專(zhuān)利名稱(chēng)：：水平散裝油分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明大體涉及在GiffordMcMahon(GM)循環(huán)中操作、用于低溫制冷系統(tǒng)中的氦壓縮單元。更具體地講，本發(fā)明涉及改進(jìn)的散裝油分離器，其中所述分離器沿水平方向指向，并且與適于壓縮氦的渦旋型油潤(rùn)滑式壓縮單元一起使用。
背景技術(shù)：
：氦大體利用空調(diào)型壓縮機(jī)被壓縮，其中，大量的油流經(jīng)具有氦的壓縮室，從而將氦冷卻。在GM型低溫制冷壓縮機(jī)中的油的目的是用于潤(rùn)滑以及吸收氦壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的熱量。尤其重要的是，輸送至膨脹器的氦實(shí)際上沒(méi)有油。散裝油分離器被用于確保除去在壓縮過(guò)程中噴射的這種油。散裝油分離器用作為系統(tǒng)的儲(chǔ)油器，隨著油在壓縮機(jī)系統(tǒng)的壽命過(guò)程中傳輸至吸附器，所述儲(chǔ)油器被抽吸下降。在McMahon等人的美國(guó)專(zhuān)利No.2906101中公開(kāi)了GM循環(huán)制冷器的操作的基本原理。GM循環(huán)已經(jīng)成為在小型商業(yè)制冷器中產(chǎn)生低溫的主要的方式，這主要是因?yàn)镚M循環(huán)可利用批量生產(chǎn)的油潤(rùn)滑式空調(diào)壓縮機(jī)，以最小成本地建立可靠、長(zhǎng)壽的制冷器。GM循環(huán)制冷器在空調(diào)型壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)限制中在壓力與功率輸入方面操作良好，甚至盡管氦替代用于設(shè)計(jì)的制冷劑。大體上，GM制冷器在大約2MPa(每平方英寸300英鎊絕對(duì))(psia)的高壓(Ph)、以及大約0.8MPa(117psia)的低壓操作?？照{(diào)型壓縮機(jī)制造成具有寬范圍的尺寸以及多種不同的結(jié)構(gòu)。提供附加的制冷以使得這些壓縮機(jī)適于壓縮氦的措施對(duì)于不同的壓縮機(jī)而言是不同的。例如，消耗(draw)大約200至600W的壓縮機(jī)大體是往復(fù)活塞型的壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)通過(guò)將空冷翅片增加至壓縮機(jī)殼體而被冷卻。在大約800與4500W之間，最常見(jiàn)的壓縮機(jī)是滾動(dòng)活塞型的壓縮機(jī)，而低壓返回氣體直接流到壓縮室上。在滾動(dòng)活塞型壓縮機(jī)中，油與氦一起流入壓縮室中，并且隨著氦被壓縮而從氦吸收熱量。大多數(shù)油與壓縮機(jī)殼體內(nèi)高壓的氦分離。Longsworth的美國(guó)專(zhuān)利No.6488120公開(kāi)了借助于以下方式冷卻氦、油、與壓縮機(jī)殼體的方法，即圍繞殼體纏繞水冷管、并進(jìn)一步將氦冷管與油冷管纏繞在水管上。冷卻的油然后被噴射到回氦管線中。高效地，壓縮機(jī)用作為油泵。泵送的油的量大體為排量(displacement)的大約2%。日立公司的渦旋壓縮機(jī)消耗5與9kW之間，并且使得回氣直接流入渦旋體(scroll)中。油可噴射進(jìn)入入口中，并且以高壓與氦一起被排入殼體中。與上述滾動(dòng)活塞型壓縮機(jī)類(lèi)似，大多數(shù)油與氦分離，并且收集在壓縮機(jī)的底部中。不像較小的壓縮機(jī)，對(duì)于這種類(lèi)型的壓縮機(jī)而言，利用圍繞殼體所纏繞的水冷管來(lái)冷卻殼體不是高效的。在此，來(lái)自氦與油的熱量通過(guò)后冷卻器被去除，其中所述后冷卻器位于壓縮機(jī)殼體外側(cè)，是空冷的或水冷的。Copeland公司的、用于空調(diào)服務(wù)的渦旋壓縮機(jī)消耗5與15kW之間。這些壓縮機(jī)與日立公司的結(jié)構(gòu)不同之處在于，低壓的回氣流入殼體中，而不是直接流入渦旋體中。沿標(biāo)準(zhǔn)豎直方向，渦旋體在電機(jī)上方。沒(méi)有使得冷卻油與氦一起流入壓縮室內(nèi)的裝置。Copeland公司已經(jīng)改型了兩種壓縮機(jī)，5kW壓縮機(jī)與15kW壓縮機(jī)，以通過(guò)以下方式循環(huán)油而冷卻氦，即將高壓油收集在渦旋體上方的排放室(dischargeplenum)內(nèi)，并使得油通過(guò)特定的端口流出從而在外部后冷卻器中被冷卻。另一特定的返回端口使得油以接近低壓回到渦旋體中，在那里，所述油與正在被壓縮的氦混合。在Weatherton等人的美國(guó)專(zhuān)利No.6017205中公開(kāi)了渦旋壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)與操作的說(shuō)明、以及特定的改型以使得Copeland標(biāo)準(zhǔn)單元適于壓縮氦。在R.C.Longsworth的"AdvancesinCryogenicEngineering"中的"HeliumCompressorforGMandPulse-tubeExpander"(Vol.47，Amer，Inst.OfPhysics,2002，pp691-697)中公開(kāi)了使用生產(chǎn)用于氦服務(wù)的兩個(gè)壓縮機(jī)中的較大的壓縮機(jī)即HC-1(^型壓縮機(jī)(SHI-APD低溫裝置)的壓縮機(jī)系統(tǒng)。為了減小將上述渦旋壓縮機(jī)應(yīng)用于需要油噴射以便冷卻的應(yīng)用中的成本，Copeland成功地將壓縮機(jī)水平指向。沿水平方向，低壓的、壓縮機(jī)底部中的油由于重力的作用而與正在被壓縮的氣體一起流入渦旋體中。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)豎直壓縮機(jī)唯一的改型是在傳統(tǒng)的壓縮機(jī)的底部中心處增加端口。沿水平方向，通常在傳統(tǒng)的壓縮機(jī)的底部中從油池泵到驅(qū)動(dòng)軸上以潤(rùn)滑軸承與渦旋體的油在其于后冷卻器中被冷卻之后指向驅(qū)動(dòng)軸的端部。所循環(huán)的油的量相當(dāng)大于潤(rùn)滑軸承所需的量。大多數(shù)油繞過(guò)電機(jī)，并且在渦旋體結(jié)構(gòu)(scrollset)中壓縮室的入口附近直接流到壓縮機(jī)殼體中。這不僅減少輸入功率與噪音級(jí)別，還導(dǎo)致了壓縮機(jī)中幾乎恒定的油位。壓縮機(jī)外側(cè)的散裝油分離器用作為用于壓縮機(jī)系統(tǒng)的儲(chǔ)油器。諸如603@型(Temprite)的傳統(tǒng)的豎直分離器產(chǎn)生較低的分離效率，并且很難裝配在可用的空間內(nèi)。使用水平指向的渦旋壓縮機(jī)提供了用于水平散裝油分離器的壓縮機(jī)下方的空間。P.E.Isaacs的美國(guó)專(zhuān)利No.5553460中所公開(kāi)的"水平油分離器/儲(chǔ)油器"具有與儲(chǔ)油器區(qū)段分離的油分離器區(qū)段，并且處于稍微較高的壓力，從而油從分離器區(qū)段的底部傳輸至儲(chǔ)油器區(qū)段的頂部，在那里，所述頂部高于油的液位。油通過(guò)管從儲(chǔ)油器區(qū)段流出，所述管從儲(chǔ)油器的底部拾取油。這種布置結(jié)構(gòu)防止油流回到分離器區(qū)域中。水平結(jié)構(gòu)的、98cc排量Copdand渦旋型壓縮機(jī)的使用、以及尺寸與較小的HC-1(^壓縮機(jī)相同的包裝對(duì)于散裝油分離器的尺寸與朝向具有嚴(yán)重的限制。裝配在壓縮機(jī)之下的水平散裝油分離器的使用使得實(shí)現(xiàn)了包裝的目的，但是嚴(yán)重限制了緊湊的散裝油分離器的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)具有高分離效率與使得可收集在吸附器中的油的量被限制的油位開(kāi)關(guān)的高靈敏度。所需要的是一種水平散裝油分離器，所述分離器結(jié)構(gòu)緊湊、具有高分離效力、并且避免了現(xiàn)有技術(shù)單元的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種具有非常高的分離效率、尺寸緊湊的水平散裝油分離器，所述分離器借助于一組分離室，所述分離室具有在擋板的上側(cè)部分中的、用于氣體的端口；以及在擋板的下側(cè)部分中的、用于油的端口。另外，本發(fā)明的目的是提供一種新的、并且改進(jìn)的水平散裝油分離器，所述油分離器從存在于水平渦旋壓縮機(jī)中的氦中除去超過(guò)99%、并且優(yōu)選超過(guò)99.9%的油，其中，油以大約2%的排量的速度進(jìn)入壓縮室。本發(fā)明的另一目的是，提供一種具有油處理區(qū)段的水平散裝油分離器，所述油處理區(qū)段從油中除去氣泡，并且使得在分離器的最后的區(qū)段中使用光電油位傳感器。根據(jù)本發(fā)明，壓降較低，這是因?yàn)橛屯ㄟ^(guò)沖擊的方式與氣體分離，而不是通過(guò)流經(jīng)篩網(wǎng)或某些其它基體的方式。隨著油流經(jīng)連續(xù)的室，氣泡從油中分離，從而最后的室中的光電油位傳感器可被用于檢測(cè)油位，并且在油從吸附器運(yùn)送至冷卻膨脹器之前關(guān)閉壓縮機(jī)。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種水平散裝油分離器，所述油分離器是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的整體式分離器-儲(chǔ)存器。根據(jù)本發(fā)明，所述分離器還是儲(chǔ)存器。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種水平散裝油分離器，所述分離器在最后的區(qū)段中具有液位傳感器，所述傳感器對(duì)于在壓縮機(jī)的壽命中從儲(chǔ)存器輸送至吸附器的油量的最后10%變化具有非常高的靈敏度。構(gòu)造成實(shí)現(xiàn)R.C.Longsworth的美國(guó)專(zhuān)利No.6488120中所公開(kāi)的"失效安全"內(nèi)容，該美國(guó)專(zhuān)利結(jié)合在此引作參考。因而，在任何油輸送在壓縮單元外時(shí)，壓縮機(jī)本身將由于保護(hù)開(kāi)關(guān)或甚至缺少油而關(guān)閉。各部件的尺寸設(shè)置成在正常的情況下，在壓縮機(jī)由于可被傳輸至吸附器的油的限制已經(jīng)達(dá)到而關(guān)閉之前，單元與所連接的制冷系統(tǒng)可運(yùn)行超過(guò)選定的壽命，例如十年。為了實(shí)現(xiàn)這些目的以及其它優(yōu)點(diǎn)，并且根據(jù)本發(fā)明的目的，提供了一種水平散裝油分離器與儲(chǔ)存器，包括殼體，所述殼體具有進(jìn)入管，所述進(jìn)入管引導(dǎo)油與氣體的進(jìn)入流混合物沖擊在板上；一個(gè)或多個(gè)擋板，所述擋板固定安裝在所述殼體中，并且將所述殼體劃分成多個(gè)區(qū)段，所述油與氣體的進(jìn)入流混合物在所述各區(qū)段上沖擊；位于所述一個(gè)或多個(gè)擋板上的切口部，所述切口部包含油位上方的、用于氣體流經(jīng)的切口部，以及油位下方的、用于油在各部分之間流經(jīng)的切口部；最后的擋板，所述擋板設(shè)有用于氣體的單個(gè)切口部，其中，所述油被強(qiáng)迫溢出進(jìn)入最后的區(qū)段中，所述單個(gè)切口部具有唇部，所述唇部維持所述殼體的入口頭部與所述最后的部分之間的最小油位，在所述最后的擋板與所述殼體的出口頭部之間的最后的區(qū)段中的油位可選地低于所述唇部；以及油排出管，所述油排出管引導(dǎo)油的流出。氦與油流入散裝油分離器中，并且沖擊到散裝油分離器的頭部上。大多數(shù)油掉入分離器的第一區(qū)段中。在具有1.015cm外徑的散裝油分離器中，油保持在三個(gè)區(qū)段中深度5cm，所述三個(gè)區(qū)段由擋板分開(kāi)，所述擋板具有油位上方的、用于氣體的切口部以及油位下方的、用于油在各部分之間流動(dòng)的端口。隨著氣體沖擊在連續(xù)的擋板上，更多的油從氣體中被除去。最后的擋板并不具有用于油的端口，從而油被強(qiáng)迫溢出最后的用于氣體的切口部進(jìn)入具有油位開(kāi)關(guān)的最后的區(qū)段。這些區(qū)段允許氣泡從油上升，從而溢出進(jìn)入最后的部分中的油沒(méi)有氣泡，否則這將在光電型油位開(kāi)關(guān)中引入誤差。隨著270ml的油在多年(即超過(guò)5年)內(nèi)傳輸至吸附器，油位從7.5cm下降至5cm，然后隨著附加的30ml的油被傳輸，僅僅在具有液位傳感器的最后的區(qū)段中，下降至3.5cm。在實(shí)現(xiàn)"任意"失效安全內(nèi)容時(shí)，這種結(jié)構(gòu)給出了對(duì)于油位開(kāi)關(guān)的操作的較高的靈敏度。僅僅大約30ml使得油位在最后的區(qū)段中下降至3.5cm的油位，在該點(diǎn)，油位開(kāi)關(guān)打開(kāi)。本發(fā)明最大化了對(duì)于散裝油分離器中的油量變化的截止點(diǎn)的靈敏度。保持在散裝油分離器的進(jìn)入?yún)^(qū)段中的500ml的油繼續(xù)將氣泡從油中分離。在另一實(shí)施例中，提供了具有整體式儲(chǔ)存器的水平散裝油分離器，包括殼體；通道，所述通道用于氣體與油的進(jìn)入流混合物從所述殼體中的入口流至出口端部；進(jìn)入管，所述進(jìn)入管引導(dǎo)所述進(jìn)入流混合物沖擊在板上；一個(gè)或多個(gè)擋板，所述擋板具有高于油位的、允許氣體流動(dòng)的切口部，以及所述殼體底部附近的、允許油流動(dòng)的端口；最大油位上方的、用于氣體的排出端口，以及位于所述殼體的底部附近的、用于油的排出端口；以及位于用于油的所述排出端口上方的均勻的油位。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于在水平散裝油分離器中并存在水平渦旋壓縮機(jī)的情況中將油與氦分離的方法，所述方法包括以下步驟將氣體與油的混合物流輸入殼體中；將所述混合物流沖擊在所述散裝油分離器的入口頭部上；允許所述混合物沖擊在一個(gè)或多個(gè)擋板上，所述擋板固定安裝在所述殼體中，并且將所述殼體劃分成多個(gè)區(qū)段；通過(guò)使所述混合物流經(jīng)所述擋板中的上側(cè)切口部與下側(cè)切口部而將所述氣體與油分離，所述上側(cè)切口部適于氣體流經(jīng)，而所述下側(cè)切口部適于油在不同的區(qū)段之間流經(jīng)；強(qiáng)制油流過(guò)具有單個(gè)切口部和唇部的最后的擋板，其中所述唇部維持所述殼體的入口頭部與所述最后的擋板之間的最小油位，所述最后的擋板與所述殼體的出口頭部之間的最后的區(qū)段中的油位可選地低于所述唇部；并且引導(dǎo)油通過(guò)油排出管流出。本發(fā)明還旨在一種具有整體式儲(chǔ)存器的散裝油分離器，包括:殼體；用于引導(dǎo)進(jìn)入流混合物沖擊在所述散裝油分離器的入口頭部上的裝置；一個(gè)或多個(gè)擋板，所述擋板具有位于油位上方的、用于氣體流動(dòng)的裝置，以及所述殼體的底部附近的、用于油流動(dòng)的裝置；用于引導(dǎo)氣體流出的裝置；以及用于引導(dǎo)油流出的裝置。參照以下說(shuō)明以及附圖將清楚本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)。圖1是油潤(rùn)滑式氦壓縮機(jī)系統(tǒng)的示意圖，其示出了本發(fā)明的水平散裝油分離器與其它壓縮機(jī)系統(tǒng)的部件之間的關(guān)系；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明水平散裝油分離器的示意圖2A是擋板45a和45b的平面剖視圖；圖2B是擋板45c的平面剖視圖3是圖2的散裝油分離器中的油的量與對(duì)于油位開(kāi)關(guān)的截止點(diǎn)上的油深度曲線圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明水平散裝油分離器的可選實(shí)施例的示意圖；并且圖4A是具有上側(cè)切口部的擋板的平面剖視圖。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參看附圖并更具體地參看圖1，示出了本發(fā)明的散裝油分離器4與壓縮機(jī)系統(tǒng)1的其它基本部件的關(guān)系。具有98mL排量的渦旋體結(jié)構(gòu)12的Copeland壓縮機(jī)的殼體2通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸13由電機(jī)14驅(qū)動(dòng)。水平朝向允許油池28中冷卻油，以通過(guò)重力與氦一起流入渦旋體結(jié)構(gòu)中，如箭頭18所示。殼體2具有回壓(低壓)(大約0.8MPa)的容腔3以及供應(yīng)壓力(高壓)(大約2MPa)的容腔11。壓縮機(jī)是這樣一種類(lèi)型的壓縮機(jī)，其用于壓縮在空調(diào)服務(wù)中所使用的制冷劑，并且大體豎直指向，而渦旋體位于電機(jī)之上，并且油池傳統(tǒng)處于底部。位于電機(jī)14下方的驅(qū)動(dòng)軸13的端部包含油泵16，所述油泵從傳統(tǒng)的油池中拾取油，(在所述壓縮機(jī)豎直指向時(shí))，以經(jīng)由驅(qū)動(dòng)軸13中的孔泵送油，其中所述驅(qū)動(dòng)軸具有端口以潤(rùn)滑下側(cè)軸承、上側(cè)軸承；并且將一些油噴射到渦旋體結(jié)構(gòu)中的壓縮室中。Copdand已經(jīng)改型了它們的標(biāo)準(zhǔn)壓縮機(jī)，從而所述壓縮機(jī)可以水平操作，這是通過(guò)增加端口15而實(shí)現(xiàn)的，其中所述端口允許冷卻的油沖擊到泵16的入口上。過(guò)多的油掉入油池27中，并且借助于電機(jī)繞組中的小通道流動(dòng)，以到達(dá)油池28。使得油直接進(jìn)入油池28中的油旁通管線23的增加減小了掉入油池27中的過(guò)多的油的量，其中，油在油池中被蓄積并且隨著油流經(jīng)電機(jī)中的"空氣間隙"造成了增加的功率消耗以及振動(dòng)。利用油旁通管線23，油池27和28中的油位在壓縮機(jī)操作的過(guò)程中保持幾乎恒定，所述油位由渦旋體結(jié)構(gòu)12的入口的高度確定。在設(shè)計(jì)操作壓力即2.0/0.8MPa(高/低)，需要大約7L/m的油流速，以將氦溫度保持為最大大約70°C?？卓?4和26的尺寸設(shè)定成通過(guò)管線25和端口15大約2L/m的流速到達(dá)軸承，并且5L/m的流速直接進(jìn)入油池28中。參看圖1，箭頭19示出了離開(kāi)壓縮室并流入高壓室11中的氦/油混合物。從那里，混合物通過(guò)管線20流至散裝油分離器4，在那里，大多數(shù)油通過(guò)管線21離開(kāi)，并且少于0.1%的油與氦一起通過(guò)管線31離開(kāi)。管線21和31中的兩個(gè)流流經(jīng)后冷卻器6，所述后冷卻器通過(guò)冷水通道30的逆流來(lái)冷卻這兩個(gè)流。冷卻的油分成第一流，所述第一流流經(jīng)管線25和孔口26進(jìn)入端口15中，在那里，所述流提供對(duì)于軸承的潤(rùn)滑；以及第二流，所述第二流流經(jīng)管線23和孔口24進(jìn)入油池28中。冷卻的氦流經(jīng)管線32到達(dá)油分離器8，所述油分離器除去在散裝油分離器4中并未被分離的大多數(shù)油。分離的油收集在8的底部中，并且通過(guò)管線36和過(guò)濾器/孔口38返回至壓縮機(jī)2內(nèi)的低壓容腔3。從分離器8，氦與形式為霧氣的僅僅微量油流經(jīng)管線33到達(dá)吸附器10，在油蒸氣通過(guò)供應(yīng)管線37離開(kāi)之前，所述吸附器除去幾乎所有油蒸氣。吸附器捕獲并保持污染物。所述吸附器的主要目的是，從氦氣中除去諸如水蒸氣的所有微量元素，但主要是油。供應(yīng)管線37將氦輸送至膨脹器(未示出)。氦以低壓通過(guò)管線39從膨脹器返回，并且通過(guò)管線17繼續(xù)流入壓縮機(jī)容腔3中。系統(tǒng)通過(guò)大氣溢流閥34被保護(hù)防止超壓。在降溫的過(guò)程中，或者沒(méi)有連接管線37或39而進(jìn)行操作的過(guò)程中，系統(tǒng)的高壓側(cè)與低壓側(cè)之間的過(guò)大的壓力差通過(guò)內(nèi)部溢流閥35被限制。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明水平散裝油分離器的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。水平散裝油分離器4包括殼體40;進(jìn)入管20;擋板45a、45b、45c;油排出管21;氣體排出管31;以及油位傳感器46。擋板45a、45b、45c硬釬焊到殼體40中。擋板將分離器4劃分成四個(gè)區(qū)段，即44a、44b、44c和44d。擋板45a和45b具有切口部48a和48b，如放大視圖2A所示，位于分離器4的中心線上方，以便氣體流經(jīng)所述切口部；以及端口47a和47b，所述端口位于分離器4的底部附近，以便油從一個(gè)區(qū)段流至下一個(gè)區(qū)段。擋板45c具有如放大視圖2B所示的單個(gè)切口部，所述切口部具有唇部49，所述唇部將區(qū)段44a、44b和44c中的最小油位保持在該唇部的高度處或之上。在此所用的術(shù)語(yǔ)擋板指的是阻止流體的力或移動(dòng)的板或隔板。應(yīng)該理解的是，如此安置在散裝油分離器中的任何器具可用于阻止流體的力或移動(dòng)。通過(guò)管線20與氦一起進(jìn)入分離器4的油被引導(dǎo)沖擊殼體40的內(nèi)側(cè)頭部。這經(jīng)常被稱(chēng)為慣性分離，因?yàn)橄鄬?duì)輕的氣體可容易地旋轉(zhuǎn)，而致密的氣體繼續(xù)直的路徑。大多數(shù)油在該點(diǎn)與氦分離。隨著油沖擊在擋板上，油進(jìn)一步與氣體分離。盡管在擋板之間的各區(qū)段中可使用多種不同類(lèi)型的填充物(packing)、篩網(wǎng)和洗滌墊(scouringpad)，但是缺少填充物已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)是最高效的。空氣排出管31的入口緊鄰擋板45c中的、如附圖標(biāo)記50所示的區(qū)域，所述區(qū)域使得氣體在其流入氣體排出管時(shí)旋轉(zhuǎn)90°。這是將油與氣體分離的最后的機(jī)構(gòu)。管31的端部與擋板50間隔31的大約'/2內(nèi)徑，并且區(qū)域50的面積大約為管31的入口面積的兩倍。掉入?yún)^(qū)段44a中的油混合有大量氣泡。大多數(shù)這些氣泡上升到區(qū)段44a、44b和44c中的油的表面，從而區(qū)段44d中的油具有足夠少的氣泡，從而光電油位傳感器正常地或沒(méi)有錯(cuò)誤地起作用。區(qū)段44a、44b和44c中的、由虛線41所示的油位以及區(qū)段44d中的、由虛線42所示的油位具有高于唇部49的初始油位。圖2示出了區(qū)段44d中的油位降低到唇部49的高度以下時(shí)所出現(xiàn)的狀態(tài)。正如所示，本發(fā)明的水平散裝油分離器適于使得氦最后沒(méi)有油。在此所用的術(shù)語(yǔ)光電油位傳感器指的是具有內(nèi)置式固態(tài)開(kāi)關(guān)電子裝置的電光器件，其中光學(xué)技術(shù)直接檢測(cè)流體的存在或不存在。應(yīng)該理解的是，可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的任何其它液位傳感器，包括但不限于基于微處理器的傳感器、光纖或激光、電化學(xué)、光學(xué)、電子、電容、浮動(dòng)和導(dǎo)電液位傳感器。圖3是可離開(kāi)本發(fā)明結(jié)構(gòu)的散裝分離器的油的量與分離器4的內(nèi)側(cè)底部上的油的高度之間關(guān)系的計(jì)算曲線。放入新系統(tǒng)'中的油的量設(shè)置成，在初始開(kāi)始階段(例如，大約20小時(shí))之后，在對(duì)于傳感器46的截止點(diǎn)上，具有200與300mL的油。也就是說(shuō)，在傳感器46打開(kāi)和關(guān)閉壓縮機(jī)之前，油位將從最大7.5cm下降至3.5cm。初始液位是在分離器的中心線之上，并且在整個(gè)分離器中下降，直至液位達(dá)到唇部49的高度，然后僅僅區(qū)段44d中的液位下降，直至傳感器46打開(kāi)。最初，以115mL/cm下降，并且然后在截止點(diǎn)處下降至大約30mL/cm。這在截止點(diǎn)處提供了高級(jí)別的靈敏度。也就是說(shuō)，相對(duì)于油位在唇部49上時(shí)，分離器具有在油位低于唇部49時(shí)的油位變化的增加的靈敏度，增加倍數(shù)在大約2與大約4之間，優(yōu)選在大約2.5與大約3.8之間。本發(fā)明的申請(qǐng)人已經(jīng)公開(kāi)了有助于這種類(lèi)型的油潤(rùn)滑式壓縮機(jī)的改進(jìn)的發(fā)明。散裝油分離器4所示具有油位開(kāi)關(guān)46。因?yàn)閴嚎s機(jī)2內(nèi)的油位幾乎恒定，所以散裝油分離器中的油位在油收集在吸附器10中時(shí)在較長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)下降。這提供了實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)"失效安全"的措施，如美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)文獻(xiàn)No.6488120中所述。該專(zhuān)利公開(kāi)文獻(xiàn)指出，在吸附劑負(fù)載超過(guò)大約75%之前，其中油(霧)未離開(kāi)吸附器，壓縮機(jī)將關(guān)閉。壓縮機(jī)中的幾乎恒定的油位使得可以添加油高于油位傳感器或開(kāi)關(guān)46打開(kāi)以關(guān)閉壓縮機(jī)的油位，而在可被增加的并且使得傳感器或開(kāi)關(guān)打開(kāi)而小于吸附器8負(fù)載75%的附加的油的最大量與液位開(kāi)關(guān)46打開(kāi)時(shí)在吸附器8中收集的油的最小量之間沒(méi)有較大差別。最大油位與最小油位之差是由于系統(tǒng)中初始油裝填上的誤差，以及在不同溫度和壓力操作過(guò)程中油位的變化。圖4是根據(jù)本發(fā)明的水平散裝油分離器/儲(chǔ)油器的另一結(jié)構(gòu)的可選實(shí)施例的示意圖，其中基本采用了圖2的分離器的基本結(jié)構(gòu)，但是并不包括油位檢測(cè)器?；窘Y(jié)構(gòu)是管20的出口，所述出口使得進(jìn)入分離器7中的油/氣混合物被引導(dǎo)沖擊在殼體40的內(nèi)側(cè)頭部上，一個(gè)或多個(gè)擋板，像45，具有用于氣體的切口部48與用于油的下側(cè)端口47。氣體排出管31的入口是在殼體40的端部的'/2管半徑處，使得氣體在分離的最后階段旋轉(zhuǎn)90。。在分離器7的所有區(qū)段中油位41相同，并且所述油位可高于或低于殼體40的中心線。切口部48總是高于油位41，而端口47總是低于油位41。氣體的逗留時(shí)間在大約0.1與1.5秒之間，優(yōu)選在大約0.3與l.O秒之間。油的逗留時(shí)間在大約2與大約IO秒之間，優(yōu)選在大約3與大約7秒之間。高油位導(dǎo)致了對(duì)于氣體在散裝油分離器中的較短的逗留時(shí)間，并且因而，氣體中稍微較大部分的油通過(guò)管31離開(kāi)，而低油位導(dǎo)致了對(duì)于油在散裝油分離器中的較短的逗留時(shí)間，并且因而，油中形式為氣泡的稍微較大量的氣體通過(guò)管21離開(kāi)。正如圖4所示，水平油分離器與儲(chǔ)油器維持非常高的性能(盡管差于優(yōu)選實(shí)施例)，并且具有緊湊的結(jié)構(gòu)。應(yīng)該理解的是，盡管設(shè)有特定的散裝油分離器，但是在較小或較大的尺寸中可實(shí)現(xiàn)同樣的性能，這是利用三個(gè)指標(biāo)參數(shù)，1)氣體逗留時(shí)間，2)油逗留時(shí)間，以及3)從氣體中去除的油的百分比。第四個(gè)參數(shù)，油中氣體的量，很難定量，并且正如在此所用被限定為足夠低，以至于光電液位傳感器給出可靠的信號(hào)。正如在此所用，氣體逗留時(shí)間被限定為氣體流經(jīng)散裝油分離器的平均時(shí)間，也就是從氣體中除去油所需的時(shí)間。正如在此所用，油逗留時(shí)間是油流經(jīng)散裝油分離器的平均時(shí)間，也就是從油中除去氣體所需的時(shí)間。從氣體中所除去的油的百分比可選地表示為與離開(kāi)氣體的油的百分率。實(shí)例1一本發(fā)明的壓縮機(jī)系統(tǒng)中所用的散裝油分離器，如圖2所示，具有10.15cm(4.0〃)的外徑以及22.8cm(9.0〃)的長(zhǎng)度。油占據(jù)容積的大約50%。壓縮機(jī)具有60Hz功率上的338L/min、98mL的排量，以及大約7L/min的油循環(huán)速度。氣體是氦，并且油是UCONLBX300(LBX公司，LLC)。在表I中示出了對(duì)于在測(cè)試狀態(tài)極限附近操作的本發(fā)明的水平散裝油分離器的結(jié)構(gòu)與性能所獲得的結(jié)果。表I<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>在油位變化的測(cè)量速度與圖3中所示的計(jì)算值相比較時(shí)，160mL/cm的測(cè)量的初始變化高于所計(jì)算的115mL/cm，圩且60mL/cm的、在截止點(diǎn)處的測(cè)量變化大于30mL/cm的測(cè)量值。計(jì)算假定了靜止的狀態(tài)，而在操作過(guò)程中的狀態(tài)是非常動(dòng)態(tài)的。測(cè)試結(jié)果示出，在油位下降低于唇部49時(shí)，區(qū)段44d中的油位的變化的靈敏度增加了160/60=2.7倍。所計(jì)算靈敏度的增加為115/30=3.8。在油位42處于截止點(diǎn)附近時(shí)，散裝油分離器中的油、即區(qū)段44a、44b和44c中的油的最小容積為500mL。正如所示，氣泡從油中分離所需的時(shí)間是油在散裝油分離器中的逗留時(shí)間。氣體從油中高效的分離已經(jīng)被證明具有3.3秒的逗留時(shí)間。實(shí)例1與圖3證明了散裝油分離器被構(gòu)造成，在液位開(kāi)關(guān)斷開(kāi)之前，允許最大300mL的油傳輸至吸附器。這體現(xiàn)了散裝油分離器的容積的大約18%，即300mL/1600mL。在此沒(méi)有任何事情意味著限制本發(fā)明。應(yīng)該理解的是，本發(fā)明可用于其它水平渦旋壓縮機(jī)或其它壓縮機(jī)，例如螺旋型壓縮機(jī)、往復(fù)型壓縮機(jī)、離心型壓縮機(jī)、葉片型壓縮機(jī)以及旋轉(zhuǎn)波型壓縮機(jī)；以及其它壓縮或惰性氣體，包括天然氣和空氣。盡管已經(jīng)說(shuō)明了本發(fā)明，但是應(yīng)該清楚的是，大體符合本發(fā)明的原理，本發(fā)明適于進(jìn)一步改型、使用和/或適用，并且包括符合本發(fā)明所屬于的
技術(shù)領(lǐng)域：
中公知或?qū)嶋H慣例的、來(lái)自本發(fā)明說(shuō)明書(shū)的改進(jìn)，并且可應(yīng)用至此前所提出的基本結(jié)構(gòu)，而符合本發(fā)明的范圍或者權(quán)利要求書(shū)的限制。同樣，應(yīng)該理解的是，在此所用的措辭和術(shù)語(yǔ)以及摘要是出于說(shuō)明的目的，并不應(yīng)該被認(rèn)為是限制。還應(yīng)該理解的是，權(quán)利要求書(shū)覆蓋在此所說(shuō)明的本發(fā)明的所有一般和特別的特征。權(quán)利要求1.一種水平散裝油分離器與儲(chǔ)油器，包括殼體，所述殼體具有進(jìn)入管，所述進(jìn)入管引導(dǎo)油與氣體的進(jìn)入流混合物沖擊在板上；一個(gè)或多個(gè)擋板，所述擋板固定安裝在所述殼體中，并且將所述殼體劃分成多個(gè)區(qū)段，所述油與氣體的進(jìn)入流混合物在所述各區(qū)段上沖擊；位于所述一個(gè)或多個(gè)擋板上的切口部，所述切口部包含油位上方的、用于氣體流經(jīng)的切口部，以及油位下方的、用于油在各區(qū)段之間流經(jīng)的切口部；最后的擋板，所述擋板設(shè)有用于氣體與油的單個(gè)切口部，其中，所述油被強(qiáng)迫溢出進(jìn)入最后的區(qū)段中，所述單個(gè)切口部具有唇部，所述唇部維持所述殼體的入口頭部與所述最后的區(qū)段之間的最小油位，在所述最后的擋板與所述殼體的出口頭部之間的最后的區(qū)段中的油位可選地低于所述唇部；以及油排出管，所述油排出管引導(dǎo)油的流出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散裝油分離器與儲(chǔ)油器，其特征在于，油位傳感器在所述最后的區(qū)段中位于所述最后的擋板的所述唇部下方。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散裝油分離器與儲(chǔ)油器，其特征在于，所述最后的區(qū)段中的油具有少至足以使得光電油位傳感器正常起作用的氣泡。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散裝油分離器與儲(chǔ)油器，其特征在于，還包括具有入口的氣體排出管，所述入口與下述板之間的距離為管直徑的'A，其中所述板使得在流出的氣體進(jìn)入所述氣體排出管時(shí)所述流出的氣體旋轉(zhuǎn)90°。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的散裝油分離器與儲(chǔ)油器，其特征在于，所述板是所述最后的擋板的一部分。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散裝油分離器與儲(chǔ)油器，其特征在于，包括儲(chǔ)油器，所述儲(chǔ)油器允許所述分離器的容積的至少大約18%的油容積變化。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散裝油分離器與儲(chǔ)油器，其特征在于，在所述油位下降低于所述唇部時(shí)，相對(duì)于油位在所述唇部上方時(shí)，針對(duì)油位的變化具有增加至少大約2至大約2.7倍的靈敏度。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散裝油分離器與儲(chǔ)油器，其特征在于，在所述油位下降低于所述唇部時(shí)，相對(duì)于油位在所述唇部上方時(shí)，針對(duì)油位的變化具有增加至少大約2.5倍的靈敏度。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散裝油分離器與儲(chǔ)油器，其特征在于，所述氣體的逗留時(shí)間為大約0.1與大約1.5秒之間。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的散裝油分離器與儲(chǔ)油器，其特征在于，所述氣體的逗留時(shí)間為大約0.3與大約l.O秒之間。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散裝油分離器與儲(chǔ)油器，其特征在于，所述油的逗留時(shí)間為大約2與大約IO秒之間。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的散裝油分離器與儲(chǔ)油器，其特征在于，所述油的逗留時(shí)間為大約3與大約7秒之間。13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的散裝油分離器與儲(chǔ)油器，其特征在于，所述油的至少99%與離開(kāi)所述分離器的氦分離。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的散裝油分離器與儲(chǔ)油器，其特征在于，所述油的至少99.9%與離開(kāi)所述分離器的氦分離。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散裝油分離器與儲(chǔ)油器，其特征在于，所述進(jìn)入流沖擊在其上的所述板是所述殼體的內(nèi)側(cè)頭部。16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散裝油分離器與儲(chǔ)油器，其特征在于，油排出管的入口在所述最后的區(qū)段中低于所述油位傳感器。17.—種具有整體式儲(chǔ)存器的水平散裝油分離器，包括殼體；通道，所述通道用于氣體與油的進(jìn)入流混合物從所述殼體中的入口流至出口端部；進(jìn)入管，所述進(jìn)入管引導(dǎo)所述進(jìn)入流混合物沖擊在板上；一個(gè)或多個(gè)擋板，所述擋板具有高于油位的、用于氣體流動(dòng)的切口部，以及所述殼體底部附近的、用于油流動(dòng)的端口；最大油位上方的、用于氣體的排出端口，以及位于所述殼體的底部附近的、用于油的排出端口；以及位于用于油的所述排出端口上方的均勻的油位。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的具有整體式儲(chǔ)存器的水平散裝油分離器，其特征在于，所述沖擊的板是所述殼體的頭部。19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的具有整體式儲(chǔ)存器的水平散裝油分離器，其特征在于，具有共同液位的儲(chǔ)油器允許為所述分離器的至少大約18%容積的油容積變化。20.根據(jù)權(quán)利要求n所述的具有整體式儲(chǔ)存器的水平散裝油分離器，其特征在于，所述氣體排出管的入口的位置造成在氣體進(jìn)入時(shí)旋轉(zhuǎn)90°。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的具有整體式儲(chǔ)存器的水平散裝油分離器，其特征在于，造成氣體旋轉(zhuǎn)90。的板是所述最后的擋板的一部分。22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的具有整體式儲(chǔ)存器的水平散裝油分離器，其特征在于，所述氣體的逗留時(shí)間在大約0.3與大約1秒之間。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的具有整體式儲(chǔ)存器的水平散裝油分離器，其特征在于，所述油的逗留時(shí)間在大約2與大約10秒之間。24.—種用于在水平散裝油分離器與儲(chǔ)油器中將油與氣體分離的方法，所述方法包括以下步驟將氣體與油的混合物流輸入殼體中；將所述混合物沖擊在所述散裝油分離器的入口頭部上；允許所述混合物沖擊在一個(gè)或多個(gè)擋板上，所述擋板固定安裝在所述殼體中，并且將所述殼體劃分成多個(gè)區(qū)段；通過(guò)使所述混合物流經(jīng)所述擋板中的上側(cè)切口部與下側(cè)切口部而將所述氣體與油分離，所述上側(cè)切口部適于氣體流經(jīng)，而所述下側(cè)切口部適于油在不同的區(qū)段之間流經(jīng)；強(qiáng)制油流過(guò)具有單個(gè)切口部和唇部的最后的擋板，其中所述唇部維持所述殼體的入口頭部與所述最后的擋板之間的最小油位，所述最后的擋板與所述殼體的出口頭部之間的最后的區(qū)段中的油位可選地低于所述唇部；并且引導(dǎo)油通過(guò)油排出管流出。25.—種具有整體式儲(chǔ)油器的水平散裝油分離器，包括殼體；用于引導(dǎo)進(jìn)入流混合物沖擊在所述散裝油分離器的入口頭部上的裝置；一個(gè)或多個(gè)擋板，所述擋板具有位于油位上方的、用于氣體流動(dòng)的裝置，以及所述殼體的底部附近的、用于油流動(dòng)的裝置；用于引導(dǎo)氣體流出的裝置；以及用于引導(dǎo)油流出的裝置。全文摘要一種高分離效力、緊湊的、水平指向的并與適于壓縮氦的渦旋型油潤(rùn)滑式壓縮單元一起使用的散裝油分離器。所述水平散裝分離器包含整體的儲(chǔ)油器，并且從存在的氦中除去99.9％的油。散裝油分離器包含連續(xù)的室，其中通過(guò)沖擊油與氣體分離。文檔編號(hào)F25B43/02GK101105356SQ200710129150公開(kāi)日2008年1月16日申請(qǐng)日期2007年7月13日優(yōu)先權(quán)日2006年7月13日發(fā)明者R·C·朗沃思,S·B·鄧恩申請(qǐng)人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社