本發(fā)明涉及壓縮機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種油分離裝置。

背景技術(shù)：

在離心壓縮機(jī)現(xiàn)有技術(shù)中，常用的油分離器為雙級油分離器，雙級油分離器的結(jié)構(gòu)簡單、易加工，但對于大流量、低流速的工況，分離效率低，易發(fā)生“跑油”現(xiàn)象。采用旋風(fēng)式的三級油分離結(jié)構(gòu)，通過三級分離，有效提高離心壓縮機(jī)潤滑油氣液分離效率。但其旋轉(zhuǎn)葉片為空間螺旋結(jié)構(gòu)，加工困難、成本高，且為了保證氣流沿著旋轉(zhuǎn)葉片螺旋上升均勻，裝配時(shí)，在整個(gè)螺旋流道上，需保證螺旋升角α與實(shí)際裝配效果一致或接近，裝配難度大。此外，隨著離心壓縮機(jī)運(yùn)行工況變化，尤其是運(yùn)行高、低壓工況時(shí)，冷凝壓力與蒸發(fā)壓力間壓差大，油分離器進(jìn)、出口間壓差隨之增加，混合氣體流速增加，為了保證分離效率，需降低混合氣體流速。而旋風(fēng)式三級過濾結(jié)構(gòu)的一級分離原理是離心式分離，并不能起到降低流速的效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種氣液分離效率高、能夠滿足產(chǎn)品變工況需求的油分離裝置。

一種油分離裝置，包括具有腔體的殼體，所述殼體上設(shè)置有進(jìn)氣口、出氣口和回油口，還包括：設(shè)置在腔體內(nèi)、混合氣體依次流經(jīng)的一級分離結(jié)構(gòu)、二級過濾結(jié)構(gòu)和三級過濾結(jié)構(gòu)；所述一級分離結(jié)構(gòu)，與所述進(jìn)氣口連通，所述一級分離結(jié)構(gòu)包括若干相連通的流道，且相連通的流道方向相反；所述二級過濾結(jié)構(gòu)，用于對流經(jīng)一級分離結(jié)構(gòu)后的混合氣體進(jìn)行過濾；所述三級過濾結(jié)構(gòu)，用于對流經(jīng)二級過濾結(jié)構(gòu)后的混合氣體進(jìn)行過濾，過濾后的混合氣體由所述出氣口排出；所述一級分離結(jié)構(gòu)、二級過濾結(jié)構(gòu)和三級過濾結(jié)構(gòu)分離的油體通過所述回油口排出。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述一級分離結(jié)構(gòu)包括間隔設(shè)置的環(huán)形的導(dǎo)流板，所述殼體的側(cè)壁與最外側(cè)的導(dǎo)流板之間、相鄰的導(dǎo)流板之間均形成軸向流道，相鄰的軸向流道相連通；所述殼體的側(cè)壁與最外側(cè)的導(dǎo)流板在殼體底端形成所述進(jìn)氣口；所述回油口包括一級回油口，所述一級回油口設(shè)置在殼體的底端且與軸向流道連通。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述殼體的頂端內(nèi)側(cè)面設(shè)置有碰撞分離結(jié)構(gòu)，所述碰撞分離結(jié)構(gòu)為環(huán)形的圓弧凹槽結(jié)構(gòu)，所述圓弧凹槽結(jié)構(gòu)設(shè)置在兩軸向流道相連通處。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，軸向流道數(shù)量為2～6個(gè)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，軸向流道的寬度相等或從外向內(nèi)漸寬。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述二級過濾結(jié)構(gòu)設(shè)置在一級分離結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，且形成二級過濾流道，所述二級過濾流道與最內(nèi)側(cè)的所述軸向流道連通。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述二級過濾結(jié)構(gòu)包括外支撐圈、內(nèi)支撐圈和第二氣液過濾網(wǎng)，所述第二氣液過濾網(wǎng)設(shè)置在外支撐圈與內(nèi)支撐圈之間，所述外支撐圈、內(nèi)支撐圈上均對應(yīng)開設(shè)通孔形成所述二級過濾流道。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述三級過濾結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述二級過濾結(jié)構(gòu)上方，所述出氣口設(shè)置在所述殼體的頂端，流經(jīng)二級過濾結(jié)構(gòu)的混合氣體由所述三級過濾結(jié)構(gòu)過濾后由所述出氣口排出；所述回油口還包括三級回油口，所述三級回油口設(shè)置在三級過濾結(jié)構(gòu)下方的殼體底端。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述殼體底端的內(nèi)側(cè)面為下凹的圓錐面，所述三級回油口開設(shè)在圓錐面的頂點(diǎn)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述三級過濾結(jié)構(gòu)包括第三氣液過濾網(wǎng)和壓板組件，所述壓板組件設(shè)置所述第三氣液過濾網(wǎng)的軸向兩端，用于固定所述第三氣液過濾網(wǎng)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述壓板組件包括環(huán)形壓板和條形壓板，所述環(huán)形壓板設(shè)置在第三氣液過濾網(wǎng)的兩端面外緣，所述條形壓板設(shè)置在第三氣液過濾網(wǎng)的兩端面內(nèi)側(cè)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，于所述殼體的頂端內(nèi)側(cè)面且環(huán)繞出氣口處設(shè)置有環(huán)形阻油槽。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述環(huán)形阻油槽設(shè)置有多個(gè)，且環(huán)繞出氣口的殼體頂端內(nèi)側(cè)面，由外向內(nèi)傾斜向上設(shè)置，使得多個(gè)環(huán)形阻油槽形成升角結(jié)構(gòu)。

上述油分離裝置，離心壓縮機(jī)運(yùn)行高、低壓工況時(shí)，一級分離結(jié)構(gòu)起到降低流速的效果，滿足離心壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)工況變化的需求，適用范圍廣。采用降速式碰撞分離和過濾分離相結(jié)合原理，能夠有效分離制冷劑氣體、潤滑油的混合氣體。

附圖說明

圖1為本發(fā)明油分離裝置的剖視圖；

圖2為本發(fā)明油分離裝置剖視圖的尺寸標(biāo)注圖；

圖3為本發(fā)明油分離裝置的三維剖視圖；

圖4為本發(fā)明油分離裝置的工作原理圖；

附圖標(biāo)記說明：

底板110；進(jìn)氣口111；一級回油口112；三級回油口113；法蘭120；環(huán)形阻油槽121；出氣口122；筒體130；

導(dǎo)流板210；軸向流道220；碰撞分離結(jié)構(gòu)230；

外支撐圈310；內(nèi)支撐圈320；第二氣液過濾網(wǎng)330；通孔340；

環(huán)形壓板410；條形壓板420；第三氣液過濾網(wǎng)430；

混合氣體1；從裝配間隙溢出的混合氣體2；制冷劑氣體3；液態(tài)潤滑油4。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)闡述，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

參照圖1和圖3，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的油分離裝置包括具有腔體的殼體、設(shè)置在腔體內(nèi)的一級分離結(jié)構(gòu)、二級過濾結(jié)構(gòu)和三級過濾結(jié)構(gòu)。制冷劑氣體、潤滑油的混合氣體依次流經(jīng)一級分離結(jié)構(gòu)、二級過濾結(jié)構(gòu)和三級過濾結(jié)構(gòu)進(jìn)行分離。

殼體上設(shè)置有進(jìn)氣口111、出氣口122和回油口。進(jìn)氣口111設(shè)置在殼體頂端，進(jìn)氣口111和回油口設(shè)置在殼體底端。一級分離結(jié)構(gòu)與進(jìn)氣口111連通，一級分離結(jié)構(gòu)包括若干相連通的流道，相連通的流道方向相反，混合氣體在流道連通處發(fā)生碰撞分離并減速。二級過濾結(jié)構(gòu)用于對流經(jīng)一級分離結(jié)構(gòu)后的混合氣體進(jìn)行二次過濾。三級過濾結(jié)構(gòu)用于對流經(jīng)二級過濾結(jié)構(gòu)后的混合氣體進(jìn)行三次過濾，三次分離后的混合氣體由出氣口122排出。一級分離結(jié)構(gòu)、二級過濾結(jié)構(gòu)和三級過濾結(jié)構(gòu)分離出的油體通過回油口排出。

上述油分離裝置，離心壓縮機(jī)運(yùn)行高、低壓工況時(shí)，一級分離結(jié)構(gòu)起到降低流速的效果，滿足離心壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)工況變化的需求，適用范圍廣。采用降速式碰撞分離和過濾分離相結(jié)合原理，能夠有效分離制冷劑氣體、潤滑油的混合氣體。

殼體可選為圓柱形，具體地，殼體包括底板110、頂部的法蘭120和筒體130，筒體130即殼體的側(cè)壁。底板110、頂部的法蘭120和筒體130圍成一個(gè)腔體，進(jìn)氣口111和回油口設(shè)置在底板110上，法蘭120為環(huán)狀，其中心孔為出氣口122。底板110為圓形、薄片、實(shí)心類零件，筒體130為圓柱狀零件，法蘭120底面與筒體130焊接，起支撐作用。底板110對外有阻擋混合氣體的作用，對內(nèi)有收集液態(tài)潤滑油作用，并通過回油口，引導(dǎo)液態(tài)潤滑油回到油箱。

具體地，一級分離結(jié)構(gòu)包括間隔設(shè)置的環(huán)形的導(dǎo)流板210。筒體130與最外側(cè)的導(dǎo)流板210之間、以及相鄰的兩個(gè)導(dǎo)流板210之間均形成軸向流道220，相鄰的軸向流道220相連通，筒體130與最外側(cè)的導(dǎo)流板210在殼體底端形成進(jìn)氣口111。所有軸向流道220組成迷宮分離流道?；赜涂诎ㄒ患壔赜涂?12，一級回油口112設(shè)置在殼體的底端且與軸向流道220連通。軸向流道220數(shù)n與一級分離效果成正相關(guān)，即n越大，一級分離效果越好。但是，n一般取2～6，因?yàn)楫?dāng)n過小時(shí)，混合氣體碰撞次數(shù)減少，分離效果下降；當(dāng)n過大時(shí)，雖然混合氣體碰撞多次，保證了分離效果，但也大幅降低了混合氣體動能，甚至部分混合氣體速度減小至0，滯留在軸向流道220中，造成阻塞；或與后續(xù)進(jìn)來的混和氣體沖擊，形成渦旋，進(jìn)一步惡化流道氣場。

進(jìn)一步地，為了裝配、檢測方便，如圖2所示，軸向流道220寬度應(yīng)相等，即d1＝d2＝d3＝d4，而在混合氣體不發(fā)生滯留的前提下，還可以設(shè)計(jì)成：d1＜d2＜d3＜d4，此時(shí)軸向流道220逐漸擴(kuò)寬，使得混合氣體成擴(kuò)壓狀態(tài)，達(dá)到降速、提高分離效果。

更進(jìn)一步地，為簡化物料，提高油分離裝置的緊湊度，在法蘭120底面設(shè)置了碰撞分離結(jié)構(gòu)230，設(shè)置在兩軸向流道220相連通處。在圖3基礎(chǔ)上，從法蘭120底面往上投影，碰撞分離結(jié)構(gòu)230為環(huán)形凹槽結(jié)構(gòu)，凹槽半徑r1。通過碰撞分離結(jié)構(gòu)230的凹槽特征，實(shí)現(xiàn)一級分離段，上方相鄰軸向流道220的平滑過渡。即混合氣體沿軸向流道220沖擊碰撞分離結(jié)構(gòu)230后，降低速度的同時(shí)，還順沿著凹槽半徑r1流向下一軸向流道220，實(shí)現(xiàn)過渡。

二級過濾結(jié)構(gòu)設(shè)置在一級分離結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，且形成二級過濾流道，二級過濾流道與最內(nèi)側(cè)的軸向流道220連通。具體地，二級過濾結(jié)構(gòu)包括外支撐圈310、內(nèi)支撐圈320和第二氣液過濾網(wǎng)330，外支撐圈310、內(nèi)支撐圈320組成圓環(huán)狀、中心部為中心軸向流道的結(jié)構(gòu)，第二氣液過濾網(wǎng)330設(shè)置在外支撐圈310與內(nèi)支撐圈320之間。外支撐圈310、內(nèi)支撐圈320上均對應(yīng)分布一定數(shù)量的通孔340，以形成二級過濾流道。優(yōu)選地，二級過濾流道為徑向流道，混合氣體經(jīng)軸向流道進(jìn)入徑向流道經(jīng)過二次過濾后，從中心軸向流道流出進(jìn)入三級過濾結(jié)構(gòu)。

其中，外支撐圈310的長度大于內(nèi)支撐圈320長度。如圖2，對于外支撐圈310，長度l2段為無孔段，與最內(nèi)側(cè)的導(dǎo)流板210形成最后一道軸向流道220，長度段為有孔段，上面均布φd4通孔340，混合氣體通過有孔段的φd4通孔340進(jìn)入二級分離段。對于內(nèi)支撐圈320，其全長度段為有孔段，上面均布φd4通孔340，混合氣體通過φd4通孔340進(jìn)入油分離裝置的中部腔體。上述l2、l3一般滿足：l2＝l3。

三級過濾結(jié)構(gòu)設(shè)置在二級過濾結(jié)構(gòu)上方，三級過濾結(jié)構(gòu)包括壓板組件和第三氣液過濾網(wǎng)430，壓板組件設(shè)置第三氣液過濾網(wǎng)430的軸向兩端。具體地，壓板組件包括環(huán)形壓板410和條形壓板420，環(huán)形壓板410設(shè)置在第三氣液過濾網(wǎng)430的兩端面的外緣，條形壓板420設(shè)置在第三氣液過濾網(wǎng)430的兩端面內(nèi)側(cè)。流經(jīng)二級過濾結(jié)構(gòu)的混合氣體由所述三級過濾結(jié)構(gòu)過濾后由頂部的出氣口122排出?；赜涂谶€包括三級回油口113，三級回油口113設(shè)置在三級過濾結(jié)構(gòu)下方的底板110上。經(jīng)過三級過濾結(jié)構(gòu)分離的潤滑油在重力作用下可落入到底板110上，由底板110上的三級回油口113排出。

如上所述的第二氣液過濾網(wǎng)330、第三氣液過濾網(wǎng)430為金屬絲過濾網(wǎng)，由金屬絲以一定角度彼此交叉編織而成。其中，第二氣液過濾網(wǎng)330為二級分離段的主要構(gòu)成，如圖2所示，其外徑φd1、內(nèi)徑φd2，有效過濾厚度為(φd1-φd2)/2；第三氣液過濾網(wǎng)430為三級分離段的主要構(gòu)成，其外徑φd1，有效過濾厚度為l1。上述φd1、φd2應(yīng)滿足：(φd1-φd2)>40mm；上述l1應(yīng)滿足：l1>40mm。

下方的環(huán)形壓板410外環(huán)面與外支撐圈310焊接，焊接位置設(shè)置在有孔段和無孔段連接處，內(nèi)環(huán)面與內(nèi)支撐圈320頂部連接，可以同時(shí)固定第二氣液過濾網(wǎng)330和第三氣液過濾網(wǎng)430。而條形壓板420的兩端為外圓切面，與環(huán)形壓板410內(nèi)環(huán)面相切，并焊接裝配。由于氣液過濾網(wǎng)均由金屬絲過濾網(wǎng)擠壓而集成，其上、下兩表面凹凸不平，尤其是兩端面的中間部位。通過條形壓板420，可以減少凹凸不平程度，并對第二氣液過濾網(wǎng)330和第三氣液過濾網(wǎng)430施加一定的預(yù)緊力。

進(jìn)一步地，為了減少混合氣體的潤滑油從裝配間隙直接溢出到出氣口122，在環(huán)繞出氣口122的法蘭120底面設(shè)計(jì)了環(huán)形阻油槽121。環(huán)形阻油槽121設(shè)置有多個(gè)，在圖3基礎(chǔ)上，從法蘭120底面往上投影，環(huán)形阻油槽121為由4個(gè)環(huán)形槽組成的凹槽結(jié)構(gòu)，凹槽優(yōu)選為圓弧形。凹槽高度l3，相鄰兩凹槽距離l4，凹槽半徑r2。

更進(jìn)一步地，從裝配間隙溢出的混合氣體到達(dá)環(huán)形阻油槽121碰撞后，發(fā)生碰撞分離，為了更好地分離液體潤滑油、制冷劑氣體，多個(gè)環(huán)形阻油槽121設(shè)計(jì)為升角結(jié)構(gòu)，升角結(jié)構(gòu)由環(huán)繞出氣口122的法蘭120底面由外向內(nèi)傾斜向上設(shè)置形成。此時(shí)制冷劑氣體密度小、較輕，可以順暢地沿著升角依次流過4個(gè)環(huán)形阻油槽121，而液體潤滑油密度大、較重，需克服重力做功才能沿著升角流過環(huán)形阻油槽121，通過自身重力差異進(jìn)一步分離混合氣體。其中升角大小為α，α一般取5°～20°。

為進(jìn)一步增加殼體底端的回流作用，殼體底端的內(nèi)側(cè)面設(shè)置為下凹的圓錐面，三級回油口113開設(shè)在圓錐面的頂點(diǎn)。大部分液態(tài)潤滑油在重力作用下將隨著下凹的錐度面最終聚集到中心的三級回油口113流到油箱，少部分液態(tài)潤滑油通過其余的回油口流到油箱。

下面結(jié)合圖4對油分離裝置的工作原理進(jìn)行說明。為了方便描述，由外向內(nèi)設(shè)置的軸向流道220依次命名為第一軸向流道220、第二軸向流道220、第三軸向流道220和第四軸向流道220。

工作時(shí)，混合氣體1沿著進(jìn)氣口111進(jìn)入第一軸向流道220，進(jìn)入一級分離段?；旌蠚怏w1到達(dá)法蘭120的底面并與碰撞分離結(jié)構(gòu)230發(fā)生第一次碰撞，混合氣體速度降低，同時(shí)沿著凹槽特征流向下一軸向流道220。通過以上過程，混合氣體發(fā)生了降速、變向，部分液態(tài)潤滑油4在重力及慣性作用下從混合氣體中分離，并流向一級回油口112或進(jìn)氣口111。同理，混合氣體在底板110底面發(fā)生第二次碰撞。不同的是，混合氣體由第二軸向流道220流向第三軸向流道220過程中，此時(shí)，碰撞面為底板110上表面，無凹槽特征，所以混合氣體速度方向突變更快，但也加劇了氣場混亂程度。通過以上分析，混合氣體每流向下一軸向流道220前，將發(fā)生上述過程，實(shí)現(xiàn)一級分離。

部分未分離的潤滑油隨著制冷劑氣體開始進(jìn)入二級分離段。混合氣體流經(jīng)二級過濾流道、第二氣液過濾網(wǎng)330過程中，通過金屬絲的撲集作用下，使油滴集聚變大，進(jìn)而從混合氣體中分離出來，分離出來的液態(tài)油滴在重力作用下，最終去到一級回油口112和三級回油口113，至此完成二級分離。

攜帶少量潤滑油的混合氣體開始進(jìn)入中心軸向流道，隨后開始進(jìn)入三級分離段，此時(shí)混合氣體速度方向由徑向改為軸向，再次發(fā)生速度變化。攜帶少量潤滑油的混合氣體流經(jīng)第三氣液過濾網(wǎng)430，同樣通過金屬絲的撲集作用，將潤滑油分離出來。分離出來的液態(tài)潤滑油4最終去到三級回油口113，而分離后制冷劑氣體3則流向出氣口122。至此完成三級分離。

此外，由于存在裝配誤差，無法避免地，總會存在裝配間隙--外支撐圈310與環(huán)形壓板410的裝配間隙、外支撐圈310與第三氣液過濾網(wǎng)430的裝配間隙、外支撐圈310與第二氣液過濾網(wǎng)330的裝配間隙等。所以少量混合氣體從開始進(jìn)入二級分離段后，是沿著裝配間隙流動的。從裝配間隙溢出的混合氣體2不經(jīng)過氣液過濾網(wǎng)，最終到達(dá)環(huán)形阻油槽121。動能大的混合氣體與環(huán)形阻油槽121發(fā)生碰撞，達(dá)到碰撞分離效果，分離出液態(tài)潤滑油；而動能小的混合氣體則聚集在環(huán)形阻油槽121的凹槽中，加上環(huán)形阻油槽121為升角結(jié)構(gòu)，凹槽中的潤滑油氣體越聚越多后，形成液態(tài)潤滑油。液態(tài)潤滑油4最終通過三級回油口113回到油箱。

通過上述的四次分離過程，有效實(shí)現(xiàn)了潤滑油的分離、回收。且油分離裝置為機(jī)械結(jié)構(gòu)，效率穩(wěn)定、工作可靠性高。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。