带有用于减少贮液器中液体量的排水构件的冷凝器

摘要

冷凝器包括一具有贮液器部分的冷凝器壳体，用于冷却在其上流动的蒸汽使蒸汽冷凝成液体的冷凝器管，和在低温冷却器室内用于冷却贮液器部分内的液体的低温冷却器管。冷凝器包括一用于在贮液器部分内形成一空穴的排水构件，排水构件有一相对于水平面倾斜的上表面用于将液体从冷凝器管导引到低温冷却器室的进口。排水构件通过占据通常由液体占据的贮液器中的空间的方式减少了低温冷却器和系统的有效运作所要求的贮液器内的液体量。

说明书

本发明涉及一种冷凝器。更具体地说，本发明涉及一种用于将蒸汽冷凝成液体的壳管冷凝器，其具有一个用于将冷凝液体冷却至饱和温度下的低温冷却器。

在常规的冷凝器，例如图1所示的冷凝器10A中，冷凝器管30A会降低进入冷凝器的蒸汽的温度，使蒸汽冷凝成液体。在液体离开冷凝器10A之前，它由设置在一个低温冷却器室40A内的低温冷却器管50A进一步冷却。低温冷却器室40A控制着在低温冷却器管50A上的液体流动。

最好是，没有蒸汽进入低温冷却器室40A。允许蒸汽进入低温冷却器室40A会减小低温冷却器的效率，因为汽相对流热传递的速率远小于液相时的速率。而且，允许蒸汽进入低温冷却器室40A会使蒸汽留在冷凝器10A中，由此减小了系统的效率。

将低温冷却器室40A完全浸没在沿冷凝器10A的整个长度上延伸的贮液器内会形成防止蒸汽进入低温冷却器室的液密封。如图1所示，贮液器70A必须充分延伸到低温冷却器室40A的进口上方以防止蒸汽被卷入流入低温冷却器室内的液体中。例如，贮液器70A必须在进口上方延伸得足够远以防止通常在高的流速下形成的涡流75A内的蒸汽进入低温冷却器室。

形成密封所需的大的贮液器会大大地增加冷凝器的初始成本和作业成本。例如，由于要求其符合环保的工业变化，致冷剂变得非常昂贵。因此，冰箱冷凝器中所需的大型液体致冷剂的贮液器会大大地增加其初始成本和作业成本。

本发明的目的是减少冷凝器的贮液器中的液体量而不减小冷凝器的效率。

本发明的另一个目的是减小冷凝器的初始成本和作业成本。

本发明的其他目的和优点一部分将在下面的说明书中陈述，一部分可从说明书中得知，或可通过本发明的实例得知。本发明的目的和优点可以通过权利要求书中具体指出的元件和组合实现和获得。

为了获得和符合本发明的目的，根据在此文中所体现和描述的本发明是一种冷凝器，该冷凝器包括一个具有贮液器部分的冷凝器壳体，用于冷却在其上流动的蒸汽使蒸汽冷凝成液体并流入贮液器部分的冷凝器管，用于冷却贮液器部分内的液体的低温冷却器管，用于装纳低温冷却器管的低温冷却器室，低温冷却器室具有一个进口，贮液器部分中的液体通过该进口流入低温冷却器室并在低温冷却器管上流动，和一个用于在贮液器部分内形成一个空穴的排水构件，该排水构件具有一个相对于水平面倾斜的上表面用于将液体从冷凝器管导引到低温冷却器室的进口。

本发明的冷凝器只需不多的液体就充满贮液器部分，因为排水构件占据了贮液器部分内的空间。因此，冷凝器使用不多的液体就形成有效的低温冷却器和系统操作所需的液体密封。

应该理解的是，前面概括的说明和后面详细的说明都只是示范性的和说明性的，它们不是对所要求保护的本发明的进行限制。

结合在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的一个实施例，并结合说明书用作解释本发明的原理。

图1是一个现有技术的冷凝器的剖视图；

图2是本发明的冷凝器的一个实施例的剖视图；

图3是沿图2中截面3-3截取的冷凝器的剖视图；

图4是沿图2中截面4-4截取的冷凝器的剖视图；

图5是沿图2中截面5-5截取的冷凝器的剖视图。

现详细参见本发明的较佳实施例，该较佳实施例的一个例子图示于附图中。如果可能，在全部附图中使用同样的标号表示同样的或类似的部件。

本发明涉及一种将蒸汽冷凝成液体的冷凝器。本发明的冷凝器最好是壳体和管体构形的并且在冷凝致冷剂蒸汽时特别有利。不过，它也可以用来冷凝其他蒸汽，例如，水或石油产品。

本发明的冷凝器的最佳实施例示于图2中并由标号10总的示出。根据本发明，冷凝器10包括一个带有贮液器部分的冷凝器壳体，用于冷却蒸汽使其冷凝成液体的冷凝器管，用于冷却贮液器部分内的液体的低温冷却器管，用于装纳低温冷却器管的低温冷却器室，和一个用于在贮液器部分内形成一个空穴的排水构件，用于将液体从冷凝器管导引到低温冷却器室的进口。

如在此所展现的，冷凝器壳体20设置在细长的大致圆筒形外壳21的相对端处的端板24和25。蒸汽入口22和蒸汽出口23分别允许蒸汽进入和允许液体流出冷凝器壳体20。

通过蒸汽入口22进入冷凝器壳体20的蒸汽在冷凝器管上流动。如此处所展现的，冷凝器管30是一束在端板24和25之间大致在水平方向延伸的管。流经冷凝器管30的冷却剂使其冷却并将蒸汽冷凝成液体。

液体积聚在贮液器部分55内并在至低温冷却器室40的进口45处形成液密封。如此处所展现的，低温冷却器室40包括大致矩形的上壁41，下壁42，侧壁43，和侧壁44(图3)。积聚在贮液器部分55内的液体通过进口45进入低温冷却器室40内，由壁41，42，43，和44导引沿低温冷却器管50轴向流动，并通过出口46流向冷凝器壳体20的液体出口23。

低温冷却器管50对通过低温冷却器室40的液体进行冷却。如此处所展现的，低温冷却器管50是一束管，这些管以相对端连接到端板24和25上并大致在水平方向上延伸。流过低温冷却器管50的冷却剂最好使这些管能将液体冷却到饱和温度之下。

水是流过冷凝器管30和低温冷却器管50的较佳的冷却剂，但也可以使用其他冷却剂来实现本发明。用于将冷却剂分配流过冷凝器管30和低温冷却器管50的较佳系统包括一对分别连接到端板24和25上的盒26和29。冷却剂通过冷却剂入口27进入盒26并分配流过低温冷却器管50和下部的冷凝器管30的一部分。冷却剂接着流过盒29进入其余的冷凝器管30。然后，冷却剂通过盒26上的冷却剂出口28流出。

虽然上面所描述的冷却剂分配系统是较佳的，但也可以使用其他的分配系统来实现本发明。例如，冷却剂可以进入装接到端板24上的盒，分配通过全部的冷凝器管和低温冷却器管，然后通过装接到端板25上的盒流出。

本发明的冷凝器包括一个用于减少形成密封住低温冷却器进口45的贮液器所需的液体量的排水构件。如此处所展现的，排水构件60包括排水板61，面板62，中间板63，和背板64，它们在贮液器部分中形成一空穴67。单词“空穴”用在此处是指没有冷凝物。最好是蒸汽占据着空穴67。不过，该空穴也可以由其他填充物占据。

排水板61形成一个相对于水平面倾斜的上表面，其将从冷凝器管30来的冷凝物导向低温冷却器进口45。如图2所示，排水板61最好从端板24延伸到低温冷却器进口45。如图3所示，排水板61最好从外壳21的一侧延伸到另一侧。将排水板61的边缘焊接到面板62和外壳21上就形成防止液体进入空穴67的密封。通过将排水板61的上端焊接到一个贴靠在端板24上的密封角片65上就能在该上端处形成密封。

在排水板61和水平面之间的倾斜角度是使用开口通道流动原理经分析设计的。最好是，在排水板61和水平面之间形成介于2°至5°范围内的角度。最佳的角度值取决于液体的体积流率，冷凝器壳体的宽度，冷凝物沿壳体的轴向分布。此角度通过将附加的重力分量加到作用在液体上的力的方式增加排水的速率。对于一个固定吨数的(因而是固定体积流量的)系统，此附加力会减小液体流下排水板61的高度。

液体在排水板61上的高度的减小有助于液体的流动。例如，管支承板80正好在排水板61上方延伸。在排水板61的上端处，支承板80可以足够地靠近排水板61以阻碍液体的流动。由于最佳的倾斜角导致的液体高度的减小，在本发明中支承板80不会阻碍液体的流动。

面板62防止贮液器部分55中的液体流入空穴67内。面板62最好大致垂直于水平面延伸。如图2所示，面板62的内边缘最好在进口45处焊接到低温冷却器室40上，而其外边缘最好焊接到外壳21和排水板61上。

中间板63防止在低温冷却器出口46内的液体流入空穴67内。中间板63最好大致垂直于水平面延伸并焊接在外壳21和低温冷却器室40的下壁42之间。

背板64的上部防止贮液器部分55内的液体流入空穴67内。背板64最好大致垂直于水平面延伸。如图4所示，背板64最好沿着其顶部焊接到排水板61上并沿其外边缘焊接到外壳21上。背板64的内边缘最好焊接到低温冷却器室40的壁的周边上。如图2和4所示，在冷凝器壳体20底部和背板64之间设置一个液体通道66。由于在开口内的液体比冷凝器管30周围的蒸汽所受的压力稍小，可能在密封角片65后寻到其路径的液体都可以排回到低温冷却器室40内。

排水构件60占据否则就由液体占据的贮液器部分内的空间。这样排水构件60就减小了贮液器部分内为在低温冷却器进口45处提供液体密封所要求的液体量。因此，本发明的冷凝器要求贮液器内具有的液体要较常规冷凝器少，然而却提供了类似的低温冷却器和系统效率。由排水构件60在贮液器内形成的空穴可以使维持液密封所需的液体量平均减少16-25％。

如图2和3所示，蒸汽排气口70和液体排放口71最好设置来分别排除可能进入空穴67内的任何蒸汽或液体。如此处所展现的，蒸汽排气口70是一个将空穴67连接到环绕冷凝器管30的区域上的管，借此允许空穴67内的蒸汽流向冷凝器管30。如此处所展现的，液体排放口71是一个将空穴67连接到液体出口23上的管，借此允许空穴67内的液体排放入液体出口23内。

不言而喻，熟悉本发明现有技术的人可以在不脱离本发明的范围或精神的情况下对本发明的冷凝器作出变更和改变。例如，本发明可以用一种具有一个低温冷却器室和设置在冷凝器壳体外侧的低温冷却器管的冷凝器来实现。在这种结构布置中，通向低温冷却器室40的进口仍保留在冷凝器壳体范围内，由此要求由贮液器提供的液体密封。这样，本发明就可用于减少充满贮液器所要求的液体量。

本发明的其他实施例对于那些考虑了本文所公开的本发明的说明书和实例的熟悉现有技术的人来说是显而易见的。说明书和实例应被认为只是示范性的，本发明的范围和精神由权利要求书界定。