CN206944518U - 低温涡轮制冷机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的低温涡轮制冷机，能够确保用于将润滑油加压输送至压缩机的轴承等滑动部的油泵所需的NPSH，能够稳定地进行向滑动部供给润滑油。低温涡轮制冷机具备对制冷剂气体进行多级压缩的多个压缩机，并设置有：第一压缩机(1‑1)、内置于第一压缩机(1‑1)的第一油箱(11)、配设于第一油箱(11)的下方的第二油箱(12)、配设于第二油箱(12)的第一油泵(31)、以及将第一油箱(11)的油排出口(11a)与第二油箱(12)的油流入口(12a)连接的第一油连接配管(21)。
Description
技术领域
本实用新型涉及具备对制冷剂气体进行多级压缩的多个压缩机，并能够在蒸发器中对被冷却流体(载冷剂brine)进行低温冷却的低温涡轮制冷机。
背景技术
公知有如下的低温涡轮制冷机，其具备对制冷剂气体进行多级压缩的多个压缩机，并在蒸发器中对被冷却流体(载冷剂)进行低温冷却。各压缩机需要通过润滑油对轴承、齿轮等滑动部进行润滑。因此各压缩机内置有贮存润滑油的油箱，通过配设于该油箱的油泵而将油箱内的润滑油向轴承、齿轮等滑动部加压输送。
专利文献1：日本特开2010-19541号公报
内置于各压缩机的油箱，利用连接配管而与系统内压力最低的蒸发器进行均压。在使用载冷剂作为被冷却流体的低温涡轮制冷机中，与使用水作为被冷却流体的通常的涡轮制冷机相比，由于蒸发器内成为更低压，因此导致油箱内的压力也降低，从而无法确保油泵所需的NPSH(Net Positive Suction Head：净正吸入压头)。因此在以往的低温涡轮制冷机中，输送至压缩机的轴承、齿轮等滑动部的润滑油的油量减少，经常发生安全装置工作的故障。在此，泵所需的NPSH是为了不引起发生空穴现象(cavitation)等性能降低，在泵的吸入口所需的绝对压头。
实用新型内容
本实用新型是鉴于上述的情况所做出的，目的在于提供能够确保用于将润滑油加压输送至压缩机的轴承等滑动部的油泵所需的NPSH，并能够稳定地进行向滑动部供给润滑油的低温涡轮制冷机。
为了实现上述目的，本实用新型的低温涡轮制冷机，具备对制冷剂气体进行多级压缩的多个压缩机，所述低温涡轮制冷机的特征在于，设置有：第一压缩机；第一油箱，其内置于所述第一压缩机；第二油箱，其配设于所述第一油箱的下方；第一油泵，其配设于所述第二油箱；以及第一油连接配管，其将所述第一油箱的油排出口与所述第二油箱的油流入口连接。
根据本实用新型的优选的方式，在比所述第一油箱的油排出口靠下方并且能够确保所述第一油泵所需的吸入压力以上的位置，设置有第二油箱的油流入口。
根据本实用新型的优选方式，其特征在于，所述第一油连接配管的流路截面积为不切断油而能够确保油连续的流路截面积以上。
根据本实用新型的优选方式，其特征在于，设置有气体连接配管，该气体连接配管将所述第二油箱的气体排出口与所述第一油箱的气体流入口连接。
根据本实用新型的优选方式，其特征在于，所述气体连接配管的流路截面积为能够将起动时溶解于油的制冷剂气体排出的流路截面积以上。
根据本实用新型的优选方式，其特征在于，所述气体连接配管连接于比所述第一油箱的最高液位靠上方的位置。
根据本实用新型的优选方式，其特征在于，在所述第一油连接配管的规定位置设置有与所述气体连接配管连接的分支管。
根据本实用新型的优选方式，其特征在于，设置有：第二压缩机；第三油箱，其内置于所述第二压缩机；第二油箱，其配设于所述第一油箱与所述第三油箱的下方；第二油泵，其配设于所述第二油箱；以及第二油连接配管，其将所述第三油箱的油排出口与所述第二油箱的油流入口连接。
根据本实用新型的优选方式，其特征在于，以使所述第一油箱与所述第三油箱运转时的油面高度相同的方式设定所述第一压缩机与所述第二压缩机各自的高度位置。
根据本实用新型的优选方式，其特征在于，将所述第一油连接配管与所述第二油连接配管在规定的位置连接。
根据本实用新型，能够确保用于将润滑油加压输送至压缩机的轴承等滑动部的油泵所需的NPSH，能够稳定地进行向滑动部供给润滑油。
附图说明
图1是表示本实用新型的低温涡轮制冷机的一个实施方式的示意图。
图2是仅将通往第一涡轮压缩机的供油系统放大示出的示意图。
图3是表示本实用新型的低温涡轮制冷机的其他实施方式的示意图。
附图标记说明：1-1...第一涡轮压缩机；1-2...第二涡轮压缩机；2...冷凝器；3...蒸发器；4...经济器；5...制冷剂配管；11...第一油箱；11a...油排出口；11b...气体流入口；12...第二油箱；12a...油流入口；12b...气体排出口；13...第三油箱；21...第一油连接配管；21a...分支管；22...第二油连接配管；25...气体连接配管；26...连接配管；27...油加热器；28...叶轮轴；30...供油管；31...第一油泵；32...第二油泵。
具体实施方式
以下，参照图1～图3对本实用新型的低温涡轮制冷机的实施方式进行说明。图1～图3中对相同或者相当的构成要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。
图1是表示本实用新型的低温涡轮制冷机的一个实施方式的示意图。如图1所示，低温涡轮制冷机构成为具备：对制冷剂气体进行多级压缩的第一涡轮压缩机1-1、第二涡轮压缩机1-2、用冷却水(冷却流体)对压缩后的制冷剂气体进行冷却而使其冷凝的冷凝器2、从载冷剂(被冷却流体)夺取热量而使制冷剂蒸发来发挥制冷效果的蒸发器3、以及配置于冷凝器2与蒸发器3之间的作为中间冷却器的经济器4，并通过供制冷剂循环的制冷剂配管5将上述各设备连结。
对制冷剂气体进行多级压缩的第一涡轮压缩机1-1、第二涡轮压缩机1-2经由经济器4而串联地连接。即，通过第一涡轮压缩机1-1对从蒸发器3排出的低温低压的制冷剂气体进行压缩，使从第一涡轮压缩机1-1排出的制冷剂气体经由经济器4而引导至第二涡轮压缩机1-2，并在第二涡轮压缩机1-2进一步压缩而成为高温高压的制冷剂气体。
在如图1所示构成的低温涡轮制冷机的制冷循环中，制冷剂在第一涡轮压缩机1-1、第二涡轮压缩机1-2、冷凝器2、蒸发器3以及经济器4循环，利用蒸发器3将载冷剂冷却至低温(-5℃～-25℃)而与负荷对应，在制冷循环内获取的来自蒸发器3的热量、以及从压缩机马达供给的与涡轮压缩机1-1、1-2的功相当的热量，向供给于冷凝器2的冷却水释放。另一方面，在经济器4分离后的气体制冷剂与来自第一涡轮压缩机1-1的气体制冷剂合流，并由第二涡轮压缩机1-2压缩。通过经济器循环而附加由经济器4带来的制冷效果部分，因此该部分增加制冷效果，与不设置经济器4的情况相比，能够实现制冷效果的高效率化。
如图1所示，在第一涡轮压缩机1-1内置有第一油箱11。第一油箱11通过连接配管26而与蒸发器3进行均压。在第一油箱11的下方配设有第二油箱12。第二油箱12未内置于压缩机，而是独立于压缩机而设置。第一油箱11的油排出口11a与第二油箱12的油流入口12a由第一油连接配管21连接。因此第一油箱11内的润滑油能够经由第一油连接配管21而流入第二油箱12。
在比第一油箱11的油排出口11a靠下方并且能够确保第一油泵31所需的吸入压力以上的位置，设置第二油箱12的油流入口12a。第一油连接配管21的流路截面积设定为不切断油而能够确保油连续的流路截面积以上。因此润滑油从第一油箱11经由第一油连接配管21在中途不切断，而是顺畅地供给至第二油箱12。在第二油箱12配设有第一油泵31。第一油泵31向第一涡轮压缩机1-1的轴承、齿轮等滑动部加压输送润滑油。第二油箱12的气体排出口12b与第一油箱11的气体流入口11b由气体连接配管25连接。气体连接配管25连接于比第一油箱11的最高液位靠上方的位置。因此构成为溶解于润滑油的制冷剂气体经由气体连接配管25而返回至第一油箱11的油贮存部上方的空间，第二油箱12总是被润滑油充满。气体连接配管25的流路截面积设定为能够将制冷机起动时溶解于油的制冷剂气体排出的流路截面积以上。
如图1所示，在第二涡轮压缩机1-2内置有第三油箱13。第三油箱13通过连接配管26而与蒸发器3均压。在第三油箱13的下方配设有上述第二油箱12。第三油箱13的油排出口13a与第二油箱12的油流入口12c由第二油连接配管22连接。因此第三油箱13内的润滑油能够经由第二油连接配管22而流入第二油箱12。
在比第三油箱13的油排出口13a靠下方并且能够确保第二油泵32所需的吸入压力以上的位置，设置第二油箱12的油流入口12c。第二油连接配管22的流路截面积设定为不切断油而能够确保油连续的流路截面积以上。因此润滑油从第三油箱13经由第二油连接配管22在中途不切断，而是顺畅地供给至第二油箱12。在第二油箱12配设有第二油泵32。第二油泵32向第二涡轮压缩机1-2的轴承、齿轮等滑动部加压输送润滑油。
图2是仅将通往第一涡轮压缩机1-1的供油系统放大示出的示意图。如图2所示，在第一涡轮压缩机1-1内置有第一油箱11。在第一油箱11的下方配设有第二油箱12。第一油箱11的油排出口11a与第二油箱12的油流入口12a由第一油连接配管21连接。因此第一油箱11内的润滑油经由第一油连接配管21而流入至第二油箱12。在第二油箱12配设有第一油泵31。第一油泵31经由供油管30向第一涡轮压缩机1-1的轴承、齿轮等滑动部加压输送润滑油。第二油箱12的气体排出口12b与第一油箱11的气体流入口11b由气体连接配管25连接。气体连接配管25连接于比第一油箱11的最高液位靠上方的位置。另外，在图2中虽省略图示，但如图1所示，内置于第二涡轮压缩机1-2的第三油箱13与第二油箱12连接，在第二油箱12配设有第二油泵32。
根据图1以及图2所示的本实用新型的低温涡轮制冷机，在内置于第一涡轮压缩机1-1的第一油箱11以及内置于第二涡轮压缩机1-2的第三油箱13的下方的位置，设置另外放置的第二油箱12，利用第一油连接配管21将第一油箱11与第二油箱12连接，利用第二油连接配管22将第三油箱13与第二油箱12连接。而且，在第二油箱12配设第一油泵31，借助第一油泵31向第一涡轮压缩机1-1供给润滑油，在第二油箱12配设第二油泵32，借助第二油泵32向第二涡轮压缩机1-2供给润滑油。这样，与使油箱12的设置位置向下方下降的量对应，因润滑油的自重产生的液压作用于油泵31、32的吸入口，因此能够确保油泵31、32所需的NPSH。因此泵不会产生空穴现象等性能降低，能够毫无问题地向压缩机的轴承等滑动部供油。
低温涡轮制冷机需要两台压缩机，因此设置于压缩机的下方的油箱也需要两个，必须用连通管使这两个油箱连通。然而如图1所示，通过将另外放置的油箱集中为一个而设置单一的第二油箱12，使第二油箱12具有两个油箱的量的容量，由此能够省略连通管。
接下来，使用油泵压入压的具体的数值进行说明。
通过试验可知，油泵压入压需要为21kPa以上。
油泵压入压＝油箱内压+因油的自重产生的液压。
在空调用涡轮制冷机的情况下，油箱内压约为70k Pa，能够不特殊采取对策而使油泵稳定运转。在无对策的情况下，因油的自重产生的液压为1.4kPa。
在低温涡轮制冷机的情况下，油箱内压约为14kPa，因此若没有任何对策，则无法使油泵稳定地运转。因此因油的自重产生的液压需要为油泵所需最低压入压(21kPa)与油箱内压之差以上。
使用的油的密度为0.961g/cm3，因此可以说每1cm高度作用有0.961g/cm2的压力。若对其进行单位转换，则0.961×10-3×98.0665＝0.0942kPa。
因所需的油的自重产生的液压为21-14＝7kPa，因此为了施加该压力所需的油的液高为7÷0.0942＝74.3cm。考虑安全问题，在实际应用时，优选采用对求出的所需高度加上30cm以上的高度。
因此，图2所示的所需的油的液高H＝74.3+30＝104.3cm以上。
图3是表示本实用新型的低温涡轮制冷机的其他实施方式的示意图。在图3所示的实施方式中，在第一油连接配管21的规定的位置设置有与气体连接配管25连接的分支管21a。即，使分支管21a从第一油连接配管21的规定位置分支，并将分支管21a的前端连接于气体连接配管25，该气体连接配管25将第二油箱12的气体排出口12b与第一油箱11的气体流入口11b连接。
若也从第一油连接配管21内的润滑油将溶解的制冷剂气体在起动时从油分离，而在第一油连接配管21产生制冷剂气体存留，则产生从第一油箱11到第二油箱12暂时难以确保油的连续的状况，因此为了去除第一油连接配管21内的制冷剂气体存留，而通过在第一油连接配管21的规定位置设置与气体连接配管25连接的分支管21a，从而能够消除在第一油连接配管21内产生制冷剂气体存留的问题。作为分支管21a的连接位置，在第一油连接配管21中最优选容易产生气体存留的弯头部(90°折弯部)。分支管21a的一部分(图示例中倒U字管状的分支管21a的上部)处于比第一油箱11的最高液位hmax高的位置，分支管21a内未被油充满，因而制冷剂气体容易从分支管21a脱离。
另外，在图3所示的实施方式中，以使第一油箱11与第三油箱13运转时的油面高度相同的方式，设定第一涡轮压缩机1-1和第二涡轮压缩机1-2各自的高度位置。
如图3所示，在第一油箱11以及第三油箱13分别设置有油加热器27。若第一涡轮压缩机1-1与第二涡轮压缩机1-2各自运转时油箱的液面高度不同，则存在配设于液面高度较低的一方的油箱内的油加热器27，从油中露出而成为空烧的情况。另外，在液面高度较高的一方的油箱中，存在油从叶轮轴28贯通油箱的部分向油箱外溢出的情况。通过计算或者实验等来适当地决定根据第一涡轮压缩机1-1和第二涡轮压缩机1-2的油箱容量而定的运转时的油面高度，以使该决定的油面高度相同的方式预先求出压缩机的高度方向的安装位置，来设置压缩机，从而能够将以液面高度不同为起因而使油加热器27从油中露出，油加热器27成为空烧的状况防患于未然，能够防止油从叶轮轴28贯通油箱的部分向油箱外溢出。
此外，在图3所示的实施方式中，将第一油连接配管21与第二油连接配管22在规定的位置连接。这样，通过将第一油连接配管21与第二油连接配管22在规定的位置连接，能够减少配管数，从而能够削减成本。在此，规定的位置例如是使第二油连接配管22沿水平方向延长、且该延长的部分与第一油连接配管21的沿铅垂方向延伸的部分碰撞的位置。另外，若第二油连接配管22能够以最短距离与第一油连接配管21连接，则规定的位置也可以是任意位置。
图3所示的低温涡轮制冷机的其他结构与图1所示的低温涡轮制冷机的结构相同。
至此，对本实用新型的实施方式进行了说明，但本实用新型不限定于上述的实施方式，在其技术思想的范围内当然也可以通过各种不同的方式来实施。
Claims (12)
1.一种低温涡轮制冷机，具备对制冷剂气体进行多级压缩的多个压缩机，所述低温涡轮制冷机的特征在于，设置有：
第一压缩机；
第一油箱，其内置于所述第一压缩机；
第二油箱，其配设于所述第一油箱的下方；
第一油泵，其配设于所述第二油箱；以及
第一油连接配管，其将所述第一油箱的油排出口与所述第二油箱的油流入口连接。
2.根据权利要求1所述的低温涡轮制冷机，其特征在于，
在比所述第一油箱的油排出口靠下方并且能够确保所述第一油泵所需的吸入压力以上的位置，设置有第二油箱的油流入口。
3.根据权利要求2所述的低温涡轮制冷机，其特征在于，
所述第一油连接配管的流路截面积为不切断油而能够确保油连续的流路截面积以上。
4.根据权利要求2或3所述的低温涡轮制冷机，其特征在于，
设置有气体连接配管，该气体连接配管将所述第二油箱的气体排出口与所述第一油箱的气体流入口连接。
5.根据权利要求4所述的低温涡轮制冷机，其特征在于，
所述气体连接配管的流路截面积为能够将起动时溶解于油的制冷剂气体排出的流路截面积以上。
6.根据权利要求4所述的低温涡轮制冷机，其特征在于，
所述气体连接配管连接于比所述第一油箱的最高液位靠上方的位置。
7.根据权利要求5所述的低温涡轮制冷机，其特征在于，
所述气体连接配管连接于比所述第一油箱的最高液位靠上方的位置。
8.根据权利要求4所述的低温涡轮制冷机，其特征在于，
在所述第一油连接配管的规定位置设置有与所述气体连接配管连接的分支管。
9.根据权利要求5所述的低温涡轮制冷机，其特征在于，
在所述第一油连接配管的规定位置设置有与所述气体连接配管连接的分支管。
10.根据权利要求1所述的低温涡轮制冷机，其特征在于，设置有：
第二压缩机；
第三油箱，其内置于所述第二压缩机；
第二油箱，其配设于所述第一油箱与所述第三油箱的下方；
第二油泵，其配设于所述第二油箱；以及
第二油连接配管，其将所述第三油箱的油排出口与所述第二油箱的油流入口连接。
11.根据权利要求10所述的低温涡轮制冷机，其特征在于，
以使所述第一油箱与所述第三油箱运转时的油面高度相同的方式设定所述第一压缩机与所述第二压缩机各自的高度位置。
12.根据权利要求10或11所述的低温涡轮制冷机，其特征在于，
将所述第一油连接配管与所述第二油连接配管在规定的位置连接。
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| CN107621092A (zh) * | 2016-07-15 | 2018-01-23 | 荏原冷热系统株式会社 | 低温涡轮制冷机 |
| CN107621092B (zh) * | 2016-07-15 | 2021-07-20 | 荏原冷热系统株式会社 | 低温涡轮制冷机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6873788B2 (ja) | 2021-05-19 |
| JP2018017498A (ja) | 2018-02-01 |
| CN107621092A (zh) | 2018-01-23 |
| CN107621092B (zh) | 2021-07-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |