CN100520233C - 制冷回路 - Google Patents

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Abstract

通过至少一个功能上可分离的组件按预定流向循环制冷剂的制冷回路(1、1’)，该制冷回路沿流向包括膨胀设备(b、b’、26、26’、33)、蒸发器、压缩机(2、2’、29、36)和排热热交换器(6、20)，其中，在所述组件的上游设置上游侧截止阀，在所述组件的下游设置下游侧截止阀，其特征在于，这些截止阀中的至少一个是单向阀(a、c、25、27、32、34)。优选地，组件沿流向包括膨胀设备(b、b’、26、26’、33)和蒸发器(12、12’、E1、E1’、E2)或压缩机(2、2’)。优选地，单向阀(a、c、25、27、32、34)在其开启位置处是可被锁定的。

Description

制冷回路
本发明涉及通过至少一个功能上可分离的组件以预定流向循环制冷剂的制冷回路，该制冷回路沿流向包括膨胀设备、蒸发器、压缩机和排热热交换器，其中，在组件的上游设置上游侧截止阀，在组件的下游设置下游侧截止阀。
对本领域技术人员来说，采用工作于正常或超严格模式的单个或多个组件制冷媒介的不同种类的制冷回路是众所周知的。
制冷回路沿流向包括压缩机、排热热交换器(其可以是气体冷却器/冷凝器)、膨胀设备(如节流阀)和蒸发器。德国专利申请102004038640讨论了目前工艺水平的制冷回路。
此外，将参考附图1对处于当前工艺水平的制冷回路进行说明。
如图1所示的制冷回路1可例如用于超级市场或工业制冷。沿着流向，制冷回路1包括压缩台，该压缩台由两个或更多的压缩机2、2’并联构成。这些压缩机2、2’中的每一个都包括吸气侧截止阀3、3’和排气侧截止阀4、4’。
通过导管5，压缩的制冷剂被送入气体冷却器/冷凝器6，在其中分别将制冷剂冷却或液化。在气体冷却器/冷凝器6后，通过导管7将制冷剂送入接收机8，接收机8收集并存储制冷剂，用于随后通过导管9、10和截止阀a’输送给一个或若干制冷消耗装置的一个或若干个节流阀b、b’。通过导管和卸压阀16，可以将气态制冷剂从接收机8中排出。
与每个节流阀b、b’相连的是蒸发器12、12’。通过导管11、13、15和截止阀c’，蒸发器的出口12、12’与压缩机2、2’的入口相连。
图1中示出了两个或多个节流阀b、b’和蒸发器12、12’的配置。通过导管10’和11’，另外的节流阀和蒸发器可与该配置相连。通过导管9’和13’，至少一个另外的蒸发器和/或至少一个具有两个或更多蒸发器的附加结构可以与制冷回路1相连。
在制冷回路运行期间，如制冷回路的制冷消耗装置(即膨胀设备和蒸发器)、热交换器、压缩机或其它等某些组件也许需要功能上分离，如进行维护。在本文中，“功能上分离”一词意思是指该组件不再与制冷回路的制冷剂流路径流体相通，尽管实际上它仍然可处于制冷回路内。公知可以采用具有上游侧截止阀和下游侧截止阀的功能分离组件；这样该组件可以从系统中分离。公知也可以采用至少两个并联配置的所述组件；在一个组件更换或维护的情况下，另一个组件继续运行，并能接管不正常或已被关闭的组件的任务。在功能上分离后，这些组件不再与系统的安全阀流体相通，而功能分离组件内的制冷剂也许会膨胀，从而导致压力增加，这将涉及安全问题。
例如，如果节流阀b、b’或蒸发器12、12’在进行运行维护，上述的截止阀a’和c’能使节流阀b、b’或蒸发器12、12’从制冷回路分离。首先，截止阀a’必须关闭，以使制冷剂停止从管线9、10流向蒸发器12、12’。现在必须等约10至15分钟，直到截止阀c’能关闭，以使蒸发器12、12’中的所有液态制冷剂汽化并由压缩机2、2’将它们吸出蒸发器12、12’。
不幸的是，会发生操作员同时关闭截止阀a’和c’或太早关闭截止阀c’的情形。结果，蒸发器12、12’中的剩余液态制冷剂汽化。这将使蒸发器12、12’以及蒸发器12、12’和截止阀a’和c’间的导管10、11中的压力增加到蒸发器12、12’和导管10、11的材料也许无法承受的量级。
特别是在使用例如CO2等所谓的高压制冷剂时，蒸发器12、12’或导管10、11的材料必须承受直到80巴的压力，从而增加了用于蒸发器12、12’、导管10、11、节流阀b、b’和截止阀a’和c’等材料的投资成本。根据目前的工艺水平，截止阀a’和c’可采用三通阀，每个都与例如卸压阀等压力控制设备相连。一旦蒸发器12、12’和导管10、11中的压力超过某压力值，汽化的制冷剂就通过这些三通阀和卸压阀中的至少一个被输送到空气或封闭的空间中。特别地，排向封闭空间的制冷剂也许是有害的或有毒的。显然，上述两种解决办法都会导致不希望的制冷剂损失。
因而，本发明的目的在于提供能避免上述问题的制冷回路。
根据本发明的实施例，通过发明的用于通过至少一个功能上可分离的组件按预定流向循环制冷剂的制冷回路实现该目的，该制冷回路沿流向包括膨胀设备、蒸发器、压缩机和排热热交换器，其中，在组件的上游设置上游侧截止阀，在组件的下游设置下游侧截止阀，其特征在于这些截止阀中的至少一个是单向阀，即阻止制冷剂回流到与它相连的组件的阀。如果功能上可分离组件中的压力增加到高于制冷回路中靠近功能上可分离组件的部分的压力时，单向阀允许制冷剂回流到制冷回路。
根据发明的制冷回路的优选实施例，组件沿流向包括膨胀设备和蒸发器。
根据发明的制冷回路的优选实施例，组件包括压缩机。
根据发明的制冷回路的优选实施例，设置在组件上游的上游侧截止阀和设置在组件下游的下游侧截止阀是单向阀。
这些单向阀替代了众所周知的三通阀和卸压阀的组合。本发明的该实施例的益处是不必将制冷剂排放到空气或封闭空间中，因此，不会损失制冷剂。此外，本发明的该实施例可采用任意种类的制冷剂来实现。
如果下游侧单向阀被太早关闭或与上游侧单向阀一起被同时关闭，那么一旦蒸发器与蒸发器和单向阀间的导管中的压力超过制冷回路中的压力水平，汽化的制冷剂就会自动开启单向阀。通过开启这些单向阀中的至少一个，节流阀和蒸发器重新与制冷回路相连，压力由安全阀14和16限制。
由于上述的原因，用于蒸发器与组件和单向阀间的导管的材料可以与用于制冷回路的所有其它组件的材料相同。
根据本发明的实施例，下游侧单向阀在它的开启位置处是可被锁定的或可被阻塞的。
根据本发明的实施例，位于节流阀之前的单向阀在其开启位置是可锁定或可被阻塞的。
本发明的这些实施例确保在制冷回路的正常运行期间，制冷剂可以在任何时间以两种可能方向无阻碍地流动。此外，通过打开单向阀开启位置处的阻塞，可以将单向阀关闭。
以下，参考图2和图3对本发明的实施例进行更详细的说明，其中两图简要示出了根据本发明实施例的制冷回路的示意图。
图2中所示的制冷回路1和图1中所示的制冷回路除一处以外，其余都相同。图1中所示的截止阀a’和c’由单向阀a和c替代。单向阀a和c必须按该方式配置：在两个单向阀间的制冷剂能通过这些单向阀流进导管9和/或13。
一旦蒸发器12、12’与蒸发器12、12’和单向阀a、c间的导管10、10’、11、11’中的压力超过制冷回路的吸气导管13即所谓的液态管9中的压力水平时，单向阀a和c将会自动开启。
在制冷回路1的正常运行期间，可将单向阀a、c锁定或阻塞在开启位置，以使制冷剂可以在任何时间以两种可能方向无阻碍地流动。
仍然参考图2，如果需要将压缩机2、2’用作功能上可分离的组件，压缩机2的截止阀3、4中的至少一个和压缩机2’的截止阀3’、4’中的至少一个可分别被配置为单向阀。在制冷回路1的正常运行期间，可将这些单向阀(3、3’、4、4’)锁定或阻塞在开启位置处，以使制冷剂可以在任何时间以两种可能方向无阻碍地流动。
图3示出制冷回路1’，具体用于例如CO2等的严格制冷剂。这种制冷回路具体用于超级市场中。
沿流向，该制冷回路1’包括压缩台29，该压缩台29包括三个并联排列的压缩机。未在图3中示出吸气侧和排气侧截止阀。在压缩台29中，气态制冷剂被压缩至直到50至150巴的压力。这些压力值是使制冷回路1’根据夏季或冬季的外界温度优化运行所必须的。
通过导管30，压缩的制冷剂被送入气体冷却器/冷凝器20，在其中，制冷剂分别被冷却或液化。在气体冷却器/冷凝器20后，设置有通过导管21与气体冷却器/冷凝器20相连的膨胀设备22。膨胀设备22将制冷剂的压力减小到约25至50巴的中压。因为通常将压缩台29、气体冷却器/冷凝器20和膨胀设备22放置在所谓的机房中或超级市场的屋顶上(因此不在超级市场的陈列厅内)，所以可以从众所周知的材料中选择用于制冷回路中位于超级市场的陈列厅内的所有组件的材料。
在膨胀设备22后，接收机23收集并存储制冷剂，用于随后通过导管24和31输送给蒸发器E1和E1’(代表一个或多个的制冷消耗装置)和蒸发器E2(代表一个或多个的低温消耗装置)。在每个蒸发器E1、E1’、E2前，设置有节流阀26、26’、33。
根据本发明的实施例，这些节流阀26、26’、33的上游和蒸发器E1、E1’、E2的下游设置有单向阀25、27、32、34。如图3所示，单向阀25、27将节流阀26、26’和蒸发器E1、E1’与制冷回路1’分离，而单向阀32、34将节流阀33和蒸发器E2与制冷回路1’分离。
蒸发器E1、E1’的出口通过吸气导管28与压缩台29相连，而蒸发器E2的出口通过吸气导管35与第二压缩台36的吸气侧相连。第二压缩台36将制冷剂压缩到(第一)压缩台29的吸气压。第二压缩台36的压力侧通过导管37与(第一)压缩台29的吸气侧相连。
本发明的上述实施例可以在所有类型的制冷回路中实现。

Claims (6)

1、一种CO2制冷回路(1、1’)，用于通过至少一个功能上可分离的组件以预定流向循环CO2制冷剂，所述制冷回路沿流向包括膨胀设备(b、b’、26、26’、33)、蒸发器、压缩机(2、2’、29、36)和排热热交换器(6、20)，其中，在所述功能上可分离的组件的上游设置上游侧截止阀，在所述功能上可分离的组件的下游设置下游侧截止阀，这些所述截止阀中的至少一个是单向阀(a、c、3、3’、4、4’、25、27、32、34)，所述单向阀适于在所述功能上可分离的组件中的压力增加到高于所述制冷回路(1、1’)中与所述功能上可分离的组件相邻的部分中的压力时，允许所述CO2制冷剂回流到所述制冷回路的所述相邻部分。
2、根据权利要求1所述的CO2制冷回路(1、1’)，其中：所述功能上可分离的组件沿流向包括所述膨胀设备(b、b’、26、26’、33)和所述蒸发器(12、12’、E1、E1’、E2)。
3、根据权利要求1所述的CO2制冷回路(1、1’)，其中：所述功能上可分离的组件包括所述压缩机(2、2’)。
4、根据权利要求1到3中任意一项所述的CO2制冷回路(1、1’)，其中：所述上游侧截止阀和所述下游侧截止阀是单向阀(a、c、3、3’、4、4’、25、27、32、34)。
5、根据权利要求1到3中任意一项所述的CO2制冷回路(1、1’)，其中：所述下游侧截止阀(c、4、4’、27、34)在其开启状态下是可被锁定的。
6、根据权利要求1到3中任意一项所述的CO2制冷回路(1、1’)，其中：所述上游侧截止阀(a、3、3’、25、32)在其开启状态下是可被锁定的。
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