CN105324616B - 制冷系统的油料回收 - Google Patents

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Abstract

一种制冷系统包括其中具有压缩机润滑剂流的压缩机，所述压缩机压缩从其穿过的蒸气制冷剂流。蒸发器可操作地连接到所述压缩机，并且包括将通过与所述蒸发器中的液体制冷剂进行热能交换来冷却的环境。汽化器能从所述蒸发器接收具有第一润滑剂浓度的第一压缩机润滑剂和制冷剂混合物流。所述汽化器使用压缩制冷剂流来将制冷剂从所述第一流中分离出来。润滑剂贮槽能从所述汽化器接收所具有的第二润滑剂浓度大于所述第一浓度的第二压缩机润滑剂和制冷剂混合物流。热交换器能从所述贮槽接收第三流并且使用蒸发器抽吸气体来冷却所述第三流，从而在将所述第三流驱使到所述压缩机之前增加其粘度。

Description

制冷系统的油料回收
技术领域
本文所公开的主题涉及制冷系统。更确切地说，本文所公开的主题涉及制冷系统的压缩机油料回收。
发明背景
制冷系统通常包括将压缩制冷剂递送到冷凝器的压缩机。制冷剂从冷凝器行进到膨胀阀并且然后行进到蒸发器。制冷剂从蒸发器返回到压缩机以便被压缩。
通常向压缩机提供用于润滑压缩机的轴承和其他运行表面的润滑剂，如油。在压缩机的操作期间，润滑剂与由压缩机操作的制冷剂混合，这样使得油/制冷剂混合物离开压缩机并且流动穿过制冷系统。这是所不希望的，因为油与流动穿过系统的制冷剂混合使得难以在压缩机处维持充足的油供应以用于润滑压缩机表面。在一些系统中，紧接在压缩机下游使用油分离器，但是此类分离器经常在高压下将油从混合物中去除，并且在许多情况下，仍然包括与油混合的相当大量的制冷剂，从而导致压缩机处的油的粘度较低。
其他系统使用电加热器来从油/制冷剂混合物蒸发制冷剂，但是因此将加热的油返回到压缩机，从而至少部分地由于其较高温度而具有降低的粘度。
发明概要
在一个实施方案中，一种制冷系统包括其中具有压缩机润滑剂流的压缩机，所述压缩机压缩从其穿过的蒸气制冷剂流。蒸发器可操作地连接到压缩机，并且包括将通过与蒸发器中的液体制冷剂进行热能交换来冷却的环境。润滑剂回收系统包括可从蒸发器接收具有第一润滑剂浓度的第一压缩机润滑剂和制冷剂混合物流的汽化器。汽化器使用热压缩制冷剂流来将制冷剂从压缩机润滑剂和制冷剂混合物中沸溢。润滑剂贮槽可从汽化器接收所具有的第二润滑剂浓度大于第一浓度的第二压缩机润滑剂和制冷剂混合物流。热交换器可从润滑剂贮槽接收所具有的第三浓度不同于第二浓度的第三压缩机润滑剂和制冷剂混合物流。热交换器使用温度相对低的蒸发器抽吸气体来冷却第三压缩机润滑剂和制冷剂混合物流，从而在将第三流驱使到压缩机以润滑压缩机之前增加其粘度。
在另一个实施方案中，一种制冷系统的油料回收方法包括：使具有第一润滑剂浓度的第一液体制冷剂和润滑剂混合物流从制冷系统的蒸发器流动到汽化器。使用与从汽化器中穿过的温度相对高的压缩制冷剂流进行的热能传递来将制冷剂从制冷剂和润滑剂混合物中分离出来。所具有的第二润滑剂浓度大于第一浓度的第二液体制冷剂和润滑剂混合物流流动到润滑剂贮槽。从润滑剂贮槽驱使第三流穿过热交换器，在热交换器中，第三流通过与蒸发器抽吸气体流进行热能交换来冷却。朝向压缩机驱使冷却的第三流以润滑压缩机。
通过以下结合附图进行的说明可更加明白这些和其他优点及特征。
附图简述
在本说明书的结论处的权利要求书中具体指出并明确要求保护被认为是本发明的主题。通过以下结合附图进行的详细说明可明白本发明的上述和其他特征及优点，在附图中：
图1是制冷系统的实施方案的示意图；
图2是制冷系统的另一个实施方案的示意图；
图3是制冷系统的又一个实施方案的示意图；以及
图4是制冷系统的再一个实施方案的示意图。
具体实施方式参考附图以举例方式来说明本发明的实施方案连同优点和特征。
具体实施方式
图1中示出制冷系统10的实施方案的示意图。制冷系统10包括压缩机12。本公开为螺杆压缩机提供特定益处，但本公开对具有其他类型压缩机12的制冷系统10也有益。蒸发器14，在一些实施方案中为满液式蒸发器14，通过通道16将制冷剂流递送到压缩机12。制冷剂通过管线18从压缩机12流动到冷凝器20。压缩的气态制冷剂在冷凝器20中冷却，转换成液相，并且在其通过管道22到达蒸发器14的途中穿过膨胀阀(未示出)。在蒸发器14处，将要冷却的环境(如流动穿过多个蒸发器管(未示出)的流体)由蒸发器14处的制冷剂冷却。如图所示，通常液体制冷剂从蒸发器14处的制冷剂流沉降。
润滑剂，通常是油，被供应到压缩机12以润滑压缩机12的轴承和其他运行表面。在制冷系统10的操作期间，油与由压缩机12操作的制冷剂混合，这样使得蒸发器14处的液体制冷剂包含许多油。为了避免用于润滑压缩机12的油供应耗尽，制冷系统10包括将油从液体制冷剂去除的特征。
回流管线26通过汽化器阀30将具有第一油浓度的第一液体制冷剂/油混合物流从蒸发器14传递到汽化器28。次级回流管线32和次级汽化器阀34也可以连接蒸发器14和汽化器28，以将另外的制冷剂/油混合物提供到汽化器28。尽管本文示出并描述两个阀，但是可以使用其他数量的阀。汽化器阀30和次级汽化器阀34由控制器36控制，并且可根据蒸发器14中的制冷剂/油混合物的量和/或汽化器28接受并处理另外的制冷剂/油混合物的能力来打开或关闭。
汽化器28包括汽化器管线38，从管线18分接到在压缩机12下游并且在冷凝器20上游的汽化器输入管线40中的热气态制冷剂流动穿过汽化器管线38。汽化器28实质上是用于从制冷剂/油混合物中提取制冷剂的热交换器。汽化器管线38可以是一卷或多个传导热交换器管。汽化器管线38中的气态制冷剂的温度高于制冷剂/油混合物。因此，汽化器管线38中的气态制冷剂沸溢并且将制冷剂从制冷剂/油混合物中分离出来，并且通过输出管线42输出分离的制冷剂以通过通道16朝向压缩机12输出。流动穿过汽化器管线38、现冷凝为液态的制冷剂流动到蒸发器14。孔口44或其他流动约束装置可沿着汽化器管线38位于汽化器28与蒸发器14之间，以确保冷凝过程跨汽化器28在几乎恒定的压力和温度下发生。
汽化器28通过贮槽输入48将具有第二油浓度的第二液体制冷剂/油混合物流输出到油贮槽46中。如果希望或需要制冷剂进一步沸溢，可将连接到控制器36的加热器50 (例如电加热器)添加到汽化器28和/或油贮槽46。
油贮槽46中的液体制冷剂/油混合物52与所需相比可处于更高温度，并且因此具有更低粘度。此外，液体制冷剂/油混合物52可具有不同于第二油浓度的第三油浓度。为了增加粘度并且增强压缩机12的润滑，通过油管线56将液体制冷剂/油混合物52从油贮槽46驱使到热交换器54。在一些实施方案中，使用油泵58驱使液体制冷剂/油混合物流。温度相对低的抽吸气体70从蒸发器14流动并进入热交换器54中。液体制冷剂/油混合物与抽吸气体70之间的热交换使液体制冷剂/油混合物冷却，从而增加其粘度。然后液体制冷剂/油混合物通过油管线56流动到压缩机12以润滑压缩机12。然后液体制冷剂/油混合物通过贮槽管线60从压缩机12返回到油贮槽46。
图2中示出另一个实施方案。在此实施方案中，汽化器输入管线40是从压缩机12的压缩室而不是从管线18延伸。在一些实施方案中，汽化器输入管线40从压缩机12的最后一个封闭叶瓣(未示出)延伸。在压缩机12处而不是在压缩机12下游去除热气体制冷剂使得所提取的热气体制冷剂的温度更高，因为一旦热气体制冷剂从压缩机12排出就发生损失。
现参考图3的实施方案，通过贮槽管线60流动到油贮槽的液体制冷剂/油混合物穿过压缩机热交换器62。穿过压缩机热交换器62的液体制冷剂/油混合物通过使排气通过压缩机排出管线64从压缩机12流动穿过压缩机热交换器62来加热。在压缩机热交换器62处加热液体制冷剂/油混合物提高油贮槽46中的液体制冷剂/油混合物的温度，从而帮助使油贮槽46中的任何制冷剂沸溢。另外地，这个或其他实施方案可包括制冷剂控制阀66，其控制从蒸发器14到热交换器54中的流动，以控制穿过热交换器54并返回到压缩机12的液体制冷剂/油混合物的温度。
现参考图4，一些实施方案可包括真空泵68以通过输出管线42将制冷剂泵送到通道16。真空泵68可用于将汽化器28和/或油贮槽46中的压力降低到低于蒸发器14中的压力，从而驱动制冷剂更强烈地从汽化器28和/或油贮槽46沸溢。
虽然仅结合有限数量的实施方案对本发明进行了详细描述，但应易于理解，本发明不限于这些公开的实施方案。相反，可对本发明进行修改，以引入以上未描述但与本发明精神和范围相称的任何数量的变化、改变、替代或等同布置。另外，虽然已描述了本发明的各种实施方案，但应理解，本发明的各个方面可仅包括所述实施方案中的一些。因此，本发明不应被视为受限于前面的描述，而是仅受限于所附权利要求书的范围。

Claims (16)

1.一种制冷系统，其包括：
压缩机，其在其中具有压缩机润滑剂流，所述压缩机压缩从其穿过的蒸气制冷剂流；
蒸发器，其可操作地连接到所述压缩机，所述蒸发器包括将通过与所述蒸发器中的液体制冷剂进行热能交换来冷却的环境；以及
润滑剂回收系统，其包括：
汽化器，其能从所述蒸发器接收具有第一润滑剂浓度的第一压缩机润滑剂和制冷剂混合物流，所述汽化器使用压缩制冷剂流来使制冷剂从所述第一压缩机润滑剂和制冷剂混合物流中沸溢；
润滑剂贮槽，其能从所述汽化器接收所具有的第二润滑剂浓度大于所述第一润滑剂浓度的第二压缩机润滑剂和制冷剂混合物流；以及
热交换器，其能从所述润滑剂贮槽接收具有第三润滑剂浓度的第三压缩机润滑剂和制冷剂混合物流，所述热交换器使用蒸发器抽吸气体来冷却所述第三压缩机润滑剂和制冷剂混合物流，从而在将所述第三压缩机润滑剂和制冷剂混合物流驱使到所述压缩机以润滑所述压缩机之前增加其粘度，
其中，所述制冷系统还包括压缩机热交换器，所述压缩机热交换器使用来自于所述压缩机的排气来加热穿过所述压缩机热交换器流动到所述润滑剂贮槽的润滑剂和制冷剂混合物。
2.如权利要求1所述的制冷系统，其中所述压缩制冷剂流从将所述压缩机连接到所述制冷系统的冷凝器的管线被抽取。
3.如权利要求1所述的制冷系统，其中所述压缩制冷剂流从所述压缩机的压缩室被抽取。
4.如权利要求1所述的制冷系统，其还包括设置在所述汽化器和/或所述润滑剂贮槽中的加热器。
5.如权利要求1所述的制冷系统，其还包括油泵以从所述润滑剂贮槽驱使所述第三压缩机润滑剂和制冷剂混合物流穿过所述热交换器以到达所述压缩机。
6.如权利要求1所述的制冷系统，其还包括阀以控制蒸发器抽吸气体到所述热交换器的流动。
7.如权利要求1所述的制冷系统，其还包括真空泵以将制冷剂气体从所述汽化器和/或所述润滑剂贮槽朝向所述压缩机驱使。
8.一种制冷系统的油料回收方法，其包括：
使具有第一润滑剂浓度的第一液体制冷剂和润滑剂混合物流从所述制冷系统的蒸发器流动到汽化器；
使用与从所述汽化器中穿过的压缩制冷剂流进行的热能传递来将制冷剂从所述第一液体制冷剂和润滑剂混合物流中分离出来；
使所具有的第二润滑剂浓度大于所述第一润滑剂浓度的第二液体制冷剂和润滑剂混合物流流动到润滑剂贮槽；
从所述润滑剂贮槽驱使第三液体制冷剂和润滑剂混合物流穿过热交换器，在所述热交换器中，所述第三液体制冷剂和润滑剂混合物流通过与蒸发器抽吸气体流进行热能交换来冷却；朝向所述压缩机驱使所冷却的第三液体制冷剂和润滑剂混合物流以润滑所述压缩机；以及
使所述润滑剂流动穿过设置在所述压缩机与所述润滑剂贮槽之间的压缩机热交换器以升高润滑剂温度，并且使用来自于所述压缩机的排气来加热所述压缩机热交换器中的所述润滑剂。
9.如权利要求8所述的方法，其还包括：从将所述压缩机连接到所述制冷系统的冷凝器的管线抽取所述压缩制冷剂流。
10.如权利要求8所述的方法，其还包括：从所述压缩机的压缩室抽取所述压缩制冷剂流。
11.如权利要求8所述的方法，其还包括：加热所述润滑剂贮槽中的所述第三液体制冷剂和润滑剂混合物流以将另外的制冷剂从所述第二液体制冷剂和润滑剂混合物流中分离出来。
12.如权利要求8所述的方法，其还包括：通过油泵从所述润滑剂贮槽驱使所述第三液体制冷剂和润滑剂混合物流穿过所述热交换器以到达所述压缩机。
13.如权利要求8所述的方法，其还包括：使用所述加热的润滑剂来将制冷剂从所述润滑剂贮槽中的所述第三液体制冷剂和润滑剂混合物流分离出来。
14.如权利要求8所述的方法，其还包括：通过阀控制蒸发器抽吸气体到所述热交换器的流动。
15.如权利要求8所述的方法，其还包括：从所述汽化器和/或所述润滑剂贮槽朝向所述压缩机驱使制冷剂气体。
16.如权利要求15所述的方法，其还包括：使用真空泵从所述汽化器和/或所述润滑剂贮槽朝向所述压缩机驱使所述制冷剂气体。
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