CN110186233A - Co2制冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种CO2制冷系统，包括低压循环桶、供液管路和第一旁通管路，液管路设有用于抽取低压循环桶中的液态CO2的屏蔽泵，第一旁通管路的一端与所述低压循环桶连接，另一端与供液管路连接。当CO2制冷系统停机或者停电时，第一旁通管路用于引导滞留在管道内制冷剂流回低压循环桶内，防止管道内的压力超过设计压力，同时，当CO2制冷系统所需的制冷剂较少或者不需要制冷剂时，形成循环回路保证屏蔽泵中有一定量的制冷剂流过，防止屏蔽泵的电机过热，保证CO2制冷系统安全可靠地运行。

Description

CO2制冷系统
技术领域
本发明涉及一种制冷系统，特别是涉及CO2制冷系统。
背景技术
CO2作为天然的制冷工质，具有高密度和低粘度的特点，其流动损失小、传热效果良好，同时CO2环境表现优良、费用低易获取、稳定性好、有利于减小装置体积，而且最重要的是，CO2安全无毒，不可燃。传统的制冷剂氟利昂由于其对环境的不友好性，正在渐渐地被淘汰，CO2作为安全、环保、无污染的自然工质，在业界的呼声越高越高，近几年来，CO2作为制冷剂，逐渐地应用于CO2冷热联供系统、超商CO2制冷系统以及大型冷库系统，如物流库、屠宰库、水产速冻等。
但是采用CO2作为制冷剂也有相应的高要求，无论是亚临界循环还是跨临界循环，CO2制冷系统的运行压力都高于传统的制冷空调系统。当系统停用或者突然断电时，低压端的制冷剂压力回升，导致部分管路内的压力超过设计压力，引起部分配件及管路爆裂。并且在泵供液系统中，泵在小流量的情况下长期运行，其效率较低且会发热，引起泵损坏，导致系统无法正常运行。因此，以CO2作为制冷工质在系统的工作时必须有相应的保证措施，以维持系统安全、稳定、可靠地运行。
发明内容
为了解决CO2制冷系统中压力过高及屏蔽泵的电机烧毁的问题，本发明提供了一种CO2制冷系统，技术方案如下：
一种CO2制冷系统，包括低压循环桶和供液管路，所述供液管路设有屏蔽泵，所述屏蔽泵用于抽取所述低压循环桶中的液态CO2，并使液态CO2流入所述供液管路进行供液；所述CO2制冷系统还包括第一旁通管路，所述第一旁通管路的一端与所述低压循环桶连接，另一端与所述供液管路连接；所述第一旁通管路、低压循环桶、供液管路构成液态CO2循环回路，所述第一旁通管路用于引导滞留在所述供液管路内的液态CO2流回所述低压循环桶内，防止管道内的压力超过设计压力，并使液态CO2能够循环地流经所述屏蔽泵，保证所述屏蔽泵中有一定量的制冷剂流过，防止所述屏蔽泵的电机过热。
在其中一个实施例中，所述第一旁通管路上设有至少两个第一截断阀，至少两个所述第一截断阀间隔地安装在所述第一旁通管路上；当第一旁通管路发生故障时，利用两个所述第一截断阀截断管路，对第一旁通管路进行检修。
在其中一个实施例中，所述第一旁通管路上还设有第一安全阀，所述第一安全阀安装在两个所述第一截断阀之间，当管路中的压力过高时，通过所述第一安全阀泄压。
在其中一个实施例中，所述供液管路还包括主管、至少一条支管，所述支管一端与所述低压循环桶相连接，另一端与所述的主管相连接，所述屏蔽泵设于所述支管上。
在其中一个实施例中，所述支管上设有止逆截断件以及第二截断阀；所述屏蔽泵设于所述止逆截断件与第二截断阀之间；所述止逆截断件的出口端与所述主管相连接；所述第二截断阀的入口端与所述低压循环桶连接；所述止逆截断件可防止液态CO2倒流，当所述支管内或者所述支管中的配件发生故障时，可利用所述止逆截断件和第二截断阀关断管路，进行检修。
在其中一个实施例中，所述屏蔽泵入口端设有过滤器，以保护CO2制冷系统免受杂质影响，所述过滤器的入口端与所述第二截断阀的出口端连接。
根据CO2制冷系统的不同设计，所述支管的数量为多条，且多条所述支管并联地安装于所述主管上,液态CO2均匀地流入各所述支管内。
在其中一个实施例中，所述CO2制冷系统还包括第二旁通管路，所述第二旁通管路双向导通，所述第二旁通管路的一端与所述低压循环桶连接，另一端与所述屏蔽泵的出口端连接；
当所述屏蔽泵的吸入口压力较低时，液态CO2从所述低压循环桶中流出，从所述第二旁通管路流入所述屏蔽泵，以防止所述屏蔽泵发生气蚀。
当CO2制冷系统停止运行时，所述支管中的液态CO2通过所述第一旁通管路和所述第二旁通管路流回至所述低压循环桶，防止管路和配件因压力高而发生爆裂。
在其中一个实施例中，所述第二旁通管路上设有调节阀，所述调节阀用于控制流经所述屏蔽泵中的制冷剂流量；所述调节阀的一端与所述低压循环桶连接。
在其中一个实施例中，所述的第二旁通管路中还设有至少一个第三截断阀，所述第三截断阀的入口端与所述屏蔽泵的出口端连接，所述第三截断阀的出口端与所述调节阀的入口端连接。
在其中一个实施例中，所述低压循环桶上设有第二安全阀，当所述低压循环桶中的压力过高时，通过所述第二安全阀泄压。
在其中一个实施例中，所述第一截断阀为截止阀。
在其中一个实施例中，所述第二截断阀为截止阀。
在其中一个实施例中，所述第三截断阀为截止阀。
在其中一个实施例中，所述屏蔽泵为制冷泵。
在其中一个实施例中，所述止逆截断件为具有单向功能的截止阀。
在其中一个实施例中，所述调节阀为手动膨胀阀。
与现有技术相比，本发明提供的一种CO2制冷系统，设置了第一旁通管路，当CO2制冷系统停止运行或者停电时，能够通过所述第一旁通管路引流，及时缓解管路及配件的压力；同时，所述低压循环桶、所述供液管路以及所述第一旁通管路构成了液态CO2循环回路，从而在CO2制冷系统所需液态CO2较少或者不需要时，所述屏蔽泵中仍有一定的液态CO2流过，减少了所述屏蔽泵的电机被烧毁的发生几率。
附图说明
图1为本发明的CO2制冷系统原理图。
图中各符号表示含义如下：
1-低压循环桶；2-供液管路；3-第一旁通管路；4-第二旁通管路；10-出液管；11-第一回液管；12-第二回液管；13-回气管；14-供气管；15-第三回液管；16-第二安全阀；20-主管；21-支管；210-止逆截断件；211-屏蔽泵；212-过滤器；213-第二截断阀；30-第一截断阀；31-第一安全阀；40-第三截断阀；41-调节阀。
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。
需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参见图1，本发明提供一种CO2制冷系统，该CO2制冷系统应用于冷库中，并作为冷库中温或低温泵的供液系统。当然，在其他实施例中，所述CO2制冷系统还可以应用于CO2冷热联供系统、超商CO2制冷系统等。
请继续参阅图1，所述CO2制冷系统包括低压循环桶1、供液管路2及第一旁通管路3。低压循环桶1可固定于外部支架，供液管路2的一端与低压循环桶1连接，另一端与蒸发器(图未示)连接，供液管路2上设有屏蔽泵211，屏蔽泵211用于抽取低压循环桶1中的液态CO2并输送至蒸发器进行换热。屏蔽泵211中设有电机(图未示)和叶轮(图未示)，电机的转子(图未示)和泵的叶轮(图未示)固定在同一根轴承(图未示)上，当屏蔽泵211长时间在小流量情况下运转时，效率较低，会导致发热，液态CO2蒸发，引起电机烧毁。
第一旁通管路3的一端与供液管路2连接，另一端与低压循环桶1连接。第一旁通管路3、低压循环桶1、供液管路2构成一条液态CO2循环回路，第一旁通管路3用于引导滞留在供液管路2内的液态CO2流回低压循环桶1内，并使液态CO2能够循环地流经屏蔽泵211，防止电机过热。
可以理解的是，当冷库温度达到要求、CO2制冷系统停用或停电时，供液管路2内的液态CO2通过第一旁通管路3流回低压循环桶1中，及时缓解管路及配件的压力。同时，当冷库温度达到要求时，CO2制冷系统所需的制冷剂量减少，甚至不需要制冷剂流过时，那么，供液管路2中制冷剂流量过少或者无流量，而此时CO2制冷系统未断电，则屏蔽泵211在小流量或者无流量的情况下长期工作，低压循环桶1、供液管路2以及第一旁通管3路构成一条液态CO2循环回路，从而，保证屏蔽泵中始终有一定的CO2制冷流过，进而，避免屏蔽泵211的电机烧毁。
低压循环桶1上设有出液管10、第二回液管12及回气管13。出液管10与供液管路2的一端连接，向CO2制冷系统提供所需的液态CO2。回气管13与蒸发器连接，供液管路2中的液态CO2经过蒸发器蒸发后变成湿回气，经回气管13回至低压循环桶1中。第二回液管12与第一旁通管路3的一端连接，当冷库温度达到要求、CO2制冷系统暂停使用或者停电时，滞留在供液管路2中的CO2经第一旁通管路3，再经过第二回液管12回到低压循环桶1中，同时，液态CO2从出液管10中流出，经过屏蔽泵211，再经过第一旁通管路3，再从第二回液管12流回低压循环桶1中，再从出液管10流出，构成一个循环回路。
低压循环桶1上还设有出气管14及第三回液管15。出气管14与压缩机(图未示)连接，第三回液管15与节流阀(图未示)连接。从回气管13中流出的湿回气，经低压循环桶1进行气液分离后，气态CO2从供气管14流出，经压缩机压缩后，再经冷凝器(图未示)冷凝，再经过节流阀节流降压，从第三回液管15回到低压循环桶1中。
进一步地，低压循环桶1上还设有安全阀16，当低压循环桶1中的压力过大时，打开安全阀16进行泄压。
供液管路2包括主管20和支管21，主管20的一端与第一旁通管路3及蒸发器连接，另一端与支管21连接。屏蔽泵211设置在支管21上。在本实施例中，供液管路2设置了两条相同的并联支管21，液态CO2经屏蔽泵211，从低压循环桶1中抽取液态CO2，从出液管10流出，均匀地流入两条并联的支管21中，在主管20中汇合后向CO2制冷系统进行供液。当然，在其他实施例中，根据CO2制冷系统供液量不同，可以设置一条、两条或两条以上并联支管。
进一步地，支管21上还设有防止液态CO2倒流的止逆截断件210及第二截断阀213。第二截断阀213的入口端与低压循环桶1的出液管10连接，屏蔽泵211的出口端与止逆截断件210的入口端连接，止逆截断件210的出口端与主管20连接。当支管21内的管路或者配件发生故障时，可利用止逆截断件210和第二截断阀213截断管路，进行检修。本实施例中，屏蔽泵211为制冷泵，第二截断阀213为截止阀，止逆截断件210为具有单向功能的截止阀，当然，在其他实施例中，屏蔽泵211还可以为其他具有相同功能的泵，第二截断阀213还可以为球阀等具有相同功能的阀件，第二截断阀213也可以为两个及以上，止逆截断件210还可以为其他具有相同功能的阀件。
支管21中还设有过滤器212，过滤器212可防止杂质影响CO2制冷系统正常运行，过滤器212的入口端与第二截断阀213的出口端连接，过滤器212的出口端与屏蔽泵211的入口端连接。
第一旁通管路3上设有两个第一截断阀30，两个第一截断阀30间隔地安装在第一旁通管路3上。其中一个第一截断阀30的入口端与低压循环桶1的第二回液管12连接，另一个第一截断阀30的出口端与供液管路2连接。当第一旁通管路3发生故障时，可利用两个第一截断阀30关断管路，进行检修。本实施例中，第一截断阀30为截止阀，当然，在其他实施例中，第一截断阀30为截止阀也可以为球阀等具有相同功能的阀件，第一截断阀30为两个及以上。
第一旁通管路3上还设有第一安全阀31，其中一个第一截断阀30出口端与第一安全阀的入口端连接，第一安全阀31的出口端与另一个第一截断阀30的入口端连接。当管路中的压力过高时，通过第一安全阀31泄压。
请继续参阅图1，CO2制冷系统还包括第二旁通管路4，第二旁通管路4具有双向导通的功能。低压循环桶1还设有第一回液管11，第二旁通管路4的一端与第一回液管11连接，另一端与屏蔽泵211的出口端连接。当屏蔽泵211的吸入口压力较低时，液态CO2从低压循环桶1的第一回液管11流出，从第二旁通管路4流入屏蔽泵211。当CO2制冷系统停止运行时，支管21中滞留的液态CO2通过第二旁通管路4，再进过第一回液管11，流回至低压循环桶1中。
第二旁通管路4上设有两个第三截断阀40，其中一个第三截断阀40的入口端与屏蔽泵211的出口端连接，两个第三截断阀40的出口端相连接，当屏蔽泵211的叶轮进口处的压力小于或等于液态CO2的饱和蒸气压时，液态CO2气化形成气泡而发生气蚀。利用旁通管路4与屏蔽泵211出口连接，防止屏蔽泵211发生气蚀。
本实施例中，第三截断阀40为截止阀，第三截断阀40可以为球阀等具有相同功能的阀件，第三截断阀40的数量也可以为两个及以上。
进一步地，第二旁通管路4上还设有调节阀41，两个第三截断阀40的出口端同时与调节阀41的入口端连接，调节阀41的出口端与压低循环桶1的第一回液管11连接。当第二旁通管路4发生故障时，可利用第三截断阀40及调节阀41关断管路，进行检修。在本实施例中，调节阀41为手动膨胀阀，既有关断作用又有流量调节作用，当然，在其他实施例中，截止阀调节阀41也可以为其他具有关断和调节流量作用的阀件。
在工作过程中，蒸发器出来的湿回气从第二回液管12中回到低压循环桶1中，经低压循环桶1进行气液分离，分离出来的气态CO2通过出气管14流到压缩机中，而液态CO2存入低压循环桶1底部。经过压缩机压缩的气态CO2，经过冷凝器冷凝为液态CO2，再经过节流阀节流降压，通过第二回液管12流回低压循环桶1中。液态CO2再通过屏蔽泵211抽取，经供液管路10流出，经过并联的支管211，液态CO2在主管20中汇合，流向蒸发器，以满足冷库的制冷需求。
当冷库温度达到要求时，所需的制冷剂流量减少，甚至不需要制冷剂时，低压循环桶1中的液态CO2通过出液管10，流经支管21，经过主管20，再流入第一旁通管路3，再经过第二回液管12流回低压循环桶1中，液态CO2再由出液管10流出，形成循环回路。通过调节阀41调节流量，以控制流经屏蔽泵211的制冷剂的流量，以保证屏蔽泵211中有一定量的制冷剂流过。当屏蔽泵211的叶轮进口处的压力较小时，液态CO2从低压循环桶1的第一回液管11流出，经过流入屏蔽泵211，可有效避免屏蔽泵211发生气蚀。
当冷库温度达到要求、冷库停用或者停电时，低压端的CO2制冷剂压力回升，滞留在供液管路2中的CO2制冷剂通过第一旁通管路3流回至低压循环桶1内，滞留在支管21中的CO2制冷剂通过第二旁通管路4流回至低压循环桶1内。当第一旁通管路上的压力过高时，通过第一安全阀13进行泄压，当低压循环1中的压力过高时，通过第二安全阀进行泄压。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种CO2制冷系统，包括低压循环桶和供液管路，所述供液管路设有屏蔽泵，所述屏蔽泵用于抽取所述低压循环桶中的液态CO2，并使液态CO2流入所述供液管路进行供液；其特征在于：
所述CO2制冷系统还包括第一旁通管路，所述第一旁通管路的一端与所述低压循环桶连通，另一端与所述供液管路连通；所述第一旁通管路、低压循环桶、供液管路构成液态CO2循环回路，所述第一旁通管路用于引导滞留在所述供液管路内的液态CO2流回所述低压循环桶内，并使液态CO2能够循环地流经所述屏蔽泵。
2.根据权利要求1所述CO2制冷系统，其特征在于，所述第一旁通管路上设有至少两个第一截断阀，至少两个所述第一截断阀间隔地安装在所述第一旁通管路上。
3.根据权利要求2所述CO2制冷系统，其特征在于，所述第一旁通管路上还设有第一安全阀，所述第一安全阀安装在两个所述第一截断阀之间，当管路中的压力过高时，通过所述第一安全阀泄压。
4.根据权利要求1所述CO2制冷系统，其特征在于，所述供液管路包括主管、至少一条支管，所述支管的一端与所述低压循环桶相连接，另一端与所述主管相连接；
所述屏蔽泵设于所述支管上。
5.根据权利要求4所述CO2制冷系统，其特征在于，所述支管上设有止逆截断件以及第二截断阀；所述屏蔽泵设于所述止逆截断件与第二截断阀之间，所述止逆截断件的出口端与所述主管相连接；所述第二截断阀的入口端与所述低压循环桶连接。
6.根据权利要求5所述CO2制冷系统，其特征在于，所述屏蔽泵入口端设有过滤器，所述过滤器的入口端与所述第二截断阀的出口端连接。
7.根据权利要求4所述CO2制冷系统，其特征在于，所述支管的数量多条，且多条所述支管并联地安装于所述主管上，液态CO2均匀地流入各所述支管内。
8.根据权利要求1所述CO2制冷系统，其特征在于，所述CO2制冷系统还包括第二旁通管路，所述第二旁通管路双向导通，所述第二旁通管路的一端与所述低压循环桶连接，另一端与所述屏蔽泵的出口端连接；
当所述屏蔽泵的吸入口压力较低时，液态CO2从所述低压循环桶中流出，从所述第二旁通管路流入所述屏蔽泵；
当CO2制冷系统停止运行时，所述支管中的液态CO2通过所述第二旁通管路流回至所述低压循环桶。
9.根据权利要求8所述CO2制冷系统，其特征在于，所述第二旁通管路上设有调节阀，所述调节阀用于控制流经所述屏蔽泵中的液态CO2流量；所述调节阀一端与所述低压循环桶连接。
10.根据权利要求9所述CO2制冷系统，其特征在于，所述的第二旁通管路中还设有至少一个第三截断阀，所述第三截断阀的入口端与所述屏蔽泵的出口端连接，所述第三截断阀的出口端与所述调节阀的入口端连接。
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