CN1216098A - 5或8kw制冷系统及其离心式压缩机组 - Google Patents

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Abstract

5或8kW的制冷系统包括冷凝器、蒸发器以及装备有冷却系统的电动机的双级离心式压缩机组。冷凝器入口与压缩机组的出口连接,而冷凝器出口通过管路经第一和第二节流装置与蒸发器入口及冷却系统连接。蒸发器出口与压缩机组入口连通,且冷却系统出口与压缩机组第二级入口连接。系统还配备冷却裙罩,其腔体位于定子和电动机机壳之间。系统配备有分离器容器、同流热交换器及热量调节阀,该阀由冷却裙罩出口处的冷却剂压力和温度进行控制并串联安装在将冷凝器出口连接到蒸发器的管路。分离器容器以气相连接到冷却剂输入管。回热热交换器通过蒸发器冷却剂连接到连接冷凝器出口和蒸发器入口的管路。第二节流装置是由冷却裙罩的冷却剂排出管中的冷却剂的温度和压力进行控制的热量调节阀。

Description

5或8KW制冷系统及其离心式压缩机组
技术领域
本实用新型属于热力及动力工程领域，亦可用于制冷技术。
现有技术
一种已知制冷系统包括冷凝器、蒸发器和带有级间内装电动机的两级离心式压缩机组。电动机装有冷却系统，该系统设置有与机壳的内腔连通的冷却剂输入管和排出管。另外，冷凝器入口与压缩机组的出口连接，而冷凝器出口通过管路经第一节流装置与蒸发器连接，并通过第二管路经第二节流装置与电动机冷却系统连接。蒸发器出口与压缩机组入口连通，且气体冷却剂排出管与压缩机组的第二级(1)的出口连接。
这种已知的冷却系统的缺点是效率和可靠性低，原因是湿蒸气能进入压缩机第一级的排气管、系统内有油存在、可控性范围窄以及无法使用生态环保上安全的制冷剂。
一种已知制冷系统用的离心式压缩机组包括带有转子的两级离心式压缩机、扩压管、集气室、第二级的入口和出口管路以及在第一和第二级压缩机组之间的内装电动机。电动机的转子与离心级转子位于同一根利用轴承安装的转轴上，而定子固定在其机壳内，从而在其间形成一个冷却裙罩。另外，电动机机壳上设置有与第二级压缩机组的出口管(1)连接的气体冷却剂输入管和排出管。
这种已知的用于冷却系统的离心式压缩机组的缺点是可靠性低，原因是电动机的冷却系统的设计不能令人满意、机组转轴上的轴向力没有完全对消、电动机体积大以及其基本设计方案不能应用于小型机组，比如冷却能力为5及8kW的机组。
发明内容
对于制冷系统而言，本实用新型力图提高效率和可靠性，同时通过采用环保上安全的制冷剂来保证生态环保安全性；它也可扩展冷却能力和控制的范围。
对于上述系统的离心式压缩机组而言，本实用新型力图提高可靠性、减小尺寸和扩展使用范围。
本权利要求中的5或8kW的制冷系统的构成包括冷凝器、蒸发器以及带有压缩机级间内装电动机的双级离心式压缩机组。电动机装有冷却系统，该系统设置有与电动机的内腔连通的冷却剂输入管和排出管。另外，冷凝器入口与压缩机组的出口连接，而冷凝器出口通过管路经第一节流装置与蒸发器入口连接，并通过第二管路经第二节流装置与电动机冷却系统连接。蒸发器出口与压缩机组入口连通，且冷却剂排出管与压缩机组的第二级的出口连接。我们计划为此系统还配备一个附加的节流装置、一个分离器容器和一个同流换热热交换器，并采用冷却裙罩为电动机设置冷却系统，该冷却裙罩与电动机机壳的内腔绝缘。冷却裙罩腔体位于定子和电动机机壳之间并与第二冷却剂输入管和排出管连接。另外，附加的节流装置是由其入口处的冷却剂压力和温度进行控制的热调节阀，分离器容器串联安装在将冷凝器出口连接到蒸发器的管路上，在第一节流装置之前。分离器容器以气相连接冷却剂输入管，而同流换热热交换器以冷却剂连接到连接蒸发器出口和冷凝器入口的管路，并连接到连接冷凝器出口和蒸发器入口的管路，在分离器容器之后。另外，由冷凝器引出的第二条管路与第二冷却剂输入管连接，第二冷却剂排出管与分离器容器连接，并且位于第二条管路上的附加的节流装置是由第二冷却剂排出管中的冷却剂的温度和压力进行控制的热调节阀。
此外，安装在从冷凝器到蒸发器的管路上的第一节流装置是由蒸发器出口处的冷却剂的压力和温度进行控制的热调节阀。
这一制冷系统装备有一个用于根据离开蒸发器的空气的温度控制电动机转速的装置。
权利要求中的用于上述制冷系统的5或8kW的离心式压缩机组包括带有转子的双级离心机、扩散阀、收集室和入口出口管路。第一级出口管路与第二级入口管路由输送管连接。在级间设置有内装电动机；其转子与压缩机级转子位于利用气动轴承安装的一根转轴上，而其定子固定在电动机机壳的内部，在其间形成一个冷却裙罩。另外，电动机机壳内设置有冷却剂输入管和排出管，与压缩机组第二级的出口管连接。对于这种机组，我们计划在与机壳接触的定子的表面上形成带纵槽冷却裙罩，纵槽的端部与电动机内表面上的环形槽相连。另外，每个环形槽都与第二冷却剂输入管或排出管连接，并且输入管和排出管从定子的不同侧与电动机机壳的内腔相连。
此外，在定子表面上设置有纵槽与转子接触。
离心式压缩机组的转轴安装于径向气动轴承上。
离心式压缩机组装备有双向的轴向气动轴承，此轴承利用万向悬挂支架安装在电动机机壳内腔中的转轴上，位于定子和冷却剂输入管或排出管之一之间。
附图简介
附图示出本实用新型。
图1示出制冷系统的示意图。
图2为用于上述系统的离心式压缩机组的剖视图。
本制冷系统(见图1)的构成包括冷凝器(1)、蒸发器(2)以及带有压缩机组(5)级(3和4)间内装电动机(6)的双级离心式压缩机组。电动机装有冷却系统，该系统设置有冷却剂输入管和排出管(7和8)与电动机(6)的内腔(9)相连。另外，冷凝器(1)入口(11)与压缩机组(5)的出口(12)连接，而冷凝器出口(13)通过管路(14)经第一节流装置(15)与蒸发器(2)的入口(16)连接，并通过第二管路(17)经第二节流装置(18)与电动机(6)冷却系统连接。
蒸发器(2)出口(19)借助管路(20)与压缩机组(5)入口(21)连通，且气态冷却剂排出管(8)与压缩机组(5)第二级(4)的入口(22)连接。另外，此系统还配备一个附加的节流装置(23)、一个分离器容器(24)和一个同流换热热交换器(25)，并采用冷却裙罩(26)为电动机(6)设置冷却系统，该冷却裙罩(26)与电动机(6)机壳(10)的内腔(9)绝缘。冷却裙罩腔体(27)位于定子(28)和电动机机壳(10)之间并与第二冷却剂输入管和排出管(29和30)连接。另外，附加的节流装置(23)是由其出口处的冷却剂压力和温度进行控制的热调节阀，分离器容器(24)串联安装在将冷凝器(1)出口(13)连接到蒸发器(2)的管路(14)上，在第一节流装置(15)之前。分离器容器(24)以气相连接到冷却剂输入管(7)，而同流换热热交换器(25)以冷却剂连接到连接冷凝器出口(19)和压缩机机组(5)入口(5)的管路(20)，并连接到连接冷凝器(1)出口(13)蒸发器(2)的出口(16)的管路(14)，在分离器容器(24)之后。另外，由冷凝器(1)引出的第二条管路(17)与冷却裙罩(26)的第二冷却剂输入管(29)连接，第二冷却剂排出管(30)与分离器容器(24)连接，位于第二条管路(17)上的附加的节流装置(18)是由第二冷却剂排出管(30)中的冷却剂的温度和压力进行控制的热调节阀。
安装在由冷凝器(1)到蒸发器(2)的管路上的第一节流装置(15)是由蒸发器(2)出口(19)处的冷却剂的压力和温度进行控制的热调节阀。
这一制冷系统装备有一个用于根据离开蒸发器(2)的空气的温度〔借助来自温度传感器(32)的信号〕控制电动机(6)转速的装置(31)。
上述制冷系统的离心式压缩机组的构成(见图2)包括带有转子(33和34)的双离心机级(3，4)、扩散管(35和36)、收集室(37和38)和入口出口管路(39和40)。另外，第一级(3)出口管路(40)与第二级(4)入口管(39)由输送管(41)连接。在压缩机机组(5)的级(3和4)间设置有内装电动机(6)；电动机转子(42)与压缩机级(3和4)转子(33和34)位于利用气动轴承(44)安装的一根转轴(43)上，而电动机(6)的定子(28)固定在其机壳(10)的内部，在其间形成一个冷却裙罩(26)。另外，电动机(6)机壳(10)上设置有冷却剂输入管(7)和排出管(8)，它们与压缩机组(5)第二级(4)的出口管(39)连接。在与机壳(10)接触的定子(28)的表面(45)上利用纵槽(46)形成冷却裙罩(26)，纵槽(46)的端部与电动机(6)机壳(10)内表面(49)上的环形槽(47和48)相连。另外，每个环形槽(47和48)都与第二冷却剂输入管或排出管(29和30)连接，并且输入管(29)和排出管(30)从定子(28)的不同侧与电动机(6)机壳(10)的内腔(9)相连。
在定子(28)表面(50)上设置有纵槽(51)与转子(42)接触。离心式压缩机组的转轴(43)安装于径向气动轴承或滚柱轴承上。离心式压缩机组装备有双向轴向气动轴承(52)，此轴承(52)利用万向悬挂支架(53)安装在电动机(6)机壳(10)内腔(9)中的转轴上，位于定子(28)和冷却剂输入管(7)或排出管(8)之一之间。本实用新型的最佳实施例
此冷却系统和离心式压缩机组工作过程如下。接通电动机(6)使离心式压缩机(5)启动。冷却剂蒸气从蒸发器(2)抽取并在通过同流换热热交换器(25)时受到加热。在离心式压缩机(5)的第一级(3)中，冷却剂蒸气被压缩并通过送往第二级(4)的入口(22)，在其中与来自电动机(6)机壳(10)的内腔(9)的冷却剂排出管(8)的冷却剂蒸气混合。
冷却剂蒸气从分离器容器(24)通过冷却剂输入管(7)进入内腔(9)。当冷却剂蒸气通过定子(28)和转子(42)之间的空隙并且沿着定子(28)表面上的纵槽(51)通道冷却剂排出管(8)时，冷却电动机(6)的转子(42)和定子(28)。混合后，冷却剂蒸气在离心式压缩机(5)的第二级(4)中压缩并在其后由其出口(12)送往冷凝器(1)的入口(11)。在冷凝器(1)中，冷却剂蒸气由于其热量被冷却空气带走而凝结。
大部分液体冷却剂由冷凝器(1)沿着管路(14)经由第一节流装置(23)送往分离器容器(24)，其中的第一节流装置(23)是一个根据过冷液体冷却剂原理工作的热调节阀。另外，液体冷却剂在分离器容器(24)中节流减压至中间压力，在分离器容器(24)中汽液冷却剂混合物通过流体动力学方式分离为蒸气和液体。
冷凝器(1)中的液体冷却剂的一小部分沿着第二管路(17)经由第二节流装置(18)送往第二冷却剂输入管(29)，并且随着送入电动机(6)冷却裙罩(26)的腔体(27)中，在其中液体冷却剂的一部分由于吸取定子(28)的热量而蒸发。冷却剂蒸气从冷却裙罩腔体(26)沿着第二冷却剂排出管(30)被送往分离器容器(24)。
液体冷却剂从分离器容器(24)通过同流换热热交换器(25)并受到冷却剂蒸气的过冷冷却，该冷却剂蒸气系由蒸发器发出沿着管路(20)送往压缩机组(5)的第一级(3)的入口(21)。经过同流换热热交换器(25)之后，液体冷却剂在第一节流装置(15)中节流并进入蒸发器(2)的入口(16)。冷却剂就这样在制冷系统中循环。
此制冷系统的制冷能力可通过改变转子(42)的转数而平滑地控制，转数的改变是借助装置(31)根据温度传感器(32)的信号对速度进行控制。
用于控制电动机(6)转子(42)的速度的装置(31)可使转子(42)逐渐加速到电动机转子(42)和压缩机转子(33)的转轴(43)脱离径向气动轴承(44)表面的速度。工业应用
在所提议的压缩机机组中，借助冷却裙罩(26)对电动机(6)定子(28)的有效冷却是利用在定子(28)的表面(45)上的纵槽(46)(这可保证有很大的面积用来冷却定子)以及利用电动机(6)机壳(10)的内表面(49)上的环形槽(47和48)形成冷却裙罩内腔(27)而实现。环形槽之一用于分配自第二冷却剂输入管(29)沿着纵槽(46)发送的冷却剂蒸汽，而另一个则用于收集冷却剂并将其送往第二冷却剂排出管(30)。
因为采用万向悬挂支架(53)的双向轴向气动止推轴承(52)是安装在位于定子(28)和冷却剂输入管或排出管(7，8)之一之间的电动机(6)机壳(10)中的转轴(43)上，它由通过它的冷却剂冷却。
由于本制冷系统的布置特点和其离心式压缩机组的设计，它可利用高分子量的对臭氧无害冷却剂，如RC318，R218及其混合物工作。

Claims (7)

1.一种5或8kW的制冷系统，包括冷凝器、蒸发器以及带有压缩机级间内装电动机的双级离心式压缩机组；电动机装有冷却系统，该系统设置有与电动机的内腔连通的冷却剂输入管和排出管；冷凝器入口与压缩机组的出口连接，而冷凝器出口通过管路经第一节流装置与蒸发器入口连接，并通过第二管路经第二节流装置与电动机冷却系统连接；蒸发器出口与压缩机组入口连通，且气体冷却剂排出管与压缩机组的第二级的入口连接；其特征在于，此系统配备附加的节流装置、分离器容器和同流换热热交换器，电动机冷却系统设置冷却裙罩，该冷却裙罩与电动机机壳的内腔绝缘；冷却裙罩腔体位于定子和机壳之间并与第二冷却剂输入管和排出管连接；另外，附加的节流装置是由其入口处的冷却剂压力和温度进行控制的热调节阀，并且分离器容器串联安装在将冷凝器出口连接到蒸发器的管路，在第一节流装置之前；分离器容器以气相连接到冷却剂输入管；而同流换热热交换器以冷却剂连接到连接蒸发器出口和压缩机入口的管路上，并连接到连接冷凝器出口和蒸发器入口的管路，在分离器容器之后；另外，由冷凝器引出的第二条管路与分离器容器连接，并且位于第二条管路上的附加的节流装置是由第二冷却剂排出管中的冷却剂的温度和压力进行控制的热调节阀。
2.如权利要求1中所述的冷却系统，其特征在于，安装在由冷凝器到蒸发器的管路上的第一节流装置是由蒸发器出口处的冷却剂的压力和温度进行控制的热调节阀。
3.如权利要求1中所述的冷却系统，其特征在于，这一制冷系统装备有一个用于根据离开蒸发器的空气的温度控制电动机转速的装置。
4.一种用于上述制冷系统的5或8kW的离心式压缩机组，其构成包括带有转子的双离心机级、扩散管、收集室和入口出口管路，其中第一级出口管路与第二级入口管路由输送管连接；在级间设置有内装电动机，其转子与压缩机级转子位于利用气动轴承安装的一根转轴上，而其定子固定在电动机机壳的内部，在其间形成一个冷却裙罩，同时电动机机壳内设置有冷却剂输入管和排出管，它们与压缩机组第二级的出口管连接；其特征在于，在与机壳接触的定子的表面上利用纵槽形成定子的冷却裙罩，纵槽的端部与电动机内表面上的环形槽相连；另外，每个环形槽都与第二冷却剂输入管或排出管连接，并且输入管和排出管从定子的不同侧与电动机机壳的内表面相连。
5.如权利要求4中所述的离心式压缩机组，其特征在于，在定子表面上设置有纵槽与转子接触。
6.如权利要求4中所述的离心式压缩机组，其特征在于，离心式压缩机组的转轴安装于形式为三个自位调节段的径向气动轴承上。
7.如权利要求4中所述的离心式压缩机组，其特征在于，离心式压缩机组装备有双侧轴向气动轴承，此轴承利用万向悬挂支架安装在电动机机壳内腔中的转轴上，位于定子和冷却剂输入管或排出管之一之间。
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