CN113803898A - 制冷系统及其静压轴承的供液方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制冷系统及其静压轴承的供液方法。其中，制冷系统包括：制冷循环回路，所述制冷循环回路包括压缩机，所述压缩机包括静压轴承和转轴，所述静压轴承支撑所述转轴，所述静压轴承的外周设有多个微孔；以及供液组件，连通所述制冷循环回路的存液部位和所述静压轴承，所述存液部位具有液态制冷剂，所述供液组件被配置为将所述存液部位的液态制冷剂引向所述静压轴承，且使所述液态制冷剂通过所述微孔进入所述静压轴承与所述转轴之间。本发明采用液态制冷剂作为静压轴承与转轴之间的润滑剂，提高了静压轴承的承载能力和抗冲击能力，且将液态制冷剂作为润滑剂，不会使制冷循环回路中混入除制冷剂之外的其他杂质，提高压缩机的性能。

Description

制冷系统及其静压轴承的供液方法

技术领域

本发明涉及流体机械领域，尤其涉及一种制冷系统及其静压轴承的供液方法。

背景技术

离心式冷水机组通常被用于各种建筑空调中，离心式冷水机组包括离心压缩机，轴承是支撑离心压缩机轴及其轴上零件做机械旋转的基础零件，按轴承润滑形式的不同，通常有油润滑轴承和无油润滑轴承两种。

油润滑轴承具有承载力大、抗振能力强的特点，但需要额外的润滑油供应系统，增加系统复杂度。且润滑油在压缩机运行过程中会泄漏进入到制冷系统中，与冷媒融合在一起，因此，需要设置润滑油回油系统，周期性回油。

常见的无油润滑轴承包括气悬浮轴承。气悬浮轴承把气体作为润滑剂，并利用气体的吸附性、传输性(扩散性、粘性和热传导性)和可压缩性等特点，在摩擦时，在流体动压效应、静压效应和挤压效应的作用下形成一层气膜，使之支承载荷、减少摩擦。但由于气体具有可压缩性和粘度低等特点，所以轴承的承载力存在一定上限，且抗冲击能力有限。

发明内容

本发明的一些实施例提出一种制冷系统及其静压轴承的供液方法，用于缓解轴承承载能力不足的问题。

在本发明的一个方面，提供一种制冷系统，包括：

制冷循环回路，所述制冷循环回路包括压缩机，所述压缩机包括静压轴承和转轴，所述静压轴承支撑所述转轴，所述静压轴承的外周设有多个微孔；以及

供液组件，连通所述制冷循环回路的存液部位和所述静压轴承，所述存液部位具有液态制冷剂，所述供液组件被配置为将所述存液部位的液态制冷剂引向所述静压轴承，且使所述液态制冷剂通过所述微孔进入所述静压轴承与所述转轴之间。

在一些实施例中，所述制冷循环回路还包括蒸发器，所述存液部位包括所述蒸发器的底部，所述供液组件包括第一管路，所述第一管路的输入端与所述蒸发器的底部连通，所述第一管路的输出端与所述静压轴承连通。

在一些实施例中，所述供液组件还包括第一泵，所述第一泵设于所述第一管路。

在一些实施例中，所述供液组件还包括第一调节阀，所述第一调节阀设于所述第一管路，所述第一调节阀被配置为调节所述第一管路的通断以及流通面积。

在一些实施例中，所述制冷循环回路还包括冷凝器，所述存液部位包括所述冷凝器的底部，所述供液组件还包括第二管路，所述第二管路的输入端与所述冷凝器的底部连通，所述第二管路的输出端与所述静压轴承连通。

在一些实施例中，所述供液组件还包括第二调节阀，所述第二调节阀设于所述第二管路，所述第二调节阀被配置为调节所述第二管路的通断以及流通面积。

在一些实施例中，所述供液组件还包括第三管路，所述第一管路的输出端和所述第二管路的输出端均通过所述第三管路与所述静压轴承连通。

在一些实施例中，所述供液组件还包括第四管路和第三调节阀，所述第四管路的输入端与所述第三管路连通，所述第四管路的输出端与所述蒸发器连通，所述第三调节阀设于所述第四管路，所述第三调节阀被配置为调节所述第四管路的通断以及流通面积。

在一些实施例中，所述供液组件还包括第四管路和第三调节阀，所述第四管路的输入端与所述第一管路的输出端连通，所述第四管路的输出端与所述蒸发器连通，所述第三调节阀设于所述第四管路，所述第三调节阀被配置为调节所述第四管路的通断以及流通面积。

在一些实施例中，所述供液组件还包括第四管路和第三调节阀，所述第四管路的输入端与所述第二管路的输出端连通，所述第四管路的输出端与所述蒸发器连通，所述第三调节阀设于所述第四管路，所述第三调节阀被配置为调节所述第四管路的通断以及流通面积。

在一些实施例中，所述制冷循环回路还包括闪发器，所述存液部位包括所述闪发器的底部，所述供液组件包括第五管路，所述第五管路的输入端与所述闪发器的底部连通，所述第五管路的输出端与所述静压轴承连通。

在一些实施例中，所述供液组件还包括第二泵，所述第二泵设于所述第五管路。

在一些实施例中，所述供液组件还包括第四调节阀，所述第四调节阀设于所述第五管路，所述第四调节阀被配置为调节所述第五管路的通断以及流通面积。

在一些实施例中，所述制冷循环回路还包括冷凝器，所述存液部位包括所述冷凝器的底部，所述供液组件还包括第二管路，所述第二管路的输入端与所述冷凝器的底部连通，所述第二管路的输出端与所述静压轴承连通。

在一些实施例中，所述微孔的直径范围为0.01mm～0.2mm。

在本发明的一个方面，提供一种制冷系统的静压轴承的供液方法，包括：

提供制冷循环回路，制冷循环回路包括压缩机，压缩机包括静压轴承和转轴，静压轴承支撑转轴，静压轴承的外周设有多个微孔；以及

提供供液组件，通过供液组件将制冷循环回路的存液部位的液态制冷剂引向静压轴承，且使液态制冷剂通过静压轴承上的微孔进入静压轴承与转轴之间。

在一些实施例中，其中，制冷循环回路还包括蒸发器，存液部位包括蒸发器的底部，供液组件包括第一管路、第一泵和第一调节阀，第一管路的输入端与蒸发器的底部连通，第一管路的输出端与静压轴承连通，第一泵和第一调节阀设于第一管路；

所述通过供液组件将制冷循环回路的存液部位的液态制冷剂引向静压轴承的步骤包括：

在压缩机开机、停机或低速运行阶段，打开第一泵和第一调节阀，在第一泵的作用下，蒸发器的底部的液态制冷剂流向静压轴承，且通过静压轴承上的微孔进入静压轴承与转轴之间；同时，通过第一调节阀调节第一管路的流通面积，进而调节进入静压轴承与转轴之间的液态制冷剂的压力。

在一些实施例中，其中，制冷循环回路还包括冷凝器，存液部位包括冷凝器的底部，供液组件还包括第二管路和第二调节阀，第二管路的输入端与冷凝器的底部连通，第二管路的输出端与静压轴承连通，第二调节阀设于第二管路；

所述通过供液组件将制冷循环回路的存液部位的液态制冷剂引向静压轴承的步骤还包括：

在压缩机高速运行建立压差后，打开第二调节阀、逐渐关闭第一泵和第一调节阀，冷凝器内的压力使冷凝器的底部的液态制冷剂流向静压轴承，且通过静压轴承上的微孔进入静压轴承与转轴之间；同时，通过第二调节阀调节第二管路的流通面积，进而调节进入静压轴承与轴之间的液态制冷剂的压力。

在一些实施例中，其中，供液组件包括第三管路、第四管路和第三调节阀，第一管路的输出端和第二管路的输出端均通过第三管路与静压轴承连通；第四管路的输入端与第三管路连通，第四管路的输出端与蒸发器连通，第三调节阀设于第四管路；

在压缩机开机、停机或低速运行阶段，如果第一管路流向静压轴承与转轴之间的液态制冷剂的压力大于预设压力值，则打开第三调节阀，通过第三调节阀与第一调节阀配合，调节流向静压轴承与轴之间的液态制冷剂的压力。

在一些实施例中，其中，供液组件包括第三管路、第四管路和第三调节阀，第一管路的输出端和第二管路的输出端均通过第三管路与静压轴承连通；第四管路的输入端与第三管路连通，第四管路的输出端与蒸发器连通，第三调节阀设于第四管路；

在压缩机高速运行建立压差后，第一泵和第一调节阀关闭的状态下，如果第二管路流向静压轴承与转轴之间的液态制冷剂的压力大于预设压力值，则打开第三调节阀，通过第三调节阀与第二调节阀配合，调节流向静压轴承与转轴之间的液态制冷剂的压力。

基于上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：

在一些实施例中，从制冷循环回路中的存液部位引出液态制冷剂，且将液态制冷剂引向制冷循环回路中的压缩机内的静压轴承，采用液态制冷剂作为静压轴承与转轴之间的润滑剂，提高了静压轴承的承载能力和抗冲击能力，且将液态制冷剂作为润滑剂，不会使制冷循环回路中混入除制冷剂之外的其他杂质，提高压缩机的性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明一些实施例提供的制冷系统的示意图；

图2为根据本发明另一些实施例提供的制冷系统的示意图；

图3为根据本发明一些实施例提供的静压轴承的示意图；

图4为根据本发明一些实施例提供的静压轴承、转轴和轴承座的配合示意图；

图5为图4中的局部结构A的放大示意图。

附图中标号说明如下：

1-制冷循环回路；11-压缩机；12-蒸发器；13-冷凝器；14-闪发器；15-静压轴承；151-微孔；152-主体部；153-端部；154-凹槽；16-转轴；17-轴承座；171-进液孔；18-储液腔；19-密封圈；110-间隙；111-第一节流阀；112-第二节流阀；

2-供液组件；

211-第一管路；212-第一泵；213-第一调节阀；214-第一单向阀；215-第一过滤器；

221-第二管路；222-第二调节阀；223-第二单向阀；224-第二过滤器；

231-第三管路；232-第三单向阀；233-第四传感器；

241-第四管路；242-第三调节阀；

251-第五管路；252-第二泵；253-第四调节阀；254-第四单向阀；255-第三过滤器；

271-第一压力传感器；272-第二压力传感器；273-第三压力传感器。

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发明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，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。本发明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发明透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本发明的范围。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、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本发明中使用的“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。

在本发明中，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。

本发明使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本发明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，一些实施例提供了一种制冷系统，其包括制冷循环回路1和供液组件2。

制冷循环回路1包括压缩机11，压缩机11包括静压轴承15和转轴16，静压轴承15支撑转轴16，静压轴承15的外周设有多个微孔151。

供液组件2连通制冷循环回路1的存液部位和静压轴承15，存液部位具有液态制冷剂，供液组件2被配置为将存液部位的液态制冷剂引向静压轴承15，且使液态制冷剂通过微孔151进入静压轴承15与转轴16之间。

在上述实施例中，采用液态制冷剂作为静压轴承与转轴之间的润滑剂，提高了静压轴承的承载能力和抗冲击能力，且液态制冷剂作为润滑剂，不会使制冷循环回路中混入除制冷剂之外的其他杂质，例如：润滑油等，提高压缩机的性能。

如图3所示，在一些实施例中，静压轴承15包括空心、环形的主体部152，微孔151设于主体部152，主体部152的轴向的两端分别设有环形的端部153，端部153的径向尺寸大于主体部152的径向尺寸。主体部152设有凹槽154，凹槽154用于容纳密封圈19。

主体部152的周向间隔设有多排微孔151。每排微孔151中的各个微孔151沿静压轴承15的轴向依次排布。微孔151的具体数量主要由静压轴承的设计承载力F及微孔151的孔径D决定，其中，微孔151的孔径D越小、微孔数量越多，设计承载力F越大。

如图4所示，压缩机11还包括轴承座17和密封圈19。静压轴承15设于轴承座17，转轴16穿设在静压轴承15内，静压轴承15对转轴16进行支撑。由于静压轴承15包括主体部152和端部153，主体部152的径向尺寸小于端部153的径向尺寸，主体部152与轴承座17之间形成储液腔18，轴承座17设有连通储液腔18的进液孔171。供液组件2从制冷循环回路1的存液部位引入的液态制冷剂通过进液孔171进入储液腔18，继而通过储液腔18、静压轴承15上的微孔151进入静压轴承15与转轴16之间的间隙110，如图5所示。工作时，电机轴在电磁场作用下做高速旋转运动，通过静压轴承15的微孔151流入的液态制冷剂进入间隙110，通过微孔151节流后的液态制冷剂对转轴16进行悬浮支撑。

储液腔18内的液态制冷剂通过静压轴承15上的微孔151进入静压轴承15与转轴16之间的间隙110，由于微孔151的直径非常小(0.01～0.20mm)，所以液态制冷剂在微孔151内发生节流，使得液态制冷剂的流速和压力得到提升，形成了节流后的高压液态制冷剂，并充盈在静压轴承15和转轴16之间的间隙110，从而对转轴16形成有效的支撑。

本公开实施例采用液态制冷剂作为静压轴承15与转轴16之间的润滑剂，液态制冷剂与气态制冷剂相比，具有更大的粘度，使得静压轴承15的刚度和阻尼更大，同时液态制冷剂是难以压缩的，所以当转轴16发生振动(如提转速、降转速、切换工况等情况)时，充盈在静压轴承15和转轴16之间间隙的液态制冷剂也起到很好的抗冲击作用。

静压轴承15包括气体微孔静压轴承，采用液态制冷剂作为润滑剂使气体微孔静压轴承悬浮。气体微孔静压轴承采用液态制冷剂作为润滑剂相对于气态制冷剂具有更好的效果，这是因为液体比气体的粘度高、可压缩性低，所以液态润滑剂能给气体微孔静压轴承带来更大的承载能力和抗冲击能力。

在一些实施例中，静压轴承15和轴承座17均采用金属材料制成。

在一些实施例中，轴承座17为空心环形零件，对静压轴承15起到固定、支撑作用。

在一些实施例中，储液腔18是由静压轴承15的主体部12与轴承座17的内孔形成，用于储存液态制冷剂，对其起到缓冲作用。

在一些实施例中，静压轴承15的两个端部153均设有凹槽154，凹槽154内设有密封圈19，密封圈19固定在轴承座17的内孔，密封圈19的主要作用为：为静压轴承15提供阻尼、对静压轴承15两端进行密封，防止储液腔18的液体泄漏。

在一些实施例中，转轴16包括电机轴，电机轴是离心压缩机转子的重要组成部分，为轴类、实心零件。

在一些实施例中，制冷循环回路1还包括第一压力传感器271，第一压力传感器271设于压缩机11，用于检测压缩机11内静压轴承的环境压力。

在一些实施例中，制冷循环回路1还包括蒸发器12，存液部位包括蒸发器12的底部，供液组件2包括第一管路211，第一管路211的输入端与蒸发器12的底部连通，第一管路211的输出端与静压轴承15连通。

蒸发器12的底部是指蒸发器12内留存有液态制冷剂的部位的底部。

根据制冷离心机组的工作原理，在工作时，蒸发器12的压力最低，所以在系统压差作用下，蒸发器12内部留存的液态制冷剂最多，即使停机情况也是留存最多液态制冷剂，故在机组开机、停机或低速运行等阶段可以优先从蒸发器12的底部取液。

在机组开机、停机或低速运行等阶段，优先从蒸发器12取常压状态的液态制冷剂，实现对压缩机11里的静压轴承15持续稳定的供液，由于液态制冷剂相对气态制冷剂具有更大的粘度和不可压缩特性，使得静压轴承15采用液态制冷剂作为工作介质，具有更大的承载能力和抗冲击能力。

在一些实施例中，供液组件2还包括第二压力传感器272，第二压力传感器272设于蒸发器12，用于检测蒸发器12内的压力。

在一些实施例中，供液组件2还包括第一泵212，第一泵212设于第一管路211。通过第一泵212提供动力，将蒸发器12的内留存的液态制冷剂泵向静压轴承15。

在一些实施例中，供液组件2还包括第一调节阀213，第一调节阀213设于第一管路211，第一调节阀213被配置为调节第一管路211的通断以及流通面积。

第一调节阀213全关时，第一管路211断开。增加第一调节阀213的开度，流向静压轴承15的液态制冷剂的压力升高，进入静压轴承15的液体流量增加；反之，减小第一调节阀213的开度，流向静压轴承15的液态制冷剂的压力下降，进入静压轴承15的液体流量减少。

第一调节阀213的开度的调节依据为：调节第一调节阀213的开度，使流向静压轴承15的液态制冷剂的压力减去压缩机11内部的静压轴承15的环境压力后，还能够满足支撑转轴16所需要的承载力。

也就是：△P＝P1-P0，其中，△P为供液压差，目的是使△P等于支撑转轴16所需要的承载力，P1为供液组件2向静压轴承15提供的液态制冷剂的压力，P0为压缩机11内部静压轴承15的环境压力。

通过联合控制第一泵212泵和第一调节阀213使得△P达到预设压力值，预设压力值等于支撑转轴16所需要的承载力。

在一些实施例中，供液组件2还包括第一单向阀214，第一单向阀214设于第一管路211。第一单向阀214的进口连通于蒸发器12，第一单向阀214的出口连通于静压轴承15。第一单向阀214用于防止静压轴承15中的液态制冷剂倒流至蒸发器12内。

在一些实施例中，供液组件2还包括第一过滤器215，第一过滤器215设于第一管路211，第一过滤器215用于对第一管路211流向静压轴承15的液态制冷剂进行过滤，防止液态制冷剂中的杂质堵塞静压轴承15上的微孔151。

在一些实施例中，制冷循环回路1还包括冷凝器13，存液部位包括冷凝器13的底部，供液组件2还包括第二管路221，第二管路221的输入端与冷凝器13的底部连通，第二管路221的输出端与静压轴承15连通。

冷凝器13的底部也就是冷凝器13内留存有液态制冷剂的部位的底部。

当机组高速运行建立压差后，冷凝器13内的压力最高，优先从冷凝器13取高压状态的液态制冷剂，继续实现对压缩机11里的静压轴承15持续稳定的供液。

在一些实施例中，供液组件2还包括第三压力传感器273，第三压力传感器273设于冷凝器13，用于检测冷凝器13内的压力。

在一些实施例中，供液组件2还包括第二调节阀222，第二调节阀222设于第二管路221，第二调节阀222被配置为调节第二管路221的通断以及流通面积。

第二调节阀222关闭，第二管路221断开。增加第二调节阀222的开度，流向静压轴承15的液态制冷剂的压力升高，进入静压轴承15的液体流量增加；反之，减小第二调节阀222的开度，流向静压轴承15的液态制冷剂的压力下降，进入静压轴承15的液体流量减少。

第二调节阀222的开度的调节依据为：调节第二调节阀222的开度，使流向静压轴承15的液态制冷剂的压力减去压缩机11内部的静压轴承15的环境压力后，还能够满足支撑转轴16所需要的承载力。

也就是说，无论从蒸发器12取液态制冷剂还是从冷凝器13取液态制冷剂，均为：△P＝P1-P0，其中，△P为供液压差，目的是使△P等于支撑转轴16所需要的承载力，P1为供液组件2向静压轴承15提供的液态制冷剂的压力，P0为压缩机11内部静压轴承15的环境压力。

在一些实施例中，供液组件2还包括第二单向阀223，第二单向阀223设于第二管路221，第二单向阀223的进口与冷凝器273连通，第二单向阀223的出口与静压轴承15连通，第二单向阀223用于防止静压轴承15内的液态制冷剂倒流至冷凝器273。

在一些实施例中，供液组件2还包括第二过滤器224，第二过滤器224设于第二管路221，第二过滤器224用于对第二管路221流向静压轴承15的液态制冷剂进行过滤，防止液态制冷剂中的杂质堵塞静压轴承15上的微孔151。

在一些实施例中，供液组件2包括第三管路231，第一管路211的输出端和第二管路221的输出端均通过第三管路231与静压轴承15连通。

当然，第一管路211和第二管路221也可以分别与静压轴承15连通，通过设置第三管路231，使第一管路211的输出端和第二管路221的输出端均通过第三管路231与静压轴承15连通，可以简化静压轴承15的连接结构。

在一些实施例中，供液组件2包括第三单向阀232，第三单向阀232设于第三管路231，第三单向阀231的进口与第一管路211和第二管路221连通，第三单向阀231的出口与静压轴承15连通，第三单向阀231用于防止静压轴承15内的液态制冷剂倒流至第一管路211和第二管路221。

在一些实施例中，供液组件2包括第四压力传感器233，第四压力传感器233设于第三管路231，用于检测第三管路231内的压力。

在一些实施例中，供液组件2还包括第四管路241和第三调节阀242，第四管路241的输入端与第三管路231连通，第四管路241的输出端与蒸发器12连通，第三调节阀242设于第四管路241，第三调节阀242被配置为调节第四管路241的通断以及流通面积。且由于第三管路231上设置第三单向阀232，通过设置第三单向阀232，能够避免静压轴承15内的液态制冷剂通过第三管路231倒流至第四管路241。

当然，第一管路211的输出端，以及第二管路221的输出端可以分别与第四管路241连通，在上述实施例中，第三管路231与第四管路241连通，可以简化管路连接结构。

例如：第四管路241的输入端与第一管路211的输出端连通，第四管路241的输出端与蒸发器12连通，第三调节阀242设于第四管路241，第三调节阀242被配置为调节第四管路241的通断以及流通面积。

第四管路241的输入端与第二管路221的输出端连通，第四管路241的输出端与蒸发器12连通，第三调节阀242设于第四管路241，第三调节阀242被配置为调节第四管路241的通断以及流通面积。

通过设置第四管路241和第三调节阀242可以将第一管路211和/或第二管路221中多余的液态制冷剂引向蒸发器12。

例如：当第一调节阀213或第二调节阀222调节完毕后(已经开的足够小)，仍然存在△P大于等于预设压力值(支撑转轴16所需要的承载力)的情况时，可以打开第三调节阀242，使部分液态制冷剂流向蒸发器12，最终使△P等于预设压力值(支撑转轴16所需要的承载力)。

如图2所示，在一些实施例中，制冷循环回路1还包括闪发器14，存液部位包括闪发器14的底部，供液组件2包括第五管路251，第五管路251的输入端与闪发器14的底部连通，第五管路251的输出端与静压轴承15连通。

闪发器14底部也就是是闪发器14内留存有液态制冷剂部位的底部。

闪发器14内的压力较蒸发器12高，留存的液态制冷剂较蒸发器12少，所以在机组开机、停机或低速运行等阶段，次选方案是从闪发器14底部取液。

在一些实施例中，供液组件2还包括第二泵252，第二泵252设于第五管路251。通过第二泵252提供动力，将闪发器14内留存的液态制冷剂引向静压轴承15。

在一些实施例中，供液组件2还包括第四调节阀253，第四调节阀253设于第五管路251，第四调节阀253被配置为调节第五管路251的通断以及流通面积。

第四调节阀253关闭，第五管路251断开。增加第四调节阀253的开度，流向静压轴承15的液态制冷剂的压力升高，进入静压轴承15的液体流量增加；反之，减小第四调节阀253的开度，流向静压轴承15的液态制冷剂的压力下降，进入静压轴承15的液体流量减少。

第四调节阀253的开度的调节依据为：调节第四调节阀253的开度，使流向静压轴承15的液态制冷剂的压力减去压缩机11内部的静压轴承15的环境压力后，还能够满足支撑转轴16所需要的承载力。

通过上述各个实施例的描述，制冷循环回路1的存液部位不仅可以包括蒸发器12、冷凝器13或闪发器14，还可以包括制冷循环回路1中的管路。制冷循环回路1中的管路中留存的液态制冷剂也可以提供给静压轴承15，无论从制冷循环回路1中的哪个存液部位取液，均为：△P＝P1-P0，其中，△P为供液压差，目的是使△P等于支撑转轴16所需要的承载力，P1为供液组件2向静压轴承15提供的液态制冷剂的压力，P0为压缩机11内部静压轴承15的环境压力。

在一些实施例中，供液组件2还包括第四单向阀254，第四单向阀254设于第五管路251，用于防止静压轴承15内的液态制冷剂倒流至闪发器14。

在一些实施例中，供液组件2还包括第三过滤器255，第三过滤器255设于第五管路251，用于对第五管路251流向静压轴承15的液态制冷剂进行过滤，防止液态制冷剂中的杂质堵塞静压轴承15上的微孔151。

在一些实施例中，供液组件2包括第三管路231，第五管路251的输出端通过第三管路231与静压轴承15连通。

在一些实施例中，供液组件2还包括第四管路241和第三调节阀242，第四管路241的输入端与第三管路231连通，第四管路241的输出端与蒸发器12连通，第三调节阀242设于第四管路241，第三调节阀242被配置为调节第四管路241的通断以及流通面积。

在一些实施例中，微孔151的直径范围为0.01mm～0.2mm。

对于重载、高速的离心压缩机，为了更加稳定，其内部的静压轴承需要较高的承载能力。

在本公开实施例中，压缩机中的静压轴承采用微孔静压气体轴承，且采用液态制冷剂作为润滑剂，能够有效提高微孔静压气体轴承的承载力、抗冲击能力和稳定性，进而提升制冷离心式冷水机组的运行可靠性。静压轴承15上的微孔151一般通过激光打孔实现，精度高，有利于保证液体在微孔处节流的稳定性；在同样的轴承承载能力的前提下，微孔的孔径越小，微孔数量需越多，轴承承载力分布越均匀。

一些实施例还提供了一种上述的制冷系统的静压轴承15的供液方法，其包括：

提供制冷循环回路1，制冷循环回路1包括压缩机11，压缩机11包括静压轴承15和转轴16，静压轴承15支撑转轴16，静压轴承15的外周设有多个微孔151；以及

提供供液组件2，通过供液组件2将制冷循环回路1的存液部位的液态制冷剂引向静压轴承15，且使液态制冷剂通过静压轴承15上的微孔151进入静压轴承15与转轴16之间。

在一些实施例中，制冷循环回路1还包括蒸发器12，存液部位包括蒸发器12的底部，供液组件2包括第一管路211、第一泵212和第一调节阀213，第一管路211的输入端与蒸发器12的底部连通，第一管路211的输出端与静压轴承15连通，第一泵212和第一调节阀213设于第一管路211；

通过供液组件2将制冷循环回路1的存液部位的液态制冷剂引向静压轴承15的步骤包括：

在压缩机11开机、停机或低速运行阶段，打开第一泵212和第一调节阀213，在第一泵212的作用下，蒸发器12的底部的液态制冷剂流向静压轴承15，且通过静压轴承15上的微孔151进入静压轴承15与转轴16之间；同时，通过第一调节阀213调节第一管路211的流通面积，进而调节进入静压轴承15与转轴16之间的液态制冷剂的压力，使△P等于支撑转轴16所需要的承载力。

在一些实施例中，制冷循环回路1还包括冷凝器13，存液部位包括冷凝器13的底部，供液组件2还包括第二管路221和第二调节阀222，第二管路221的输入端与冷凝器13的底部连通，第二管路221的输出端与静压轴承15连通，第二调节阀222设于第二管路221；

通过供液组件2将制冷循环回路1的存液部位的液态制冷剂引向静压轴承15的步骤还包括：

在压缩机11高速运行建立压差后，打开第二调节阀222、逐渐关闭第一泵212和第一调节阀213，冷凝器13内的压力使冷凝器13的底部的液态制冷剂流向静压轴承15，且通过静压轴承15上的微孔151进入静压轴承15与转轴16之间；同时，通过第二调节阀222调节第二管路221的流通面积，进而调节进入静压轴承15与轴之间的液态制冷剂的压力，使△P等于支撑转轴16所需要的承载力。

在一些实施例中，供液组件2包括第三管路231、第四管路241和第三调节阀242，第一管路211的输出端和第二管路221的输出端均通过第三管路231与静压轴承15连通；第四管路241的输入端与第三管路231连通，第四管路241的输出端与蒸发器12连通，第三调节阀242设于第四管路241。

在压缩机11开机、停机或低速运行阶段，第一调节阀213调节完毕后(第一调节阀213的开度足够小)，如果第一管路211流向静压轴承15与转轴16之间的液态制冷剂的压力大于预设压力值(支撑转轴16所需要的承载力)，则打开第三调节阀242，通过第三调节阀242与第一调节阀213配合，调节流向静压轴承15与轴之间的液态制冷剂的压力，使该压力等于预设压力至(支撑转轴16所需要的承载力)。

在压缩机11高速运行建立压差后，第一泵212和第一调节阀213关闭，第二调节阀222调节完毕(第二调节阀222的开度足够小)的状态下，如果第二管路221流向静压轴承15与转轴16之间的液态制冷剂的压力大于预设压力值(支撑转轴16所需要的承载力)，则打开第三调节阀242，通过第三调节阀242与第二调节阀222配合，调节流向静压轴承15与转轴16之间的液态制冷剂的压力，使该压力等于预设压力值(支撑转轴16所需要的承载力)。

下面结合附图1，详细描述制冷系统的一些具体实施例。

如图1所示，在一些具体实施例中，制冷系统包括制冷循环回路1和供液组件2。

其中，制冷循环回路1包括压缩机11、蒸发器12、冷凝器13、闪发器14、第一节流阀111和第二节流阀112。

压缩机11包括静压轴承15和转轴16，静压轴承15支撑转轴16，静压轴承15的外周设有多个微孔151。转轴16为电机轴。压缩机11为离心压缩机。

工作时，离心压缩机通电并驱动电机轴旋转，使得压缩机叶轮吸入来自蒸发器12的低压气态制冷剂，通过压缩机的叶轮的做功，气态制冷剂压力升高并流向冷凝器13。大部分高压气态制冷剂在冷凝器13内部换热，变为高压液态制冷剂，通过第一节流阀111后，高压液态制冷剂发生第一次节流，并流向闪发器14，第一次节流过程中闪蒸的制冷剂气体作为补气流向压缩机15，而制冷剂液体流向第二节流阀112，进行第二次节流后，形成低温低压的液态制冷剂，流向蒸发器12。液态制冷剂在蒸发器12内部换热后，蒸发为气体，流向压缩机11，以此循环。

供液组件2包括第一管路211，第一管路211的输入端与蒸发器12的底部连通，第一管路211的输出端与静压轴承15连通。第一管路211上设有第一泵212、第一调节阀213、第一单向阀214和第一过滤器215。

供液组件2包括第二管路221，第二管路221的输入端与冷凝器13的底部连通，第二管路221的输出端与静压轴承15连通。第二管路221上设有第二调节阀222、第二单向阀223和第二过滤器224。

供液组件2包括第三管路231，第一管路211的输出端和第二管路221的输出端均通过第三管路231与静压轴承15连通。第三管路231上设有第三单向阀232和第四传感器233。

供液组件2的供液可以包括以下两种情况。

第一种情况：在机组开机、停机或低速运行等阶段，此时冷凝器13内部压力低，不足以提供足够的液态制冷剂给静压轴承15，所以此时关闭第二调节阀222，打开第一泵212和第一调节阀213，在第一泵212的作用下，来自蒸发器12底部的液态制冷剂依次流向第一过滤器215、第一泵212、第一单向阀214、第一调节阀213、第三单向阀232、第四压力传感器233，轴承座17上的进液孔171，进入储液腔18，储液腔18内的液态制冷剂通过静压轴承15上的微孔151进入静压轴15与转轴16之间的间隙110。

其中，第一泵212驱动液态制冷剂从蒸发器12流向压缩机11，并提高液态制冷剂的压力，第一泵212的形式可分为定频泵和变频泵。

第一泵212可以与第一调节阀213、第三调节阀242联合控制第三管路231内的压力。

具体为，当第一泵212为定频泵时，此时主要通过第一调节阀213的开度来调节第三管路231内的压力，从而控制进入静压轴承15的液体流量，比如：增加第一调节阀213的开度，第三管路231内的压力升高，进入静压轴承15的液体流量增加；反之，减小第一调节阀213的开度，第三管路231内的压力下降，进入静压轴承15的液体流量减少。

当第三管路231内的压力过大时，而此时第一调节阀213已足够小，由于第一泵212为定频泵，自身不能调节流量，此时将增加第三调节阀242的开度，旁通部分液态制冷剂去蒸发器12，从而减小第三管路231内的压力。

类似的，当第三管路231内的压力过小时，而此时第一调节阀213开度已提升至最大，此时将减小第三调节阀242的开度，甚至关闭第三调节阀242，从而提升第三管路231内的压力。

当第一泵212为变频泵时，自身可以通过转速的变化来调节流量大小，再与第一调节阀213、第三调节阀242联合控制第三管路231内的压力。变频泵与定频泵相比，能够将进一步提高压力调节能力。

由于轴承座17上的进液孔171，以及储液腔18内的压力大于蒸发器12，通过设置第三单向阀232可以避免当打开第三调节阀242时，制冷剂从进液孔17和储液腔18倒流至蒸发器12。

由于液态制冷剂通过第三单向阀232会产生压力降，为了保证供液压差△P的准确性，第三单向阀232优先放置在第四压力传感器233的上游。

上述实施例中，优选在蒸发器12的底部取液，根据制冷离心机组的工作原理，在工作时，蒸发器12内的压力最低，所以在系统压差作用下，蒸发器12内部储存的液态制冷剂最多，即使停机情况也是留存有最多液态制冷剂的部件，故优先从蒸发器12的底部取液，次选从冷凝器13和闪发器14取液。

如图2所示，从闪发器14的底部取液的工作原理与从蒸发器12的底部取液的工作原理是相似的，因为这时机组处于开机、停机或低速运行等状态，所以闪发器14或蒸发器12的内部压力都比较低，所以通过第二泵152将闪发器14内的液态制冷剂泵送至静压轴承15。

第二种情况：在机组高速运行建立压差后，此时冷凝器13的内部压力减去压缩机内部环境压力大于预设压力值，此时打开第二调节阀222、逐渐关闭第一泵212和第一调节阀213，其中，关闭第一泵212和第一调节阀213的速率通过反馈供液压差△P的变化来决定。

如在逐渐关闭第一泵212和第一调节阀213过程中，供液压差△P低于预设压力值，此时需要加大第二调节阀222的开度，降低第一泵212和第一调节阀213的关闭速率，直至供液压差△P满足预设压力值，最后彻底关闭第一泵212和第一调节阀213，此时系统利用自身压力差由冷凝器13持续给静压轴承15供液，减少了第一泵212的连续工作时间。

如果运行过程中，冷凝器13内的压力过高,则通过控制第三调节阀242，使一部分液态制冷剂旁通到蒸发器12中，从而保持供液压差△P等于预设压力值。

上述的第二种情况优选在冷凝器13的底部取液，因为在离心机工作时，冷凝器13的内部压力最高，能有足够的余量满足供液压差△P达到预设压力值，次选从闪发器底部取液。

基于上述本发明的各实施例，在没有明确否定的情况下，其中一个实施例的技术特征可以有益地与其他一个或多个实施例相互结合。

虽然已经通过示例对本发明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，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明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。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (20)

1.一种制冷系统，其特征在于，包括：

制冷循环回路(1)，所述制冷循环回路(1)包括压缩机(11)，所述压缩机(11)包括静压轴承(15)和转轴(16)，所述静压轴承(15)支撑所述转轴(16)，所述静压轴承(15)的外周设有多个微孔(151)；以及

供液组件(2)，连通所述制冷循环回路(1)的存液部位和所述静压轴承(15)，所述存液部位具有液态制冷剂，所述供液组件(2)被配置为将所述存液部位的液态制冷剂引向所述静压轴承(15)，且使所述液态制冷剂通过所述微孔(151)进入所述静压轴承(15)与所述转轴(16)之间。

2.如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷循环回路(1)还包括蒸发器(12)，所述存液部位包括所述蒸发器(12)的底部，所述供液组件(2)包括第一管路(211)，所述第一管路(211)的输入端与所述蒸发器(12)的底部连通，所述第一管路(211)的输出端与所述静压轴承(15)连通。

3.如权利要求2所述的制冷系统，其特征在于，所述供液组件(2)还包括第一泵(212)，所述第一泵(212)设于所述第一管路(211)。

4.如权利要求3所述的制冷系统，其特征在于，所述供液组件(2)还包括第一调节阀(213)，所述第一调节阀(213)设于所述第一管路(211)，所述第一调节阀(213)被配置为调节所述第一管路(211)的通断以及流通面积。

5.如权利要求2至4任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷循环回路(1)还包括冷凝器(13)，所述存液部位包括所述冷凝器(13)的底部，所述供液组件(2)还包括第二管路(221)，所述第二管路(221)的输入端与所述冷凝器(13)的底部连通，所述第二管路(221)的输出端与所述静压轴承(15)连通。

6.如权利要求5所述的制冷系统，其特征在于，所述供液组件(2)还包括第二调节阀(222)，所述第二调节阀(222)设于所述第二管路(221)，所述第二调节阀(222)被配置为调节所述第二管路(221)的通断以及流通面积。

7.如权利要求5所述的制冷系统，其特征在于，所述供液组件(2)还包括第三管路(231)，所述第一管路(211)的输出端和所述第二管路(221)的输出端均通过所述第三管路(231)与所述静压轴承(15)连通。

8.如权利要求7所述的制冷系统，其特征在于，所述供液组件(2)还包括第四管路(241)和第三调节阀(242)，所述第四管路(241)的输入端与所述第三管路(231)连通，所述第四管路(241)的输出端与所述蒸发器(12)连通，所述第三调节阀(242)设于所述第四管路(241)，所述第三调节阀(242)被配置为调节所述第四管路(241)的通断以及流通面积。

9.如权利要求2所述的制冷系统，其特征在于，所述供液组件(2)还包括第四管路(241)和第三调节阀(242)，所述第四管路(241)的输入端与所述第一管路(211)的输出端连通，所述第四管路(241)的输出端与所述蒸发器(12)连通，所述第三调节阀(242)设于所述第四管路(241)，所述第三调节阀(242)被配置为调节所述第四管路(241)的通断以及流通面积。

10.如权利要求5所述的制冷系统，其特征在于，所述供液组件(2)还包括第四管路(241)和第三调节阀(242)，所述第四管路(241)的输入端与所述第二管路(221)的输出端连通，所述第四管路(241)的输出端与所述蒸发器(12)连通，所述第三调节阀(242)设于所述第四管路(241)，所述第三调节阀(242)被配置为调节所述第四管路(241)的通断以及流通面积。

11.如权利要求1至4任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷循环回路(1)还包括闪发器(14)，所述存液部位包括所述闪发器(14)的底部，所述供液组件(2)包括第五管路(251)，所述第五管路(251)的输入端与所述闪发器(14)的底部连通，所述第五管路(251)的输出端与所述静压轴承(15)连通。

12.如权利要求11所述的制冷系统，其特征在于，所述供液组件(2)还包括第二泵(252)，所述第二泵(252)设于所述第五管路(251)。

13.如权利要求12所述的制冷系统，其特征在于，所述供液组件(2)还包括第四调节阀(253)，所述第四调节阀(253)设于所述第五管路(251)，所述第四调节阀(253)被配置为调节所述第五管路(251)的通断以及流通面积。

14.如权利要求1至4任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷循环回路(1)还包括冷凝器(13)，所述存液部位包括所述冷凝器(13)的底部，所述供液组件(2)还包括第二管路(221)，所述第二管路(221)的输入端与所述冷凝器(13)的底部连通，所述第二管路(221)的输出端与所述静压轴承(15)连通。

15.如权利要求1至4任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述微孔(151)的直径范围为0.01mm～0.2mm。

16.一种如权利要求1至15任一项所述的制冷系统的静压轴承的供液方法，其包括：

提供制冷循环回路(1)，制冷循环回路(1)包括压缩机(11)，压缩机(11)包括静压轴承(15)和转轴(16)，静压轴承(15)支撑转轴(16)，静压轴承(15)的外周设有多个微孔(151)；以及

提供供液组件(2)，通过供液组件(2)将制冷循环回路(1)的存液部位的液态制冷剂引向静压轴承(15)，且使液态制冷剂通过静压轴承(15)上的微孔(151)进入静压轴承(15)与转轴(16)之间。

17.如权利要求16所述的制冷系统的静压轴承的供液方法，其中，

制冷循环回路(1)还包括蒸发器(12)，存液部位包括蒸发器(12)的底部，供液组件(2)包括第一管路(211)、第一泵(212)和第一调节阀(213)，第一管路(211)的输入端与蒸发器(12)的底部连通，第一管路(211)的输出端与静压轴承(15)连通，第一泵(212)和第一调节阀(213)设于第一管路(211)；

所述通过供液组件(2)将制冷循环回路(1)的存液部位的液态制冷剂引向静压轴承(15)的步骤包括：

在压缩机(11)开机、停机或低速运行阶段，打开第一泵(212)和第一调节阀(213)，在第一泵(212)的作用下，蒸发器(12)的底部的液态制冷剂流向静压轴承(15)，且通过静压轴承(15)上的微孔(151)进入静压轴承(15)与转轴(16)之间；同时，通过第一调节阀(213)调节第一管路(211)的流通面积，进而调节进入静压轴承(15)与转轴(16)之间的液态制冷剂的压力。

18.如权利要求17所述的制冷系统的静压轴承的供液方法，其中，

制冷循环回路(1)还包括冷凝器(13)，存液部位包括冷凝器(13)的底部，供液组件(2)还包括第二管路(221)和第二调节阀(222)，第二管路(221)的输入端与冷凝器(13)的底部连通，第二管路(221)的输出端与静压轴承(15)连通，第二调节阀(222)设于第二管路(221)；

所述通过供液组件(2)将制冷循环回路(1)的存液部位的液态制冷剂引向静压轴承(15)的步骤还包括：

在压缩机(11)高速运行建立压差后，打开第二调节阀(222)、逐渐关闭第一泵(212)和第一调节阀(213)，冷凝器(13)内的压力使冷凝器(13)的底部的液态制冷剂流向静压轴承(15)，且通过静压轴承(15)上的微孔(151)进入静压轴承(15)与转轴(16)之间；同时，通过第二调节阀(222)调节第二管路(221)的流通面积，进而调节进入静压轴承(15)与轴之间的液态制冷剂的压力。

19.如权利要求17所述的制冷系统的静压轴承的供液方法，其中，

供液组件(2)包括第三管路(231)、第四管路(241)和第三调节阀(242)，第一管路(211)的输出端和第二管路(221)的输出端均通过第三管路(231)与静压轴承(15)连通；第四管路(241)的输入端与第三管路(231)连通，第四管路(241)的输出端与蒸发器(12)连通，第三调节阀(242)设于第四管路(241)；

在压缩机(11)开机、停机或低速运行阶段，如果第一管路(211)流向静压轴承(15)与转轴(16)之间的液态制冷剂的压力大于预设压力值，则打开第三调节阀(242)，通过第三调节阀(242)与第一调节阀(213)配合，调节流向静压轴承(15)与轴之间的液态制冷剂的压力。

20.如权利要求18所述的制冷系统的静压轴承的供液方法，其中，

供液组件(2)包括第三管路(231)、第四管路(241)和第三调节阀(242)，第一管路(211)的输出端和第二管路(221)的输出端均通过第三管路(231)与静压轴承(15)连通；第四管路(241)的输入端与第三管路(231)连通，第四管路(241)的输出端与蒸发器(12)连通，第三调节阀(242)设于第四管路(241)；

在压缩机(11)高速运行建立压差后，第一泵(212)和第一调节阀(213)关闭的状态下，如果第二管路(221)流向静压轴承(15)与转轴(16)之间的液态制冷剂的压力大于预设压力值，则打开第三调节阀(242)，通过第三调节阀(242)与第二调节阀(222)配合，调节流向静压轴承(15)与转轴(16)之间的液态制冷剂的压力。

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