CN102538313A - 一种智能的制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能的制冷系统，包括压缩机(101)、冷凝器(102)、增压泵(105)、膨胀阀(103)和蒸发器(104)，它们由制冷管线连通以形成制冷环路，其特征在于，所述制冷系统还包括流量控制管线(201、202)，所述流量控制管线的一端与所述冷凝器(102)和所述增压泵(105)之间的制冷管线连通，另一端与所述增压泵(105)和所述膨胀阀(103)之间的制冷管线连通。本发明的智能制冷系统具有的优点包括自动调节系统中通过增压泵的制冷剂流量，使系统能在极端条件下稳定安全地运行，提高了制冷系统的智能化和自动化程度。

Description

一种智能的制冷系统

技术领域

本发明涉及制冷系统，尤其涉及一种自动调节通过增压泵的制冷剂流量的智能的制冷系统。

背景技术

传统空调和冷藏冷冻制冷系统如图1所示，它主要包括蒸发器104、压缩机101、冷凝器102和膨胀阀103，它们均被制冷管线连通以形成密闭的制冷环路。制冷剂液体在蒸发器104中吸收外部热量蒸发成气体，从而实现制冷效果。制冷剂从蒸发器104出来后被压缩机101吸入。吸入到压缩机101的低压低温的气态制冷剂被压缩成高压高温的气态制冷剂。高压高温的气态制冷剂进入冷凝器102，通过向冷却介质(如空气，水等)放热，冷凝成高压高温液态制冷剂。有时在冷凝器后安装用以储存制冷剂的储液罐。高压高温液态制冷剂从冷凝器102或储液罐出来后被输送至膨胀阀103，通过节流减压而成为低温低压的制冷剂液体，重新进入蒸发器104进行蒸发制冷，开始新的制冷循环。但是这种制冷系统的效率较低，在极端的条件下无法稳定安全地运行。

为了提高制冷系统的工作效率，技术人员在传统制冷系统中应用了液体增压技术，即在冷凝器102或储液罐和膨胀阀103之间的制冷管线安装液体增压泵。参见图2。该技术通过增压泵105对液体制冷剂进行等温增压，一方面增强制冷剂流动，提高制冷剂传输效率，增强了制冷剂在蒸发器104的传质传热；另一方面，该技术提高了制冷剂液体的饱和温度，增加过冷度，消除制冷剂液体传输过程中的“闪发”现象(指制冷剂液体在向膨胀阀传输过程中，由于温度升高或管道压力损失，在到达膨胀阀前提前蒸发，损失部分制冷能力)，从而保证了系统的制冷能力。实现液管增压效果的增压泵105主要有离心泵或容积泵两种类型。

在增压泵现有应用中，工程设计人员依据系统参数选择类型和技术参数匹配的增压泵，按照简单的管线设计进行安装。参见图3。在考虑较周全的安装设计中，设计人员往往会设计手动旁通管线106，用以在泵发生故障或需要维护时通过手动关闭增压泵进出口阀门以及开启手动旁通管线阀门，实现隔离增压泵105而又不需要制冷系统停机的目的。

但是，在制冷系统实际运行过程中，制冷剂的流量随着系统运行工况变化而不断变化，导致流入增压泵的液体流量处在持续波动中。如果制冷剂液体的流量过大，例如当压缩机101加载时出现会出现较大制冷剂流量，此时由于流量增大，经过增压泵105时将可能产生较大的压力损失，造成增压效果明显减弱，达不到有效的液管增压设计目的，从而降低优化效果。在极端情况下，还可能出现制冷剂因流量过大在通过增压泵时产生较大压力损失而发生瞬间蒸发，出现“闪发”现象。闪发对制冷系统的运行产生危害，不仅影响膨胀阀正常供液，降低系统的制冷能力，增大系统能耗，而且对于离心式增压泵，还会造成“气缚”现象，即由于泵内存有低密度气体，旋转后产生的离心力小，因而离心泵叶轮中心区所形成的低压不足以将储液罐内的液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体的现象。

在另一种情况下，如果制冷剂液体流速偏小，例如在制冷系统耗冷量降低压缩机卸载时，制冷剂液体流量将大幅降低，甚至出现压缩机101停机制冷剂暂停流动，此时运行的增压泵105运行效率极大降低，特别是对于离心式增压泵。在制冷剂流速为零时，此时增压泵105如果持续运行将对阀门和泵体造成损害。

其次，虽然制冷系统液管增压系统所用的增压泵一般经过特殊设计，具有很高可靠性和稳定性，但在极端情况下可能发生增压泵故障停机而压缩机还在工作，如果工作人员不能第一时间发现问题，此时对于离心式增压泵，压缩机会强制驱动制冷剂液体流过泵内，此时液体的压力损失将无法消除，这将不同程度降低系统制冷能力；对于容积式的增压泵，制冷剂液体的流动很有可能被完全堵塞，从而极大影响制冷系统正常运行。

显然，如果不能有效调控在制冷剂流量过大或过小情况下增压泵的稳定运行，将对系统和设备造成不利影响。如何通过优化设计来稳定流量波动对增压泵和制冷系统运行的影响，提高增压泵的自动运行能力，最大程度实现制冷系统的稳定运行至关重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能够自动控制通过增压泵的制冷剂流量的智能的制冷系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能的制冷系统，包括压缩机、冷凝器、增压泵、膨胀阀和蒸发器，它们由制冷管线连通以形成制冷环路，制冷系统还包括流量控制管线，流量控制管线的一端与冷凝器和增压泵之间的制冷管线连通，另一端与增压泵和膨胀阀之间的制冷管线连通。

在本发明所述的智能的制冷系统中，流量控制管线包括自动旁通管线和/或最低流量管线。

在本发明所述的智能的制冷系统中，自动旁通管线的入口端与增压泵和冷凝器之间的制冷管线连通，出口端与增压泵和膨胀阀之间的制冷管线连通，自动旁通管线设有单向流量开关。

在本发明所述的智能的制冷系统中，制冷系统还包括第一阀门、第二阀门和第三阀门，第一阀门位于冷凝器和自动旁通管线入口端之间，第二阀门位于自动旁通管线的入口端和增压泵之间，第三阀门位于增压泵和自动旁通管线的出口端之间。

在本发明所述的智能的制冷系统中，最低流量管线的一端与第三阀门和增压泵之间的制冷管道连通，另一端与第一阀门和增压泵之间的制冷管道连通或与单向流量开关和增压泵之间的制冷管道连通。

在本发明所述的智能的制冷系统中，制冷系统还包括手动旁通管线，手动旁通管线的入口端与增压泵和冷凝器之间的制冷管线连通，出口端与增压泵和膨胀阀之间的制冷管线连通，手动旁通管线设有手动控制阀门。

在本发明所述的智能的制冷系统中，增压泵为单个增压泵或并联的有共同入口和出口的多个增压泵。

在本发明所述的智能的制冷系统中，当自动旁通管线入口端的液压大于出口端的液压时，单向流量开关打开，制冷剂从所述入口端流向出口端。

在本发明所述的智能的制冷系统中，所述最低流量管线的管径小于自动旁通管线的管径。

在本发明所述的智能的制冷系统中，所述最低流量管线的管径小于增压泵出口管线的管径。

本发明所述的制冷系统具有的优点包括通过流量控制管线的铺设，可以使系统在流量过大、过小或增压泵出现故障时，制冷系统也可以稳定的运行，提高了系统的智能化、自动化水平。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明智能的制冷系统作进一步说明，附图中：

图1是现有技术的制冷系统的一个实施方案的系统结构示意图；

图2是现有技术的安装增压泵的制冷系统的一个实施方案的系统结构示意图；

图3是现有技术的制冷系统的一个实施方案的部分结构示意图；

图4是本发明智能的制冷系统的第一个实施方案的部分结构示意图；

图5是本发明智能的制冷系统的第二个实施方案的部分结构示意图；

图6是本发明智能的制冷系统的第三个实施方案的部分结构示意图；

图7是本发明智能的制冷系统的第四个实施方案的部分结构示意图；

图8是本发明智能的制冷系统的第五个实施方案的部分结构示意图。

具体实施方式

结合图4至图8阐述本发明的智能的制冷系统的结构和工作原理。为突出本发明的创造性部分，省略了制冷系统的一些装置和管线，本领域的技术人员能够根据本发明公开的内容实施这些技术方案，解决本发明提出的技术问题，并达到相应的技术效果。需要注意的是，所有实施方式均为优选的例证性的实施例，不能理解为限制本发明的保护范围。

如图4所示，本发明的智能的制冷系统主要通过将流量控制管线连通于增压泵的两侧来实现对制冷剂流量的自动化、智能化控制。流量控制管线包括自动旁通管线201和最低流量管线202。其中，自动旁通管线201的入口端与增压泵105和冷凝器102之间的制冷管线连通，出口端与增压泵105和膨胀阀103之间的制冷管线连通，自动旁通管线201还装有控制制冷剂从入口端流向出口端的单向流量开关204，以防止制冷剂的倒流。该系统还包括第一阀门301、第二阀门302和第三阀门303，其中第一阀门301安装于冷凝器和自动旁通管线201的入口端之间的制冷管线，第二阀门302安装于增压泵和自动旁通管线201的入口端之间的制冷管线，第三阀门303安装于增压泵和自动旁通管线201的出口端之间的制冷管线。该系统还包括最低流量管线202，其一端与第三阀门303和增压泵之间的制冷管线连通，另一端与单向流量开关204和自动旁通管线201的入口端之间的制冷管线连通，最低流量管线202安装流量调节系统203。

当制冷剂流速过大时，增压泵的增压效果显著减弱，所以自动旁通管线201的单向流量开关204两边的压力差增大，单向流量开关的阀门打开，部分制冷剂从自动旁通管线201流到膨胀阀103，从而减少了进入增压泵105的制冷剂流量，使其恢复到正常状态，保证系统的高效、稳定地运行。另外，在增压泵105由于各种原因出现故障时，液体通过增压泵105的阻力增大，也会使单向流量开关204两边的压力差增大，从而导致阀门打开，制冷剂从自动旁通管道201通过，分流通过增压泵105的制冷剂，保证系统的连续和稳定的运行。当增压泵105需要维修时，可以关闭第二阀门302、第三阀门303和流量调节系统203，制冷剂从自动旁通管道201流过，完全隔离了增压泵105，同时不影响系统的运行。因此，在系统最大流量超过工作流量范围的一半、维修增压泵的同时需要系统运行，或大型制冷系统需要连续运行时，应该考虑安装自动旁通管线。

在系统运行的一些时候，通过增压泵的制冷剂的流量可能过小，从而导致系统不稳定。在这种情况下，从增压泵流出的制冷剂经最低流量管线流回增压泵的入口，重新循环，维持系统的稳定运行。在该实施例中，系统能够保证有足够的制冷剂流经正在运行的增压泵，以减少对增压泵的损害。在系统正常运行时，也有部分制冷剂从最低流量管线返回增压泵，为了提高工作效率，最低流量管线的直径不能过大，且要安装流量调节系统，以便于控制最低流量管线的流量。该实施例中的单向流量开关可以为止回阀或电磁阀。

图5为本发明智能的制冷系统的第二个实施例的系统结构图，与图4所述的系统不同的是该制冷系统还具有手动旁通管线106。该手动旁通管线一端与第一阀门301和冷凝器102之间的制冷管线连通，另一端与第三阀门303和膨胀阀103之间的制冷管线连通，手动旁通管线106上装有手动阀门107。作为备用管线，它在自动旁通管线201出现意外的情况下手动打开，以分流通过增压泵的制冷剂，维持系统的稳定运行。

转到图6，描述本发明智能的制冷系统的第三个实施方案。该实施方案与第二个实施方案不同的是该实施方案只设计了手动旁通管线106和最低流量管线202。

图7是本发明智能的制冷系统的第四个实施方案的系统结构示意图。与第二个实施方案不同的是该制冷系统包括手动旁通管线106和自动旁通管线201。

图8是本发明智能的制冷系统的第五个实施方案的系统结构示意图。与第一个实施方案不同的是最低流量管线202的一端与第二阀门302和增压泵105之间的制冷管线连通。

本领域的技术人员知晓，本发明的技术方案和技术思想可用于除制冷系统以外的液体流量变化较大的系统。另外，本发明中的流量控制管线，包括自动旁通管线和最低流量管线的尺寸可根据系统流量等级需求设定，管线上开关和流量控制系统的控制类型和方法也可以根据实际情况灵活设计。

总之，本发明通过在制冷系统中的增压泵进出口管线上增加了自动旁通管线和最低流量管线，使系统能够在较大和较低流量的情况下通过自动调节增压泵的流量实现增压泵的无看守稳定运行，提高了系统的稳定性、连续性和自动化程度。

本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能的制冷系统，包括压缩机、冷凝器、增压泵、膨胀阀和蒸发器，它们由制冷管线连通以形成制冷环路，其特征在于，所述制冷系统还包括流量控制管线，所述流量控制管线的一端与所述冷凝器和所述增压泵之间的制冷管线连通，另一端与所述增压泵和所述膨胀阀之间的制冷管线连通。

2.根据权利要求1所述的智能的制冷系统，其特征在于，所述流量控制管线包括自动旁通管线和/或最低流量管线。

3.根据权利要求2所述的智能的制冷系统，其特征在于，所述自动旁通管线的入口端与所述增压泵和所述冷凝器之间的制冷管线连通，出口端与所述增压泵和所述膨胀阀之间的制冷管线连通，所述自动旁通管线设有单向流量开关。

4.根据权利要求3所述的智能的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统还包括第一阀门、第二阀门和第三阀门，所述第一阀门位于所述冷凝器和所述自动旁通管线入口端之间，所述第二阀门位于所述自动旁通管线的入口端和所述增压泵之间，所述第三阀门位于所述增压泵和所述自动旁通管线的出口端之间。

5.根据权利要求4所述的智能的制冷系统，其特征在于，所述最低流量管线的一端与所述第三阀门和所述增压泵之间的制冷管道连通，另一端与所述第一阀门和所述增压泵之间的制冷管道连通或与所述单向流量开关和所述增压泵之间的制冷管道连通。

6.根据权利要求2所述的智能的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统还包括手动旁通管线，所述手动旁通管线的入口端与所述增压泵和所述冷凝器之间的制冷管线连通，出口端与所述增压泵和所述膨胀阀之间的制冷管线连通，所述手动旁通管线设有手动控制阀门。

7.根据权利要求3至5任一项所述的智能的制冷系统，其特征在于，所述增压泵为单个增压泵或并联的有共同入口和出口的多个增压泵。

8.根据权利要求7所述的智能的制冷系统，其特征在于，当所述自动旁通管线入口端的液压大于出口端的液压时，所述单向流量开关打开，制冷剂从所述入口端流向出口端。

9.根据权利要求7所述的智能的制冷系统，其特征在于，所述最低流量管线的管径小于自动旁通管线的管径。

10.根据权利要求7所述的智能的制冷系统，其特征在于，所述最低流量管线的管径小于增压泵出口管线的管径。

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