CN117128654A - 冷却系统和用于操作冷却系统的方法 - Google Patents

冷却系统和用于操作冷却系统的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117128654A
CN117128654A CN202311181486.9A CN202311181486A CN117128654A CN 117128654 A CN117128654 A CN 117128654A CN 202311181486 A CN202311181486 A CN 202311181486A CN 117128654 A CN117128654 A CN 117128654A
Authority
CN
China
Prior art keywords
refrigerant
unit
lubrication
bearing assembly
supply line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311181486.9A
Other languages
English (en)
Inventor
鲁道夫·豪列特纳
克里斯汀·马塔
基尔模·恩里克·莫拉莱斯·埃斯皮埃尔
汉斯·瓦林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SKF AB
Original Assignee
SKF AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SKF AB filed Critical SKF AB
Publication of CN117128654A publication Critical patent/CN117128654A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00—Compressor arrangements
    • F25B31/002—Lubrication
    • F25B31/004—Lubrication oil recirculating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00—Compressor arrangements
    • F25B31/002—Lubrication
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/005—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle of the single unit type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C37/00—Cooling of bearings
    • F16C37/007—Cooling of bearings of rolling bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16N—LUBRICATING
    • F16N39/00—Arrangements for conditioning of lubricants in the lubricating system
    • F16N39/06—Arrangements for conditioning of lubricants in the lubricating system by filtration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16N—LUBRICATING
    • F16N7/00—Arrangements for supplying oil or unspecified lubricant from a stationary reservoir or the equivalent in or on the machine or member to be lubricated
    • F16N7/38—Arrangements for supplying oil or unspecified lubricant from a stationary reservoir or the equivalent in or on the machine or member to be lubricated with a separate pump; Central lubrication systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D1/00—Pipe-line systems
    • F17D1/08—Pipe-line systems for liquids or viscous products
    • F17D1/14—Conveying liquids or viscous products by pumping
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D3/00—Arrangements for supervising or controlling working operations
    • F17D3/01—Arrangements for supervising or controlling working operations for controlling, signalling, or supervising the conveyance of a product
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/003—Filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/02—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with compressor of reciprocating-piston type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/16—Receivers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/16—Lubrication
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/40—Fluid line arrangements
    • F25B41/42—Arrangements for diverging or converging flows, e.g. branch lines or junctions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

公开了一种冷却系统，所述冷却系统包括：制冷剂循环，用于使制冷剂从用于压缩气态制冷剂的至少一个压缩机单元循环到用于将气态制冷剂冷凝成液态制冷剂的冷凝器单元，从冷凝器单元循环到用于将液态制冷剂蒸发成气态制冷剂的蒸发器单元，从蒸发器单元循环回到压缩机单元；润滑循环，具有至少一个润滑制冷剂供应线路，用于将制冷剂作为润滑剂提供给轴承组件，其中，所述至少一个润滑制冷剂供应线路在冷凝器单元处从制冷剂循环分支出来，用以向轴承组件提供制冷剂，并在蒸发器单元处与制冷剂循环重新结合，用以将来自轴承组件的制冷剂反馈到制冷剂循环。

Description

冷却系统和用于操作冷却系统的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的冷却系统，以及一种用于操作这种冷却系统的方法。
背景技术
冷却系统(诸如冷却器或空调系统)通常包括压缩机单元、冷凝器单元、膨胀装置和蒸发器单元，它们被连接成所谓的冷却循环或制冷剂循环。在冷却循环中，制冷剂从用于压缩气态制冷剂的至少一个压缩机单元循环到用于将气态制冷剂冷凝成液态制冷剂的冷凝器单元，从冷凝器单元循环到用于使液态制冷剂膨胀的膨胀单元，从膨胀单元循环到用于将液态制冷剂蒸发成气态制冷剂的蒸发器单元，以及从蒸发器单元回到压缩机单元。通常，这种冷却系统通过蒸汽压缩制冷剂循环从液体去除热量。然后，冷却后的液体可以用于冷却空气(例如，空气调节)或用在工业过程中。
压缩机单元本身可以是离心压缩机，其包括压缩制冷剂的一个或多个叶轮。叶轮安装在由多个轴承支撑的旋转轴上。轴承组件需要稳定的润滑剂供应，润滑剂通常是油。然而，在最近的一些应用中，除了油被用于润滑轴承之外，制冷剂也已被用于润滑轴承。为此，提供所谓的润滑循环，该润滑循环具有至少一个润滑制冷剂供应线路，用于将制冷剂作为润滑剂提供给轴承组件。
可以使用泵来驱动制冷剂流动到轴承。然而，泵可能发生气蚀(cavitate)，从而更难向轴承供应制冷剂。也可能存在这样的操作状况，在该操作状况下，由泵提供的制冷剂的供应可能不足或者制冷剂的状态是液体和蒸汽的混合物，使得轴承可能无法被正确地润滑。另外，如果泵出于某种原因而停止工作，则随着轴承润滑剂的流动停止，将带来通常的可靠性问题。泵停止工作的常见原因是停电。此外，持续啮合的泵也会磨损并且消耗功率。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种具有制冷剂润滑的轴承的冷却系统，其操作可靠且具有成本效益。
该目的通过根据方案1的冷却系统以及根据方案9的用于操作所述冷却系统的方法来解决。
在下文中，提出一种冷却系统，所述冷却系统包括制冷剂循环，所述制冷剂循环用于使制冷剂从用于压缩气态制冷剂的至少一个压缩机单元循环到用于将气态制冷剂冷凝成液态制冷剂的冷凝器单元，从冷凝器单元循环到用于将液态制冷剂蒸发成气态制冷剂的蒸发器单元，从蒸发器单元循环回到压缩机单元。所述冷却系统还包括润滑循环，所述润滑循环具有至少一个润滑制冷剂供应线路，用于将制冷剂作为润滑剂提供给轴承组件，轴承组件可以是压缩机单元的一部分。
为了向轴承组件稳定地供应润滑制冷剂，至少一个润滑制冷剂供应线路在冷凝器单元处从制冷剂循环分支出来，用以向轴承组件提供制冷剂，并在蒸发器单元处与制冷剂循环重新结合，用以将来自轴承组件的制冷剂反馈到制冷剂循环。由此，冷凝器单元与蒸发器单元之间的压力差可以用于在润滑循环中输送润滑制冷剂。压力差是由压缩机单元的高压力水平与蒸发器单元的低压力水平之间的差异引起的。这不仅将制冷剂输送通过制冷剂循环而且还通过润滑循环。
根据另一方面和/或优选的实施方式，制冷剂循环还可以包括节能器(/省煤器)(economizer)单元。
节能器单元通常用在具有两级(或者更常见的多级)压缩机的冷却系统中。由此，膨胀过程分为两个(或多个)步骤，中间有节能器。因此，来自冷凝器单元的液态制冷剂进入第一膨胀装置，这降低制冷剂的压力。这样的压降导致液态制冷剂的一部分蒸发，并且形成的液态制冷剂和气态制冷剂的混合物进入节能器单元。结果，节能器单元中的压力介于冷凝器单元的压力与蒸发器单元的压力之间。节能器单元本身连接到第二膨胀装置和两级压缩机的第二级的入口。在节能器单元中，气态制冷剂与液态制冷剂分离，并且仅剩余的液态制冷剂被供给到第二膨胀装置并且进一步被供给到蒸发器单元。制冷剂的气态部分进而被压缩机的第二级再压缩，并从第二级压缩机的出口反馈到冷凝器单元。由于制冷剂的一部分已经在蒸发器的上游汽化，仅在节能器中产生的制冷剂的气态部分需要由第二级叶轮压缩，因此所需的压缩机功率的量减小。在没有节能器的系统中，更多的气态制冷剂将被释放，并且更多的气态制冷剂将被再压缩，而不是呈液体形式，并在回到压缩机的第一级之前蒸发。因此，通过使用节能器单元，由于气态制冷剂的再压缩浪费能量，因此系统效率增加(增加4％至6％)。
在存在节能器单元的实施方式中，存在额外的或替代的可能性，使润滑供应线路从压缩机单元和/或从节能器单元分支出来。使用节能器作为润滑制冷剂供应线路用的分支，允许制冷剂在润滑循环中的运动较慢，由此允许更好地控制制冷剂向轴承组件的分配。它还降低将制冷剂引入或喷入轴承组件的速度。
进一步优选的是，润滑制冷剂供应线路终止于用于引导制冷剂并且将制冷剂引入轴承组件的喷嘴或喷射装置。喷嘴或注射装置允许优化地且引导式地将润滑制冷剂提到轴承组件，由此允许改善的润滑。此外，优选地，供应线路本身被设计为使得压力跨过喷嘴降低而不是跨过(/遍及)整个供应线路降低。
根据另一优选实施方式，润滑循环具有从冷凝器单元和/或从节能器单元分支出的第一润滑制冷剂供应线路分支以及从蒸发器单元分支出的第二润滑制冷剂供应线路分支，其中，两个分支均适于将制冷剂供应到轴承组件。优选地，在冷却系统启动时使用来自蒸发器单元的制冷剂。在启动阶段，蒸发器中的制冷剂是液体并且能够在压缩机开启之前用于润滑轴承，而冷凝器单元中没有能够用于润滑轴承组件的液态制冷剂。使用来自蒸发器单元的制冷剂允许所谓的预润滑循环，在此期间，在压缩机单元开始运行之前将制冷剂提供到轴承组件。这进而在任何时候都确保轴承组件的充分润滑。由此，压缩机单元的使用寿命可以延长。不言而喻，还可以提供多于两个分支。
因此，特别优选的是，在从蒸发器的第二分支中配置泵，泵可以在启动时操作，并且在操作压缩机单元之前将液态制冷剂提供给压缩机单元的轴承组件。泵的使用确保在启动时以及还在正常操作期间未建立压力差或压力差降低的情况下在轴承组件处提供足够的制冷剂。优选地，控制泵，使得如果冷凝器和/或节能器与蒸发器之间的压力差变得小于预定值则使泵启动。为了避免或最小化泵吸入线路中发生气蚀的风险，可以控制泵的速度以实现缓慢启动和/或变速。
当然，也可以将泵配置在主润滑供应线路中，主润滑供应线路是通过将第一分支供应线路和第二分支供应线路在轴承组件的上游合并来提供的。优选地，泵仅在启动时操作，或者在压力差意外下降的情况下驱动润滑制冷剂。然而，将泵配置在主供应线路中可能增加润滑供应线路中的流动阻力，因为制冷剂也必须经过泵。
根据另一优选实施方式，冷却系统还包括过滤器单元，过滤器单元在轴承组件上游配置在润滑制冷剂供应线路中。由此，根据需要，过滤器单元可以配置在主供应线路中和/或配置在一个或两个分支中。该过滤器单元确保有害物质(可能由于热、压力和/或机械磨损而导致的制冷剂的分子分解而产生，例如，水和/或其他物质)从制冷剂中过滤掉，使得用于润滑轴承组件的制冷剂没有污染。有利地，过滤器包括用于过滤掉诸如水和酸的液体的至少一个单元以及用于过滤掉污染颗粒的第二单元。
根据另一优选实施方式，储液器(accumulator)在轴承组件的上游配置在润滑循环线路中。优选地，储液器在启动时充满制冷剂，并且确保即使在压缩机单元/节能器单元的压力水平与蒸发器单元的压力水平之间的压力差变化期间也能够在轴承组件处提供连续润滑。储液器还可以在启动时代替泵或在泵不工作时用作加压的润滑制冷剂储存器。结果，储液器优选地适于(/被适配成)在压缩机启动之前在预润滑循环中操作。
优选地，储液器具有两个隔室，在顶部的一个隔室填充气体或者可以包含弹簧，气态或可以包含弹簧，第二个隔室用于储存加压的制冷剂。两个隔室由活塞或橡胶囊(rubberbladder)隔开。
这种储液器工作如下：在重新润滑循环开始时，储液器的第二个隔室是空的。随着压力的增加，第二隔室开始充满液态制冷剂。压力通过第一隔室中压缩气体的压力或通过弹簧(如果使用)的压缩来平衡。在稳定状态操作下，两个隔室具有大约相同的体积。这通过选择第一隔室中的气体压力或弹簧力来控制。
如上所述，第二隔室中的加压液态制冷剂的体积在由于任何原因而发生系统故障的情况下用作储备润滑剂。
本发明的另一方面涉及一种用于操作根据以上所述的冷却系统的操作方法，其中，通过冷凝器或节能器与蒸发器之间的压力差来驱动用作润滑剂的制冷剂通过润滑循环线路。
根据优选的实施方式，所述冷却系统操作如下：
在冷却系统启动时，蒸发器中的用于润滑的液态制冷剂是可用的。随着系统压力的增加，冷凝器中的液态制冷剂变得可用。润滑剂泵首先从蒸发器中泵取制冷剂，然后在在冷凝器和蒸发器已经达到一定的压力差水平之后，将液态制冷剂的源切换到冷凝器。在泵的下游，制冷剂通过喷嘴供应到压缩机轴承以进行润滑，然后从轴承组件排放到蒸发器。在高速压缩机中，喷嘴产生将制冷剂喷射到轴承中的射流。压力通过喷嘴下降，并且喷嘴控制流量。在低速压缩机中，可能不需要射流喷射。制冷剂可以在没有压降的情况下流入轴承箱，然后通过轴承。在这种情况下，泵也可以用作计量装置。
可选的泵可以总是接合，但是优选地，仅在启动时接合泵以从蒸发器中泵取制冷剂，然后将其关闭，并且仅使用冷凝器(或节能器)与蒸发器之间的压力差来驱动润滑制冷剂流。
为了以备用的方式保持加压制冷剂的供应，在泵故障的情况下保持加压制冷剂的供应，则在压缩机启动之前启动泵时(应在预润滑循环中)用制冷剂填充液压储液器。
在从属权利要求以及说明书和附图中限定了进一步的优选实施方式。因此，在不脱离保护范围的情况下，与其他元件组合描述或示出的元件可以单独存在或与其他元件组合存在。
在下文中，关于附图描述本发明的优选实施方式，其中，附图仅是示例性的，而不旨在限制保护范围。保护范围仅由所附权利要求书限定。
附图说明
图1：具有制冷剂润滑的轴承组件的冷却系统的第一实施方式的示意图，以及
图2：具有制冷剂润滑的轴承组件的冷却系统的第二实施方式的示意图。
在下文中，相同或相似功能的元件用相同的附图标记指示。
100冷却系统
10冷却循环
12压缩机单元
14冷凝器单元
16蒸发器单元
20润滑循环
22润滑制冷剂供应线路
22-1第一润滑制冷剂供应线路
22-2第二润滑制冷剂供应线路
23主润滑制冷剂供应线路
24润滑制冷剂反馈线路
26止回阀
28止回阀
34第一过滤器单元
36第二过滤器单元
35组合过滤器单元
38第三过滤器单元
40储液器
42第一隔室
44第二隔室
46弹簧力/气体压力
48活塞/囊
50泵
具体实施方式
图1和图2分别示出了冷却系统100的示意图，冷却系统100具有冷却循环10(由粗箭头指示)和润滑循环20(由空心箭头指示)，其中，润滑循环20还包括作为润滑剂的制冷剂。
冷却系统100(诸如冷却器(chiller)或空调系统)通常在冷却循环10中包括压缩机单元12、冷凝器单元14和蒸发器单元16。可选地，在蒸发器单元16的上游还存在膨胀单元(未示出)，例如膨胀阀，膨胀单元可以用于降低冷却循环10中的制冷剂的压力。
如在图1和图2的冷却循环10中可以看到的，压缩机单元12压缩气态制冷剂，该气态制冷剂可以被引导至用于将气态制冷剂冷凝成液态制冷剂的冷凝器单元14。然后，液态制冷剂被引导至用于将液态制冷剂蒸发成气态制冷剂的蒸发器单元16，然后制冷剂被输送回到压缩机单元12，以再次提供压缩的气态制冷剂。
压缩机单元12本身包括轴承组件2，轴承组件2具有至少一个滚动轴承，但通常具有多个滚动轴承。附图中仅示意性地示出了轴承组件2。轴承组件2通常在操作期间需要润滑。为了简化冷却系统的设计，最近已经提出不仅在冷却循环10中使用制冷剂，而且还在润滑循环20使用制冷剂，通过将制冷剂用作轴承组件2用的润滑剂来润滑轴承组件2。
如图1所示，为了向轴承组件2提供润滑制冷剂，制冷剂的一部分通过润滑制冷剂供应线路22从冷凝器单元14分支出来，并被输送到压缩机单元12中的轴承组件2。然后，润滑制冷剂被引入轴承组件2(通常利用高压并通过喷嘴或喷射装置(未示出)被引入轴承组件2)，并且经由润滑制冷剂反馈线路24离开压缩机单元12，以使润滑制冷剂反馈到蒸发器单元16。
由于冷凝器单元14的压力水平远高于蒸发器单元16的压力水平，因此不需要额外的润滑制冷剂推进单元(诸如泵)，用于输送润滑制冷剂通过润滑循环20。为了避免润滑制冷剂到冷凝器单元12的任何回流(/逆流)(reflux)，如图1所示，进一步优选的是，在压缩机单元12的上游在润滑制冷剂供应线路22中配置止回阀26。
不幸的是，由于制冷剂还在冷却循环10中用作制冷剂，因此该制冷剂暴露于若干机械组件(例如压缩机、冷凝器、蒸发器、连接线路)并由此作用于热量和压力，以及制冷剂暴露于液态和/或气态污染物(例如，空气和水分(/湿气))，这可能会触发制冷剂中的分子分解并产生对压缩机单元12中使用的轴承组件2有害的副产物化合物。另外，分子的分解甚至可能是由制冷剂本身的固有的化学不稳定性(chemical instability)引起的。此外，在制冷剂用作润滑剂的情况下，制冷剂中可能存在对轴承组件2有害的例如源自机械组件的磨损或损耗的颗粒。
然而，这些副产物和/或颗粒对制冷剂润滑的轴承组件非常有害，因为它们可能导致腐蚀、磨损增加、润滑条件不足或导致轴承组件中的其他损坏。
因此，在轴承组件2的上游，在润滑制冷剂供应线路22中配置有过滤器单元34、36和38(图1)的配置或单独的和组合的过滤器单元(35、38)的配置。(多个)过滤器单元34、35、36、38包含可以吸收副产物、污染物和/或颗粒或与之反应的材料，从而从制冷剂中去除颗粒、酸或水。
过滤器单元本身优选地适于通过机械、化学和/或物理吸附从制冷剂中吸附(/吸收)、拦截(/获取)(catch)或捕获特定分子，其中，吸附/捕获的类型取决于材料类型、周围环境组成(/组分)和预期的污染物类型。
如上所述，除了如图1所示的过滤器单元的配置之外，还可以对一些过滤器单元或所有过滤器单元进行组合，以减小总体所需空间或用于使用协同效果。图2中示出了这样的实施方式，其中，过滤器单元35是酸过滤器(acid filter)和干燥剂过滤器(desiccantfilter)的组合。特别优选地，因为酸的某些吸收反应与水/水分的吸附竞争，或者如上所述，化学反应的反应产物可以是水，水也需要从制冷剂中除去。
如图1和图2进一步所示，在润滑制冷剂供应线路22中配置储液器(accumulator)40。即使在供应线路22中的压力波动的情况下，储液器40也确保在压缩机单元12处提供恒定的润滑制冷剂供应。因此，储液器40作为用于加压制冷剂的额外的辅助储存器工作，在润滑制冷剂供应线路22中检测到润滑制冷剂供应不足的情况下加压制冷剂可以被供给到轴承组件2。
储液器40通常具有两个隔室42、44，其中，顶部隔室42填充有气体或可以包含弹簧，该弹簧适于(/被适配成)将预载荷/载荷46提供到活塞或囊(bladder)48上，将隔室42、44隔开。第二隔室44用于储存加压制冷剂。这种储液器40工作如下：在润滑循环的开始时，储液器40的第二隔室44是空的。随着压力的增大，第二隔室44开始充满液态制冷剂。该压力通过第一隔室42中的压缩气体的压力46或通过弹簧(如果使用的话)的压缩来平衡。在平稳状态操作下，两个隔室42、44具有大约相同的体积。这通过选择第一隔室42中的气体压力或弹簧力46来控制。
在出于任何原因而发生系统故障的情况下(例如，意外的压降)，第二隔室44中的加压的液态制冷剂的体积用作储备润滑剂。
润滑制冷剂供应分支22可以如上所述从冷凝器单元分支出来，或者可以替代地或另外地从可选的节能器单元分支出来。在冷却循环中存在节能器单元的情况下，优选的可以是使用来自节能器的制冷剂，该制冷剂具有不同于蒸发器压力水平的较小压力，用于润滑轴承组件2。由此，制冷剂类型、低压力或中等压力、压缩机级数以及是否使用节能器的选择是经济考虑因素。在压缩机单元10是高速压缩机(为制冷剂提供非常高的压力，甚至对于润滑轴承组件2而言可能过高)的情况下，使用节能器单元是特别有利的。在这种情况下，节能器与蒸发器单元之间的压力差仍然足够高，以用于输送制冷剂通过润滑循环20，并在轴承组件2处提供足够的制冷剂，用于进行润滑。
图2示出了本发明的第二实施方式。除了图1中示出的冷却系统之外，图2中示意性地描绘的冷却系统100具有从冷凝器单元14或节能器单元16分支出来的第一润滑制冷剂供应分支22-1，以及从蒸发器单元16分支出来的第二润滑制冷剂供应分支22-2。第一润滑制冷剂分支22-1和第二润滑制冷剂分支22-2合并到主润滑制冷剂供应线路23。第二润滑制冷剂供应分支22-2通常为仅在启动时使用，以即使在压缩机单元12开始操作之前也能够向压缩机单元12提供液态制冷剂。为此，在第二制冷剂供应线路22-2中配置泵单元50，泵单元50将液态制冷剂从蒸发器输送到压缩机单元12。由于泵50仅在启动期间操作，因此冷却系统100的能量消耗不会过分增加，或者与具有恒定操作的泵的系统相比，冷却系统100的能量消耗甚至降低。另外，由于在预润滑循环中仅需要将少量制冷剂输送到压缩机，因此可以减小泵的尺寸。为了避免制冷剂到蒸发器单元16的任何回流，特别是为了避免在冷却系统的正常操作期间制冷剂到蒸发器单元16的任何回流，在第二润滑制冷剂供应线路22-2中配置另一个止回阀28。
泵单元50可以是正排量泵(positive displacement pump)，并且还可以用于在正常操作期间(例如，在压力差波动或压力差过低或过高的情况下)控制流量。正排量泵在转速和流量之间具有密切的相关性，并且与普通动态泵相比，受压力差的影响较小。进一步可能的是，泵单元是所谓的旋转叶片泵(rotary vane pump)，其具有优于通常的泵的优点，因为它们也可用于泵送可能存在于蒸发器中的气体和液态流体的混合物。
图2所示的冷却系统100工作如下。
在冷却系统启动时，蒸发器单元16中的用于润滑的液态制冷剂是可用的。随着系统压力的增加，冷凝器单元14中的液态制冷剂变得可用。润滑制冷剂泵50首先从蒸发器单元16中泵取制冷剂，然后在冷凝器单元14和蒸发器单元16已经达到一定的压力差水平之后，将液态制冷剂的源切换到冷凝器单元14。在泵50的下游，制冷剂通过喷嘴供应到轴承组件2以进行润滑，然后通过反馈线路24从轴承组件2排放到蒸发器单元16。在高速压缩机12中，喷嘴产生将制冷剂喷射到轴承组件2中的射流。压力通过喷嘴下降，并且喷嘴控制流量。在低速压缩机12中，可能不需要射流喷射(jet injection)，制冷剂可以在没有压降的情况下流入轴承组件2并且通过轴承组件2。在这种情况下，泵50也可以用作计量装置。
总之，提出的冷却系统具有以下优点：
润滑制冷剂流动(/流)由冷凝器单元/节能器单元与蒸发器单元之间的压力差提供，而不是由泵提供。这降低冷却系统的总成本，并且增加系统的总可靠性。
由于使用确保连续提供轴承组件的润滑的储液器，因此润滑制冷剂流动(/流)的变化很小。
另外，使润滑制冷剂流的中断最小化。
由于仅在启动时和/或在出于任何原因而使压差变得过低的情况下才使用泵，因此使泵的磨损最小化，并且减少额外的功率消耗。
通过使用旋转叶片式泵，使内部泄漏最小化，并且压力独立于速度产生。
通过为泵使用变速驱动，进一步可以以低速启动泵，以避免气蚀(cavitation)问题，这种问题通常在需要泵送液体和气态流体的混合物时发生。
通过在稳定状态条件下不使用泵，可以减少冷却系统的总能量消耗。
通过在润滑制冷剂流中使用干燥剂、酸和/或颗粒过滤器，还可以使轴承组件暴露于可能腐蚀轴承组件的有害物质的情形最小化。

Claims (9)

1.一种冷却系统，包括：
制冷剂循环，用于使制冷剂从用于压缩气态制冷剂的至少一个压缩机单元循环到用于将气态制冷剂冷凝成液态制冷剂的冷凝器单元，从所述冷凝器单元循环到用于将所述液态制冷剂蒸发成气态制冷剂的蒸发器单元，从所述蒸发器单元循环回到所述压缩机单元，以及
润滑循环，具有至少一个润滑制冷剂供应线路，用于将制冷剂作为润滑剂提供给轴承组件，
其中，所述至少一个润滑制冷剂供应线路在所述冷凝器单元处从所述制冷剂循环分支出来，用以向所述轴承组件提供制冷剂，并在所述蒸发器单元处与所述制冷剂循环重新结合，用以将来自所述轴承组件的制冷剂反馈到所述制冷剂循环。
2.一种冷却系统，包括：
制冷剂循环，用于使制冷剂从用于压缩气态制冷剂的至少一个压缩机单元循环到用于将气态制冷剂冷凝成液态制冷剂的冷凝器单元，从所述冷凝器单元循环到用于降低所述气态制冷剂的压力的节能器单元，从所述节能器单元循环到用于将所述液态制冷剂蒸发成气态制冷剂的蒸发器单元，然后所述从蒸发器单元循环回到所述压缩机单元，以及
润滑循环，具有至少一个润滑制冷剂供应线路，用于将制冷剂作为润滑剂提供给轴承组件，
其中，所述至少一个润滑制冷剂供应线路在所述节能器单元和/或所述压缩机单元处从所述制冷剂循环分支出来，用以向所述轴承组件提供制冷剂，并在所述蒸发器单元处与所述制冷剂循环重新结合，用以将来自所述轴承组件的制冷剂反馈回到所述制冷剂循环。
3.根据权利要求1或2所述的冷却系统，其特征在于，所述润滑制冷剂供应线路终止于至少一个喷嘴或制冷剂注射装置，所述至少一个喷嘴或制冷剂注射装置适于将润滑制冷剂提供并引至所述压缩机单元中的轴承组件。
4.根据权利要求1或2所述的冷却系统，其特征在于，所述润滑循环具有从所述冷凝器单元和/或从所述节能器单元分支出的第一润滑制冷剂供应线路分支以及从所述蒸发器单元分支出的第二润滑制冷剂供应线路分支，所述第一润滑制冷剂供应线路分支和所述第二润滑制冷剂供应线路分支两者均适于将制冷剂供应到所述轴承组件。
5.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，所述第一润滑制冷剂供应线路分支和所述第二润滑制冷剂供应线路分支在所述轴承组件的上游合并到单个主润滑制冷剂供应线路。
6.根据权利要求5所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括泵，所述泵配置在所述第二润滑制冷剂供应线路分支中或配置在所述主润滑制冷剂供应线路中。
7.根据权利要求1或2所述的冷却系统，其特征在于，至少一个过滤器单元在所述轴承组件的上游配置在所述润滑制冷剂供应线路中。
8.根据权利要求1或2所述的冷却系统，其特征在于，储液器在所述轴承组件的上游配置在所述润滑制冷剂供应线路中。
9.一种用于操作根据前述权利要求中的任一项所述的冷却系统的方法，其中，通过所述冷凝器单元或所述节能器单元与所述蒸发器单元之间的压力差将用作润滑剂的所述制冷剂驱动通过润滑循环线路。
CN202311181486.9A 2018-11-27 2019-11-25 冷却系统和用于操作冷却系统的方法 Pending CN117128654A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862771625P 2018-11-27 2018-11-27
US62/771,625 2018-11-27
CN201911165617.8A CN111219899A (zh) 2018-11-27 2019-11-25 冷却系统和用于操作冷却系统的方法

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911165617.8A Division CN111219899A (zh) 2018-11-27 2019-11-25 冷却系统和用于操作冷却系统的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117128654A true CN117128654A (zh) 2023-11-28

Family

ID=70546027

Family Applications (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911165596.XA Pending CN111219314A (zh) 2018-11-27 2019-11-25 制冷剂润滑的轴承配置
CN202311181486.9A Pending CN117128654A (zh) 2018-11-27 2019-11-25 冷却系统和用于操作冷却系统的方法
CN201911165617.8A Pending CN111219899A (zh) 2018-11-27 2019-11-25 冷却系统和用于操作冷却系统的方法
CN201911180237.1A Active CN111219900B (zh) 2018-11-27 2019-11-27 冷却系统和用于操作冷却系统的方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911165596.XA Pending CN111219314A (zh) 2018-11-27 2019-11-25 制冷剂润滑的轴承配置

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911165617.8A Pending CN111219899A (zh) 2018-11-27 2019-11-25 冷却系统和用于操作冷却系统的方法
CN201911180237.1A Active CN111219900B (zh) 2018-11-27 2019-11-27 冷却系统和用于操作冷却系统的方法

Country Status (3)

Country Link
US (3) US11493242B2 (zh)
CN (4) CN111219314A (zh)
DE (3) DE102019217671A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113587506B (zh) * 2021-07-26 2022-06-14 珠海格力电器股份有限公司 冷媒回气系统及制冷机组

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB777232A (en) 1953-12-24 1957-06-19 Union Carbide & Carbon Corp Crystalline synthetic zeolites
BE754705A (fr) * 1969-10-29 1971-01-18 Penn Controls Commande de securite pour un compresseur a entrainement par moteur
US5182919A (en) * 1990-01-18 1993-02-02 Ebara Corporation Oil recovery system for closed type centrifugal refrigerating machine
NO915127D0 (no) 1991-12-27 1991-12-27 Sinvent As Kompresjonsanordning med variabelt volum
US5253523A (en) * 1992-05-05 1993-10-19 Bernardin Billy J Absorption type chiller
US5469713A (en) 1994-01-21 1995-11-28 Skf Usa, Inc. Lubrication of refrigerant compressor bearings
JPH10131889A (ja) * 1996-10-25 1998-05-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 冷凍機用圧縮機
JP3716061B2 (ja) * 1996-10-25 2005-11-16 三菱重工業株式会社 ターボ冷凍機
US5899091A (en) * 1997-12-15 1999-05-04 Carrier Corporation Refrigeration system with integrated economizer/oil cooler
US6176092B1 (en) 1998-10-09 2001-01-23 American Standard Inc. Oil-free liquid chiller
JP2002188872A (ja) 2000-12-20 2002-07-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷凍サイクル装置
DE10141020A1 (de) 2001-08-22 2003-03-13 Grace Gmbh & Co Kg Trockenmittel auf Basis von Ton-gebundenem Zeolith, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung
DE102004002772A1 (de) * 2004-01-20 2005-08-04 Grasso Gmbh Refrigeration Technology Kälteanlage mit Schraubenverdichter
US7104076B2 (en) * 2004-06-24 2006-09-12 Carrier Corporation Lubricant return schemes for use in refrigerant cycle
EP1963762B1 (en) * 2005-12-06 2021-01-27 Carrier Corporation Lubrication system for touchdown bearings of a magnetic bearing compressor
JP2008082622A (ja) * 2006-09-27 2008-04-10 Ebara Corp 圧縮式冷凍装置
CN101293108B (zh) * 2007-04-26 2012-11-28 陈妙生 一种脱硫化氢材料和活性炭吸附的除臭处理装置
US20120186099A1 (en) * 2009-01-23 2012-07-26 Henkel Corporation Connection systems for refrigeration filter dryer units and methods for their manufacture
CN201680645U (zh) * 2009-07-10 2010-12-22 特灵空调系统(中国)有限公司 螺杆满液式冷水机组回油系统
CN101949619B (zh) * 2010-08-31 2012-10-10 广东美的电器股份有限公司 制冷机组的润滑油与冷媒分离装置及其操作方法
TWM425258U (en) * 2011-10-13 2012-03-21 Hanbell Precise Machinery Co Ltd Bearing and rotor lubricating device of expander
US9335080B2 (en) 2011-10-17 2016-05-10 Temptronic Corporation Temperature system having an impurity filter
WO2014117014A2 (en) 2013-01-25 2014-07-31 Trane International Inc. Refrigerant additives and compositions
JP2014190614A (ja) * 2013-03-27 2014-10-06 Ebara Refrigeration Equipment & Systems Co Ltd ターボ冷凍機
US10539352B2 (en) * 2013-05-02 2020-01-21 Carrier Corporation Compressor bearing cooling via purge unit
GB2519959A (en) 2013-11-01 2015-05-13 Airbus Operations Ltd Dehumidifier
JP6295105B2 (ja) * 2014-03-07 2018-03-14 荏原冷熱システム株式会社 ターボ冷凍機
WO2015142825A1 (en) * 2014-03-18 2015-09-24 Carrier Corporation Refrigerant lube system
JP2015194300A (ja) * 2014-03-31 2015-11-05 荏原冷熱システム株式会社 ターボ冷凍機
AT514924B1 (de) * 2014-05-12 2015-05-15 Avl Ditest Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Warten einer Klimaanlage
JP6448936B2 (ja) * 2014-07-15 2019-01-09 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 ターボ冷凍機の油回収装置
US20160160857A1 (en) 2014-12-05 2016-06-09 Hans Wallin Liquid refrigerant pumping system
US9903364B2 (en) 2014-12-05 2018-02-27 Aktiebolaget Skf Backup lubricant supply system
US10302340B2 (en) * 2015-03-11 2019-05-28 Emerson Climate Technologies, Inc. Compressor having lubricant management system for bearing life
WO2016147385A1 (ja) * 2015-03-19 2016-09-22 ジョンソンコントロールズ ヒタチ エア コンディショニング テクノロジー （ホンコン） リミテッド 冷凍空調用圧縮機及び冷凍空調装置
JP6642903B2 (ja) 2015-03-31 2020-02-12 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 冷媒循環装置、冷媒循環方法、冷媒充填方法および冷媒循環装置の運転方法
CN205850536U (zh) * 2016-08-04 2017-01-04 陈青 一种塔式尾气处理设备
CN108120039A (zh) * 2016-11-27 2018-06-05 侴乔力 停机后压缩机吸排气压力快速平衡的热泵循环
CN106440566A (zh) * 2016-11-30 2017-02-22 广东美的制冷设备有限公司 一种空调器及其制冷控制方法
CN206366304U (zh) * 2016-12-02 2017-08-01 厦门高鼎环境科技股份有限公司 一种除尘设备
JP6799792B2 (ja) * 2017-02-23 2020-12-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 流体機械及び冷凍サイクル装置
CN106861396A (zh) * 2017-05-02 2017-06-20 山东科技大学 去除气体中异味和硫化氢的装置和方法
CN207527867U (zh) * 2017-10-31 2018-06-22 吴家伟 一种应用于高蒸发温度的co2载冷制冷装置
US20190145677A1 (en) 2017-11-16 2019-05-16 Multisorb Technologies, Inc. Air-conditioning system with integrated sorbent body
US20190277548A1 (en) * 2018-03-07 2019-09-12 Johnson Controls Technology Company Refrigerant charge management systems and methods

Also Published As

Publication number Publication date
CN111219899A (zh) 2020-06-02
DE102019217672A1 (de) 2020-05-28
US20200166249A1 (en) 2020-05-28
US20200166251A1 (en) 2020-05-28
DE102019218289A1 (de) 2020-05-28
US11493242B2 (en) 2022-11-08
US11493243B2 (en) 2022-11-08
CN111219900B (zh) 2023-11-10
US20200166252A1 (en) 2020-05-28
CN111219900A (zh) 2020-06-02
CN111219314A (zh) 2020-06-02
DE102019217671A1 (de) 2020-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6065297A (en) Liquid chiller with enhanced motor cooling and lubrication
KR101782482B1 (ko) 윤활 및 냉각 장치
US6233967B1 (en) Refrigeration chiller oil recovery employing high pressure oil as eductor motive fluid
EP1941219B1 (en) Refrigerant system with pulse width modulated components and variable speed compressor
US5765392A (en) Screw compressor apparatus for refrigerants with oils soluble in refrigerants
CN111076453B (zh) 压缩机用气体轴承的供气系统、操作方法及制冷系统
CN102792027A (zh) 螺杆式压缩机
CN102859195A (zh) 制冷机
US4035114A (en) Method for reducing power consumption in a liquid-cooled rotary compressor by treating the liquid
CN111219900B (zh) 冷却系统和用于操作冷却系统的方法
US9816506B2 (en) Intermediate oil separator for improved performance in a scroll compressor
US6488120B1 (en) Fail-safe oil lubricated helium compressor unit with oil-free gas delivery
CN108469128B (zh) 流体机械和制冷循环装置
CN105829716A (zh) 提高压缩机轴承可靠性的方法
US10234175B2 (en) Turbo refrigerator
US9657737B2 (en) Scroll compressor with pressurized oil balance piston
US20230384008A1 (en) Refrigeration system
EP3745049B1 (en) Refrigeration apparatus
CN113790550A (zh) 一种制冷循环系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination