CN111365874A - 冷媒循环系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种冷媒循环系统，包括：第一压缩机(1)，包括壳体(11)和设置在所述壳体(11)内部的气体轴承(12)；冷媒储罐(3)，与所述气体轴承(12)的进气路连通，用于向所述气体轴承(12)提供气态冷媒；第二压缩机(6)，其排气端与所述冷媒储罐(3)连通，吸气端与所述第一压缩机(1)所在的冷媒循环回路连通，用于将所述冷媒循环回路内的冷媒通入所述冷媒储罐(3)；和返液流路(14)，其一端与所述冷媒储罐(3)连通，另一端与所述第二压缩机(6)的吸气端连通，用于使所述冷媒储罐(3)内的液态冷媒和润滑油返回所述第二压缩机(6)。本公开实施例能够提高气体轴承供气的持续性。

Description

冷媒循环系统

技术领域

本公开涉及压缩机领域，尤其涉及一种冷媒循环系统。

背景技术

离心式压缩机是一种利用离心力压缩气体的压缩机。在一些相关技术中，离心式压缩机采用电磁轴承作为轴承支撑结构，其具有无摩擦损失，能耗更低；无润滑油，机组效率增加，且可以防止冷媒与润滑油混合；噪声低，能够实现超低噪音运行等优点。因此，这种离心式压缩机在商用中央空调领域具有重大的应用前景。

目前采用电磁轴承的离心式压缩机，由于工作过程中会出现断电以及过载的情况，这些情况将导致转子非正常悬浮，从而影响压缩机的使用性能以及使用寿命，因此通常在离心机的转子上安装一对保护轴承。在保护轴承的选择上，静压气体轴承由于其不需要润滑油，而且其采用外部供气，可以持续提供支撑能力，以及在高温高速下工作性能比较稳定的优点，适合作为保护轴承使用。

静压气体轴承采用外部供气的方式来提供其悬浮压力，因此其供气系统设计的是否合理，对其工作稳定性有很大影响。在目前的方案中，一种是利用液体泵机从冷凝器中抽出液态冷媒，再经节流装置、气液分离器等之后再通到静压气体轴承，整个系统结构相对复杂；第二种方案是将液态冷媒加热蒸发，并将蒸发后的气态冷媒输送到静压气体轴承，这种方案会导致供气不连续，影响静压气体轴承工作的稳定性。

还有一种方案是采用小流量压缩机从冷凝器中取气，并在压缩后通入气体轴承中，但这种方案会使得小流量压缩机内的润滑油随着冷媒进入到离心式压缩机的整套循环系统中，导致小流量压缩机的润滑油减少，不利于该压缩机的持续性工作。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种冷媒循环系统，能够提高气体轴承供气的持续性。

在本公开的一个方面，提供一种冷媒循环系统，包括：

第一压缩机，包括壳体和设置在所述壳体内部的气体轴承；

冷媒储罐，与所述气体轴承的进气路连通，用于向所述气体轴承提供气态冷媒；

第二压缩机，其排气端与所述冷媒储罐连通，吸气端与所述第一压缩机所在的冷媒循环回路连通，用于将所述冷媒循环回路内的冷媒通入所述冷媒储罐；和

返液流路，其一端与所述冷媒储罐连通，另一端与所述第二压缩机的吸气端连通，用于使所述冷媒储罐内的液态冷媒和润滑油返回所述第二压缩机。

在一些实施例中，在所述返液流路内设有第一调节阀门，用于控制所述返液流路的通断和/或开度。

在一些实施例中，所述返液流路与所述冷媒储罐的连通端位于所述冷媒储罐的底部。

在一些实施例中，所述冷媒循环系统还包括：

冷凝器，位于所述第一压缩机所在的冷媒循环回路中，并与所述第一压缩机的排气口连通；

其中，所述冷凝器与所述冷媒储罐之间设有第一供气流路，所述第二压缩机位于所述第一供气流路中，且所述第二压缩机的吸气端与所述冷凝器连通，以便从所述冷凝器中吸取冷媒。

在一些实施例中，所述返液流路的另一端连接在所述第一供气流路中所述冷凝器与所述第二压缩机的吸气端之间的位置。

在一些实施例中，在所述第一供气流路中还设有位于所述第二压缩机的排气端与所述冷媒储罐之间的第一单向阀，用于实现从所述第二压缩机到所述冷媒储罐的单向冷媒流动。

在一些实施例中，在所述冷凝器与所述冷媒储罐之间还设有第二供气流路，在所述第二供气流路内设有第二调节阀门，用于控制所述第二供气流路的通断和/或开度。

在一些实施例中，在所述第二供气流路内还设有第二单向阀，用于实现从所述第二压缩机到所述冷媒储罐的单向冷媒流动。

在一些实施例中，所述冷媒循环系统还包括：

控制器，与所述第二压缩机和所述第二调节阀门信号连接，用于在所述第一压缩机的启动或停止阶段，控制所述第二调节阀门关闭，并启动所述第二压缩机，以及在所述第一压缩机的稳定运行阶段，控制所述第二调节阀门开启，并关闭所述第二压缩机。

在一些实施例中，在所述冷媒储罐与所述气体轴承的进气路之间的冷媒流路上设有第三调节阀门，所述冷媒循环系统还包括控制器，与所述第三调节阀门信号连接，用于根据所述冷媒储罐内的冷媒温度和/或压力对所述第三调节阀门的通断和/或开度进行调节。

在一些实施例中，所述冷媒循环系统还包括：

温度传感器，设置在所述冷媒储罐上，并与所述控制器信号连接，用于检测所述冷媒储罐的冷媒温度；和/或

压力传感器，设置在所述冷媒储罐上，并与所述控制器信号连接，用于检测所述冷媒储罐的冷媒压力。

在一些实施例中，所述第一压缩机包括压缩机转子和电磁轴承，所述气体轴承被配置为作为所述电磁轴承的保护轴承支撑所述压缩机转子。

在一些实施例中，所述第一压缩机为离心压缩机。

因此，根据本公开实施例，通过第二压缩机从第一压缩机所在的冷媒循环回路中取得冷媒，并通入向第一压缩机内的气体轴承提供气态冷媒的冷媒储罐，以及通过返液流路将冷媒储罐内的液态冷媒和润滑油返回给第二压缩机，这样就使得第二压缩机内的润滑油能够经过冷媒储罐和返液流路流回第二压缩机，实现润滑油的循环，减少第二压缩机的润滑油在冷媒循环过程中的损失，确保第二压缩机能够持续工作，从而提高了气体轴承供气的持续性。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是根据本公开冷媒循环系统的一些实施例的结构示意图。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1所示，是根据本公开冷媒循环系统的一些实施例的结构示意图。参考图1，在一些实施例中，冷媒循环系统包括：第一压缩机1、冷媒储罐3、第二压缩机6和返液流路14。第一压缩机1可包括壳体11和设置在所述壳体11内部的气体轴承12。

在一些实施例中，第一压缩机1包括压缩机转子和电磁轴承，所述气体轴承12被配置为作为所述电磁轴承的保护轴承支撑所述压缩机转子。这样在电磁轴承发生故障或者因断电而停转时，气体轴承12可以作为保护轴承使惯性转动的压缩机转子保持悬浮状态，避免压缩机转子与电磁轴承或者其他部件之间的摩擦损伤。在另一些实施例中，气体轴承12也可以作为压缩机转子的支撑轴承，而非保护轴承。气体轴承12可以为径向气体轴承，也可以为推力气体轴承。

在图1中，第一压缩机为离心式压缩机，其内部设有连通气体轴承12和第一压缩机1的壳体11外部的进气路10。在壳体11上可设置接口用于连接与冷媒储罐3连通的冷媒流路。在另一些实施例中，第一压缩机还可以是其他类型的压缩机，例如螺杆式压缩机、滑片式压缩机等。

冷媒储罐3与所述气体轴承12的进气路连通，用于向所述气体轴承12提供气态冷媒。冷媒储罐3可以实现气态冷媒压力的积蓄。冷媒储罐3与所述气体轴承12的进气路10之间的冷媒流路上可设置第三调节阀门9，通过控制第三调节阀门9的通断和/或开度可以调整从冷媒储罐3流向气体轴承12的气态冷媒的时间、流量等参数。第三调节阀门9可由操作人员手动控制，也可通过控制器基于程序逻辑进行控制。

在一些实施例中，可在冷媒循环系统增加控制器，该控制器可与所述第三调节阀门9信号连接，并能够根据所述冷媒储罐3内的冷媒温度和/或压力对所述第三调节阀门9的通断和/或开度进行调节。为了使控制器能够更精确的进行控制，可在冷媒循环系统中进一步包括压力传感器和/或温度传感器。其中，温度传感器可设置在所述冷媒储罐3上，并与所述控制器信号连接，用于检测所述冷媒储罐3的冷媒温度。压力传感器可设置在所述冷媒储罐3上，并与所述控制器信号连接，用于检测所述冷媒储罐3的冷媒压力。控制器还可以从其他传感器获得冷媒储罐3的压力、温度等传感数据。

在图1中，第二压缩机6可采用比第一压缩机1流量更小的小流量压缩机，例如螺杆压缩机、离心式压缩机等。第二压缩机6的排气端与所述冷媒储罐3连通，而第二压缩机6的吸气端与所述第一压缩机1所在的冷媒循环回路连通，用于将所述冷媒循环回路内的冷媒通入所述冷媒储罐3。这里的冷媒循环回路是指第一压缩机1所在的冷媒循环回路，举例来说，当第一压缩机1被用作空调系统的压缩机时，其冷媒循环回路即为空调系统的冷媒循环回路。由于该冷媒循环回路中含有较大流量的冷媒，因此第二压缩机6将这些冷媒中的部分取出，并提供给冷媒储罐3，以便进一步提供给气体轴承12使用。

返液流路14的一端与所述冷媒储罐3连通，另一端与所述第二压缩机6的吸气端连通，用于使所述冷媒储罐3内的液态冷媒和润滑油返回所述第二压缩机6。第二压缩机6在对取得的气态冷媒(或含有部分液态冷媒)进行压缩后，得到的高温高压的冷媒通入到冷媒储罐3，而在传递冷媒的过程中，也将第二压缩机6中的部分润滑油传递到冷媒储罐3内。这部分润滑油经过返液流路14流回第二压缩机6，而减少或避免流入第一压缩机1，从而使得第二压缩机6保持着充足的润滑油，确保持续性工作。另一方面，也消除因第二压缩机6内润滑油随着第二压缩机6的运行而不断流失而需要频繁补充润滑油的问题。

参考图1，在一些实施例中，返液流路14与所述冷媒储罐3的连通端优选位于所述冷媒储罐3的底部。这样冷媒储罐3内的液态冷媒和润滑油可在重力的作用下汇聚到冷媒储罐3的底部，并在第二压缩机6的吸气口的抽吸作用下从返液流路14流回第二压缩机6。在另一些实施例中，也可以将该连通端设置在其他位置，例如冷媒储罐的侧壁靠近底部的位置等。

在图1中，返液流路14内可设置第一调节阀门8，用于控制所述返液流路14的通断和/或开度。该第一调节阀门8的通断和/或开度可根据第二压缩机6的工作情况进行控制，例如在第二压缩机6停止工作时，可控制第一调节阀门8断开返液流路14，而在第二压缩机6工作过程中可以根据第二压缩机6的流量、频率等因素开启第一调节阀门8，并调整第一调节阀门8的开度。

第二压缩机6可从第一压缩机1所在的冷媒循环回路中的多个位置获取冷媒。第二压缩机6优选从该冷媒循环回路中的冷凝器2取得气态冷媒。例如在图1中，冷凝器2可与所述第一压缩机1的排气口13连通。而所述冷凝器2与所述冷媒储罐3之间设有第一供气流路15，所述第二压缩机6位于所述第一供气流路15中，且所述第二压缩机6的吸气端与所述冷凝器2连通，以便从所述冷凝器2中吸取冷媒。相应的，可将返液流路14的另一端连接在所述第一供气流路15中所述冷凝器2与所述第二压缩机6的吸气端之间的位置，以便返液流路14内的润滑油和液态冷媒更顺利地进入第二压缩机6。

考虑到冷凝器2内的压力在第一压缩机1正常运行之后也能够满足气体轴承所需的工作压力，因此参考图1，在一些实施例中，可在所述冷凝器2与所述冷媒储罐3之间进一步设置第二供气流路16。在所述第二供气流路16内设有第二调节阀门5，用于控制所述第二供气流路16的通断和/或开度。

这样，在第一压缩机1的某些阶段，例如启动或停止阶段，冷凝器2内的压力无法满足气体轴承所需的工作压力，则可使用第二压缩机6对冷媒进行增压，并控制第二调节阀门5来断开第二供气流路16。而当第一压缩机1稳定运行之后，冷凝器2内的压力会逐渐升高，直至足以满足气体轴承所需要的工作压力后，则可控制第二压缩机6停机，并开启第二调节阀门5来连通第二供气流路16。

第二调节阀门5可由操作人员手动控制，也可通过控制器基于程序逻辑进行控制。在一些实施例中，可在冷媒循环系统增加控制器。控制器与所述第二压缩机6和所述第二调节阀门5信号连接，用于在所述第一压缩机1的启动或停止阶段，控制所述第二调节阀门5关闭，并启动所述第二压缩机6，以及在所述第一压缩机1的稳定运行阶段，控制所述第二调节阀门5开启，并关闭所述第二压缩机6。

为了防止冷媒倒流回第二压缩机6，可在第一供气流路15中设置位于所述第二压缩机6的排气端与所述冷媒储罐3之间的第一单向阀7，用于实现从所述第二压缩机6到所述冷媒储罐3的单向冷媒流动。同理，为了防止冷媒从冷媒储罐3倒流回冷凝器2，可在第二供气流路16内设置第二单向阀4，用于实现从所述第二压缩机6到所述冷媒储罐3的单向冷媒流动。

通过控制器对前述实施例中各个控制阀门的控制，可实现供气流路的切换以及第一压缩机1内气体轴承所需的工作气体压力的调整，以满足第一压缩机1长时间稳定的运行需求。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (13)

1.一种冷媒循环系统，其特征在于，包括：

第一压缩机(1)，包括壳体(11)和设置在所述壳体(11)内部的气体轴承(12)；

冷媒储罐(3)，与所述气体轴承(12)的进气路连通，用于向所述气体轴承(12)提供气态冷媒；

第二压缩机(6)，其排气端与所述冷媒储罐(3)连通，吸气端与所述第一压缩机(1)所在的冷媒循环回路连通，用于将所述冷媒循环回路内的冷媒通入所述冷媒储罐(3)；和

返液流路(14)，其一端与所述冷媒储罐(3)连通，另一端与所述第二压缩机(6)的吸气端连通，用于使所述冷媒储罐(3)内的液态冷媒和润滑油返回所述第二压缩机(6)。

2.根据权利要求1所述的冷媒循环系统，其特征在于，在所述返液流路(14)内设有第一调节阀门(8)，用于控制所述返液流路(14)的通断和/或开度。

3.根据权利要求1所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述返液流路(14)与所述冷媒储罐(3)的连通端位于所述冷媒储罐(3)的底部。

4.根据权利要求1所述的冷媒循环系统，其特征在于，还包括：

冷凝器(2)，位于所述第一压缩机(1)所在的冷媒循环回路中，并与所述第一压缩机(1)的排气口连通；

其中，所述冷凝器(2)与所述冷媒储罐(3)之间设有第一供气流路(15)，所述第二压缩机(6)位于所述第一供气流路(15)中，且所述第二压缩机(6)的吸气端与所述冷凝器(2)连通，以便从所述冷凝器(2)中吸取冷媒。

5.根据权利要求4所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述返液流路(14)的另一端连接在所述第一供气流路(15)中所述冷凝器(2)与所述第二压缩机(6)的吸气端之间的位置。

6.根据权利要求1所述的冷媒循环系统，其特征在于，在所述第一供气流路(15)中还设有位于所述第二压缩机(6)的排气端与所述冷媒储罐(3)之间的第一单向阀(7)，用于实现从所述第二压缩机(6)到所述冷媒储罐(3)的单向冷媒流动。

7.根据权利要求4所述的冷媒循环系统，其特征在于，在所述冷凝器(2)与所述冷媒储罐(3)之间还设有第二供气流路(16)，在所述第二供气流路(16)内设有第二调节阀门(5)，用于控制所述第二供气流路(16)的通断和/或开度。

8.根据权利要求7所述的冷媒循环系统，其特征在于，在所述第二供气流路(16)内还设有第二单向阀(4)，用于实现从所述第二压缩机(6)到所述冷媒储罐(3)的单向冷媒流动。

9.根据权利要求7所述的冷媒循环系统，其特征在于，还包括：

控制器，与所述第二压缩机(6)和所述第二调节阀门(5)信号连接，用于在所述第一压缩机(1)的启动或停止阶段，控制所述第二调节阀门(5)关闭，并启动所述第二压缩机(6)，以及在所述第一压缩机(1)的稳定运行阶段，控制所述第二调节阀门(5)开启，并关闭所述第二压缩机(6)。

10.根据权利要求1所述的冷媒循环系统，其特征在于，在所述冷媒储罐(3)与所述气体轴承(12)的进气路(10)之间的冷媒流路上设有第三调节阀门(9)，所述冷媒循环系统还包括控制器，与所述第三调节阀门(9)信号连接，用于根据所述冷媒储罐(3)内的冷媒温度和/或压力对所述第三调节阀门(9)的通断和/或开度进行调节。

11.根据权利要求10所述的冷媒循环系统，其特征在于，还包括：

温度传感器，设置在所述冷媒储罐(3)上，并与所述控制器信号连接，用于检测所述冷媒储罐(3)的冷媒温度；和/或

压力传感器，设置在所述冷媒储罐(3)上，并与所述控制器信号连接，用于检测所述冷媒储罐(3)的冷媒压力。

12.根据权利要求1所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述第一压缩机(1)包括压缩机转子和电磁轴承，所述气体轴承(12)被配置为作为所述电磁轴承的保护轴承支撑所述压缩机转子。

13.根据权利要求1所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述第一压缩机(1)为离心压缩机。

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