CN1209589C - 跨临界二氧化碳制冷系统泄压机构 - Google Patents

Abstract

跨临界二氧化碳制冷系统泄压机构，由安全阀、第一横管、弯管、第二横管、竖管组成。安全阀进口与跨临界二氧化碳制冷系统中气体冷却器出口相通。当制冷系统中压力过高时，安全阀打开，制冷剂通过安全阀、第一横管、弯管、第二横管、竖管而排向环境。当制冷系统中压力低于一定值时，安全阀将自动关闭。本装置可以在系统压力过高时，快速地排出制冷剂，降低系统中的压力。本机构具有防止干冰堵塞和阀体被冰冻住的功能。

Description

跨临界二氧化碳制冷系统泄压机构

技术领域：

本发明涉及一种制冷系统泄压机构，尤其涉及一种跨临界二氧化碳制冷系统泄压机构，用于防止跨临界二氧化碳制冷系统中出现过高压力，属于制冷技术领域。

背景技术：

目前人类面临着越来越严重的环境问题，其中臭氧层破坏和温室效应问题日益受到全世界的关注，制冷剂的替代迫在眉睫。过去使用的CFC类制冷工质破坏臭氧层，现在常用的HFC类工质虽然不破坏臭氧层，但温室效应明显。虽然人们可以努力合成更好的制冷工质，但由于工质不可避免的排放，最终结果是任何一种非自然界故有的替代物质都可能给地球的生态平衡造成破坏，因此，最终的环保型的制冷工质应当是非人工合成的自然工质。二氧化碳是一种自然制冷剂，有利于保护环境，同时跨临界二氧化碳制冷循环的性能也与常用的亚临界氟里 制冷循环相当，因此被广泛认为有发展前途。

在跨临界二氧化碳制冷系统中高压侧压力可达70-150bar，是常用亚临界制冷装置的7-10倍，安全保障的重要性更为突出。尤其在系统中高低压流道发生堵塞的情况下，系统的高压侧压力将急剧升高，危险较大。

已有的用于防止亚临界循环制冷系统压力过高的泄压技术是，将一个安全阀与制冷系统高压侧相连，安全阀的出口为环境，一旦制冷系统中压力过高，该阀打开，一部分制冷剂排向环境，从而减少了制冷系统中的制冷剂，使制冷系统中的压力降低，而当压力低于一定值时，该阀将自动关闭，当系统中的压力再次高于设定值时，该阀再次打开。

由于跨临界二氧化碳制冷系统的特性与常见的亚临界压缩式制冷系统有较大的不同，使得上述采用安全阀的泄压技术不能完全照搬，原因如下：1)二氧化碳是一种可以让人窒息的气体，密度大于空气，易于沉积在下部，为了使其易于扩散，必须设立出口向上的排气管；2)高压二氧化碳在流经安全阀及排气管过程中会形成固态物干冰，这可能导致在阀后及排气通道中产生堵塞；3)因排气节流造成阀体的低温度，可能造成在安全阀关闭时，大气中的水分沿开口向上的排气管凝结回流入排气管，并可能在安全阀后结冰而使系统再次超压时安全阀不能动作。

专门针对跨临界二氧化碳制冷系统的泄压机构，目前尚未有人开发出来。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，设计提供跨临界二氧化碳制冷系统泄压机构，用于防止跨临界二氧化碳制冷系统中出现过高压力。

本发明提出的跨临界二氧化碳制冷系统泄压机构由安全阀、第一横管、弯管、第二横管、竖管组成。安全阀进口与跨临界二氧化碳制冷系统中气体冷却器出口相通，安全阀出口与第一横管进口相连，第一横管出口与弯管进口相连，弯管出口与第二横管进口相连，第二横管出口与竖管进口相连，竖管出口通环境。第一横管和第二横管均与气体冷却器与膨胀阀的连接管通过管壁相接触，弯管弯曲部分向下，竖管出口向上。

本发明的主要优点在于：可以在系统中压力过高时，快速地排出制冷剂，降低系统中的压力，并具有防止干冰堵塞，以及阀体被冰冻住的功能。

附图说明：

图1为本发明跨临界二氧化碳制冷系统泄压机构原理图。

图中，1为安全阀，2为第一横管，3为弯管，4为第二横管，5为竖管，6为气体冷却器与膨胀阀连接管，7为膨胀阀，8为蒸发器，9为压缩机，10为气体冷却器。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明的具体实施作进一步描述。

如图1所示，本发明的跨临界二氧化碳制冷系统泄压机构包括安全阀1、第一横管2、弯管3、第二横管4、竖管5，其中第一横管2、弯管3、第二横管4、竖管5组成排气管。安全阀1进口与跨临界二氧化碳制冷系统中气体冷却器10的出口相通，安全阀1出口与第一横管2进口相连，第一横管2出口与弯管3进口相连，弯管3出口与第二横管4进口相连，第二横管4出口与竖管5进口相连，竖管5出口通环境。第一横管2和第二横管4的管壁均与连接管6的管外壁相接触，弯管3弯曲部分向下，竖管5出口向上。

当制冷系统中压力过高时，安全阀打开，制冷剂通过安全阀1、第一横管2、弯管3、第二横管4、竖管5而排向环境。产生的干冰较易在弯管的下部积聚，而一旦弯管下部流通面积减小到一定程度时，在弯管两端将产生很大的压差，从而将积聚在弯管下端的干冰一次性冲出。采用这种方式，可以避免各个管段中分别积存干冰，而使得排气不畅。当系统中的压力低于一定值时，安全阀关闭。由于在排气过程中节流产生的降温，使得安全阀1、第一横管2、弯管3、第二横管4、竖管5这几个部分的温度在一定时间内较低，安全阀关阀时，环境中的空气可能会进入管内，有些水分将析出甚至结冰，如果这些水分到达阀体，在阀体后部结冰，将影响阀的再次开启。本发明的设计中，将第一横管2和第二横管4与连接管6通过管外壁相接触，使得气体冷却器出口的制冷剂的热量能够用以加热这二个管段。由于该加热作用，环境的空气不易进入排气管内，即使有少量的空气进来，也不易析出水分，即使析出水分，这些水分顺着竖管5倒流回排气管时，由于有弯管3的设置，这些水分会在弯管3的底部积聚，而不至于到达阀体，这样就可以避免出现阀后结冰而将阀冻住，而且由于来自连接管6的加热作用，这些水分将会蒸发掉。因此当需要再次开启安全阀时，阀体可以正常工作。

阀体1的结构与普通安全阀相似，只是其设计承压需要达到200bar，第一横管、弯管、第二横管、竖管均采用铜管。

Claims (1)

1、跨临界二氧化碳制冷系统泄压机构，由安全阀(1)、第一横管(2)、弯管(3)、第二横管(4)、竖管(5)组成，其特征在于：安全阀(1)进口与跨临界二氧化碳制冷系统中气体冷却器(10)出口相通，安全阀(1)出口与第一横管(2)进口相连，第一横管(2)出口与弯管(3)进口相连，弯管(3)出口与第二横管(4)进口相连，第二横管(4)出口与竖管(5)进口相连，竖管(5)出口通环境，第一横管(2)和第二横管(4)均与气体冷却器与膨胀阀的连接管(6)通过管外壁相接触，弯管(3)弯曲部分向下，竖管(5)出口向上。