CN214307712U - 制冷剂泵和储液罐一体化装置及制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种制冷剂泵和储液罐一体化装置及制冷系统。该一体化装置包括：罐体和泵体，罐体的底部设有罐体出口，泵体的一端设有泵体入口，泵体入口与罐体出口连接并形成一体化结构。该制冷系统包括：蒸发器、压缩机、第一单向阀、冷凝器、第二单向阀和上述的制冷剂泵和储液罐一体化装置。本实用新型提供的一种制冷剂泵和储液罐一体化装置及制冷系统，将罐体和泵体通过罐体出口和泵体入口直接连接，形成一体化结构，节省了连接管路的空间，避免了制冷剂压降气化，避免产生气蚀。

Description

制冷剂泵和储液罐一体化装置及制冷系统

技术领域

本实用新型涉及机房制冷技术领域，尤其涉及一种制冷剂泵和储液罐一体化装置及制冷系统。

背景技术

适用于边缘数据中心的制冷系统可采用具有制冷剂泵-压缩机双循环的风冷机房空调系统，该系统是在常见的风冷直膨系统上搭载氟泵，压缩机循环和氟泵循环通过共用换热器和部分流道形成整体制冷系统，并为压缩机、节流阀和氟泵配置旁通装置，系统内部工质连通。如图1所示，该系统包括依次串联的电磁阀1、电子膨胀阀2、蒸发器3、压缩机4、冷凝器6、储液罐7和氟泵9，并在压缩机4和氟泵 9并联旁通管路，通过第一单向阀5和第二单向阀8进行控制。通过单向阀的开启和关闭进行模式的切换，实现在室外温度较低的季节利用氟泵循环制冷，减少压缩机耗功的目的。由于制冷剂泵-压缩机双循环的风冷机房空调系统在氟泵模式和压缩制冷模式下，工质的流动机理、分布规律不同，会造成工质流量的较大变动，并且在运行中系统需要根据室外环境温度与冷负荷在氟泵模式、压缩制冷模式及混合运行模式三种模式间切换。目前应用于制冷剂泵-压缩机双循环的风冷机房空调系统多采用在系统上加装储液罐7的技术，将其串联入管路，安装于冷凝器6出口与氟泵9入口之间，以期在系统切换时，或负荷变化引起系统制冷剂压力、温度变动，从而造成制冷剂状态变化的情况下避免制冷剂气蚀损伤氟泵的问题。气蚀是指液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时液体产生汽泡的现象。泵气蚀是泵损坏的重要原因之一，对过流部件会造成破坏，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作，导致运行中泵抽取液体的效率降低，减少了泵的扬程和流量，也减少了泵的使用寿命。目前采用串联储液罐技术有如下两个缺点：

1、无法完全避免氟泵气蚀问题。因为现有技术是将储液罐串联入管路再连接到氟泵管路上，制冷剂在储液罐内为饱和液态，流经一段距离长的串联管路后必然会产生阻力压降，制冷剂极易气化，会造成氟泵入口的气蚀；并且目前技术中的氟泵多采用容积泵或离心泵，内部空间没有充满液体，制冷剂进入同样会由于膨胀引起气化。

2、现有技术对氟泵微量及少量气蚀状态无法监测并进行控制，并且对系统的少冷媒场景无法准确监测。系统少冷媒可能由于系统冷媒泄漏，从而造成储液罐内制冷剂减少；也可能由于氟泵在室外温度较高环境下启动，蒸发器蒸发温度升高，换热不良，蒸发器出口制冷剂干度过低，制冷剂在蒸发器中积存凝液，造成储液罐内制冷剂减少，而在氟泵流量过大情况下同样也会引起储罐内制冷剂减少并影响系统传热。少冷媒导致储液罐内制冷剂量不足，造成氟泵气蚀，现有技术主要靠氟泵前后的压差传感器进行氟泵的状态监测，控制粗放，当氟泵已经处于微量或少量冷媒状态时，氟泵前后压力基本无变化，控制系统无法检测出来，只有当氟泵气蚀严重后，其前后的压力才会有明显变化；因此会造成氟泵长期工作在微量和少量气蚀状态下，严重影响氟泵的可靠性和寿命。

实用新型内容

本实用新型提供一种制冷剂泵和储液罐一体化装置及制冷系统，用以解决现有技术中串联储液罐依然存在氟泵气蚀的缺陷。

本实用新型提供一种制冷剂泵和储液罐一体化装置，包括：罐体和泵体，所述罐体的底部设有罐体出口，所述泵体的一端设有泵体入口，所述泵体入口与所述罐体出口连接并形成一体化结构。

其中，还包括第一液位计、第二液位计和第三液位计，所述第一液位计、所述第二液位计和所述第三液位计由下至上依次设置于所述罐体内。

其中，所述第一液位计位于所述泵体的入口的上方，用于低液位告警。

其中，所述第二液位计用于指示制冷系统调节运行模式和泄漏告警。

其中，所述第三液位计位于所述罐体的顶部，用于提示补充制冷剂。

其中，还包括进液管路和出液管路，所述罐体的顶部设有罐体入口，所述进液管路与所述罐体入口连接，所述泵体的另一端设有泵体出口，所述出液管路与所述泵体出口连接。

其中，还包括基座和支架腿，所述罐体固定于所述基座上，所述泵体的两端通过所述支架腿水平固定于所述基座上且所述泵体入口与所述罐体出口齐平连接。

本实用新型实施例还公开了一种制冷系统，包括：蒸发器、压缩机、第一单向阀、冷凝器、第二单向阀和根据本实用新型实施例的制冷剂泵和储液罐一体化装置，所述蒸发器、所述压缩机、所述冷凝器和所述制冷剂泵和储液罐一体化装置依次连接并构成循环回路，所述第一单向阀与所述压缩机并联连接，所述第二单向阀与所述制冷剂泵和储液罐一体化装置并联连接。

其中，还包括电磁阀和电子膨胀阀，所述电磁阀和所述电子膨胀阀串联连接于所述蒸发器与所述制冷剂泵和储液罐一体化装置之间。

本实用新型提供的一种制冷剂泵和储液罐一体化装置及制冷系统，将罐体和泵体通过罐体出口和泵体入口直接连接，形成一体化结构，节省了连接管路的空间，避免了制冷剂压降气化，避免产生气蚀。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中具有制冷剂泵-压缩机双循环的风冷机房空调系统的结构示意图；

图2是本实用新型提供的制冷剂泵和储液罐一体化装置的结构示意图；

图3是本实用新型提供的制冷系统的结构示意图。

附图标记：

1：电磁阀； 2：电子膨胀阀； 3：蒸发器；

4：压缩机； 5：第一单向阀； 6：冷凝器；

7：储液罐； 8：第二单向阀； 9：氟泵；

10：制冷剂泵和储液 101：进液管路； 102：罐体；

罐一体化装置；

103：泵体； 104：出液管路； 105：第三液位计；

106：第二液位计； 107：第一液位计； 108：支架腿；

109：基座。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

下面结合图2描述本实用新型的一种制冷剂泵和储液罐一体化装置10，包括：罐体102和泵体103，罐体102的底部设有罐体出口，泵体103的一端设有泵体入口，泵体入口与罐体出口连接并形成一体化结构。

具体地，在本实施例中，罐体102采用大高径比竖向放置，其下方的罐体出口通过泵体入口与泵体103连接，泵体103与罐体出口齐平设计。应当理解的是，泵体103为氟泵9。泵体入口与罐体出口直接连接，节省了连接管路的空间，通过罐体102和泵体103的一体化设计，避免氟泵9气蚀的问题。另外，泵体103在运转过程中保证入口及内部空间被液体制冷剂始终充满，压力不变，使制冷剂避免气化，系统稳定安全运行。

进一步地，制冷剂泵和储液罐一体化装置10还包括进液管路101 和出液管路104，罐体102的顶部设有罐体入口，进液管路101与罐体入口连接，泵体103的另一端设有泵体出口，出液管路104与泵体出口连接。制冷剂泵和储液罐一体化装置10通过进液管路101和出液管路104接入到制冷系统管路中。其中，进液管路101与罐体入口采用焊接连接，泵体入口与罐体出口采用焊接连接，出液管路104与泵体出口采用焊接连接。进液管路101、出液管路104与制冷系统管路之间采用预留固定连接和非标准法兰连接。

本实用新型提供的一种制冷剂泵和储液罐一体化装置10及制冷系统，将罐体102和泵体103通过罐体出口和泵体入口直接连接，形成一体化结构，节省了连接管路的空间，避免了制冷剂压降气化，避免产生气蚀。

在其中一个实施例中，还包括第一液位计107、第二液位计106 和第三液位计105，第一液位计107、第二液位计106和第三液位计 105由下至上依次设置于罐体102内。在本实施例中，通过三个液位计监控管体内制冷剂的液位高度。应当理解的是，根据实际产品要求和罐体102的总高度，可以调整三个液位计的设置高度，以便更好地监控制冷剂的液位高度。

在其中一个实施例中，第一液位计107位于泵体103的入口的上方，用于低液位告警。当检测到液位低于第一液位计107位置时，发出告警信息并停止氟泵9，避免泵在气蚀状态下运行。

在其中一个实施例中，第二液位计106用于指示制冷系统调节运行模式和泄漏告警。当检测到液位短时间低于第二液位计106位置 (且高于第一液位计107位置)时，指示制冷系统调节运行模式，优化运行；当检测到液位长时间低于第二液位计106位置(且高于第一液位计107位置)时，发出制冷剂泄漏告警提示，提醒用户检测系统漏点，及时补充制冷剂到高于第三液位计105位置。

在其中一个实施例中，第三液位计105位于罐体102的顶部，用于提示补充制冷剂。当检测到液位低于第三液位计105位置(且高于第二液位计106位置)时，进行制冷剂补充充注，制冷剂充注量需满足压缩制冷模式的制冷剂量，同时也能满足制冷剂泵模式的运行所需，保证罐体102和泵体103满液运行。应当理解的是，第三液位计105 的高度位置可以以压缩制冷模式状态下系统最优运行状况进行设计。系统以第三液位计105常态指示，当罐体102中的制冷剂液位高度变化时，制冷剂与罐内空气触碰到相应的液位传感器开关的触点引起其不同的电容变化，转换成标准电流信号传递给控制器，由控制器控制进行指示与相应部件启停。

在其中一个实施例中，制冷剂泵和储液罐一体化装置10还包括基座109和支架腿108，罐体102固定于基座109上，泵体103的两端通过支架腿108水平固定于基座109上且泵体入口与罐体出口齐平连接。在本实施例中，将罐体102和泵体103固定于基座109上，形成一体化装置结构，节省了储液罐7与氟泵9间串联的管路和弯头，节省空间，可以整体灵活安装，保证装置结构稳定性。本实施例中，罐体102与基座109可采用焊接方式固定连接，泵体103、支架腿108和基座109可采用焊接方式固定连接。

如图3所示，本实用新型实施例还公开了一种制冷系统，包括：蒸发器3、压缩机4、第一单向阀5、冷凝器6、第二单向阀8和上述实施例中的制冷剂泵和储液罐一体化装置10，蒸发器3、压缩机4、冷凝器6和制冷剂泵和储液罐一体化装置10依次连接并构成循环回路，第一单向阀5与压缩机4并联连接，第二单向阀8与制冷剂泵和储液罐一体化装置10并联连接。

在本实施例中的制冷系统采用了将制冷剂泵和储液罐7进行了一体化设计，节省了中间连接管路，避免泵体103发生气蚀现象。另外，在罐体102内设置了三个液位计，通过监测到的液位高度对制冷系统进行调控，具体为：

当制冷剂液位低于第三液位计105时，进行制冷剂补充充注。

第二液位计106可以指示系统调节优化运行或泄漏告警，指示系统调节运行模式如下：(1)当制冷剂液位短时间低于第二液位计106 时，a)可增加室外风机转速，降低冷凝温度，增大冷凝器6传热，降低蒸发温度，增大蒸发器3出口制冷剂干度；b)可增加室内风机转速，增大蒸发器3传热，增大蒸发器3出口制冷剂干度；c)减小氟泵9流量，减小制冷剂循环量，增大蒸发器3出口制冷剂干度。通过一系列措施增大蒸发器3出口干度，减小蒸发器3和吸气管内制冷剂量，从而增加储液罐7内制冷剂量，使液位回升到第二液位计106 之上。(2)当制冷剂液位长时间低于第二液位计106时，进行制冷剂泄漏告警提示，提醒用户检查系统漏点，并及时补充制冷剂到高于第三液位计105位置。

当制冷剂液位低于第一液位计107时，系统发出冷媒不足告警，第二单向阀8开启，强制停止氟泵9，避免泵在气蚀状态下运行，机组停机或切换到压缩机4运行模式，第一单向阀5关闭，压缩机4开启运行，系统可以在少冷媒场景下继续运行，提高系统可靠性和稳定性。

在其中一个实施例中，制冷系统还包括电磁阀1和电子膨胀阀2，电磁阀1和电子膨胀阀2串联连接于蒸发器3与制冷剂泵和储液罐一体化装置10之间。

综上，本实用新型提供的一种制冷剂泵和储液罐一体化装置10 及制冷系统，通过储液罐7与氟泵9一体化设计，可以完全避免氟泵 9气蚀；并在罐体102内设置设置三个液位计，用于制冷剂补充充注告警、制冷剂泄漏检测、指示系统调节优化运行，及低液位告警停泵等，提升制冷剂检测精度，提升系统运行可靠性。

最后应说明的是：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；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种制冷剂泵和储液罐一体化装置，其特征在于，包括：罐体和泵体，所述罐体的底部设有罐体出口，所述泵体的一端设有泵体入口，所述泵体入口与所述罐体出口连接并形成一体化结构。

2.根据权利要求1所述的制冷剂泵和储液罐一体化装置，其特征在于，还包括第一液位计、第二液位计和第三液位计，所述第一液位计、所述第二液位计和所述第三液位计由下至上依次设置于所述罐体内。

3.根据权利要求2所述的制冷剂泵和储液罐一体化装置，其特征在于，所述第一液位计位于所述泵体的入口的上方，用于低液位告警。

4.根据权利要求2所述的制冷剂泵和储液罐一体化装置，其特征在于，所述第二液位计用于指示制冷系统调节运行模式和泄漏告警。

5.根据权利要求2所述的制冷剂泵和储液罐一体化装置，其特征在于，所述第三液位计位于所述罐体的顶部，用于提示补充制冷剂。

6.根据权利要求1所述的制冷剂泵和储液罐一体化装置，其特征在于，还包括进液管路和出液管路，所述罐体的顶部设有罐体入口，所述进液管路与所述罐体入口连接，所述泵体的另一端设有泵体出口，所述出液管路与所述泵体出口连接。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的制冷剂泵和储液罐一体化装置，其特征在于，还包括基座和支架腿，所述罐体固定于所述基座上，所述泵体的两端通过所述支架腿水平固定于所述基座上且所述泵体入口与所述罐体出口齐平连接。

8.一种制冷系统，其特征在于，包括：蒸发器、压缩机、第一单向阀、冷凝器、第二单向阀和根据权利要求1-7中任意一项所述的制冷剂泵和储液罐一体化装置，所述蒸发器、所述压缩机、所述冷凝器和所述制冷剂泵和储液罐一体化装置依次连接并构成循环回路，所述第一单向阀与所述压缩机并联连接，所述第二单向阀与所述制冷剂泵和储液罐一体化装置并联连接。

9.根据权利要求8所述的制冷系统，其特征在于，还包括电磁阀和电子膨胀阀，所述电磁阀和所述电子膨胀阀串联连接于所述蒸发器与所述制冷剂泵和储液罐一体化装置之间。

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