CN113587506A - 冷媒回气系统及制冷机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制冷技术领域，具体涉及一种冷媒回气系统及制冷机组，制冷机组包括冷媒回气系统，冷媒回气系统包括回气系统，回气系统用于回收由压缩机的润滑位置流出的冷媒，回气系统包括气液分离器，气液分离器具有冷媒入口、气态冷媒出口及液态冷媒出口，冷媒入口通过排气管路与压缩机的轴承腔连通，气态冷媒出口通过回气管路与压缩机的进口连通，液态冷媒出口通过回液管路与压缩机的轴承腔连通。回气系统布局在压缩机周围而不连接蒸发器，相比于传统冷媒回收到蒸发器的布局，这种结构设计简化了整个制冷机组的管路布局，特别是当压缩机和蒸发器相隔较远时，优化效果更加明显，有效避免了整体管路结构设计复杂的问题，极大节约了空间。

Description

冷媒回气系统及制冷机组

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，具体涉及一种冷媒回气系统及制冷机组。

背景技术

空调、冰箱等制冷机组通常由压缩机、冷凝器及蒸发器等结构组成，工作时，利用压缩机将低压气态冷媒变成高温高压气态冷媒，在蒸发器里吸热，循环到冷凝器里散热，以达到制冷的目的。

压缩机包括轴承，轴承作为离心式制冷压缩机中的关键元件，其作用是承受转子的重量及工作时的转动载荷，轴承在工作时需要进行润滑，以减小转动过程中的摩擦，进而降低振动和噪音。目前，比较常用的两种方式是油润滑方式和冷媒润滑方式，相比于传统的油润滑方式，采用冷媒润滑方式可以防止润滑油和冷媒相互掺混，然而，随着轴系的运行，冷媒会部分闪发成气态，使得流出轴承的冷媒是气液混合态，对于该气液混合态冷媒需要进行回收。

现有技术中，通常是将流出轴承的气液混合态冷媒全部回收到蒸发器中，而当压缩机和蒸发器之间的距离比较远时，需要很长的管路进行连接，使整体管路结构设计复杂。

发明内容

本发明的主要目的是：提供一种冷媒回气系统及制冷机组，旨在解决现有制冷机组的管路结构设计复杂的问题。

为了实现上述技术问题，本发明提供了一种冷媒回气系统，冷媒回气系统包括回气系统，所述回气系统用于回收由压缩机的润滑位置流出的冷媒，所述回气系统包括气液分离器，所述气液分离器具有冷媒入口、气态冷媒出口及液态冷媒出口，所述冷媒入口通过排气管路与所述压缩机的轴承腔连通，所述气态冷媒出口通过回气管路与所述压缩机的进口连通，所述液态冷媒出口通过回液管路与所述压缩机的轴承腔连通。

可选地，所述回气管路的部分结构弯曲设置；或

在所述回气管路上设置有气化装置。

可选地，所述回气管路的部分结构设置为U型管结构。

可选地，所述回气系统还包括设置在所述回液管路上的节流装置。

可选地，所述节流装置为第一节流阀(35)，其中，所述第一节流阀(35)为电子膨胀阀。

可选地，所述回气系统还包括液位传感器，所述液位传感器用于检测所述气液分离器的液位高度并与所述第一节流阀电性连接。

可选地，所述冷媒回气系统还包括主循环系统，所述主循环系统包括压缩机、冷凝器及蒸发器，所述压缩机、所述冷凝器及所述蒸发器通过多个冷媒管路顺次连接并形成冷媒回路，其中，所述压缩机包括轴承及容置所述轴承的轴承腔，所述冷媒回气系统还包括冷媒输送管路，所述冷媒输送管路连通所述冷媒回路和所述轴承腔，以将所述冷媒回路中的液态冷媒输送至所述轴承腔；

所述冷媒输送管路与所述冷凝器连通。

可选地，所述回液管路的一端设置在所述液态冷媒出口处，所述回液管路的另一端通过部分所述冷媒输送管路与所述压缩机的轴承腔相连。

可选地，在所述冷媒输送管路上设置有冷媒泵。

可选地，所述冷媒回气系统还包括辅助输送管路，且在所述冷媒泵关停时，所述冷媒回路通过所述辅助输送管路及部分所述冷媒输送管路与所述轴承腔连通。

本发明还提供一种制冷机组，制冷机组包括如上述任意一项所述的冷媒回气系统。

本发明的有益效果为：上述制冷机组的冷媒回气系统，冷媒回气系统包括设置在压缩机周围的回气系统，对于流出压缩机润滑位置的冷媒，可通过回气系统进行回收，然后再输送至压缩机的所需位置。具体地，回气系统包括气液分离器、排气管路、回气管路及回液管路，流出压缩机轴承腔的气液混合态冷媒经排气管路进入气液分离器分离成气态冷媒和液态冷媒，气态冷媒经回气管路进入压缩机的进口，液态冷媒经回液管路重新流回到压缩机的轴承腔润滑位置，以持续进行润滑，整个回气系统设置十分合理，通过气液分离器可实现气态冷媒和液态冷媒的分离，且气态冷媒和液态冷媒可分别输送至压缩机的所需位置，满足压缩机正常工作和润滑的需求。该冷媒回气系统，回气系统布局在压缩机周围而不连接蒸发器，相比于传统冷媒回收到蒸发器的布局，这种结构设计简化了整个制冷机组的管路布局，特别是当压缩机和蒸发器相隔较远时，优化效果更加明显，有效避免了整体管路结构设计复杂的问题，极大节约了空间。

附图说明

本发明上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明的冷媒回气系统的示意图；

图2是本发明的冷媒回气系统的另一实施方式的示意图；

其中图1及图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

11、压缩机；12、冷凝器；13、蒸发器；14、冷媒管路；15、节流元件；

21、冷媒输送管路；22、冷媒泵；23、辅助输送管路；24、第二节流阀；

31、气液分离器；32、排气管路；33、回气管路；331、U型管结构；34、回液管路；35、第一节流阀；36、液位传感器。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明一实施例提供一种制冷机组的冷媒回气系统，其中，制冷机组可以为冰箱或者空调等。如图1所示，冷媒回气系统包括主循环系统、冷媒输送管路21以及回气系统。主循环系统内部流通有冷媒，通过冷媒在主循环系统内的循环流动可达到制冷的目的，冷媒输送管路21用于将主循环系统内流动的液态冷媒输送至需要润滑的位置以进行润滑，回气系统用于回收由润滑位置流出的冷媒。

在具体地实施例中，主循环系统包括压缩机11、冷凝器12、蒸发器13及节流元件15，压缩机11、冷凝器12、蒸发器13及节流元件15通过四个冷媒管路14顺次连接并形成冷媒回路，压缩机11用于将冷媒压缩为高温高压状态，在蒸发器13里吸热，循环到冷凝器12里散热，具体地，压缩机11的出口与冷凝器12的进口连通，节流元件15设置在冷凝器12至蒸发器13的冷媒管路14上，且节流元件15为毛细管，蒸发器13的出口与压缩机11的进口连通。在制冷机组工作时，低压气态冷媒经冷媒管路14流动至压缩机11，压缩机11将低压气态冷媒变成高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒经冷媒管路14流动至冷凝器12变成高压液态冷媒，同时释放大量的热量，高压液态冷媒经过节流元件15节流降压变成低压液态冷媒，低压液态冷媒经冷媒管路14流动至蒸发器13变成低压气态冷媒，同时吸收大量的热量，从而达到制冷效果，然后低压气态冷媒经冷媒管路14流回至压缩机11的进口实现循环制冷。整个制冷机组制冷过程中，通过冷媒管路14使冷媒在蒸发器13、压缩机11及冷凝器12三者之间循环流动形成了一个循环的冷媒回路，压缩机11将冷媒变成高温高压气态冷媒，在蒸发器13里吸热，循环到冷凝器12里散热，实现反复制冷的目的，保证制冷机组的制冷功能。

压缩机11包括轴承及容置轴承的轴承腔，轴承位于轴承腔内，转子套设在轴承上，轴承作为压缩机11中的关键元件，其是用于承受转子的重量及其工作时的转动载荷，轴承腔用于容置轴承。冷媒输送管路21与冷媒回路和轴承腔连通，以将冷媒回路中的液态冷媒输送至轴承腔，进而利用冷媒对轴承腔内的轴承进行润滑，减小轴承转动过程中的摩擦，防止轴承或者转子等因摩擦而发生损坏，而且，润滑轴承的冷媒直接取自冷媒回路，十分方便。

回气系统设置在压缩机11周围，且回气系统用于回收由压缩机11的轴承腔流出的冷媒，然后再输送至压缩机11的所需位置。一般地，流出轴承的冷媒通常是气液混合态，对于气态冷媒可输送至压缩机11的进口，对于液态冷媒可重新输送至轴承腔，满足压缩机11正常工作和润滑的需求。

上述制冷机组的冷媒回气系统，冷媒回气系统由主循环系统、冷媒输送管路21以及回气系统构成，主循环系统的压缩机11、冷凝器12及蒸发器13通过四个冷媒管路14顺次连接形成冷媒回路，制冷时，利用压缩机11将低压气态冷媒变成高温高压气态冷媒，在蒸发器13里吸热，冷凝器12里散热，以达到制冷的目的，通过设置冷媒输送管路21，可以将冷媒回路中的液态冷媒输送至轴承腔，以通过冷媒对轴承腔内的轴承进行润滑，减小轴承转动过程中的摩擦，降低振动和噪音，而对于流出轴承腔的冷媒，可全部回收到设置在压缩机11周围的回气系统，然后再输送至压缩机11的所需位置。该冷媒回气系统，回气系统布局在压缩机11周围而不连接蒸发器13，相比于传统冷媒回收到蒸发器13的布局，这种结构设计简化了整个制冷机组的回气管路33布局，特别是当压缩机11和蒸发器13相隔较远时，优化效果更加明显，有效避免了整体管路结构设计复杂的问题，极大节约了空间。

在本实施例中，冷媒输送管路21与冷凝器12连通。具体地，在本实施例中，冷凝器12具有出液口，压缩机11具有进液口。这样，冷凝器12中的液态冷媒可以由出液口流出，然后经冷媒输送管路21通过进液口输送至轴承腔内，实现对轴承腔内轴承的润滑作用。由于冷媒流过冷凝器12，在冷凝器12的作用下，冷媒由高温高压气态变成高压液态，故设置与冷凝器12连通的冷媒输送管路21，可将冷凝器12中的高压液态冷媒输送至轴承腔，以实现轴承润滑的效果，且润滑轴承的冷媒直接取自冷凝器12，一方面无需额外配置提供冷媒的结构，简化了整个冷媒回气系统的布局，另一方面冷凝器12内的冷媒为液态冷媒，通过液态冷媒实现轴承的有效润滑。

在本实施例中，回气系统包括气液分离器31，气液分离器31具有冷媒入口、气态冷媒出口及液态冷媒出口，冷媒入口通过排气管路32与轴承腔连通，气态冷媒出口通过回气管路33与压缩机11的进口连通，液态冷媒出口通过回液管路34与轴承腔连通。具体地，在本实施例中，压缩机11还具有与轴承腔连通的冷媒排出口，排气管路32的一端设置在冷媒排出口处，排气管路32的另一端设置在冷媒入口处，回气管路33的一端设置在气态冷媒出口处，另一端设置在蒸发器13与压缩机11之间的冷媒管路14上，并通过部分冷媒管路14与压缩机11的进口连通，回液管路34的一端设置在液态冷媒出口处，另一端与进液口连通。通过设置气液分离器31，起到了分离气态冷媒和液态冷媒的作用，且气态冷媒和液态冷媒可分别输送至压缩机11的所需位置，满足压缩机11正常工作和润滑的需求。在制冷机组工作时，冷媒在轴承腔内流入流出形成循环系统，液态冷媒进入轴承，随着轴系的转动，部分冷媒闪发，使得流出轴承的冷媒是气液混合态，气液混合态的冷媒由冷媒排出口排出，然后经排气管路32由冷媒入口进入气液分离器31，经过气液分离器31实现气态冷媒和液态冷媒的分离，分离后的气态冷媒由气态冷媒出口经回气管路33进入压缩机11的进口，分离后的液态冷媒由液态冷媒出口经回液管路34重新由进液口流回到压缩机11的轴承腔内继续润滑轴承。该回气系统将轴承腔内流出的冷媒回收到气液分离器31，通过气液分离器31实现气态冷媒和液态冷媒的分离，分离后的气态冷媒进入压缩机11的进口，液态冷媒重新流回到压缩机11的轴承腔内，整个回气系统布置在压缩机11周围，优化了制冷机组的管路布局。

值得一提地，在本实施例中，回气管路33的部分结构弯曲设置，优选地，回气管路33的部分结构设置为U型管结构331。具体地，在本实施例中，回气管路33的部分结构设置为直管的结构形式，部分结构设置为U型管的结构形式，U型管结构331形式的回气管路33设置在两段直管结构形式的回气管路33之间。由于回气管路33的部分结构设置为U型管结构331，经气液分离器31分离后的气态冷媒在进入压缩机11的进口之前先经过U型管结构331实现二次闪发，其中，U型管结构331形式设置是通过增大气态冷媒输送距离的方式尽可能实现冷媒气化，进而可以保证冷媒的二次闪发，提高进入压缩机11进口的气态冷媒的纯度，整个回气系统在成本上也比较低廉，另外U型管结构331也易于生产加工。在另一实施例中，也可以采用其他能促进冷媒气化的装置和结构，即在回气管路33上设置气化装置，通过气化装置高效促进冷媒气化，提高进入压缩机11进口的气态冷媒的纯度。或者，在其他实施例中，回气管路33的部分结构也可以采用除U型管外的其它弯曲形式。

值得一提地，在本实施例中，回气系统还包括设置在回液管路34上的节流装置，节流装置为第一节流阀35，其中，第一节流阀35为电子膨胀阀。通过在回液管路34上增设第一节流阀35，第一节流阀35的一端连接液态冷媒出口，第一节流阀35的另一端连接进液口，这样，使得经气液分离器31分离后的液态冷媒在流回到压缩机11的轴承腔内之前先经过第一节流阀35降温降压，可有效降低掺混，提高流回到压缩机11的轴承腔内的液态冷媒的纯度，减少进入轴承腔内的气态冷媒量，避免因液态冷媒纯度不高造成轴承压力的不稳定，有效保护轴承，提高轴承运行的稳定性和可靠性。当然，在其他实施例中，也可以取消第一节流阀35，分离后的液态冷媒直接流入轴承腔内，或者，在其他实施例中，也可以采用其它的节流装置，只要可以实现节流降压的效果即可。

在本实施例中，回液管路34的一端设置在液态冷媒出口处，回液管路34的另一端通过部分冷媒输送管路21与轴承腔相连。具体地，在本实施例中，回液管路34的一端设置在液态冷媒出口处，另一端设置在冷媒输送管路21上并与冷媒输送管路21连通，且通过部分冷媒输送管路21与进液口连通。在制冷机组工作时，回收到气液分离器31的液态冷媒可依次经回液管路34及部分冷媒输送管路21由进液口输送至轴承腔内，即经气液分离器31分离后重新流回到压缩机11的轴承腔内的液态冷媒，其共用部分将冷凝器12中的液态冷媒输送至轴承腔的冷媒输送管路21，进一步简化了整个管路的安装结构，回液管路34的作用在于使分离后的液态冷媒重新流回到冷媒输送管路21内，从而在来自冷凝器12的液态冷媒和来自气液分离器31的液态冷媒的作用下实现轴承腔内轴承的润滑。

在本实施例中，回气系统还包括液位传感器36，液位传感器36用于检测气液分离器31的液位高度并与第一节流阀35电性连接。通过设置液位传感器36，以便采集气液分离器31内的气液混合态冷媒的液位高度，其中，第一节流阀35的开合根据液位传感器36采集的数据进行控制，具体控制方式是：液位传感器36设置在气液分离器31的某一位置，且液位传感器36的位置不超过气液分离器31液位极限高度的一半，当液态冷媒的液位高度低于这一位置时，第一节流阀35关停，当液态冷媒的液位高度超过所设定的极限位置时，第一节流阀35打开，冷媒流回到轴承腔内润滑轴承，保证流回轴承腔内的液态冷媒的纯度，减小因气态冷媒掺混造成的压力不稳定。

在本实施例中，在冷媒输送管路21上设置有冷媒泵22。通过设置冷媒泵22，在整个制冷机组初始工作时，可以利用冷媒输送管路21上的冷媒泵22将冷凝器12中的冷媒泵入轴承腔内对轴承进行润滑，保证轴承冷媒供应充足。在制冷机组工作时，开启冷媒泵22，同时打开第一节流阀35，将冷凝器12和气液分离器31残余的液态冷媒输送至轴承腔内，以供给轴承足够流量和压差的冷媒，保证轴承润滑充足，防止轴承磨损，整体结构设置简单，利用冷媒泵22可较好的实现液态冷媒泵入轴承腔。

在另一实施例中，如图2所示，冷媒回气系统还包括辅助输送管路23，且在冷媒泵22关停时，冷媒回路通过辅助输送管路23及部分冷媒输送管路21与轴承腔连通。具体地，在本实施例中，冷凝器12具有两个出液口，冷媒输送管路21的一端设置在其中一个出液口处，另一端设置在压缩机11的进液口处，且在冷凝器12另外一个出液口处设置辅助输送管路23，辅助输送管路23的另一端通过冷媒输送管路21的未设置冷媒泵22的部分管路与进液口连通。因此，通过设置辅助输送管路23，在整个制冷机组工作一段时间后，冷凝器12和蒸发器13之间会建立一定的压差，可以通过压差保证轴承供液，这时可关停冷媒泵22，冷凝器12中的高压液态冷媒经过辅助输送管路23然后经过部分冷媒输送管路21输送至轴承腔，即保证了轴承冷媒供应充足，而且关停冷媒泵22可减小输入功率、节约电能。在制冷机组工作时，压缩机11的主电机运转前，先开启冷媒泵22，同时打开第一节流阀35，将冷凝器12和气液分离器31残余的液态冷媒输送至轴承腔内，以供给轴承足够流量和压差的冷媒，保证轴承润滑充足，防止轴承磨损，待冷凝器12和蒸发器13之间的压差建立后，可利用冷凝器12和蒸发器13间的压差，将冷凝器12中的液态冷媒泵入压缩机11的轴承腔，保证轴承供液，此时可以关停冷媒泵22，第一节流阀35保持开启或者关停，在压缩关机时，由于冷凝器12和蒸发器13之间的压差逐渐减小，可开启冷媒泵22，以保证压缩机11的主电机惰转时轴承供液，待压缩机11的主电机完全停转后，再次关停冷媒泵22，满足轴承润滑需求。另外，在辅助输送管路23上还设置有第二节流阀24，第二节流阀24和第一节流阀35的作用相同，可起到节流和提升液态冷媒纯度的效果。当然，对于在如图1所示的未设置辅助输送管路23的情况下，冷媒泵22在制冷机组工作时可始终处于开启状态，以使得冷凝器12中的液态冷媒可以顺利输送至压缩机11的轴承腔内，保证轴承供液，此时因减少了一条管路，使整个管路布局相对简单。

在本实施例中，压缩机11为离心式压缩机，离心式压缩机11内的轴承通过冷媒进行润滑，可防止润滑油和冷媒相互掺混。

下面再对本发明的冷媒回气系统的回气过程作进一步说明：在制冷机组工作时，冷凝器12中的液态冷媒进入轴承腔内润滑轴承，随着轴系的转动，部分冷媒闪发成气态，气液混合态的冷媒由轴承腔流出并经排气管路32回收到气液分离器31，经过气液分离器31分离之后，气态冷媒经过部分呈U型管结构331的回气管路33直接流入压缩机11的进口，液态冷媒经过设有第一节流阀35的回液管路34重新流回轴承腔，实现冷媒在轴承腔内流入流出的整个循环系统，从而在整个制冷机组运行过程中可将冷凝器12和气液分离器31残余的液态冷媒输送至轴承，以供给轴承足够流量和压差的冷媒，保证轴承润滑充足。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种冷媒回气系统，其特征在于，包括回气系统，所述回气系统用于回收由压缩机(11)的润滑位置流出的冷媒；

所述回气系统包括气液分离器(31)，所述气液分离器(31)具有冷媒入口、气态冷媒出口及液态冷媒出口，所述冷媒入口通过排气管路(32)与所述压缩机(11)的轴承腔连通，所述气态冷媒出口通过回气管路(33)与所述压缩机(11)的进口连通，所述液态冷媒出口通过回液管路(34)与所述压缩机(11)的轴承腔连通。

2.根据权利要求1所述的冷媒回气系统，其特征在于，所述回气管路(33)的部分结构弯曲设置；或

在所述回气管路(33)上设置有气化装置。

3.根据权利要求2所述的冷媒回气系统，其特征在于，所述回气管路(33)的部分结构设置为U型管结构(331)。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的冷媒回气系统，其特征在于，所述回气系统还包括设置在所述回液管路(34)上的节流装置。

5.根据权利要求4所述的冷媒回气系统，其特征在于，所述节流装置为第一节流阀(35)，其中，所述第一节流阀(35)为电子膨胀阀。

6.根据权利要求5所述的冷媒回气系统，其特征在于，所述回气系统还包括液位传感器(36)，所述液位传感器(36)用于检测所述气液分离器(31)的液位高度并与所述第一节流阀(35)电性连接。

7.根据权利要求1所述的冷媒回气系统，其特征在于，所述冷媒回气系统还包括主循环系统，所述主循环系统包括所述压缩机(11)、冷凝器(12)及蒸发器(13)，所述压缩机(11)、所述冷凝器(12)及所述蒸发器(13)通过多个冷媒管路(14)顺次连接并形成冷媒回路，其中，所述压缩机(11)包括轴承及容置所述轴承的轴承腔，所述冷媒回气系统还包括冷媒输送管路(21)，所述冷媒输送管路(21)连通所述冷媒回路和所述轴承腔，以将所述冷媒回路中的液态冷媒输送至所述轴承腔；

所述冷媒输送管路(21)与所述冷凝器(12)连通。

8.根据权利要求7所述的冷媒回气系统，其特征在于，所述回液管路(34)的一端设置在所述液态冷媒出口处，所述回液管路(34)的另一端通过部分所述冷媒输送管路(21)与所述压缩机(11)的轴承腔相连。

9.根据权利要求7或8所述的冷媒回气系统，其特征在于，在所述冷媒输送管路(21)上设置有冷媒泵(22)。

10.根据权利要求9所述的冷媒回气系统，其特征在于，所述冷媒回气系统还包括辅助输送管路(23)，且在所述冷媒泵(22)关停时，所述冷媒回路通过所述辅助输送管路(23)及部分所述冷媒输送管路(21)与所述轴承腔连通。

11.一种制冷机组，其特征在于，包括如权利要求1至10任意一项所述的冷媒回气系统。

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