气液分离装置以及气液分离控制方法与流程

1.本发明属于制冷技术领域，具体来说，涉及一种具有独立回油功能的气液分离装置以及气液分离控制方法。

背景技术：

2.现有的制冷系统，特别是大型直接膨胀供液的制冷系统，为了防止蒸发器出气带液、液体制冷剂直接进入制冷压缩机，通常在制冷压缩机的吸气口和蒸发器的出气口之间设置气液分离器。但是，蒸发器出口的制冷剂气体在夹带制冷剂液体的同时，也夹带有冷冻润滑油，因此需要蒸发器出口的制冷剂气体(还包含冷冻润滑油和制冷剂液体)进行气液分离，除了对制冷剂进行气液分离外，还要将冷冻润滑油分离出来返回制冷压缩机，如果冷冻润滑油没有及时返回制冷压缩机，会造成制冷压缩机缺油。现有技术中，是通过直接将蒸发器出口的制冷剂气体输入到气液分离器，通过对制冷剂液体进行蒸发分离后，再将剩下的润滑油送回到制冷压缩机。

3.可见，气液分离器的主要功能有两个，一是对蒸发器出来的制冷剂在进入制冷压缩机之前进行气、液分离，二是让从让蒸发器出来的制冷剂中分离出来的冷冻润滑油回到制冷压缩机。但是这种回油的方式比较慢，一般需要气液分离器完全把制冷剂液体蒸发完后，再将底部剩余的润滑油返回制冷压缩机。

4.发明专利201810148655.1(公开日为2018.6.15)公布了一种氟制冷系统气液油分离器，具有气液分离以及回油的功能，在回油时，其在制冷液液面的上方借助制冷压缩机的吸力设置一个吸油软管来抽吸润滑油，但是当液面无法达到润滑油被抽吸的位置时，仍然还是要等到气液分离器完全把制冷剂液体蒸发完后，再将剩余的润滑油返回制冷压缩机，这种回油效率比较慢。

技术实现要素：

5.针对现有技术存在的气液分离器向制冷压缩机回油慢的问题，本发明提供了一种气液分离装置以及气液分离控制方法，该装置在分离进气管与蒸发器出气口之间设置吸附器预先交替吸附分离、交替再生，然后将储集下来的包含润滑油和制冷剂液体的混合物送回制冷剂压缩机，保证系统连续运行的同时提高回油效果。

6.为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

7.第一方面本技术提供了一种具有回油功能的气液分离装置，包括气液分离器，其具有分离腔室的壳体以及位于壳体侧部的分离进气管、位于壳体顶部的分离出气管和位于壳体底部的分离出液管，所述分离腔室底部设有换热装置，还包括：

8.至少一个吸附器，所述吸附器设有：吸附进气管，用于输入含有液体的气体；吸附出气管，用于向气液分离器的进气管排出经过吸附后的气体；吸附出液管，用于排出经过吸附留下来的液体；饱和度传感器，用于监测吸附器内的吸附剂饱和度；

9.所述吸附进气管上设有吸附进气控制阀以及位于吸附进气控制阀入口端的吸附

进气止回阀，所述吸附出气管上设有吸附出气控制阀以及位于吸附出气控制阀出口端的吸附出气止回阀，所述吸附出液管上设有吸附出液控制阀；

10.反吹装置，其连通到所述吸附出气控制阀的入口端；以及处理器，其与所述至少一个吸附器上的每个吸附进气控制、吸附出气控制阀、吸附出液控制阀、饱和度传感器和反吹装置通信连接。

11.采用上述技术方案的气液分离装置，通过在分离进气管之前设置至少一个吸附器来提前吸附气体中的液滴部分，当吸附器内的吸附剂饱和度达到设定最高值时，通过反吹装置对吸附器内的吸附剂进行加热，让吸附器得到再生以备循环使用，而吸附器内储集的液体部分则通过吸附出液管进行排出。

12.进一步，所述反吹装置包括：

13.供气源，用于提供反吹热气；以及

14.反吹控制阀，用于控制供气源对不同吸附器反吹通道的打开或关闭，所述反吹控制阀与处理器通信连接。

15.进一步，还包括用于加快排出吸附出液管内液体的第一引射装置，每个所述至少一个吸附器的吸附出液控制阀出口端连通到第一引射装置，且所述第一引射装置的轴向进口端与供气源连通，在所述第一引射装置的轴向进口端与供气源之间设置有第一引射控制阀，所述第一引射装置的轴向出口端设置有第一引射止回阀；

16.所述第一引射控制阀与处理器通信连接。

17.进一步，还包括：

18.气体干度检测仪，用于检测分离出气管内的气体干度；

19.分离出气控制阀，其位于气体干度检测仪出口端；

20.所述气体干度检测仪、分离出气控制阀和换热装置分别与处理器通信连接。

21.上述限定使得当气体干度检测仪检测到的数值低于设定干度值时，处理器控制换热装置开始工作，对气液分离器内的液体进行加热，当加热时间达到设定时间后，关闭换热装置，利用余热继续加热，这时候气体的干度得以提高，则可以打开分离出气控制阀排出气体。

22.进一步，所述换热装置包括：

23.从下至上流通的换热管，所述换热管最低点作为换热源输入口，所述换热管最高点作为交换热量后的输出口；

24.换热控制阀，用于控制换热装置的打开或关闭，所述换热控制阀设置在换热源输入口，且与处理器通信连接。

25.进一步，还包括：

26.分离出液控制阀，其设置在分离出液管上；

27.液位传感器，用于监测分离腔室内的液位高度；

28.控制单元，所述控制单元分别与分离出液控制阀、液位传感器和换热控制阀通信连接。

29.上述限定使得液位传感器监测的液位处于不同高度时，可以通过控制单元来控制分离出液控制阀和换热装置的工作状态。

30.进一步，还包括用于加快排出气液分离器内液体的第二引射装置，所述分离出液

控制阀出口端连通第二引射装置，且所述第二引射装置的轴向进口端与供气源连通，在所述第二引射装置的轴向进口端与供气源之间设置有第二引射控制阀，所述第一引射装置的轴向出口端设置有第二引射止回阀；

31.所述分离出液控制阀、第二引射控制阀与控制单元通信连接。

32.进一步，所述吸附进气管入口端连通蒸发器出气口获取制冷剂气体，所述供气源为油分离器出气管的制冷剂气体，所述换热源来自冷凝器出液口或贮液器出液口的常温液体制冷剂，所述第一引射装置的轴向出口端、第二引射装置的轴向出口端和分离出气控制阀的出口端均连通到制冷压缩机吸气口。

33.第二方面本技术提供了一种气液分离控制方法，用于控制气液分离装置进行气液分离，所述至少一个吸附器仅有一个第一吸附器，所述方法包括通过处理器执行如下步骤：

34.正常运行时，关闭第一反吹控制阀和第一引射控制阀，打开第一吸附进气控制阀、第一吸附出气控制阀和分离出气控制阀，来自蒸发器的制冷剂气体进入第一吸附器，经过第一吸附器对液滴的吸附后，将制冷剂气体送往气液分离器进行气液分离；

35.当第一饱和度传感器检测到第一吸附器内的吸附剂饱和度达到设定最高值时，关闭第一吸附进气控制阀和第一吸附出气控制阀，打开第一反吹控制阀，对第一吸附器内的吸附剂进行加热；

36.当第一饱和度传感器检测到第一吸附器内的吸附剂饱和度达到设定最低值时，关闭第一反吹控制阀，打开第一引射控制阀，第一吸附出液控制阀延时打开，使得第一吸附器内的液体进入第一引射装置后，与油分离器出气管的制冷剂气体混合进入制冷压缩机吸气口；

37.回油结束后，关闭第一引射控制阀和第一吸附出液控制阀，打开第一吸附进气控制阀和第一吸附出气控制阀，使得来自蒸发器的制冷剂气体再次进入第一吸附器，经过第一吸附器对液滴的吸附后，将制冷剂气体送往气液分离器进行气液分离；

38.以此循环，实现气液分离。

39.第三方面本技术提供了另外一种气液分离控制方法，用于控制气液分离装置进行气液分离，所述至少一个吸附器包括一个第一吸附器和一个第二吸附器，所述方法包括通过处理器执行如下步骤：

40.正常运行时，关闭第一反吹控制阀、第二反吹控制阀、第一引射控制阀、第二吸附进气控制阀和第二吸附出液控制阀，打开第一吸附进气控制阀、第一吸附出气控制阀和分离出气控制阀，来自蒸发器的制冷剂气体进入第一吸附器，经过第一吸附器对液滴的吸附后，将制冷剂气体送往气液分离器进行气液分离；

41.当第一饱和度传感器检测到第一吸附器内的吸附剂饱和度达到设定最高值时，打开第二吸附进气控制阀，第二吸附器运行，关闭第一吸附进气控制阀和第一吸附出气控制阀，打开第一反吹控制阀，对第一吸附器内的吸附剂进行加热；

42.当第一饱和度传感器检测到第一吸附器内的吸附剂饱和度达到设定最低值时，关闭第一反吹控制阀，打开第一引射控制阀，第一吸附出液控制阀延时打开，使得第一吸附器内的液体进入第一引射装置后，与油分离器出气管的制冷剂气体混合进入制冷压缩机吸气口；

43.回油结束后，关闭第一引射控制阀和第一吸附出液控制阀，来自蒸发器的制冷剂

气体进入第二吸附器，经过第二吸附器对液滴的吸附后，将制冷剂气体送往气液分离器进行气液分离；

44.当第二饱和度传感器检测到第二吸附器内的吸附剂饱和度达到设定最高值时，打开第一吸附进气控制阀，第一吸附器运行，关闭第二吸附进气控制阀和第二吸附出气控制阀，打开第二反吹控制阀，对第二吸附器内的吸附剂进行加热；

45.当第二饱和度传感器检测到第二吸附器内的吸附剂饱和度达到设定最低值时，关闭第二反吹控制阀，打开第一引射控制阀，第二吸附出液控制阀延时打开，使得第二吸附器内的液体进入第一引射装置后，与油分离器出气管的制冷剂气体混合进入制冷压缩机吸气口；

46.回油结束后，关闭第一引射控制阀和第二吸附出液控制阀，来自蒸发器的制冷剂气体进入第一吸附器，经过第一吸附器对液滴的吸附后，将制冷剂气体送往气液分离器进行气液分离；

47.以此循环，实现气液分离。

48.本发明相比现有技术，通过在待进行气液油分离的混合物进入气液分离器的分离进气管进行气液分离之前，设置吸附器来吸附液体成分，从而提高进入气液分离器内的气体干度，而在吸附器吸附达到饱和时，则通过反吹装置来对吸附器进行加热，使得吸附器内达到再生状态以备循环使用，相应地吸附器底部沉积的液体则可以排出，从而实现进入气液分离器之前的初步气液分离，最后通过气液分离器完成再次气液分离，在提高气液分离效果的同时，保证了制冷压缩机的回油效率。

附图说明

49.图1为本技术气液分离装置其中一种实施例的结构示意图；

50.图2为本技术气液分离装置另外一种实施例的结构示意图；

51.图中标记说明：

52.1-顶盖，2-筒体，3-底盖，4-分离进气管，5-分离出气管，61-吸油管，611-刚性连接管，612-柔性连接管，62-吸油球体，7-液位传感器，8-分离出液控制阀，9-分离出液管，10-换热管，11-换热控制阀，12-气体干度检测仪，13-分离出气控制阀，14-处理器，15-第二引射装置，16-第一引射装置，17-第二引射控制阀，18-第一引射控制阀，19-第二引射止回阀，20-第一引射止回阀；

53.21-第一吸附器，23-第一吸附进气管，25-第一吸附进气控制阀，27-第一吸附进气止回阀，29-第一吸附出液管，31-第一吸附出液控制阀，33-第一饱和度传感器，35-第一吸附出气管，37-第一吸附出气控制阀，39-第一吸附出气止回阀，41-第一反吹控制阀；

54.22-第二吸附器，24-第二吸附进气管，26-第二吸附进气控制阀，28-第二吸附进气止回阀，30-第二吸附出液管，32-第二吸附出液控制阀，34-第二饱和度传感器，36-第二吸附出气管，38-第二吸附出气控制阀，40-第二吸附出气止回阀，42-第二反吹控制阀。

具体实施方式

55.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

56.如图1所示，一种气液分离装置，包括气液分离器、处理器14和至少一个吸附器，所述气液分离器包括具有分离腔室的壳体以及位于壳体侧部的分离进气管4、位于壳体顶部的分离出气管5和位于壳体底部的分离出液管9，分离腔室底部设有换热装置，用于对气液分离器内的液体进行加热。

57.所述至少一个吸附器中，每个吸附器均设有位于侧部的吸附进气管、顶部的吸附出气管、底部的吸附出液管和饱和度传感器。

58.其中吸附进气管用于输入含有液体的气体，这里的液体可以是包含气体物质的液化成分以及在该气液分离装置中难以气化的成分(比如沸点较高的油类物质)。吸附器内含有吸收液体的吸附剂。

59.吸附出气管用于向气液分离器的进气管排出经过吸附后的气体，其中液体大部分被吸附在吸附器中。

60.吸附出液管用于排出经过吸附留在吸附器底部的液体，为了更好的储集液体，可以在吸附器底部均设有容纳液体的腔体，吸附出液管位于腔体底部。所述腔体的直径要比吸附器直径小。优选地，腔体直径为吸附器直径的20％～50％，腔体直径最好不小于50mm。

61.由于吸附剂吸附液体有一定的限度，因此通过饱和度传感器来监测吸附器内的吸附剂饱和度，这样方便处理器14根据饱和度值来控制吸附器的工作。

62.吸附进气管上设有吸附进气控制阀以及位于吸附进气控制阀入口端的吸附进气止回阀27、28，吸附出气管上设有吸附出气控制阀以及位于吸附出气控制阀出口端的吸附出气止回阀39、40，吸附出液管上设有吸附出液控制阀。上述吸附进气控制阀、吸附出气控制阀以及吸附出液控制阀分别用于控制吸附进气管、吸附出气管和吸附出液管的打开和关闭，吸附进气止回阀防止气体回流。

63.处理器14与每个吸附器上的吸附进气控制阀25、26，吸附出气控制阀37、38，吸附出液控制阀31、32，饱和度传感器33、34和反吹装置通信连接。

64.工作原理如下：当饱和度传感器监测到吸附器内的吸附剂饱和度达到设定最高值后，处理器14控制关闭吸附进气控制阀，从而使相应吸附器停止运行，为了使吸附器再次使用，需要通过反吹装置对吸附器内的吸附剂进行加热，使得吸附器内的饱和度降低，以至得到再生以循环使用，而吸附器底部储集的液体则通过控制打开吸附出液控制阀使液体从吸附出液管排出。

65.气液分离器可以采用现有技术中任意一种能够实现气液油分离的装置。

66.对于反吹装置来说，其主要是通过热流对饱和的吸附器内的吸附剂内的吸附剂进行加热和反吹，使得吸附器内被吸附的液体进行气化和下沉，具体地，气流流动形成的反吹压力可以使得吸附器内的油类物质下沉，而热流的温度可以能够气化的液体成分气化，从而再次通过吸附出气管进入气液分离器。

67.这里提供了一种反吹装置，其包括供气源以及反吹控制阀，供气源用于提供反吹热气，而反吹控制阀出口端连接到吸附出气控制阀入口端，用于控制供气源对不同吸附器反吹通道的打开或关闭，其中反吹控制阀与处理器14通信连接。

68.也就是说，每个吸附器都有独立的反吹控制阀来控制供气源是否对吸附器内的吸附剂进行加热，特别是当吸附器的吸附剂饱和度达到设定最高值后，打开对应的反吹控制阀对吸附器内的吸附剂进行加热，而对于没有达到饱和的吸附器来说，则可以关闭相应的

反吹控制阀。

69.当吸附器经过加热后，吸附剂的饱和度达到再生或初始状态时或者饱和度低于设定最低值能够再次启用的条件时，吸附器除了会蒸发部分液体外，其底部还会储集了部分液体(包括难以蒸发的油类物质)，为了加快该部分液体的排出，可以增设一个第一引射装置16，该第一引射装置16的轴向入口端均连通到供气源，且第一引射装置16的轴向进口端与供气源之间设置有第一引射控制阀18，第一引射装置16的轴向出口端设置有第一引射止回阀20防止回流，而引射垂直入口连通到每个吸附器的吸附出液控制阀出口端上。

70.为了通过第一引射装置16将储集在吸附器底部的液体排出，需要吸附出液控制阀、第一引射控制阀18通信连接到处理器14上。这样当吸附剂的饱和度达到再生或初始状态时或者饱和度低于设定最低值能够再次启用的条件时，处理器14控制打开第一引射控制阀18，延迟打开吸附出液控制阀，这样通过供气源的气流在引射装置中形成负压，可以将吸附出液管内的液体一同通过第一引射装置16的出口端排出去。

71.本技术的气液分离装置适合需要对含有气液油的混合物进行分离的情况，下面针对应用于制冷系统中蒸发器输出的含有制冷剂气体、制冷剂液体和润滑油所形成的的混合物进行气液分离说明工作原理。

72.由于吸附器的数量不同，虽然具体控制方法有所区别，但是控制方法的基本原理是相同的，下面给出两个不同的实施例来具体说明气液分离的控制方法。

73.实施例1：

74.如图2所示，该实施例中的气液分离装置仅包含一个吸附器，即第一吸附器21，该第一吸附器21的第一吸附进气管23连通蒸发器的出气口，第一吸附出气管35连通气液分离器的分离进气管4，第一吸附出液管29通过第一引射装置16连通到制冷压缩机吸气口，而供气源来自油分离器出气管的高温高压制冷剂气体。

75.在第一吸附器21上设置有第一饱和度传感器33，第一反吹控制阀41设置在供气源和第一吸附出气控制阀37入口端之间，在供气源与第一引射装置16入口端之间设有第一引射控制阀18。

76.第一吸附进气管23、第一吸附出气管35、第一吸附出液管29、第一反吹控制阀41、第一引射控制阀18以及第一饱和度传感器33均与处理器14通信连接。

77.该实施例中的气液分离装置进行气液分离的控制方法如下：

78.(1)正常运行时，首先关闭第一反吹控制阀41和第一引射控制阀18，打开第一吸附进气控制阀25、第一吸附出气控制阀37和分离出气控制阀13，来自蒸发器的含有制冷剂液体和润滑油的制冷剂气体进入第一吸附器21，经过第一吸附器21对液滴的吸附后，将制冷剂气体送往气液分离器进行气液分离；

79.(2)当第一饱和度传感器33检测到第一吸附器21内的吸附剂饱和度达到设定最高值时，将信号传送到处理器14，处理器14发出信号，关闭第一吸附进气控制阀25和第一吸附出气控制阀37，打开第一反吹控制阀41，通过来自油分离器的高温高压制冷剂气体对第一吸附器21内的吸附剂进行加热；

80.(3)当第一饱和度传感器33检测到第一吸附器21内的吸附剂饱和度达到设定最低值时，第一吸附器21重生得以再次使用，关闭第一反吹控制阀41，打开第一引射控制阀18，由于引射气流需要先经过第一引射装置16形成负压，因此第一吸附出液控制阀31需要延时

打开，第一吸附器21内的液体进入第一引射装置16后，与油分离器出气管的制冷剂气体混合进入制冷压缩机吸气口；

81.(4)回油结束后，关闭第一引射控制阀18和第一吸附出液控制阀31，打开第一吸附进气控制阀25和第一吸附出气控制阀37，使得来自蒸发器的制冷剂气体再次进入第一吸附器21，经过第一吸附器21对液滴的吸附后，将制冷剂气体再次送往气液分离器进行气液分离。

82.通过上述步骤(1)～(4)的循环，实现来自蒸发器的制冷剂气体的气液分离。

83.实施例2：

84.继续参考图1所示，该实施例中的气液分离装置仅包含2个吸附器，即第一吸附器21和第二吸附器22，第一吸附器21的结构和连接关系与实施例1相同，第二吸附器22的结构和连接关系与第一吸附器21基本相同，具体为：第二吸附器22的第二吸附进气管24连通蒸发器的出气口，第二吸附出气管36连通气液分离器的分离进气管4，第二吸附出液管30同样通过第一引射装置16连通到制冷压缩机吸气口，而供气源同样来自油分离器出气管的高温高压制冷剂气体。

85.在第二吸附器22上设置有第二饱和度传感器34，第二反吹控制阀42设置在供气源和第二吸附出气控制阀38入口端之间。

86.第二吸附进气管24、第二吸附出气管36、第二吸附出液管30、第二反吹控制阀42、第一引射控制阀18以及第二饱和度传感器34均与处理器14通信连接。

87.该实施例中的气液分离装置进行气液分离的控制方法如下：

88.(1)正常运行时，首先关闭第一反吹控制阀41、第二反吹控制阀42、第一引射控制阀18、第二吸附进气控制阀26和第二吸附出液控制阀32，打开第一吸附进气控制阀25、第一吸附出气控制阀37和分离出气控制阀13，来自蒸发器的含有制冷剂液体和润滑油的制冷剂气体进入第一吸附器21，经过第一吸附器21对液滴的吸附后，将制冷剂气体送往气液分离器进行气液分离；

89.(2)当第一饱和度传感器33检测到第一吸附器21内的吸附剂饱和度达到设定最高值时，打开第二吸附进气控制阀26，第二吸附器22运行，关闭第一吸附进气控制阀25和第一吸附出气控制阀37，打开第一反吹控制阀41，对第一吸附器21内的吸附剂进行加热；

90.(3)当第一饱和度传感器33检测到第一吸附器21内的吸附剂饱和度达到设定最低值时，第一吸附器21重生，关闭第一反吹控制阀41，打开第一引射控制阀18，由于引射气流需要先经过第一引射装置16形成负压，因此第一吸附出液控制阀31需要延时打开，使得第一吸附器21内的液体进入第一引射装置16后，与油分离器出气管的制冷剂气体混合进入制冷压缩机吸气口；

91.(4)回油结束后，关闭第一引射控制阀18和第一吸附出液控制阀31，来自蒸发器的制冷剂气体进入第二吸附器22，经过第二吸附器22对液滴的吸附后，将制冷剂气体送往气液分离器进行气液分离；

92.(5)当第二饱和度传感器34检测到第二吸附器22内的吸附剂饱和度达到设定最高值时，打开第一吸附进气控制阀25，第一吸附器21运行，关闭第二吸附进气控制阀26和第二吸附出气控制阀38，打开第二反吹控制阀42，对第二吸附器22内的吸附剂进行加热；

93.(6)当第二饱和度传感器34检测到第二吸附器22内的吸附剂饱和度达到设定最低

值时，第二吸附器22重生，关闭第二反吹控制阀42，打开第一引射控制阀18，由于引射气流需要先经过第一引射装置16形成负压，因此第二吸附出液控制阀32需要延时打开，使得第二吸附器22内的液体进入第一引射装置16后，与油分离器出气管的制冷剂气体混合进入制冷压缩机吸气口；

94.(7)回油结束后，关闭第一引射控制阀18和第二吸附出液控制阀32，来自蒸发器的制冷剂气体进入第一吸附器21，经过第一吸附器21对液滴的吸附后，将制冷剂气体送往气液分离器进行气液分离。

95.通过上述步骤(1)～(7)的反复循环，实现来自蒸发器的制冷剂气体的气液分离。

96.由于本实施例设置了两个吸附器，因此即使在其中一个吸附器饱和的情况下，另一个吸附器也能正常工作，并向气液分离器提供制冷剂气体。

97.需要说明的是，由于第一吸附器21和第二吸附器22是对称设置的，因此上述控制方法也可以先运行第二吸附器22，在第二吸附器22饱和的时候再运行第一吸附器21。

98.可以明白是，虽然上述两个实施例1和2分别对设置一个吸附器和两个吸附器的结构和控制方法进行了说明，但是本领域技术人员应当明白，当吸附器个数为更多时，其结构和控制方法是可以预先的。

99.下面对气液分离器的具体结构进行说明：

100.上面已经提到，气液分离器是包括具有分离腔室的壳体以及分离进气管4、分离出气管5、分离出液管9和提供热量的换热装置。

101.一般来说，气液分离器的分离出气口是连通制冷压缩机吸气口，而分离出液口也可以连通制冷压缩机进行回油。

102.壳体的分离腔室内主要通过换热装置完成气液的分离，分离进气管4设置在壳体上端侧壁，用于获取吸附器排出的制冷剂气体(包括少量制冷剂液滴和冷冻润滑油)，出气管设置在壳体的顶部，用于想制冷压缩机排出制冷剂气体，而分离出液管9设置在壳体底部，用于在必要时向制冷压缩机排出制冷剂液体或润滑油。

103.现有技术中，在分离腔室的中上部设置有一个u型管，u型管两端开口尽量竖直朝上，而分离出气管5向分离腔室内向下延伸至待气液分离的制冷剂液面上，同时分离出气管5下端与u型管其中一端连通。

104.在背景技术的对比文件中，u型管底部通过能够浮在制冷剂液面上的吸油软管来吸收制冷剂液面的润滑油，考虑到吸油软管容易折弯影响吸油的问题，特别是吸油软管在气液分离器内部气流的冲击作用下有脱落的风险。本技术将吸油软管限制为可活动的吸油管61，同时吸油管61末端连通一个吸油球体62，通过吸油球体62来吸收润滑油，吸油球体62具有收油口，经过吸油球体62吸收的润滑油通过收油口进入吸油管61，在制冷压缩机的抽吸作用下，润滑油经过u型管被送到制冷压缩机中。

105.需要说明的是，吸油球体62可以不限于仅设置一个，如果制冷剂液面范围较宽，也可以设置多个吸油球体62来同时吸收液面的润滑油。

106.同时吸油球体62不一定是一个球体，只要其能够将润滑油吸到(比如利用毛细作用)收油口的吸油装置均能够满足本技术的要求。

107.制冷剂混合物经过气液分离后，制冷剂气体从u型管另一端进入，再被压缩机抽走。

108.对于立式的气液分离器来说，壳体包括中间的立式筒体2和上下两端的顶盖1和底盖3，但是现有技术中筒体2为圆柱形，一般将顶盖1和底盖3也设计成半球形，但是这种结构的抗压能力不够好，本技术将顶盖1和底盖3限定为椭圆形结构，能够提高气液分离器的壳体承压能力。

109.对于如上限定，其实有两种方案，第一种是保持圆柱形的筒体2结构，而将顶盖1和底盖3设计成长轴沿竖直方向延伸的椭圆形结构，第二种是筒体2截面就是椭圆形，这时候无论顶盖1和底盖3的长轴是水平方向还是竖直方向都能够保证顶盖1和底盖3是椭圆形结构，本实施例选择了第一种方式。

110.对于分离进气管4来说，其较佳实施例是沿着壳体侧壁切向斜向下进入分离腔室，这样能够避免进入分离腔室的制冷剂气流冲击制冷剂液体，同时分离进气管4的进气方向与竖直方向呈80

°

～85

°

的夹角，确保进入分离腔室的制冷剂气流沿着壳体内壁以螺旋的方式向下进入，这种过程利用离心力作用能够提高气液分离的效果。

111.对于分离出气管5来说，可以在延伸至壳体外部的出气管上设置管状玻璃视镜来直观观察出气管内的制冷剂气体干度情况，比如，如果从出气管到压缩机的制冷剂气体干度很高，那么在管状玻璃视镜的表面就很难发现雾状的液滴。

112.出于类似目的，自然可以在筒体2的的侧壁设置一个视镜来观察气液分离器内的液位情况，也可以在腔室内设置液位传感器7，并将监测的液位以百分比或者绝对数值显示到电子屏幕上。

113.为了提高吸油管61的使用寿命和吸油效果，本技术还对吸油管61做出如下具体改进：该吸油管61包括刚性连接管611和柔性连接管612，刚性连接管611上端焊接连通在u型管的底部，并且吸油管61与u型管的焊接位置最好与u型管内壁齐平，而柔性连接管612采用偏硬质材料，避免其在浮力作用下容易折弯，柔性连接管612上端与刚性连接管611下端固接连通，下端固定连通吸油球体62的收油口。

114.本技术中，为了更好地检测分离排气管内的干度情况，可以将管状玻璃视镜换成气体干度检测仪12，用于检测分离出气管5内的气体干度，可以判断气液分离器排出的制冷剂是否合格，位于气体干度检测仪12出口端上设置分离出气控制阀13。

115.优选地，气体干度检测仪12与分离出气控制阀13之间的距离不小于10～20倍分离出气管5的公称直径。

116.所述气体干度检测仪12、分离出气控制阀13和换热装置分别与处理器14通信连接。

117.气体干度检测仪12将检测到的干度数值发送到处理器14，当处理器14判断干度数值低于设定干度值时，说明气液分离器排出的制冷器气体干度不够，因此处理器14发出信号控制换热装置开始工作，对气液分离器内的液体进行加热，从而提高制冷剂气体的干度，则可以打开分离出气控制阀13排出制冷剂气体到制冷压缩机。

118.为了进一步提高分离出气管5送往制冷压缩机的制冷剂气体干度，可以考虑在制冷出气管上设有节流膨胀阀，通过节流膨胀阀的作用对制冷剂气体下进一步降压气化。

119.为了避免换热装置长时间对制冷剂液体进行加热，可以限定加热时间达到设定时间后，关闭换热装置，利用余热继续加热，只要制冷剂气体的干度达到要求即可。

120.对于换热装置来说，其主要是对制冷剂液体进行加热，从而促使制冷剂液体蒸发

分离，比如使用电加热装置，本技术采用如下的换热装置，具体包括：

121.从下至上流通的换热管10，换热管10最低点作为换热源输入口，换热管10最高点作为交换热量后的输出口，这里选用来自冷凝器出液口或贮液器出液口的常温液体制冷剂作为换热源，而换热源从换热管10下方进入上方，这与切向向下运动的制冷剂方向相反，能够提高换热效果。

122.对于换热管10来说，可以螺旋上升，也可以弯折上升。

123.在换热管10的入口端设有换热控制阀11，用于控制换热装置的打开或关闭，所述换热控制阀11与处理器14通信连接。

124.换热装置的工作原理如下：当有需要时，打开换热控制阀11，来自冷凝器出液口或贮液器出液口的常温液体制冷剂从换热管10最低点进入，在换热管10内将热量传递给加热管外的低温制冷剂液体，然后从换热管10的最高点流出，获得较进入换热管10时温度更低的液体制冷剂。

125.当气液分离器内的制冷剂液体被完全蒸发后，就只剩下润滑油沉积在分离腔室底部，为了将润滑油返回到制冷压缩机，在分离出液管9上设置分离出液控制阀8。

126.考虑到分离腔室内的制冷剂气液混合物的液面并不稳定，在现有技术中，如果液面高度超过u型管的吸气口，制冷剂液体会直接进入u型管，也就失去了气液分离的作用，因此制冷剂液面高度是不允许超过u型管的吸气口位置，不过考虑到吸油管61的活动范围，制冷剂液面的最高位置也不能逼近u型管的吸气口，这会导致吸油球体62漂浮过高，吸油管61弯曲幅度过大，影响接口的稳定性，因此制冷剂液面的最高高度只能位于吸气口下方一定范围，不能超过某个值，这里定义为第一预设值h1。

127.同时，为了确保吸油球体62能够有效吸收到制冷剂液面的润滑油，制冷剂液面的最低高度也不能低于某个值，这里定义为第二预设值h2。

128.从上述分析可以看到，为了使得液面高度控制在h1～h2之间，需要设置一个控制单元(图中未示出)，该控制单元需要与分离出液控制阀8、液位传感器7进行通信连接。当液位传感器7监测的液位高度大于第一预设值时，打开分离出液控制阀8，释放分离腔室内的制冷剂液体，当液位传感器7监测的液位高度小于第二预设值时，则需要关闭分离出液控制阀8，让分离腔室内的制冷剂气液混合物不断储积。

129.不过，当进气管无法向分离腔室内提供制冷剂气液混合物时，若液位传感器7监测的液位高度小于第二预设值时，仅仅关闭分离出液控制阀8还不够(分离腔室内的制冷剂气液混合物无法储积)，随着制冷剂气液混合物不断进行气液分离，液位高度还会继续降低，当液面低于某个值时，这里定义为第三预设值h3，为了避免换热装置继续加热甚至出现干烧的情况，可以考虑停止换热装置工作，此时换热装置与控制单元也需要通信连接。

130.针对分离腔室内的制冷剂液体被完全蒸发的情况下，已经不需要电加热装置进行加热，原先浮在制冷剂上面的润滑油就会沉到底部，此时的问题是如何判断制冷剂液体已经被完全蒸发。

131.考虑到如果还有制冷剂液体在蒸发，那么分离出气管5或者制冷压缩机的吸气压力与吸气温度是基本稳定的，如果没有了蒸发的制冷剂气体进入分离出气管5或制冷压缩机，那么分离出气管5或制冷压缩机的吸气压力就会明显降低，这样就可以判断制冷剂液体基本被蒸发完。

132.根据该原理，本技术提供如下实施例来解决上述问题：

133.在分离出气管5内设置一个压力传感器来获取出气管内的压力值，控制单元根据压力传感器的压力值是否小于某个界限来进行相应操作，这个界限定义为压力预设值。既然制冷剂液体基本被蒸发完，那么分离腔室内底部就仅剩下润滑油，因此在吸油球体62无法吸收到润滑油的情况下，控制单元可以控制分离出液控制阀8打开，将剩下的润滑油送回制冷压缩机。

134.为了加快气液分离器内的润滑油快速排出到制冷压缩机，本技术还设置有第二引射装置15，该第二引射装置15的轴向入口端可以与反吹装置共用相同的蒸发器出气口作为供气源，且第二引射装置15的轴向进口端与供气源之间设置有引射控制阀，第二引射装置15的轴向出口端设置有第二引射止回阀19，而引射垂直入口连通到分离出液控制阀8出口端，通过打开分离出液控制阀8均就可以在供气源所形成的负压下将润滑油排出。其中第二引射控制阀17与控制单元通信连接，在达到相应的引射条件时，控制单元可以控制是否将热气源引入到第二引射装置15中来排出润滑油。

135.这样，在制冷剂基本被蒸发完需要排出气液分离器内的润滑油时，即压力传感器的压力值小于压力预设值后，控制单元就可以打开引射控制阀，让来自油分离器出气管的制冷剂气体高速流过引射装置形成负压，延迟打开分离出液控制阀8，分离腔室内的润滑油(包含未被蒸发的制冷剂液体)从底盖3最低点的分离出液管9进入引射装置，在制冷压缩机的抽吸负压作用下，与来自油分离器出气管的制冷剂气体一并返回到制冷压缩机中。

136.对于液位传感器7监测到的液位高度大于第一预设值时情况，控制单元可以采用同样的控制方法来将多余的制冷剂液体通过引射装置返回到制冷压缩机中。

137.作为进一步的优化，考虑制冷剂气流进入分离腔室后会搅拌分离腔室内的制冷剂液体，可以考虑在位于液位高度在所述第一预设值上方的壳体内壁设有一个环形板，该环形板能够阻挡搅拌起来的制冷剂液体从壳体内壁向上运动。

138.具体地，环形板以设置在第一预设值上方100mm～150mm为宜，环形板外侧端面与壳体内壁焊接连接，而环形板的宽度优选为筒体2直径的10％～20％较佳。

139.以上对本技术提供的一种气液分离装置以及气液分离控制方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。技术特征：

1.一种具有回油功能的气液分离装置，包括气液分离器，其具有分离腔室的壳体以及位于壳体侧部的分离进气管(4)、位于壳体顶部的分离出气管(5)和位于壳体底部的分离出液管(9)，所述分离腔室底部设有换热装置，其特征在于，还包括：至少一个吸附器，所述吸附器设有：吸附进气管(23，24)，用于输入含有液体的气体；吸附出气管(35，36)，用于向气液分离器的进气管排出经过吸附后的气体；吸附出液管(29，30)，用于排出经过吸附留下来的液体；饱和度传感器(33，34)，用于监测吸附器内的饱和度；所述吸附进气管上设有吸附进气控制阀以及位于吸附进气控制阀入口端的吸附进气止回阀，所述吸附出气管上设有吸附出气控制阀以及位于吸附出气控制阀出口端的吸附出气止回阀，所述吸附出液管上设有吸附出液控制阀；反吹装置，其连通到所述吸附出气控制阀(37，38)的入口端；以及处理器(14)，其与所述至少一个吸附器上的每个吸附进气控制阀(25，26)、吸附出气控制阀(37，38)、吸附出液控制阀(31，32)、饱和度传感器(33，34)和反吹装置通信连接。2.根据权利要求1所述的气液分离装置，其特征在于，所述反吹装置包括：供气源，用于提供反吹热气；以及反吹控制阀(41，42)，用于控制供气源对不同吸附器反吹通道的打开或关闭，所述反吹控制阀(41，42)与处理器(14)通信连接。3.根据权利要求2所述的气液分离装置，其特征在于，还包括用于加快排出吸附出液管内液体的第一引射装置(16)，每个所述至少一个吸附器的吸附出液控制阀出口端连通到第一引射装置(16)，且所述第一引射装置(16)的轴向进口端与供气源连通，在所述第一引射装置(16)的轴向进口端与供气源之间设置有第一引射控制阀(18)，所述第一引射装置(16)的轴向出口端设置有第一引射止回阀(20)；所述第一引射控制阀(18)与处理器(14)通信连接。4.根据权利要求3所述的气液分离装置，其特征在于，还包括：气体干度检测仪(12)，用于检测分离出气管(5)内的气体干度；分离出气控制阀(13)，其位于气体干度检测仪(12)出口端；所述气体干度检测仪(12)、分离出气控制阀(13)和换热装置分别与处理器(14)通信连接。5.根据权利要求4所述的气液分离装置，其特征在于，所述换热装置包括：从下至上流通的换热管(10)，所述换热管(10)最低点作为换热源输入口，所述换热管(10)最高点作为交换热量后的输出口；换热控制阀(11)，用于控制换热装置的打开或关闭，所述换热控制阀(11)设置在换热源输入口，且与处理器(14)通信连接。6.根据权利要求5所述的气液分离装置，其特征在于，还包括：分离出液控制阀(8)，其设置在分离出液管(9)上；液位传感器(7)，用于监测分离腔室内的液位高度；控制单元，所述控制单元分别与分离出液控制阀(8)、液位传感器(7)和换热控制阀(11)通信连接。

7.根据权利要求6所述的气液分离装置，其特征在于，还包括用于加快排出气液分离器内液体的第二引射装置(15)，所述分离出液控制阀(8)出口端连通第二引射装置(15)，且所述第二引射装置(15)的轴向进口端与供气源连通，在所述第二引射装置(15)的轴向进口端与供气源之间设置有第二引射控制阀(17)，所述第一引射装置(16)的轴向出口端设置有第二引射止回阀(19)；所述分离出液控制阀(8)、第二引射控制阀(17)与控制单元通信连接。8.根据权利要求7所述的气液分离装置，其特征在于，所述吸附进气管入口端连通蒸发器出气口获取制冷剂气体，所述供气源为油分离器出气管的制冷剂气体，所述换热源来自冷凝器出液口或贮液器出液口的液体制冷剂，所述第一引射装置(16)的轴向出口端、第二引射装置(15)的轴向出口端和分离出气控制阀(13)的出口端均连通到制冷压缩机吸气口。9.一种气液分离控制方法，用于控制权利要求8中的气液分离装置进行气液分离，其特征在于，所述至少一个吸附器仅有一个第一吸附器(21)，所述方法包括通过处理器(14)执行如下步骤：正常运行时，关闭第一反吹控制阀(41)和第一引射控制阀(18)，打开第一吸附进气控制阀(25)、第一吸附出气控制阀(37)和分离出气控制阀(13)，来自蒸发器的制冷剂气体进入第一吸附器(21)，经过第一吸附器(21)对液滴的吸附后，将制冷剂气体送往气液分离器进行气液分离；当第一饱和度传感器(33)检测到第一吸附器(21)内的吸附剂饱和度达到设定最高值时，关闭第一吸附进气控制阀(25)和第一吸附出气控制阀(37)，打开第一反吹控制阀(41)，对第一吸附器(21)内的吸附剂进行加热；当第一饱和度传感器(33)检测到第一吸附器(21)内的吸附剂饱和度达到设定最低值时，关闭第一反吹控制阀(41)，打开第一引射控制阀(18)，第一吸附出液控制阀(31)延时打开，使得第一吸附器(21)内的液体进入第一引射装置(16)后，与油分离器出气管的制冷剂气体混合进入制冷压缩机吸气口；回油结束后，关闭第一引射控制阀(18)和第一吸附出液控制阀(31)，打开第一吸附进气控制阀(25)和第一吸附出气控制阀(37)，使得来自蒸发器的制冷剂气体再次进入第一吸附器(21)，经过第一吸附器(21)对液滴的吸附后，将制冷剂气体送往气液分离器进行气液分离；以此循环，实现气液分离。10.一种气液分离控制方法，用于控制权利要求8中的气液分离装置进行气液分离，其特征在于，所述至少一个吸附器包括一个第一吸附器(21)和一个第二吸附器(22)，所述方法包括通过处理器(14)执行如下步骤：正常运行时，关闭第一反吹控制阀(41)、第二反吹控制阀(42)、第一引射控制阀(18)、第二吸附进气控制阀(26)和第二吸附出液控制阀(32)，打开第一吸附进气控制阀(25)、第一吸附出气控制阀(37)和分离出气控制阀(13)，来自蒸发器的制冷剂气体进入第一吸附器(21)，经过第一吸附器(21)对液滴的吸附后，将制冷剂气体送往气液分离器进行气液分离；当第一饱和度传感器(33)检测到第一吸附器(21)内的吸附剂饱和度达到设定最高值时，打开第二吸附进气控制阀(26)，第二吸附器(22)运行，关闭第一吸附进气控制阀(25)和第一吸附出气控制阀(37)，打开第一反吹控制阀(41)，对第一吸附器(21)内的吸附剂进行

加热；当第一饱和度传感器(33)检测到第一吸附器(21)内的吸附剂饱和度达到设定最低值时，关闭第一反吹控制阀(41)，打开第一引射控制阀(18)，第一吸附出液控制阀(31)延时打开，使得第一吸附器(21)内的液体进入第一引射装置(16)后，与油分离器出气管的制冷剂气体混合进入制冷压缩机吸气口；回油结束后，关闭第一引射控制阀(18)和第一吸附出液控制阀(31)，来自蒸发器的制冷剂气体进入第二吸附器(22)，经过第二吸附器(22)对液滴的吸附后，将制冷剂气体送往气液分离器进行气液分离；当第二饱和度传感器(34)检测到第二吸附器(22)内的吸附剂饱和度达到设定最高值时，打开第一吸附进气控制阀(25)，第一吸附器(21)运行，关闭第二吸附进气控制阀(26)和第二吸附出气控制阀(38)，打开第二反吹控制阀(42)，对第二吸附器(22)内的吸附剂进行加热；当第二饱和度传感器(34)检测到第二吸附器(22)内的吸附剂饱和度达到设定最低值时，关闭第二反吹控制阀(42)，打开第一引射控制阀(18)，第二吸附出液控制阀(32)延时打开，使得第二吸附器(22)内的液体进入第一引射装置(16)后，与油分离器出气管的制冷剂气体混合进入制冷压缩机吸气口；回油结束后，关闭第一引射控制阀(18)和第二吸附出液控制阀(32)，来自蒸发器的制冷剂气体进入第一吸附器(21)，经过第一吸附器(21)对液滴的吸附后，将制冷剂气体送往气液分离器进行气液分离；以此循环，实现气液分离。

技术总结

本发明公开一种具有回油功能的气液分离装置以及气液分离控制方法，所述气液分离装置包括若干吸附器，每个吸附器设有吸附进气管、吸附出气管、吸附出液管和饱和度传感器；吸附进气管上设有吸附进气控制阀和吸附进气止回阀，吸附出气管上设有吸附出气控制阀和吸附出气止回阀，吸附出液管上设有吸附出液控制阀；反吹装置，其连通到所述出气控制阀的入口端；处理器，其与每个吸附器上的吸附进气控制阀、吸附出气控制阀、吸附出液控制阀、饱和度传感器和反吹装置通信连接。本发明在分离进气管与蒸发器出气口之间设置吸附器预先交替吸附分离、交替再生，然后将润滑油送回制冷剂压缩机，保证系统连续运行的同时提高回油效果。保证系统连续运行的同时提高回油效果。保证系统连续运行的同时提高回油效果。

技术研发人员：田春雨 朱凤朝 刘宇

受保护的技术使用者：中国航天空气动力技术研究院

技术研发日：2022.01.10

技术公布日：2022/4/8