非同轴式润滑油分离器制造技术

采用螺旋压缩机（１０８）的致冷系统（１００）使用的润滑油分离器（１０），它包括一个基本上圆筒形的竖直向上的外壳（１２），该外壳的底部限定一个油池（１６），该外壳的顶部由排气管（２６）穿透，该排气管将润滑油分离器（１０）连接到致冷系统的冷凝器（１０２）。排气管的中心线（２８）平行于分离器外壳的中心线（３０）但与之偏离，因而排气管（２６）与外壳（１２）是非同轴的。因此，可以做成分离器内部的一个加大的切向入口（２０），该入口不受排气管（２６）的阻碍。因而，从压缩机（１０８）排出的混合物在进入分离器（１０）之前所经的横截面流动面积同样也能被增加。因此，在致冷气体中的压力降由于润滑油的分离过程而被减小，且整个系统的效率提高了，同时分离器外壳的直径被尽可能减小。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本部分继续专利申请来自于1993年11月16日提交、序号为08/153,709现已放弃的美国专利申请。总体上讲，本专利技术涉及在压缩过程中已注入液体的致冷气体的压缩。更具体而言，本专利技术涉及在致冷系统中需要将夹带的润滑油从注润滑油的螺旋压缩机排出的致冷气—润滑油混合物中分离出来。致冷系统中使用的压缩机将致冷气体的压力从入口压力提高到出口压力，由此使得该系统使用的致冷剂冷却所需介质。在这类系统中，采用了许多类型的压缩机，包括旋转的螺旋压缩机来压缩致冷气体。在螺旋压缩机中，两个互补的转子位于转子外壳的工作室中。该外壳的低压端限定一个吸入口，它的高压端限定一个排出口。在入口压力下的致冷气体通过吸入口进入压缩机工作室的低压端，并且被包封在反转的螺旋转子之间形成的腔中。该气腔的容积减小，并且当压缩机的转子旋转且啮合时，该气腔沿圆周方向移到该工作室的高压端。这个气腔中的气体被压缩，且由于容积的减小而被加热，该气体在气腔开口通向排出口之前被容纳在气腔中。该气腔随着容积的减小，最后开口通向位于转子外壳高压端的排出口，压缩气体由该排出口排出。在大多数实施例中，在致冷系统申请中使用的螺旋压缩机包括润滑油注入装置。为此，润滑油以相当大的量注入工作室中(并由此注入被压缩的致冷气体中)。首先，注入的润滑油在压力作用下起到冷却该致冷气体的作用。因此，相互啮合的转子被冷却以在它们之间允许有很小的间隙。其次，润滑油起到润滑剂的作用。螺旋压缩机中的两个转子之一一般由外源例如电马达驱动。啮合转子依靠与外部驱动转子的啮合关系被驱动。注入的润滑油防止在主动转子和被动转子之间的过多的磨损，另外，它被供给到压缩机中的不同的承载面以达到润滑目的。最后，注入螺旋压缩机工作室的润滑油在转子之间以及在转子与工作室的壁之间起到密封层的作用，因为在各转子之间或在转子与转子外壳之间没有独立的密封件。如果缺少润滑油的注入，就会出现不利于压缩机效率的显著的泄漏通道。因此，注入的润滑油既能提高螺旋压缩机的效率，也能延长它的寿命。进入螺旋压缩机工作室的润滑油的绝大部分被喷成雾状并且在压力作用下被夹带入致冷剂中。在很大程度上，这些润滑油必须从压缩机排出的富含润滑油的致冷气体中分离出来，使得到的润滑油回到压缩机以实现上述列举的目的。此外，必须实现从压缩的致冷气体中分离出过多的润滑油，以确保致冷系统中气体的性能并未受到将过量的润滑油引入并通过该系统的热交换器而带来的不适当的影响。实现旋风式润滑油分离的先有设备在美国专利4,070,168，4,506,523和5,209,448中说明，后者已被转让给本专利技术的受让人。′168专利指的是一种液—气分离器，其功能是通过使用涡壳将夹带的气体从液体例如原油中分离出来。分离器中混合物的通道的宽度被尽量增大。′523专利被认为是许多先有的旋风式润滑油分离器的典型。然而，它采用的是同轴的排气管，故可以理解该专利与本专利技术的润滑油分离器有很大的差别。关于′523专利，排气管与分离器外壳是同轴的，且排气管在分离器外壳内部的直径被加大，被分离的致冷气体经该排气管从该分离器中排出。最后，′448专利如同′523专利，就其个别独立部分而言，建议先前已知且通常使用的旋风式润滑油分离器，在该分离器中将涡旋作用引入液流以实现润滑油的分离。′448专利的分离器是唯一能将入口混合物分离成两个分流以供给到分离器中的不同位置，在那里产生润滑油的离心分离过程。仍然需要更有效且尤其适于与螺旋型致冷压缩机一同使用的“旋风”式润滑油分离器。专利技术概述可以理解，本专利技术的主要目的是从液—气混合物中分离出夹带的液体，例如润滑油。本专利技术的另一目的是在没有运动部件的设备中从气体中分离出液体。本专利技术的又一目的是以这样一种方式，即在相关的冷却压缩机中不需要单独油池而从压缩的致冷气体中分离润滑油。本专利技术的再一目的是利用离心力从液—气混合物中分离预定量的液体。本专利技术的主要目的是以这样一种方式，即减少了气体中的压力损失而将致冷系统中的致冷气体和润滑油分离，由此提高了致冷系统的总体效率。最后，本专利技术的另一主要目的是提供一种小型旋风式液—气分离器，通过采用非同轴排气管而提供较大的不受阻碍的入口，以这样一种方式，即既尽可能减小了气体中的压力降又允许分离器的尺寸小于那些在美国机械工程师学会(ASME)标准下认为是高压容器的分离器的尺寸，而使得润滑油从致冷气体中有效地分离。本专利技术的润滑油分离器设计了一个圆筒形竖直向上的外壳，它的上端用盖盖上。这个盖可以是与外壳分开的或者与外壳一体，它限定了一个从螺旋压缩机得到的冷却的气—润滑油混合物的入口以及一个由连接致冷系统冷凝器的排气管所穿透的致冷气体出口。该盖象外壳一样实质上为大体圆柱形且横截面为圆形。由盖限定的排出口相对于盖的圆形横截面的中心线是非同轴的，因此排气管相对于分离器外壳的中心线是非同轴的。可以理解，由于使用非同轴的排气管，润滑油分离器的入口可以被加大而仍然不受排气管的阻碍，由此允许从压缩机得到的冷却的气—润滑油混合物增大流动的横截面面积。由于流动面积增大，当致冷气体流入、通过及流出分离器时，致冷气体中的压力降与具有同轴排气管的类似外壳直径的先前的分离器相比是减小的。还可以理解，为了在排气管与分离器外壳同轴的分离器中获得同样的不受阻碍的入口流动面积，需要采用增大了直径的外壳，这可能会要求分离器满足美国机械工程师学会关于高压容器的技术要求。通过将分离器外壳的直径维持在小于美国机械工程师学会高压容器技术要求开始生效的直径，本专利技术的润滑油分离器在性能、制造及成本方面获得了显著的优点。还可以理解，本专利技术中压力降的特性通过在分离器外壳内部的排气管的末端限定一个加大的入口而被提高了。在分离器外壳的内部限定排气管的一个增大的过渡入口会减小压力降，如果在这个位置不设置一个过渡入口，就会产生相反的效果。通过使气体和润滑剂的混合物经过分离器而被径向向外地推向分离器外壳的内壁，且由于它所处的流动面积的收缩而增加速度，该加大的入口还能提高润滑油的分离过程。本专利技术的润滑油分离器的效率和物理特性还可以通过在分离器外壳中设置一块隔板而得到提高，该隔板将外壳的内部分成两个室。在上室中进行润滑剂的分离而在下室中进行润滑剂的收集与容纳。通过减小了实现良好的润滑油分离效果所需的分离器外壳的内部高度，使用隔板有效地缩短了润滑油分离器。本专利技术的另一优点是关于排气管的双重作用，即可以是存在于、致冷系统中的管路，也是将压缩机连接到冷凝器(经由润滑油分离器)的管路。本专利技术的润滑油分离器的再一优点是通过适当地确定分离器外壳的长度可有助于使用容量变化的压缩机。然而，可以理解本专利技术的主要优点是流经它的致冷气体的压力降的减小，而将分离器外壳直径维持在小于那些被认为是美国机械工程师学会高压容器的分离器的直径。附图描述附图说明图1示意地指明本专利技术的致冷系统。图2是本专利技术的润滑油分离器的透视图。图3是本专利技术的润滑油分离器的顶视图。图4是沿图3中的线4-4截取的分离器的横截面图。图5是沿图2中的线5-5截取的本专利技术的润滑油分离器的横截面图。图6是本专利技术的替换实施例的横截面图。图7是沿图6中的线7-7截取的视图。优选实施例的描述首先参照图1，致冷系统100包括冷凝器102，被冷凝的致冷剂通过计量装置1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于采用了压缩机的致冷系统中的润滑油分离器，它包括：具有一开口端的排气管；以及一个基本上圆筒形的竖直向上的外壳，所述排气管穿透并伸入所述外壳的内部，所述排气管的中心线与所述外壳的中心线基本上平行但彼此相互偏离，所述外壳限定一个入口，该入口沿垂直方向在所述排气管的所述开口端和所述排气管穿透所述外壳的部位之间的一个位置处切向通入所述外壳的内部，液流经所述入口且不受所述排气管的阻碍而进入所述外壳的内部，所述入口不受阻碍的宽度受到所述排气管与所述外壳的内侧壁之间的最大距离的限制。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MC博德，DA比克曼，
申请(专利权)人：美国标准公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]