專利名稱：排放汽液的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及排放流質(zhì)的設(shè)備和方法。特別地，本發(fā)明涉及一種從熱交換器的輸出腔中排放流質(zhì)和從該流質(zhì)中脫離的液體的設(shè)備及相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
空調(diào)、制冷或熱泵系統(tǒng)通常包括一個壓縮機、兩個熱交換器和一個膨脹閥。這些部件由一系列的管腔和軟管連接以形成回路，流質(zhì)流經(jīng)此回路以冷卻或加熱空間或傳熱流質(zhì)。通常當流質(zhì)流經(jīng)該熱交換器時將經(jīng)歷相變。熱交換器中的一個通常被稱為冷凝器，在其內(nèi)至少部分流質(zhì)經(jīng)歷從汽態(tài)到液態(tài)的相變，從而其熱含量降低。熱交換器中的另一個通常被稱為蒸發(fā)器，在其內(nèi)至少部分流質(zhì)經(jīng)歷從液態(tài)到汽態(tài)的相變，從而其熱含量增加。由此，在空調(diào)或者制冷系統(tǒng)中，欲冷卻的空間或者傳熱流質(zhì)與該蒸發(fā)器相連。另一方面，在熱泵系統(tǒng)中，欲加熱的空間或者傳熱流質(zhì)與該冷凝器相連。此外，通過倒轉(zhuǎn)流質(zhì)的流動方向，單系統(tǒng)既可以充當空調(diào)或制冷系統(tǒng)也可以充當熱泵系統(tǒng)。
空調(diào)、制冷系統(tǒng)或熱泵系統(tǒng)中的流質(zhì)以過冷液體、飽和液體態(tài)或者液汽混合物的形態(tài)進入蒸發(fā)器。當流質(zhì)在小金屬管腔內(nèi)流經(jīng)該蒸發(fā)器時，其從空間或傳熱流質(zhì)中吸收熱量，且至少部分液體變?yōu)檎羝Ｒ蚨?，取決于流質(zhì)所吸收的熱量，流質(zhì)可以以液汽混合物、飽和蒸汽或者過熱蒸汽的形態(tài)流出該蒸發(fā)器。然后，流質(zhì)流經(jīng)壓縮機以增加其壓力。隨后，流質(zhì)流經(jīng)冷凝器，在該冷凝器內(nèi)流質(zhì)向另外的空間或另外的傳熱流質(zhì)釋放熱量。取決于流質(zhì)所釋放的熱量，流質(zhì)可以以過冷液體、飽和液體或者液汽混合物的形態(tài)流出該冷凝器。流出該蒸發(fā)器或該冷凝器的流質(zhì)可為不同的形態(tài)，至少部分流質(zhì)或者由于釋放熱量或者由于吸收熱量而經(jīng)歷相變。
有些空調(diào)、制冷系統(tǒng)或熱泵系統(tǒng)被設(shè)計用來使流出該蒸發(fā)器的流質(zhì)含有液汽混合物。例如，如果高于90％的流質(zhì)是蒸汽時，流質(zhì)的傳熱特性通常較差，所以有些空調(diào)或制冷系統(tǒng)中的蒸發(fā)器被設(shè)計成在其輸出腔處產(chǎn)生含有約90％的蒸汽部分和10％的液體部分的流質(zhì)。此蒸發(fā)器可以從欲冷卻的空間或者其他的傳熱流質(zhì)中實現(xiàn)最大的熱量移除。然而，由于重力的作用，流質(zhì)中的部分液體趨向于與主體流質(zhì)脫離并匯集在該輸出腔的底部，所以其不能隨主體流質(zhì)直接流出該蒸發(fā)器。例如，有近75％的液體從主體流質(zhì)中脫離并流向該輸出腔的底部。這些匯集在該輸出腔中的脫離的液體至少造成三個問題。
首先，脫離的液體最終可損壞該壓縮機。隨著該脫離的液體持續(xù)地匯集在該輸出腔內(nèi)，液面逐漸接近輸出口。于是液體趨向突然以大流量從輸出口流出，此現(xiàn)象通常被稱為“液擊”。在過程進行中，匯集在該輸出腔中的液體以此模式持續(xù)匯集并以突然的“液擊”流出而不是穩(wěn)定連續(xù)地流出。此模式被稱為周期排放，其最終可減少壓縮機的壽命。盡管壓縮機可以承受穩(wěn)定持續(xù)的小流量液流，但是它們通常不是被設(shè)計來承受大的“液擊”周期流。
其次，脫離的液體可阻礙流質(zhì)流過該蒸發(fā)器。隨著液體的匯集，它堵塞了一些用于將流質(zhì)排放到該輸出腔的金屬管腔。此種堵塞阻礙了流質(zhì)的穩(wěn)定流動，且降低了整個空調(diào)、制冷系統(tǒng)、和熱泵系統(tǒng)的效率。
第三，脫離的液體可能帶走空調(diào)、制冷系統(tǒng)或熱泵系統(tǒng)的其他部件所需的液體。例如，在某些應(yīng)用中，為保證壓縮機平穩(wěn)運行，流質(zhì)中帶有少量的油。這些油通常隨著脫離的液體落到該輸出腔底部。如果不能從該輸出腔中持續(xù)穩(wěn)定地移除脫離的液體，那么維持機械正常運轉(zhuǎn)需要的油也不能到達該壓縮機。
因此，對于可持續(xù)和穩(wěn)定地排放從主流流質(zhì)中脫離出來并匯集在輸出腔中的液體的設(shè)備和方法是需要的。

發(fā)明內(nèi)容
綜上所述，本發(fā)明避免了現(xiàn)有技術(shù)中的設(shè)備和方法的一種或多種限制和缺點，本發(fā)明針對一種從熱交換器的輸出腔中排放流質(zhì)和從該流質(zhì)中脫離的液體的設(shè)備和相關(guān)方法。本發(fā)明的優(yōu)點和目的可部分地由下面的說明書來闡明、部分從說明書中是顯然的、或者從本發(fā)明的實踐中得出。通過所附的權(quán)利要求書中特別指出的原理和組合，可認識和實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點和目的。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點和目的，如此處具體表達和廣泛描述的那樣，本發(fā)明針對一種從輸出腔中排放流質(zhì)和從該流質(zhì)中分離的液體的設(shè)備。該輸出腔用來匯集分離的液體。該輸出腔通過流質(zhì)與設(shè)于該輸出腔出口面的輸出口相連。該設(shè)備包含設(shè)在輸出腔內(nèi)與該出口面相鄰的平板，以在平板和出口面間形成通道。平板高于輸出口，使流經(jīng)輸出腔并流入輸出口的流質(zhì)將匯集在輸出腔內(nèi)的液體通過該通道拉動并隨流質(zhì)一起從輸出口流出。
另一方面，本發(fā)明針對一種從輸出腔中排放流質(zhì)和從流質(zhì)中脫離的液體的方法。該輸出腔用來匯集脫離的液體。該輸出腔通過流質(zhì)與設(shè)于該輸出腔出口面的輸出口相連。該方法的步驟包括在輸出腔內(nèi)與輸出面相鄰處設(shè)置平板，以使平板和出口面之間形成通道，并且平板高于輸出口；及使流質(zhì)流經(jīng)輸出腔并流入輸出口以將匯集在輸出腔內(nèi)的液體通過該通道拉動并隨流質(zhì)一起從輸出口流出。
另一方面，本發(fā)明針對一種熱交換器。該熱交換器包括主腔、輸出腔、輸出口和平板。流質(zhì)流經(jīng)主腔以吸收熱量。輸出腔用于接收從主腔來的流質(zhì)和匯集從流質(zhì)中脫離的液體。輸出口設(shè)于輸出腔的出口面上，并通過流質(zhì)與輸出腔相連。平板設(shè)于輸出腔內(nèi)與出口面相鄰，以在平板和出口面間形成通道。平板高于輸出口，使流經(jīng)輸出腔并流入輸出口的流質(zhì)將匯集在輸出腔內(nèi)的液體通過該通道拉動并隨流質(zhì)一起從輸出口流出。
另一方面，本發(fā)明針對一種其內(nèi)流質(zhì)循環(huán)流動的熱交換系統(tǒng)。該熱交換系統(tǒng)包括壓縮機、第一熱交換器、膨脹裝置、第二熱交換器。該第一熱交換器從該壓縮機接收流質(zhì)，并且在流質(zhì)流經(jīng)第一熱交換器的同時放出熱量，然后排放流質(zhì)。該膨脹裝置從第一熱交換器接收流質(zhì)。第二熱交換器從該膨脹裝置接收流質(zhì)，再將流質(zhì)排放到該壓縮機。該第二熱交換器包括主腔、輸出腔、輸出口和平板。流質(zhì)流經(jīng)主腔以吸收熱量。輸出腔用來接收從主腔來的流質(zhì)和匯集從流質(zhì)中脫離的液體。輸出口設(shè)于輸出腔的出口面處，并通過流質(zhì)與輸出腔相連。平板設(shè)于輸出腔內(nèi)與出口面相鄰，以在平板和出口面間形成通道。平板高于輸出口，使流經(jīng)輸出腔并流入輸出口的流質(zhì)將匯集在輸出腔內(nèi)的液體通過該通道拉動并隨流質(zhì)一起從輸出口流出。
應(yīng)該理解，前面的概要說明和下面的詳細說明都僅是舉例和解釋性的，不是對所要保護的發(fā)明的限制。


為進一步理解本發(fā)明而提供了附圖，附圖與說明書相結(jié)合并構(gòu)成了說明書的一部分。附圖闡明了本發(fā)明的實施例，并和說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1是本發(fā)明的空調(diào)、制冷系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)的示意圖。
圖2是本發(fā)明的直接膨脹蒸發(fā)器的側(cè)視圖。
圖3是本發(fā)明的平板的正視圖。
圖4是本發(fā)明的直接膨脹蒸發(fā)器的平板和輸出腔的正視圖。
圖5是本發(fā)明的直接膨脹蒸發(fā)器的側(cè)視剖面圖，表明主流流質(zhì)和從主流流質(zhì)脫離出來后匯集在輸出腔底部的液體。
圖6是本發(fā)明的直接膨脹蒸發(fā)器的側(cè)視剖面圖，表明匯集在輸出腔底部的液體隨主流流質(zhì)一起流出直接蒸發(fā)器。
圖7是本發(fā)明的直接膨脹蒸發(fā)器的輸出腔和帶有水平壁面平板的透視圖。
圖8是本發(fā)明的直接膨脹蒸發(fā)器的輸出腔和帶有傾斜壁面平板的透視圖具體實施方式
現(xiàn)在將對本發(fā)明目前的優(yōu)選實施例進行詳細說明，附圖中將闡明實例。在任何情況下，整個附圖中相同的標號用于指相同或相似的部分。
如圖1所示，本發(fā)明的空調(diào)、制冷系統(tǒng)或熱泵系統(tǒng)包含兩個熱交換器11和15、壓縮機13、和膨脹閥25。管腔或軟管連接熱交換器11和15、壓縮機13和膨脹閥25。給定壓力的流質(zhì)流經(jīng)通常被稱為冷凝器的熱交換器15，當流經(jīng)冷凝器15時，流質(zhì)釋放熱量。然后，流質(zhì)流經(jīng)膨脹閥，其壓力減小到另一水平。而后流質(zhì)流經(jīng)通常被稱為蒸發(fā)器的熱交換器11，當流經(jīng)蒸發(fā)器11時，流質(zhì)吸收熱量。最后，流質(zhì)流經(jīng)壓縮機13，其壓力回升到起始水平。因而，流經(jīng)此系統(tǒng)的流質(zhì)形成了空調(diào)、制冷和熱泵循環(huán)。因為當流質(zhì)流經(jīng)熱交換器11和15時至少部分流質(zhì)經(jīng)歷相變，所以熱交換器11和15分別被稱為蒸發(fā)器和冷凝器。至少部分流質(zhì)在蒸發(fā)器11中由液態(tài)變?yōu)槠麘B(tài)，而至少部分流質(zhì)在冷凝器15中由汽態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)。
因為流經(jīng)蒸發(fā)器11的流質(zhì)吸收熱量，所以當蒸發(fā)器11放置在需要被冷卻的空間里時，就形成空調(diào)或制冷系統(tǒng)。另一方面，因為流經(jīng)冷凝器15的流質(zhì)釋放熱量，所以當冷凝器15放置在需要加熱的空間時，就形成熱泵系統(tǒng)。蒸發(fā)器11和冷凝器15可以直接對空間冷卻或加熱(例如，通過內(nèi)部的空氣)?？蛇x擇地，蒸發(fā)器11和冷凝器15可以與其他的傳熱流質(zhì)(例如，水)交換熱量，該傳熱流質(zhì)通過其他的傳熱機構(gòu)依次冷卻或加熱空間。
此外，可與外部空氣直接交換熱量的系統(tǒng)既可以充當空調(diào)或制冷系統(tǒng)也可充當熱泵系統(tǒng)。例如，在夏天，圖1所示的系統(tǒng)可作為空調(diào)或制冷系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中蒸發(fā)器11通過吸收熱量冷卻內(nèi)部空氣而冷凝器15釋放熱量至外部空氣。在此空調(diào)或制冷系統(tǒng)中，流質(zhì)沿標號21所示的方向流動。另一方面，在冬天，膨脹閥25可以使流質(zhì)沿如標號23所示的方向反向流動以使空調(diào)或制冷系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)闊岜孟到y(tǒng)。在此熱泵系統(tǒng)中，熱交換器11成為冷凝器，通過釋放熱量加熱內(nèi)部空氣，而熱交換器15成為蒸發(fā)器，從外部空氣吸收熱量。
為闡明本發(fā)明優(yōu)選的實施例，下面的詳細說明是針對帶有可從傳熱流質(zhì)中吸收熱量的直接膨脹蒸發(fā)器的示例性制冷系統(tǒng)。然而，本發(fā)明決不限于一個特定的系統(tǒng)或熱交換器，相反地，本發(fā)明包括隨主流流質(zhì)一起持續(xù)穩(wěn)定地排放從主流流質(zhì)中脫離的液體的任何設(shè)備和方法。
圖2表示在制冷系統(tǒng)中的直接膨脹蒸發(fā)器11。該直接膨脹蒸發(fā)器11包括制冷劑輸入口10、主腔12和制冷劑輸出口14。直接膨脹蒸發(fā)器11還包括位于其尾端通道18處的輸出腔16。制冷劑進入直接膨脹蒸發(fā)器11、流經(jīng)束狀排列在主腔12內(nèi)的蒸發(fā)器管腔22、在流出制冷劑輸出口14前流入該輸出腔16。同時，傳熱流質(zhì)(例如，水)通過傳熱流質(zhì)入口26進入主腔12、流經(jīng)蒸發(fā)器管腔22的外表面、而后由傳熱流質(zhì)出口28流出主腔12。當制冷劑和傳熱流質(zhì)流經(jīng)直接膨脹蒸發(fā)器11時，制冷劑從傳熱流質(zhì)中吸收熱量。因此，傳熱流質(zhì)釋放其熱含量(例如，傳熱流質(zhì)的溫度降低)。然后，傳熱流質(zhì)通過其他傳熱機構(gòu)冷卻空間或其他事物。
作為從傳熱流質(zhì)中吸收熱量的結(jié)果，至少部分制冷劑經(jīng)歷由液態(tài)到汽態(tài)的相變。因此，進入輸出腔16的制冷劑通常變成汽液混合物。然而，取決于直接膨脹蒸發(fā)器11的特定設(shè)計和傳熱流質(zhì)的熱含量，進入輸出腔16的全部制冷劑都可變成蒸汽。換言之，進入輸出腔16的全部制冷劑都可變成飽和蒸汽或者過熱蒸汽。此外，制冷劑可含有油(例如，潤滑油)以保證壓縮機13平穩(wěn)運行(圖1)。與制冷劑不同的是，液態(tài)油不經(jīng)歷相變。由此，進入輸出腔16中的流質(zhì)可含有(1)不合油的制冷劑汽液混合物，(2)不合油的制冷劑蒸汽，(3)含油的制冷劑汽液混合物，或者(4)含油的制冷劑蒸汽。
如圖5所示，進入輸出腔16中的大部分流質(zhì)直接由輸出口19流出輸出腔16。標號20指主流流質(zhì)。然而，由于重力的作用，流質(zhì)中的部分液體趨向于從主流流質(zhì)20中脫離并落到輸出腔16的底部。匯集在輸出腔16底部的脫離的液體可以是液態(tài)制冷劑30、油34或其混合物。即使進入輸出腔16中的制冷劑全部是汽態(tài)，那么由于蒸汽在輸出腔16中釋放熱量，也可形成液體制冷劑。這些新形成的液態(tài)制冷劑可從主流流質(zhì)20中脫離并落到輸出腔16的底部。
為持續(xù)穩(wěn)定地隨主流流質(zhì)20一起排放匯集的液體，輸出腔16包括平板36。平板36與輸出腔16的鄰近表面及輸出腔16內(nèi)的流動特性共同作用以持續(xù)穩(wěn)定地和主流流質(zhì)20一起排放匯集的液體。如圖5所示，平板36設(shè)在輸出腔16內(nèi)與輸出腔16的出口面17相鄰。出口面17和平板36以間隔d分開，且在它們之間形成通道38。平板36的底部與輸出腔16的底部以間隔h隔開，使得匯集的液體32可以通過流動道39進入通道38。平板36高于輸出口19的高度為s，以產(chǎn)生低壓區(qū)進而通過通道38向上拉動匯集的液體32。
如圖6所示，平板36高于輸出口19的高度為s(圖5)，以使流進輸出口19中的主流流質(zhì)20必須經(jīng)過一個緊縮區(qū)。因為此緊縮區(qū)，所以射流緊縮(vena contracta)效應(yīng)增加了主流20的流速，同時降低了區(qū)域40內(nèi)主流流質(zhì)20的壓力。因此，高于輸出口19的平板36和主流流質(zhì)20產(chǎn)生了較低壓區(qū)40。除了射流緊縮效應(yīng)外，摩擦損失也導(dǎo)致了主流流質(zhì)20的壓力降低。由于摩擦損失引起的壓力降低也有助于低壓區(qū)40的產(chǎn)生。
當匯集的液體32上升高于h(圖5)時，該低壓區(qū)40通過在平板36和出口面17間的通道38向上拉動匯集的液體32。于是，如圖6所示，匯集的液體隨主流流質(zhì)20一起通過輸出口19流出直接膨脹蒸發(fā)器11。隨著經(jīng)通道38向上拉動匯集的液體32，低壓區(qū)40可使部分液態(tài)制冷劑30(圖5)閃蒸轉(zhuǎn)化為汽態(tài)。然而，隨著經(jīng)通道38向上拉動匯集的液體32，油34不變?yōu)槠麘B(tài)。因為在低壓區(qū)40和匯集的液體32間的壓力差是小的，所以如果存在液態(tài)制冷劑30的閃蒸也被認為是最小的。
優(yōu)選地，圖5所示的長度d、h和s通過經(jīng)驗測試來確定。長度d、h和s的變化取決于很多因素，其中包括蒸發(fā)器的操作條件、輸出口19的尺寸、輸出腔16的尺寸、流經(jīng)通道38的匯集的液體32的預(yù)定流動特性、制冷系統(tǒng)的容量、直接膨脹蒸發(fā)器11的操作壓力。長度d、h和s可由給定的流經(jīng)通道38的匯集的液體32的預(yù)定流動特性、直接膨脹蒸發(fā)器11的相關(guān)尺寸及主流20的流動特性經(jīng)分析確定或至少近似確定。然而，因為不是所有的流動特性都可以輕易得知，所以精確的解析結(jié)果極難得出。給定這些情況，優(yōu)選使用帶有或不帶有經(jīng)分析判定得出的初始近似的經(jīng)驗測試來測定長度d、h和s。
提供下面的尺寸和配置以進一步闡明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。這些尺寸和配置是相應(yīng)于需要150噸的制冷系統(tǒng)所用的。然而，應(yīng)該認識到，這些尺寸和配置實際上是示例性的，并不限定本發(fā)明的范圍。
在需要150噸的制冷系統(tǒng)的應(yīng)用中，平板36優(yōu)選由1/8英寸厚、直徑為20英寸的圓形碳鋼(例如，ASTM A-36)制得。如圖3和圖4所示，平板36的底部和頂部被切掉。輸出腔16是圓柱形，優(yōu)選內(nèi)徑為20英寸、長度為13/8英寸、壁厚為1/2英寸。如圖4所示，平板36的直徑和輸出腔16的直徑相同，以使平板36可以在所有方向上延伸到輸出腔16的壁面。平板36與輸出腔16的側(cè)表面以焊接、壓嵌或其他已知技術(shù)相連接，用來形成從平板36底部到其頂部的、在平板36和出口面17之間的通道38。為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，通道38不是必須液密封的。
制冷劑輸出口14的外徑為2.5英寸，厚度為1/16英寸。從輸出腔16的內(nèi)部頂部到制冷劑輸出口14的內(nèi)部頂部測量，其距離輸出腔16的頂部為2.5英寸。平板36距離出口面17為1/4英寸(圖5中d的長度)、超出制冷劑輸出口14的內(nèi)部底部為1/2英寸(圖5中s的長度)。平板36的底部距離輸出腔16的底部為1/4英寸至1/2英寸(圖5中h的長度)。管頂蓋27厚為3/4英寸，并有5/8英寸的開孔以支撐多個5/8英寸的蒸發(fā)管腔22。
同樣地，這些尺寸和配置全部是用于需要150噸的制冷系統(tǒng)的應(yīng)用中。然而，本發(fā)明包括不只一個如上所述的優(yōu)選實施例?？煞€(wěn)定持續(xù)地排出從主流流質(zhì)中脫離的液體的任何變化都包括在本發(fā)明中，而不論所需要的總制冷劑輸出量。
雖然圖3和圖4表明平板36的底部和頂部是直的，但是它們也可以采取不同的形態(tài)。例如，平板36的底部和頂部可以是彎曲而不是直的。同時，如圖7所示，相距預(yù)定長度的一對水平壁面42可設(shè)在平板36的頂部并圍繞在輸出口19周圍。該水平壁面42從平板36頂部延伸到輸出面17，其通過焊接、壓嵌或其他已知技術(shù)和輸出面17連接。該水平壁面42通過阻止匯集的液體在流入輸出口19前流經(jīng)彎曲路徑而提高了匯集的液體的流動效率。例如，如沒有水平壁面42，那么匯集的液體可流到輸出面17的頂部并在最后進入輸出口19前圍繞輸出口19流動多次。水平壁面42可消除低效率的流動。
可選擇地，如圖8所示，在平板36內(nèi)可設(shè)有一對傾斜壁面44。該傾斜壁面44從平板36的底部延伸到其頂部。該傾斜壁面44也從平板36的表面延伸到輸出面17，其通過焊接、壓嵌或其他已知技術(shù)和輸出面17連接。因此，該傾斜壁面44取代了輸出腔16的壁面與平板36和輸出面17連接形成了通道38。該傾斜壁面44通過引導(dǎo)匯集的液體直接流入輸出口19而改進了匯集的液體的流動效率。因此，該傾斜壁面44阻止匯集的液體在流入輸出口19前流經(jīng)彎曲路徑。當然，平板36可以同時設(shè)有水平壁面42和傾斜壁面44。
下面將參照附圖來說明上述平板和直接膨脹蒸發(fā)器的操作。然而，應(yīng)該認識到，本發(fā)明在制冷系統(tǒng)中包括不只一個直接膨脹蒸發(fā)器。雖然為闡明本發(fā)明的原理只描述制冷系統(tǒng)中的一個直接膨脹蒸發(fā)器，但是本發(fā)明包括用于持續(xù)穩(wěn)定地和主流一起排放從主流中脫離的液體的任何設(shè)備和方法。
如圖2所示，制冷劑流經(jīng)蒸發(fā)器管腔22并從傳熱流質(zhì)中吸收熱量。吸收的熱量使至少一部分制冷劑由液態(tài)變?yōu)槠麘B(tài)。因此，進入輸出腔16的制冷劑變?yōu)槠夯旌衔锘蛉優(yōu)槠麘B(tài)。與制冷劑不同的是，加入制冷劑中起潤滑作用的油仍保持液體形態(tài)。因此，輸出腔16可接收(1)不合油的制冷劑汽液混合物，(2)不含油的制冷劑蒸汽，(3)含油的制冷劑汽液混合物，或者(4)含油的制冷劑蒸汽。
如圖5所示，主流流質(zhì)流入輸出腔16并直接流出輸出口19。然而，部分液體從主流20中脫離并落到輸出腔16底部。從主流20中脫離并匯集在輸出腔16底部的液體部分可以是液態(tài)制冷劑30、油34或其混合物。即使進入輸出腔16的制冷劑全是不含油的蒸汽，那么部分蒸汽由于釋放熱量(例如，釋放熱量到周圍環(huán)境中)也會在輸出腔16內(nèi)變?yōu)橐簯B(tài)。這部分液體可從主流20中脫離并匯集在輸出腔16底部。
如圖6所示，當匯集的液體的水平面高度高于平板36的底部時，匯集的液體32隨主流20一起持續(xù)穩(wěn)定地通過輸出口19被排放。因為平板36高于輸出口19，所以主流20在流出輸出口19前必定流經(jīng)緊縮區(qū)。此緊縮區(qū)產(chǎn)生射流緊縮效應(yīng)，因而導(dǎo)致產(chǎn)生低壓區(qū)40。低壓區(qū)40通過通道38向上拉動匯集的液體32并將其隨主流20一起經(jīng)輸出口19排出。因此，平板36持續(xù)穩(wěn)定地從輸出腔16中排出匯集的液體36，由此避免突然的“液擊”流。
本發(fā)明包括排放流質(zhì)及由流質(zhì)中脫離并匯集在輸出腔底部的液體的設(shè)備和相關(guān)方法。主流流質(zhì)直接通過設(shè)于輸出腔的輸出面上的輸出口流出輸出腔。然而，由于重力作用，流質(zhì)中的部分液體落到并匯集在輸出腔的底部，因而不能直接流出。為了從輸出腔中隨主流流質(zhì)一起排放匯集的液體，需在與輸出面相鄰處設(shè)置平板，以在其間形成通道。平板高于輸出口，以使流入輸出口的主流必定流經(jīng)緊縮區(qū)，因此在通道頂部產(chǎn)生低壓區(qū)。此低壓區(qū)通過通道向上拉動匯集的液體并隨主流一起通過輸出口將其排放。因此，匯集的液體持續(xù)穩(wěn)定的被排出，而避免了突然的“液擊”排放。優(yōu)選地，本發(fā)明被用于制冷系統(tǒng)的直接膨脹蒸發(fā)器中。然而，本發(fā)明可用于隨主流一起持續(xù)穩(wěn)定地排放從主流中脫離的液體的設(shè)備中。
顯而易見，本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員可對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和方法做出各種修改和變化而不會脫離本發(fā)明的范圍和精神。從對說明書的思考和本文所揭示的發(fā)明實踐中，本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員對本發(fā)明的其他實施例是很清楚的。說明書和實施例只是示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神將在下面的權(quán)利要求中闡明。
權(quán)利要求
1.一種從輸出腔中排放流質(zhì)和從該流質(zhì)中分離的液體的設(shè)備，該輸出腔用來匯集該分離的液體，該輸出腔通過流質(zhì)與設(shè)于該輸出腔出口面的輸出口相連，該設(shè)備包含設(shè)在該輸出腔內(nèi)與該出口面相鄰的平板，用以在該平板和該出口面間形成通道，該平板高于該輸出口，使流經(jīng)該輸出腔并流入該輸出口的流質(zhì)將匯集在該輸出腔內(nèi)的液體通過該通道拉動并隨該流質(zhì)一起從輸出口流出。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該平板在該輸出腔底部和該平板底部之間形成流動道，以使匯集的液體流入該通道。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該平板和該輸出腔的側(cè)面相連，以在該平板和該輸出面間形成該通道。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該平板還包含從其頂部延伸出并與該輸出面相連的壁面。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該平板還包含從其底部延伸到其頂部并與該輸出面相連的壁面，用以形成該通道。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該平板是其頂部和底部被除去的圓盤。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該平板高出該輸出口小于1英寸。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該平板距該輸出面小于1英寸。
9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該平板的底部距該輸出腔底部小于1英寸。
10.一種從輸出腔中排放流質(zhì)和從流質(zhì)中脫離的液體的方法，該輸出腔用來匯集脫離的液體，該輸出腔通過流質(zhì)與設(shè)于該輸出腔出口面的輸出口相連，該方法包括如下步驟在輸出腔內(nèi)與輸出面相鄰處設(shè)置平板，以使平板和出口面之間形成通道，并且平板高于輸出口；及使流質(zhì)流經(jīng)輸出腔并流入輸出口以將匯集在輸出腔內(nèi)的液體通過該通道拉動并隨流質(zhì)一起從輸出口流出。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括使該平板的底部和該輸出腔的底部分開以形成流動道，用來使匯集的液體流入該通道的步驟。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括將該平板和該輸出腔的側(cè)面相連，以在該平板和該輸出面間形成通道的步驟。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括連接從該平板頂部延伸出的壁面和該輸出面的步驟。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括連接從該平板底部延伸到該平板頂部的壁面和該輸出面，用以形成該通道的步驟。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該平板高出該輸出口小于1英寸。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該平板距該輸出面小于1英寸。
17.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該平板的底部距該輸出腔底部小于1英寸。
18.一種熱交換器，包括主腔，流質(zhì)流經(jīng)該主腔以吸收熱量；輸出腔，該輸出腔用于接收該從主腔來的流質(zhì)和匯集從該流質(zhì)中脫離的液體；輸出口，該輸出口設(shè)于該輸出腔的出口面上，該輸出口通過流質(zhì)與該輸出腔相連；及平板，該平板設(shè)在該輸出腔內(nèi)與該出口面相鄰，用以在該平板和該出口面間形成通道，該平板高于該輸出口，使流經(jīng)該輸出腔并流入該輸出口的流質(zhì)將匯集在該輸出腔內(nèi)的液體通過該通道拉動并隨該流質(zhì)一起從輸出口流出。
19.如權(quán)利要求18所述的熱交換器，其中該平板的底部和該輸出腔的底部分開以形成流動道，用來使匯集的液體流入該通道。
20.如權(quán)利要求18所述的熱交換器，其中該平板和該輸出腔的側(cè)面相連，以在該平板和該輸出面間形成該通道。
21.如權(quán)利要求18所述的熱交換器，其中該平板還包含從其頂部延伸出并與該輸出面相連的壁面。
22.如權(quán)利要求18所述的熱交換器，其中該平板還包含從其底部延伸到其頂部并與該輸出面相連的壁面，用以形成該通道。
23.如權(quán)利要求18所述的熱交換器，其中至少一部分流質(zhì)在流經(jīng)該主腔時經(jīng)歷由液態(tài)到汽態(tài)的相變。
24.如權(quán)利要求23所述的熱交換器，其中該流質(zhì)包含制冷劑。
25.如權(quán)利要求24所述的熱交換器，其中在該輸出腔里匯集的液體包含該制冷劑。
26.如權(quán)利要求24所述的熱交換器，其中該流質(zhì)包含油。
27.如權(quán)利要求26所述的熱交換器，其中在該輸出腔里匯集的液體包含該油。
28.如權(quán)利要求27所述的熱交換器，其中在該輸出腔里匯集的液體包含該制冷劑。
29.如權(quán)利要求18所述的熱交換器，其中該平板是其頂部和底部被除去的圓盤。
30.如權(quán)利要求18所述的熱交換器，其中該平板高出該輸出口小于1英寸。
31.如權(quán)利要求18所述的熱交換器，其中該平板距該輸出面小于1英寸。
32.如權(quán)利要求18所述的熱交換器，其中該平板的底部距該輸出腔底部小于1英寸。
33.一種其內(nèi)流質(zhì)循環(huán)流動的熱交換系統(tǒng)，包括壓縮機；第一熱交換器，該第一熱交換器從該壓縮機接收該流質(zhì)，并且在該流質(zhì)流經(jīng)該第一熱交換器的同時放出熱量，然后排放該流質(zhì)；膨脹裝置，該膨脹裝置從該第一熱交換器接收該流質(zhì)；第二熱交換器，該第二熱交換器從該膨脹裝置接收該流質(zhì)，再將該流質(zhì)排放到該壓縮機，該第二熱交換器包括主腔，流質(zhì)流經(jīng)該主腔以吸收熱量；輸出腔，該輸出腔用于接收該從主腔來的流質(zhì)和匯集從該流質(zhì)中脫離的液體；輸出口，該輸出口設(shè)于該輸出腔的出口面上，該輸出口通過流質(zhì)與該輸出腔相連；及平板，該平板設(shè)在該輸出腔內(nèi)與該出口面相鄰，用以在該平板和該出口面間形成通道，該平板高于該輸出口，使流經(jīng)該輸出腔并流入該輸出口的流質(zhì)將匯集在該輸出腔內(nèi)的液體通過該通道拉動并隨該流質(zhì)一起從輸出口流出。
34.如權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中該平板的底部和該輸出腔的底部分開以形成流動道，用來使匯集的液體流入該通道。
35.如權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中該平板和該輸出腔的側(cè)面相連，以在該平板和該輸出面間形成該通道。
36.如權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中該平板還包含從其頂部延伸出并與該輸出面相連的壁面。
37.如權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中該平板還包含從其底部延伸到其頂部并與該輸出面相連的壁面，用以形成該通道。
38.如權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中至少一部分流質(zhì)在流經(jīng)該主腔時經(jīng)歷由液態(tài)到汽態(tài)的相變。
39.如權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其中該流質(zhì)包含制冷劑。
40.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中在該輸出腔里匯集的液體包含該制冷劑。
41.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中該流質(zhì)包含油。
42.如權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其中在該輸出腔里匯集的液體包含該油。
43.如權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中在該輸出腔里匯集的液體包含該制冷劑。
44.如權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中該平板是其頂部和底部被除去的圓盤。
45.如權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中該平板高出該輸出口小于1英寸。
46.如權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中該平板距該輸出面小于1英寸。
47.如權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中該平板的底部距該輸出腔底部小于1英寸。
全文摘要
本發(fā)明公開一種從熱交換器(11，15)的輸出腔(16)中排放流質(zhì)(20)和從該流質(zhì)(20)中分離的液體(30，34)的設(shè)備。該輸出腔(16)用來匯集該分離的液體(30，34)。該設(shè)備包含設(shè)在該輸出腔(16)內(nèi)與該出口面(17)相鄰的平板(36)，用以在該平板(36)和該出口面(17)間形成通道(38)。該平板(36)高于該輸出口(19)，使流經(jīng)該輸出腔(16)并流入該輸出口(19)的流質(zhì)(20)將匯集在該輸出腔(16)內(nèi)的液體(30，34)通過該通道(38)拉動并隨該流質(zhì)(20)一起從輸出口(19)流出。由于該平板(36)的原因，流出該輸出口(19)的流質(zhì)(20)必定流經(jīng)緊縮區(qū)。此緊縮區(qū)產(chǎn)生低壓區(qū)，此低壓區(qū)通過該通道(36)向上拉動匯集的液體(30，34)并將其隨流質(zhì)(20)一起經(jīng)該輸出口(19)排放。
文檔編號F25B31/00GK1491340SQ02804690
公開日2004年4月21日 申請日期2002年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月8日
發(fā)明者約翰·賈奇, 約翰 賈奇 申請人:約克國際公司