[发明专利]用于螺杆压缩热泵的套管旋风式油气分离器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于螺杆压缩式热泵设备，特别是此种设备中都必有的油气分离器，本发明不使用一般常规的填料及挡板，而使用套管旋风分离管。属于空调领域。 

背景技术

现有的螺杆压缩式热泵为了保证压缩机的润滑、密封、及对被压缩气体的冷却，都向压缩机内喷入一定量的冷冻油。而冷冻油与被压缩气体的混合物在出压缩机后必须先进入油气分离器，使其中油气尽可能分离，气则进入冷凝器变为饱和液态放出潜热加热循环水以供暖，而油通过冷油器降低至40度左右再次喷入压缩机完成后续的润滑、密封、及冷却作用。油气分离器在系统中所连接的气液管线参见图1中之(3)。 

目前油气分离多设计为一个卧式大圆筒，下半部为储油空间，上半部为分离装置，分离装置为多层多孔挡板和其上安放有一定厚度的细密的丝网状填料所组成。在含有油滴的气流通过多孔挡板和丝网状填料时油滴便粘附于这些材料上，而较清洁不含油的气流得以通过。油滴积存到一定厚度时，在重力作用下流入下半部的储油空间。目前常规卧式圆筒油气分离器的内部大致结构可参见图2。 

在设计这种油气分离器时，气流穿过多孔板及填料的速度必然不能取得过高，因为过高的流速带来两个问题，其一是气流有可能撕下已粘附在填抖上的油而将其带走降低分离效果，其二是流动的阻力与速度的平方成正比，会导致功耗增加。以市场上某一型号主机功率100kw的螺杆压缩机组为例，其油气分离器的圆筒直径达500mm，长达3000mm，其内部总空间达600升，其额定的储油量达300升。而这个圆筒又是全系统压力最高的部位，必须有一定的厚度，故而其壳体加上其中的油之总重超过500kg。是机组最大最重的部件。 

发明内容

本发明系利用一薄壁同心双层套管，内管下端较外管短300--400mm，套管为垂直同轴安放，二套管中形成一环形空间，和一个中心圆通道；套管环形夹层的顶部封闭，油气混合物自环形空间上部以切线方向进入环形空间，如夹套的内外径为40mm及70mm，切向进入的气液混合物的流速为5m/s，如此则气流被迫进行环行运动时其向心加速度可达90G，由于气体与油的密度相差达10倍左右，油滴必被甩到外壁面内侧，油的粘度又较大，在5m/s流速条件下不可能被撕开而进入气流，油膜只可能沿环形外壁向下流入储油空间，中心管的下端口在油面之上150mm左右，螺旋运动的气流流出环形夹层之后四周仍被外管封闭，而外管的下端又插入油面之下，气流只有再反向而上沿中心管向上完成气液的完全分离。此一气液分离可以保证气体中的含油量小于5--10ppm/kg。这在一般的制冷螺杆压缩机中是完全符合运行要求了。套管式旋风分离器的大致结构可参见图3中的(3)。 

这样一根旋风分离管可满足100kw供暖机组(制冷工质为R134a，冷凝温度65摄氏度)的冷凝器所需的流量，若供暖热功率增加，则可按比例增加同样的分离管。

附图说明：

附图1是螺杆压缩机热泵系统机构示意图。图中的1是驱动机械，2是压缩机，3是油气分离器，4是冷凝器，5是节流阀，6是风冷油器，7是蒸发器。 

附图2是目前油气分离器系统结构示意图。图中的1是多孔板，2是丝网填料。 

附图3是本发明的具体实施例中的结构示意图。图中的1是储油筒，2是分离筒，3是旋风分离管，4是多孔板。 

具体实施方式

附图3是本发明配合一台主机功率100kw(供热功率300-400kw)的具体实施例中的结构示意图，图3中的1是储油的卧式圆筒，直径约300mm、长600mm，其一端上部有一分离包2，分离包的直径为250mm高400mm，分离包2内部安装了4根旋风分离管3。从压缩机送过来的高压气、油混合物从圆筒另一端的入口向下喷入卧式圆筒，经多孔挡板4的作用已使其失去动能对油面的冲击能量，气、油混合物在水平移动过程中大团的油已落入筒内油平面，余下的气流及较小的油滴移动到分离包2下部要向上转90度弯然后要垂直上升500mm，经计算其平均上升速度已降到0.6m/s，在重力作用之下只有直径远小于1mm油滴才能随气流上升到分离包的顶部分别进入各旋风分离管。然后在离心力作用下油只可能贴分离管外壁的内侧向下流动进入油平面，外管的下端插入油平面之下，而中心管的下端口必须高于油平面150mm以使分离干净的气体从中心管下部向上运动在分离包最顶部汇集，然后沿高压管道送去冷凝器。由于气流进入旋风分离器必须有一定速度，必须消耗一定的压头以建立此一速度，故而旋风分离管内的油面会比储油空间的油面高100mm左右。与相同供气能力的卧式圆筒的油气分离器相比，由于采用了很简单而高效的旋风分离管，故其体积及重量都大幅下降。