CN2039816U - 带可控液位蓄压器通用制冷系统 - Google Patents

Abstract

带可控液位蓄压器通用制冷系统主要包括有设置在膨胀阀与蒸发器之的蓄压器及其可控的泄压机构，该蓄压器可以保持恒定液位并实现氟利昂制冷系统连续回油。在蓄压器内上部空间的闪发汽体泄到制冷压缩机吸入系统，其压力是可控的以积蓄足够压力克服蓄压器内下部饱和液体供入蒸发器并在其中吸热蒸发的全部流动阻力，同时实现超出蒸发量30～40％的半超量供液。本系统可应用各种制冷剂而实现连续或间歇回油；制冷效果高、结构紧凑。

Description

本实用新型涉及制冷系统中向蒸发器供给制冷剂的装置，具体地涉及直接膨胀供液、重力供液、无泵再循环供液或液泵供液装置。

现有向蒸发器供给制冷剂液体的方法或装置包括：

（一）直接膨胀系统，高压制冷剂自高压贮液器经管道由膨胀阀节流、降压降温产生部分闪发汽体与低温饱和液体进入蒸发器，液体吸热蒸发、至蒸发器末端液体全部蒸发变成汽体，再进一步吸热至吸气管道处变为过热气体、被压缩机吸入，实现蒸发器和整个装置的正常工作；

（二）重力供液系统，高压制冷剂液体自管道经膨胀阀节流进入汽液分离器使闪发汽体被分离，低压低温饱和液体靠静液柱的重力作用克服制冷剂在蒸发器内流动的阻力而运动，在吸热蒸发后饱和汽体及其夹带的少量饱和液体经回流管道回到上述汽液分离器，分离后、液体再循环进入蒸发器、汽体经吸气管道被压缩机吸走，该系统中不断地蒸发吸走汽体、同时不断地经膨胀阀供给等量的制冷剂液体以维持汽液分离器的恒定液位和液柱高度，实现蒸发器和整个装置的正常工作；

（三）无泵再循环系统，高压液体经管道、膨胀阀、节流闪发汽体和低温低压液体一起进入蒸发器，这种系统向蒸发器供液通常是超量30～40％，制冷剂蒸发后，至蒸发器末端时还有30～40％饱和液体同饱和汽体一起回到汽液分离器，并且进一步在管道和阀门的作用下经过设置的集液器、高压贮液器与膨胀阀管道联通，该系统的汽液分离器中汽体被压缩机吸走，超量液体靠重力打开止逆阀进入集液器到该集液器内液体达到一定液位时自控元件（如电磁阀）动作关断吸气压力连接管、接通高压连接管，此时集液器由低压变为冷凝压力（高压），然后上述止逆阀反向关闭，液体借助重力作用打开止逆阀进入高压贮液器，待集液器液体上升到某一液位时自控元件（如电磁阀）动作，此时集液器处在低压，汽液分离器中液体靠重力作用向集液器供液，因此系统在冷凝压力作用下连续向蒸发器半超量供液，实现蒸发器和整个装置的正常工作；

美国US4324106“制冷系统”专利，揭示了一种装置，在无泵再循环系统基础上另设一个经济压缩机对贮液器降压至其内压力可以将其中制冷剂液体输送到蒸发器循环制冷；冷凝器的凝液则靠控制贮液器降压至上述贮液器所需压力，达到系统平衡，

这种制冷系统的优点是贮液器中闪发汽体不经低压压缩机，而由另设的经济压缩机以少于低压压缩机500毫米水柱的压比进行压缩、取得节能效果；其缺点是在低压下部份溶油的氟利昂系统难以实现理想的连续回油，通用性差，另外，该系统的结构和调节较复杂，对多机集中供冷系统要调节改变超量供液的比率较为困难；

（四）液泵供液系统，高压液体经管道、膨胀阀节流进入汽液分离器，闪发汽体被压缩机吸走，低温低压饱和液体由与上述分离器联通的液泵泵入蒸发器内蒸发吸热，由于本系统通常超蒸发量4～8倍向蒸发器供给制冷剂液体，所以经蒸发器末端回入汽液分离器的汽液混合物中有3～7倍低温低压液体被分离后再循环，汽体由压缩机吸走，同时不断由管道补充供给等于蒸发量的高压液体，以实现蒸发器和整个装置的正常工作。

上述诸系统各有下列不足和优点：直接膨胀系统节流后闪发汽体一起进入蒸发器从而增加阻力减少润湿换热面、蒸发器末端要增加过热面积从而增加材料消耗、压降以及压缩机吸气过热，因此对R717制冷系统是很不利的；重力供液系统需要提供静液柱高度因此汽液分离器要安装在适当的高度位置上，占空间大、操作也不便利；无泵再循环系统亦有节流闪发汽体进入蒸发器的不足、但有半超量供液的优点；液泵供液需设机械泵、但有超量供液的优点。

本实用新型的目的在于避免闪发汽体进入蒸发器，取消重力供液的静液柱而达到无泵向蒸发器半超量供入低压饱和液体，利用无泵再循环供液装置，并使其供液作用力是可调节的，同时可对不溶或可溶的油、液进行很好的分离，整个制冷系统占空间少而制冷效果高。

本实用新型的目的是这样实现的：一种无泵再循环制冷装置，含有制冷压缩机、冷凝器、制冷液剂供液管道、膨胀阀和蒸发器、与蒸发器末端连接的汽液分离器、以及设置在汽液分离器、膨胀阀之间的集液器、高压贮液器和管道控制元件，所述膨胀阀和蒸发器之间设置蓄压器，该蓄压器设置与汽液分离器连通的泄压机构调压元件以及蓄压器的液位控制组件。

上述蓄压器设液位控制器，并且设有与制冷压缩机入口联通的富油层液体引出口以及引出管道中的控制阀门，该引出管道设置换热回油器。

上述装置的作用原理如下：高压液体经供液管道、膨胀阀节流进入蓄压器，该容器上部为闪发汽体下部为低温低压饱和液体其液面由自控制元件控制而恒定。经节流作用的闪发汽体连续不断进入蓄压器，如不及时排走势必与液体一起进入蒸发器。所设置的压力调节元件把蓄压器与汽液分离器连通，后者容器内为制冷压缩机的吸气压力、略等于蒸发器出口压力，调节上述调压元件使蓄压器、汽液分离器间压差等于或大于蓄压器、蒸发器、汽液分离器间阻力值，即蓄压器中液面上保持压力足够克服制冷剂蒸发器产生的阻力而正常循环，如果需要使超量液体的比例增大即调大上述蓄压器、汽液分离器间压差。于是，蒸发器内汽液混合物进入汽液分离器，经过管道阀门、控制元件的作用，液体进入集液器以及高压贮液器；与此同时高压贮液器不断向蓄压器供液，压缩机不断从汽液分离器吸回分离出的汽体，实现了蒸发器和整个装置的正常运转。

本实用新型经试验结构可靠，效果显著：相对直接膨胀供液可以减少25％左右的蒸发器超热面积、即降低蒸发器25％左右的造价；避免供液系统中闪发汽体进入蒸发器作无功循环，增加阻力、降低蒸发压力，减少压缩机产冷量和减少制冷剂液体润湿换热表面，从而大大提高蒸发器传热系数；尤其是相对于重力供液系统取消了供液静液柱，缩小了装置占用高度空间，并且将恒定静液柱供液作用力改变为蓄压作用根据需要任意调节超量供液倍数；此外本供液系统带有连续回油系统可以应用于717以外的R12、R22、R502各种制冷剂，扩大了应用范围，同时装置简化、故障率低、系统可靠性能高。

以下结合实施例和附图对本实用新型作详细叙述。

图1是一种蓄压器的结构简图；

图2是设置图1蓄压器的一种蓄压半超量供液无泵再循环制冷系统结构原理图。

图中相同标号表示相同的部件，管道用线条表示、角阀用三角形表示、管道中汽液输送方向用线条上的箭头表示。

参照图1，本装置中的蓄压器1为一小型容器，它可以通过泄压机构的调压元件2与汽液分离器3连通，上述两容器具有局部共有的容器壁，如图1所示，蓄压器1与汽液分离器3的两个端部相互连接，它们的容器壁外包有绝热材料，由于汽液分离器3的温度较低且较恒定，所以借助它们端部相互连接的共有容器壁，可以抑制蓄压器1的温度波动而有助于其中制冷剂液面的稳定。当然，如果把蓄压器1的容器设置在汽液分离器3的内部，可使蓄压器1中制冷剂液面更为稳定，但其工艺代价是较昂贵的。

在蓄压器1的上端设置管道经过膨胀阀7、供液电磁阀6和换热回油器4与供液系统中的高压贮液器14连通；在蓄压器1的下端设置输液管道10可与蒸发器连通；与汽液分离器3连通的回汽管11输送从蒸发器末端回流的制冷剂。

蓄压器1的下端还设置管道经过回油控制阀9和换热回油器4与系统的制冷压缩机连通，容器内液面上的富油层可经收集器进入上述管道和热力膨胀阀9回流到制冷压缩机。

上述回油控制阀9以及回油管道根据换热回油器4出口温度的高低变化，由感温元件控制电磁阀，实现系统的安全运转、连续回油；该回油控制阀和感温元件还可以用一种特殊的热力膨胀阀来代替。

蓄压器1的侧面设置有液位控制器5以及防霜观察管8。

汽液分离器3的下端设管道（如图2所示的）止逆阀13与系统的集液器15、高压贮液器14等容器连通；上端设管道与制冷压缩机入口连通。

上述装置的工作过程，可以用如下试验表明。供液系统中采用R22制冷剂，蓄压器1内上部空间的闪发汽体、其通向压缩机吸入系统的压力是由调压元件2实施控制的，使得蓄压器积蓄足够克服饱和液体供入蒸发器并在蒸发器中吸热蒸发的全部流动阻力的压力；当蒸发器采用电热器模拟负荷并且采用调节阀来增加阻力模拟蒸发器阻力时，启动制冷压缩机后，冷凝压力在12Kgf／cm²左右，吸气压力、汽液分离器3内压力在2～0Kgf／cm²条件下，蓄压器1内压力与前者的压力相差500毫米水柱左右，蓄压器1保持恒定液位（此时可以从防霜观察管8直接观察到）；容器内液位处的富油层由输油管经换热回油器4引出，从防霜观察管8也可以直观地看出，使得低压系统的润滑油实现连续返回到冷压缩机、以及压缩机曲轴箱油位恒定。

系统中的蒸发器回汽管11中不断有超量液体返回汽液分离器3；制冷剂液体从汽液分离器排出经过系统中的管道、阀门、集液器和高压贮液器、换热回油等部件或容器，然后由供液电磁阀6和膨胀阀7作用，再进入蓄压器1，从而实现超量液体再循环。超量液体的倍率可通过泄压机构调节元件2调节，（并可以通过集液器的防霜视管8的标尺刻度计量算得）。

上述工作过程中，系统的蓄压器1、可控泄压机构2、恒定液位及实现氟利昂制冷系统连续回油的换热回油器相互配合，完成液体再循环。在蓄压器1中，膨胀阀7后面产生的闪发汽体在容器中被分离，且有节制地被制冷压机吸走，饱和液体保持稳定液面从而控制蒸发器的入口压力大于出口压力，并且使此压差大于制冷剂在蒸发器内流动的阻力、保证了制冷剂在蒸发器内的正常流动。

参照图2，在一种蓄压半超量供液无泵再循环制冷系统中，设置上述蓄压器1及其泄压机构调节元件2；并且设置汽液汽液3、蒸发器12、高压贮液器14和排液器15、制冷压缩机18和油分离器19、冷凝器20，它们由管道和阀门等元件连通，实现制冷系统的工作过程。

蓄压器1，由供液管10和回汽管11沟通与蒸发器12的联通，并通过泄压机构2与汽液分离器3连通；

汽液分离器3安装有液位控制器5，容器中的汽体由管道通往压缩机18、制冷液经过止逆阀13和集液器15进入高压贮液器14；

集液器15设有管道和低压均压电磁阀17与压缩机18出口连接，两电磁阀16、17由液位控制器5和控制排液时间继电器21控制，实现低压的集液器15向高压贮液器14输送制冷剂，集液器15侧面装有液位控制器5和防霜观察管8；

制冷压缩机18的出口外连接有油分离器19，输出的高压气可分别通向集液器15和冷凝器20；

冷凝器20设一条为供液，一条为均压的两条管道与高压贮液器14连通；

高压贮液器14还设有与集液器15相连通的进液管和止逆阀13，以及与换热回油器4连通的管道，高压制冷液的供液管道中设置供液电磁阀6和膨胀阀7并且最终和蓄压器1连通。

上述整个装置，是在一般无泵再循环供液系统基础上，增设蓄压器1、泄压机构2，由蓄压器1的液位控制器5和供液电磁阀6保持该容器内的恒定液位和汽相空间；系统中经膨胀阀7节流产生的闪发汽体在蓄压器1中被分离，闪发汽体经泄压管道和泄压调节机构2有节制地排泄到汽液分离器3，可采用手动或自动调节其排泄压力；饱和液体经蒸发器12吸热汽化，最后连同超量液体回到汽液分离器3。于是以泄压机构2的两端为公共点，形成含有泄压机构2和含蒸发器12两个并联回路，只要调节泄压机构2使其两端的压降等于饱和液体经蒸发器12并返回超量供应液体需要的流动压降，即可以实现蓄压器内的超量液体按无泵再循环系统循环流通。

另外，由于蓄压器1中有恒定液位、由于液位控制器5和供液电磁阀6的作用，液位处的富油层经引出管和换热回油器4实现连续回油。对R22、R502制冷剂可在液面处引出富油层，对R12可在液位之下引出浓的含油制冷剂实现连续回油、R717也可在蓄压器1底部间歇放油。因此该系统具有对各种制冷剂的通用性。

上述整个装置中的各个部分以如下途径向蓄压器1供液：首先蒸发器12内的汽液混合物进入汽液分离器3，液体靠重力打开上止逆阀13进入集液器15、达到一定液位后液位控制器5使低压均压电磁阀16动作切断吸入压力，并使高压均压电磁阀17动作接通排气压力，集液器15内变为排气压力与高压贮液器14均压，关上上止逆阀13，液体靠重力作用打开下止逆阀13向高压贮液器14排液。集液器15中液位降至某一预定液位时液位控制元件5使阀16打开、阀17关闭同时关闭下止逆阀13，恢复汽液分离器3向集液器15中集液；与此同时，高压贮液器14中不断向蓄压器1中供液，压缩机18不断经管道吸回蒸发汽体，实现了蒸发器12和整个装置正常运转。

需要提出的是图2所示的系统除蒸发器以外，可做成机组结构，总体高度在2.5米左右不需要设置阁楼，操作方便、可调性好、运转工况稳定，蒸发器达到超量供液30～40％，低压系统实现连续回油，取得良好的工业应用效果，特别适应在船舶等安装空间狭窄的场合及中、小冷量制冷系统中使用。

Claims (3)

1、一种制冷系统，包含有制冷压缩机，冷凝器，制冷剂供液管道、膨胀阀和蒸发器，与蒸发器末端连通的汽液分离器，设置在汽液分离器与膨胀阀供液管路之间的集液器、高压贮液器和管道、控制元件，其特征在于，所述膨胀阀与蒸发器之间设置蓄压器，该蓄压器设置与汽液分离器连通的泄压机构调压元件以及蓄压器的液位控制组件。

2、根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述蓄压器上端设置与高压贮液器连通的管道和膨胀阀、供液电磁阀，以及与汽液分离器连通的管道和泄压机构调压元件；下端设置连通蒸发器的供液管道，以及与制冷压缩机连通的回油管道和回油控制阀；侧面设置与上述供液电磁阀连接的液位控制器。

3、根据权利要求1或2所述的制冷系统，其特征在于，所述蓄压器和汽液分离器具有局部的共有容器壁，容器外包有绝热材料。

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