流体收集组件的制作方法

发明背景

本发明的实施方案涉及制冷，并且更具体地说，涉及用于冷却器系统的废油再生汽化器。

在诸如冷却器的制冷系统中，汽化器用于将制冷剂从制冷剂/润滑剂混合物，诸如制冷剂/油混合物中分离。汽化器接收从蒸发器排放的制冷剂/油混合物，并且期望在将油返回到压缩机以润滑压缩机之前将制冷剂从混合物移除。混合物经过汽化器，其在所述汽化器中暴露于热以使制冷剂汽化，从而使制冷剂与仍处于液态的油分离。油被排放到贮油槽，在所述贮油槽中制冷剂与油的进一步分离通过另一个加热元件发生，并且所汽化的制冷剂通过吸入管路传递到压缩机。

发明简述

本发明的实施方案包括流体收集组件，所述流体收集组件包括：汽化器，其被配置来使制冷剂汽化以便使制冷剂与另一种液体分离；以及贮槽，其被配置来将液体收集在由所述贮槽的两个对角侧的接点形成的槽中。贮槽包括位于槽中的加热元件。

另外的实施方案包括冷却器系统。冷却器系统包括：存储容器，其被配置来存储制冷剂和液体的混合物；以及汽化器，其连接到所述存储容器以接收来自第一存储容器的制冷剂和液体的混合物。汽化器被配置来使制冷剂汽化以便使制冷剂与液体分离。所述系统还包括贮槽，所述贮槽被配置来将液体收集在由所述贮槽的两个对角侧的接点形成的槽中。所述贮槽包括位于槽中的加热元件来加热液体。所述系统包括压缩机，所述压缩机连接到汽化器和贮槽以便接收来自汽化器的制冷剂和来自贮槽的油。

附图简述

在本说明书的结论处的权利要求书中具体指出并明确主张被认为是本发明的主题。根据下面结合附图的详述部分，本发明前述和其他特征及优点是显而易见的，在附图中：

图1示出根据本发明的一个实施方案的冷却器系统；

图2a示出根据本发明的一个实施方案的汽化器和贮槽的透视图；

图2b示出根据本发明的一个实施方案的汽化器和贮槽的截面视图；

图2c示出根据本发明的一个实施方案的汽化器和贮槽的截面视图；

图2d示出根据本发明的一个实施方案的汽化器、贮槽和贮存器的截面视图；

图3示出根据本发明的另一个实施方案的汽化器和贮槽的截面视图；

图4示出根据本发明的另一个实施方案的汽化器和贮槽的面视图；

图5示出根据本发明的另一个实施方案的汽化器的截面视图；并且

图6示出根据本发明的一个实施方案的油精馏系统。

详述参考附图以举例方式来说明本发明的实施方案连同优点和特征。

发明详述

汽化器接收液体制冷剂和油的混合物，并且通过汽化过程使制冷剂与油分离。在常规系统中，来自汽化器的油传输到贮槽和一个或多个其他部件以用于重新使用或存储。在常规系统中，油分离器通常用于油分离。然而，如果制冷剂从油的蒸发是低效的，那么所得到的油具有较低的粘度，这使得油的传输困难，因为油的一定厚度对于最佳传输是必要的。本发明的实施方案包括贮槽，所述贮槽具有倾斜基底和加热器以便通过改善制冷剂/油混合物中的制冷剂的蒸发以增加贮槽中的油的粘度来增加所述贮槽的效率。

图1示出根据本发明的一个实施方案的冷却器系统100。冷却器系统100包括压缩机110、冷却机120(也称为蒸发器120)、冷凝器130、汽化器140和贮槽150。在操作中，冷却机120将液体制冷剂和另一种液体的混合物提供到汽化器140。非制冷剂液体可以是润滑压缩机110的机械部件的润滑剂。在一个实施方案中，非制冷剂液体是油。因此，在本说明书中，非制冷剂液体将被称为油，但是本发明的实施方案涵盖能够执行所需润滑功能的任何其他类型的非制冷剂液体。

冷凝器130将热气体提供到汽化器140以便使制冷剂/油混合物中的液体制冷剂汽化。具体地说，汽化器140包括接收来自冷凝器130的热气体的管路或管道。在一个实施方案中，热气体是制冷剂，并且在流经汽化器140之后，现冷却的气体输出到冷却机120以便与冷却机120中的油和液体制冷剂混合物交换热。汽化器140中的管道与汽化器140中的制冷剂/油混合物隔离，使得热气体不与制冷剂/油混合物混合。

在通过汽化过程与油分离后，制冷剂/气体混合物的蒸汽制冷剂通过吸入管路传输到压缩机110。制冷剂/油混合物的油在通过泵(未示出)传输到压缩机110以便润滑压缩机110的机械部件之前由贮油槽150收集并且流到贮存器。在本发明的实施方案中，贮槽150包括加热元件，所述加热元件被配置来加热贮槽150中的油，以便有效地从油蒸发制冷剂并且保持油的粘性或维持浓(rich)水平的粘度。在本说明书中，“浓粘度”指提供给有待润滑的压缩机或其他零件的油中必需的粘度水平，所述水平足以有效地润滑压缩机或其他零件。换言之，油需要一定的最小厚度或粘度以便成为有效润滑剂。

图2a示出根据本发明的一个实施方案的汽化器和贮槽组件200。组件200包括贮槽210和汽化器220。汽化器220延伸穿过贮槽210，贮槽210保存由贮槽210和汽化器220中的一者或两者中的加热元件生成的热。贮槽包括加热元件213，所述加热元件213包括基底213a和延伸部分213b。延伸部分213b沿着贮槽210的长度延伸以便加热贮槽210中的油。组件200还包括位于贮槽210的端部处的贮存器230，所述贮存器230用于存储由贮槽210收集的油(具体地说是浓粘度油)。油随后可通过出口231选择性地传输到其他装置(诸如通过过滤器、关闭阀或调整阀)或系统。贮槽210包括开口218，所述开口218被配置来将油从贮槽210传输到贮存器230中。

图2b示出汽化器和贮槽组件200的截面视图。贮槽210包括限定空腔212的外壳211。贮槽210还包括两个对角侧216和217，所述两个对角侧216和217在贮槽210的底部接合以便形成由贮槽210收集的油在其中流动或排放的槽。加热元件213位于所述槽中。加热元件213被配置来浸没在由贮槽210收集的油中。参考图2c，侧边216和217是相对于水平轴x的对角线。因此，由贮槽210收集的油收集在侧边216和217的接点处，所述接点是贮槽210的低点。

再次参考图2b，因为贮槽210的低点由两个对角侧216和217限定，所以浸没加热元件213所需要的油的体积小于贮槽210的底侧是平或水平的情况。换言之，对于具有高度h1的加热元件，具有高度至少是h1的三角形截面的流体的体积小于具有宽度与三角形的宽度相同的矩形截面的流体的体积。使用具有三角形下截面的贮槽210比使用具有相同高度和宽度的矩形下横截面的贮槽210需要小体积的油来浸没加热元件213；因此，贮槽210以较高效率操作(整个加热元件213浸没到较低液体体积下)并且维持贮槽210中的油的高水平的粘度(或更浓的粘度)。

汽化器和贮槽组件200包括位于贮槽210内的汽化器220。汽化器220包括限定空腔222的外壳221。加热管道223，也可称为沸腾管道，位于汽化器220的底侧225上。另外，加热元件224位于汽化器220的底侧225上、与加热管道223相邻。加热管道223为所加热流体提供流动路径。在本发明的实施方案中，经加热或沸腾的流体是气体。在一个实施方案中，所述气体是制冷剂。在一个实施方案中，加热元件224是电加热器(单个或多级)。

在操作中，液体制冷剂和油的混合物输入到空腔222以便流过汽化器220。在一个实施方案中，提供足够体积和流量的混合物来完全浸没加热元件224。加热管道223使混合物沸腾以便使制冷剂汽化，从而使制冷剂与油分离。加热元件224还加热混合物。加热元件224浸没在混合物中，并且与加热管道223一起使混合物沸腾以便使制冷剂汽化。所汽化的制冷剂通过第一流动路径226从汽化器220传输出去，并且油通过第二流动路径227从汽化器220传输出去并且进入贮槽210。流动路径226及其排放端口定向成稍微高于所有管路高度，以便确保管束222完全沉浸在混合物内以用于最大化沸腾水平。流动路径226和227可包括例如管道。

油从汽化器220流动或排放到贮槽210并且收集于贮槽210的底部处的槽中。油围绕并浸没加热元件213(单个或多级)，所述加热元件213加热油来进一步使制冷剂蒸发并且维持油的高或浓粘度。参考图2a，油通过开口218从贮槽210的槽流到贮存器230中。

参考图2c，侧边216和217可形成小于一百八十(180)度的任何角度θ。例如，侧边216和217可形成在大约三十(30)度与大约一百五十(150)度之间的范围内的角度θ。在一个实施方案中，侧边216和217可形成在大约四十五(45)度与大约一百三十五(135)度之间的范围内的角度θ。在一个实施方案中，侧边216和217形成大约九十(90)度的角度。

在本发明的一个实施方案中，侧边216和217基本上是直的，意味着所述侧边大体上是直的，同时允许由于制造或设计考虑而存在的形状上的稍微变化。在一些实施方案中，侧边216和217可以是弯曲的。在本发明的一个实施方案中，贮槽210的外壳211具有菱形形状或旋转四十五(45)度的正方形的形状。在这种实施方案中，槽的基底是菱形的最低点。

参考图2d，示出贮存器230的轮廓。贮存器230位于贮槽210的端部处。贮槽210中的开口218允许油从贮槽210流到贮存器230中。开口218具有对应于贮槽210的形状的形状。具体地说，贮槽210具有下部，所述下部具有两个对角侧216和217，并且开口218也包括两个对角侧214和215。在一个实施方案中，开口218的两个对角侧214和215基本上分别平行于贮槽210的两个对角侧216和217。在一个实施方案中，开口218的两个对角侧214和215与贮槽210的内表面平齐，使得油被允许从贮槽中的槽自由地流动或排放到贮存器230中而不穿过由开口218的对角侧214和215形成的任何脊或障碍。

限定开口218与贮存器230的底侧232之间的距离的高度h2被设计来提供贮存器230中的油的最低水平。油的最低水平可以是例如允许油流到图1的压缩机110的润滑剂(诸如油)的最低量。

尽管实施方案已经示为包括具有由贮槽的对角侧限定的槽的贮槽210，以及具有带有水平底部的基本上矩形形状的汽化器220，但是应理解本发明的实施方案涵盖贮槽和汽化器的任何构型。图3示出根据本发明的另一个实施方案的汽化器和贮槽组件300，其中汽化器320具有限定槽的对角取向侧326和327。包括加热管道、电加热器或任何其他加热元件的加热元件323位于槽的基底中，并且被配置来由供应到汽化器320的制冷剂和油的混合物沉浸。在一个实施方案中，贮存器230也设置具有加热元件。

尽管本发明的实施方案已经示为具有每个拐角为九十度角的菱形形状的贮槽，但是应理解本发明的实施方案涵盖具有任何形状的贮槽，所述贮槽包括形成槽以允许油在所述槽中流动的两个侧。形状可以是菱形、倒三角形、具有圆形顶部和基本上直的侧边的降落伞式形状，或者在贮槽的底部形成槽的任何其他形状。

另外，参考图4，尽管实施方案已经示为具有定位在贮槽内的汽化器，但是本发明的实施方案还涵盖具有与贮槽410分离的汽化器420的汽化器和贮槽组件400。如以上实施方案所论述的，贮槽410包括限定空腔412的外壳411。贮槽410包括形成槽的两个对角侧416和417。加热元件413位于所述槽中以便加热流过贮槽410的油。汽化器420包括限定空腔422的外壳421，以及位于汽化器420的底侧上的加热管道423和加热元件424。液体制冷剂和油的混合物被引入到汽化器420中，并且制冷剂被汽化以便使制冷剂与油分离。油通过例如可以是管道的流动路径427从汽化器420传输到贮槽410。

图5示出根据本发明的另一个实施方案的贮槽510。贮槽510包括限定空腔512的外壳511。贮槽510包括形成槽的两个对角侧516和517。加热元件513位于所述槽中以便加热流过贮槽510的油/制冷剂混合物并使其沸腾，从而使油/制冷剂混合物的制冷剂汽化。换言之，在图5的实施方案中，贮槽510作用为贮槽和汽化器两者。在图5所示的实施方案中，加热元件513包括一个或多个管道513a、513b和513c。管道513a、513b和513c可由经过管道513a、513b和513c的加热流体加热，诸如来自压缩机出口的气体、来自冷凝器出口的液体或者任何其他加热的流体。管道513a、513b和513c随后可加热贮槽510内的油/制冷剂混合物并使其沸腾。

尽管图5的贮槽510示为具有菱形形状，但是本发明的实施方案涵盖具有任何形状，诸如圆柱形、半圆柱形、三角形或任何其他形状的贮槽510。

根据本发明的实施方案，贮槽被布置或设置有在贮槽的基底中形成槽来以收集油的形状。槽可由贮槽的两个对角侧形成。诸如电加热器的加热元件在槽中形成以便加热由贮槽收集的油。在一些实施方案中，汽化器位于贮槽里面。在一些实施方案中，汽化器包括加热管道和诸如电加热器的另一种加热元件来加热制冷剂和油的混合物。在本发明的实施方案中，来自贮槽的油提供到贮存器，并且从贮槽到贮存器的开口的形状对应于贮槽的形状。例如，开口可包括与贮槽的两个对角侧平行或平齐的两个对角侧。

本发明的实施方案通过在贮槽和汽化器中的一者或两者中包括诸如电加热器的加热元件，提供有效的汽化过程和穿过贮槽到贮存器的油传输。将加热元件定位在具有形成槽的两个对角侧的贮槽的槽中导致对可能更小体积的液体的更有效加热。另外，以贮槽的槽的形状形成从贮槽到贮存器的开口导致液体从贮槽到贮存器的更有效的流动或排放。另外，在汽化器中提供有待浸没在制冷剂和液体混合物中的电加热器导致混合物的有效加热和沸腾以及有效汽化过程。

在本发明的一些实施方案中，从汽化器到贮槽的排放线通道配备有位于加热或沸腾管路的高度上方的电磁阀、针阀、立管排放线回路或排放端口。在汽化器组件包括位于加热或沸腾管路的高度上方的立管排放线回路或排放端口的实施方案中，大多数管路表面沉浸在汽化器中的油/制冷剂混合物中。

在本发明的一些实施方案中，在从冷却机中分离的油的量较低时，使用可称为精馏器的图5的贮槽510。换言之，系统可包括高压油分离器，并且贮槽510可作用为另外的低压油分离器。

图6示出根据本发明的一个实施方案的蒸发组件600。组件600包括蒸发器601和油精馏器602。蒸发器601包括位于蒸发器601上在一定位置处的出口603，在组件600的操作期间，在所述位置处，油/制冷剂混合物611中的油的浓度预期较高。例如，在蒸发器601中，由点表示的区域611a具有比区域611b高的油浓度。可基于蒸发器601的预期或设计的操作条件预先计算或估算区域611a的位置，并且出口603可位于蒸发器601上在对应于区域611a的位置处。

在操作期间，油/液体混合物611通过热交换器与水或另一种冷却剂(为了清楚在图6中未示出)交换热，所述热交换器诸如不使水与油/气体混合物611混合的闭环式热交换器。

油/液体混合物流出出口603，穿过导管604、电磁阀605和止回阀606，到达油精馏器602。电磁阀605诸如由包括处理器(未示出)的控制器控制，以便控制油/制冷剂混合物流到油精馏器602中。止回阀606防止流体回流到蒸发器601中。油精馏器602包括加热元件607来加热油/制冷剂混合物。在一个实施方案中，加热元件607是热交换器，所述热交换器通过导管608从冷凝器出口或压缩机出口接收加热的液体或气体制冷剂，使油/制冷剂混合物经历加热。在一个实施方案中，油精馏器602位于出口603下方，以便允许重力将油/制冷剂混合物从蒸发器601排放到油精馏器602。

在油/制冷剂混合物被加热元件607加热时，制冷剂蒸发并且通过导管610返回到蒸发器601。油仍然在油精馏器602中。当预定量的油收集在油精馏器602中时，电磁阀605关闭，并且油通过导管612返回到所述系统，并且具体地说是压缩机。因此，在蒸发器601中可维持低油浓度。

在一个实施方案中，传感器613用于检测油精馏器602中的油/制冷剂混合物的状态。传感器613可包括压力和温度传感器中的一者或两者。蒸发器601还可包括一个或多个温度和压力传感器614。在一个实施方案中，将油精馏器602内的温度与蒸发器601中的温度进行比较。随后可将两个温度之间的差与预定值进行比较。所得到的差随后可用于控制通过打开电磁阀605是否使用油精馏器602，或者通过关闭电磁阀605是否关闭油精馏器602。预定的值可以是固定的温度，或者加热源温度(例如，通过导管608引入的加热的液体制冷剂)和蒸发器饱和温度的函数。

通过提供油精馏器602以降低溢流式蒸发器601中的油的浓度，可将蒸发器601中的热传递维持在预定的阈值内，可维持油分离效率，并且可维持从蒸发器601到压缩机的油返回，即使是在低制冷剂流速存在的低负载操作条件下亦是如此。

尽管仅结合有限数量的实施方案对本发明进行了详细描述，但应易于理解，本发明不限于此类公开的实施方案。相反，可对本发明进行修改，以合并之前未描述但与本发明的精神和范围相称的任何数量的变化、改变、替代或等效布置。另外，尽管已描述了本发明的各种实施方案，但应理解，本发明的方面可仅包括所述实施方案中的一些。因此，本发明并不被视为受限于前面的描述，而是仅受限于所附权利要求书的范围。