CN110986429A - 无油轴承供液系统及空调机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无油轴承供液系统及空调机组，其中，该系统包括：供液回路，用于将机组的冷媒供给压缩机轴承，作为压缩机轴承的润滑液；冷却回路，用于冷却供给压缩机轴承的冷媒。本发明解决了现有技术中冷媒轴承供液时无法有效冷却冷媒，造成轴承供液压力不稳的问题，保证了轴承寿命和机组稳定可靠运行。

Description

无油轴承供液系统及空调机组

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，具体而言，涉及一种无油轴承供液系统及空调机组。

背景技术

目前，轴承采用油润滑的方式在离心式冷水机组中占主导地位，但由于润滑油的存在，冷水机组在设计时要考虑供油回油的油润滑系统和油分离系统，加剧了设计、制造、维修和控制复杂程度，增加了巨大的初始成本和运行维修成本，润滑油泄露也会造成环境污染；同时，润滑油随冷媒进入蒸发器和冷凝器中，影响换热效果和系统能效，并且长期运行后会造成机组性能退化，所以无油化是离心式冷水机组的发展方向。目前无油化主要有空气轴承、磁悬浮轴承和冷媒润滑轴承三种发展方向，空气轴承由于高速轻载的特点，仅适用于小冷量机组，而磁悬浮轴承由于传感器多，控制系统复杂，无法完全解决突然断电时机组可靠性问题，而冷媒轴承方案通过采用纯冷媒润滑滚动陶瓷轴承实现冷水机组无油化，提高了冷水机组的能效，大大简化了系统设计，降低了系统制造和维护成本，并消除了润滑油带来的环境问题，由于这些优点，使冷媒润滑滚动陶瓷轴承在冷水机组中得到越来越多的研究和应用。

冷冻油和纯冷媒作为润滑剂润滑滚动轴承时的特性不同，冷冻油作为润滑剂时，压缩机停机供油系统停止供油后，由于冷冻油粘度高，一部分冷冻油粘附到轴承表面并作为薄膜在轴承表面保持很长时间，当压缩机再次启动时，这些粘附在轴承表面的残余冷冻油给轴承提供初始润滑，直到系统压差建立起来，供油系统主动给轴承供油。当冷媒润滑轴承时，压缩机停机和系统关闭后，由于冷媒粘度小且具有挥发性，冷媒从轴承腔排出或从轴承表面沸腾挥发，很少或没有残余冷媒残留在轴承表面，所以下次开机前，需要提前开启冷媒泵给轴承提供润滑剂一段时间后再启动压缩机。在提前给轴承供冷媒的阶段，冷媒泵从系统的蒸发器底部或储液器中泵冷媒给轴承提供初始润滑，由于此时系统未启动，无法给泵出口的冷媒冷却，冷媒在轴承供液流道中有压力损失，在喷入轴承时有节流损失，这些压力损失使冷媒部分气化，造成喷入轴承的冷媒不是纯液体，有部分闪发气体，造成轴承供液压力不稳，并会减轻或部分破坏轴承滚动体与内外圈建立的弹性流体动压膜，造成润滑不充分，严重时甚至无法充分带走摩擦热量和冷却轴承，造成滚动体磨损严重，噪音加大，影响轴承寿命和压缩机稳定运行，影响机组的运行可靠性，当环境温度较高时，情况更严重。

针对相关技术中冷媒轴承供液时无法有效冷却冷媒，造成轴承供液压力不稳的问题，目前尚未提出有效地解决方案。

发明内容

本发明提供了一种无油轴承供液系统及空调机组，以至少解决现有技术中冷媒轴承供液时无法有效冷却冷媒，造成轴承供液压力不稳的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种轴承供液系统，包括：供液回路，用于将机组的冷媒供给压缩机轴承，作为压缩机轴承的润滑液；冷却回路，用于冷却供给压缩机轴承的冷媒。

进一步地，供液回路包括：第一供液回路，用于在机组开机前或吸排气压差建立前，为压缩机轴承提供冷媒作为润滑液；第二供液回路，用于在机组正常运行或停机时，为压缩机轴承提供冷媒作为润滑液。

进一步地，第一供液回路和第二供液回路均包括：冷媒泵，一端与机组的换热器连接，另一端与压缩机轴承连接，用于将机组的换热器中的冷媒泵给压缩机轴承。

进一步地，机组的换热器包括冷凝器和蒸发器；第一供液回路还包括：第一电磁阀，位于机组的蒸发器与冷媒泵之间，用于在机组开机前或吸排气压差建立前，开启，使机组的蒸发器中的冷媒进入冷媒泵；第二供液回路还包括：第二电磁阀，第二电磁阀位于机组的冷凝器与冷媒泵之间，用于在机组正常运行或停机时，开启，使机组的冷凝器中的冷媒进入冷媒泵。

进一步地，冷却回路包括：第一冷却回路，用于冷却第一供液回路供给压缩机轴承的冷媒；第二冷却回路，用于冷却第二供液回路供给压缩机轴承的冷媒。

进一步地，第一冷却回路包括：第一换热器，用于吸收第一供液回路中冷媒的热量，冷却第一供液回路供给压缩机轴承的冷媒。

进一步地，第一换热器为冷媒提纯系统的蒸发器；第一冷却回路还包括：冷媒提纯系统的压缩机、冷媒提纯系统的冷凝器。

进一步地，冷媒提纯系统的蒸发器还与机组的冷凝器和机组的蒸发器连接，用于将机组的冷凝器中混有空气的气态冷媒进行液化，排出空气，并将液态冷媒送入机组的蒸发器。

进一步地，第二冷却回路包括：第二换热器，用于吸收第二供液回路中冷媒的热量，冷却第二供液回路供给压缩机轴承的冷媒。

进一步地，第二换热器位于机组的冷凝器和机组的蒸发器之间；第二冷却回路还包括位于机组的冷凝器与第二换热器之间的第三电磁阀和第一节流元件。

进一步地，系统还包括：温度传感器和压力传感器，位于冷媒提纯系统的蒸发器与压缩机轴承之间，用于检测轴承供液的温度和压力，以确定供液回路中冷媒的过冷度。

进一步地，第一冷却回路还包括：第二节流元件，位于冷媒提纯系统的蒸发器和冷媒提纯系统的冷凝器之间，用于调节供液回路中冷媒的过冷度。

进一步地，系统还包括：储液器，位于冷媒泵和机组的换热器之间。

根据本发明实施例的另一方面，提供了一种空调机组，包括如上述的轴承供液系统。

在本发明中，对于采用冷媒作为轴承润滑液为轴承供液，该供液系统包括：供液回路，用于将机组的冷媒供给压缩机轴承，作为压缩机轴承的润滑液；冷却回路，用于冷却供给压缩机轴承的冷媒。通过上述系统在供液回路有效为轴承供液的同时，还通过冷却回路冷却供给轴承的冷媒，有效解决了现有技术中冷媒轴承供液时无法有效冷却冷媒，造成轴承供液压力不稳的问题，避免了轴承磨损、散热不足和噪音大问题，保证了轴承寿命和机组稳定可靠运行。

附图说明

图1是根据本发明实施例的轴承供液系统的一种可选的结构框图；

图2是根据本发明实施例的轴承供液系统的另一种可选的连接示意图；以及

图3是根据本发明实施例的轴承供液系统的又一种可选的连接示意图。

附图标记说明：

1、冷水机组压缩机，2、滚动陶瓷轴承，3、冷水机组冷凝器，4、节流元件，5、冷水机组蒸发器，6、冷媒提纯系统压缩机，7、冷媒提纯系统风冷冷凝器，8、冷媒提纯系统节流元件，9、冷媒提纯系统蒸发器，10、电磁阀，11、电磁阀，12、冷媒泵，13、过滤器，14、电磁阀，15、电磁阀，16、节流元件，17、电磁阀，18、电磁阀，19、换热器，20、电磁阀，21、温度传感器，22、压力传感器，23、电磁阀，24、电磁阀，25、储液器。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例1

在本发明优选的实施例1中提供了一种轴承供液系统，该系统可以直接应用至各种空调机组上。具体来说，图1示出该系统的一种可选的结构框图，如图1所示，该系统包括：

供液回路102，用于将机组的冷媒供给压缩机轴承，作为压缩机轴承的润滑液；

冷却回路104，与供液回路102连接，用于冷却供给压缩机轴承的冷媒。

在上述实施方式中，对于采用冷媒作为轴承润滑液为轴承供液，该供液系统包括：供液回路，用于将机组的冷媒供给压缩机轴承，作为压缩机轴承的润滑液；冷却回路，用于冷却供给压缩机轴承的冷媒。通过上述系统在供液回路有效为轴承供液的同时，还通过冷却回路冷却供给轴承的冷媒，有效解决了现有技术中冷媒轴承供液时无法有效冷却冷媒，造成轴承供液压力不稳的问题，避免了轴承磨损、散热不足和噪音大问题，保证了轴承寿命和机组稳定可靠运行。

在本发明一个优选的实施方式，供液回路包括：第一供液回路，用于在机组开机前或吸排气压差建立前，为压缩机轴承提供冷媒作为润滑液；第二供液回路，用于在机组正常运行或停机时，为压缩机轴承提供冷媒作为润滑液。

进一步地，第一供液回路和第二供液回路均包括：冷媒泵，一端与机组的换热器连接，另一端与压缩机轴承连接，用于将机组的换热器中的冷媒泵给压缩机轴承。

其中，机组的换热器包括冷凝器和蒸发器；第一供液回路还包括：第一电磁阀，位于机组的蒸发器与冷媒泵之间，用于在机组开机前或吸排气压差建立前，开启，使机组的蒸发器中的冷媒进入冷媒泵；第二供液回路还包括：第二电磁阀，第二电磁阀位于机组的冷凝器与冷媒泵之间，用于在机组正常运行或停机时，开启，使机组的冷凝器中的冷媒进入冷媒泵。

在开机前及开机后吸排气压差建立起来之前，制冷剂泵(即冷媒泵)进口液体从蒸发器底部或储液器中获得，制冷剂泵后的轴承供液由冷媒提纯系统冷却，吸排气压差建立起来之后，制冷剂泵进口液体从冷凝器底部或储液器中获得，制冷剂泵出口液体由另一路液体冷却，该路液体从冷凝器引出并节流。

与供液回路对应地，冷却回路包括：第一冷却回路，用于冷却第一供液回路供给压缩机轴承的冷媒；第二冷却回路，用于冷却第二供液回路供给压缩机轴承的冷媒。

优选地，第一冷却回路包括：第一换热器，用于吸收第一供液回路中冷媒的热量，冷却第一供液回路供给压缩机轴承的冷媒。进一步地，第一换热器为冷媒提纯系统的蒸发器；第一冷却回路还包括：冷媒提纯系统的压缩机、冷媒提纯系统的冷凝器。

在冷水机组开机前及开机后吸排气压差建立起来之前，先以冷媒提纯系统的蒸发器为冷源，冷却制冷剂轴承供液，解决现有技术中的开机前轴承供液气体闪发造成供液压力不稳的问题，避免了轴承磨损、散热不足和噪音大问题，保证了轴承寿命和机组稳定可靠运行。

进一步地，冷媒提纯系统的蒸发器还与机组的冷凝器和机组的蒸发器连接，用于将机组的冷凝器中混有空气的气态冷媒进行液化，排出空气，并将液态冷媒送入机组的蒸发器。提纯系统为独立的制冷系统，在开机前及开机后吸排气压差建立起来之前，其热源为轴承供液，其余时间，若其启动时，其热源为冷凝器顶部的制冷剂和和空气的混合物。

在本发明另一个优选的实施方式，第二冷却回路包括：第二换热器，用于吸收第二供液回路中冷媒的热量，冷却第二供液回路供给压缩机轴承的冷媒。

其中，第二换热器位于机组的冷凝器和机组的蒸发器之间；第二冷却回路还包括位于机组的冷凝器与第二换热器之间的第三电磁阀和第一节流元件。

进一步地，系统还包括：温度传感器和压力传感器，位于冷媒提纯系统的蒸发器与压缩机轴承之间，用于检测轴承供液的温度和压力，以确定供液回路中冷媒的过冷度。第一冷却回路还包括：第二节流元件，位于冷媒提纯系统的蒸发器和冷媒提纯系统的冷凝器之间，用于调节供液回路中冷媒的过冷度。轴承供液的压力和温度由压力传感器和温度传感器获得，可以通过调节冷媒提纯系统的节流元件开度调节轴承供液的过冷度。

优选地，系统还包括：储液器，位于冷媒泵和机组的换热器之间。储液器进口液体可以在蒸发器和冷凝器底部液体之间切换，在开机前和吸排气压差建立起来之前，储液器进口液体来自蒸发器底部，在机组正常运行及停机时，储液器进口液体来自冷凝器。

在本发明优选的实施例1中提供了另一种轴承供液系统，具体来说，图2示出该系统的一种可选的连接示意图，如图2所示，该系统包括：

1、冷水机组压缩机，2、滚动陶瓷轴承，3、冷水机组冷凝器，4、节流元件，5、冷水机组蒸发器，6、冷媒提纯系统压缩机，7、冷媒提纯系统风冷冷凝器，8、冷媒提纯系统节流元件(对应于第二节流元件)，9、冷媒提纯系统蒸发器，10、电磁阀，11、电磁阀，12、冷媒泵，13、过滤器，14、电磁阀(对应于第二电磁阀)，15、电磁阀(对应于第三电磁阀)，16、节流元件(对应于第一节流元件)，17、电磁阀，18、电磁阀，19、换热器(对应于第二换热器)，20、电磁阀，21、温度传感器，22、压力传感器，23、电磁阀(对应于第一电磁阀)，24、电磁阀。

图3示出该系统的另一种可选的连接示意图，如图3所示，图3仅比图2多了储液器25。

如图2所示，1-3-4-5-1为冷水机组主循环，高温高压的制冷剂气体从压缩机1排出，进入冷凝器3中与冷却水换热，冷凝为饱和或过冷液体，该液体经过节流元件4后变为低温低压的气液两相混合物，然后进入蒸发器5与冷冻水换热，吸收冷冻水热量后变为气体，进入压缩机1的吸气口，降温后的冷冻水供用户使用。

冷媒提纯系统循环6-7-8-9-6主要是用来排除混入系统中的空气，当由于系统冷媒或运行工况问题造成蒸发压力或冷凝压力过低，低于大气压时，会使部分空气进入系统，空气和制冷剂一起在压缩机中循环，当空气和制冷剂混合物进入冷凝器3时，制冷剂气体变为液体，而空气由于无法液化聚集在冷凝器顶部，空气的存在会降低冷凝器换热效率，提高换热端温差，影响机组性能，所以需要定期排出空气。压缩机6排出高温高压的制冷剂气体，该制冷循环与主循环相互独立，其制冷剂为正压制冷剂，进入翅片式冷凝器7与环境换热，变为高温高压的液体，液体经节流元件8后变为低温低压的气液两相，然后进入蒸发器9吸热后，变为低压气体进入压缩机6，蒸发器9可以是盘管式蒸发器，而蒸发器的热源侧由两支路并联，分别为冷凝器顶部气体和制冷剂泵出口液体，当机组正常运行时，热源侧为冷凝器顶部气体和空气混合物，该排空回路为3-10-9-11-5，电磁阀10打开，电磁阀13关闭，制冷剂气体和空气混合物从冷凝器3顶部抽出，经过电磁阀10进入蒸发器9后，电磁阀11打开，电磁阀14关闭，制冷剂冷凝为液体经电磁阀11进入蒸发器5，而空气聚集一定时间后从蒸发器9排出。

当机组正常运行和停机时轴承供液回路为3-14-13-12-17-19-18-2(若有储液器时回路为3-14-25-13-12-17-19-18-2)，轴承供液冷却回路为3-15-16-19-5，前者为在机组正常运行及停机时的供液回路，从冷凝器3底部取液，经过过滤器3进入制冷剂泵12，该泵可以是定频泵也可以是变频泵，电磁阀13关闭，电磁阀17打开，制冷剂经过泵加压后通过电磁阀17后进入换热器19冷却，该换热器可以是板式换热器，制冷剂经过换热器后变为过冷液体，电磁阀18打开，电磁阀14关闭，过冷液体进入滚动陶瓷轴承2给轴承供液润滑；后者为机组正常运行及停机时的轴承供液冷却回路，也是从冷凝器3底部取液，电磁阀15打开，经电磁阀15和节流元件16后变为低温低压的气液两相体，然后进入换热器19吸收轴承供液热量后，变为气体进入蒸发器5。

在机组开机前和吸排气压差建立起来之前，由于冷凝器内压力未建立起来，轴承供液回路为5-23-13-12-20-9-24-2(若有储液器时回路为5-23-25-13-12-20-9-24-2)，轴承冷却回路仍为如上所述的6-7-8-9-6，机组开机前，由于液体聚集在蒸发器底部，所以从蒸发器5底部取液，关闭电磁阀14，打开电磁阀23，液体经电磁阀15和过滤器13后进入制冷剂泵12，经过泵加压后通过电磁阀20进入蒸发器9，电磁阀17关闭，电磁阀20打开，进入蒸发器的制冷剂换热后变为过冷液体，电磁阀24打开，电磁阀11关闭，过冷液体经过电磁阀24后给滚动陶瓷轴承2供液润滑。可以根据温度传感器21和压力传感器22计算轴承供液的过冷度，可以通过调节节流元件8的开度调节轴承供液的过冷度。

上述机组开机前的供液时间为1-3min，吸排气压差可以用蒸发压力和冷凝压力之差代替，不同系统吸排气压差不同。

在冷水机组开机前及开机后的一段时间，没有系统冷源情况下，以冷媒提纯系统的蒸发器为冷源，冷却轴承供液，解决了系统开机前轴承供液无法冷却造成轴承供液气体闪发供液压力不稳的问题，避免了轴承磨损、散热不足和噪音大问题，保证了轴承寿命和机组稳定可靠运行。

实施例2

基于上述实施例1中提供的轴承供液系统，在本发明优选的实施例2中还提供了一种空调机组，包括如上述的轴承供液系统。

在上述实施方式中，对于采用冷媒作为轴承润滑液为轴承供液，该供液系统包括：供液回路，用于将机组的冷媒供给压缩机轴承，作为压缩机轴承的润滑液；冷却回路，用于冷却供给压缩机轴承的冷媒。通过上述系统在供液回路有效为轴承供液的同时，还通过冷却回路冷却供给轴承的冷媒，有效解决了现有技术中冷媒轴承供液时无法有效冷却冷媒，造成轴承供液压力不稳的问题，避免了轴承磨损、散热不足和噪音大问题，保证了轴承寿命和机组稳定可靠运行。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (14)

1.一种轴承供液系统，其特征在于，包括：

供液回路，用于将机组的冷媒供给压缩机轴承，作为所述压缩机轴承的润滑液；

冷却回路，用于冷却供给所述压缩机轴承的冷媒。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述供液回路包括：

第一供液回路，用于在所述机组开机前或吸排气压差建立前，为所述压缩机轴承提供冷媒作为润滑液；

第二供液回路，用于在所述机组正常运行或停机时，为所述压缩机轴承提供冷媒作为润滑液。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一供液回路和所述第二供液回路均包括：冷媒泵，一端与所述机组的换热器连接，另一端与所述压缩机轴承连接，用于将所述机组的换热器中的冷媒泵给所述压缩机轴承。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述机组的换热器包括冷凝器和蒸发器；所述第一供液回路还包括：第一电磁阀，位于所述机组的蒸发器与所述冷媒泵之间，用于在机组开机前或吸排气压差建立前，开启，使所述机组的蒸发器中的冷媒进入所述冷媒泵；

所述第二供液回路还包括：第二电磁阀，所述第二电磁阀位于所述机组的冷凝器与所述冷媒泵之间，用于在所述机组正常运行或停机时，开启，使所述机组的冷凝器中的冷媒进入所述冷媒泵。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述冷却回路包括：

第一冷却回路，用于冷却所述第一供液回路供给所述压缩机轴承的冷媒；

第二冷却回路，用于冷却所述第二供液回路供给所述压缩机轴承的冷媒。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一冷却回路包括：第一换热器，用于吸收所述第一供液回路中冷媒的热量，冷却所述第一供液回路供给所述压缩机轴承的冷媒。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一换热器为冷媒提纯系统的蒸发器；所述第一冷却回路还包括：冷媒提纯系统的压缩机、冷媒提纯系统的冷凝器。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述冷媒提纯系统的蒸发器还与所述机组的冷凝器和所述机组的蒸发器连接，用于将所述机组的冷凝器中混有空气的气态冷媒进行液化，排出空气，并将液态冷媒送入所述机组的蒸发器。

9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二冷却回路包括：第二换热器，用于吸收所述第二供液回路中冷媒的热量，冷却所述第二供液回路供给所述压缩机轴承的冷媒。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第二换热器位于所述机组的冷凝器和所述机组的蒸发器之间；所述第二冷却回路还包括位于所述机组的冷凝器与所述第二换热器之间的第三电磁阀和第一节流元件。

11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：温度传感器和压力传感器，位于所述冷媒提纯系统的蒸发器与所述压缩机轴承之间，用于检测轴承供液的温度和压力，以确定所述供液回路中冷媒的过冷度。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第一冷却回路还包括：第二节流元件，位于所述冷媒提纯系统的蒸发器和所述冷媒提纯系统的冷凝器之间，用于调节所述供液回路中冷媒的过冷度。

13.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：储液器，位于所述冷媒泵和所述机组的换热器之间。

14.一种空调机组，其特征在于，包括如权利要求1-13任一项所述的轴承供液系统。

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