一种新型立式油气分离器.pdf

本发明公开一种新型立式油气分离器，油气混合物经过弯头管道进入油分，并在弯头管道中形成离心分离，油气混合物从弯头管道出来后与水平筒体壁面形成碰撞分离，碰撞后油气混合物反向流动，穿过一个W形状折流多孔板和一个竖直多孔板后，部分油滴被折流多孔板和竖直多孔板壁面捕捉，并且油气混合物以均匀的流速经过过滤网过滤分离，从而把剩余的油滴分离出来。利用多级分离装置将油气混合物中的油滴分离出来，分离效率不受机组运行状态的影响，在满足机组满负荷运行时分离效率的前提下，其他负荷下的分离效率也很好；油气混合物经过碰撞和过滤网分离后的阻力损失很小；润滑油的充注主要位于竖直筒体段，减小了润滑油的充注量。

权利要求书
1.  一种新型立式油气分离器，包括相互正交的水平筒体(4)和竖直筒体(6)，所述水平筒体(4)上设置有入口(1)，所述竖直筒体(6)上设置有气态制冷剂出口(12)和油出口(11)，其特征在于：还包括设置在所述水平筒体(4)出口处的过滤分离装置，所述W形状折流多孔板(5)安装在所述水平筒体(4)与所述竖直筒体(6)相交的位置处，所述过滤网(8)设置在的W形状折流多孔板(5)下游，所述弓形挡油板(9)设置在所述竖直筒体(6)的下部，所述弓形挡油板(9)以下的空间为储油槽(10)。

2.  根据权利要求1所述的新型立式油气分离器，其特征在于：所述W形状折流多孔板(5)包括依次铰接的第一截面(5.1)、第二截面(5.2)、第三截面(5.3)及第四截面(5.4)，所述第一截面(5.1)、第二截面(5.2)、第三截面(5.3)及第四截面(5.4)上布有孔；所述第一截面(5.1)和第二截面(5.2)相交形成的第一V字型结构与所述第三截面(5.3)和第四截面(5.4)相交形成的第二V字型结构关于中心线对称。

3.  根据权利要求2所述的新型立式油气分离器，其特征在于：所述第一截面(5.1)、第二截面(5.2)、第三截面(5.3)及第四截面(5.4)中任意相邻两个截面的夹角为60°～150°；所述第一截面(5.1)的面积大于所述第二截面(5.2)的面积，所述第四截面(5.4)的面积大于所述第三截面(5.3)的面积。

4.  根据权利要求2所述的新型立式油气分离器，其特征在于：所述第一截面(5.1)、第二截面(5.2)、第三截面(5.3)及第四截面(5.4)孔的孔径均为8～30mm；且所述孔的面积占总面积的60～90％。

5.  根据权利要求1所述的新型立式油气分离器，其特征在于：所述W形状折流多孔板(5)中心线与所述水平筒体(4)中心线在同一水平面上。

6.  根据权利要求1所述的新型立式油气分离器，其特征在于： 所述W形状折流多孔板(5)与所述过滤网(8)之间还设置有竖直多孔板(7)，所述竖直多孔板(7)上设有均布的孔；所述竖直多孔板(7)的上端与所述竖直筒体(6)平齐，所述竖直多孔板(7)与所述过滤网(8)平行，且所述竖直多孔板(7)的下端和所述过滤网(8)的下端均设置在所述弓形挡油板(9)的上表面。

7.  根据权利要求1所述的新型立式油气分离器，其特征在于：所述水平筒体(4)内部设有弯头管道(2)组成的离心分离段，所述弯头管道(2)的上端进入口与所述水平筒体(4)上端入口(1)的直管道相连，所述弯头管道(2)水平布置的出口与所述水平筒体(4)的端盖(3)形成密闭空间。

8.  根据权利要求1所述的新型立式油气分离器，其特征在于：所述气态制冷剂出口(12)设置在所述竖直筒体(6)的侧壁，所述油出口(11)设置在所述气态制冷剂出口(12)的下部；所述水平筒体(4)与所述气态制冷剂出口(12)分别布置在所述竖直筒体(6)的两侧，且所述水平筒体(4)的中心线与所述气态制冷剂出口(12)的中心线重合。

9.  根据权利要求7所述的新型立式油气分离器，其特征在于：所述弯头管道(2)的出口与所述端盖(3)之间留有50～200mm的间隙；所述弯头管道(2)的上端进入口截面与所述弯头管道(2)的出口截面的夹角为60°～120°。

10.  根据权利要求6所述的新型立式油气分离器，其特征在于：所述竖直多孔板(7)孔的孔径为8～30mm；所述过滤网(8)的厚度为20～80mm。

说明书一种新型立式油气分离器
技术领域
本发明涉及制冷系统，具体涉及一种新型立式油气分离器。
背景技术
油气分离器是制冷系统中一个关键的部件之一，高质量的油气分离器不仅可保证压缩机高效率的运转，同时可以避免润滑油对机组换热器换热性能的影响，提高制冷机组的性能。目前制冷行业中使用的油气分离器在外形上主要有立式、卧式和球形三种类型。其中，以旋风分离器为代表的立式油分主要是在离心力的作用将油气混合物中的油滴抛向筒壁，从而实现油气分离，旋风式油气分离器的分离效率高，但它受筒体外形尺寸的影响较大，特别是入口混合物流速的影响，一般分离效率与入口流速成正比关系，也就是说当机组在部分负荷状态运行时，旋风分离器的分离效率会降低；同时旋风分离器由于入口流速较高，阻力损失较大，对机组的运行效率有一定的影响。以滤网为主要分离元件的卧式油分，可以满足机组在不同工况下的油气分离需求，同时阻力损失小，但它体积过大，需要充注大量的润滑油，同时与机组其他部件存在安装困难的不足。
发明内容
本发明的目的在于针对目前结构存在的缺陷，提供一种新型立式油气分离器，使得立式油气分离器在机组不同运行状态下都能满足分离需求，同时大幅度降低阻力损失，有效提升机组运行综合能效。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种新型立式油气分离器，包括相互正交的水平筒体和竖直筒体，所述水平筒 体上设置有入口，所述竖直筒体上设置有气态制冷剂出口和油出口，还包括设置在所述水平筒体出口处的过滤分离装置，所述过滤分离装置包括W形状折流多孔板、过滤网及弓形挡油板，所述W形状折流多孔板逆向旋转90°安装在所述水平筒体与所述竖直筒体相交的位置处，所述过滤网设置在逆向旋转90°的W形状折流多孔板下游且所述竖直筒体的中间位置处，所述弓形挡油板设置在所述竖直筒体的下部，所述逆向旋转90°的W形状折流多孔板、过滤网及弓形挡油板围成的区域为过滤分离区域，所述弓形挡油板以下的空间为储油槽。
进一步地，所述W形状折流多孔板包括依次铰接的第一截面、第二截面、第三截面及第四截面，所述第一截面、第二截面、第三截面及第四截面上布有孔；所述第一截面和第二截面相交形成的第一V字型结构与所述第三截面和第四截面相交形成的第二V字型结构关于中心线对称。
进一步地，所述第一截面、第二截面、第三截面及第四截面中任意相邻两个截面的夹角为60°～150°；所述第一截面的面积大于所述第二截面的面积，所述第四截面的面积大于所述第三截面的面积。
进一步地，所述第一截面、第二截面、第三截面及第四截面孔的孔径均为8～30mm；且所述孔的面积占总面积的60～90％。
进一步地，所述逆向旋转90°的W形状折流多孔板中心线与所述水平筒体中心线在同一水平面上。
进一步地，所述逆向旋转90°的W形状折流多孔板与所述过滤网之间还设置有竖直多孔板，所述竖直多孔板上设有均布的孔；所述竖直多孔板的上端与所述竖直筒体平齐，所述竖直多孔板与所述过滤网平行，且所述竖直多孔板的下端和所述过滤网的下端均设置在所述弓形挡油板的上表面。
进一步地，所述水平筒体内部设有弯头管道组成的离心分离段，所述弯头管道的上端进入口与所述水平筒体上端入口的直管道相 连，所述弯头管道水平布置的出口与所述水平筒体的端盖形成密闭空间。水平筒体的端盖与弯头管道出口形成密闭封头，油气混合物从管道流出后垂直撞向端盖，形成碰撞分离，分离后油气混合物反向流动。
进一步地，所述气态制冷剂出口设置在所述竖直筒体的侧壁，所述油出口设置在所述气态制冷剂出口的下部；所述水平筒体与所述气态制冷剂出口分别布置在所述竖直筒体的两侧，且所述水平筒体的中心线与所述气态制冷剂出口的中心线重合。
进一步地，所述弯头管道的出口与所述端盖之间留有50～200mm的间隙；所述弯头管道的上端进入口截面与所述弯头管道的出口截面的夹角为60°～120°。油气混合物在所述弯头管道中流动时在离心力的作用下油滴被壁面捕捉，实现离心分离。
进一步地，所述竖直多孔板孔的孔径为8～30mm；所述过滤网的厚度为20～80mm。
本发明的技术方案采用多级分离装置，而过滤网过滤分离是本发明的主要分离部件，穿过过滤网油气混合物的速度越高过滤网分离效率越低，而逆向旋转90°的W形状折流多孔板主要作用就是使油气混合物在竖直筒体内分散流动并能在过滤网截面均匀分布，降低油气混合物穿过过滤网的速度；在逆向旋转90°的W形状折流多孔板与过滤网之间设置一个竖直多孔板，可以进一步均匀气流，并可以防止漩涡的生成。
本发明与与现有技术相比，具有以下有益效果：利用多级分离装置将油气混合物中的油滴分离出来，分离效率不受机组运行状态的影响，在满足机组满负荷运行时分离效率的前提下，其他负荷下的分离效率也很好；油气混合物经过碰撞和过滤网分离后的阻力损失很小；润滑油的充注主要位于竖直筒体段，减小了润滑油的充注量。
附图说明
图1为本发明的断面结构示意图；
图2为图1中弓形挡油板的结构示意图；
图3为图1中W形状折流多孔板的结构示意图；
图4为油气混合物经过W形状折流多孔板的流动示意图；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1—入口、2—弯头管道、3—端盖、4—水平筒体、5—W形状折流多孔板(其中：5.1—第一截面、5.2—第二截面、5.3—第三截面、5.4—第四截面)、6—竖直筒体、7—竖直多孔板、8—过滤网、9—弓形挡油板、10—储油槽、11—油出口、12—气态制冷剂出口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示的新型立式油气分离器，包括相互正交的水平筒体4和竖直筒体6、设在水平筒体4内部的离心分离段、以及封闭水平筒体4形成内部空间的端盖3。本发明的离心分离段由一个弯头管道2组成，并且弯头管道2的上端进入口截面与弯头管道的出口截面的夹角为60°～120°，油气混合物在弯头管道中流动时在离心力的作用下油滴被壁面捕捉，实现离心分离；弯头管道2的上端进入口与水平筒体4上端的入口1的直管道相连，弯头管道2的出口为水平布置，弯头管道2的出口与水平筒体4的端盖3形成密闭空间，并且，弯头管道2的出口与端盖3之间留有50～200mm的间隙，油气混合物从弯头管道2流出后垂直撞向端盖3，形成碰撞分离，分离后的油气混合物反向流动进行过滤。竖直筒体6的侧壁设有气态制冷剂出 口12，水平筒体4与气态制冷剂出口12分别布置在竖直筒体6的两侧，且水平筒体4的中心线与气态制冷剂出口12的中心线重合，并且气态制冷剂出口12的下部设有油出口11。
本发明的新型立式油气分离器还包括设置在水平筒体4出口处的过滤分离装置，该过滤分离装置包括W形状折流多孔板5、过滤网8及弓形挡油板9。W形状折流多孔板5逆向旋转90°安装在水平筒体4与竖直筒体6相交的位置处，过滤网8设置在逆向旋转90°的W形状折流多孔板5下游且竖直筒体6的中间位置处，弓形挡油板9设置在竖直筒体6的下部，过滤网8的下端设置在弓形挡油板9的上表面；即逆向旋转90°的W形状折流多孔板5、过滤网8及弓形挡油板9围成的区域为过滤分离区域，弓形挡油板9以下的空间为储油槽10，如图2所示，为了确保油气混合物都经过滤网充分分离，弓形挡板9的弧长须大于半圆，而被分离的油滴最终会在重力的作用下，进入储油槽10，并从油出口11进入压缩机，气态制冷剂从气态制冷剂出口12流出油分。
本发明的过滤网8的厚度为20～80mm，而过滤网8作为本发明的主要分离部件，其分离效果受油气混合物的流速影响较大，油气混合物穿过过滤网8的流速越低，过滤网8的分离效果越好，而本发明中水平筒体4与气态制冷剂出口12的中心线相同，假如在过滤网8之前不添加辅助结构使油气混合物分流，从水平筒体4流入竖直筒体6中的油气混合物会直接穿过与水平筒体4正对的过滤网8截面到达气态制冷剂出口12，而过滤网8上下两端截面穿过的油气混合物较少，这样与水平筒体4正对的过滤网8截面油气混合物的流速会较大，对过滤网8的分离效率造成较大的影响。因此，为了改善过滤网8截面的流速，提高过滤网8的分离效率，在水平筒体4与竖直筒体6相交的位置处有W形状折流多孔板5，该W形状折流多孔板5逆向旋转90°后安装在水平筒体4与竖直筒体6相交的位置处，并且逆向旋转90°的W形状折流多孔板5中心线与水平筒体4 中心线在同一水平面上，来实现油气混合物在竖直筒体6中分散、均匀流动。
结合图3所示，本发明的W形状折流多孔板5包括依次相交的第一截面5.1、第二截面5.2、第三截面5.3及第四截面5.4，第一截面5.1、第二截面5.2、第三截面5.3及第四截面5.4上均设有孔径为8～30mm的孔，且均布，同时，孔的面积占总面积的60～90％，另外，第一截面5.1和第二截面5.2相交形成的第一V字型结构与第三截面5.3和第四截面5.4相交形成的第二V字型结构关于中心线对称；这样就可以实现一部分油气混合物向上下分离流动，也有部分油气混合物通过均匀的孔穿过第二截面5.2和第三截面5.3，从而实现油气混合物的分散流动，同时第二截面5.2、第三截面5.3上均匀布孔可以使穿过第二截面5.2和第三截面5.3的油气混合物均匀的流向过滤网8，第一截面5.1和第四截面5.4上也设有均气孔，使向上、下两端分流的油气混合物在垂直于过滤网8截面的方向上均匀流动。另外，第一截面5.1、第二截面5.2、第三截面5.3及第四截面5.4中任意相邻两个截面的夹角为60°～150°，优选地，第一截面5.1与第二截面5.2的夹角为不大于150°的钝角，第三截面5.3与第四截面5.4的夹角为不大于150°的钝角，使得穿过第一截面5.1和第四截面5.4的油气混物的均匀性更好调节，且第一截面5.1的面积大于第二截面5.2的面积，第四截面5.4的面积大于第三截面5.3的面积，这样使得W形状折流多孔板的稳定性更好。
同时，逆向旋转90°的W形状折流多孔板5的与过滤网8之间还设置有一竖直多孔板7，竖直多孔板7的上端与竖直筒体6平齐，同时，竖直多孔板7与过滤网8平行，竖直多孔板7的下端设置在弓形挡油板9的上表面，竖直多孔板7孔的孔径为8～30mm且均匀分布。该竖直多孔板7用来进一步均匀穿过滤网8的油气混合物，并且防止油气混合物在流动时形成漩涡。
油气混合物在弯头管道2中流动时在离心力的作用下油滴被壁 面捕捉，实现第一级离心分离，油气混合物从弯头管道2流出后垂直撞向端盖3，形成第二级碰撞分离，油气混合物在弯头管道2以及与端盖3壁面形成碰撞分离的油滴在重力的作用下会在水平筒体4的底部壁面聚集并向右流动滴落在弓形挡油板9上后进入储油槽10，而分离后的油气混合物反向流动，结合图4所示，反向流动的油气混合物穿过一个逆向旋转90°的W形状折流多孔板5和一个竖直多孔板7后，部分油滴被逆向旋转90°的W形状折流多孔板5和竖直多孔板7壁面捕捉，并且油气混合物以均匀的流速经过滤网8过滤分离，从而把剩余的油滴分离出来，形成第三级分离。
本发明采用多级分离装置，而过滤网8过滤分离是本发明的主要分离部件，穿过过滤网8油气混合物的速度越高过滤网分离效率越低，而逆向旋转90°的W形状折流多孔板5主要作用就是使油气混合物在竖直筒体6内分散流动并能在过滤网8截面均匀分布，降低油气混合物穿过过滤网8的速度；在逆向旋转90°的W形状折流多孔板5与过滤网8之间设置一个竖直多孔板7，可以进一步均匀气流，并可以防止漩涡的生成。
因此，利用多级分离装置将油气混合物中的油滴分离出来，分离效率不受机组运行状态的影响，在满足机组满负荷运行时分离效率的前提下，其他负荷下的分离效率也很好；油气混合物经过碰撞和过滤网分离后的阻力损失很小；润滑油的充注主要位于竖直筒体段，减小了润滑油的充注量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。