用于制冷系统的装置的制作方法

本发明涉及一种用于降低制冷系统中的液相制冷剂的气体密度的装置以及相关的制冷系统。

背景技术：

1、多种制冷系统是已知的，并且一种常见的形式采用蒸气压缩制冷。这种系统使制冷剂流体循环通过压缩机、冷凝器、膨胀阀(或类似部件)和蒸发器，以便从蒸发器近侧的封闭空间移除热量。膨胀阀突然降低冷凝的液体制冷剂的压力，从而产生比封闭空间更冷的气-液流体混合物。当流体穿过蒸发器流向压缩机时，流体从周围的封闭空间吸收热量，在该压缩机中，流体被压缩并被驱动通过系统以再次开始循环。

2、制冷系统需要长时间连续运行，因此需要在提供高制冷效率的同时将能量消耗最小化。现有的最小化能量消耗的尝试通常集中在改进压缩机上，但是这些可能是昂贵的并且难以维护。

3、本发明旨在提供一种装置，该装置提高制冷系统的效率和制冷的质量，并且简单和易于维护。

技术实现思路

1、根据本发明的第一方面，提供了一种用于降低制冷系统中的液相制冷剂的气体密度的装置，该装置包括：流体入口；第一出口；第二出口；将流体入口联接到第一出口和第二出口的导管；加速器，其在导管内布置在流体入口与第一出口和第二出口之间；以及挡板，其在导管内布置在加速器和第一出口之间；其中，加速器被配置为将来自流体入口的流体朝向出口加速，从而分离出流体中的饱和气体，以降低流体中的气体密度；并且挡板被配置为将较低气体密度流体的流动朝向第二出口引导，并允许较高气体密度的流体围绕挡板朝向第一出口传递。

2、以这种方式，该装置能够降低流体制冷剂的气体密度，并将其返回到与将从第二出口被引导到蒸发器的较高液体密度流体分开的压缩机(或制冷系统中的等效部件)。这减少了压缩机驱动流体通过制冷系统所需的功，从而提高了系统的能量效率。此外，该装置提高了制冷质量(因为蒸发器中的流体的液体密度将大于没有该装置的系统中的流体的液体密度)。

3、该装置的入口和出口的简单设计意味着它可以容易地引入到制冷系统，更换或拆除以用于维修。优选地，该装置没有移动部件，以便增加其使用寿命。

4、优选地，挡板是不允许流体穿过挡板的固体部件，从而更好地将挡板周围的流体重新导向到第一出口和/或第二出口。

5、优选地，该装置被配置为降低纯制冷剂(即没有污染物的制冷剂流体)的气体密度。

6、导管可以包括从挡板通向第二出口的分支通道。

7、加速器可以包括多个阀，其中第一阀的内径大于第二阀的内径，并且其中第一阀位于第二阀的上游。

8、使用一系列变窄的阀作为加速器允许流体以受控的方式加速，而不需要向系统引入额外的功。

9、该装置可以进一步包括多个挡板，所述多个挡板沿着导管顺序地布置在加速器和第一出口之间；其中所述多个挡板中的每个挡板被构造成将较低气体密度流体的流动朝向第二出口引导，并且允许较高气体密度流体围绕挡板朝向第一出口传递。

10、以这种方式，由于每个附加的挡板进一步分离流体的气体密度和液体密度，因此该装置可以提供更大程度的气体密度/液体密度分离。优选地，多个挡板中的每个挡板是固体部件，其不允许流体穿过所述每个挡板，从而更好地将多个挡板周围的流体重新引导到第一出口和/或第二出口。

11、当该装置包括多个挡板时，导管可以进一步包括：布置在多个挡板和第二出口之间的歧管；多个分支通道，其中多个分支通道的每个分支通道从多个挡板中的一个挡板通向歧管。

12、在被挡板分离后，歧管和分支通道助于防止较高气体密度的流体与流体的较低气体密度部分混合和重新组合。

13、第二出口可以包括内部导管和外部导管；其中外部导管围绕内部导管布置；并且内部导管的壁包括可渗透气体但不可渗透液体的膜。优选地，从导管或歧管流向第二出口的流体进入内部导管。当较高气体密度的流体靠近内部导管的边缘流动通过内部导管时，由于气体穿过膜进入外部导管，因此可以提供流体的额外的气体密度/液体密度分离。优选地，膜完全在内部导管的壁上(即，内部导管的壁的长度上和圆周上)延伸，这允许气体在内部导管的任何径向点处从内部导管传递到外部导管。该膜可以是自支撑的。在其他示例中，膜可以部分地布置在内部导管的壁上，其中壁的支撑部分增强了膜(例如，膜前面或后面的框架，或者支撑元件，比如邻近膜或相邻膜部分之间的梁)。

14、根据本发明的第二方面，提供了一种包括根据第一方面的装置的制冷系统。

15、制冷系统还可以包括流体连接到装置的第一出口和第二出口的压缩机；布置在压缩机和装置的第二出口之间的蒸发器；其中，在使用中，来自第二出口的流体在进入压缩机之前穿过蒸发器，并且来自第一出口的流体在进入压缩机之前不穿过蒸发器。

16、蒸发器可以包括蒸发器管道系统，其中蒸发器管道系统包括内部导管和围绕内部导管布置的外部导管，内部导管的壁包括对气体是可渗透的且对液体是不可渗透的膜。优选地，蒸发器管道系统的膜完全地在蒸发器管道系统的内部导管的壁上(即，内部导管的壁的长度上和圆周上)延伸，这允许气体在内部导管的任何径向点处从内部导管传递到外部导管。该膜可以是自支撑的。在其他示例中，膜可以部分地布置在内部导管的壁上，其中壁的支撑部分加强了膜(例如，膜前面或后面的框架，或者支撑元件，比如邻近膜或相邻膜部分之间的梁)。

17、优选地，蒸发器被配置为使得在使用中，流体在内部导管中进入蒸发器管道系统，并且当流体流动通过管道系统时，则来自流体的气体穿过膜进入外部导管中。以这种方式，内部导管内的流体的液体密度保持较高，以提高制冷质量。

18、制冷系统可以进一步包括缓冲罐；其中缓冲罐被布置在压缩机和装置的第一出口之间，并且缓冲罐被布置在压缩机和蒸发器之间。以这种方式，缓冲罐防止任何液体制冷剂进入压缩机。

19、制冷系统可以是封闭的制冷系统，使得流体无法离开制冷系统。这提供了比开放式制冷循环具有更高效率的封闭式制冷循环，并且避免了将更多制冷剂流体引入系统中的需要。

20、优选地，包含在制冷系统中的流体是纯制冷剂(即，没有污染物的制冷剂流体)。

技术特征：

1.一种用于降低制冷系统中的液相制冷剂的气体密度的装置，所述装置包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述挡板是不允许所述流体穿过所述挡板的固体部件。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述导管包括从所述挡板通向所述第二出口的分支通道。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述加速器包括多个阀，其中第一阀的内径大于第二阀的内径，并且其中所述第一阀位于所述第二阀的上游。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其进一步包括沿所述导管顺序地布置在所述加速器和所述第一出口之间的多个挡板；

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述多个挡板中的每个挡板是不允许流体穿过所述每个挡板的固体部件。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其中，所述导管进一步包括：设置在所述多个挡板与所述第二出口之间的歧管；

8.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述第二出口包括内部导管和外部导管；

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述膜在所述内部导管的壁的长度上和圆周上延伸。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述装置被配置为降低纯制冷剂的气体密度。

11.一种制冷系统，其包括根据前述权利要求中的任一项所述的装置。

12.根据权利要求11所述的制冷系统，其进一步包括：

13.根据权利要求12所述的制冷系统，其中，所述蒸发器包括蒸发器管道系统；

14.根据权利要求13所述的制冷系统，其中，所述蒸发器管道系统的膜在所述蒸发器管道系统的内部导管的壁的长度上和圆周上延伸。

15.根据权利要求12至14中的任一项所述的制冷系统，其进一步包括缓冲罐；

16.根据权利要求11至15中的任一项所述的制冷系统，其中，所述制冷系统是封闭的制冷系统，使得流体不能离开所述制冷系统。

技术总结
本发明提供了一种用于降低制冷系统中的液相制冷剂的气体密度的装置，该装置包括：流体入口；第一出口；第二出口；将流体入口联接到第一出口和第二出口的导管；以及挡板，其布置在导管内位于加速器和第一出口之间；其中，加速器被配置为将来自流体入口的流体朝向出口加速，从而分离出流体中的饱和气体，以降低流体中的气体密度；并且挡板被配置成将较低气体密度流体的流动朝向第二出口引导，并允许较高气体密度流体围绕挡板朝向第一出口传递。通过以这种方式提供装置，提高了制冷系统中的能量效率和制冷的质量。

技术研发人员：伯纳德·基林贝克
受保护的技术使用者：特里联合有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15