CN104197563A - 一种制冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制冷装置，包括压缩机、油分离器、冷凝器、节流元件、以及蒸发器，油分离器包括储油箱、精馏分离箱、以及连通在两者之间的通气管路和回油管路，精馏分离箱底部与储油箱的顶部接触换热，其中，油分离器的进气口设置在储油箱上，油分离器的出气口设置在精馏分离箱上，储油箱的底部还设有与压缩机连通的回油口，储油箱的内部设有分离挡板，精馏分离箱内部上端设有冷却盘管。本发明油分离器的进气口设置在储油箱的侧壁，通过重力的作用混合气体能完成第一次分离，将较大的油滴分离出来；通过在储油箱内设置分离挡板，将较小的油滴进行第二次分离；通过精馏分离箱，利用精馏远离能将更小的油滴和油气体进行第三次分离。

Description

一种制冷装置

技术领域

本发明涉及制冷领域，特别涉及一种制冷装置。

背景技术

在常规的压缩式制冷装置中，压缩机跑油和蒸发器、冷凝器内集油的问题一直未能很好地解决，当制冷机组在运行一段时间后就必须停机回油，以免压缩机缺少润滑油导致抱轴甚至烧机，从而影响了机组的稳定运行并耗费大量的能量，同时润滑油在蒸发器与冷凝器内积聚会在管壁上形成一层油膜，从而使制冷剂与外界换热热阻增加，降低了制冷机组的换热效率。综上所述，压缩式制冷循环中就必须加入油分离器以确保机组更稳定更高效的运行，且油分离器的效率越高，越能提高蒸发器和冷凝器的换热效率并降低机组维护成本。

目前油分离器大致可分为过滤式油分离器，离心式油分离器和填料式油分离器。

如申请公布号为CN 102538324 A的专利文献公开了一种油分离器，该油分离器为过滤式油分离器，其设置于冷媒气体从压缩冷媒气体的压缩机朝向使冷媒气体膨胀来产生冷能的制冷机流动的冷媒气体流道的中途，并分离冷媒气体所包含的油，该油分离器具有设置于上游侧，并具有导入冷媒气体的气体导入口的入口部；设置于下游侧，并具有导出冷媒气体的气体导出口和排出已分离的油的排油口的出口部；设置于所述入口部与所述出口部之间，并从冷媒气体过滤油的第1过滤部；在第1过滤部的下游侧与所述第1过滤部隔离设置，并从冷媒气体过滤油的第2过滤部；以及设置于第1过滤部的下游侧端面的第1多孔板的油分离部。且油分离部包含设置于第2过滤部的上游侧端面的第2多孔板，第2多孔板通过垫片部件被固定于第1多孔板。

如申请公布号为CN 102654335 A的专利文献公开了一种填料式油分离器，该分离器包括筒体、进气口和排气口，进气口和排气口均设于筒体的顶部，其特征在于：筒体内固定有支撑板，进气口的底部伸入支撑板下，排气口的底部位于支撑板上，支撑板中间开有通道，通道两侧与内筒壁形成填料室，填料室内含有填充物质，筒体一侧壁上部开有冷却水出口，筒体一侧壁下部开有放水口，筒体另一侧壁与放水口对应开有冷却水进口，冷却水进口下方的筒体壁上开有回油口，回油口与回油管倾斜连接，筒体底部开有排污口。该专利文献中，填料室由多孔钢板构成，填充物质为不锈钢金属丝网或陶瓷填料。

如申请公布号为CN 102967095 A的专利文献公开了及一种制冷压缩机试验装置用变容积高效立式油分离器。该油分离器包括封闭状的筒体，筒体中自上而下依次设置有过滤分离区、离心分离区和重力沉降区，离心分离区处的筒壁上设置有至少两个进口接管，离心分离区的内侧设置有与每一个进口接管相对应的独立的离心分离通道；筒体在过滤分离区的上侧设置有出口接管；筒体在重力沉降区的底侧设置有排油管。本油分离器至少设有两个进口接管，则本油分离器可以根据压缩机的排量而选择使用单路进气或两路进气或多路进气方式，每一路进气各自连接独立的离心分离通道，形成相对独立的离心分离区域，从而获得最佳的油分离效果。

但是以上各类型分类器往往分离效果仍未达到要求，而且分离效果越好，要求的加工精度和系统的复杂程度也越高，会增加整个制冷装置的成本。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种运行稳定，能源利用率高的制冷装置。解决了现有制冷装置运行效率低，维护成本大的问题。

本发明采取的技术方案如下：

一种制冷装置，包括：

压缩机；

油分离器，进气口与压缩机的出气口连通；

冷凝器，入口与油分离器的出气口连通；

节流元件，入口与冷凝器的出口连通；

蒸发器，入口与节流元件的出口连通，出口与压缩机的进气口连通，

所述油分离器包括储油箱、精馏分离箱、以及连通在两者之间的通气管路和回油管路，所述精馏分离箱底部与储油箱的顶部接触换热，其中，油分离器的进气口设置在储油箱上，油分离器的出气口设置在精馏分离箱上，储油箱的底部还设有与压缩机的进油口连通的回油口，储油箱的内部设有分离挡板，所述精馏分离箱的内部装有填料，精馏分离箱的内部上端设有冷却盘管。

经过压缩机压缩过程的处理之后，带有油的气态的制冷剂通过油分离器的进气口进入到储油箱内，且进入储油箱后，由于通气截面积增大，从而气态的制冷剂的速度下降，直径较大的油滴在重力的作用下开始下落从而完成第一次分离，而后气态的制冷剂经过分离挡板的作用，在分离挡板上发生碰撞并改变流速方向从而将较小直径的油滴进行第二次分离，被分离下来的油液在上下油液面的压差和重力作用下经过回油口回到压缩机，避免了压缩机跑油过多的现象。经过第二次分离的气态的制冷剂经过通气管路进入精馏分离箱，由于第一次分离和第二次分离时制冷剂气体与分离挡板和精馏分离箱的下端会发生热量交换，使得精馏分离箱的下端产生一个热源，同时冷却盘管在精馏分离箱内部上端形成一个冷源，因而第二次分离后的气态的制冷剂会在这里发生多次分离的精馏效果最终将制冷剂中的油彻底除去。经过第三次分离后的气态的制冷剂从油分离器的出气口排出进入冷凝器的入口，同时分离下来的油液积累到一定程度时会在重力的作用下经过回油管路排至储油箱中，并最终通过回油口流至压缩机中。

通过设置填料，为传热传质提供了场所。形成热源与冷源是精馏分离过程的必要条件，精馏的过程即是一个传质伴随着传热的过程，气液两相流体在冷源和热源以及重力的作用下不断地上升和下落，并在填料中进行传质与传热，这样才能形成精馏的功效。主要是气相流体挥发度较小的部分(油)同时包含直径很小的油滴(近似于气态)上升遇冷变为液态下落，遇到在精馏筒体底部受热上升的混合物蒸气(制冷剂和油)，相当于在填料这一传质介质上进行物质交换，使得液态油滴的油含量越来越高，经过多次这样的精馏分离，从而达到高效的分离效果。

即使冷却盘管未与冷源连接，因为设有填料，精馏分离箱还是具有一定的分离效果。

制冷装置中，气态的制冷剂经压缩机压缩，经过油分离器分离后，进入冷凝器中进行冷凝放热并转换为液态的制冷剂，液态的制冷剂再经过节流元件变为低温低压的气态的制冷剂，然后进入蒸发器中蒸发吸热，达到制冷效果，最后进入压缩机，完成一个制冷循环。

作为优选，冷却盘管的入口和出口分别穿出精馏分离箱，其中，冷却盘管的入口与冷凝器的出口连通，冷却盘管的出口与节流元件的入口连通。

从冷凝器中出来的液态的冷却剂温度较低。冷却盘管的入口与冷凝器的出口连通，冷却盘管的出口与节流元件的入口连通，这样设置能将从冷凝器中出来的液态的冷却剂作为冷却盘管的冷源。

作为优选，冷却盘管的入口与冷凝器的出口之间设有第一流量调节装置，所述冷凝器的出口与节流元件的入口之间设有第二流量调节装置。

第一流量调节装置能够控制液态的冷却剂流入冷却盘管的流量；第二流量调节装置能够控制从冷凝器中出来的液态的冷却剂流入节流元件的流量。

作为优选，所述蒸发器包括第一制冷剂通路和冷冻水通路，其中，第一制冷剂通路的两端分别为所述蒸发器出口和入口，制冷装置还包括冷冻水箱以及第二蒸发器，所述冷却盘管的入口和出口分别穿出精馏分离箱，其中，冷却盘管的出口与冷冻水箱的入口连通，冷冻水箱的出口与冷冻水通路的入口连通，冷冻水通路的出口与第二蒸发器的入口连通，第二蒸发器的出口与冷却盘管的入口连通。

通过设置第一制冷剂通路和冷冻水通路，能够对冷冻水箱出来的水进行冷却，被冷却后的水同时作为冷却盘管的冷源，以及第二蒸发器的冷源。

所述第二蒸发器直接面对用户使用，以水冷的方式使得蓄冷的能力较强。

作为优选，所述冷凝器包括第二制冷剂通路和冷却水通路，其中，第二制冷剂通路的两端分别为冷凝器的出口和入口，制冷装置还包括水箱，冷却水通路的两端分别与所述水箱连通，冷却盘管的入口和出口分别穿出精馏分离箱与所述水箱连通。

水箱既用于冷却冷凝器，也用作冷却盘管的冷源。

回油管路和通气管路设置的方式可以有多种，为了较好的分离效果和效率，作为优选，所述回油管路一端设置在精馏分离箱的下端，另一端设置在储油箱的下端，所述通气管路一端设置在储油箱的上端，另一端设置在精馏分离箱的下端。

作为优选，所述分离挡板为间隔布置的多个，每个分离挡板的上部均设有通过孔，下端设有过油口。

设置通过孔方便混合气体的通过，通过设置过油口能使各分离挡板分离出来的油流通过过油口汇流至回油口。

作为优选，通过孔设置在分离挡板上部的一侧，相邻两个分离挡板上的通过孔异侧布置。

为了使二次分离效果更好，混合气体流通面积更大，作为优选，通过孔设置在分离挡板上部的一侧，相邻两个分离挡板上的通过孔异侧布置。

作为优选，所述回油口设置在储油箱的底端，回油口与压缩机之间还设有回油阀。

本发明的有益效果是：进气口设置在储油箱的侧壁，通过重力的作用混合气体能完成第一次分离，将较大的油滴分离出来；通过在储油箱内设置分离挡板，将较小的油滴进行第二次分离；通过精馏分离箱，利用精馏远离能将更小的油滴和油气体进行第三次分离。

附图说明：

图1是本发明制冷装置第一种形式的结构示意图；

图2是油分离器的结构示意图；

图3是本发明制冷装置第二种形式的结构示意图；

图4是本发明制冷装置第三种形式的结构示意图；

图5是本发明制冷装置第四种形式的结构示意图。

图中各附图标记为：

1、压缩机，2、油分离器，3、冷凝器，5、蒸发器，6、回油阀，11、节流元件，13、补注阀，14、回油管路、15、精馏分离箱，16、冷却盘管，17、通气管路，18、通过孔，19、过油口，20、分离挡板，21、储油箱，22、第一流量调节装置，23、第二流量调节装置，24、冷冻水箱，25、第二蒸发器，26、第三流量调节装置，27、第一循环泵，28、水箱，29、第四流量调节装置，30、第五流量调节装置，31、第二循环泵，11a、压缩机的出气口，1b、压缩机的进气口，1c、压缩机的进油口，2a、油分离器的出气口，2b、油分离器的进气口，2c、回油口，2d、冷却盘管的入口，2e、冷却盘管的出口，3a、冷凝器的出口，3b、冷凝器的入口，3c、冷冻水通路的出口，3d、冷冻水通路的入口，11a、节流元件的出口，11b、节流元件的入口，5a、蒸发器的出口，5b、蒸发器的入口，25a、第二蒸发器的出口，25b、第二蒸发器的入口。

具体实施方式：

下面结合各附图，对本发明做详细描述。

实施例1

如图1、2所示，一种制冷装置，包括压缩机1、油分离器2、冷凝器3、节流元件11以及蒸发器5，其中，压缩机的出气口1a与油分离器的进气口2b连通，油分离器的出气口2a与冷凝器的入口3b连通，油分离器的回油口2c与压缩机的进油口1c连通，冷凝器的出口3a与节流元件的入口11b连通，节流元件的出口11a与蒸发器的入口5b连通，蒸发器的出口5a与压缩机的进气口1b连通。

如图2所示，油分离器包括储油箱21、精馏分离箱15、以及连通在两者之间的通气管路17和回油管路14，精馏分离箱底部与储油箱的顶部接触换热，其中，油分离器的进气口2b设置在储油箱上，油分离器的出气口2a设置在精馏分离箱上，油分离器的回油口2c设置在储油箱的底部，储油箱的内部设有分离挡板20，精馏分离箱15内部上端设有冷却盘管16，精馏分离箱内部还装有填料。

本实施例中，回油管路一端设置在精馏分离箱的下端，另一端设置在储油箱的下端，通气管路一端设置在储油箱的上端，另一端设置在精馏分离箱的下端。分离挡板20为间隔布置的多个，每个分离挡板的上部均设有通过孔18，下端设有过油口19，且通过孔设置在分离挡板上部的一侧，相邻两个分离挡板上的通过孔异侧布置。回油口与压缩机进油口之间的管路上还设有回油阀6；压缩机的进气口1b上还连接有补充管路，该管路上设有补注阀13。当制冷装置内的冷却剂不够时，通过补充管路可以向制冷装置补注制冷剂。

本实施例中冷却盘管的入口2d和冷却盘管的出口2e不与冷源连接，精馏分离箱通过填料对气态的冷却剂进行分离。

实施例2

如图2、3所示，本实施例在实施例1的基础上增加了两个管路，其中一个管路连通冷却盘管的入口2d和冷凝器的出口3a，该管路上设有第一流量调节装置22；另一个管路连通冷却盘管的出口2e和节流元件的入口11b。连接冷凝器的出口3a与节流元件的入口11b的管路上设有第二流量调节装置23。

本实施例通过设置2个管路将冷却剂作为冷却盘管的冷源。

实施例3

如图2、4所示，本实施例在实施例1的基础上增加了冷冻水箱24、第二蒸发器25、第三流量调节装置26以及第一循环泵27。

本实施例中蒸发器5包括第一制冷剂通路和冷冻水通路，其中，第一制冷剂通路的两端分别为蒸发器的出口5a和蒸发器的入口5b。冷却盘管的出口2e与冷冻水箱24的入口连通，冷冻水箱24的出口与冷冻水通路的入口连通，冷冻水通路的出口与第二蒸发器的入口25b连通，第二蒸发器的出口25a与冷却盘管的入口2d连通。

第一循环泵27设在连通冷冻水通路的出口与第二蒸发器的入口的管路上，第三流量调节装置26设在连通第二蒸发器的出口25a与冷却盘管的入口2d的管路上。

通过设置第一制冷剂通路和冷冻水通路，能够对冷冻水箱出来的水进行冷却，该被冷却的水同时作为冷却盘管的冷源，以及第二蒸发器的冷源。

实施例4

如图2、5所示，本实施例在实施例1的基础上增加了水箱28、第四流量调节装置29、第五流量调节装置30以及第二循环泵31。

本实施例冷凝器3包括第二制冷剂通路和冷却水通路，其中，第二制冷剂通路的两端分别为冷凝器的出口3a和冷凝器的入口3b。水箱28具有一出水口，出水口连接有出水管，第二循环泵31安装在出水管上，出水管分为两路，一路与冷冻水通路的入口3d连通，另一路与冷却盘管的进液口2d连通，第五流量调节装置30设在该路上。冷冻水通路的出口3c通过第一回液管与水箱的第一回液口连通，第四流量调节装置29安装在第一回液管上，冷却盘管的出液口2e通过第二回液管与水箱28的第二回液口连通。水箱的第一回液口和第二回液口可以为同一个。

本实施例中，水箱既用于冷却冷凝器，也用作冷却盘管的冷源。

本发明中，油分离器的进气口设置在储油箱的侧壁，通过重力的作用混合气体能完成第一次分离，将较大的油滴分离出来；通过在储油箱内设置分离挡板，将较小的油滴进行第二次分离；通过精馏分离箱，利用精馏远离能将更小的油滴和油气体进行第三次分离。油分离器进行三次分离，分离效果好，相比于普通的压缩式制冷装置，能更加平稳的运行，减少了压缩机停机后回油带来了损耗，同时制冷剂在冷凝器和蒸发器内流动时，由于含油量非常低，因而换热效率得到大量提升。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种制冷装置，包括：

压缩机；

油分离器，进气口与压缩机的出气口连通；

冷凝器，入口与油分离器的出气口连通；

节流元件，入口与冷凝器的出口连通；

蒸发器，入口与节流元件的出口连通，出口与压缩机的进气口连通，

其特征在于，所述油分离器包括储油箱、精馏分离箱、以及连通在两者之间的通气管路和回油管路，所述精馏分离箱底部与储油箱的顶部接触换热，其中，油分离器的进气口设置在储油箱上，油分离器的出气口设置在精馏分离箱上，储油箱的底部还设有与压缩机的进油口连通的回油口，储油箱的内部设有分离挡板，所述精馏分离箱的内部装有填料，精馏分离箱的内部上端设有冷却盘管。

2.如权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，冷却盘管的入口和出口分别穿出精馏分离箱，其中，冷却盘管的入口与冷凝器的出口连通，冷却盘管的出口与节流元件的入口连通。

3.如权利要求2所述的制冷装置，其特征在于，冷却盘管的入口与冷凝器的出口之间设有第一流量调节装置，所述冷凝器的出口与节流元件的入口之间设有第二流量调节装置。

4.如权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述蒸发器包括第一制冷剂通路和冷冻水通路，其中，第一制冷剂通路的两端分别为所述蒸发器出口和入口，制冷装置还包括冷冻水箱以及第二蒸发器，所述冷却盘管的入口和出口分别穿出精馏分离箱，其中，冷却盘管的出口与冷冻水箱的入口连通，冷冻水箱的出口与冷冻水通路的入口连通，冷冻水通路的出口与第二蒸发器的入口连通，第二蒸发器的出口与冷却盘管的入口连通。

5.如权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述冷凝器包括第二制冷剂通路和冷却水通路，其中，第二制冷剂通路的两端分别为冷凝器的出口和入口，制冷装置还包括水箱，冷却水通路的两端分别与所述水箱连通，冷却盘管的入口和出口分别穿出精馏分离箱与所述水箱连通。

6.如权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述回油管路一端设置在精馏分离箱的下端，另一端设置在储油箱的下端，所述通气管路一端设置在储油箱的上端，另一端设置在精馏分离箱的下端。

7.如权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述分离挡板为间隔布置的多个，每个分离挡板的上部均设有通过孔，下端设有过油口。

8.如权利要求7所述的制冷装置，其特征在于，通过孔设置在分离挡板上部的一侧，相邻两个分离挡板上的通过孔异侧布置。

9.如权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述回油口设置在储油箱的底端，回油口与压缩机之间还设有回油阀。