CN213335063U - 一种制冷系统及其不凝性气体分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制冷系统及其不凝性气体分离装置，不凝性气体分离装置包括分离罐和设于所述分离罐内、用以通入第二冷媒使所述分离罐内的冷媒液化的换热器；所述分离罐设有第一冷媒输气管接口，所述换热器设有穿出所述分离罐的第二冷媒进接口和第二冷媒出接口，所述分离罐的罐底开设供液态第一冷媒流出的第一冷媒回液管接口，所述分离罐的罐顶设有用以抽取不凝性气体的抽气管接口。本实用新型所提供的不凝性气体分离装置能够提高不凝性气体的分离效率，进而改善冷水机组的制冷效果。

Description

一种制冷系统及其不凝性气体分离装置

技术领域

本实用新型涉及空调领域，特别涉及一种不凝性气体分离装置。本实用新型还涉及一种具有该不凝性气体分离装置的制冷系统。

背景技术

蒸汽压缩式制冷空调系统通常包含四大部件：压缩机、冷凝器，节流部件、蒸发器，冷媒作为工作介质在其中循环，通过在各个部件中的物态变化来与外界换热产生制冷或制热效果。在空调系统中的冷媒在经过节流部件节流降压后在蒸发器蒸发换热，换热后的冷媒最终经压缩机吸入口进入压缩机，这一部分系统相对于其他区域为低压侧。在实际使用中，一些冷媒如R1233zd等在蒸汽压缩式制冷空调系统会出现储存或运行时出现低压区的压力低于大气压的情况(此类型冷媒称为负压冷媒，本文定义为第一冷媒)，此时外界的环境中的气体容易进入到制冷系统中使冷媒不纯，且其中绝大多部分气体在空调系统的运行范围内无法在冷凝器中冷凝，影响空调系统的制冷效果。此问题的解决办法一般是通过另一个制冷系统将第一冷媒冷却液化为液体，而不凝性气体不液化，从而进行气液分离。现有不凝性气体分离装置存在分离效率低且容易在分离空气的同时将部分冷媒一同抽出，降低了空调的制冷能力。

因此，如何提高不凝性气体的分离效率，改善空调的制冷效率成为本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种不凝性气体分离装置，该装置能够提高不凝性气体的分离效率。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述不凝性气体分离装置的制冷系统，改善冷水机组的制冷效果。

为实现上述目的，本实用新型提供一种不凝性气体分离装置，包括分离罐和设于所述分离罐内、用以通入第二冷媒使所述分离罐内的第一冷媒液化的换热器；

所述分离罐设有第一冷媒输气管接口，所述换热器设有穿出所述分离罐的第二冷媒进接口和第二冷媒出接口，所述分离罐的罐底开设供液态第一冷媒流出的第一冷媒回液管接口，所述分离罐的罐顶设有用以抽取不凝性气体的抽气管接口。

可选地，所述第二冷媒进接口设于所述分离罐的上部，所述第二冷媒出接口设于所述分离罐的下部。

可选地，所述换热器为螺旋管换热器。

可选地，所述螺旋管换热器开设有用以增大换热面积的外螺纹。

可选地，所述分离罐设有测压接头，所述分离罐的底部设有检修排污阀。

可选地，还包括用以支撑所述分离罐的脚架。

可选地，所述分离罐的顶部设有朝向所述分离罐内部延伸的盲管。

本实用新型还提供一种制冷系统，包括冷水机组、制冷机组、抽气装置和上述任一项所述的不凝性气体分离装置；

所述制冷机组用以输出液态第二冷媒的第二冷媒出口连接所述第二冷媒进接口，所述制冷机组用以回收气态第二冷媒的第二冷媒进口连接所述第二冷媒出接口；

所述抽气装置连接所述抽气管接口；

所述冷水机组的冷凝器通过输气电磁阀连接所述第一冷媒输气管接口，所述冷水机组的蒸发器通过回液电磁阀连接所述第一冷媒回液管接口。

可选地，所述抽气装置为抽气泵，所述抽气泵与所述抽气管接口之间连接抽气电磁阀、手动阀和单向阀。

可选地，所述制冷机组包括制冷压缩机、制冷换热器、制冷过滤器和制冷节流阀，所述制冷节流阀连接所述第二冷媒进接口，所述第二冷媒出接口连接所述制冷压缩机。

相对于上述背景技术，本实用新型所提供的不凝性气体分离装置包括分离罐，分离罐内设有换热器；在分离不凝性气体时，从冷水机组的高压部件排出的未液化的气态第一冷媒和不凝性气体通过第一冷媒输气管接口输入分离罐内，同时将低温液态的第二冷媒通过第二冷媒进接口通入换热器内并从第二冷媒出接口排出，对混合的气态第一冷媒和不凝性气体进行冷凝，气态第一冷媒被液化，不凝性气体的的密度远小于第一冷媒的密度，聚集在分离罐的上层；待不凝性气体聚集至一定量时，通过顶部的抽气管接口将不凝性气体抽出，同时通过罐底的第一冷媒回液管接口将第一冷媒输送至冷水机组的低压部件，避免抽取不凝性气体时将第一冷媒抽出以及液态第一冷媒回流时携带不凝性气体的风险，提高了不凝性气体的分离效率，进而改善了制冷效果。需要指出的是，这里提到的高压部件或低压部件是相对的，只要高压部件压力稍高于低压部件就可，如高压部件/低压部件分别对应冷凝器/蒸发器等。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种实施例所提供的制冷系统的示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的不凝性气体分离装置的示意图。

其中：

10-分离罐、11-抽气管接口、12-第一冷媒输气管接口、13-第二冷媒出接口、14-第一冷媒回液管接口、15-检修排污阀、16-换热器、17-第二冷媒进接口、18-测压接头、19-盲管、20-脚架、30-制冷压缩机、31-制冷换热器、32-风机、33-制冷节流阀、40-压缩机、41-高压部件、42-冷媒节流阀、43-低压部件、44-回液电磁阀、45-输气电磁阀、50-抽气泵、51-抽气电磁阀。

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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

一些冷媒如R1233zd等在蒸汽压缩式制冷空调系统会出现储存或运行时出现低压区的压力低于大气压的情况(此类型冷媒称为负压冷媒，本文定义为第一冷媒)，此时外界的环境中的气体容易进入到制冷系统中使冷媒不纯，且其中绝大多部分气体在空调系统(本文定义的冷水机组)的运行范围内无法在冷凝器中冷凝，影响空调系统的制冷效果。此问题的解决办法一般是通过另一个制冷系统将第一冷媒冷却液化为液体，而不凝性气体不液化，从而进行气液分离，此处另一个制冷系统采用的制冷剂定义为第二冷媒。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本实用新型一种实施例所提供的制冷系统的示意图，图2为本实用新型实施例所提供的不凝性气体分离装置的示意图。

本实用新型所提供的不凝性气体分离装置，分离罐10内设有换热器16；换热器16设有贯穿分离罐10的第二冷媒进接口17和第二冷媒出接口13，第二冷媒进接口17和第二冷媒出接口13贯穿分离罐10处密封。分离罐10顶部设置抽气管接口11，分离罐10的罐底开设第一冷媒回液管接口14，分离罐10还设有第一冷媒输气管接口12，第一冷媒输气管接口12一般开设在分离罐10的中上部，不凝性气体和气态负压第一冷媒混合气体从第一冷媒输气管接口12输入分离罐10内，与换热器16进行换热，第二冷媒通过换热器16对混合气体进行冷却，将气态第一冷媒液化，使得密度较小的不凝性气体聚集在罐体的顶部并从抽气管接口11被抽出。抽气管接口11及第一冷媒回液管接口14的设置能够避免抽取不凝性气体时将第一冷媒抽出以及液态第一冷媒回流时携带不凝性气体的风险，提高了不凝性气体的分离效率，进而提高了冷水机组的制冷效率。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型所提供的制冷系统及其不凝性气体分离装置进行更加详细的介绍。

在本实用新型所提供的一种具体实施例中，不凝性气体分离装置的结构如图2所示，包括分离罐10，分离罐10通过脚架20支撑固定。分离罐10的上部设有供混有不凝性气体的气态第一冷媒输入的第一冷媒输气管接口12，第一冷媒输气管接口12一般开设在分离罐10的中部靠上的位置；分离罐10内设有用来冷却气态第一冷媒从而使气态第一冷媒凝结的换热器16，凝结后的液态负压第一冷媒聚集在罐底，分离罐10的罐底开设第一冷媒回液管接口14，分离罐10的罐顶开设抽气管接口11，由于不凝性气体通常为负压吸入的空气，其密度远小于第一冷媒的密度，在第一冷媒液化与第一冷媒分离后不凝性气体聚集在分离罐10的顶部，抽气管接口11和第一冷媒回液管接口14的上下设置能够保证在抽气动作前分离罐10内的负压第一冷媒液体能回液干净、减少分离罐10内积液，降低不凝性气体分离装置抽气动作负压第一冷媒被抽出分离罐10的风险，提高了不凝性气体的分离效率。

作为可选地，上述设置在分离罐10的换热器16通常采用螺旋管换热器，螺旋管换热器能够确保在分离罐10内部有限的空间内增大负压气态第一冷媒与换热器16的换热面积。进一步的，螺旋管换热器的管壁上还设有用来进一步增大换热面积的外螺纹，也即换热器16采用螺纹螺旋管换热器。连接螺旋管换热器的第二冷媒进接口17设置在分离罐10的上部，第二冷媒出接口13则设置在分离罐10的下部，也即第二冷媒和气态第一冷媒采用顺流换热。顺流布置使得第二冷媒能够与进入分离罐10的气态第一冷媒混合气体第一时间接触，保证分离罐10上部的气体中的气态负压第一冷媒基本完全被冷凝。冷凝后的液态第一冷媒不断滴落于分离罐10的底部，降低抽气动作时负压第一冷媒被抽出分离罐10的风险，减少了冷水机组的第一冷媒的损失，保证制冷能力不会下降。

进一步地，为方便检测不凝性气体的聚集量，方便定期抽出不凝性气体，分离罐10的顶部还设有用来检测罐体内压力的测压接头18，测压接头18，测压接头18采用螺纹接头，测压装置通过螺纹接头连接分离罐10；不凝性气体分离装置的运行过程中压力检测装置与控制装置持续运行，由于不凝性气体的密度远低于液态第一冷媒，故不凝性气体在分离罐10内上部聚集，经由控制装置按照对应压力计算出不凝性气体的量，待分离罐10的压力也即内部的不凝性气体的量达到设定值后，控制装置控制抽气装置通过抽气管接口11抽取并排出不凝性气体。完成负压第一冷媒与不凝性气体的分离。压力检测装置及控制装置可参考现有技术灵活选择。

作为可选地，分离罐10的顶部还设有朝向分离罐10内部下凹的盲管19，所述盲管19指该管在下凹过程中并不与分离罐10内部连通。盲管19具体设置在分离罐10的轴心，通过盲管19下凹至螺旋管换热器的内侧，可以由盲管19内的温度近似体现分离罐10内的温度，盲管19的设置既可以测量分离罐10内的温度，又保证了分离罐10的密封性。可以通过在盲管19内设置温度检测装置检测盲管19的温度，将该温度值反馈给控制装置，以便于控制装置根据温度和压力判定不凝性气体的量。

更进一步地，分离罐10的底部还设有检修排污阀15，以便于长时间运行后对不凝性气体分离装置进行维修保养，可以通过检修排污阀15定期排放出沉积在分离罐10底部的水分与油污。脚架20的设置能够保证检修排污阀15悬空，方便进行排污，本申请对脚架20的结构并不做限定，能够起到承载固定分离罐10的脚架20均落入本申请的保护范围内。

本实用新型还提供一种制冷系统，该制冷系统包括用来制备液态、低温第二冷媒的制冷机组、抽气装置、冷水机组和如上述实施例所描述的不凝性气体分离装置。

其中，如图1所示，制冷机组包括制冷压缩机30、制冷换热器31和制冷节流阀33，制冷压缩机30的入口连接换热器16的第二冷媒出接口13，制冷节流阀33连接换热器16的第二冷媒进接口17。在换热器16内蒸发吸热对负压第一冷媒进行降温凝结的气态第二冷媒从第二冷媒出接口13排出进入压缩机40，被压缩机40压缩为高温高压气态第二冷媒，经过制冷换热器31向环境散热凝结为高压液态第二冷媒，为提高第二冷媒的液化率，制冷换热器31处还设有风机32，制冷换热器31可采用翅片热交器。高压液态第二冷媒通过制冷节流阀33节流降压后成为低压液态第二冷媒，低压液态第二冷媒通过第二冷媒进接口17进入换热器16内气化吸热，对气态第一冷媒进行冷却，以便于气态第一冷媒凝结并与不凝性气体分离。

冷水机组则包括冷媒压缩机40、高压部件41和低压部件43，压缩机40的入口连接低压部件43的出口，压缩机40的出口连接高压部件41的入口，高压部件41的出口与低压部件43的入口之间连接有冷媒节流阀42。高压部件41还设有排出未凝结的气态第一冷媒与不凝性气体混合气体的排气口，高压部件41的排气口通过输气截止阀和输气电磁阀45单向连接至分离罐10的第一冷媒输气管接口12；低压部件43还设有第二进液口，第一冷媒回液管接口14通过回液电磁阀44和回液截止阀单向连接至低压部件43的第二进液口，将液态的第一冷媒输送至低压部件43进行蒸发吸热。

抽气装置则采用抽气泵50，抽气泵50和抽气管接口11之间连接有单向阀，使得不凝性气体仅能从分离罐10被抽出而无法回流至冷凝管；此外，单向阀与抽气管接口11之间还连接有手动阀和抽气电磁阀51，手动阀可采用球阀，电磁阀设置在球阀之前。在抽气动作前，首先关闭输气电磁阀45，在抽气泵50运行稳定后，才周期性的打开抽气电磁阀51抽气；待罐内不凝性气体的量下降至设定值后停止抽气动作，完成一次负压第一冷媒与不凝性气体分离。之后重新打开输气电磁阀45再次开始重复上述运行。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型所提供的制冷系统及其不凝性气体分离装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种不凝性气体分离装置，其特征在于，包括分离罐(10)和设于所述分离罐(10)内、用以通入第二冷媒使所述分离罐(10)内的第一冷媒液化的换热器(16)；

所述分离罐(10)设有第一冷媒输气管接口(12)，所述换热器(16)设有穿出所述分离罐(10)的第二冷媒进接口(17)和第二冷媒出接口(13)，所述分离罐(10)的罐底开设供液态第一冷媒流出的第一冷媒回液管接口(14)，所述分离罐(10)的罐顶设有用以抽取不凝性气体的抽气管接口(11)。

2.根据权利要求1所述的不凝性气体分离装置，其特征在于，所述第二冷媒进接口(17)设于所述分离罐(10)的上部，所述第二冷媒出接口(13)设于所述分离罐(10)的下部。

3.根据权利要求1所述的不凝性气体分离装置，其特征在于，所述换热器(16)为螺旋管换热器。

4.根据权利要求3所述的不凝性气体分离装置，其特征在于，所述螺旋管换热器开设有用以增大换热面积的外螺纹。

5.根据权利要求4所述的不凝性气体分离装置，其特征在于，所述分离罐(10)设有测压接头(18)，所述分离罐(10)的底部设有检修排污阀(15)。

6.根据权利要求5所述的不凝性气体分离装置，其特征在于，还包括用以支撑所述分离罐(10)的脚架(20)。

7.根据权利要求5所述的不凝性气体分离装置，其特征在于，所述分离罐(10)的顶部设有朝向所述分离罐(10)内部延伸的盲管(19)。

8.一种制冷系统，其特征在于，包括冷水机组、制冷机组、抽气装置和如权利要求1至7任一项所述的不凝性气体分离装置；

所述制冷机组用以输出液态第二冷媒的第二冷媒出口连接所述第二冷媒进接口(17)，所述制冷机组用以回收气态第二冷媒的第二冷媒进口连接所述第二冷媒出接口(13)；

所述抽气装置连接所述抽气管接口(11)；

所述冷水机组的高压部件(41)通过输气电磁阀(45)连接所述第一冷媒输气管接口(12)，所述冷水机组的低压部件(43)通过回液电磁阀(44)连接所述第一冷媒回液管接口(14)。

9.根据权利要求8所述的制冷系统，其特征在于，所述抽气装置为抽气泵(50)，所述抽气泵(50)与所述抽气管接口(11)之间连接抽气电磁阀(51)、手动阀和单向阀。

10.根据权利要求9所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷机组包括制冷压缩机(30)、制冷换热器(31)、制冷过滤器和制冷节流阀(33)，所述制冷节流阀(33)连接所述第二冷媒进接口(17)，所述第二冷媒出接口(13)连接所述制冷压缩机(30)。

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