一种油分离器

技术领域

本发明涉及制冷系统压缩机技术领域，尤其是涉及一种油分离器。

背景技术

在空调制冷系统中，压缩机及时回油是非常必要的。因此一个高效率的油分离器可以大幅度提升制冷系统的回油可靠性。尤其在-60℃以下的低温及超低温系统中，压缩机的润滑油在进入低温的蒸发器之后，常用压缩机油会絮化，甚至凝结在蒸发器内表面，大大降低蒸发器的换热能力。因此在压缩机排气口与冷凝器之间，配置一个高效的油分离器，不仅优化提高低温系统的性能，也可以大大提高低温制冷系统的回油可靠性。随着我国低温储存设备、低温测试设备需求的加强，对低温制冷设备的低温性能及可靠性要求也越来越高。

但是目的的油分离器存在分离效果差，低温制冷系统回油不可控，导致回油可靠性差等问题。同时，现有的油分离器还存在结构复杂，而且体积大不够紧凑等问题。超高效率油分离器的设计需求也成为技术研发的必要课题。

中国专利文献（公告日：2013年9月25日，公告号：CN 203216172U）公开了一种离心过滤式油分离器，属于制冷配件领域。现有油分离器存在分离效果不高的缺陷。本实用新型包括罐体、过滤装置、进气管和出气管，罐体的顶端和底端设有开口，进气管安装于罐体的底端开口中，出气管安装于罐体的顶端开口中，所述出气管延伸进入罐体内腔中，位于罐体内腔部分的出气管成喇叭形开口状，位于罐体外部分的出气管与驱动机构连接，驱动机构驱动出气管旋转，过滤装置固定于罐体的内腔壁上，位于出气管的下方。

上述技术方案尽管公开一种离心过滤式分离器，但是该分离器主要利用的还是过滤网过滤，并通过出气管的旋转来实现离心式分离，上述结构，出气管需要通过驱动机构驱动来实现离心式分离，结构复杂，而且其进气管设置在罐体底部，油液滴落过程中容易造成油液倒流进入进气管，降低了分离器的效率。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的油分离器，分离效率不高，分离效果差，低温回油系统回油不可控，回油可靠性差等问题，以及结构复杂，体积大结构不紧凑等问题，而提供一种实现二级分离一次回油，能够有效控制回油量，结构紧凑，分离效果好，效率高的油分离器。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：一种油分离器，包括：

油分离器主体，

油分离器主体内部集成设置有两级分离结构和一次回油结构，

其中，所述的两级分离结构包括内置式一级离心分离结构和二级凝结式过滤分离结构；

所述的一次回油结构包括相互连通的一级离心分离回油结构和二级凝结过滤分离汇油结构。

该油分离器，通过一种集成设置，在油分离器主体内部集成设置两级分离结构和一次回油结构，使得从压缩机排气口排出的高速油气，首先进入到内置式一级离心分离结构进行离心式分离，离心式分离是借助油气的高速度撞击内置式一级离心分离结构从而实现一级离心式分离，将大部分压缩机油初步分离出来，在内置式一级离心分离结构内部，压缩机冷冻油在离心力和重力的双重作用下，向下流动，流入一级离心分离回油结构；同时，带有少量压缩机润滑油的制冷剂气体，从内置式一级离心分离结构进入二级凝结式过滤分离结构内部进行二级分离，压缩机润滑油在二级凝结式过滤分离结构上凝结形成油滴，在重力作用下滴入二级凝结过滤分离汇油结构与一级离心分离回油结构内部的的油液汇合，实现回油的总体控制，保证了回油量的可靠性控制。而制冷剂气体则通过二级凝结式过滤分离结构分离后进入制冷系统。该油分离器，在一个较小的油分离器主体内部实现了离心式和凝结过滤式两种油分离功能，且两种分离功能顺序进行，保证了过滤效果。同时，实现了一次回油结构设计，一次回油能够有效控制回油量，提升回油可靠性。

作为优选，所述的内置式一级离心式分离结构包括设置在油分离器主体内部的内置离心分离器；所述的内置离心分离器内部设置有一级分离腔；所述的内置离心分离器的上部设置有上部通孔；所述的内置离心分离器下部设置有下部通孔。一级离心式分离结构主要是通过在油分离器主体内部设置一内置离心分离器来实现的，在内置离心分离器内部设置有一级分离腔，利用一级分离腔的腔壁实现对高速油气进行离心分离，不需要额外设置驱动机构，而且，为了实现两级分离，在内置离心分离器上部设置上部通孔，上部通孔用于将一级分离和二级分离进行连通，即使得经过一级离心分离后的带有少量压缩机润滑油的制冷剂气体能够通过上部通孔进入二级凝结式过滤分离结构进行二级凝结过滤分离。而下部通孔的设置是为了形成一次回油结构，使得二级凝结过滤和一级离心分离出的压缩机油液进行汇合，并通过一个出口回油，从而实现回油量的控制。

作为优选，所述的内置离心分离器整体呈倒置瓶体结构设置有离心油分主体和离心油分出口，所述的下部通孔设置在离心油分出口上部，所述的离心油分出口延伸至油分离器主体的外部。内置离心分离器呈倒置瓶体结构设置是即方便实现油气的离心分离，同时，也方便对分离出来的油液的汇集，离心油分主体主要是用于形成一级分离腔，在一级分离腔内部实现离心式分离，离心式分离可以是一次离心分离，也可以是二次离心分离，而离心油分出口是用于实现一次回油，从而有效控制回油量。为了实现一次回油保证回油量的控制，同时，为了实现分离器内部的油液始终维持在设定的控油量，在离心油分主体的下部设置有下部通孔，下部通孔可以将二级凝结式过滤分离出来的油液江集到离心油分出口，还可以实现控油量的设计，正常使用过程中，分离器内部的油液控制在足够将下部通孔浸没，实现用油液进行下部通孔的封堵，以保证离心油分主体内部经离心分离后的带有部分压缩机润滑油的制冷剂气体只能通过上部通孔流出进入二级分离，从而提升整体分离器的分离效率。

作为优选，倒置瓶体结构的离心油分出口构成了一级离心分离回油结构，油分离器主体下部与下部通孔构成了二级凝结过滤分离汇油结构。一级离心分离回油结构主要为倒置瓶体结构，油气经过离心油分主体中的一级分离腔分离后，沿一级分离腔的腔壁流到离心油分出口，从而实现回油。而二级凝结过滤分离汇油结构主要是由油分离器主体下部与下部通孔以及离心油分出口构成，二级分离出的油液在重力作用下流入油分离器主体的下部，与下部控油油液相混合后，通过下部通孔进入到一级分离腔，并通过离心油分出口回流到压缩机，从而实现一次回油。

作为优选，所述的上部通孔沿内置离心分离器的径向水平贯通设置，所述的上部通孔与一级分离腔顶部之间形成二次离心分离结构；或者所述的上部通孔沿内置离心分离器的轴线垂直贯通设置，所述的上部通孔与一级分离腔顶部形成油气涡旋结构。上部通孔可以根据不同的需要设计为水平贯通和垂直贯通等不同的形状，为了实现更好的离心分离效果，即在一级分离腔内部实现二次离必分离，一般将上部贯通孔设置为水平贯通结构。而为了增加二级凝结过滤分离的效果，可以将上部通孔设置呈垂直贯通结构，这样的结构能够实现在一级离心分离后油气在一级分离腔顶部形成油气涡旋结构，能够实现与二级凝结式过滤分离器进行更有效的凝结过滤分离，从而保证了分离效果，提升了分离效率。

作为优选，所述的二级凝结过滤分离结构包括集成在在一级离心分离结构上方的二级凝结式过滤分离器，所述的二级凝结式过滤分离器整体呈平面结构或者弧形结构或柱形结构；所述的二级凝结式过滤分离器包括至少一层厌油网层和多层过滤层。二级凝结过滤分离结构集成在一级离心分离结构上方，既实现了油分离器的集成化设计，能够有效减小分离器的体积，使分离器结构更加紧凑，更重要的是，这样的设计结构是为了保证分离效果，由于压缩机排气进入进气管的油气具有较高的速度，一级分离先行进行离心式分离，能够将大部分油液通过离心分离出来，未被分离的部分油液随气体向上流动，经过凝结过滤式二级分离能够将其与气体全部分离出来，多重分离，层级式设计，实现的不仅仅离心分离与凝结过滤式分离两种分离方式的简单叠加，而是实现了多种分离方式的有效融合，最大限度的提升了分离的效果。

作为优选，所述的厌油网层采用不挂油网丝材料，所述的厌油网层的表面设置有厌油毛细层；所述的厌油网层为孔网结构或为发射网结构或为螺旋网结构。 厌油网层的设计主要是为了实现让油液在撞击过程中进行凝结后不挂油，在重力作用下能够直接滴落，厌油网层不挂油，制冷剂气体在流动过程中不会在再带走油液，从而保证了凝结过滤过程中二级凝结式过滤分离器能够更有效的实现分离目的。厌油网层根据不同的分离器的需要可以设计多种不同的结构形状。

作为优选，所述的油分离器主体包括壳体组件，所述的壳体组件包括油分外壳体、进气管和出口管，所述的油分外壳体内部设置有二级分离腔，所述的进气管设置在油分外壳体的中部，所述的出口管设置在油分外壳体的上部；在油分外壳体上下两端分为设置有油分上端盖和油分下端盖。油分离器主体主要包括有油分外壳体、进气管和出口管，通过合理布设进气管和出口管的位置，能够保证最有效的过滤效果。

作为优选，所述的进气管偏离一级离心分离结构的中心线设置，所述的进气管的出口端延伸至一级离心分离结构内部，并且在进气管的出口端设置有倾斜导流口并且与一级离心分离结构形成切向旋转进入结构。进气管是用于将压缩机排气管排出的带有高速度的油气引入一级分离腔，保证进入一级分离腔的油气能够实现有效的离心式分离，进气管并不沿一级分离腔的中心线设置，而是偏离中心线靠近一级分离腔的内腔壁设置，而且其出口大致延伸到一级分离腔腔体的中部位置，同时，在进气管的出口端设置一能够实现切向进入的倾斜导流口，从而使得高速进入的油气能够形成更大的旋转离心力，碰撞一级分离腔的内腔壁实现离心分离大部分油液。

作为优选，所述的出口管偏离二级凝结式过滤分离结构的中心线设置，在出口管的进口端设置有倾斜进气口并且形成切向涡流输出结构。 出口管同样偏离二级分离腔的中心线设置，使经过过滤后的不带油液的制冷剂气体能够以切向涡旋式从出口管进入制冷系统。

本发明的有益效果是：该油分离器，通过在油分离器主体内部集成设置两级分离结构和一次回油结构，在一个较小的油分离器主体内部实现了离心式和凝结过滤式相互融合的分离功能，且两种分离功能顺序进行，实现了多重分离，层级式设计，保证了过滤效果，而一次回油结构设计，能够有效控制回油量，提升回油可靠性。而且该油分离器，结构紧凑，分离效果好，效率高，

附图说明

图1是本发明油分离器的一种结构示意图；

图2是本发明油分离器俯视图；

图3是本发明油分离器的一种分离过程结构示意图；

图4是本发明中厌油网层的一种结构示意图；

图5是本发明中一级过滤网的一种结构示意图；

图6是本发明中二级过滤网的一种结构示意图；

图7是本发明实施例2中油分离器的一种结构示意图；

图8是本发明实施例2中厌油网层的一种结构示意图；

图9是本发明实施例3中厌油网层的一种结构示意图；

图中：1、油分外壳体，2、油分上端盖，3、油分下端盖，4、进气管，5、出口管，6、内置离心分离器，7、一级分离腔，8、倾斜导流口，9、离心油分主体，10、离心油分出口，11、上部通孔，12、下部通孔，13、二级分离腔，14、二级凝结式过滤分离器，15、厌油网层，16、一级过滤网，17、二级过滤网，18、厌油毛细层，19、倾斜进气口，20、油液，21、气体，22、网丝。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明各个方面进行详细描述。

实施例1：

在图1、图2、图3所示的实施例中，一种油分离器，设置在压缩机排气口和冷凝器之间，包括：油分离器主体，油分离器主体内部集成设置有两级分离结构和一次回油结构，其中，所述的两级分离结构包括内置式一级离心分离结构和二级凝结式过滤分离结构；所述的一次回油结构包括相互连通的一级离心分离回油结构和二级凝结过滤分离汇油结构。

油分离器主体包括壳体组件，所述的壳体组件包括油分外壳体1、油分上端盖2和油分下端盖3，在所述的油分外壳体1的中部设置有进气管4，进气管4连通压缩机排气口，在油分外壳体1的上部设置有出口管5，所述的出口管5连通制冷系统，所述的进气管4和出口管5相互平行且水平设置。其中，进气管4和出口管5分别偏离油分外壳体1的中心设置，即进气管4和出口管5并不沿油分外壳体1中心线设置，而是偏离油分外壳体1的中心线且平行于油分外壳体的中心线设置，这样的设置结构是为了实现良好的离心分离和气体的排出。

内置式一级离心式分离结构包括设置在油分离器主体内部的内置离心分离器6；具体的是，在油分外壳体1内部沿壳体的垂直轴线且与垂直轴线同轴线设置有一内置离心分离器6，在内置离心分离器6内部设置有一级分离腔7，所述的进气管4的出口端延伸至内置离心分离器6的一级分离腔7内部，并且在进气管4的出口端设置有倾斜导流口8，所述的倾斜导流口8的端部延伸到内置离心分离器6，大致的倾斜导流口自伸入一级分离腔7后即开始倾斜直到延伸越过一级分离腔7的中心线，基本上在水平投影上倾斜导流口占居一级分离腔的四分之一的腔体面积，由于进气管偏离一级分离腔的中心线，因此，带有较高速度的油气自倾斜导流口快速流入一级分离腔后在一级分离腔内部形成离心式分离。具体的，由于进入进气管4内部的油气具有较高的速度，带有较高速度的油气通过倾斜导流口8能够实现切向旋转进入一级分离腔7，使得油气能够在速度离心力的作用下快速撞击内置离心分离器的一级分离腔7的腔壁，从而在一级分离腔7的腔壁上实现离心式分离，油液在重力作用下沿一级分离腔7向下流动，而制冷剂气体则在离心力的作用下被分离后向上流动。

所述的内置离心分离器6整体呈倒置瓶体结构设置有离心油分主体9和离心油分出口10，在离心油分主体9的上部设置有贯通离心油分主体腔体的上部通孔11，上部通孔11的设置方向与进气管4进气体方向一致。

在离心油分主体9的下部且处于离心油分出口10上部的离心油分主体9上设置有贯通离心油分主体腔体的下部通孔12，下部通孔12的设置高度以设计的合理的控油回流量能够将下部通孔12封堵为宜，内置离心分离器6的下部离心油分出口10延伸出壳体的外部，用于实现与压缩机连通。

倒置瓶体结构的离心油分出口10构成了一级离心分离回油结构，油分离器主体下部与下部通孔12构成了二级凝结过滤分离汇油结构。

所述的二级凝结过滤分离结构包括集成在在一级离心分离结构上方的二级凝结式过滤分离器14，所述的二级凝结式过滤分离器14整体呈平面结构或者弧形结构或柱形结构。具体的，在油分外壳体1内壁与内置离心分离器6的外壁之间形成二级分离腔13。在油分外壳体1内部且处于内置离心分离器6上部的二级分离腔13内部设置有二级凝结式过滤分离器14，二级凝结式过滤分离器14包括至少一层厌油网层15和多层过滤层。本实施例中，设置有两层过滤网，自下而上分别为厌油网层15、一级过滤网16和二级过滤网17，所述的厌油网层15为平面结构或者弧形结构。所述的厌油网层15为发射网结构，即厌油网层的网丝以厌油网层的圆心为中心点沿直径方向向外发射设置；或者所述的厌油网层15为螺旋网结构，即厌油网层以厌油网层的以圆心为起点呈平面螺旋结构设置；或者厌油网层15为孔网结构。

如图4所示，本实施例中，压油网层15为孔网结构，孔网结构可以是圆形孔网、矩形孔网，也可以是网格式结构。厌油网层15的网丝采用不挂油的合成塑料或塑料材料，在厌油网层15的表面设置有厌油毛细层18，在油气分离过程中，由于厌油毛细层18的设置，凝结在厌油网层15上的油液不会粘挂在网丝上，并在重力作用下滴向二级分离腔13内部，实现两次分离一次回油设计。

一级过滤网16呈网格结构或者放射式结构或者螺旋式结构设置，一级过滤网16采用铜管制作，如图5所示，本实施例中，一级过滤网采用网格结构。

如图6所示，本实施例中，二级过滤网17采用铜管网结构，并且二级过滤网17的网孔小于一级过滤网16的网孔，从而实现对油气的逐级分离，能够实现对油气的有效过滤分离。

厌油网层15、一级过滤网16和二级过滤网17的外形匹配设置，例如，厌油网层15、一级过滤网16和二级过滤网17可以均设置为平面型结构，也可以设置呈为弧形结构，还可以设置呈柱形结构等等。本实施例中，厌油网层15、一级过滤网16和二级过滤网17设置有平面结构。

如图3所示，经过内置离心分离器6实现一级离心分离后的油气经过二级凝结式过滤分离器14进行二次分离，一次分离和二次分离出来的油液均进入到二级分离腔13进行汇总，油汇合到二级分离腔以及一级分离腔底部，通过内置离心分离器底部的离心油分出口10一次性回油压缩机。从而实现了两次分离一次回油，能够实现对回油量的有效控制，从而解决了现有的分离器通过两个管路并联回油存在的结构复杂，无法合理控制回油量等问题。

所述的出口管5设置在二级凝结式过滤分离器14的上方，所述的出口管5的进口端延伸至二级分离腔13轴心所在的直径处，在出口管5的进口端设置有倾斜进气口19，所述的倾斜进气口19的开口在水平面上的投影朝向二级分离腔13的轴心设置，且其入口端部越过二级分离腔的中心线。由于出口管偏离二级分离腔的中心线设置，因此，倾斜进气口19能够实现经过滤分离出的气体的有效导流，即便是气体带有一定的涡流结构，也能够最大限度的实现制冷剂气体的流出，从而进入制冷系统。

本实施例中，上部通孔采用水平方向设置。所述的上部通孔11与一级分离腔7顶部之间形成二次离心分离结构；水平方向的上部通孔11时，油气涡旋由于涡旋的离心作用，上部油气在上升过程中会撞击内置离心分离器6的顶壁，产生二次离心分离，油液在重力作用下向下滴落，而经过二次离心分离的油气由于离心力作用，通过水平方向的上部通孔11向两侧分散流出一级分离腔7进入二级分离腔13，并向上流动，与二级凝结式过滤分离器撞击实现二级过滤分离。

如图3所示，该油分离器，具体的使用过程为，压缩机排气过程中排出的油气混合物通过进气管4进入到一级分离腔7内部进行一级离心式分离，在一级离心式分离过程中可以经过一次离心分离，也可以是经过二次离心分离，压缩机冷冻油在离心力和重力的双重作用下，向下流动，流入到内置离心分离器6的底部，在内置离心分离器6的一级分离腔7内部汇集并将内置离心分离器下部通孔12进行油封，正常运行过程中，一级分离腔7和二级分离腔13内部的油量均会高于下部通孔12，以有效控制回油量。同时，经过一级离心式分离后，带有少量压缩机润滑油的制冷剂气体，从内置离心分离器6的上部通孔11，进入二级分离腔13，由于下部通孔12有压缩机冷冻油封堵，制冷剂气体只能在涡旋作用下向上流动，撞击二级分离腔13内部的二级凝结式过滤分离器14进行二级凝结式过滤分离，由于二级凝结式过滤分离器中设置有厌油网层15、一级过滤网16和二级过滤网17，在过滤过程中，压缩机润滑油在厌油网层15上凝结形成油滴，油滴在重力作用下流到二级分离腔13底部，与一级分离腔7内部分离出的油液汇合，而制冷剂气体21则通过二级凝结式过滤分离器进入二级分离腔上部并通过出口管5流出，进入制冷系统。

该油分离器主要是利用润滑油和制冷剂蒸发的密度不同，以及通道载面突然扩大，气流速度骤降，油分离器的筒径比高压排气管即油分离器的进气管的管径大，优选的内置离心油分离器的筒径设置为进气管的5～20倍，使进入内置离心油分离器后蒸气的流速从原先的15～30m/s下降至0.5～1.5m/s；同时改变流向，使密度较大的压缩机润滑油分离出来沉淀在油分离器的底部。而带有部分压缩机润滑油的制冷剂气体经过二级凝结式过滤分离器进行二次凝结式过滤分离，使油蒸汽凝结成油滴，实现二次凝结式过滤分离，有效增强了油分离的效果。

该油分离器，在一个油分离器装置内部，实现了两级分离的功能，内置离心油分离器设置在二级分离腔内部，二级凝结式过滤分离器设置在内置离心分离器的上部，离心分离与凝结式过滤分离出的油液20在分离器底部汇总，实现了离心分离与凝结式过滤分离的联通，进而实现了二次分离一次回油的设置。

实施例2：

在图7所示的实施例中，本实施例中的技术方案与实施例1基本相同，不同之处在于：在本实施例中，内置离心分离器的上部通孔11沿内置离心分离器6的轴线垂直设置。

由于，上部通孔采用沿轴线垂直设置时，上部通孔11与一级分离腔7顶部形成油气涡旋结构。油气经过内置离心分离器6的一级分离腔7侧壁实现一级分离后，带有部分油液的油气在离心力作用下向上流动，在内置离心分离器6的上部形成一油气涡旋，该油气涡旋可以通过设置在轴线方向的上部通孔11直接向上撞击到二级凝结式过滤分离器14实现二级凝结式过滤分离。这种结构上部的油气由于涡旋撞击二级凝结式过滤分离器14直接进行二级分离。

配合垂直设置的上部通孔结构，二级凝结式过滤分离器14整体设置呈弧形结构。即厌油网层15、一级过滤网16和二级过滤网17均为拱起的向上的弧形结构。而且，如图8所示，所述的厌油网层15为发射网结构，即厌油网层的网丝22以厌油网层的圆心为中心点沿直径方向向外发射设置。处于中心位置的网丝22直径小于处于发射端直径，并且网丝的直径自中心向发射端外部呈递增式结构设置。在网丝的表面设置有厌油毛细层18.

一级过滤网16呈放射式结构，一级过滤网16采用铜管制作，当一级过滤网16采用放射式结构时，处于中心位置的铜管直径小于处于发射端直径，并且铜管的直径自中心向发射端外部呈递增式结构设置。这样的结构设置，能够实现对油气的有效分离，气体通过一级过滤网向上运动，而油液同样被厌油的铜管所阻挡不会粘挂在铜管上，并通过重力向下滴落，实现油气二次分离。

二级过滤网17采用铜管网结构，并且二级过滤网17的网孔小于一级过滤网16的网孔，从而实现对油气的逐级分离，能够实现对油气的有效过滤分离。

实施例3：

在图9所示的实施例中，本实施例中的技术方案与实施例1基本相同，不同之处在于：厌油网层15为螺旋结构，即厌油网层以厌油网层的以圆心为起点呈平面螺旋结构设置。

对应的，一级过滤网16呈者螺旋式结构设置，一级过滤网16采用铜管制作，当一级过滤网16呈螺旋式结构设置时，螺旋结构自过滤网的中心向外螺旋式设置。这样的结构设置，能够实现对油气的有效分离，气体通过一级过滤网向上运动，而油液同样被厌油的铜管所阻挡不会粘挂在铜管上，并通过重力向下滴落，实现油气二次分离。

二级过滤网17采用铜管网结构，并且二级过滤网17的网孔小于一级过滤网16的网孔，从而实现对油气的逐级分离，能够实现对油气的有效过滤分离。

上述实施例所述的油分离器，可以实现在较小的油分离器的油分外壳体腔体内，实现离心式和凝结式过滤两种油分离功能。先进行离心式初步分离大部分压缩机润滑油，再经凝结式过滤分离实现第二次分离剩余极少部分压机润滑油，两级油分离过程，大大提高了油分离器的分离效率。而且整个分离器的结构紧凑，先组装油分外壳体1和内置离心分离器、进气管4，然后再组装二级凝结式过滤分离器、上端盖和下端盖，组装和焊接方便快捷。而且该分离器分离效果好，能够有控制回油量，保证了整个压缩机的极时回油。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对本发明构思的实现形式的列举，本发明型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明型的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明型构思所能够想到的等同技术手段。