CN101443605B - 除气的润滑剂回收系统 - Google Patents

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Abstract

一种也称为冷冻器的蒸汽压缩系统(10)包括制冷环路和润滑环路。润滑环路包括润滑剂回收系统，润滑剂回收系统还包括蒸馏器(42)和用于降低蒸馏器(42)中的压力的喷射器(44)。喷射器(44)包括入口部分(46)、出口部分(54)和通气部分(50)。入口部分(46)、出口部分(54)和通气部分(50)相互流体连通。喷射器(44)的通气部分(50)位于与蒸馏器(42)连接的通气管道(48)内。蒸馏器(42)主要含有液体制冷剂与润滑剂的混合物。喷射器的入口部分(46)接收高压液体或气体并通过出口部分(54)排出中度压力的液体或气体。在高压输入流体流过喷射器(44)时，在通气部分(50)产生低压。通气部分(50)中压力的降低产生与喷射器(44)连接的通气部分(50)中的吸入压力，从而导致液体制冷剂的一部分蒸发，这样就留下粘度较高的润滑剂。

Description

除气的润滑剂回收系统
技术领域
本发明涉及蒸汽压缩系统，尤其涉及用在“冷却器”系统中的蒸汽压缩系统，这种“冷冻器”系统具有用于从液体制冷剂中分离润滑剂的溢流式蒸发器和发生器容器或蒸馏器。
背景技术
用于冷却广阔内部空间如机场航站楼、购物中心和写字楼的冷冻器包括蒸汽压缩系统，这些蒸汽压缩系统通常包括制冷环路和润滑环路。制冷环路包括冷凝器、膨胀装置、蒸发器或冷却器以及压缩机。润滑环路也包括压缩机并设计成用于向压缩机提供润滑剂。由于制冷环路和润滑环路在压缩机中相交，所以允许来自制冷环路的液体制冷剂和来自润滑环路的润滑剂混合，这样就产生液体制冷剂和润滑剂的混合物。润滑剂和制冷剂的混合物在蒸发器中聚集，若不回收这种混合物，混合物就会在蒸发器降低系统的传热能力。由于制冷剂的粘度大大低于润滑剂的粘度，所以所形成的润滑剂和制冷剂混合物的粘度大大低于足以将压缩机润滑所必需的粘度。因此，在回收时，润滑剂和制冷剂混合物并不适合用作润滑剂。
因此，公知的冷冻器结合发生器容器或蒸馏器来解决这种问题。蒸馏器实际上是一种浓缩器，这种蒸馏器运行以从蒸发器中去除油性制冷剂并从液体制冷剂中分离润滑剂。常规的蒸馏器通过加热将制冷剂煮去并留下适于用作润滑剂的具有足够高的粘度的富含油的混合物来实现这种目的。不过，在冷冻器所经历的某些压力温度条件下，利用常规的加热方法会难以获得足够的润滑剂粘度。而且，即便是仅通过加热便可获得足够的润滑剂粘度，达到这种粘度往往会要求大量地加热，从而导致并不希望的冷冻器能效的降低。
因此，希望有一种润滑剂回收系统，这种润滑剂回收系统可用于从润滑剂和制冷剂混合物中去除制冷剂，而无需传统系统所要求的大量的热量耗费。
发明内容
本发明涉及用在冷冻器中的蒸汽压缩系统。这种蒸汽压缩系统包括润滑剂回收系统或蒸馏器，这种蒸馏器结合喷射器以降低蒸馏器中的压力。喷射器包括入口部分、出口部分和通气部分。入口部分、出口部分和通气部分相互流体连通。蒸馏器主要含有液体制冷剂与润滑剂的混合物。喷射器的通气部分位于与蒸馏器连接的通气管道内。喷射器的入口部分接收高压液体或气体。在高压流体流过喷射器时，在通气部分中产生低压，从而导致制冷剂蒸汽穿过通气部分从蒸馏器流入喷射器。
进入入口部分的流体流处于输入压力且流入通气部分的流体处于通气压力。来自入口部分的流和来自通气部分的流在喷射器内结合并被以输出压力穿过出口部分排出，输出压力介于输入压力与通气压力之间。在通气部分所产生的压力的降低通过通气管道流体传递给蒸馏器。这就导致液体制冷剂的一部分从蒸馏器内蒸发并流入通气管道、穿过通气部分、进入喷射器并穿过出口部分离开，并且使蒸馏器中余下的润滑剂和制冷剂混合物处于较高粘度。
在一个实施例中，冷冻器在任何时候运行时喷射器也运行。在另一个实施例中，喷射器间歇运行，即仅在吸入压力在一个范围内时驱动喷射器，在这个范围内，在特定压力温度条件下用常规的方式难以获得足够高的润滑剂粘度。
可从下面的说明书和附图更好地理解本发明的这些以及其它特征，下面是附图说明。
附图说明
图1是公知的包括制冷环路和润滑环路的蒸汽压缩系统的示意图；
图1A是公知的结合有加热管的蒸馏器的示意图；
图2是包括制冷环路、润滑环路和本发明的一个实施例的蒸汽压缩系统的示意图；
图3是包括制冷环路、润滑环路和本发明的另一个实施例的蒸汽压缩系统的示意图；以及
图4是包括本发明的示范性实施例的蒸馏器的详细视图。
具体实施方式
图1是公知的包括制冷环路和润滑环路的蒸汽压缩系统10的示意图。制冷环路包括蒸发器12、压缩机14、冷凝器16和膨胀装置18。润滑环路包括压缩机14、油泵20和蒸馏器22。
在制冷环路中，蒸发器12将气态制冷剂输送给压缩机14，在压缩机14中将气态制冷剂压缩。将经过压缩的气态制冷剂传送到冷凝器16，在冷凝器16中将经过压缩的气态制冷剂冷却成液相，并通过膨胀阀门18传递回到蒸发器12。此外，在冷冻器系统中，在蒸发器12与冷冻器13之间进行热交换，冷冻器13用虚线图示出。
在润滑环路中，油泵20向压缩机14供应润滑剂以进行润滑。由于压缩机14既是制冷环路的一部分又是润滑环路的一部分，所以来自制冷环路的一些制冷剂与来自润滑环路的润滑剂在压缩机14中混合以形成润滑剂和制冷剂混合物。制冷剂在润滑剂中的出现并不是所希望的，因为润滑剂和制冷剂混合物的粘度低于单是润滑剂的粘度。因此，将润滑剂和制冷剂混合物传送到蒸馏器22，将热引入蒸馏器22中以从润滑剂和制冷剂混合物中将制冷剂煮去，从而产生粘度增加的液体。可通过将电加热器24结合在蒸馏器22中和、或通过利用热的制冷剂气流加热，这种热的制冷剂气流穿过隔离的管道(未示出)，这些隔离的管道穿过蒸馏器22。此外，可将用虚线图示出的任选润滑剂容器26包括在润滑环路中。
不过，在蒸汽压缩系统10所经历的压力温度条件下，用常规的加热方法难以获得足够的润滑剂粘度。此外，即便是仅通过加热便可获得足够的润滑剂粘度，达到这种粘度也要求大量地将热加到蒸汽压缩系统10，这就导致系统中并不希望的能效的降低。
图1A公知的蒸馏器22的示意图，这种蒸馏器22结合加热管23，以向蒸馏器22供热。经过加热的流体流动穿过加热管23，以将热引到蒸馏器22中的润滑剂和制冷剂混合物，加热管23延伸穿过蒸馏器22。经过加热的流体既可以是从冷凝器16接收的经过加热的液体(图1)，也可以是从压缩机输出管道47接收的经过加热的气体(图2)。经过加热的流体流动穿过位于蒸馏器22中的加热管23并返回到蒸发器12(图1)。
图2是根据本发明的一个实施例的包括制冷环路、润滑环路和喷射器的蒸汽压缩系统30的示意图。在制冷环路中，蒸发器32将制冷剂气体输送到压缩机34，在压缩机34中将制冷剂气体压缩。将经过压缩的气态制冷剂传送到冷凝器36，在冷凝器36中将经过压缩的气态制冷剂冷却成液相，并通过膨胀阀门38传递回到蒸发器32。此外，在冷冻器系统中，在蒸发器32与冷冻器33之间进行热交换，冷冻器33用虚线图示出。
在润滑环路中，油泵40向压缩机34供应润滑剂以进行润滑。正如在公知的蒸汽压缩系统10(图1)中所示出的那样，由于压缩机34既是制冷环路的一部分又是润滑环路的一部分，所以来自制冷环路的一些制冷剂与来自润滑环路的润滑剂在压缩机34中混合以形成润滑剂和制冷剂混合物。因此将蒸馏器42包括进来以通过从润滑剂和制冷剂混合物中去除制冷剂来提供粘度增加的润滑剂。在蒸馏器42中，可通过将电加热器43结合在蒸馏器42中和、或通过利用热的制冷剂气流加热，通过加热管23从压缩机输出管道47接收这种热的制冷剂气流，如图1A所示，加热管23在蒸馏器42中隔离，或者穿过其它的隔离管道(未示出)，这些隔离的管道穿过蒸馏器42。
不过，为了增加蒸馏器42中的润滑剂的粘度而并不增加大量的热，将喷射器44定位成与制冷环路和润滑环路流体连通。喷射器44可包括但并不仅限于喷射泵或超声速喷嘴。在此示例中，喷射器44在与蒸汽压缩系统30运行的相同的时间段期间运行。或者，可间歇运行喷射器44，即仅在若喷射器44不被驱动时蒸馏器42中的压力和温度在一个范围内时驱动喷射器，在这个范围内，用常规的加热方式难以获得足够的润滑剂粘度。
喷射器44包括三个端口：两个输入端口和一个输出端口。穿过第一输入端口46将高压流体如液体或气体引入并穿过喷射器44，从而在第一输入端口46的下游产生低压区域。第二输入端口50位于低压区域附近并通过通气管道48与蒸馏器42流体连通。
在一个示范性系统中，第一输入端口46从高压气体驱动管道52接收高压制冷剂气体。在第二输入端口50产生的低压穿过通气管道48被流体传递到蒸馏器42的内部。这种压力的降低导致来自蒸馏器42中的润滑剂和制冷剂混合物的一些液体制冷剂蒸发并形成制冷剂气体。第二输入端口50从与蒸馏器42连接的通气管道48接收制冷剂气体。来自第一输入端口46和第二输入端口50的流体流在喷射器44中结合并以输出压力穿过输出端口54流入喷射器排出到管道56中。输出压力小于接收到第一输入端口46中的流体的输入压力且大于接收到第二输入端口50中的流体的输入压力。
作为蒸发事件的结果，留在蒸馏器42中的液体并未由制冷剂太多地稀释，这样就提供更富含油(即较高粘度)的液体，以用作输送到泵40的润滑剂。因此，喷射器44的使用增加润滑剂的粘度，而并不增加过多的热。此外，通过结合适当大小的喷射器44，根本就不要求增加热来在某些操作条件下获得足够的润滑剂粘度。
任选地，可将润滑剂容器58(用虚线图示出)包括在润滑环路中。若包括润滑剂容器58，则就在来自蒸馏器42的润滑剂进入润滑剂容器58之前进一步提炼或过滤来自蒸馏器42的润滑剂。然后从润滑剂容器58向油泵40供应润滑剂。还可包括将容器58连接到通气管道48上的容器通气管道59，以保持适当的粘度。
图3是包括制冷环路、润滑环路和本发明的一个实施例的蒸汽压缩系统60的示意图。图3中的蒸汽压缩系统60在布局与功能方面类似于示于图2中的蒸汽压缩系统30。因此，用通过30的值增加的参考数字来指明类似的器件。不过，在示于图3的润滑环路中，喷射器74由高压液体驱动，而不是由在图2中所描述的高压气体驱动。
在图3中，喷射器74的第一输入端口76通过高压流体驱动管道82从冷凝器66接收高压流体。在第二输入端口80产生的低压穿过通气管道78被流体传递到蒸馏器72的内部。这种压力的降低导致来自蒸馏器72中的润滑剂和制冷剂混合物的一些液体制冷剂蒸发并形成制冷剂气体。第二输入端口80从与蒸馏器72连接的通气管道78接收制冷剂气体。来自第一输入端口76和第二输入端口80的流体流在喷射器74中结合并以输出压力穿过输出端口84排放到喷射器排出管道86中。输出压力小于接收到第一输入端口76中的流体的输入压力且大于接收到第二输入端口80中的流体的输入压力。作为蒸发事件的结果，留在蒸馏器72中的液体并未由制冷剂太多地稀释，这样就提供更富含油(即较高粘度)的液体，以用作输送到泵70的润滑剂。
此外，与利用高压制冷剂气体相比，利用高压液体制冷剂驱动喷射器74可具有几个优点。例如，如图3所示，当要求液体制冷剂流用于系统运行的另一个方面时，如冷却电动机85时。冷却功能的加入可与驱动喷射器74的功能结合。通过喷射器74的输出端口84排出的流体穿过喷射器排出管道86流入驱动压缩机64的电动机85，以向电动机85提供冷却。作为另一个优点，在将较高密度的液体用于驱动喷射器74时，系统60能够容纳穿过通气管道78的气体的更高流速。这就允许更高速度的制冷剂从蒸馏器72中的润滑剂和制冷剂混合物蒸发出来。
图4是包括根据本发明的示范性实施例的蒸馏器的示意图。蒸馏器90含有润滑剂和制冷剂泥合物以及制冷剂气体。在该图中，润滑剂和制冷剂混合物经过入口管道92进入蒸馏器90。正如所知的那样，入口管道92位于相对于蒸发器(未示出)的位置，以使入口管道92至蒸发器(未示出)的连接沿重力方向低于该蒸发器中的最低工作液面并高于该蒸发器中的最大非工作液面。或者，若截止阀(未示出)用于在非工作期间避免制冷剂流入入口管道92，则入口管道92至蒸发器(未示出)的连接可以沿重力方向位于均低于最低工作液面和最大非工作液面的位置。孔口或受控调节阀93可位于蒸发器(未示出)与入口管道92中的蒸馏器90之间。受控调节阀93可用于调节入口管道92内和至蒸馏器90的润滑剂和制冷剂流。
优选入口管道92是平底式，并且还可包括诸如隔障、肋、分离器(spreader)或导向板这样的部件，以均匀地分布流动和、或使流动不受调平(leveling)的影响。
第一电加热器94还可任选地沿着入口管道92的底部边缘安装，该第一电加热器94将热引入润滑剂和制冷剂混合物中，从而导致一些液体制冷剂蒸发。第二电加热器96也可安装在蒸馏器90的底部边缘或插入蒸馏器90中并在液面以下。第二电加热器可用于引入另外的热，从而导致来自润滑剂和制冷剂混合物的更多液体制冷剂闪蒸成气体。若使用了电加热器94或96，则可根据要求间歇调节或操作电加热器94或96。
喷射器98连接到通气管道100，通气管道100从蒸馏器90排出制冷剂气体。喷射器98通过入口管道102接收高压流体(如高压制冷剂气体或高压液体制冷剂)并通过出口管道104排出低压流体(如低压制冷剂气体或制冷剂气体与液体制冷剂的低压混合物)。在流体经过喷射器98时，在通气管道100中产生压降。这种压降在蒸馏器90中产生压力降低。这种压力降低导致来自蒸馏器90中的润滑剂和制冷剂混合物的一些液体制冷剂蒸发，从而形成穿过通气管道100并进入喷射器98的流体流。
作为蒸发事件的结果，留在蒸馏器90中的液体提供更富含油(即较高粘度)的液体，以用作润滑剂，而并不增加过多的热。此外，通过结合适当大小的喷射器90，根本就不要求增加热来在某些操作条件下获得足够的润滑剂粘度，因为仅通过压降就可实现足够的润滑剂粘度。因此，在这些工作条件下，可不要求电加热器94和96。
虽然已公开了本发明的优选实施例，但本领域中普通技术人员会认识到某些变型也在本发明的范围之内。出于这种原因，应对下面的权利要求书进行研究，以确定本发明的真正范围和内容。

Claims (19)

1.一种润滑剂回收系统，包括：
蒸馏器；以及
喷射器，所述喷射器包括入口部分、出口部分和通气部分，其中，所述通气部分位于与所述蒸馏器流体连通的通气管道内，所述入口部分、出口部分和通气部分相互流体连通，所述入口部分接收高压流体，且所述出口部分排出低压流体。
2.如权利要求1所述的润滑剂回收系统，其特征在于，通过所述入口部分接收的流体是气体。
3.如权利要求1所述的润滑剂回收系统，其特征在于，通过所述入口部分接收的流体是液体。
4.如权利要求1所述的润滑剂回收系统，其特征在于，所述喷射器是喷射泵。
5.如权利要求1所述的润滑剂回收系统，其特征在于，所述喷射器是超声速喷嘴。
6.如权利要求1所述的润滑剂回收系统，其特征在于，所述润滑剂回收系统还包括至少一个加热装置。
7.如权利要求6所述的润滑剂回收系统，其特征在于，所述至少一个加热装置是电加热器。
8.如权利要求7所述的润滑剂回收系统，其特征在于，所述至少一个电加热器位于接近于所述蒸馏器的位置。
9.如权利要求6所述的润滑剂回收系统，其特征在于，所述至少一个加热装置包括至少一个管，热的流体通过所述至少一个管流动。
10.如权利要求9所述的润滑剂回收系统，其特征在于，所述至少一个管位于接近于所述蒸馏器的位置。
11.一种蒸汽压缩系统，包括：
冷凝器；
膨胀装置；
蒸发器；
压缩机；以及
润滑剂回收系统，所述润滑剂回收系统包括蒸馏器和喷射器，所述喷射器还包括：入口部分；出口部分；以及通气部分，其中，所述通气部分位于与所述蒸馏器流体连通的通气管道内，所述入口部分、出口部分和通气部分相互流体连通，所述入口部分接收来自所述冷凝器的高压流体，且所述出口部分向所述蒸发器排出低压流体。
12.如权利要求11所述的蒸汽压缩系统，其特征在于，通过所述入口部分接收的流体是气体。
13.如权利要求11所述的蒸汽压缩系统，其特征在于，通过所述入口部分接收的流体是液体。
14.如权利要求11所述的蒸汽压缩系统，其特征在于，所述蒸汽压缩系统还包括至少一个加热装置。
15.如权利要求14所述的蒸汽压缩系统，其特征在于，所述至少一个加热装置是电加热器。
16.如权利要求14所述的蒸汽压缩系统，其特征在于，所述至少一个加热装置包括至少一个管，热的流体通过所述至少一个管流动。
17.一种通过使用权利要求11所述的蒸汽压缩系统从润滑剂和制冷剂混合物中去除制冷剂的方法。
18.如权利要求17所述的从润滑剂和制冷剂混合物中去除制冷剂的方法，其特征在于，通过所述入口部分接收的流体是液体。
19.如权利要求17所述的从润滑剂和制冷剂混合物中去除制冷剂的方法，其特征在于，通过所述入口部分接收的流体是气体。
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