓部分包括帶有管道系統的冷凝器和 膨脹閥或浮閥.這樣的制冷機都是已知的，因此這里不再進一步詳細 地討論它們.
在本發(fā)明的一種實施方式中，該裝置包括將至少部分液體制冷劑 從制冷機導至液滴分離器的分離容器的第一端的連接件.
在本發(fā)明的一種實施方式中，分隔板布置成基本水平.分隔板也
可布置成有傾斜，例如相對于水平面傾斜1-10%,分離到其上的液體
借此自動流走，可以在分隔板內或分隔板和收集容器的內壁之間布置 孔，以將液體導至收集容器底部。
在本發(fā)明的一種實施方式中，分離容器具有細長形狀，且分隔板 布置成與分離容器平行.從而使在分離容器的笫一和笫二端中的連接 件放置在分離容器的同一端中，但位于分隔板的不同側.換言之，笫 一分離空間的第一端和第二分離空間的第二端處在在液滴分離器的分 離容器的同一端中，必要連接件處在液滴分離器同 一端的事實往往有 利于裝置的安裝.
在本發(fā)明的一種實施方式中，細長的分離容器主要安裝在水平位 置中。因此，如果分隔板是基本水平的，則它將分離容器分成兩個基 本水平的分離部分，該細長的分離容器也可放置在垂直或傾斜位置中。
在本發(fā)明的一種實施方式中，第一和第二分離空間在容積方面大 約同樣大。換言之，分隔板大約放在隔離空間的中間.笫一和笫二分
離空間的容積可以有所不同，例如具有小于10%或小于20%的差.在 本發(fā)明的一種實施方式中，制冷劑在笫一和第二分離空間中被引導大 約相同的距離。
在本發(fā)明的一種實施方式中，分隔板在其一端封閉且在另一端打 孔。蒸發(fā)制冷刑通過該些孔被從分隔板的一側導至另一側，即從笫一 分離空間至笫二分離空間.通常在分隔板封閉的那一端，蒸發(fā)制冷劑 的入口連接件通向第一分離空間，即分離容器的第一端，通常分隔板 的這個同一封閉端在分隔板的笫二側上的第二分離空間中限定分離容
7器的笫二端，即將制冷劑導至制冷機的連接件開始的那一端，
在本發(fā)明的一種實施方式中，在分隔板的打孔部分上附接有折流 板，其位于笫二分離空間中，該折流板定向成先相對打孔部分的方向 垂直，然后朝分離容器的第二端彎曲.該折流板將第二分離空間分成 兩個更小的部分.折流板的作用是在受控方式下將已流入第二分離空 間的制冷劑流朝分離容器的第二端轉向.在一種實施方式中，折流板 處在分隔板的打孔部分的中間，這樣的方式使得折流板每一側上保留
至少30%的孔.
根據本發(fā)明的解決方案可用于各種換熱器，如板式換熱器或管式 換熱器.在一種實施方式中，換熱器指的是由申請人開發(fā)的稱為Plate & ShdrM技術的板式換熱器，該板式換熱器包括由換熱器板組成的一疊板 以及包圍它的外殼，該疊板由幾個板對組成.每個板對由兩個換熱器 板組成，至少這兩個板的外圍焊接在一起.每個換熱器板具有供第一 換熱介質流動的至少兩個第一開口，相鄰板對通過焊接或其他方式固 定在一起，由此使兩個相鄰板對的第一開口結合.因此，第一換熱介 質可經由第一開口從一個板對流至另一個板對.笫二換熱介質布置成 在殼內的處于板對之間的空間中流動.
笫一和第二換熱介質的入口和出口連接件已已布置成穿過Plate ft Shell 板式換熱器的外殼.第一換熱介質的入口和出口連接件已布置 成連通這疊板的內部，即板對的內部.這樣就在板對內部形成處于笫 一換熱介質入口和出口連接件之間的板式換熱器主回路.第二換熱介 質的入口和出口連接件已布置成連通外殼的內部，即與這疊板的外側 連通，亦即與板對的外側連通。換言之，在外殼內部的處于板對之間 的空間中，形成處在笫二換熱介質入口和出口連接件之間的板式換熱 器的次回路.通常，主回路和次回路彼此分離，即在這疊板內部流動 的第一換熱介質不能與在外殼中(即在這疊板外側)流動的笫二換熱 介質混合，因此，第一主換熱介質和第二從換熱介質均在根據本發(fā)明 的板式換熱器的兩板之間每隔一個的空間中流動.


下面參考所附示意圖更詳細地描述本發(fā)明，其中 圖l顯示了所討論類型的制冷機的原理框圖，
8圖2顯示了呈部分剖面的滿液蒸發(fā)器和液滴分離器的側視圖， 圖3顯示了圖2解決方案的端視圖， 圖4顯示了根據本發(fā)明的液滴分離器橫截面的側視圖， 圖5顯示了圖4解決方案的橫截面的端視圖，以及 圖6顯示了圖4中的液滴分離器的詳細放大圖.
具體實施例方式
為清楚起見，相同的參考數字用于不同實施例中彼此對應的部分. 圖1顯示了根據本發(fā)明的制冷機30原理框圖的一個例子.制冷機30
的主要部件是蒸發(fā)器2、與蒸發(fā)器連接的液滴分離器l、壓縮機31、冷 凝器32、膨脹閥或浮閥33以及連接這些部件的管道系統.蒸發(fā)過程分 為低壓和高壓部分.低壓部分包括帶有管道系統的蒸發(fā)器2和液滴分離 器l,高壓部分包括帶有管道系統的冷凝器32和膨脹閥或浮閥33.
圖2和圖3顯示了一種目前正在使用的典型技術方案，在這里滿液 式蒸發(fā)器2 (即板式換熱器)和液滴分離器l共同形成一個功能實體， 來自于制冷機30的高壓部分的制冷劑(通常是氨)作為液氣混合物從 膨脹閥或浮閥33通過管道8被送入液滴分離器1.液相制冷劑通過循環(huán) 管道6循環(huán)至滿液式蒸發(fā)器。在換熱器2的第二端側流動的具有較高溫 度的流體介質冷卻，而制冷劑被部分蒸發(fā).該較高溫度的流體介質從 入口連接件11送至換熱器2，并通過出口連接件12流出.蒸發(fā)制冷劑上 升通過管道4至液滴分離器的第一端25.飽和蒸汽從液滴分離器的笫二 端26通過管道5被吸至壓縮機，蒸發(fā)制冷劑在液滴分離器l中經過的總 共路程長度等于最大分離長度L.通常調整制冷劑量，使得制冷劑在循 環(huán)管6中的液位處于液滴分離器較低邊緣的水平高度A，并且使得制冷 劑在換熱器一側的液位低到與由流動引起的壓力損失所導致的液位相 同，通常處于換熱器較高邊緣的水平高度B.
圖4-6只顯示了根據本發(fā)明的液滴分離器1.連接至液滴分離器的 換熱器，可就像圖2-4中的滿液式蒸發(fā)器2—樣，甚至幾個分離的換熱 器2，例如2-5個，可連接至液滴分離器l以改善蒸發(fā)容量.
在圖4-6的根據本發(fā)明的結構中，液滴分離器的容器l由一個基本 水平的分隔板13分成笫一分離空間14和第二分離空間15.第一分離空 間14在容器1的底部部分，第二分離空間15在容器1的頂部部分.分離
9空間14和15的容積基本相等，分隔板13的左部封閉.分隔板13的右端 的一部分是打孔板16.在該附圖的實施例中，打孔板16部分的長度為 整個分隔板13的長度的約20%.在分隔板16的打孔部分中，這些孔占 其表面積的例如10-40%.來自制冷機的高壓部分的制冷刑(Mlin)從 入口連接件8被送至液滴分離器的第一分離空間14的左邊緣25.在蒸發(fā) 器2中形成的蒸氣和液滴的混合物從兩個管道4被送至收集管19，該收 集管19在右端20封閉且在左端開放，圖3中可以看到兩個管道4，這兩 個管道均可附著在自己的蒸發(fā)器2上.蒸氣和液滴的混合物從收集管左 端21被運送至第一分離空間14的左邊緣25.制冷劑的蒸氣和液滴的混 合物從第一分離空間14的左邊緣25流向容器的整個分離空間14.液滴 具有大約整個分離長度L以落到容器的底部17,最大的液滴都立即落到 容器的底部17.制冷劑通過管道6從底部17被送至一個或更多的蒸發(fā)器 2 (參見圖2).僅僅一小部分的液滴隨蒸氣穿過打孔板16轉移至容器 頂部，即第二分離空間15。在笫二分離空間15中，剩余液滴也具有大 約整個分離長度L以落到分隔板13，并向前回到第一分離空間14中.蒸 發(fā)制冷劑在液滴分離器l中經過的總路程約為長度L的兩倍.僅僅非常 小的液滴被帶至第二分離空間的左端26的吸氣口5 (Mlout),折流板 18放置在分隔板的打孔部分16之上，該折流板定向成先垂直向上，然 后彎向吸氣口5.折流板18的作用是阻止流體收縮到容器的頂部，從而 確保流體在第二分離空間15中均勻分布。
圖6顯示了從上方看分隔板13右端的放大圖.板13的左端是封閉 板，板13的右端形成為打孔板16.在打孔板16中，孔22的直徑是例如 3-5mm。然而在板的打孔部分16周圍仍圍有閉合邊緣23，其目的是抵靠 容器1的內壁24.邊緣23的作用是切斷流體沿容器內壁24流動的傾向， 該邊緣的寬度L2可為例如25-60mm,
分隔板13可相對于水平面傾斜，例如1-10%的傾斜.因此，落在 分隔板上的液滴就會流走.在分隔板13和容器1的內壁24之間可布置合 適尺寸的間隙，液滴可從該間隙流到板下.
附圖中只示出了本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，該些附圖未單獨示 出與本發(fā)明主旨無關的內容，因為這些內容對于本領域技術人員都是 眾所周知或顯而易見的，對于本領域技術人員來說顯而易見的是，本 發(fā)明不限于上述實施例，而是本發(fā)明可在下面提出的權利要求的范圍內變化。從屬權利要求提出本發(fā)明一些可能的實施方式，但是并沒有 考慮用它們限制本發(fā)明的保護范閨.
權利要求
1.從蒸發(fā)制冷劑中分離液滴的裝置，包括液滴分離器，其包括分離容器(1)，制冷劑布置成流動通過該分離容器(1)，液滴在該分離容器中依靠重力與蒸發(fā)制冷劑分離，連接件(4，19)，用于將來自蒸發(fā)器的蒸發(fā)制冷劑導至分離容器的第一端(25)，連接件(5)，用于從分離容器的第二端(26)將蒸發(fā)制冷劑導出液滴分離器，連接件(6)，用于將液體制冷劑從分離容器(1)導至蒸發(fā)器(2)，其特征在于，分離容器(1)中布置有分隔板(13)，該分隔板將分離空間分為兩個分離部分(14，15)的方式使得制冷劑被布置成首先穿過分隔板(13)第一側上的第一分離空間(14)，再轉移至分隔板(13)第二側，即第二分離空間(15)，然后穿過分隔板(13)第二側上的第二分離空間(15)。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于該裝置進一步包括 蒸發(fā)器(2)，該蒸發(fā)器布置成蒸發(fā)制冷劑.
3. 根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，該裝置進一步 包括制冷機，以及連接件(5)，用于將蒸發(fā)制冷劑從液滴分離器導至制冷機的壓縮 機(31),以及連接件(8)，用于將至少部分液體制冷刑從制冷機(30)的高壓 部分導至液滴分離器(1).
4. 根據前述任一權利要求所述的裝置，其特征在于分隔板(13) 布置成基本水平.
5. 根據前述任一權利要求所述的裝置，其特征在于分離容器(l) 具有細長形狀，分隔板布置成與分離容器平行，由此分離容器的第一 端(")和第二端(26)的連接件(5， 8)都位于分離容器(1)的同 一端中并處在分隔板(13)的不同側上。
6. 根據前述任一權利要求所述的裝置，其特征在于笫一和第二 分離空間(14, 15)具有大約同等大的容積.
7，根據前述任一權利要求所述的裝置，其特征在于分隔板(13) 的一端封閉，另一端(16)則打孔，以便將蒸發(fā)制冷刑從分隔板(13) 的一側導至另一側。
8. 根據權利要求7所述的裝置，其特征在于在笫二分離空間中 放置有折流板(18)，該折流板位于分隔板的打孔部分(16)之上， 該折流板定向成先垂直于打孔部分(16)的方向，再朝分離容器的第 二端(26)彎曲。
9. 根據權利要求3所述的裝置，其特征在于該裝置包括連接件 (8)，用于將所述至少部分液體制冷劑從制冷機導至液滴分離器的分 離容器的笫一端(")，
10. 從蒸發(fā)制冷劑中分離液滴的方法，該方法包括 將蒸發(fā)制冷劑從蒸發(fā)器(2)導至液滴分離器的分離容器(1)的第一端(25)，引導制冷劑穿過分離容器(1)，同時在分離容器中依靠重力從蒸 發(fā)制冷劑中分離液滴，從分離容器的第二端(26)將蒸發(fā)制冷劑導出液滴分離器(1), 將液體制冷劑從分離容器(1)導至蒸發(fā)器(2), 其特征在于分離容器(1)中已經布置有分隔板(13)，該分隔 板將分離空間分為兩個分離部分(14， 15)，由此該方法包括首先引導制冷劑穿過分隔板(13 )第一側上的笫一分離空間(14 ), 再將制冷刑導至分隔板(13)第二側，即笫二分離空間(15)， 然后引導制冷劑穿過分隔板(13)第二側上的第二分離空間(15).
11. 根據權利要求10所述的方法，其特征在于進一步包括在蒸 發(fā)器(2)中蒸發(fā)制冷劑.
12. 根據權利要求10或11所述的方法，其特征在于，進一步包括 將蒸發(fā)制冷劑從液滴分離器(1 )導至制冷機(30)的壓縮機(31 )， 將至少部分液體制冷劑從制冷機(30)的高壓部分導至液滴分離器(1)。
13. 根據權利要求10-12的任一項所述的方法，其特征在于制冷 劑在笫一 (14)和笫二分離空間(15)中被引導大約相同的距離，
14. 根據權利要求10-13的任一項所述的方法，其特征在于通過 布置在分隔板的第二端(16)中的孔(22),將制冷劑從分隔板(l3) 的一側導至另一側.
15. 根據權利要求12所述的方法，其特征在于將至少部分液體 制冷劑從制冷機(30)的高壓部分導至液滴分離器的分離容器的第一 端(25).
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裝置和一種方法，用于從蒸發(fā)制冷劑中分離液滴。根據本發(fā)明的液滴分離器具有分離容器(1)，液滴在分離容器中依靠重力與蒸發(fā)制冷劑分離。在分離容器(1)中已布置有分隔板(13)，該分隔板將分離空間分成兩個分離部分(14，15)。由此將制冷劑布置成—先在分隔板(13)第一側上穿過第一分離空間(14)，—再轉移至分隔板(13)的第二側，即第二分離空間(15)，—然后穿過分隔板(13)第二側上的第二分離空間(15)。
文檔編號F25B43/00GK101589279SQ200780045290
公開日2009年11月25日 申請日期2007年10月12日 優(yōu)先權日2006年10月16日
發(fā)明者J·索尼南 申請人:瓦特魯斯公司