液滴分離器及蒸發(fā)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液滴分離裝置或除霧器，并且，特別涉及用于熱泵中的液滴分離器以及可用于加熱或冷卻建筑物或者加熱或冷卻其它物體的熱泵。
【背景技術(shù)】
[0002]圖5A和圖5B表示如在歐洲專利EP 2016349 BI中所示的熱泵。
[0003]圖5A示出了熱泵，其包括用于蒸發(fā)作為工作液體的水以在輸出側(cè)的工作蒸汽線12中生成蒸汽的水蒸發(fā)器10。蒸發(fā)器包括蒸發(fā)空間(圖5A中未示出)并且被配置為在蒸發(fā)空間中產(chǎn)生小于20hPa的蒸發(fā)壓力，使得水在蒸發(fā)空間中在低于15°C的溫度下蒸發(fā)。水優(yōu)選地為地下水，以自由的方式在地基土或熱管中循環(huán)的鹽水，也就是說，具有一定含鹽量的水，河水，湖水或海水。根據(jù)本發(fā)明，所有類型的水，也就是說，石灰水，不含石灰的水，鹽水，不含鹽的水，可優(yōu)選地被使用。這樣做的原因是所有類型的水，也就是說，所有這些“水物質(zhì)”，展現(xiàn)出水的良好特性，S卩，同樣根據(jù)“R 718”已知的水包括大于例如R134a的典型有用焓差比兩倍的焓差比6 (這可能利用熱泵過程制成)的事實。
[0004]水蒸氣通過吸入管12供給到壓縮機或/冷凝器系統(tǒng)14，其包括流量機(flowmachine)，諸如，例如，離心式壓縮機，其示例性地為渦輪壓縮機的形式，其在圖5A中由16所示。流量機被配置為將工作蒸汽壓縮到至少高于25hPa的蒸汽壓力。25hPa對應(yīng)于大約22°C的冷凝溫度，其至少在相對溫暖的日子可能已經(jīng)足夠加熱地板下供暖的流動溫度。為了產(chǎn)生更高的流動溫度，可對流量機16產(chǎn)生高于30hPa的壓力，30hPa的壓力對應(yīng)于24°C的冷凝溫度，60hPa的壓力對應(yīng)于36°C的冷凝溫度，并且10hPa的壓力對應(yīng)于45°C的冷凝溫度。地板供暖系統(tǒng)被設(shè)計為能夠即使在很冷的日子通過使用45°C的流動溫度提供足夠的加熱程度。
[0005]流量機耦接到被配置為冷凝壓縮的工作蒸汽的冷凝器18。借助于冷凝，工作蒸汽中包含的能量被供給到冷凝器18以便隨后通過推進(jìn)元件20a被供給到供暖系統(tǒng)。工作液體通過返回元件20b流回到冷凝器中。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地通過直接加熱冷卻器的水從富含能量的水蒸氣中汲取熱(能量)，熱(能量)通過加熱水吸收從而使加熱水升溫。從蒸汽中汲取一些能量使得蒸汽被冷凝并且還參與到加熱循環(huán)中。
[0007]這意味著在冷凝器或供暖系統(tǒng)中引入了材料，其通過出口 22調(diào)節(jié)使得冷凝器在其冷凝空間中具有盡管連續(xù)地供給水蒸氣從而進(jìn)行冷凝而將一直保持在最高水平以下的水位。
[0008]如已經(jīng)解釋過的那樣，優(yōu)選地?zé)o需熱交換器而直接使用一種開式循環(huán)，也就是說，代表熱源的蒸發(fā)水。或者，待蒸發(fā)的水然而還可以首先通過外部熱源使用熱交換器來升溫。然而，在此必須牢記的是所述熱交換器同樣帶來損耗或設(shè)備復(fù)雜性。
[0009]此外，為了避免到目前為止還必然存在于冷凝器側(cè)的第二熱交換器的損耗，優(yōu)選地也在那里直接使用介質(zhì)，也就是說，當(dāng)以具有地板供暖的房子為例子時，具有來自蒸發(fā)器的水直接循環(huán)在地板供暖中。
[0010]或者，熱交換器可設(shè)置在冷凝器側(cè)，其通過推進(jìn)元件20a供給并且包括返回元件20b，其中所述熱交換器冷卻冷凝器中的水從而升溫單獨的地板供暖液體(其通常是水)。
[0011]由于水用作工作介質(zhì)，并且由于僅蒸發(fā)的部分地下水被供給到流量機，所以水的純凈度并不重要。所述流量機，也許，就像冷凝器和直接耦合的地下供暖，一直被提供給蒸餾水使得該系統(tǒng)和現(xiàn)有系統(tǒng)相比減少了維修。換句話說，系統(tǒng)是自清潔的，因為系統(tǒng)總是僅被提供給蒸餾水，這意味著出口 22中的水沒有受到污染。
[0012]另外，要指出的是流量機表現(xiàn)出不會造成壓縮介質(zhì)與例如有問題的物質(zhì)(諸如，油)接觸的特征(與飛機的渦輪相似)。相反，水蒸氣僅由渦輪或渦輪壓縮機壓縮，但不會造成與油或其它影響純度的介質(zhì)接觸從而造成污染。
[0013]當(dāng)沒有其它限制規(guī)定時，通過出口排出的水隨后可能輕易地再次供給到地下水?；騽t，例如，它還可以滲透到花園或開放區(qū)域，或者它還可以通過通道供給到水處理廠，如果規(guī)定這樣要求的話。
[0014]通過結(jié)合與R134相比具有有用焓差比優(yōu)于其兩倍的特征的作為工作介質(zhì)的水以及關(guān)閉系統(tǒng)(相反地，優(yōu)選地為開放系統(tǒng))因此而降低的要求，并且通過流量機，借助于流量機有效地實現(xiàn)了所需的壓縮因素而不影響純度，所實現(xiàn)的是高效環(huán)保的中性熱泵過程，當(dāng)水蒸汽直接在冷凝器中冷凝時，由于整個熱泵過程不需要單個熱交換器，所以熱泵過程其變得更有效。
[0015]圖5B示出了用于說明不同壓力和與所述壓力相關(guān)聯(lián)的蒸發(fā)溫度的表，結(jié)果是，特別是對于作為工作介質(zhì)的水來說，在蒸發(fā)器中要選擇相對較低的溫度。
[0016]為了實現(xiàn)高效率的熱泵，將所有組件(即，蒸發(fā)器，冷凝器或壓縮機)設(shè)計成有利的是很重要的。
[0017]另一方面，它對于表現(xiàn)熱泵的較高的長期穩(wěn)定性具有重要意義，因為，根據(jù)使用，它需要操作很長時間而不產(chǎn)生任何損壞或必要的維修。
[0018]特別地，當(dāng)水用作工作介質(zhì)并且當(dāng)流量機(諸如，例如，渦輪壓縮機或離心壓縮機)用于壓縮時，壓縮機葉輪的需要有相對較高的轉(zhuǎn)數(shù)。
[0019]另一方面，問題是當(dāng)蒸發(fā)時，結(jié)果不僅是純蒸汽，而是蒸汽和工作液體的其它液滴。然而，當(dāng)工作介質(zhì)的這些液滴撞擊到壓縮機中的非常快速旋轉(zhuǎn)的徑向葉輪時，徑向葉輪可能會損壞，這可以通過降低蒸發(fā)器中的蒸發(fā)效率來避免，也就是說將蒸發(fā)空間中的參數(shù)設(shè)置為使得蒸發(fā)空間中待蒸發(fā)的液體不會引起強烈的運動。然而，這是不利的，因為降低了蒸發(fā)器中的效率并且為了獲得足夠大量的蒸汽以實現(xiàn)熱泵的必需性能而需要較大的體積。
[0020]另一方案是提供一種確保到達(dá)徑向葉輪的蒸汽不含任何液滴或只含有數(shù)量很少的液滴的液滴分離器。
[0021]然而，對于這種液滴分離器來說，分離器本身不需要特別大的損耗是很重要的。如果液滴分離器表現(xiàn)出對蒸汽的較大阻力，所述阻力必須通過壓縮機的更高的轉(zhuǎn)數(shù)來補償，反過來就會造成關(guān)于效率和體積的問題。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對于制造和安裝來說，塑料線制成的網(wǎng)格形式的液滴分離器簡單便宜，但是，一方面，讓液滴通過可能會導(dǎo)致徑向葉輪的問題，并且，另一方面，當(dāng)實現(xiàn)這種液滴分離器使得僅非常少數(shù)的液滴或沒有液滴通過時，表現(xiàn)出對蒸汽的相對較高的阻力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]本發(fā)明的目的是提供一種更有效的液滴分離器概念。
[0023]該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的液滴分離器、根據(jù)權(quán)利要求14的包括液滴分離器的蒸發(fā)器、或根據(jù)權(quán)利要求18的用于制造液滴分離器的方法來實現(xiàn)。
[0024]本發(fā)明基于以下思想:可有效地實現(xiàn)液滴分離，并且同時，通過使用典型剛性材料制成的由支持件保持的多個彎曲翼片或葉片而無重大損耗。特別地，翼片和支持件被配置為使得通過液滴分離器的直接通道被封閉起來，從而使得液滴分離器從中分離出液滴的蒸汽液滴混合物中的液滴由于液滴的飛行路徑而不經(jīng)過液滴分離器而是撞擊到翼片上。
[0025]另一方面，蒸汽可經(jīng)過液滴分離器而不引起任何重大損耗。這就意味著液滴通過液滴撞擊到翼片上并且從翼片上流下來并滴入蒸發(fā)器空間中而被充分地阻礙，而蒸汽可以通過液滴分離器。液滴分離是通過如下事實來保證的:無穿過液滴分離器的直接通道，即，當(dāng)將液滴分離器保持為對著光線時，不能看透液滴分離器。因此，通常在直線飛行路徑上的液滴不能穿過液滴分離器。
[0026]對蒸汽進(jìn)行改向使得，也就是說，在從液相到氣相過渡的位置，蒸汽被蒸發(fā)空間中的彎曲翼片“帶走(take up)”并在最適于蒸汽跟隨液滴分離器的路徑的方向上穿過翼片并且被輸出到液滴分離器的另一側(cè)。典型地，壓縮機的吸入口將設(shè)置在那里，該吸入口為漏斗狀并且將蒸發(fā)器由較大直徑結(jié)合到較小直徑。優(yōu)選地，朝向吸入口的液滴分離器的出口處的翼片的曲率被配置為使得蒸汽已經(jīng)引入到吸入口，即，最好引入到其中央?yún)^(qū)域。這可以確保在液滴分離的前方和后方，以及在壓縮機的前方或吸入口處不發(fā)生會影響熱泵效率的損耗或湍流。另一方面，確保了液滴從蒸發(fā)器中有效地去除使得在液滴分離器后面完全沒有液滴或僅有最低量的很小的液滴，即使當(dāng)液滴撞擊在壓縮機葉輪上時，也