CN209214165U - 取液位置可切换的冷媒循环系统和制冷设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冷媒循环系统和制冷设备。冷媒循环系统包括主循环流路和轴承冷却流路，主循环流路包括依次设置的压缩机、第一换热器、四通阀和第二换热器，轴承冷却流路包括与第一换热器连接的第一取液流道、与第二换热器连接的第二取液流道、向压缩机的轴承供应冷媒的冷媒供应流道以及切换阀，切换阀控制冷媒供应流道可选择地与第一取液流道和第二取液流道中的至少一个连通。本实用新型的冷媒循环系统通过在轴承冷却流路上设置切换阀来改变冷媒供应流道的取液位置从而使得该冷媒循环系统的取液位置可自由切换以可满足制冷制热双工况下的轴承冷却需求。

Description

取液位置可切换的冷媒循环系统和制冷设备

技术领域

本实用新型涉及制冷技术领域，特别涉及一种取液位置可切换的冷媒循环系统和制冷设备。

背景技术

目前，新冷媒技术和无油轴承技术是制冷技术领域的两种新兴技术并逐渐成为一种新的发展趋势。近几年，制冷剂R1233zd(E)作为新冷媒已被多家公司应用于产品。无油轴承主要有磁悬浮、气悬浮和滚动轴承等，以上无油轴承与传统油轴承相比，无油轴承无需设计油路系统，大大简化了整机系统结构。但与油轴承类似的，无油轴承的可持续运行也需要冷却。而对于新冷媒离心机来说，最直接的方法是采用系统冷媒冷却无油轴承，如制冷剂R1233zd(E)。但是现有的轴承冷却方案中只考虑了在制冷工况时的轴承冷却，而没有考虑制热工况时的轴承冷却，因此适用范围有限。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种冷媒循环系统和制冷设备，以更好地满足制冷制热双工况下的轴承冷却。

本实用新型第一方面提供一种冷媒循环系统，包括：

主循环流路，包括依次设置的压缩机、第一换热器、四通阀和第二换热器；和

轴承冷却流路，包括与第一换热器连接的第一取液流道、与第二换热器连接的第二取液流道、向压缩机的轴承供应冷媒的冷媒供应流道以及切换阀，切换阀控制冷媒供应流道可选择地与第一取液流道和第二取液流道中的至少一个连通。

在一些实施例中，轴承冷却流路还包括设置于切换阀与冷媒供应流道之间的第一支路和第二支路，第一支路和第二支路中的一个支路上设置有增压泵。

在一些实施例中，增压泵为变频增压泵。

在一些实施例中，轴承冷却流路还包括设置于第一支路和第二支路上的第一节流阀。

在一些实施例中，轴承冷却流路还包括设置于第一支路和第二支路上的过滤装置。

在一些实施例中，切换阀包括四通切换阀，四通切换阀的两个进口分别与第一取液流道和第二取液流道连接，四通切换阀的两个出口分别与第一支路和第二支路连接。

在一些实施例中，轴承冷却流路还包括过冷换热器，过冷换热器用于对冷媒供应流道的冷媒进行冷却。

在一些实施例中，第一取液流道和第二取液流道中与冷媒供应流道连通的取液流道为冷凝器取液流道，轴承冷却流路还包括与冷凝器取液流道连通的过冷流道，过冷流道上设置有第二节流阀，过冷流道和冷媒供应流道在过冷换热器内部换热。

在一些实施例中，在过冷换热器内部，过冷流道和冷媒供应流道上的冷媒的流向相反。

在一些实施例中，轴承冷却流路还包括分流阀，分流阀与切换阀和过冷流道连接以将冷凝器取液流道上的部分冷媒分流到过冷流道上。

在一些实施例中，轴承冷却流路还包括设置于冷媒供应流道与轴承之间的单向阀，单向阀防止轴承内的冷媒流向冷媒供应流道。

在一些实施例中，第一换热器和第二换热器中一个为蒸发器，另一个为冷凝器，轴承冷却流路还包括平衡流道，平衡流道用于将轴承内的气态冷媒流通至蒸发器中或者压缩机的吸气口处。

在一些实施例中，平衡流道可通断地设置。

在一些实施例中，轴承冷却流路还包括闪发器，闪发器与轴承流体连通以将对轴承冷却后的冷媒进行气液分离。

在一些实施例中，第一换热器和第二换热器中一个为蒸发器，另一个为冷凝器，轴承冷却流路还包括补气流道以及设置于闪发器与蒸发器之间的节流装置。

在一些实施例中，冷媒循环系统还包括用于检测第一换热器内的冷媒液位的第一液位传感器和用于检测第二换热器的冷媒液位的第二液位传感器，切换阀与第一液位传感器和第二液位传感器耦合设置，在主循环流路处于制冷状态时，切换阀根据第一液位传感器和第二液位传感器测得的液位高低控制冷媒供应流道与第一取液流道或第二取液流道连通。

在一些实施例中，压缩机为离心式压缩机。

本实用新型第二方面提供一种制冷设备，包括本实用新型第一方面任一项提供的冷媒循环系统。

基于本实用新型提供的技术方案，冷媒循环系统包括主循环流路和轴承冷却流路，主循环流路包括依次设置的压缩机、第一换热器、四通阀和第二换热器，轴承冷却流路包括与第一换热器连接的第一取液流道、与第二换热器连接的第二取液流道、向压缩机的轴承供应冷媒的冷媒供应流道以及切换阀，切换阀控制冷媒供应流道可选择地与第一取液流道和第二取液流道中的至少一个连通。当主循环流路处于制冷状态时，切换阀控制冷媒供应流道与第一取液流道连通，也就是从第一换热器中取液；当轴承负荷过大时，切换阀还可以控制冷媒供应流道与第一取液流道和第二取液流道均连通，也就是第一换热器和第二换热器双重取液；当主循环流路处于制热状态时，切换阀控制冷媒供应流道与第二取液流道连通，也就是从第二换热器中连通取液，综上可知，本实用新型的冷媒循环系统通过在轴承冷却流路上设置切换阀来改变冷媒供应流道的取液位置从而使得该冷媒循环系统的取液位置可自由切换以可满足制冷制热双工况下的轴承冷却需求。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例的冷媒循环系统的结构示意图。

各附图标记分别代表：

1、第一换热器；2、压力表；3、压缩机；4、第二换热器；5、第一液位传感器；6、第二液位传感器；7、切换阀；8、压力表；9、压力表；10、增压泵；11、第一节流阀；12、第二节流阀；13、过滤装置；14、通断控制阀；16、过冷换热器；17、单向阀；19、轴承；25、分流阀；26、闪发器；28、节流装置；31、补气口；A、第一取液流道；B、第二取液流道；C、第一支路；D、第二支路；E、冷媒供应流道；F、过冷流道；G、平衡流道；H、补气流道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

如图1所示，本实用新型实施例的冷媒循环系统包括：

主循环流路，包括依次设置的压缩机3、第一换热器1、四通阀和第二换热器4；和

轴承冷却流路，包括与第一换热器1连接的第一取液流道A、与第二换热器4连接的第二取液流道B、向压缩机3的轴承19供应冷媒的冷媒供应流道E以及切换阀7，切换阀7控制冷媒供应流道E可选择地与第一取液流道A和第二取液流道B中的至少一个连通。

当主循环流路处于制冷状态时，切换阀7控制冷媒供应流道E与第一取液流道A连通，也就是从第一换热器1(此时第一换热器1为冷凝器)中取液；当轴承负荷过大时，切换阀7还可以控制冷媒供应流道与第一取液流道和第二取液流道均连通，也就是第一换热器和第二换热器双重取液；当主循环流路处于制热状态时，切换阀7控制冷媒供应流道E与第二取液流道B连通，也就是从第二换热器4(此时第二换热器4为冷凝器)中连通取液，综上可知，本实用新型实施例的冷媒循环系统通过在轴承冷却流路上设置切换阀7来改变冷媒供应流道E的取液位置从而使得该冷媒循环系统的取液位置可自由切换以可满足制冷制热双工况下的轴承冷却需求。

第一换热器1和第二换热器4中一个为蒸发器，另一个为冷凝器。为了对制冷制热双工况下的工作过程进行统一说明，在下面的描述中，第一取液流道A和第二取液流道B中与冷媒供应流道E连通的取液流道称为冷凝器取液流道，另一个取液流道称为蒸发器取液流道。

为克服压缩机启动时系统压差不足以驱动冷媒从冷凝器中取出，本实施例的轴承冷却流路还包括设置于切换阀7与冷媒供应流道E之间的第一支路C和第二支路D，第一支路C和第二支路D中的一个支路上设置有增压泵10。

具体在本实施例中，第二支路D上设置有增压泵10。

本实施例的切换阀7为四通切换阀，四通切换阀的两个进口分别与第一取液流道A和第二取液流道B连接，四通切换阀的两个出口分别与第一支路C和第二支路D连接。在不需要提高压力时，四通切换阀可以控制冷凝器取液流道与第一支路C连通。在开机前，四通切换阀7控制冷凝器取液流道与第二支路D连通，从而使冷媒在增压泵10的作用下压力提高进而完成取液。

在本实施例中，增压泵10需在压缩机3运行前工作，一般在压缩机运行不少于30s之前控制增压泵10工作以便在压缩机3转子运行前就有足够的冷媒进入到轴承中对轴承进行润滑冷却。

为了有效保证压缩机3在运行过程中轴承工作稳定，需要根据工况变化或压缩机的转速变化来调整增压泵10的做功能力以维持冷媒供应流道E与取液位置之间的压差稳定。本实施例的增压泵10设置为变频增压泵。

具体地，如图1所示，冷媒循环系统还包括用于测量第一换热器1的压力的压力表8以及用于测量第二换热器4的压力的压力表2。第一换热器1和第二换热器4中一个为蒸发器，另一个为冷凝器，其中冷凝器为取液位置，其压力为P1。冷媒供应流道E上靠近轴承19的冷媒入口的位置设置有压力表9以测量冷媒供应流道E的压力P2。压差△P＝P2-P1。为兼顾润滑和冷却，△P一般取60～100kPa。如在机组开机前，冷媒从冷凝器取液，为达到上述压差，需提前开启增压泵10。开机后，机组的系统压差逐渐建立，那么取液位置的压力P1也逐渐提高，同时由于压缩机转子高速旋转，轴承冷却流路上的冷媒流速也逐渐加快，因此压差△P减小，此时需自动调节增压泵10以提高压差△P以维持△P处于上述最优范围内。

本实施例的轴承冷却流路还包括设置于第一支路C和第二支路D上的第一节流阀11。第一节流阀11的设置使得冷媒节流以降低冷媒的温度进而流向冷媒供应流道E来对轴承19进行冷却。

本实施例的第一节流阀11为电动阀。

为防止杂质随冷媒进入到轴承19中，本实施例的轴承冷却流路还包括设置于第一支路C和第二支路D上的过滤装置13。

在其他附图未示出的实施例中，也可以直接在冷媒供应流道E上设置过滤装置。

为了进一步提高冷媒对轴承的冷却效果，本实施例的轴承冷却流路还包括过冷换热器16，过冷换热器16用于对冷媒供应流道E的冷媒进行冷却。

具体地，如图1所示，轴承冷却流路还包括与冷凝器取液流道连接的过冷流道F，过冷流道F上设置有第二节流阀12，过冷流道F和冷媒供应流道E在过冷换热器16内部换热。该第二节流阀12的节流能力要强于第一节流阀11的节流能力使得过冷流道F上的冷媒比冷媒供应流道E上的冷媒更低温低压从而获得过冷状态的冷媒，该过冷状态的冷媒与冷媒供应流道E上的冷媒在过冷换热器16内部进行换热从而进一步降低冷媒供应流道E的冷媒的温度以提高对轴承19的冷却效果。

在本实施例中，在过冷换热器16内部，过冷流道F和冷媒供应流道E上的冷媒的流向相反。

如图1所示，本实施例的轴承冷却流路还包括分流阀25，分流阀25与切换阀7以及过冷流道F连接以将部分冷凝器取液流道上的冷媒分流到过冷流道F上。

具体地，分流阀25为三通阀。当第一取液流道A作为冷凝器取液流道时，分流阀25将第一取液流道A上的部分冷媒连通至切换阀7处以流向冷媒供应流道E，将第一取液流道A上的部分冷媒连通至过冷流道F上。

冷媒在进入轴承19对轴承进行冷却的过程中会有部分冷媒吸热变成气态冷媒。气态冷媒留在轴承19内部会导致内部积气，这些积气二次换热效果差且占据换热面积进而降低轴承的冷却效果。而且过多积气会导致轴承19内部压力增加，使得液态冷媒很难进入到轴承19中从而使得轴承的冷媒供液量降低。为改善以上积气问题，本实施例的轴承冷却流路还包括平衡流道G。平衡流道G用于将轴承19内的气态冷媒流通至蒸发器中或者压缩机3的吸气口处。由于蒸发器的压力远低于轴承内部压力从而起到快速引走积气的作用。

本实施例的平衡流道G可通断地设置。具体地，本实施例的平衡流道G上设置有通断控制阀14以控制平衡流道G的通断。

如图1所示，本实施例的轴承冷却流路还包括闪发器26，闪发器26与轴承19流体连通以将对轴承19冷却后的冷媒进行气液分离。轴承冷却流路还包括补气流道H以及设置于闪发器26与蒸发器之间的节流装置28。对轴承19进行冷却后的冷媒进入闪发器26中进行气液分离，液态冷媒经过节流装置28再次节流后流向蒸发器。气态冷媒经过补气流道H流向压缩机3的补气口31。

由于本实施例的轴承19在空间上处于较高的位置，为防止停机状态下轴承冷却流路中的冷媒逆流，本实施例的轴承冷却流路还包括设置于冷媒供应流道E与轴承19之间的单向阀17。

如图1所示，本实施例的冷媒循环系统还包括用于检测第一换热器1内的冷媒液位的第一液位传感器5和用于检测第二换热器4的冷媒液位的第二液位传感器6，切换阀7与第一液位传感器5和第二液位传感器6耦合设置，在主循环流路处于制冷状态时，切换阀7根据第一液位传感器5和第二液位传感器6测得的液位高低控制冷媒供应流道E与第一取液流道A或第二取液流道B连通。

本实施例通过设置切换阀7、分流阀25、第一液位传感器5和第二液位传感器6来对取液位置进行切换和控制。

具体地，在开机前，通过调节切换阀7和分流阀25使得取液流道流至第二支路D以提高冷媒的压力，此时蒸发器取液流道和第一支路C关闭；

当轴承负荷过大时，单从冷凝器取液不足以供给，此时可以通过切换阀7连通蒸发器取液流道实现蒸发器和冷凝器双重取液；

在主循环流路处于制热状态时，此时通过调节切换阀7从冷凝器取液；

在主循环流路处于制冷状态时，从冷凝器和蒸发器取液来冷却轴承均可，此时通过第一液位传感器5和第二液位传感器6测得的冷媒液位来控制取液位置，取液位高的作为取液位置。如原本从冷凝器中取液，当蒸发器的冷媒液位高于冷凝器的冷媒液位时，通过控制四通切换阀和切换阀关闭冷凝器取液流道，连通蒸发器取液流道以从蒸发器取液。

本实施例的压缩机为离心式压缩机。

本实施例还提供一种制冷设备，包括以上实施例的冷媒循环系统。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (18)

1.一种冷媒循环系统，其特征在于，包括：

主循环流路，包括依次设置的压缩机(3)、第一换热器(1)、四通阀和第二换热器(4)；和

轴承冷却流路，包括与所述第一换热器(1)连接的第一取液流道(A)、与所述第二换热器(4)连接的第二取液流道(B)、向所述压缩机(3)的轴承(19)供应冷媒的冷媒供应流道(E)以及切换阀(7)，所述切换阀(7)控制所述冷媒供应流道(E)可选择地与所述第一取液流道(A)和所述第二取液流道(B)中的至少一个连通。

2.根据权利要求1所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述轴承冷却流路还包括设置于所述切换阀(7)与所述冷媒供应流道(E)之间的第一支路(C)和第二支路(D)，所述第一支路(C)和第二支路(D)中的一个支路上设置有增压泵(10)。

3.根据权利要求2所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述增压泵(10)为变频增压泵。

4.根据权利要求2所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述轴承冷却流路还包括设置于所述第一支路(C)和所述第二支路(D)上的第一节流阀(11)。

5.根据权利要求2所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述轴承冷却流路还包括设置于所述第一支路(C)和所述第二支路(D)上的过滤装置(13)。

6.根据权利要求2所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述切换阀(7)包括四通切换阀，所述四通切换阀的两个进口分别与所述第一取液流道(A)和所述第二取液流道(B)连接，所述四通切换阀的两个出口分别与所述第一支路(C)和所述第二支路(D)连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述轴承冷却流路还包括过冷换热器(16)，所述过冷换热器(16)用于对所述冷媒供应流道(E)的冷媒进行冷却。

8.根据权利要求7所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述第一取液流道(A)和所述第二取液流道(B)中与所述冷媒供应流道(E)连通的取液流道为冷凝器取液流道，所述轴承冷却流路还包括与所述冷凝器取液流道连通的过冷流道(F)，所述过冷流道(F)上设置有第二节流阀(12)，所述过冷流道(F)和所述冷媒供应流道(E)在所述过冷换热器(16)内部换热。

9.根据权利要求8所述的冷媒循环系统，其特征在于，在所述过冷换热器(16)内部，所述过冷流道(F)和所述冷媒供应流道(E)上的冷媒的流向相反。

10.根据权利要求8所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述轴承冷却流路还包括分流阀(25)，所述分流阀(25)与所述切换阀(7)和所述过冷流道(F)连接以将所述冷凝器取液流道上的部分冷媒分流到所述过冷流道(F)上。

11.根据权利要求1至6中任一项所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述轴承冷却流路还包括设置于所述冷媒供应流道(E)与所述轴承(19)之间的单向阀(17)，所述单向阀(17)防止所述轴承(19)内的冷媒流向所述冷媒供应流道(E)。

12.根据权利要求1至6中任一项所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述第一换热器(1)和所述第二换热器(4)中一个为蒸发器，另一个为冷凝器，所述轴承冷却流路还包括平衡流道(G)，所述平衡流道(G)用于将所述轴承(19)内的气态冷媒流通至所述蒸发器中或者所述压缩机(3)的吸气口处。

13.根据权利要求12所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述平衡流道(G)可通断地设置。

14.根据权利要求1至6中任一项所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述轴承冷却流路还包括闪发器(26)，所述闪发器(26)与所述轴承(19)流体连通以将对所述轴承(19)冷却后的冷媒进行气液分离。

15.根据权利要求14所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述第一换热器(1)和所述第二换热器(4)中一个为蒸发器，另一个为冷凝器，所述轴承冷却流路还包括补气流道(H)以及设置于所述闪发器(26)与所述蒸发器之间的节流装置(28)。

16.根据权利要求1至6中任一项所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述冷媒循环系统还包括用于检测所述第一换热器(1)内的冷媒液位的第一液位传感器(5)和用于检测所述第二换热器(4)的冷媒液位的第二液位传感器(6)，所述切换阀(7)与所述第一液位传感器(5)和所述第二液位传感器(6)耦合设置，在所述主循环流路处于制冷状态时，所述切换阀(7)根据所述第一液位传感器(5)和所述第二液位传感器(6)测得的液位高低控制所述冷媒供应流道(E)与所述第一取液流道(A)或所述第二取液流道(B)连通。

17.根据权利要求1至6中任一项所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述压缩机为离心式压缩机。

18.一种制冷设备，其特征在于，包括如权利要求1至17中任一项所述的冷媒循环系统。