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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
chinesischen Patentanmeldung Nr. 201710712165 , 5, mit dem Titel „Fluidverarbeitungsvorrichtung und Temperatureinstellvorrichtung“, eingereicht am 18. August 2017 in dem chinesischen Nationalen Amt für geistiges Eigentum, werden die gesamten Inhalte hierin einbezogen durch Bezugnahme.
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Technischer Bereich
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Temperaturregelvorrichtungen, und insbesondere eine Fluidverarbeitungsvorrichtung und Temperatureinstellvorrichtung.
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Stand der Technik
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Heutzutage umfasst ein herkömmliches Kompressionskältesystem, wie in 1 dargestellt ist, hauptsächlich Hauptgeräte und Einzelteile wie einen Kompressor 400, einen Kondensator 200, ein Drosselelement, einen Verdampfer 300 und ein Gas/Flüssigkeit-Trenner 500. Mit zunehmender Anspannung der Energieversorgung steigen die Energieeffizienzanforderungen für einen Kompressionskältekreislauf. Der Kompressor 400 komprimiert Gas in ein Hochtemperatur- und Hochdruckgas. Dann wird das Gas durch den Kondensator 200 kondensiert und gibt Wärme ab. Danach strömt das Gas in den Ejektor 100 ein. Das vom Ejektor 100 abgegebene Fluid tritt in den Gas/Flüssigkeit-Trenner 500 ein, worin das Fluid in ein Gasphasenfluid und ein Flüssigphasenfluid getrennt wird. Das Gasphasenfluid tritt in den Kompressor 400 ein, um zu zirkulieren. Das Flüssigphasenfluid tritt in den Verdampfer 300 ein, um zu verdampfen und Wärme abzugeben. Das aus dem Verdampfer 300 abgegebene Fluid tritt in den Ejektor 100 ein, um zu zirkulieren. Durch Einbau des Ejektors 100 in das Kühlsystem wandelt der Ejektor 100 die Druckenergie des Fluids während des Drosselns in kinetische Energie um, wodurch der Ansaugdruck des Kompressors 400 erhöht wird und das Kompressionsverhältnis verringert wird. Dadurch wird der Energieverbrauch des Systems verringert. Im Stand der Technik erfolgt keine Integration von Drosselung, Entwässerung, Gas/Flüssigkeit-Trennung und dergleichen in einer einzigen Vorrichtung, was zu einer geringen Betriebszuverlässigkeit und Kompaktheit des Systems führt. Gleichzeitig sind die Herstellungskosten des Ejektors 100 hoch, was die Praktikabilität der Technologie erschwert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, zumindest eines der technischen Probleme im Stand der Technik oder auf dem betroffenen Gebiet zu lösen.
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Dementsprechend ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fluidverarbeitungsvorrichtung bereitzustellen.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Temperatureinstellvorrichtung bereitzustellen.
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Um die obige Aufgabe zu lösen, stellt die technische Lösung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Fluidverarbeitungsvorrichtung bereit, umfassend: ein Drosselelement mit einem ersten Fluideinlass; ein Dreiwegestück, das mit dem Drosselelement lösbar verbunden ist, wobei das Dreiwegestück einen zweiten Fluideinlass umfasst; ein Entwässerungselement, das mit dem Dreiwegestück lösbar verbunden ist, wobei ein Ende des Entwässerungselements einen Erweiterungsabschnitt aufweist, und wobei das Drosselelement mit der Achse des Entwässerungselements koaxial ist; und ein Trennelement, wobei der Erweiterungsabschnitt sich in einen Raum erstreckt, der von Seitenwänden des Trennelements umschlossen ist. Das über den ersten Fluideinlass einströmende Fluid und das über den zweiten Fluideinlass einströmende Fluid strömen über den Erweiterungsabschnitt in das Trennelement. Das Trennelement trennt das Fluid in ein Gasphasenfluid und ein Flüssigphasenfluid. Der Winkel zwischen den Achsen des Entwässerungselements und des Trennelements liegt im Bereich von 35° bis 60°.
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In dieser technischen Lösung strömt das Fluid in die Drosselungsvorrichtung durch den ersten Fluideinlass. Durch die Drosselungsvorrichtung wird das Fluid weiter gekühlt, dessen Druck reduziert, und dessen Strömungsgeschwindigkeit erhöht. Das Dreiwegestück umfasst einen zweiten Fluideinlass. Das Fluid aus dem zweiten Fluideinlass und das Fluid aus dem ersten Fluideinlass werden im Dreiwegestück gemischt, um die Druckenergie des Fluids weiter zu erhöhen. Das im Dreiwegestück gemischte Fluid strömt über den Erweiterungsabschnitt des Entwässerungsabschnitts in das Trennelement ein, und das Fluid wird aus dem Erweiterungsabschnitt ausgespritzt. Der Erweiterungsabschnitt des Entwässerungsabschnitts wandelt die kinetische Energie des Fluids in Druckenergie um, damit das Fluid verdichtet und der Ansaugdruck des Kompressors erhöht wird, um das Kompressionsverhältnis zu verringern, wodurch der Energieverbrauch des Systems verringert wird. Der Erweiterungsabschnitt erstreckt sich direkt ins Innere des Trennelements ohne den Weg über andere Komponenten, wie ein Saugrohr, wodurch der Verlust an Fluiddruckenergie verringert wird. Das Trennelement trennt das Fluid aus dem Erweiterungsabschnitt in ein Gasphasenfluid und ein Flüssigphasenfluid und liefert die beiden Fluide in die jeweiligen anderen Vorrichtungen. Wenn das Drosselelement mit der Achse des Entwässerungselements koaxial ist und der Winkel zwischen den Achsen des Strömungsführungselements und des Trennelements im Bereich von 35° bis 60° liegt, bewegt sich das Fluid unter der Einwirkung der Schwerkraft im Allgemeinen nach unten. So ist der Weg des Fluid vom ersten Fluideinlasses ins Trennelement eine Gerade, und die Strömungsgeschwindigkeit ist stabiler.
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Dabei ist die Verbindung zwischen dem Drosselelement, dem Dreiwegestück, dem Entwässerungselement und dem Trennelement lösbar, um die Montage der Fluidverarbeitungsvorrichtung zu erleichtern. Die Integration des Drosselelements, des Dreiwegestücks, des Entwässerungselements und des Trennelements in einer Fluidverarbeitungsvorrichtung stellt einen hohen Integrationsgrad dar. Dadurch ist die Fluidverarbeitungsvorrichtung einfach aufzubauen, leicht und kostengünstig herzustellen und einfach in ein herkömmliches Kühlsystem einzubauen. Neben den Drossel-, Entwässerungs- und Trennelementen können andere Komponenten des Systems herkömmliches Zubehör sein. Daher ist die Handhabung, das Fluidverarbeitungsvorrichtung ins System einzubauen, leichter.
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Es sollte angemerkt werden, dass die Verbindungen des Drosselelements und des Dreiwegestücks, die Verbindung des Entwässerungselementes und des Dreiwegestücks und die Verbindung des Entwässerungselementes und der Trenner lösbar sind, beispielsweise eine Schraubverbindung oder dass eine Flanschverbindung, oder diese Verbindungen feste Verbindungen sind, beispielsweise eine Schweißverbindung, um die Stabilität der Fluidverarbeitungsvorrichtung zu erhöhen. Die Form des Dreiwegestücks kann eine gewöhnliche T-Form sein oder eine andere Formn sein.
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Zusätzlich kann die Fluidverarbeitungsvorrichtung in den obigen technischen Lösungen der vorliegenden Erfindung die folgenden zusätzlichen technischen Merkmale aufweisen:
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In der obigen technischen Lösungen umfasst das Dreiwegestück vorzugsweise einen ersten Rohrteil, wobei die Öffnung des ersten Rohrteils mit einer Positionierungsendkappe fest versehen ist, wobei ein Ende des Drosselelements sich durch ein kreisförmiges Loch in der Positionierungsendkappe in den von Seitenwänden des Dreiwegestücks umschlossen Raum erstreckt. Das Dreiwegestück umfasst einen zweiten Rohrteil, wobei der zweite Rohrteil mit dem Entwässerungselement lösbar verbunden ist.
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In dieser technischen Lösung erstreckt sich das Drosselelement ins Dreiwegestück durch die Positionierungsendkappe des ersten Rohrteils des Dreiwegestücks. So ist das Drosselelement durch die Positionierungsendkappe mit dem Dreiwegestück verbunden. Der Durchmesser des Kreislochs des Positionierungsendkappe entspricht dem Außendurchmesser des Drosselelements. Daher ist die Verbindung zwischen dem Drosselelement und der Positionierungsendkappe stabiler. Die Verbindung zwischen dem zweiten Rohrteil und dem Entwässerungselement ist eine lösbare Verbindung. Dann wird die Montage von Dreiwegestück und Entwässerungselement erleichtert.
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Vorzugsweise beträgt das Verhältnis zwischen dem Innendurchmesser des Drosselelements und dem Innendurchmesser des ersten Rohrteils 1:8 - 1:2. Das Drosselelement ist mit der Positionierungsendkappe lösbar verbunden, und die Positionierungsendkappe ist mit dem ersten Rohrteil lösbar verbunden. Diese Verbindungen können auch feste Verbindungen sein. Es ist zu beachten, dass die Verbindung zwischen dem zweiten Rohrteil und dem Entwässerungselement auch eine feste Verbindung sein kann, beispielweise durch Schweißen.
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In jeder der obigen technischen Lösungen verjüngt sich der Innendurchmesser des Einströmungsende des Entwässerungselements in der Strömungsrichtung vorzugsweise stetig auf einen vorgegebenen Wert.
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Dadurch, dass der Innendurchmesser des Einströmungsende des Entwässerungselements in der Strömungsrichtung stetig auf einen vorgegebenen Wert verjüngt, kann einerseits das gemischte Fluid in dieser technischen Lösung aus dem ersten Fluideinlass und dem zweiten Fluideinlass ins Entwässerungselement strömen. Wegen der kleineren Innendurchmesser wird andererseits die Strömungsgeschwindigkeit des gemischten Fluids erhöht und die kinetische Energie des Fluids erhöht, wobei die kinetische Energie am Erweiterungsabschnitt des Strömungsführungselements in Druckenergie umgewandelt wird, wodurch der Verlust von Druckenergie verringert wird.
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Die innerhalb der zweiten Rohrteils liegenden Länge des Entwässerungselementes beträgt vorzugsweise 1/3 bis 1/2 der gesamten Länge des Entwässerungselements, und das Innendurchmesser-Verjüngungsmaßstab beträgt 1/3 bis 2/3.
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In jeder der obigen technischen Lösungen befindet sich die Stirnfläche des im Dreiwegestück liegenden Endes des Drosselelements vorzugsweise zwischen dem Bereich mit maximalen Innendurchmesser-Querschnitt und dem Bereich mit minimalen Innendurchmesser-Querschnitt des Einströmungsende des Entwässerungselements.
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Dadurch, dass die Stirnfläche des Endes des Drosselelements zwischen dem Bereich mit maximalen Innendurchmesser-Querschnitt und dem Bereich mit minimalen Innendurchmesser-Querschnitt des Einströmungsende des Entwässerungselements liegt, kann das Fluid in dieser technischen Lösung aus dem Drosselelement auf kürzestem Weg in die Entwässerungselement strömen. Daher wird der Verlust an kinetischer Energie des Fluids verringert und damit der Verlust an Druckenergie verringert.
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In jeder der obigen technischen Lösungen nimmt der Innendurchmesser des Erweiterungsabschnitts vorzugsweise stetig in der Strömungsrichtung zu. Der Innendurchmesser der Stirnfläche des Erweiterungsabschnitts beträgt das 1 bis 2-fache des im Dreiwegestück liegenden Innendurchmessers des Entwässerungsabschnitts.
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Dadurch, dass der Innendurchmesser des Erweiterungsabschnitts stetig in der Strömungsrichtung zunimmt, wird die Verdichtung und Geschwindigkeitsabnahme des Fluids in dieser technischen Lösung sanft verlangsamt. Wenn der Innendurchmesser der Stirnfläche des Erweiterungsabschnitts das 1 bis 2-fache des im Dreiwegestück liegenden Innendurchmessers des Entwässerungsabschnitt beträgt, ist der Verlust an kinetischer Energie des Fluids kleiner und die Umwandlungsrate der kinetischen Energie in die Druckenergie höher.
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In jeder der obigen technischen Lösungen umfasst das Trennelement bevorzugt ferner: eine Fluidtrennkammer; einen Gasphasenauslass, der an einer Seite der Fluidtrennkammer angeordnet ist; und einen Flüssigphasenauslass, der gegenüber dem Gasphasenauslass an der anderen Seite der Trennkammer angeordnet ist.
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In dieser technischen Lösung wird eine Gas-Flüssigkeit-Trennung durch die Fluidtrennkammer durchgeführt, wobei die Gasphase durch Auftrieb von Luft nach oben bewegt wird, während die Flüssigphase durch die Schwerkraft nach unten bewegt wird. Das Fluid in der Gasphase strömt aus dem Gasphasenauslass und das Fluid in der Flüssigphase strömt aus dem Flüssigphasenauslass. An jeweiliger Seite der Fluidtrennkammer ist der Gasphasenauslass mit dem Flüssigphasenauslass verbunden. Dies entspricht dem Strömungsgesetz des Gasphasenfluids und des Flüssigphasenfluids, wodurch Energiemissbrauch verringert wird.
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In jeder der obigen technischen Lösungen, umfasst der Flüssigphasenauslass bevorzugt ferner: ein Saugrohr, das sich weg von der Fluidtrennkammer erstreckt, wobei sich der Innendurchmesser des Saugrohrs stetig in der Richtung des Fluidstroms verringert; ein Auslassrohr, das mit dem Saugrohr in Verbindung steht, wobei der Innendurchmesser des Auslassrohrs dem minimalen Innendurchmesser des Saugrohrs entspricht.
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In dieser technischen Lösung kann das Fluid in der flüssigen Phase durch das Saugrohr gesammelt und ins Auslassrohr geleitet werden und aus dem Trennelement über das Auslassrohr strömen. Der Innendurchmesser des Auslassrohrs entspricht dem Innendurchmesser des Entwässerungsrohrs, um das Fluid sanfter aus dem Auslassrohr heraus zu strömen.
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In jeder der obigen technischen Lösungen ist vorzugsweise ferner eine Expansionskammer am ersten Fluideinlass vorgesehen. Das Fluid strömt von dem ersten Fluideinlass ins Drosselelement über die Expansionskammer. Oder die Expansionskammer ist zwischen dem ersten Fluideinlass und dem ersten Rohrteil angeordnet. Dann strömt das Fluid durch den ersten Fluideinlass ein, und über die Expansionskammer aus dem Drosselelement aus. Dabei ist der Innendurchmesser der Expansionskammer größer als der Innendurchmesser des Drosselelements.
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In dieser technischen Lösung wird ein selbst angeregter Strahl des Fluids erzeugt, indem eine Expansionskammer vorgesehen ist und der Innendurchmesser der Expansionskammer größer ist als der Innendurchmesser des Drosselelements. Somit wird die kinetische Energie des Fluids im Drosselelement weiter erhöht.
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In jeder der obigen technischen Lösung wird die Außenwand der Fluidverarbeitungsvorrichtung bevorzugt mit einem wärmeisolierenden Material bedeckt. Oder die Fluidverarbeitungsvorrichtung ist zumindest teilweise aus einem wärmeisolierenden Material hergestellt.
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Dadurch, dass die Außenwand der Fluidverarbeitungsvorrichtung mit einem wärmeisolierenden Material bedeckt oder die Fluidverarbeitungsvorrichtung zumindest teilweise aus einem wärmeisolierenden Material hergestellt ist, wird in dieser technischen Lösung der Wärmeverlust der Fluidverarbeitungsvorrichtung reduziert, wodurch der Energieverbrauch des Systems reduziert und die Kühl- oder Heizwirkung des Systems verbessert wird.
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Die technische Lösung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Temperatureinstellvorrichtung vor, die umfasst: einen Kompressor, der ein einströmendes Gas in ein Hochtemperatur- und Hochdruckgas komprimiert; einen Kondensator, der abstömseitig mit dem Kompressor verbunden ist und der das Gas aus dem Kompressor kondensiert und kühlt; die Drosselvorrichtung, die abstömseitig mit dem Kondensator verbunden ist und die das Fluid aus dem Kondensator kühlt und entspannt; einen Regenerator, der abstömseitig mit der Drosselvorrichtung verbunden ist, und der das Flüssigphasenfluid unterkühlt und das Gasphasenfluid überhitzt; die Fluidverarbeitungsvorrichtung, die mit dem Regenerator verbunden ist, wobei die Fluidverarbeitungsvorrichtung das aus dem Regenerator strömende Fluid in ein Gasphasenfluid und ein Flüssigphasenfluid trennt, wobei das Gasphasenfluid in den Regenerator einströmt undüber die Drosseleinrichtung in den Kompressor mündet; einen Verdampfer, der mit der Fluidverarbeitungsvorrichtung verbunden ist, wobei das aus der Fluidverarbeitungsvorrichtung strömende Flüssigphasenfluid in den Verdampfer strömt, wobei der Verdampfer das Flüssigphasenfluid verdampft und das resultierende Gas in die Fluidverarbeitungsvorrichtung gelangt.
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In dieser technischen Lösung ist die Fluidverarbeitungsvorrichtung gemäß einer der obigen technischen Lösungen ausgestaltet, damit diese technische Lösung alle Vorteile von der obigen Fluidverarbeitungsvorrichtungen aufweist. Das Fluid wird auch nach dem Einströmen in die Fluidverarbeitungsvorrichtung in ein Gasphasenfluid und ein Flüssigphasenfluid getrennt. Das Gasphasenfluid tritt über den Regenerator und die Drosselvorrichtung in den Kompressor in der Temperaturregelvorrichtung ein. Der Kompressor komprimiert das Fluid in ein Hochtemperatur- und Hochdruckgas. Das Hochtemperatur- und Hochdruckgas wird durch den Kondensator in der Temperaturregeleinrichtung kondensiert und das Hochtemperatur- und Hochdruckgas gibt Wärme ab. Über die Drosseleinrichtung strömt das Gas in die Fluidaufbereitungseinrichtung. Das Flüssigphasenfluid verdampft durch den Verdampfer wodurch ein Gas-Flüssigkeits-Mischfluid entsteht, das zusammen mit dem von der Drosselvorrichtung einströmenden Gas-Flüssigkeits-Mischfluid in die Fluidverarbeitungsvorrichtung eintritt. Die Fluidverarbeitungsvorrichtung trennt das Mischfluid in ein Gasphasenfluid und ein Flüssigphasenfluid. Auf diese Weise zirkuliert das Fluid in der Temperaturregelvorrichtung.
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Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Erfindung oder durch die Praxis der Erfindung.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Darstellung des Fluidlaufs einer Temperaturverarbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform des Standes der Technik;
- 2 zeigt eine Querschnittsansicht einer Fluidverarbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 zeigt eine Draufsicht einer Fluidverarbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Fluidverarbeitungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 5 zeigt eine Querschnittsansicht einer Fluidverarbeitungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 6 zeigt eine Querschnittsansicht einer Fluidverarbeitungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 7 zeigt eine schematische Darstellung des Fluidlaufs einer Temperaturverarbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Ejektor
- 200
- Kondensator
- 300
- Verdampfer
- 400
- Kompressor
- 500
- Gas/Flüssigkeit-Trenner
- 1
- Fluidverarbeitungsvorrichtung
- 2
- Kondensatoren
- 3
- Drosselungsvorrichtung
- 4
- Regeneratoren
- 5
- Verdampfer
- 6
- Kompressoren
- 7
- Ejektoren
- 10
- Drosselelement
- 20
- Dreiwegestück
- 30
- Entwässerungselement
- 102
- Expansionskammer
- 1022
- Hülse
- 104
- erster Fluideinlass
- 202
- erster Rohrteil
- 204
- zweiter Rohrteil
- 206
- zweiter Fluideinlass
- 208
- Positionierungsendkappe
- 302
- Erweiterungsabschnitt
- 402
- Fluidtrennkammer
- 404
- Gasphasenauslass
- 406
- Saugrohr
- 408
- Auslassrohr
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Detaillierte Ausführungsformen
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Die vorliegende Erfindung wird weiter im Folgenden anhand der Zeichnungen und spezifische Ausführungsform im Detail beschrieben. Es sei angemerkt, dass die Ausführungsformen in der vorliegenden Anmeldung und die Merkmale in den Ausführungsformen im Fall ohne Konflikt miteinander kombiniert werden können.
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In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein umfassendes Verständnis der Erfindung zu erleichtern. Jedoch kann die Erfindung hierin in anderen Ausführungsform anders als beschrieben ausgeführt werden. Die Erfindung ist daher nicht auf die folgenden beschriebenen spezifischen Beispiele beschränkt.
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Die Fluidverarbeitungsvorrichtung und die Temperatureinstellvorrichtung gemäß den Beispielen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die 2 bis 7 spezifisch beschrieben.
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Wie 2 und 3 zeigen, umfasst eine Fluidverarbeitungsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: ein Drosselelement 10 mit einem ersten Fluideinlass 104; ein Dreiwegestück 20, das mit dem Drosselelement 10 lösbar verbunden ist, wobei das Dreiwegestück 20 einen zweiten Fluideinlass 206 umfasst; ein Entwässerungselement 30, das mit dem Dreiwegestück 20 lösbar verbunden ist, wobei ein Ende des Entwässerungselements 30 mit einem Erweiterungsabschnitt 302 versehen ist, wobei das Drosselelement 10 mit der Achse des Entwässerungselements 30 koaxial ist; und ein Trennelement, wobei der Erweiterungsabschnitt 302 sich in den Raum erstreckt, der von Seitenwänden des Trennelements umschlossen ist. Das über den ersten Fluideinlass 104 einströmende Fluid und das über den zweiten Fluideinlass 206 einströmende Fluid strömen über den Erweiterungsabschnitt 302 in das Trennelement. Das Trennelement trennt das Fluid in ein Gasphasenfluid und ein Flüssigphasenfluid. Der Winkel zwischen den Achsen des Entwässerungselements 30 und des Trennelements liegt im Bereich von 35° bis 60°.
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In diesem Beispiel strömt das Fluid in die Drosselungsvorrichtung 3 durch den ersten Fluideinlass 104. Durch die Drosselungsvorrichtung 3 wird das Fluid weiter gekühlt, dessen Druck reduziert, und dessen Strömungsgeschwindigkeit erhöht. Das Dreiwegestück 20 umfasst einen zweiten Fluideinlass 206. Das Fluid aus dem zweiten Fluideinlass 206 und das Fluid aus dem ersten Fluideinlass 104 werden im Dreiwegestück 20 gemischt, um die Druckenergie des Fluids weiter zu erhöhen. Das im Dreiwegestück 20 gemischte Fluid strömt über den Erweiterungsabschnitt 302 des Entwässerungsabschnitts in das Trennelement ein, und das Fluid wird aus dem Erweiterungsabschnitt 302 ausgespritzt. Der Erweiterungsabschnitt 302 des Entwässerungsabschnitts wandelt die kinetische Energie des Fluids in Druckenergie um, damit das Fluid verdichtet ist und der Ansaugdruck des Kompressors 6 erhöht wird, um das Kompressionsverhältnis zu verringern, wodurch der Energieverbrauch des Systems verringert wird. Der Erweiterungsabschnitt 302 erstreckt sich direkt ins Innere des Trennelements ohne den Weg über andere Komponenten wie ein Saugrohr. Dadurch wird der Verlust an Fluiddruckenergie verringert. Das Trennelement trennt das Fluid aus dem Erweiterungsabschnitt 302 in ein Gasphasenfluid und ein Flüssigphasenfluid und liefert die beiden Fluide in die jeweiligen anderen Vorrichtungen. Wenn das Drosselelement 10 mit der Achse des Entwässerungselements 30 koaxial ist und der Winkel 9 zwischen den Achsen des Entwässerungselements 30 und des Trennelements im Bereich von 35° bis 60° liegt, bewegt sich das Fluid im Allgemeinen unter der Einwirkung der Schwerkraft nach unten. So ist der Weg des Fluid vom ersten Fluideinlasses 104 ins Trennelement eine Gerade, und die Strömungsrate ist stabiler.
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Dabei sind die Verbindungen zwischen dem Drosselelement 10, dem Dreiwegestück 20, dem Entwässerungselement 30 und dem Trennelement jeweils lösbar, um die Herstellung der Fluidverarbeitungsvorrichtung 1 zu erleichtern. Die Integration von dem Drosselelement 10, dem Dreiwegestück 20, dem Entwässerungselement 30 und dem Trennelement in einer Fluidverarbeitungsvorrichtung 1 stellt einen hohen Integrationsgrad dar. Dadurch ist die Fluidverarbeitungsvorrichtung einfach aufzubauen, leicht und kostengünstig herzustellen und einfach in ein herkömmliches Kühlsystem einzubauen. Neben den Drossel-, Entwässerungs- und Trennelementen können andere Komponenten des Systems herkömmliches Zubehör sein. Daher kann das Fluidverarbeitungsvorrichtung 1 leichter in ein System einzubauen sein.
Es sollte angemerkt werden, dass die Verbindung des Drosselelement 10 und des Dreiwegestück 20, die Verbindung des Entwässerungselementes 30 und des Dreiwegestück 20 und die Verbindung des Entwässerungselementes 30 und der Trenner lösbar sind, beispielsweise eine Schraubverbindung oder eine Flanschverbindung, oder dass diese Verbindungen feste Verbindungen sind, beispielsweise eine Schweißverbindung, um die Stabilität der Fluidverarbeitungsvorrichtung 1 zu erhöhen. Die Form des Dreiwegestücks 20 kann eine gewöhnliche T-Form sein oder andere Formen sein (wie 4 zeigt).
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Wie 2 und 3 zeigen, umfasst das Dreiwegestück 20 in dem obigen Beispiel vorzugsweise einen ersten Rohrteil 202, wobei die Öffnung des ersten Rohrteils 202 mit einer Positionierungsendkappe 208 fest versehen ist, und ein Ende des Drosselelements 10 erstreckt sich durch ein kreisförmiges Loch in der Positionierungsendkappe 208 in den von der Seitenwand des Dreiwegestücks 20 umschlossen Raum. Das Dreiwegestück umfasst einen zweite Rohrteil 204, wobei der zweite Rohrteil 204 mit dem Entwässerungselement 30 lösbar verbunden ist.
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In diesem Beispiel umfasst das Dreiwegestück 20 drei Öffnungen, nämlich die Öffnung des ersten Rohrteils 202, die Öffnung des zweiten Rohrteils 204 und den zweiten Fluideinlass 206. Das Drosselelement 10 erstreckt sich ins Dreiwegestück 20 durch die Positionierungsendkappe 208 der Öffnung des ersten Rohrteils 202. So ist das Drosselelement 10 durch die Positionierungsendkappe 208 mit dem Dreiwegestück 20 verbunden.
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Vorzugsweise entspricht der Durchmesser des Kreislochs der Positionierungsendkappe 208 dem Außendurchmesser des Drosselelements 10. Der Innendurchmesser D1 des Drosselelements 10 liegt im Bereich von 0,2 mm bis 2,0 mm und das Verhältnis zwischen dem Innendurchmesser des Drosselelements und dem Innendurchmesser D2 des ersten Rohrteils 202 beträgt 1:8 bis 1:2. Es ist zu beachten, dass die Verbindung zwischen der Positionierungsendkappe 208 und dem ersten Rohrteil 202, die Verbindung zwischen der Positionierungsendkappe 208 und dem Drosselelement 10 und die Verbindung zwischen dem zweiten Rohrteil 204 und dem Entwässerungselement 30 lösbare Verbindungen sind oder fest Verbindungen sind, z.B. durch Schweißen.
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In jeder der obigen Beispiele verjüngt sich der Innendurchmesser des Einströmungsende des Entwässerungselements 30 in der Strömungsrichtung vorzugsweise stetig auf einen vorgegebenen Wert.
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Dadurch, dass der Innendurchmesser des Einströmungsende des Entwässerungselements 30 in der Strömungsrichtung sich stetig auf einen vorgegebenen Wert verjüngt, kann einerseits das gemischte Fluid in diesem Beispiel aus dem ersten Fluideinlass 104 und dem zweiten Fluideinlass 206 ins Entwässerungselement 30 strömen. Wegen des kleineren Innendurchmessers wird andererseits die Strömungsgeschwindigkeit des gemischten Fluids erhöht und die kinetische Energie des Fluids erhöht, wobei die kinetische Energie am Erweiterungsabschnitt 302 des Strömungsführungselements 30 in Druckenergie umgewandelt wird, wodurch der Verlust von Druckenergie verringert wird.
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Die innerhalb des zweiten Rohrteils 204 liegenden Länge des Entwässerungselementes 30 beträgt vorzugsweise 1/3 bis 1/2 der gesamten Länge des Entwässerungselements 30, und der Innendurchmesser-Verjüngungsmaßstab D3 zu D2 beträgt 1/3 bis 2/3.
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In jedem der obigen Beispiele befindet sich die Stirnfläche des im Dreiwegestück 20 liegenden Endes des Drosselelements 10 vorzugsweise zwischen dem Bereich mit maximalen Innendurchmesser-Querschnitt und dem Bereich mit minimalen Innendurchmesser-Querschnitt des Einströmungsende des Entwässerungselements 30.
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Dadurch, dass die Stirnfläche des Endes des Drosselelements 10 zwischen dem Bereich mit maximalen Innendurchmesser-Querschnitt und dem Bereich mit minimalen Innendurchmesser-Querschnitt des Einströmungsende des Entwässerungselements 30 liegt, kann das Fluid in diesem Beispiel aus dem Drosselelement 10 auf kürzestem Weg in die Entwässerungselement 30 strömen. Daher wird der Verlust an kinetischer Energie des Fluids verringert und damit wird der Verlust an Druckenergie verringert.
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In jedem der obigen Beispiele nimmt der Innendurchmesser des Erweiterungsabschnitts 302 vorzugsweise stetig in der Strömungsrichtung zu. Der Innendurchmesser der Stirnfläche des Erweiterungsabschnitts 302 ist das 1 bis 2-fache des im Dreiwegestück 20 liegenden Innendurchmessers des Entwässerungsabschnitts.
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Dadurch, dass der Innendurchmesser des Erweiterungsabschnitts 302 in der Strömungsrichtung stetig zunimmt, wird die sanfte Verdichtung und Geschwindigkeitsabnahme des Fluids in diesem Beispiel verlangsamt. Wenn der Innendurchmesser D4 der Stirnfläche des Erweiterungsabschnitts 302 das 1 bis 2-fache des im Dreiwegestück 20 liegenden Innendurchmessers D3 des Entwässerungsabschnitt ist, ist der Verlust an kinetische Energie des Fluids kleiner und die Umwandlungsrate der kinetischen Energie in die Druckenergie ist höher.
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In jedem der obigen Beispiele umfasst das Trennelement bevorzugt ferner: eine Fluidtrennkammer 402; einen Gasphasenauslass 404, der an einer Seite der Fluidtrennkammer 402 angeordnet ist; und einen Flüssigphasenauslass, der gegenüber dem Gasphasenauslass 404 an der anderen Seite der Trennkammer 402 angeordnet ist.
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In diesem Beispiel wird eine Gas-Flüssigkeit-Trennung durch die Fluidtrennkammer 402 durchgeführt, wobei die Gasphase durch Auftrieb von Luft nach oben bewegt, während die Flüssigphase durch die Schwerkraft sich nach unten bewegt. Das Fluid in der Gasphase strömt aus dem Gasphasenauslass 404 und das Fluid in der Flüssigphase strömt aus dem Flüssigphasenauslass. An jeweiliger Seite der Fluidtrennkammer 402 ist der Gasphasenauslass 404 mit dem Flüssigphasenauslass verbunden. Dies entspricht dem Strömungsgesetz des Gasphasenfluids und des Flüssigphasenfluids, wodurch der Energieverlust verringert wird.
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Vorzugsweise hat das Dreiwegestück 20 eine gewöhnliche T-Form. Der Innendurchmesser des ersten Rohrteils 202 entspricht dem Innendurchmesser des zweiten Rohrteils 204. Das Verhältnis zwischen dem Innendurchmesser D5 der Fluidtrennkammer 402 und dem Innendurchmesser D2 des zweiten Rohrteils 204 beträgt 3 bis 6. Das Verhältnis zwischen der Abmessung H1 des Entwässerungsrohrs, das sich in der vertikalen Richtung in die Fluidtrennkammer 402 erstreckt, und dem Innendurchmesser D5 der Fluidtrennkammer 402 beträgt 1,5 bis 3. Der Gasphasenauslass 404 ist fest mit der Fluidtrennkammer 402 verbunden, und der Flüssigphasenauslass ist fest mit der Fluidtrennkammer 402 verbunden, zum Beispiel durch Schweißen.
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In jedem der obigen Beispiele, umfasst der Flüssigphasenauslass bevorzugt ferner: ein Saugrohr 406, der sich weg von der Fluidtrennkammer 402 erstreckt, wobei sich der Innendurchmesser des Saugrohrs 406 stetig in der Richtung des Fluidstroms verringert; ein Auslassrohr 408, das mit dem Saugrohr 406 in Verbindung steht, wobei der Innendurchmesser des Auslassrohrs 408 dem minimalen Innendurchmesser des Saugrohrs 406 entspricht.
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In diesem Beispiel kann das Fluid in der flüssigen Phase durch das Saugrohr 406 gesammelt und in das Auslassrohr 408 geleitet werden und aus dem Trennelement über das Auslassrohr 408 strömen. Der Innendurchmesser des Auslassrohrs 408 entspricht dem Innendurchmesser des Saugrohrs 406, um das Fluid sanfter aus dem Auslassrohr 408 heraus zu strömen.
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Das Verhältnis zwischen der vertikalen Höhe H2 der Fluidtrennkammer 402 und der vertikalen Höhe H3 des Saugrohrs 406 beträgt vorzugsweise 1 bis 2,5. Der Innendurchmesser D6 des Auslassrohrs 408 entspricht dem Innendurchmesser D7 des Gasphasenauslasses 404.
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Wie 5 und 6 zeigen, ist in jedem der obigen Beispiele vorzugsweise ferner eine Expansionskammer 102 am ersten Fluideinlass 104 angeordnet. Das Fluid strömt von dem ersten Fluideinlass 104 ins Drosselelement 10 über die Expansionskammer 102. Oder die Expansionskammer 102 ist zwischen dem ersten Fluideinlass 104 und dem ersten Rohrteil 202 angeordnet. Dann strömt das Fluid durch den ersten Fluideinlass 104 ein und über die Expansionskammer 102 aus dem Drosselelement 10 aus. Dabei ist der Innendurchmesser der Expansionskammer 102 größer als der Innendurchmesser des Drosselelements 10.
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In diesem Beispiel wird ein selbst angeregter Strahl des Fluids erzeugt, indem eine Expansionskammer 102 vorgesehen ist und der Innendurchmesser der Expansionskammer 102 größer als der Innendurchmesser des Drosselelements 10 ist. Somit wird die kinetische Energie des Fluids im Drosselelement 10 weiter erhöht.
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Wenn die Expansionskammer 102 am ersten Fluideinlass 104 angeordnet ist, ist die Expansionskammer 102 vorzugsweise als ein Gewindenippel ausgebildet, wie in 5 gezeigt. Dabei ist der Innenraum des Gewindenippels ein Raum zum Aufnehmen des Fluids in der Expansionskammer 102. Das Drosselelement 10 ist mit einer Hülse 1022 ummantelt. Die Expansionskammer 102 ist mit der Hülse 1022 verschraubt, damit die Expansionskammer mit dem Drosselelement 10 verbunden ist. Wie 6 zeigt, wird die Außenseite der Seitenwand der Expansionskammer 102 mit einer Hülse 1022 zum Schutz der Expansionskammer 102 versehen, wenn die Expansionskammer 102 zwischen dem ersten Fluideinlass 104 und dem ersten Rohrteil 202 angeordnet ist. Die Drosselvorrichtung 3 ist mit beiden Enden der Expansionskammer 102 fest verbunden, beispielsweise durch Schweißen.
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In jedem der obigen Beispiele wird die Außenwand der Fluidverarbeitungsvorrichtung 1 bevorzugt mit einem wärmeisolierenden Material bedeckt. Oder die Fluidverarbeitungsvorrichtung ist zumindest teilweise aus einem wärmeisolierenden Material hergestellt.
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Dadurch, dass die Außenwand der Fluidverarbeitungsvorrichtung 1 mit einem wärmeisolierenden Material bedeckt oder die Fluidverarbeitungsvorrichtung zumindest teilweise aus einem wärmeisolierenden Material hergestellt ist, wird in diesem Beispiel der Wärmeverlust der Fluidverarbeitungsvorrichtung reduziert, wodurch der Energieverbrauch des Systems reduziert und die Kühl- oder Heizwirkung des Systems verbessert wird.
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Wie 7 zeigt, umfasst eine Temperatureinstellvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: einen Kompressor 6, der ein einströmendes Gas in ein Hochtemperatur- und Hochdruckgas komprimiert; einen Kondensator 2, der mit dem Kompressor 6 in Verbindung steht und der das Gas aus dem Kompressor 6 kondensiert und kühlt; eine Drosselvorrichtung 3, die mit dem Kondensator 2 in Verbindung steht und die das Fluid aus dem Kondensator 2 kühlt und entspannt; einen Regenerator 4, der mit der Drosselvorrichtung 3 in Verbindung steht, der das Flüssigphasenfluid unterkühlt und das Gasphasenfluid überhitzt; eine Fluidverarbeitungsvorrichtung 1, die in Verbindung mit dem Regenerator 4 steht, wobei die Fluidverarbeitungsvorrichtung 1 das aus dem Regenerator 4 strömende Fluid in ein Gasphasenfluid und ein Flüssigphasenfluid trennt, wobei das Gasphasenfluid in den Regenerator 4 einströmt und über die Drosseleinrichtung 3 in den Kompressor 6 mündet; einen Verdampfer 5, der mit der Fluidverarbeitungsvorrichtung 1 in Verbindung steht, wobei das aus der Fluidverarbeitungsvorrichtung 1 strömende Flüssigphasenfluid in den Verdampfer 5 strömt, wobei der Verdampfer 5 das Flüssigphasenfluid verdampft und das resultierte Gas in die Fluidverarbeitungsvorrichtung 1 gelangt.
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In diesem Beispiel ist die Fluidverarbeitungsvorrichtung 1 gemäß einer der obigen Beispiele ausgestaltet, damit dieses Beispiel alle Vorteile von der obigen Fluidverarbeitungsvorrichtung 1 aufweist. Das Fluid wird auch nach dem Einströmen in die Fluidverarbeitungsvorrichtung 1 in ein Gasphasenfluid und ein Flüssigphasenfluid getrennt. Das Gasphasenfluid tritt über den Regenerator 4 und die Drosselvorrichtung 3 in den Kompressor 6 in der Temperaturregelvorrichtung ein. Der Kompressor 6 komprimiert das Fluid in ein Hochtemperatur- und Hochdruckgas. Das Hochtemperatur- und Hochdruckgas wird durch den Kondensator 2 in der Temperaturregeleinrichtung kondensiert und das Hochtemperatur- und Hochdruckgas gibt Wärme ab. Über die Drosseleinrichtung 3 strömt das Gas in die Fluidaufbereitungseinrichtung 1. Das Flüssigphasenfluid verdampft durch den Verdampfer 5, wodurch ein Gas-Flüssigkeits-Mischfluid entsteht, das zusammen mit dem von der Drosselvorrichtung 3 einströmenden Gas-Flüssigkeits-Mischfluid in die Fluidverarbeitungsvorrichtung 1 eintritt. Die Fluidverarbeitungsvorrichtung 1 trennt das Mischfluid in ein Gasphasenfluid und ein Flüssigphasenfluid. Auf diese Weise zirkuliert das Fluid in der Temperaturregelvorrichtung.
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Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Erfindung offensichtlich, oder durch die Praxis der Erfindung.
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Ausführungsform 1:
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Wie 2 und 3 zeigen, umfasst die Fluidverarbeitungsvorrichtung 1 ein Drosselelement 10, ein Dreiwegestück 20, ein Entwässerungselement 30 und einen Trenner, wobei die Verbindung zwischen dem Drosselelement 10 und dem Dreiwegestück 20, die Verbindung zwischen dem Entwässerungselement 30 und dem Dreiwegestück 20 und die Verbindung zwischen dem Entwässerungselement 30 und dem Trenner lösbar sind. Der Winkel θ liegt im Bereich von 35° und 60°. Der Innendurchmesser D1 des Drosselelements 10 beträgt 0,2 mm bis 2,0 mm und der Verhältniswert von D1: D2 beträgt 1/8 bis 1/2.
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Die im zweiten Rohrteil 204 liegende Länge des Strömungselements beträgt 1/3 bis 1/2 der gesamten Länge des Entwässerungselements 30. Das Innendurchmesser-Verjüngungsmaßstab D3: D2 beträgt 1/3 bis 2/3. Der Wert von D4: D3 beträgt 1 bis 2. Der Wert von D5: D2 beträgt 3 bis 6. Der Wert von H1: D5 beträgt 1,5 bis 3. Der Wert von H2: H3 beträgt 1 bis 2,5. D6 ist gleich wie D7.
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Ausführungsform 2:
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Wie 4 zeigt, weist das Dreiwegestück in der Fluidverarbeitungsvorrichtung 1 keine gewöhnliche T-Form auf.
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Der Winkel zwischen dem zweiten Fluideinlass 206 des Dreiwegestücks 20 und dem ersten Rohrteil 202 beträgt weniger als 90 Grad.
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Ausführungsform 3:
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Wie 5 zeigt, umfasst die Fluidverarbeitungsvorrichtung 1 ferner eine Expansionskammer 102. Die Expansionskammer 102 ist am ersten Fluideinlass 104 angeordnet und durch ein Gewinde mit dem Drosselelement 10 verbunden.
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Ausführungsform 4:
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Wie 6 zeigt, ist die Expansionskammer 102 zwischen dem ersten Fluideinlass 104 und dem ersten Rohrteil 202 angeordnet. Die beiden Enden der Expansionskammer 102 sind durch Schweißen fest mit dem Drosselelement 10 verbunden.
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Die technische Lösung der vorliegenden Erfindung ist oben in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher im Detail beschrieben. Die vorliegende Erfindung bietet eine Fluidverarbeitungsvorrichtung und eine Temperaturregelvorrichtung. Die Integration von dem Drosselelement, dem Dreiwegestück, dem Entwässerungselement und dem Trennelement in einer Fluidverarbeitungsvorrichtung stellt einen hohen Integrationsgrad dar. Dadurch ist die Fluidverarbeitungsvorrichtung einfach aufzubauen, leicht und kostengünstig herzustellen und einfach in ein herkömmliches Kühlsystem einzubauen. Neben den Drossel-, Entwässerungs- und Trennelementen können andere Komponenten des Systems herkömmliches Zubehör sein. Daher ist die Handhabung, Fluidverarbeitungsvorrichtung ins System einzubauen, leichter.
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Bei der vorliegenden Erfindung werden die Begriffe „erste“, „zweite“ und „dritte“ nur für die Zwecke der Beschreibung verwendet, und sie sollten nicht als Hinweis oder Andeutung von relativer Wichtigkeit ausgelegt werden. Der Ausdruck „Mehrzahl“ bedeutet zwei oder mehr als zwei, sofern nicht ausdrücklich anders definiert. Die Begriffe „Installation“, „verbunden“, „Verbinden“, „fest“ und dergleichen sollten allgemein verstanden werden. Beispielsweise kann „Verbinden“ eine feste Verbindung, eine lösbare Verbindung oder eine integrale Verbindung sein; „verbunden“ kann eine direkte Verbindung oder indirekte Verbindung durch ein intermediäres Element sein. Für den Fachmann können die spezifischen Bedeutungen der obigen Begriffe in der vorliegenden Erfindung im Einzelfall verstanden werden.
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In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist es zu verstehen, dass die Ausrichtung oder Positionsbeziehung der Begriffe „oberen“, „untere“, „links“, „rechts“, „vorne“, „hinten“, oder dergleichen auf der in den Zeichnungen gezeigten Ausrichtung basiert. Diese Positionsbeziehung dient lediglich zum Beschreiben der vorliegenden Erfindung halber Übersichtlichkeit und sie anzeigen oder implizieren keine bestimmten Richtungen oder Lage, die die jeweilige Vorrichtung oder Einheit aufweisen muss oder mit der ausgestaltet und betrieben wird. Daher sollten sie nicht als die Erfindung einschränkend auszulegen.
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In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung bedeuten die Begriffe „eine Ausführungsform“, „einige Ausführungsformen“, „bestimmte Ausführungsform“ und dergleichen, dass die spezifische Merkmale, Strukturen, Materialien oder Eigenschaften in Verbindung mit den beschriebenen Ausführungsformen oder Beispielen in zumindest einer Ausführungsform oder Bespiel der vorliegenden Erfindung enthalten sind. In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich die schematische Darstellung der obigen Begriffe nicht notwendigerweise auf dieselbe Ausführungsform oder dasselbe Beispiel. Die beschriebenen spezifischen Merkmale, Strukturen, Materialien oder Eigenschaften können auf geeignete Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen oder Beispielen kombiniert werden.
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Die obigen sind nur die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und sollen nicht die vorliegende Erfindung beschränken. Für den Fachmann weist die Erfindung verschiedene Modifikationen und Variant auf. Alle Modifikationen, Variante, äquivalente Ersetzungen, Verbesserungen usw., die innerhalb des Geistes und Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen, sollen im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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