CN106016801B - 一种防低温冻油自复叠制冷系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种防低温冻油自复叠制冷系统及其控制方法，涉及制冷技术领域，能够解决润滑油通过中间回热器进入蒸发器单元内形成润滑油冰堵的问题。该系统包括压缩制冷装置、中间回热器和第一节流单元以及蒸发器单元；中间回热器的热流入口通过管路与压缩制冷装置的第一出口连接，中间回热器的热流出口通过第一节流单元连接至蒸发器单元的入口；中间回热器的第一冷流入口通过管路与蒸发器单元的出口连通，中间回热器的冷流出口通过管路与压缩制冷装置的入口连接；压缩制冷装置的第二出口通过防冻油单元与中间回热器的第二冷流入口连通；当系统启动后，防冻油单元开启进入双向导通状态；当系统关闭后，防冻油单元关闭进入单向导通状态。

Description

一种防低温冻油自复叠制冷系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种防低温冻油自复叠制冷系统及其控制方法。

背景技术

在制取较低温度时，复叠式制冷循环被广泛应用。复叠式制冷循环由经典复叠制冷循环和自复叠制冷循环组成，而在经典复叠式制冷循环中，复叠级数的增加又会使结构变复杂、效率变低、成本增加。自复叠制冷系统由于结构简单、可靠性高、寿命长、成本低等优点，成为研究的热门。自复叠制冷系统主要用于制取-40℃以下的温度，是采用单台压缩机和混合工质的单级压缩、自然分离、多级复叠的方法，选择合适的工质配比、优化的运行参数，在高低沸点组分间实现复叠，以此制取较低温度。

在自复叠制冷系统中，润滑油对压缩机各个运动部件起着润滑和冷却作用，可以保证压缩机的正常运转，降低压缩机的摩擦功、带走摩擦热，防止运动零件以发热而“卡死”；防止工质泄漏；防止各零件锈蚀；带走各种机械杂质和油污，起到清洗作用。

在自复叠制冷系统中，气液分离器是压缩制冷装置侧不可或缺的装置，随着系统的运行，压缩机内部的润滑油也会随着冷剂工质一起在压缩机、冷凝器、中间回热器、蒸发器单元的管路内循环流动。由于系统的压差推动是持续的，润滑油最后都不会滞留在蒸发器单元中。当系统停机时，气液分离器内的压力比蒸发器单元内的压力大，润滑油就会通过中间回热器进入蒸发器单元内，形成润滑油冰堵。

发明内容

本发明的实施例提供一种防低温冻油自复叠制冷系统及其控制方法，能够解决润滑油通过中间回热器进入蒸发器单元内形成润滑油冰堵的问题。

第一方面，提供一种防低温冻油自复叠制冷系统，包括压缩制冷装置、中间回热器和第一节流单元以及蒸发器单元；所述中间回热器的热流入口通过管路与压缩制冷装置的第一出口连接，所述中间回热器的热流出口通过所述第一节流单元连接至所述蒸发器单元的入口；所述中间回热器的第一冷流入口通过管路与所述蒸发器单元的出口连通，所述中间回热器的第冷流出口通过管路与压缩制冷装置的入口连接；

所述压缩制冷装置的第二出口通过防冻油单元与所述中间回热器的第二冷流入口连通；当系统启动后，所述防冻油单元开启进入双向导通状态，所述压缩制冷装置的工质和防冻油通过所述防冻油单元由所述压缩制冷装置流入所述中间回热器的第二冷流入口，所述蒸发器单元的工质和防冻油由蒸发器单元的出口流入中间回热器的第一冷流入口；当系统关闭后，所述防冻油单元关闭进入单向导通状态，所述蒸发器单元的工质和防冻油由蒸发器单元的出口流入中间回热器的第一冷流入口。

第二方面，提供一种如上述的防低温冻油自复叠制冷系统的控制方法，

在所述低温制冷系统启动后，控制所述防冻油单元开启进入双向导通状态；

在所述低温制冷系统关闭后，控制所述防冻油单元关闭进入单向导通状态。

上述实施例提供的防低温冻油自复叠制冷系统及其控制方法中，自复叠制冷系统包括压缩制冷装置、中间回热器和第一节流单元以及蒸发器单元；中间回热器的热流入口通过管路与压缩制冷装置的第一出口连接，所述中间回热器的热流出口通过所述第一节流单元连接至所述蒸发器单元的入口；所述中间回热器的第一冷流入口通过管路与所述蒸发器单元的出口连通，所述中间回热器的第冷流出口通过管路与压缩制冷装置的入口连接；压缩制冷装置的第二出口通过防冻油单元与所述中间回热器的第二冷流入口连通；由于防冻油单元串联于压缩制冷装置的第二出口和中间回热器的第二冷流入口之间，当系统启动后，所述防冻油单元开启进入双向导通状态，所述压缩制冷装置的工质和防冻油通过所述防冻油单元由所述压缩制冷装置流入所述中间回热器的第二冷流入口，所述蒸发器单元的工质和防冻油由蒸发器单元的出口流入中间回热器的第一冷流入口；由于系统的压差推动是持续的，润滑油最后都不会滞留在蒸发器单元中；当系统关闭后，所述防冻油单元关闭进入单向导通状态，所述蒸发器单元的工质和防冻油由蒸发器单元的出口流入中间回热器的第一冷流入口，虽然系统关闭后，虽然压缩制冷装置侧的压力比蒸发器单元内的压力大，但由于防冻油单元的单向导通作用能够反向阻断润滑油回流至蒸发器单元，从而解决润滑油通过中间回热器进入蒸发器单元内形成润滑油冰堵的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例提供的一种防低温冻油自复叠制冷系统的结构示意图；

图2为本发明的另一实施例提供的一种防低温冻油自复叠制冷系统的结构示意图。

附图标记：

压缩制冷装置-11；

压缩机-111；

冷凝器-112；

气液分离器-113；

第二节流单元-114；

气分装置-115；

过滤器-116；

高压保护器-117；

中间回热器-12；

第一节流单元-13；

蒸发器单元-14；

防冻油单元-15；

冷冻箱-16。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术中，在自复叠制冷系统中，随着系统的运行，压缩机内部的润滑油也会随着冷剂工质一起在压缩机、冷凝器、中间回热器、蒸发器单元的管路内循环流动。由于系统的压差推动是持续的，润滑油最后都不会滞留在蒸发器单元中。当系统停机时，压缩制冷装置侧气液分离器内的压力比蒸发器单元内的压力大，润滑油就会通过中间回热器进入蒸发器单元内，形成润滑油冰堵。为解决上述问题，本发明的原理为：压缩制冷装置侧和中间回热器之间设置防冻油单元，系统关闭后，虽然压缩制冷装置侧的压力比蒸发器单元内的压力大，但由于防冻油单元大单向导通作用能够反向阻断润滑油回流至蒸发器单元，从而解决润滑油通过中间回热器进入蒸发器单元内形成润滑油冰堵的问题。

具体的参照图1所示，本发明的实施例提供的，一种防低温冻油自复叠制冷系统，包括压缩制冷装置11、中间回热器12和第一节流单元13以及蒸发器单元14；

其中，中间回热器12的热流入口in2通过管路与压缩制冷装置11的第一出口连接，中间回热器12的热流出口out2通过第一节流单元13连接至蒸发器单元14的入口；中间回热器12的第一冷流入口in1通过管路与蒸发器单元14的出口连通，中间回热器12的冷流出口out1通过管路与压缩制冷装置11的入口连接；

压缩制冷装置11的第二出口通过防冻油单元15与中间回热器12的第二冷流入口in2连通；

当系统启动后，所述防冻油单元15开启进入双向导通状态，所述压缩制冷装置11的工质和防冻油通过所述防冻油单元15由所述压缩制冷装置11流入所述中间回热器12的第二冷流入口in3，所述蒸发器单元14的工质和防冻油由蒸发器单元14的出口流入中间回热器12的第一冷流入口in1；当系统关闭后，所述防冻油单元15关闭进入单向导通状态，所述蒸发器单元15的工质和防冻油由蒸发器单元15的出口流入中间回热器12的第一冷流入口in1。

如图1所示，蒸发器单元14设置于冷冻箱16外侧或嵌入冷冻箱16外壁。其中，第一节流单元13为毛细管，中间回热器12、所述第一节流单元13、所述蒸发器单元14设置于保温层中。其中，第一冷流入口in1与冷流出口out1构成中间回热器12的冷流通道，热流入口in2和热流出口out2构成中间回热器12的热流通道，第二冷流入口in3为位于冷流通道上的另一入口，具体位置不做限定，示例性的可以在工质流动方向上位于冷流通道的中部或后端。此外，防冻油单元15可以为电磁阀。

上述实施例提供的自复叠制冷系统包括压缩制冷装置、中间回热器和第一节流单元以及蒸发器单元；中间回热器的热流入口通过管路与压缩制冷装置的第一出口连接，所述中间回热器的热流出口通过所述第一节流单元连接至所述蒸发器单元的入口；所述中间回热器的第一冷流入口通过管路与所述蒸发器单元的出口连通，所述中间回热器的第冷流出口通过管路与压缩制冷装置的入口连接；压缩制冷装置的第二出口通过防冻油单元与所述中间回热器的第二冷流入口连通；由于防冻油单元串联于压缩制冷装置的第二出口和中间回热器的第二冷流入口之间，当系统启动后，所述防冻油单元开启进入双向导通状态，所述压缩制冷装置的工质和防冻油通过所述防冻油单元由所述压缩制冷装置流入所述中间回热器的第二冷流入口，所述蒸发器单元的工质和防冻油由蒸发器单元的出口流入中间回热器的第一冷流入口；由于系统的压差推动是持续的，润滑油最后都不会滞留在蒸发器单元中；当系统关闭后，所述防冻油单元关闭进入单向导通状态，所述蒸发器单元的工质和防冻油由蒸发器单元的出口流入中间回热器的第一冷流入口，虽然系统关闭后，虽然压缩制冷装置侧的压力比蒸发器单元内的压力大，但由于防冻油单元的单向导通作用能够反向阻断润滑油回流至蒸发器单元，从而解决润滑油通过中间回热器进入蒸发器单元内形成润滑油冰堵的问题。

其中，参照图2所示，该制冷系统中，压缩制冷装置11包括：压缩机111、冷凝器112、气液分离器113、第二节流单元114和气分装置115；

其中所述中间回热器12的冷流出口out1通过所述气分装置115连接至所述压缩机111的入口，所述压缩机111的出口连接至所述冷凝器112的入口，所述冷凝器112的出口连接至所述气液分离器113的入口，所述气液分离器113的液相出口通过所述第二节流单元114和所述防冻油单元15连接至所述中间回热器12的第一冷流入口in1；所述气液分离器113的气相出口连接所述中间回热器12的热流入口in2。

具体的，由于防冻油单元串联于气液分离器出液口和中间回热器的第二冷流入口之间，当系统启动后，所述防冻油单元开启进入双向导通状态，所述压缩制冷装置的工质和防冻油通过所述防冻油单元由所述压缩制冷装置流入所述中间回热器的第二冷流入口，所述蒸发器单元的工质和防冻油由蒸发器单元流入中间回热器的第一冷流入口；由于系统的压差推动是持续的，润滑油最后都不会滞留在蒸发器单元中；当系统关闭后，所述防冻油单元关闭进入单向导通状态，所述蒸发器单元的工质和防冻油由蒸发器单元流入中间回热器的第一冷流入口，虽然系统关闭后，虽然气液分离器内的压力比蒸发器单元内的压力大，但由于防冻油单元大单向导通作用能够反向阻断润滑油回流至蒸发器单元，从而解决润滑油通过中间回热器进入蒸发器单元内形成润滑油冰堵的问题。

此外，所述压缩制冷装置11还包括：过滤器116，所述冷凝器112的出口通过所述过滤器116连接至所述气液分离器113的入口。

所述压缩制冷装置11还包括：高压保护器117，所述高压保护器117连接于所述压缩机111的入口和出口之间。示例性的，第二节流单元114为毛细管。

本发明的实施例提供上述防低温冻油自复叠制冷系统的控制方法，包括如下步骤：

101、在所述低温制冷系统启动后，控制所述防冻油单元开启进入双向导通状态；

102、在所述低温制冷系统关闭后，控制所述防冻油单元关闭进入单向导通状态。

上述实施例提供的防低温冻油自复叠制冷系统的控制方法中，当系统启动后，所述防冻油单元开启进入双向导通状态，所述压缩制冷装置的工质和防冻油通过所述防冻油单元由所述压缩制冷装置流入所述中间回热器的第二冷流入口，所述蒸发器单元的工质和防冻油由蒸发器单元的出口流入中间回热器的第一冷流入口；由于系统的压差推动是持续的，润滑油最后都不会滞留在蒸发器单元中；当系统关闭后，所述防冻油单元关闭进入单向导通状态，所述蒸发器单元的工质和防冻油由蒸发器单元的出口流入中间回热器的第一冷流入口，虽然系统关闭后，虽然压缩制冷装置侧的压力比蒸发器单元内的压力大，但由于防冻油单元的单向导通作用能够反向阻断润滑油回流至蒸发器单元，从而解决润滑油通过中间回热器进入蒸发器单元内形成润滑油冰堵的问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种防低温冻油自复叠制冷系统，其特征在于，包括压缩制冷装置、中间回热器和第一节流单元以及蒸发器单元；所述中间回热器的热流入口通过管路与压缩制冷装置的第一出口连接，所述中间回热器的热流出口通过所述第一节流单元连接至所述蒸发器单元的入口；所述中间回热器的第一冷流入口通过管路与所述蒸发器单元的出口连通，所述中间回热器的冷流出口通过管路与压缩制冷装置的入口连接；

所述压缩制冷装置的第二出口通过防冻油单元与所述中间回热器的第二冷流入口连通；当系统启动后，所述防冻油单元开启进入双向导通状态，所述压缩制冷装置的工质和防冻油通过所述防冻油单元由所述压缩制冷装置流入所述中间回热器的第二冷流入口，所述蒸发器单元的工质和防冻油由蒸发器单元的出口流入中间回热器的第一冷流入口；当系统关闭后，所述防冻油单元关闭进入单向导通状态，所述蒸发器单元的工质和防冻油由蒸发器单元的出口流入中间回热器的第一冷流入口。

2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述防冻油单元为电磁阀。

3.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述第一节流单元为毛细管。

4.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述压缩制冷装置包括：压缩机、冷凝器、气液分离器、第二节流单元和气分装置；

其中所述中间回热器的冷流出口通过所述气分装置连接至所述压缩机的入口，所述压缩机的出口连接至所述冷凝器的入口，所述冷凝器的出口连接至所述气液分离器的入口，所述气液分离器的液相出口通过所述第二节流单元和所述防冻油单元连接至所述中间回热器的第二冷流入口；所述气液分离器的气相出口连接所述中间回热器的热流入口。

5.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于，所述压缩制冷装置还包括：过滤器，所述冷凝器的出口通过所述过滤器连接至所述气液分离器的入口。

6.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于，所述压缩制冷装置还包括：高压保护器，所述高压保护器连接于所述压缩机的入口和出口之间。

7.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于，所述第二节流单元为毛细管。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述中间回热器、所述第一节流单元、所述蒸发器单元设置于保温层中。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的防低温冻油自复叠制冷系统的控制方法，其特征在于，

在所述低温制冷系统启动后，控制所述防冻油单元开启进入双向导通状态；

在所述低温制冷系统关闭后，控制所述防冻油单元关闭进入单向导通状态。