CN112013557A - 制冷设备 - Google Patents

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Abstract

一种制冷设备，该制冷设备包括：主制冷剂回路，该主制冷剂回路包括正排量压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，制冷剂依次通过正排量压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器以闭环循环的方式进行循环；和润滑制冷剂管线，该润滑制冷剂管线与主制冷剂回路流体连接并且连接到压缩机，以用制冷剂对所述压缩机进行润滑。制冷设备包括连接在冷凝器与膨胀阀之间的制冷剂容器，所述制冷剂容器被构造成保留一定量的制冷剂，润滑制冷剂管线连接到所述制冷剂容器。制冷设备还包括加热装置，该加热装置用于对容纳在制冷剂容器中的制冷剂进行加热。

Description

制冷设备
技术领域
本发明涉及一种制冷设备。
背景技术
根据EP 1 400 765已知一种制冷设备，该制冷设备包括制冷剂回路，该制冷剂回路包括螺杆压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。这种已知设备包括旁路流通道，该旁路流通道在所述制冷剂回路的介于冷凝器与膨胀阀之间的一部分处分支、通过节流装置并且与螺杆压缩机的轴承和转子腔连通。对压缩机的润滑是通过在回路中也被用作制冷剂的相同流体来实现的，并且该制冷剂不含油。
为了在制冷设备的启动期间成功地对转子腔和轴承进行润滑，必须确保在转子腔和轴承中以液体状态存在的足够量的润滑制冷剂，以避免对压缩机造成潜在损坏。在一些情况下，根据压缩机相对于主制冷剂回路的其他部件的位置，液体制冷剂在旁路流通道中可能没有足够的量以对压缩机进行适当地润滑。在启动制冷设备之前，存在于润滑管线中的液体制冷剂可能没有足够的量以对压缩机进行适当地润滑，或者可能由于重力而已经朝向主回路的下部迁移。
标准制冷设备可包括启动泵，该启动泵在制冷设备启动期间被激活，以引发制冷剂循环，并特别为压缩机提供新鲜的液体制冷剂流，从而使压缩机能够正常启动并引发设备的稳态运行。这样的泵很少被使用，并且由于泵的移动部件而具有很高的成本并引起潜在的维护问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种制冷设备，其中，在制冷设备启动期间，通过与泵相比成本较低的方式，保证了制冷剂对压缩机的适当润滑。
为此，本发明涉及一种制冷设备，该制冷设备包括：主制冷剂回路，该主制冷剂回路包括正排量压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器，制冷剂依次通过正排量压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器以闭环循环的方式进行循环；润滑制冷剂管线，该润滑制冷剂管线与主制冷剂回路流体连接并且连接到压缩机，以用制冷剂对所述压缩机进行润滑。
制冷设备的特征在于，该制冷设备包括连接在冷凝器与膨胀阀之间的制冷剂容器，该制冷剂容器被构造成保持一定量的制冷剂，润滑制冷剂管线连接到所述制冷剂容器，并且其中，该制冷设备包括加热装置，该加热装置用于对容纳在制冷剂容器中的制冷剂进行加热。
由于本发明，在制冷设备启动期间，液体制冷剂朝向压缩机的循环是通过制冷剂容器与主回路的其余部分之间的压力差来获得的，从而促使制冷剂自发地朝向压缩机迁移。因此避免了在制冷设备启动期间由于制冷剂的量不足而对压缩机造成损坏的危险，而不必依赖昂贵的泵。
根据本发明的有利但非强制性的其他方面，这样的制冷设备可以包括以下特征中的一个或多个：
-制冷设备包括：在启动制冷设备之前当制冷剂容器中的容器压力与主制冷剂回路的与制冷剂容器隔离的其他部分中的回路压力之间的制冷剂压力差高于阈值时使得制冷剂能够在润滑制冷剂管线中朝向压缩机循环的装置。
-用于使制冷剂能够朝向压缩机循环的该装置包括：制冷剂供应阀，该制冷剂供应阀被设置在润滑制冷剂管线上，位于制冷剂容器的下游和压缩机的上游；第一压力传感器，该第一压力传感器测量制冷剂容器中的容器压力；至少一个第二压力传感器，该至少一个第二压力传感器测量回路压力；以及控制单元，该控制单元被配置成计算容器压力与回路压力之间的压力差、将压力差与阈值进行比较、并且如果压力差高于阈值则在制冷设备启动运行期间打开制冷剂供应阀。
-制冷剂供应阀是由控制单元控制的电磁阀。
-如果压力差小于阈值，则加热装置被控制单元激活，直到压力差大于阈值。
-至少一个第二压力传感器包括冷凝器内部的压力传感器、蒸发器内部的压力传感器以及润滑制冷剂管线上的位于制冷剂供应阀下游的压力传感器中的一个或多个。
-制冷设备包括在制冷剂容器的上游的第一阀和在制冷剂容器的下游的第二阀，该第一阀和第二阀被构造成将制冷剂容器与主制冷剂回路隔离。
-在制冷设备的待机时段期间，第一阀和第二阀以及制冷剂供应阀关闭。
-第一阀和第二阀是由制冷设备的控制单元控制的电磁阀。
-制冷剂容器包括用于检测制冷剂容器中的液体制冷剂液位的检测装置。
-制冷剂容器直接连接到主制冷剂回路的、将冷凝器连接到膨胀阀的管线，或者直接连接到与主制冷剂回路的、连接冷凝器和膨胀阀的管线平行的管线。
-加热装置包括利用焦耳效应的电气装置。
-制冷剂容器包括减压阀。
-压缩机至少在涡旋压缩机、螺杆压缩机、活塞压缩机、回转式压缩机之中进行选择。
-该制冷设备运行无油制冷剂循环。
附图说明
下面参照附图说明根据本发明的示例性实施例，该示例性实施例包括本发明的其他有利特征，在附图中：
-图1是示出了根据本发明的制冷设备的概要图。
具体实施方式
图1示出了制冷设备1，该制冷设备包括主制冷剂回路2，制冷剂通过该主制冷剂回路以闭环循环的方式进行循环。主制冷剂回路2包括四个主要部件：正排量压缩机4(也被称为容积式压缩机)、冷凝器6、膨胀阀8和蒸发器10。制冷剂根据热力学循环依次在这四个部件中进行循环。
优选地，在稳定状态下，在制冷设备1的高负荷运行期间：
-在压缩机4中，制冷剂处于气体状态并且从低压被压缩到高压，这使制冷剂的温度从低温升高到高温；
-在将压缩机4连接到冷凝器6的排出管线12中，制冷剂处于气体状态或基本上处于气体状态，并且处于高温和高压下；
-在冷凝器6中，制冷剂处于双相状态(包括气体制冷剂和液体制冷剂)并且通过冷凝器6冷凝至液体状态；
-在将冷凝器6连接到膨胀阀8的管线14中，制冷剂处于液体状态或基本上处于液体状态，并且制冷剂处于高压下并可能处于高温下或处于介于高温与低温之间的温度下；
-在膨胀阀8中，制冷剂处于低压下，这使制冷剂的温度降低到低温，同时使制冷剂蒸发到双相状态；
-在将膨胀阀8连接到蒸发器10的管线15中，制冷剂处于双相状态，其中，主要部分是液体而较小部分是气体，并且制冷剂处于低温和低压下；
-在蒸发器10中，制冷剂处于双相状态(包括气体制冷剂和液体制冷剂)并且通过蒸发器10被蒸发至气体状态；
-在将蒸发器10连接到压缩机4的吸入管线16中，制冷剂处于气体状态或基本上处于气体状态下，并且制冷剂处于低压下并处于低温或介于低温与高温之间的温度下。
例如，低温大约介于5℃-10℃之间，高温大约介于35℃-40℃之间，低压大约介于3巴-4巴之间，而高压大约介于6巴-10巴之间。
考虑到上文，主回路2包括由排出管线12、冷凝器6和管线14组成的高压部分和由管线15、蒸发器10和吸入管线16组成的低压部分。
在主回路2的一部分(所述部分仅覆盖高压部分的优选地由冷凝器6和管线14组成的一部分)中，制冷剂大部分处于液体状态并处于高压下。
该正排量压缩机4可至少在涡旋压缩机、螺杆压缩机、活塞压缩机、回转式压缩机或鲁氏压缩机之中进行选择。压缩机4包括未示出的转子和轴承。
为了确保压缩机4的正常运行，必须用液体润滑剂至少对转子、以及可选地对轴承进行充分润滑。
制冷设备1的制冷剂是被选择成确保制冷剂和润滑剂的双重功能的流体材料。优选地，该设备中使用的制冷剂是氢氟烯烃(HFO)，例如R1234ze(1，3，3，3-四氟丙-1-烯)。因此，在主制冷剂回路2中不存在润滑油。制冷设备1正在运行无油制冷剂循环。
在冷凝器6中以及在冷凝器6与膨胀阀8之间(其中主回路2的制冷剂大部分处于液体状态和高压下)是主回路2的其中制冷剂处于最适合被用作润滑剂的状态的部分。
制冷设备1包括润滑制冷剂管线18，该润滑制冷剂管线与主制冷剂回路2流体连接并且连接到压缩机4，以用制冷剂对所述压缩机4进行润滑。
制冷设备1还包括位于冷凝器6与膨胀阀8之间的制冷剂容器20。制冷剂容器20通过管线7连接到冷凝器6，并且通过管线14连接到膨胀阀8。在这种情况下，制冷剂容器20直接连接到主制冷剂回路2的将冷凝器6连接到膨胀阀8的、由管线7和管线14形成的管线。制冷剂容器20被构造成保留一定量的液体制冷剂，使得在制冷设备1的待机时段期间，最少量的制冷剂可以留在制冷剂容器20中。润滑制冷剂管线18连接到制冷剂容器20。
制冷剂容器20的目的是在制冷设备1启动时保留足以对压缩机4进行润滑的一定量的液体制冷剂。为了获得容纳在制冷剂容器20中的朝向润滑制冷剂管线18并朝向压缩机4的制冷剂流，制冷设备1包括加热装置，该加热装置用于对容纳在制冷剂容器20中的制冷剂进行加热。加热装置可以包括利用焦耳效应的电气装置28。通过对制冷剂容器20中的制冷剂进行加热，制冷剂容器20中的制冷剂压力会增加，最终变得高于制冷剂容器20外部的制冷剂压力。然后，制冷剂容器20的制冷剂将自发地朝向制冷设备1的具有较低的制冷剂压力的区域迁移，从而经由润滑制冷剂管线18朝向压缩机4迁移。因此，制冷设备1不必依赖昂贵的制冷剂泵来引发制冷剂朝向压缩机4流动。
如果在制冷设备1的其他部件与制冷剂容器20之间存在足够的压力差，则获得这样的制冷剂迁移。
因此，制冷设备1包括：在启动制冷设备1之前当制冷剂容器20中的容器压力P1与主制冷剂回路2的与制冷剂容器20隔离的其他部分中的回路压力P2之间的制冷剂压力差ΔP高于阈值T时使得制冷剂能够在润滑制冷剂管线18中朝向压缩机4进行循环的装置。
该装置包括：
-制冷剂供应阀26，该制冷剂供应阀被设置在润滑制冷剂管线18上，位于制冷剂容器20的下游和压缩机4的上游；
-第一压力传感器36，该第一压力传感器测量制冷剂容器20中的容器压力P1；
-至少一个第二压力传感器38，该至少一个第二压力传感器测量回路压力P2；
-控制单元CU，该控制单元被配置成计算容器压力P1与回路压力P2之间的压力差ΔP、将压力差ΔP与阈值T进行比较、并且如果压力差ΔP高于阈值T，则在制冷设备1的启动运行期间打开制冷剂供应阀26。
制冷剂供应阀26可以是由控制单元CU控制的电磁阀。
压力传感器38可以被设置在润滑制冷剂管线18上，位于制冷剂供应阀26的下游。在这种情况下，回路压力P2是压缩机4上游的润滑制冷剂管线18中的制冷剂压力。
除了压力传感器38之外或替代地，制冷设备1还可以包括蒸发器10内部的压力传感器40和冷凝器6内部的压力传感器42，压力传感器40测量蒸发器10内部的制冷剂压力P3，压力传感器42测量冷凝器6内部的制冷剂压力P4。压力差ΔP可以由控制单元CU仅使用压力P2、P3和P4中的一个或组合来计算。
如果压力差ΔP小于阈值T，则加热装置28由控制单元CU激活，直到压力差ΔP大于阈值T为止。
制冷设备1包括在制冷剂容器20的上游的阀22和在制冷剂容器20的下游的阀24，阀22和阀24被构造成将制冷剂容器20与主制冷剂回路2隔离。阀22被设置在管线7上，而阀24被设置在管线14上。阀22和阀24可以是由控制单元CU控制的电磁阀。
制冷剂容器20可以包括用于检测制冷剂容器20中的液体制冷剂的液位L的检测装置34。检测装置34可以将关于液位L的数据发送到控制单元CU，其中，控制单元CU使得能够在检查到制冷剂容器20中存在最低液位的制冷剂时启动制冷设备1。
下面描述制冷设备1的运行。
在稳定状态下运行期间，打开阀22、阀24和制冷剂供应阀26，从而使制冷剂能够在制冷剂容器20和润滑制冷剂管线18中自由流动。
如果制冷设备1处于待机时段中，则阀22、阀24和制冷剂供应阀26被控制单元CU关闭，以将制冷剂保留在制冷剂容器20中，用于在即将来临的启动运行期间使用。
在启动制冷设备时，通过控制单元CU进行压力检查，以检查压力差ΔP是否高于阈值T。如果压力差ΔP不高于阈值T，则由控制单元CU启动加热装置28。
在激活加热装置28的情况下再次进行压力检查，直到压差ΔP超过阈值T。一旦获得压力差ΔP，加热装置28就被控制装置CU停止，并且制冷剂供应阀26被打开。在该步骤，可以由控制单元CU检查制冷剂容器的液位L，以保证有足够液位L的制冷剂可用。
然后可以启动压缩机4，并且打开阀22和阀24以达到制冷设备1的稳定状态。
作为可选的实施例，制冷设备1可包括被设置在制冷剂容器20中的减压阀30，该减压阀连接到与蒸发器10连接的减压管线32，或连接到主制冷剂回路2的另一部分。减压阀30的目的在于避免在使用加热装置28期间在制冷剂容器20中产生过压，该过压可能导致制冷剂容器20的破坏。
根据未示出的实施例，在没有直接位于冷凝器6与膨胀阀8之间的制冷剂容器20的情况下，制冷剂容器20可以连接到与主制冷剂回路2的连接冷凝器6和膨胀阀8的管线14平行的管线。
在权利要求的范围内，可以将上文描述的实施例的技术特征和各种变型进行组合以形成本发明的新的实施例。

Claims (15)

1.一种制冷设备(1)，所述制冷设备包括：
-主制冷剂回路(2)，所述主制冷剂回路包括正排量压缩机(4)、冷凝器(6)、膨胀阀(8)和蒸发器(10)，制冷剂依次通过所述正排量压缩机、所述冷凝器、所述膨胀阀和所述蒸发器以闭环循环的方式进行循环；
-润滑制冷剂管线(18)，所述润滑制冷剂管线与所述主制冷剂回路(2)流体连接并且连接到所述压缩机(4)，以用所述制冷剂对所述压缩机(4)进行润滑；
其中：
-所述制冷设备(1)包括连接在所述冷凝器(6)与所述膨胀阀(8)之间的制冷剂容器(20)，所述制冷剂容器(20)被构造成保留一定量的制冷剂，所述润滑制冷剂管线(18)连接到所述制冷剂容器(20)，
-所述制冷设备(1)包括加热装置(28)，所述加热装置用于对容纳在所述制冷剂容器(20)中的制冷剂进行加热。
2.根据权利要求1所述的制冷设备，其中，所述制冷设备包括：在启动所述制冷设备(1)之前当所述制冷剂容器(20)中的容器压力(P1)与所述主制冷剂回路(2)的与所述制冷剂容器(20)隔离的其他部分中的回路压力(P2，P3，P4)之间的制冷剂压力差(ΔP)高于阈值(T)时使得制冷剂能够在所述润滑制冷剂管线(18)中朝向所述压缩机(4)进行循环的装置(26，36，38，CU)。
3.根据权利要求2所述的制冷设备，其中，该装置包括：
-制冷剂供应阀(26)，所述制冷剂供应阀被设置在所述润滑制冷剂管线(18)上，位于所述制冷剂容器(20)的下游和所述压缩机(4)的上游；
-第一压力传感器(36)，所述第一压力传感器测量所述制冷剂容器(20)中的容器压力(P1)；
-至少一个第二压力传感器(38，40，42)，所述至少一个第二压力传感器测量所述回路压力(P2，P3，P4)；
-控制单元(CU)，所述控制单元被配置成计算所述容器压力(P1)与所述回路压力(P2，P3，P4)之间的压力差(ΔP)、将所述压力差(ΔP)与所述阈值(T)进行比较、并且如果所述压力差(ΔP)高于所述阈值(T)，则在所述制冷设备(1)的启动运行期间打开所述制冷剂供应阀(26)。
4.根据权利要求3所述的制冷设备，其中，所述制冷剂供应阀(26)是由所述控制单元(CU)控制的电磁阀。
5.根据权利要求3所述的制冷设备，其中，如果所述压力差(ΔP)低于所述阈值(T)，则所述加热装置(28)被所述控制单元(CU)激活，直到所述压力差(ΔP)高于所述阈值(T)。
6.根据权利要求3所述的制冷设备，其中，所述至少一个第二压力传感器包括所述冷凝器(6)内部的压力传感器(42)、所述蒸发器(10)内部的压力传感器(40)以及所述润滑制冷剂管线(18)上的位于所述制冷剂供应阀(26)下游的压力传感器(38)中的一个或多个。
7.根据权利要求1所述的制冷设备，其中，所述制冷设备包括在所述制冷剂容器(20)的上游的第一阀(22)和在所述制冷剂容器(20)的下游的第二阀(24)，所述第一阀和所述第二阀被构造成将所述制冷剂容器(20)与所述主制冷剂回路(2)隔离。
8.根据权利要求7所述的制冷设备，其中，在所述制冷设备(1)的待机时段期间，所述第一阀和所述第二阀(22，24)以及所述制冷剂供应阀(26)是关闭的。
9.根据权利要求7所述的制冷设备，其中，所述第一阀和所述第二阀(22，24)是由所述制冷设备(1)的控制单元(CU)控制的电磁阀。
10.根据权利要求1所述的制冷设备，其中，所述制冷剂容器(20)包括用于检测所述制冷剂容器(20)中的液体制冷剂的液位(L)的检测装置(34)。
11.根据权利要求1所述的制冷设备，其中，所述制冷剂容器(20)直接连接到所述主制冷剂回路(2)的将所述冷凝器(6)连接到所述膨胀阀(8)的管线(7，14)，或者直接连接到与所述主制冷剂回路(2)的连接所述冷凝器(6)与所述膨胀阀(8)的管线(14)平行的管线。
12.根据权利要求1所述的制冷设备，其中，所述加热装置包括利用焦耳效应的电气装置(28)。
13.根据权利要求1所述的制冷设备，其中，所述制冷剂容器(20)包括减压阀(30)。
14.根据权利要求1所述的制冷设备，其中，所述压缩机(4)至少在涡旋压缩机、螺杆压缩机、活塞压缩机、回转式压缩机之中进行选择。
15.根据权利要求1所述的制冷设备，其中，所述制冷设备运行无油制冷剂循环。
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