CN1046033A - 有油分离器的压缩式制冷系统 - Google Patents

Abstract

一种压缩式制冷系统，有油和空气分离器安插在制冷剂接收器与系统的蒸发器之间，在该油分离器内将油和制冷剂混合物中的制冷剂蒸发，有助于使向蒸发器循环的制冷剂冷却。在一个特别有利的实施例中，空气和油的分离完全自动化。

Description

本发明涉及一种压缩式制冷系统。这类型制冷系统必须向压缩机供给润滑油，有一定量的润滑油被循环的制冷剂从压缩机携带，在系统中通过。连续供给润滑油时，便有相当的油量在制冷剂中存在，导致冷却效率下降。因此，保持有效地分离制冷剂中的润滑油和有害物质，对系统的经济运转是非常重要的。

美国专利说明书第3，850，009号中叙述了一种压缩式制冷系统，设置一个油分离器，将气态制冷剂中的油，按两步骤分离。已证实效率低于将油从液态制冷剂中分离。

美国专利说明书第2，285，123号中叙述了一种制冷系统，将液态制冷剂从热交换器中通过，使油分离，热交换器通过复杂的方法，用恒温器控制油与制冷剂混合物的温度，较易将油分离。

欧洲专利说明书第0016509号叙述了一种从气态制冷剂中将油分离的装置，其油分离器安装在制冷系统的压缩机高压端和冷凝器之间。

丹麦的专利公报第148，546B号中叙述了一种冷冻制冷系统，其特点为分离器位于蒸发器下面，不但结构复杂，也只能用于部分制冷系统。

本发明的一个目的，是提出一种制冷系统，可以经济的方法，在系统正常运转中，将制冷剂处于液态时净化。

本发明制冷系统的结构，可将油分离器以简单的方法在系统中安装，并可以将从油分离器内热交换器取得的温度下降，和在油分离过程中，油及制冷剂混合物中制冷剂蒸发造成的温度下降予以利用，冷却通过第一热交换器流入系统蒸发器的液态制冷剂。

本发明制冷设备的一个有利的实施方案中，有结构将分离过程在若干步骤中进行，第一步骤发生于第一容器中，该容器通过输入管与液态制冷剂冷凝器连接，通过排出管与制冷剂接收器连接，并且通过有开关阀的排油管，和油槽管路连接;油分离的最后步骤在热交换器的容器内进行。从而可以向压缩机供给几乎完全分离的润滑油。

本发明制冷设备的另一实施例中，油分离器热交换器的容器，由一个导热壁间隔为两个部分。第一部分内安置有第一热交换器，起油分离器的作用，另一部分中有第二热交换器，起空气与非冷凝气体分离器的作用，第二热交换器的一侧与第一热交换器连接，使来自第一热交换器的液态制冷剂，在进入系统的蒸发器前，先通过第二热交换器。而其另一侧与制冷剂接收器的油槽连接，并与第一部分热交换器的容器连接，使油与制冷剂混合液，从油槽通过第二热交换器，进入第一部分热交换器的容器，而第二部分热交换器的容器有输入管，并有通入制冷剂接收器的回流管，并有通入大气的空气排放管。本发明制冷系统的实施例，对经常填加或更换制冷剂的系统特别有利，因为在将空气及非冷凝气体分离的容器中温度20-30℃的制冷剂及空气的热混合物，可从油及制冷剂混合物分离的并通过导热壁的约-10℃冷的制冷剂获得冷却，使空气与非冷凝气体迅速分离，从而提高整个系统的经济性。此外，通过第二热交换器输送油和制冷剂混合物，使该引入油分离器部分的混合物，有相当大的自由降落，由于油与制冷剂比重的差异有利于迅速而有效的分离。

本发明制冷系统的另一实施例与前述实施例相似，分离过程可在若干步骤中进行，分离器的热交换容器分隔成两部分，第一部分起油分离器作用，第二部分与前述实施例相同，起空气与非冷凝气体分离器的作用。因此可取得上述的两个优点，即改善油的分离，并将空气与非冷凝气体迅速而有效分离。

本发明将在下文中参照附图得到进一步说明，附图如下：

图1简示本发明制冷设备的一个实施例，有单一步骤的油分离器件;

图2简示本发明制冷设备的第二实施例，有若干步骤的油分离器;

图3简示本发明制冷系统的第三实施例，有联合的油和空气分离器，

图4简示本发明制冷系统的一个实施例，油分离器有若干步骤，有联合的油和空气分离器，并有设备将油、空气和非冷凝气体自动分离。

图1简示本发明制冷设备的一部分，有冷凝器39，制冷剂接收器13和油分离器1以及它们之间的连接管路，其中油分离器是垂直剖视。从其中可见油分离器的结构为一容器1，设有一层热绝缘材料19，由金属外衬20包围。容器1中安装一个第一热交换器3，热交换器有管子，来自制冷剂接收器13的液态制冷剂在里面流动，通过第一管路16，继续通过第二管路16′，达到系统蒸发器的输入管6。

在制冷剂接收器13的下部设有一个油槽14，收集制冷剂的含油部分，将其从油槽通过有开关阀11a及电磁阀11b的油槽管路11，引入油分离器1的上部，它们的功能将在下文说明。油和制冷剂通过在容器中自由降落分离，将油收集在容器的底部，通过有例如电磁阀、浮阀的排出阀12a的排油管排出。混合物中的致冷剂蒸发，于是容器内温度约下降到-10℃。将这温降用于冷却通过第一热交换器3流向蒸发器的制冷剂。将从混合物中蒸发出的制冷剂，从容器1通过抽吸管路15，引导到压缩机的吸气侧，这样回到制冷系统。

为控制油分离器容器1中油及制冷剂混合物的液面高度，这容器中设一电液位控制器17，用一个继电器控制油槽管路11中的电磁阀11b，将根据情况确定适合量的混合物，供给至油分离器的容器1。

在图2简示的制冷系统中，油分离器根据本发明构成，其分离过程可按两步骤进行，第一步骤在第一容器33中进行，第一容器33通过供给管路34与液态制冷剂冷凝器的出口连接，并通过排出管路35与制冷剂接收器13连接。输入管路34通过第一容器，并根据情况输送到离底部有适当距离的一个地点，而排出管路35，连接在第一容器33的上部三分之一部分的某一高度上，这高度为油及制冷剂留有足够空间，在含油量减少的已分离制冷剂流出并引入制冷剂接收器13底部以前，利用重力将油和制冷剂分层。

可将在第一容器33底部上收集的油，通过有开关阀36a及电磁阀11c的第一排油管路36，引入油槽管路11，油分离过程的第二步骤可在热交换器容器1中进行，方式与图1所示本发明制冷设备实施例相同。热交换器容器1中油及制冷剂混合物的液位高度，由电液位控制器17保持，电液位控制器17用计时器分别控制第一排油管路36及油槽管路11中的电磁阀11b，11c，根据情况调节制冷剂接收器13及第一容器33中排出的混合物。

图3简示本发明制冷系统的一个实施例，其油分离器热交换器容器，用导热壁18分成两个分隔的容器部分1a，2;安置第一热交换器3的第一部分1a起油分离器的作用，起空气及非冷凝气体分离作用的第二部分2，内有第二热交换器4，热交换器4通过第二及第一管路16′，16和第一热交换器3及制冷剂接收器13连接，从而来自制冷剂接收器13的液态制冷剂，通过第一热交换器3和第二热交换器件4，送到系统的蒸发器的输送管6。第二热交换器的另一侧，通过油槽管路11与制冷剂接收器的油槽14连接，通过下行管路4a与热交换器容器的第一部分1a连接，使油和制冷剂的液态混合物，从油槽14，通过第二热交换器4，并在下行管4a中自由降落，达到热交换器容器的第一部分，该第一部分1a的其它作用与图1中所示的油分离器相同。

热交换器容器第二部分2的下部，通过安置有开关阀9a的管路9，与制冷剂接收器13的上部连接，并且，其上部利用有排放阀8a的空气排放管路8，通过滤水器7与大气接通。下部又有回流管路10，与制冷剂接收器13的下部连接。如果有空气、非冷凝气体，那么空气，非冷凝气体和制冷剂的混合物，从制冷剂接收器进入空气分离部分，在里面因为受到第二热交换器4冷却，加上受到在两容器部分1a，2之间的导热壁的冷却，将空气分离。制冷剂在容器部分2的底部聚集，被回流引入制冷剂接收器，而空气和非冷凝气体上升，被排放至大气中。

图4简示的本发明制冷系统实施侧，是图2及3实例的组合，油分离可在两个步骤中进行，热交换器容器分隔成两部分1a，2，从而可将油、空气和非冷凝气体都分离。在这组合中，热交换器容器第二部分2，通过有开关阀9a′的管路9′，与第一容器33的上部连接，而不与制冷剂收集器13上部连接，而在另一方面，收集器通过连接管路37与第一容器33的上部连接。从而将制冷剂收集器13的空气与制冷剂混合物送入初级容器33，与这容器收集的空气及制冷剂混合物会合，一并送入作用如上所述的空气分离器。

还可将这方案安排为油、空气和非冷凝气体的分离都自动进行。油的自动分离通过在热交换器容器第一部分1a中设置无热绝缘的钢立管40，指示容器内液位高度，并有带两检测器22、23的温差温度控制器21，检测器在立管上的安装方法是使在立管内油的高度变化的同时可检测到立管内液体温度的差异，可用以控制排油管12中电磁阀24的开关。

空气和非冷凝气体自动分离，通过在热交换器容器第二部分2中设置温差温度控制器25实现，该温度控制器有第一检测器26安装在热交换器容器的第二部分2中，而第二检测器27在第一管路16中，安装在制冷剂接收器13与第一热交换器3之间。这温度控制器利用一个继电器控制安装在空气排出管路8中的第三电磁阀28，安装方法为当空气或非冷凝气作用在第一检测器26上时，阀开启;排放后，当第一管路16中的热的制冷剂作用在第二检测器27上时，阀再关闭。

利用图3及4所示的实施例，当系统适当排气后，便可通过关闭第一容器33与热交换器容器第二部分2之间的管路9中的开关阀9a，并使该容器部分与制冷剂接收器13之间管路10中的开关阀10a关闭，只有油分离器工作。因此，可使系统作较经济的运转，因为可将油和制冷剂混合物中制冷剂蒸发时产生的冷却作用，充分用于冷却通过第一热交换器流入系统蒸发器的制冷剂。

Claims (12)

1、一种压缩式制冷系统，有一个压缩机由电机驱动，将制冷剂压缩，再用冷凝器(39)冷凝，由制冷剂接收器(13)收集，送入放在系统各部分中的待冷却的蒸发器，系统还设有装置，分离制冷剂中的杂质，其特征在于，有设置热交换容器(1)的油分离器，热交换器容器(1)有一个第一热交换器(3)，其输入侧通过一个第一管路(16)与制冷剂接收器(13)液态制冷剂出口连接；而容器部分(1)通过油槽管路，与制冷剂接收器(13)底部的油槽(14)连接，通过抽吸管路(15)与压缩机的吸气侧连接，该容器部分(1)下部设有排油管(12)和排油阀(12a)。

2、根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，油分离器的结构为可将分离过程在若干步骤中进行，第一步骤在第一容器（33）中进行，第一容器（33）通过输入管路（34），与冷凝器液态制冷剂出口连接，通过排出管路（35）与制冷剂接收器（13）连接，并且通过有开关阀（36a）的排油管路（36），与油槽管路（11）连接，油分离过程的最后步骤在热交换器容器（1）中进行。

3、根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，油分离器热交换器容器（1）分成两个容器部分（1a，2），用导热壁分隔，放置第一热交换器（3）的第一容器部分（1a）起油分离器的作用，而起空气及非冷凝气体分离器作用的第二容器部分（2）中，放置第二热交换器（4），第二热交换器的一侧与第一热交换器（3）连接，从而来自第一热交换器的制冷剂，在走向系统的蒸发器前，先通过第二热交换器（4），而第二换热器的另一侧，通过油槽管路（11），连接制冷剂接收器的油槽（14），并通过下行管路（4a），与第一部分热交换器容器（1a）连接，从而油与制冷剂的混合液，从油槽（14）通过第二热交换器（4），进入热交换器容器的第一部分（1a），而热交换器容器的第二部分（2），通过位于其下部的管路（9），与制冷剂接收器的上部连接，其上部通过空气排出管接通大气，并且通过回流管路（10）与制冷剂接收器（13）连接。

4、根据权利要求3所述的制冷系统，其特征在于，油分离器的安排为油分离过程用若干步骤进行，其第一步骤在第一容器（33）中进行，第一容器通过管路（34）与冷凝器液态制冷剂出口连接，通过排出管路（35）与制冷剂接收器（13）连接，并通过用于已分离的和制冷剂混合物的油和制冷剂排出管（36），与油槽管路（11）连接，油分离过程的最后步骤在油分离器的热交换器容器（1a）中进行。

5、根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于，油分离器的第一容器（33）放在制冷剂接收器（13）的上方，输入管路（34）通入至容器（33）的下部，排出管路（35）从容器的上部三分之一处，通过制冷剂接收器（13）的下部，第一容器（33）的上部和制冷剂接收器（13），通过用于分离空气和非冷凝气体的管路（37）连接，热交换器容器第二部分（2），通过有阀（9a′）的管路（9′），与第一容器（33）的上部连接。

6、根据权利要求1，2，3或4所述的制冷系统，其特征在于，热交换器容器（1）用有金属外衬（20）的热绝缘材料隔热。

7、根据权利要求1，2，3或4所述的制冷系统，其特征在于，热交换器容器（1）有不热绝缘的立管（40），指示壳中液体的高度。

8、根据权利要求1或3所述的制冷系统，其特征在于，油分离器热交换器容器第一部分（1a）中设有电液位控制器（17），利用一个继电器控制油槽管路（11）中的电磁阀（11b），维持容器部分（1a）中的预定液面高度。

9、根据权利要求1或3所述的制冷系统，其特征在于，油分离器热交换器容器第一部分（1a）设有浮阀，维持容器部分（1a）中的预定液面高度。

10、根据权利要求2或4所述的制冷系统，其特征在于，油分离器热交换器容器第一部分（1a）设有电子液位控制器（17），通过继电器借助于计时器，控制油槽管路（11）中的电磁阀（11b），以及第一容器排油管路（36）中的电磁阀（11a），因而为维持容器部分（1a）中的预定液面高度，交替供给来自油分离器第一容器和来自制冷剂接收器油槽（14）的油和制冷剂混合物。

11、根据权利要求1，2，3或4所述的制冷系统，其特征在于，油分离器热交换器容器（1a），设有立管（40）指示容器中油的高度，将有第一检测器（22）和第二检测器（23）的温差温度控制器安装在立管上，从而管中液面高度有变化时可通过一个继电器控制排油管（12）中电磁阀（24）的开关。

12、根据权利要求3，4或5所述的制冷系统，其特征在于，油分离器热交换器容器的第二部分（2）中设有一个温差温度控制器（25），温度控制器有第一检测器（26）放在容器（2）内，位置高度决定于具体情况，第二检测器（27）在第一管路（16）内，安装在制冷剂接收器（13）和第一热交换器（3）之间，使温度控制器可通过一个继电器，控制安装在空气排出管路（8）中的电磁阀（28）的开关。

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