CN104534712A - 一种回油回气均衡的多级并联式单级及复叠制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制冷系统技术领域，具体涉及一种回油回气均衡的多级并联式单级制冷系统及回油回气均衡的多级并联式复叠制冷系统。其包括：冷凝蒸发器；通过回气管路与所述冷凝蒸发器串联的制冷系统。所述回气管路包括水平设置的集气管和与所述集气管串联的蒸发器出气管，所述蒸发器出气管具有水平的伸入到所述集气管内的出气端，所述集气管通过多组压缩机进气管串联所述制冷系统的各组压缩机。通过并联压缩机组，在机组冷量需求少于压缩机总制冷量的时候，可以非常灵活的对冷量进行有效的调节，从而减少了噪音污染和能源浪费。集成的回气管路可使并联系统系统中的每个压缩机的回气、回油均衡，增加压缩机的使用寿命。

Description

一种回油回气均衡的多级并联式单级及复叠制冷系统

技术领域

本发明涉及制冷系统技术领域，具体涉及一种回油回气均衡的多级并联式单级制冷系统及回油回气均衡的多级并联式复叠制冷系统。

背景技术

目前，制冷系统多由压缩机→冷凝器→膨胀阀→蒸发器→压缩机循环的一个单级系统，单级系统在运行的过程中有可观的能耗损失，影响到系统的能效。如图2所示：是一套现有的复叠系统图，高温级由高温级压缩机8→高温级冷凝器3→高温级膨胀阀4→冷凝蒸发器1→高温级压缩机组成8；低温级由低温级压缩机9→冷凝蒸发器1→低温级膨胀阀7→低温级蒸发器6→低温级压缩机9组成，这套系统要温度不变的情况实现大、中、小三种冷量的调节那么在实现中、小这两种负荷的时候压缩机必定会有多余的冷量那么必须卸载(不卸载会有多余的液体制冷剂，回到压缩机会造成压缩机报废)，而且压缩机运转时候的噪音也不会改变。

另一方面，如图6所示，蒸发器出气管16内的制冷剂流向集气管18通过在扩大空间使气体的制冷剂降低流速来降低来减少气流对压缩机进气管的影响，依次分配给第一管路241，第二管路242，第三管路243。

由于气液混合状态的制冷剂与集气管18腔体内会产生阻力导致了回油、回液第一管路241＞第二管路242＞第三管路243，第一管路241在系统蒸发不充分的情况下多余的液态制冷剂很容易对第一管路241造成液击；第三管路243很容易缺油烧毁。这样的情况对整个系统的调试是有一定难度的，很难将压缩机的最佳效果发挥出来，对于整个系统而言只能以第一管路241对制冷剂的接受程度来调节膨胀阀或者充注量的大小，第二管路242、第三管路243对整个系统会成为不稳定因素。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种多级并联式单级制冷系统及一种回油回气均衡的多级并联式复叠制冷系统。

一种回油回气均衡的多级并联式复叠制冷系统，包括：冷凝蒸发器；分别与所述冷凝蒸发器通过回气管路串联的高温级制冷系统和低温级制冷系统，所述高温级制冷系统和所述低温级制冷系统并联；其中，

所述高温级制冷系统包括：由第一高制冷量压缩机、第一中等制冷量压缩机和第一低制冷量压缩机并联而成的高温级压缩机组，所述高温级压缩机组与所述冷凝蒸发器串联；与所述高温级压缩机组串联的高温级冷凝器；与所述高温级冷凝器串联的高温级膨胀阀，所述高温级膨胀阀还与所述冷凝蒸发器串联；

所述低温级制冷系统包括：由第二高制冷量压缩机、第二中等制冷量压缩机和第二低制冷量压缩机并联而成的低温级压缩机，所述低温级压缩机组与所述冷凝蒸发器串联；与所述低温级压缩机组串联的低温级蒸发器；与所述低温级蒸发器串联的低温级膨胀阀，所述低温级膨胀阀还与所述冷凝蒸发器串联；

所述回气管路包括水平设置的集气管和与所述集气管串联的蒸发器出气管，所述蒸发器出气管具有水平的伸入到所述集气管内的出气端，所述集气管通过多组压缩机进气管串联所述高温级制冷系统或所述低温级制冷系统的各组压缩机，每组所述的压缩机进气管分别具有竖直的从上到下的伸入到所述集气管内的进气端，所述进气端的底端具有一个与水平面成小于或等于45度角的斜切口，所述斜切口背离所述出气端。

优选的，所述出气端与所述集气管的横截面积之比小于或等于1：7。

优选的，所述进气端的底端靠近或贴在所述集气管的底面。优选的，系统中，所述第一高制冷量压缩机、所述第一中等制冷量压缩机和所述第一低制冷量压缩机中的任意一组或多组压缩机与所述第二高制冷量压缩机、所述第二中等制冷量压缩机和所述第二低制冷量压缩机中的任意一组或多组压缩机同时工作。

优选的，所述第一高制冷量压缩机的制冷量大于或等于所述第一中等制冷量压缩机的制冷量，所述第一中等制冷量压缩机的制冷量大于或等于所述第一低制冷量压缩机组的制冷量。

优选的，所述第一高制冷量压缩机、所述第一中等制冷量压缩机与所述第一低制冷量压缩机的制冷量比为1:1:1、1:1:2或1:2:3等。可根据实际需求选取。

优选的，所述第二高制冷量压缩机的制冷量大于或等于所述第二中等制冷量压缩机的制冷量，所述第二中等制冷量压缩机的制冷量大于或等于所述第二低制冷量压缩机的制冷量。

优选的，所述第二高制冷量压缩机、所述第二中等制冷量压缩机与所述第二低制冷量压缩机的制冷量比为1:1:1、1:1:2或1:2:3等。可根据实际需求选取。

优选的，所述第一高制冷量压缩机、所述第一中等制冷量压缩机、所述第一低制冷量压缩机、所述第二高制冷量压缩机、所述第二中等制冷量压缩机及所述第二低制冷量压缩机均可分别由一个或多个子压缩并联得到。

本发明还提供了一种多级并联式单级制冷系统，包括：冷凝蒸发器；通过回气管路与所述冷凝蒸发器串联的制冷系统，其中，

所述制冷系统包括：由高制冷量压缩机、中等制冷量压缩机和低制冷量压缩机并联而成的压缩机组，所述压缩机组与所述冷凝蒸发器串联；与所述压缩机组串联的冷凝器；与所述冷凝器串联的膨胀阀，所述膨胀阀还与所述冷凝蒸发器串联；

所述回气管路包括水平设置的集气管和与所述集气管串联的蒸发器出气管，所述蒸发器出气管具有水平的伸入到所述集气管内的出气端，所述集气管通过多组压缩机进气管串联所述制冷系统的各组压缩机，每组所述的压缩机进气管分别具有竖直的从上到下的伸入到所述集气管内的进气端，所述进气端的底端具有一个与水平面成小于或等于45度角的斜切口，所述斜切口背离所述出气端。

优选的，所述出气端与所述集气管的横截面积之比小于或等于1：7。

优选的，所述进气端的底端靠近或贴在所述集气管的底面。

优选的，所述高制冷量压缩机组的制冷量大于或等于所述中等制冷量压缩机组的制冷量，所述中等制冷量压缩机组的制冷量大于或等于所述低制冷量压缩机组的制冷量。

优选的，所述高制冷量压缩机组、所述中等制冷量压缩机组与所述低制冷量压缩机组的制冷量比为1:1:1、1:1:2或1:2:3。

复叠系统分为高温级和低温级，每级的制冷循环同上述制冷系统描述，高温级的蒸发器吸收低温级冷凝器的冷量以及过冷(比如-33℃)，那么低温级可以实现更低温度(比如-78℃)的蒸发。进一步的，通过并联压缩机组，在机组冷量需求少于压缩机总制冷量的时候，可以非常灵活的对冷量进行有效的调节，从而减少了噪音污染和能源浪费。集成的回气管路可使并联系统系统中的每个压缩机的回气、回油均衡，增加压缩机的使用寿命。并可以应用于单机或复叠系统中，使压缩机的回气、回油均衡，回少量的液体给压缩机转子降温都能发挥到他极致的效果。

附图说明

图1是本发明所提供的回油回气均衡的多级并联式复叠制冷系统的整体结构示意图。

图2是现有技术中的复叠系统图。

图3是本发明所提供的回油回气均衡的多级并联式单级制冷系统的整体结构示意图。

图4是本发明所集成的回气管路的结构示意图。

图5是本发明所集成的回气管路的多组压缩机进气管的布置图。

图6是现有技术的压缩机的回气管的结构示意图。

附图1、2、3、4、5、6中，各标号所代表的部件列表如下：

1、冷凝蒸发器，2、高温级压缩机组，21、第一高制冷量压缩机，22、第一中等制冷量压缩机，23、第一低制冷量压缩机，3、高温级冷凝器，4、高温级膨胀阀，5、低温级压缩机组，211、第二高制冷量压缩机，212、第二中等制冷量压缩机，213、第二低制冷量压缩机，6、低温级蒸发器，7、低温级膨胀阀，8、高温级压缩机，9、低温级压缩机，10、压缩机组，11、高制冷量压缩机，12、中等制冷量压缩机，13、低制冷量压缩机，14、冷凝器，15、膨胀阀，16、蒸发器出气管，17、出气端，18、集气管，19、压缩机进气管，191、第一压缩机进气管，192、第二压缩机进气管，193、第三压缩机进气管，20、进气端，201、第一进气端，202、第二进气端，203、第三进气端，21、斜切口，211、第一斜切口，212、第二斜切口，213、第三斜切口，241、第一管路，242、第二管路，243、第三管路。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

在一个具体实施方式中，如图1所示，一种回油回气均衡的多级并联式复叠制冷系统，包括：冷凝蒸发器1；分别与所述冷凝蒸发器通过回气管路串联的高温级制冷系统和低温级制冷系统，所述高温级制冷系统和所述低温级制冷系统并联。

所述高温级制冷系统包括：由第一高制冷量压缩机21、第一中等制冷量压缩机22和第一低制冷量压缩机23并联而成的高温级压缩机2，所述高温级压缩机组与所述冷凝蒸发器串联；与所述高温级压缩机组串联的高温级冷凝器3；与所述高温级冷凝器串联的高温级膨胀阀4，所述高温级膨胀阀还与所述冷凝蒸发器串联；

所述低温级制冷系统包括：由第二高制冷量压缩机211、第二中等制冷量压缩机212和第二低制冷量压缩机213并联而成的低温级压缩机组5，所述低温级压缩机组与所述冷凝蒸发器串联；与所述低温级压缩机组串联的低温级蒸发器6；与所述低温级蒸发器串联的低温级膨胀阀7，所述低温级膨胀阀还与所述冷凝蒸发器串联。

其中，所述第一高制冷量压缩机、所述第一中等制冷量压缩机、所述第一低制冷量压缩机、所述第二高制冷量压缩机、所述第二中等制冷量压缩机及所述第二低制冷量压缩机均分别由一个子压缩机组成。

所述第一高制冷量压缩机、所述第一中等制冷量压缩机与所述第一低制冷量压缩机的制冷量分别为3：2：1。在其他的实施例中，可以为1：1：1，或者2：1：1。

所述第二高制冷量压缩机、所述第二中等制冷量压缩机与所述第二低制冷量压缩机的制冷量分别为3：2：1。在其他的实施例中，可以为1：1：1，或者2：1：1。

对于该系统中，通过控制所述第一高制冷量压缩机、所述第一中等制冷量压缩机和所述第一低制冷量压缩机中的任意一组或多组压缩机与所述第二高制冷量压缩机、所述第二中等制冷量压缩机和所述第二低制冷量压缩机中的任意一组或多组压缩机同时工作，可满足多种冷量要求的调节。

在温度不变的情况实现大、中、小三种冷量的调节，压缩机可以自由组合，例如第一高制冷量压缩机组配第二高制冷量压缩机。或者第一高制冷量压缩机与第一中等制冷量压缩机配第一高制冷量压缩机。或者第一高制冷量压缩机、第一中等制冷量压缩机和第一低制冷量压缩机组配第二高制冷量压缩机、第二中等制冷量压缩机……等等排列组合来满足不同需求的负荷。

如图3所示，一种多级并联式单级制冷系统，包括：冷凝蒸发器1；与所述冷凝蒸发器通过回气管路串联的制冷系统，其中，所述制冷系统包括：由高制冷量压缩机11、中等制冷量压缩机12和低制冷量压缩机13并联而成的压缩机组10，所述压缩机组与所述冷凝蒸发器串联；与所述压缩机组串联的冷凝器14；与所述冷凝器串联的膨胀阀15，所述膨胀阀还与所述冷凝蒸发器1串联。

所述高制冷量压缩机组、所述中等制冷量压缩机与所述低制冷量压缩机的制冷量比为1:1:1、1:1:2或1:2:3。在其他的实施例中，可以为1：1：1，或者2：1：1。

如图1、3所示，分别为一种多级并联式单级制冷系统及一种回油回气均衡的多级并联式复叠制冷系统。如图2所示，为一套复叠系统。相比较图1、3可以实现调节降低噪音和能量输出。图1系统与图2满载运行时冷量相等，很多情况下不一定需要额定功率的制冷量，那么在做小冷输出的时候图1系统可以用停止压缩机的开启来实现调节，能合理利用电力资源。图2在做小冷量输出时候只能通过压缩机本身的气缸或者系统上额外增加的管路卸载来达到目的。

对比现有的压缩机噪音可以降至20Db以上，能量输出降低了60％。

对于图3单级系统，可以相同的原理设置。三组制冷量相当的压缩机并联，可实现33％+33％+33％叠加来实现三级调节，或者根据压缩机制冷量不同比例实现更多级调节，如果压缩机越多调节的分数里面的分母就越大，也就是说在客观条件(场地摆放位置允许，用户需求)可以做到无极调节，程序设置可按客户需求的数值为终点用曲线判断压机的开启数；距离越远可满载开启，接近目标值时候逐渐关闭压缩机电源来实现精准控制能源输出和低噪音的目的。

如图4、5所示，在所述回油回气均衡的多级并联式复叠制冷系统中，回气管路包括水平设置的集气管18和与所述集气管18串联的蒸发器出气管16，所述蒸发器出气管16具有水平的伸入到所述集气管18内的出气端17。所述集气管18通过三组压缩机进气管19串联所述高温级制冷系统和所述低温级制冷系统的各组压缩机。

如图4、5所示，在所述回油回气均衡的多级并联式单级制冷系统中，回气管路包括水平设置的集气管18和与所述集气管18串联的蒸发器出气管16，所述蒸发器出气管16具有水平的伸入到所述集气管18内的出气端17。所述集气管18通过三组压缩机进气管串联所述制冷系统的各组压缩机。

三组压缩机进气管19分别为第一压缩机进气管191，第二压缩机进气管192，第三压缩机进气管193。

所述出气端17与所述集气管18的横截面积之比为1：7。(确保集气管内部流速不要超过2m/s)所述第一压缩机进气管191具有竖直的从上到下的伸入到所述集气管18内的第一进气端201，所述第一进气端201的底端具有一个与水平面成45度角的第一斜切口211，所述斜切口21背离所述出气端17。

所述第二压缩机进气管192具有竖直的从上到下的伸入到所述集气管18内的第二进气端202，所述第二进气端202的底端具有一个与水平面成45度角的第二斜切口212，所述第二斜切口212背离所述出气端17。在其他的实施例中，可以为＜45度。

所述第三压缩机进气管193具有竖直的从上到下的伸入到所述集气管18内的第三进气端203，所述第三进气端203的底端具有一个与水平面成45度角的第三斜切口213，所述第三斜切口213背离所述出气端17。

蒸发器出气管16中的制冷剂气体(含少量液体)以＞8m/s(这个速度在管道中可以带走铜管壁上或者弯道中的集油)的速度流向集气管18，集气管18的管径的截面积为蒸发器出气管16截面积约7倍大，制冷剂气体(含少量液体)在集气管18内的速度会变得非常缓慢然后气体中少量的液体会由于重心的原因落在集气管18的底部，液面也会由于地心重力而水平，当液面高度在压缩机进气管19斜口一定高度的时候压缩机进气管19就会液体和气体一并带入到191、192、193管内。从而系统中的压缩机回气状态是非常稳定的，即能利于把油和液(蒸发不完全的制冷剂)平均分配给每一组压缩机，油可以润滑蜗旋盘及电机少量的液体可以给压缩机的转子降温，确保压缩机的长期稳定运行。在测试的过程中给系统增加和减少制冷剂，可以很明显的观察到压缩机的结霜程度都是一致的。能简单快捷的判断系统状态。

以前的并联压缩机组如图6所示，进气管241、242、243回油回液会依次减小，现场观察的结果是十分明显的压缩机进气管241离出气管1最近，是最先获得油和对压缩机不利的大量液，结霜最为严重。压缩机进气管242、243次之。而压缩机进气管243对应的压缩机就会出现压机很烫自动高温保护视油镜的油观察到油被碳化而且油位高度非常低逐渐偏少趋势。故而系统非常的不稳定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种回油回气均衡的多级并联式复叠制冷系统，其特征在于，包括：冷凝蒸发器；分别与所述冷凝蒸发器通过回气管路串联的高温级制冷系统和低温级制冷系统，所述高温级制冷系统和所述低温级制冷系统并联；

所述高温级制冷系统包括：由第一高制冷量压缩机、第一中等制冷量压缩机和第一低制冷量压缩机并联而成的高温级压缩机组，所述高温级压缩机组与所述冷凝蒸发器串联；与所述高温级压缩机组串联的高温级冷凝器；与所述高温级冷凝器串联的高温级膨胀阀，所述高温级膨胀阀还与所述冷凝蒸发器串联；

所述低温级制冷系统包括：由第二高制冷量压缩机、第二中等制冷量压缩机和第二低制冷量压缩机并联而成的低温级压缩机组，所述低温级压缩机组与所述冷凝蒸发器串联；与所述低温级压缩机组串联的低温级蒸发器；与所述低温级蒸发器串联的低温级膨胀阀，所述低温级膨胀阀还与所述冷凝蒸发器串联；

所述回气管路包括水平设置的集气管和与所述集气管串联的蒸发器出气管，所述蒸发器出气管具有水平的伸入到所述集气管内的出气端，所述集气管通过多组压缩机进气管串联所述高温级制冷系统或所述低温级制冷系统的各组压缩机，每组所述的压缩机进气管分别具有竖直的从上到下的伸入到所述集气管内的进气端，所述进气端的底端具有一个与水平面成小于或等于45度角的斜切口，所述斜切口背离所述出气端。

2.根据权利要求1所述的回油回气均衡的多级并联式复叠制冷系统，其特征在于：所述出气端与所述集气管的横截面积之比小于或等于1：7。

3.根据权利要求1所述的回油回气均衡的多级并联式复叠制冷系统，其特征在于：所述进气端的底端靠近或贴在所述集气管的底面。

4.根据权利要求1所述的回油回气均衡的多级并联式复叠制冷系统，其特征在于：系统中，所述第一高制冷量压缩机、所述第一中等制冷量压缩机和所述第一低制冷量压缩机中的任意一组或多组压缩机与所述第二高制冷量压缩机、所述第二中等制冷量压缩机和所述第二低制冷量压缩机中的任意一组或多组压缩机同时工作。

5.根据权利要求1至4任一所述的回油回气均衡的多级并联式复叠制冷系统，其特征在于：所述第一高制冷量压缩机的制冷量大于或等于所述第一中等制冷量压缩机的制冷量，所述第一中等制冷量压缩机的制冷量大于或等于所述第一低制冷量压缩机的制冷量。

6.根据权利要求1至4任一所述的回油回气均衡的多级并联式复叠制冷系统，其特征在于：所述第二高制冷量压缩机的制冷量大于或等于所述第二中等制冷量压缩机的制冷量，所述第二中等制冷量压缩机的制冷量大于或等于所述第二低制冷量压缩机的制冷量。

7.根据权利要求1至4所述的回油回气均衡的多级并联式复叠制冷系统，其特征在于：所述第一高制冷量压缩机、所述第一中等制冷量压缩机、所述第一低制冷量压缩机、所述第二高制冷量压缩机、所述第二中等制冷量压缩机及所述第二低制冷量压缩机均可分别由一个或多个子压缩机经并联得到。

8.一种回油回气均衡的多级并联式单级制冷系统，其特征在于，包括：冷凝蒸发器；通过回气管路与所述冷凝蒸发器串联的制冷系统；

所述制冷系统包括：由高制冷量压缩机、中等制冷量压缩机和低制冷量压缩机并联而成的压缩机组，所述压缩机组与所述冷凝蒸发器串联；与所述压缩机组串联的冷凝器；与所述冷凝器串联的膨胀阀，所述膨胀阀还与所述冷凝蒸发器串联；

所述回气管路包括水平设置的集气管和与所述集气管串联的蒸发器出气管，所述蒸发器出气管具有水平的伸入到所述集气管内的出气端，所述集气管通过多组压缩机进气管串联所述制冷系统的各组压缩机，每组所述的压缩机进气管分别具有竖直的从上到下的伸入到所述集气管内的进气端，所述进气端的底端具有一个与水平面成小于或等于45度角的斜切口，所述斜切口背离所述出气端。

9.根据权利要求8所述的回油回气均衡的多级并联式单级制冷系统，其特征在于：所述出气端与所述集气管的横截面积之比小于或等于1：7。

10.根据权利要求8所述的回油回气均衡的多级并联式单级制冷系统，其特征在于：所述高制冷量压缩机组的制冷量大于或等于所述中等制冷量压缩机组的制冷量，所述中等制冷量压缩机组的制冷量大于或等于所述低制冷量压缩机组的制冷量。