專(zhuān)利名稱(chēng)：聯(lián)合工作的空氣壓縮機(jī)水分離器和熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及具有受控氣氛裝置的冷藏容器，更具體來(lái)說(shuō)，涉 及防止其中的空氣壓縮機(jī)腐蝕的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在用于運(yùn)輸食物以及其它易腐爛品的貨物容器中，必須維持貧氧氣 氛以防止食物腐壞，并防止昆蟲(chóng)和類(lèi)似害蟲(chóng)的損害。限制容器內(nèi)的氧氣 量，同時(shí)維持內(nèi)部溫度在所需冷卻范圍以?xún)?nèi)抑制了食物內(nèi)的代謝過(guò)程并 能夠最終殺死攻擊貴重食品貨物的生物。在這類(lèi)容器內(nèi)，最大化有效載 荷容積的需要限制了可用于冷藏和環(huán)境控制設(shè)備(包含用于維持受控內(nèi) 部氣氛的系統(tǒng))的空間。這種系統(tǒng)通常包含空氣壓縮機(jī)、加熱器和過(guò)濾 器，過(guò)濾器提供氣體分離器，氣體分離器將貧氧氣流排入腔室并將其余 部分返回周?chē)h(huán)境。氣體分離器通常為半透膜。為了保留空間并保護(hù)系 統(tǒng)免受?chē)?yán)酷的海洋環(huán)境影響，標(biāo)準(zhǔn)的做法是將其空氣壓縮機(jī)設(shè)置在容器 內(nèi)部，處于受控的氣氛內(nèi)。內(nèi)置壓縮機(jī)所帶來(lái)的免受鹽水以及顆粒的影 響的保護(hù)，以及操作環(huán)境的冷卻內(nèi)部溫度延長(zhǎng)了空氣壓縮機(jī)和系統(tǒng)其它 零件的使用壽命。
由于空氣壓縮機(jī)位于冷藏空間內(nèi)并且吸入口位于容器外部，與壓縮 機(jī)所處的受到調(diào)節(jié)的空間相比，所吸取的空氣處于不同的溫度和濕度 比。這種情況導(dǎo)致冷凝物形成在吸氣線(xiàn)路管道中，冷凝物隨后被吸入壓 縮機(jī)，引起降低軸承和壓縮機(jī)環(huán)壽命的濕氣相關(guān)問(wèn)題。
其它設(shè)計(jì)方案加重了這個(gè)問(wèn)題。為了防止環(huán)竄漏氣體改變?nèi)萜髡{(diào)節(jié) 的氣氛，申請(qǐng)人已經(jīng)采用了回排空氣壓縮機(jī)曲軸箱的做法，這種做法導(dǎo) 致了曲軸箱內(nèi)部的壓力震動(dòng)，這些壓力波動(dòng)產(chǎn)生通過(guò)通氣管進(jìn)入曲軸箱 的溫暖并且有時(shí)潮濕的持續(xù)空氣流。當(dāng)壓縮機(jī)在低排放壓力下運(yùn)行時(shí)會(huì) 遇到曲軸箱冷凝問(wèn)題，在中度的潮濕環(huán)境中伴隨有易腐爛的設(shè)定點(diǎn)。簡(jiǎn) 而言之，基礎(chǔ)壓縮和電機(jī)工作所產(chǎn)生的熱不足以將鋁質(zhì)曲軸箱升高到壓 縮機(jī)吸氣露點(diǎn)以上。持續(xù)在這些條件下運(yùn)行會(huì)使?jié)駳饩奂诓⒏g內(nèi)部零件。當(dāng)設(shè)備在低溫季節(jié)存放時(shí)，這些水會(huì)對(duì)壓縮機(jī)產(chǎn)生腐蝕性損壞。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，通過(guò)采用低溫容器空氣與管內(nèi)的壓縮機(jī)吸 氣之間的熱交換器管，降低了壓縮機(jī)吸氣溫度和露點(diǎn)。所產(chǎn)生的吸氣溫 度的降低傾向于消除當(dāng)壓縮機(jī)吸氣露點(diǎn)超過(guò)曲軸箱壁溫度時(shí)所遭遇的 問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了將冷凝液從壓縮機(jī)吸入氣體中分離 的措施，而不會(huì)負(fù)面影響壓縮機(jī)或系統(tǒng)性能。這通過(guò)在壓縮機(jī)系統(tǒng)的真 空或者吸入側(cè)上使用低限制水分離器系統(tǒng)來(lái)完成。
通過(guò)本發(fā)明的又一方面，提供了通過(guò)使用徑向流動(dòng)隔壁接頭來(lái)排放 水隔離器水箱的措施。通過(guò)使用多個(gè)徑向延伸排放口以及利用受液器壁 影響冷凝液，消除了豎直回濺現(xiàn)象。
在此后描述的附圖中，描繪了優(yōu)選的實(shí)施例；但是，可以對(duì)其作出 各種其它改型和替代性結(jié)構(gòu)，而不會(huì)脫離本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍。


圖l是引入了本發(fā)明的、具有受控氣氛裝置的冷藏容器系統(tǒng)的示意圖。
圖2A和2B分別是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的這類(lèi)系統(tǒng)的一部分的頂和側(cè)視圖。
圖3A和3B分別是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一部分的頂和側(cè)視圖。 圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的水分離器及其排水管接頭部分的 剖視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參看圖1 ，所示為引入了本發(fā)明的冷藏容器系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖。 該容器以虛線(xiàn)劃出并總體以11來(lái)表示。制冷壓縮電路以12表示并且包 括壓縮機(jī)13、冷凝器14、膨脹設(shè)備16和蒸發(fā)器17,它們都以串聯(lián)循 環(huán)關(guān)系相互連接，其中蒸發(fā)器17位于容器11內(nèi)用于冷卻其中的空氣。 在此應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，制冷壓縮電路不同于簡(jiǎn)單地充分冷卻空氣來(lái)對(duì)一空間 內(nèi)的人們提供舒適的空氣調(diào)節(jié)器，而是設(shè)計(jì)成這樣一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)將 容器11制冷到例如在冰箱內(nèi)保存食物的必要程度。
18表示為受控氣氛系統(tǒng)，用來(lái)將富氮?dú)怏w注入容器ll從而將貨物 維持在非成熟條件下。操作過(guò)程中，周?chē)h(huán)境空氣被帶進(jìn)入口 24并以此后描述的方式通過(guò)冷凝線(xiàn)路/熱交換器19。當(dāng)空氣在熱交換器19內(nèi) 被冷卻時(shí)，所得冷凝液隨后通向水分離器/受液器21以將冷凝液通過(guò)線(xiàn) 路26去除到周?chē)h(huán)境。較干燥的空氣隨后通向壓縮機(jī)22接受壓縮并通 向氣體分離器23以將氧氣分離于氮?dú)狻８坏獨(dú)怏w通過(guò)線(xiàn)路27通入容器 11，富氧氣體借助線(xiàn)路28通向周?chē)h(huán)境。此后會(huì)更加詳細(xì)地描述系統(tǒng) 的這部分。
現(xiàn)在參看圖2A和2B,所示為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有受控氣氛的冷藏 容器系統(tǒng)。作為制冷壓縮電路12的一部分，所示蒸發(fā)器風(fēng)扇29及其驅(qū) 動(dòng)電機(jī)31安裝在使冷卻空氣循環(huán)通過(guò)周?chē)鷧^(qū)域32的位置。其作用是循 環(huán)蒸發(fā)器(該視圖中未示出)上方的待冷卻空氣，并且不影響或者幾乎 不影響受控氣氛系統(tǒng)18的工作。
作為受控氣氛系統(tǒng)18的一部分，設(shè)置有入口面板/過(guò)濾器33來(lái)過(guò) 濾被抽進(jìn)吸入口 34并隨后進(jìn)入通向空氣壓縮機(jī)22的吸入線(xiàn)路36的周 圍環(huán)境空氣。周?chē)h(huán)境空氣隨后被壓縮并沿排放線(xiàn)路37通向此前描述 的氣體分離器(未示出)。 一支路管將曲軸箱的內(nèi)部與缸體的入口相連， 以將竄漏從曲軸箱返回缸體的入口用于再循環(huán)。這防止環(huán)竄漏氣體改變 容器調(diào)節(jié)的氣氛。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，采用上述布置，冷凝液趨向于形成在吸入線(xiàn)路36內(nèi)， 這是因?yàn)橹車(chē)h(huán)境與受調(diào)節(jié)空間內(nèi)的溫度與濕度比的差異。冷凝液隨后 被抽進(jìn)壓縮機(jī)并引起此前所述的潮濕問(wèn)題。
上述問(wèn)題伴隨有這樣的煩惱，往復(fù)容積式壓縮機(jī)在曲軸箱內(nèi)部引起 壓力震動(dòng)，這些壓力波動(dòng)產(chǎn)生通過(guò)通氣管進(jìn)入曲軸箱的溫暖并且有時(shí)潮 濕的持續(xù)空氣流。當(dāng)壓縮機(jī)在低排放壓力下運(yùn)行時(shí)會(huì)遇到曲軸箱冷凝問(wèn) 題，在中度的潮濕環(huán)境中伴隨有易腐爛的設(shè)定點(diǎn)。在這些條件下，基礎(chǔ) 壓縮和電機(jī)工作所產(chǎn)生的熱不足以將鋁質(zhì)曲軸箱升高到壓縮機(jī)吸氣露 點(diǎn)以上。目前的受控氣氛壓縮機(jī)吸氣露點(diǎn)超過(guò)70-75F,取決于具體位 置，而曲軸箱壁平均溫度大約62-65F,持續(xù)在這些條件下運(yùn)行會(huì)使?jié)?氣聚集于并腐蝕內(nèi)部零件.當(dāng)設(shè)備在低溫季節(jié)存放時(shí)，這些水會(huì)對(duì)壓縮 機(jī)產(chǎn)生腐蝕性損壞。
上述問(wèn)題被圖3A和3B所示的本發(fā)明所解決。不同于現(xiàn)有技術(shù)中的 吸入線(xiàn)路36直接通向壓縮機(jī)，如圖所示，冷凝線(xiàn)路熱交換器19連接于 吸入線(xiàn)路36并且路線(xiàn)設(shè)計(jì)成基本在區(qū)域32內(nèi)，以使由于蒸發(fā)器風(fēng)扇29的作用而通過(guò)區(qū)域32的空氣通過(guò)冷凝線(xiàn)路熱交換器19的上方以冷
卻其中的周?chē)h(huán)境空氣并使其部分冷凝。
在熱交換器19的下游端，水分離器/受液器21接收空氣/冷凝液混 合物并對(duì)二者進(jìn)行分離，隨后較干燥的空氣沿絕熱管39通向壓縮機(jī)22, 并且冷凝液沿線(xiàn)路41通向周?chē)h(huán)境。這種布置不僅從周?chē)h(huán)境中去除 了濕氣，還降低了吸氣溫度并因此消除了當(dāng)壓縮機(jī)吸氣露點(diǎn)超過(guò)曲軸箱 壁溫度時(shí)所遭遇的問(wèn)題。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，被抽入的周?chē)h(huán)境空氣會(huì)隨環(huán)境顯著變化。因此，本 系統(tǒng)必須設(shè)計(jì)成耐受海鹽空氣環(huán)境下存在的不利條件。相應(yīng)地，優(yōu)選熱 交換器19例如利用轉(zhuǎn)換涂料或硬質(zhì)涂層陽(yáng)極化過(guò)程進(jìn)行內(nèi)部處理，以 使其顯著抗腐蝕。另外，這樣的涂料還促進(jìn)了滴狀冷凝而非膜狀冷凝， 由此促進(jìn)了更加有效的熱轉(zhuǎn)換。熱交換器19的長(zhǎng)度和形狀設(shè)計(jì)成允許 被容易地組裝入系統(tǒng)。
現(xiàn)在參看圖4，所示水分離器/受液器21包含細(xì)長(zhǎng)柱形殼體42，其 軸線(xiàn)設(shè)置為豎直方向。頂部構(gòu)件43在頂部封閉柱形殼體42，并包含允 許空氣和水混合物進(jìn)入的入口 44,以及將相對(duì)干燥的空氣排向壓縮機(jī) 吸入口的排放口 46。中央地設(shè)置的滴管47連接于頂部構(gòu)件43并提供 從入口 44到柱形殼體42內(nèi)部的流體連通。滴管長(zhǎng)度可以變化，但是已 經(jīng)發(fā)現(xiàn)其優(yōu)選應(yīng)該向下達(dá)到殼體42長(zhǎng)度的一半。隨后設(shè)置排水管接頭 48來(lái)將冷凝液排出系統(tǒng)。
操作過(guò)程中，空氣和水混合物進(jìn)入入口 44并向下通過(guò)較長(zhǎng)的滴管 47以在柱形殼體42的大約中點(diǎn)處進(jìn)入柱形殼體42的內(nèi)部。當(dāng)空氣/水 進(jìn)入更大直徑的殼體42時(shí)，流動(dòng)面積擴(kuò)大并且流速降低。這種速度的 降低減緩了水滴的動(dòng)量，允許它們脫離懸置滴管47的頭端而落下。另 外，為了使空氣流在滴管47的外側(cè)如箭頭所示升起并進(jìn)入排放口 46， 氣流必須以180度來(lái)改變方向。這種強(qiáng)制性氣流方向改變使夾帶的較小 水滴的動(dòng)量在其方向路徑改變的過(guò)程中沖出氣流流向。柱形殼體42的 內(nèi)徑為，使其防止水滴被速度壓力向上沿壁吸引。這樣，體積膨脹與氣 流180度的方向改變的組合基本100%地完成了從周邊空氣中有效去除 濕氣。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，上述系統(tǒng)為自由流動(dòng)設(shè)計(jì)，對(duì)壓縮機(jī)的真空或吸氣側(cè) 上的空氣/水混合物的流動(dòng)有很小的限制。這與現(xiàn)有的氣動(dòng)系統(tǒng)形成了對(duì)比，其中水分離器用在系統(tǒng)的高壓側(cè)并且因此具有相關(guān)的較高的壓力 降低，這會(huì)影響壓縮機(jī)性能。本系統(tǒng)沒(méi)有負(fù)面影響壓縮機(jī)性能并且無(wú)需 媒體過(guò)濾器來(lái)作為液體氣霧捕集方法，而這需要重復(fù)的清潔維護(hù)。
本發(fā)明解決的另一個(gè)可能的問(wèn)題是回濺，其會(huì)不利地影響性能。這 是指由于水分離器水箱處于真空而出現(xiàn)的一種情況，這時(shí)水箱內(nèi)的真空 使來(lái)自排水管的水被吸回到分離器水箱。這引起了導(dǎo)致低收集效率的回 濺。有時(shí)回濺會(huì)到達(dá)受液器水箱的頂部并繼續(xù)到達(dá)出口。這個(gè)問(wèn)題被排
水管接頭48的具體設(shè)計(jì)所解決。
排水管接頭48包括具有中央開(kāi)口 51的柱形本體49。柱形本體49 通過(guò)釬焊等固定在柱形殼體42的底部，并且與柱形殼體42的內(nèi)徑相比， 柱形本體49的外徑比較大(即大約是1/2)。在柱形本體49的頂部是 具有多個(gè)徑向延伸口 53的扁平頂部元件52，如圖所示。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì) 于這種設(shè)計(jì)六個(gè)徑向口是合適的。閥門(mén)54設(shè)置在中央開(kāi)口 51內(nèi)。
操作過(guò)程中，落到柱形殼體42底部的冷凝液徑向向內(nèi)流動(dòng)通過(guò)口 53并向下流動(dòng)通過(guò)中央開(kāi)口 51，如上所述，冷凝液隨后從中央開(kāi)口 51 通向周?chē)h(huán)境。因此消除了濺射效應(yīng)，這是因?yàn)閮A向于被吸回到殼體 42的任何冷凝液必須首先流動(dòng)通過(guò)徑向口 53之一，并且隨后受到圍繞 口 53的受液器壁的內(nèi)徑的影響。
排水管接頭48還包含卡緊螺母56，用作受液器與系統(tǒng)的風(fēng)扇甲板 的主要連接。
雖然已經(jīng)參照附圖描繪的優(yōu)選實(shí)施例具體地展示和描述了本發(fā)明， 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以在其中進(jìn)行各種細(xì)節(jié)上的改變而不脫離 由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1. 一種用于冷藏容器的防腐蝕系統(tǒng)，冷藏容器具有空氣壓縮機(jī)，空氣壓縮機(jī)位于冷藏空間內(nèi)并且其吸入口位于冷藏空間外部，該防腐蝕系統(tǒng)包括蒸發(fā)器盤(pán)管和相關(guān)的用于使空氣循環(huán)通過(guò)一區(qū)域的風(fēng)扇；熱交換器，與所述吸入口流體地相互連接，將較暖的吸入空氣流從所述吸入口導(dǎo)向空氣壓縮機(jī)，所述熱交換器主要設(shè)置在所述區(qū)域內(nèi)，以使吸入空氣由來(lái)自所述風(fēng)扇的循環(huán)空氣流所冷卻。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的防腐蝕系統(tǒng)，其中一些吸入空氣被冷卻到使 其冷凝的程度，并且該系統(tǒng)還包含將冷凝液從所述熱交換器去除的水分 離器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的防腐蝕系統(tǒng)，其中所述水分離器流體地連接 于所述壓縮機(jī)，以將空氣通向壓縮才幾。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的防腐蝕系統(tǒng)，其中所述水分離器包含排水管 接頭，用于將冷凝液從所述分離器排出到周?chē)h(huán)境。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2的防腐蝕系統(tǒng)，其中所述水分離器包含細(xì)長(zhǎng)柱 形殼體，細(xì)長(zhǎng)柱形殼體的軸線(xiàn)豎直定向。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的防腐蝕系統(tǒng)，其中所述水分離器還包含豎直 定向的滴管，相對(duì)于所述柱形殼體中央地設(shè)置并且在其頂端與入口流體 地相互連接，以將空氣/水混合物向下導(dǎo)入所述柱形殼體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的防腐蝕系統(tǒng)，其中所述滴管向下基本延伸到 所述柱形殼體長(zhǎng)度的一半。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6的防腐蝕系統(tǒng)，其中所述水分離器包含至少一 個(gè)開(kāi)口 ，所述至少一個(gè)開(kāi)口將包圍所述滴管的空間流體地連接于排放 o 。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2的防腐蝕系統(tǒng)，其中所述水分離器包含在其下 端處的排水管接頭。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的防腐蝕系統(tǒng)，其中所述排水管接頭包含豎直 向下延伸的中央開(kāi)口以及多個(gè)徑向延伸口 ，所述多個(gè)徑向延伸口將所述 中央開(kāi)口與由所述柱形殼體限定的下部腔室相互連接。
11. 一種防止在空氣壓縮機(jī)內(nèi)的腐蝕的方法，空氣壓縮機(jī)設(shè)置在冷藏容器內(nèi)，冷藏容器具有用于維持受控氣氛的裝置，該方法包括步驟 提供蒸發(fā)器盤(pán)管和相關(guān)的用于使空氣循環(huán)通過(guò)一區(qū)域的風(fēng)扇； 提供在所述冷藏容器外部的吸入口，用于將周?chē)h(huán)境空氣注入其中；提供熱交換器，與所述吸入口流體地相互連接，將較暖的吸入空氣 流從所述吸入口導(dǎo)向空氣壓縮機(jī)，所述熱交換器主要設(shè)置在所述區(qū)域 內(nèi)，以使吸入空氣由來(lái)自所述風(fēng)扇的循環(huán)空氣流所冷卻。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的方法，包含步驟使吸入空氣冷卻到其冷 凝的程度，并且還提供了將冷凝液從所述熱交換器去除的水分離器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，包含步驟將所述水分離器流體地 連接于所述壓縮機(jī)，以將空氣通向壓縮機(jī)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，包含步驟提供排水管接頭，用于 將冷凝液從所述分離器排出到周?chē)h(huán)境。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述水分離器包含細(xì)長(zhǎng)柱形殼 體，并且包含步驟定向所述殼體，使其軸線(xiàn)豎直。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，還提供豎直定向的滴管，相對(duì)于所 述柱形殼體中央地設(shè)置并且在其頂端與入口流體地相互連接，以將空氣 /水混合物向下導(dǎo)入所述柱形殼體。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的方法，包含步驟將所述滴管向下基本延 伸到所述柱形殼體長(zhǎng)度的一半。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16的方法，包含步驟在所述水分離器內(nèi)包含至少一個(gè)開(kāi)口 ，以將包圍所述滴管的空間流體地連接于排放口 。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12的方法，包含步驟提供在所述水分離器下端處的排水管接頭。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，包含步驟提供具有豎直向下延伸 的中央開(kāi)口以及多個(gè)徑向延伸口的排水管接頭，所述多個(gè)徑向延伸口將 所述中央開(kāi)口與由所述柱形殼體限定的下部腔室相互連接。
全文摘要
一種具有用于維持受控氣氛的空氣壓縮機(jī)的冷藏容器，包含冷卻由空氣壓縮機(jī)吸入的周?chē)h(huán)境空氣的裝置，由此防止了空氣壓縮機(jī)內(nèi)的腐蝕。冷凝線(xiàn)路熱交換器連接在入口和壓縮機(jī)之間并設(shè)置成使蒸發(fā)器風(fēng)扇在其上流動(dòng)空氣，對(duì)其中通過(guò)的周?chē)h(huán)境空氣提供冷卻，使得在管內(nèi)形成冷凝。系統(tǒng)包含水分離器以去除冷凝液并允許較干燥的空氣通向壓縮機(jī)。水分離器構(gòu)造成允許其中通過(guò)的空氣自由流動(dòng)而受到極少的限制。水分離器中的排水管接頭構(gòu)造成防止在其它情況下可能發(fā)生的濺射。
文檔編號(hào)F25D3/08GK101416007SQ200680040822
公開(kāi)日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2006年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月31日
發(fā)明者A·D·阿博特, S·肯尼, 小雷蒙德·L·森弗 申請(qǐng)人:開(kāi)利公司