CN221005541U - 一种低温复叠制冷系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及制冷系统技术领域，提供了一种低温复叠制冷系统,其包括低温级制冷系统和高温级制冷系统，所述低温级制冷系统包括第一级制冷回路、第一蒸发器、第一压缩机、第一油分离器和冷凝蒸发器，所述第一蒸发器、所述第一压缩机、所述第一油分离器和所述冷凝蒸发器沿所述第一级制冷回路的走向依次设置；所述高温级制冷系统包括第二级制冷回路、第二压缩机、第二油分离器和冷凝器，所述第二级制冷回路与所述冷凝蒸发器连接，所述第二压缩机、所述第二油分离器和所述冷凝器沿所述第二级制冷回路的走向依次设置。本申请具有提高制冷系统的制冷能力，增加使用范围的效果。

Description

一种低温复叠制冷系统

技术领域

本申请涉及制冷系统技术领域，尤其是涉及一种低温复叠制冷系统。

背景技术

制冷广泛应用在食品储存的制冷、药品的生产、天然气液化、化工以及许多其他需要制冷以便向热负荷提供制冷的场合。

冷库是指用人工手段，创造与室外温度或湿度不同的环境，也是对食品、液体、化工、医药、疫苗、科学试验等物品的恒温恒湿贮藏设备。冷库通常位于运输港口或原产地附近。冷库与冰箱相比较，制冷面积更大，且有共同的制冷原理。

冷库主要包括外机和内机，内机安装于冷库内，外机安装于控制室内，内机（蒸发器）工作时会排出低温低压干饱和氟利昂蒸汽，低温低压干饱和氟利昂蒸汽通过外机会重新转化为高压常温氟利昂液体，高压常温氟利昂液体重新进入内机进行热交换，从而达到对冷库进行制冷的效果。

现有技术中，常利用双级压缩系统来为-40℃到-50℃的速冻库或隧道制冷。但当制冷温度达到-70℃、-80℃以下时，双级压缩系统也无能为力，这是因为：

1.制冷剂凝固点温度限制。中温制冷剂在这个温度范围往往因达到凝固点而凝固造成无法循环。

2.压缩比限制。蒸发温度过低时，即是采用双级压缩也将使每一级压缩比超过限制。

3.蒸发压力过低。此时使用一般制冷剂，蒸发压力会变的很低，一方面吸气比体积增大会降低压缩机输气量，增大汽缸尺寸，另一方面也使得空气容易渗入系统。

4.吸排气阀门动作困难，这些阀门一般是弹簧片结构，它们的动作实际也依赖一个微小的压力差，但是吸气压力过低时连这个条件也很难满足，造成阀片动作困难，无法吸气。

针对上述相关技术，由于双级压缩系统的制冷能力具有局限性，在一些场所不能很好地供冷，使用范围有限，因此有待改进。

实用新型内容

为了提高制冷系统的制冷能力，增加使用范围，本申请提供一种低温复叠制冷系统。

本申请提供的一种低温复叠制冷系统采用如下的技术方案：

一种低温复叠制冷系统，包括低温级制冷系统和高温级制冷系统，所述低温级制冷系统包括第一级制冷回路、第一蒸发器、第一压缩机、第一油分离器和冷凝蒸发器，所述第一蒸发器、所述第一压缩机、所述第一油分离器和所述冷凝蒸发器沿所述第一级制冷回路的走向依次设置；

所述高温级制冷系统包括第二级制冷回路、第二压缩机、第二油分离器和冷凝器，所述第二级制冷回路与所述冷凝蒸发器连接，所述第二压缩机、所述第二油分离器和所述冷凝器沿所述第二级制冷回路的走向依次设置。

通过采用上述技术方案，低温级部分：低温级制冷系统的制冷剂为R23，来自第一蒸发器的低温制冷剂气体，经过第一压缩机压缩后进入第一油分离器，低温制冷剂中的润滑油在第一油分离器中大部分被分离出来，润滑油返回压缩机，以保证装置安全高效地运行，含油量很少的制冷剂气体进入冷凝蒸发器中。在冷凝蒸发器中，低温制冷剂放出的热量被高温制冷剂吸收，高温制冷剂蒸发的同时，低温制冷剂冷凝，冷凝后的低温制冷剂经过第一级制冷回路上的节流阀进入第一蒸发器中，完成一个制冷循环。

高温级部分：高温级制冷系统的制冷剂为R507，在冷凝蒸发器中吸热后蒸发的高温制冷剂气体，被第二压缩机吸入压缩后进入冷凝器中冷凝，放出热量给冷却介质，冷凝后的高温制冷剂液体经过第二级制冷回路上的节流阀进入冷凝蒸发器中，完成一个制冷循环。

在生产过程中，当蒸发温度过低，采用多级压缩式制冷循环无法满足需求时，采用复叠式制冷循环能够获得比多级压缩更低的蒸发温度（-70℃、-80℃以下），增加使用范围，更加快速有效的进行相关作业的操作，增强冷冻循环，保证冷凝过程的顺利完成，提高工作效率。

优选的，还包括第一减震管，所述第一压缩机的进气管和排气管上均设置有所述第一减震管；

还包括第二减震管，所述第二压缩机的进气管和排气管上均设置有所述第二减震管。

通过采用上述技术方案，第一减震管用于防止第一压缩机通过低温制冷剂管道传递的振动和噪音；第二减震管用于防止第二压缩机通过高温制冷剂管道传递的振动和噪音。

优选的，所述第一压缩机和所述第一油分离器之间设置有截止阀。

通过采用上述技术方案，截止阀在管道中的主要是起切断和节流作用，以便控制第一油分离器分离出的油回流到第一压缩机中。

优选的，还包括连接管道、电磁控制阀和膨胀罐，所述连接管道的一端位于所述第一蒸发器和所述第一压缩机之间、且于所述第一级制冷回路连接，所述连接管道的另一端位于所述第一压缩机和所述冷凝蒸发器之间；所述电磁控制阀和所述膨胀罐沿所述连接管道的走向依次设置。

通过采用上述技术方案，在闭式循环系统中，膨胀罐的作用是在工作介质温度升高体积膨胀时吸收膨胀罐量，防止系统压力升高过快；膨胀罐可以缓冲系统的压力波动，让低温级制冷系统在一个相对平稳的压力下运行。

优选的，还包括第一过滤器、第一电磁阀和第一膨胀阀，所述第一过滤器、所述第一电磁阀和所述第一膨胀阀沿所述第一级制冷回路的走向依次设置，所述第一过滤器、所述第一电磁阀和所述第一膨胀阀均位于所述冷凝蒸发器和所述第一蒸发器之间。

通过采用上述技术方案，经冷凝蒸发器出来的低温制冷剂沿着第一级制冷回路输送并经过第一过滤器，第一过滤器可以过滤管路中的杂质，使低温级制冷系统运行稳定。

优选的，还包括分液器，所述分液器设置在所述第一级制冷回路上、且位于所述第一膨胀阀和所述第一蒸发器之间。

通过采用上述技术方案，分液器是一种用于分离制冷剂液相和气相的器件，防止液体进入第一压缩机，实现保护制冷系统的正常运行。低温制冷剂经过第一过滤器的过滤之后，再经过分液器的分离，最后到达第一蒸发器中进行蒸发。

优选的，还包括第二过滤器、第二电磁阀和第二膨胀阀，所述第二过滤器、所述第二电磁阀和所述第二膨胀阀沿所述第二级制冷回路的走向依次设置，所述第二过滤器、所述第二电磁阀和所述第二膨胀阀均位于所述冷凝器和所述冷凝蒸发器之间。

通过采用上述技术方案，经冷凝器冷凝之后的高温制冷剂沿着第二级制冷回路输送并经过第二过滤器，第二过滤器可以过滤管路中的杂质，使制冷系统运行稳定。

优选的，还包括视液镜，所述视液镜设置在所述第二过滤器和所述第二电磁阀之间。

通过采用上述技术方案，视液镜的作用是显示高温级制冷系统中是否有制冷剂，同时也可以检测制冷剂中是否有水汽，方便操作人员及时处理，提高制冷过程的安全性。

优选的，还包括出气管道和热气旁通阀，所述出气管道的一端位于所述第二油分离器和所述冷凝器之间、且与所述第二级制冷回路连接，所述出气管道的另一端位于所述冷凝蒸发器和所述第二压缩机之间、且与所述第二级制冷回路连接。

通过采用上述技术方案，经第二压缩机出来的高压热气会从冷凝器中排出，并且会浪费掉大量的热能。而通过制冷热气旁通阀的使用，这些热气可以被重新利用，从而提高制冷系统的总效率。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

（1）通过设置低温级制冷系统和高温级制冷系统，采用复叠式制冷循环能够获得比多级压缩更低的蒸发温度（-70℃、-80℃以下），更加快速有效的进行相关作业的操作，增强冷冻循环，保证冷凝过程的顺利完成，提高工作效率。

（2）通过设置第一减震管和第二减震管，第一减震管用于防止第一压缩机通过低温制冷剂管道传递的振动和噪音；第二减震管用于防止第二压缩机通过高温制冷剂管道传递的振动和噪音。

（3）通过设置第一过滤器和第二过滤器，第一过滤器可以过滤管路（第一级制冷回路）中的杂质，使制冷系统运行稳定；第二过滤器可以过滤第二级制冷回路中的杂质。

附图说明

图1是本申请实施例中低温复叠制冷系统的结构示意图。

附图标记：1、低温级制冷系统；11、第一级制冷回路；12、第一蒸发器；13、第一压缩机；14、第一油分离器；15、冷凝蒸发器；2、高温级制冷系统；21、第二级制冷回路；22、第二压缩机；23、第二油分离器；24、冷凝器；3、第一减震管；4、第二减震管；5、连接管道；6、电磁控制阀；7、膨胀罐；8、第一过滤器；9、第一电磁阀；10、第一膨胀阀；16、分液器；17、第二过滤器；18、视液镜；19、第二电磁阀；20、第二膨胀阀；25、出气管道；26、热气旁通阀；27、截止阀。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请的技术方案进行描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。本申请可以以多种不同形态体现，并不限定于此处说明的实施例。

在本申请的表示中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的表示意指结合该实施例或示例表示的具体特征、结构、材料或者特点包括于本申请的至少一个实施例或示例中。而且，表示的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接；也可以是可拆卸连接；或成一体；也可以是机械连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以将本申请中表示的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

本申请实施例公开一种低温复叠制冷系统。参照图1，低温复叠制冷系统包括低温级制冷系统1和高温级制冷系统2。低温级制冷系统1包括第一级制冷回路11、第一蒸发器12、第一压缩机13、第一油分离器14和冷凝蒸发器15。第一级制冷回路11为闭合回路，第一蒸发器12、第一压缩机13、第一油分离器14和冷凝蒸发器15沿第一级制冷回路11的走向依次设置。其中，第一压缩机13和第一油分离器14之间的第一级制冷回路11上安装有截止阀27，截止阀27用于控制第一压缩机13和第一油分离器14之间的启闭，同时在管道中可以起到节流作用，以便控制第一油分离器14分离出的油回流到第一压缩机13中。

高温级制冷系统2包括第二级制冷回路21、第二压缩机22、第二油分离器23和冷凝器24。第二级制冷回路21为闭合回路、且与冷凝蒸发器15连接，第二压缩机22、第二油分离器23和冷凝器24沿第二级制冷回路21的走向依次设置。

低温级部分：低温级制冷系统1的制冷剂为R23，来自第一蒸发器12的低温制冷剂气体，经过第一压缩机13压缩后进入第一油分离器14，低温制冷剂中的润滑油在第一油分离器14中大部分被分离出来，润滑油返回压缩机，以保证装置安全高效地运行，含油量很少的制冷剂气体进入冷凝蒸发器15中。在冷凝蒸发器15中，低温制冷剂放出的热量被高温制冷剂吸收，高温制冷剂蒸发的同时，低温制冷剂冷凝，冷凝后的低温制冷剂经过第一级制冷回路11上的节流阀进入第一蒸发器12中，完成一个制冷循环。

高温级部分：高温级制冷系统2的制冷剂为R507，在冷凝蒸发器15中吸热后蒸发的高温制冷剂气体，被第二压缩机22吸入压缩后进入冷凝器24中冷凝，放出热量给冷却介质，冷凝后的高温制冷剂液体经过第二级制冷回路21上的节流阀进入冷凝蒸发器15中，完成一个制冷循环。

在生产过程中，当蒸发温度过低，采用多级压缩式制冷循环无法满足需求时，采用复叠式制冷循环能够获得比多级压缩更低的蒸发温度（-70℃、-80℃以下），增加使用范围，更加快速有效的进行相关作业的操作，增强冷冻循环，保证冷凝过程的顺利完成，提高工作效率。

根据本申请的一些实施例，可选地，请参照图1。其中，第一压缩机13的进气管和排气管上均安装有第一减震管3，第一减震管3用于防止第一压缩机13通过低温制冷剂管道传递的振动和噪音。同样的，第二压缩机22的进气管和排气管上均安装有第二减震管4，第二减震管4用于防止第二压缩机22通过高温制冷剂管道传递的振动和噪音。

根据本申请的一些实施例，可选地，请参照图1。低温级制冷系统1上还分别安装有连接管道5、电磁控制阀6和膨胀罐7。连接管道5的一端所述第一蒸发器12和第一压缩机13之间、且与第一级制冷回路11连接；连接管道5的另一端位于第一压缩机13与冷凝蒸发器15之间。电磁控制阀6和膨胀罐7沿连接管道5的走向依次设置，电磁控制阀6用于控制连接管道5的启闭。

在闭式循环系统中，膨胀罐7的作用是在工作介质温度升高体积膨胀时吸收膨胀罐7量，防止系统压力升高过快；膨胀罐7可以缓冲系统的压力波动，让低温级制冷系统1在一个相对平稳的压力下运行。

根据本申请的一些实施例，可选地，请参照图1。低温级制冷系统1上还分别安装有第一过滤器8、第一电磁阀9、第一膨胀阀10和分液器16，第一过滤器8、第一电磁阀9、第一膨胀阀10和分液器16沿第一级制冷回路11的走向依次设置，第一过滤器8、第一电磁阀9、第一膨胀阀10和分液器16均位于冷凝蒸发器15和第一蒸发器12之间。

经冷凝蒸发器15出来的低温制冷剂沿着第一级制冷回路11输送并经过第一过滤器8，第一过滤器8可以过滤管路中的杂质，使低温级制冷系统1运行稳定。低温制冷剂经过第一过滤器8的过滤之后，再经过分液器16的分离，最后到达第一蒸发器12中进行蒸发。分离器将制冷剂中的液相和气相分离出来，防止液体进入第一压缩机13，实现保护制冷系统的正常运行。

根据本申请的一些实施例，可选地，请参照图1。高温级制冷系统2上还分别安装有第二过滤器17、视液镜18、第二电磁阀19和第二膨胀阀20，第二过滤器17、视液镜18、第二电磁阀19和第二膨胀阀20沿第二级制冷回路21的走向依次设置，第二过滤器17、视液镜18、第二电磁阀19和第二膨胀阀20均位于冷凝器24和冷凝蒸发器15之间。

经冷凝器24冷凝之后的高温制冷剂沿着第二级制冷回路21输送并经过第二过滤器17，第二过滤器17可以过滤管路中的杂质，使制冷系统运行稳定。同时，操作人员可以通过视液镜18来判断高温级制冷系统2中是否有制冷剂、以及制冷剂中是否含有水汽，保证制冷过程的正常运行。

此外，高温级制冷系统2上还分别安装有出气管道25和热气旁通阀26，出气管道25的一端位于第二油分离器23和冷凝器24之间、且与第二级制冷回路21连接，出气管道25的另一端位于冷凝蒸发器15和第二压缩机22之间、且与第二级制冷回路21连接，热气旁通阀26安装在出气管道25上。经第二压缩机22出来的高压热气会从冷凝器24中排出，并且会浪费掉大量的热能。而通过制冷热气旁通阀26的使用，这些热气可以被重新利用，从而提高制冷系统的总效率。

本申请实施例一种低温复叠制冷系统的实施原理为：在生产过程中，利用低温级制冷系统1和高温级制冷系统2的配合，实现复叠式制冷循环，能够获得比多级压缩更低的蒸发温度（-70℃、-80℃以下），增加使用范围，更加快速有效的进行相关作业的操作，增强冷冻循环，保证冷凝过程的顺利完成。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种低温复叠制冷系统，其特征在于，包括低温级制冷系统（1）和高温级制冷系统（2），所述低温级制冷系统（1）包括第一级制冷回路（11）、第一蒸发器（12）、第一压缩机（13）、第一油分离器（14）和冷凝蒸发器（15），所述第一蒸发器（12）、所述第一压缩机（13）、所述第一油分离器（14）和所述冷凝蒸发器（15）沿所述第一级制冷回路（11）的走向依次设置；

所述高温级制冷系统（2）包括第二级制冷回路（21）、第二压缩机（22）、第二油分离器（23）和冷凝器（24），所述第二级制冷回路（21）与所述冷凝蒸发器（15）连接，所述第二压缩机（22）、所述第二油分离器（23）和所述冷凝器（24）沿所述第二级制冷回路（21）的走向依次设置。

2.根据权利要求1所述的一种低温复叠制冷系统，其特征在于，还包括第一减震管（3），所述第一压缩机（13）的进气管和排气管上均设置有所述第一减震管（3）；

还包括第二减震管（4），所述第二压缩机（22）的进气管和排气管上均设置有所述第二减震管（4）。

3.根据权利要求1所述的一种低温复叠制冷系统，其特征在于，所述第一压缩机（13）和所述第一油分离器（14）之间设置有截止阀（27）。

4.根据权利要求1所述的一种低温复叠制冷系统，其特征在于，还包括连接管道（5）、电磁控制阀（6）和膨胀罐（7），所述连接管道（5）的一端位于所述第一蒸发器（12）和所述第一压缩机（13）之间、且于所述第一级制冷回路（11）连接，所述连接管道（5）的另一端位于所述第一压缩机（13）和所述冷凝蒸发器（15）之间；所述电磁控制阀（6）和所述膨胀罐（7）沿所述连接管道（5）的走向依次设置。

5.根据权利要求1所述的一种低温复叠制冷系统，其特征在于，还包括第一过滤器（8）、第一电磁阀（9）和第一膨胀阀（10），所述第一过滤器（8）、所述第一电磁阀（9）和所述第一膨胀阀（10）沿所述第一级制冷回路（11）的走向依次设置，所述第一过滤器（8）、所述第一电磁阀（9）和所述第一膨胀阀（10）均位于所述冷凝蒸发器（15）和所述第一蒸发器（12）之间。

6.根据权利要求5所述的一种低温复叠制冷系统，其特征在于，还包括分液器（16），所述分液器（16）设置在所述第一级制冷回路（11）上、且位于所述第一膨胀阀（10）和所述第一蒸发器（12）之间。

7.根据权利要求1所述的一种低温复叠制冷系统，其特征在于，还包括第二过滤器（17）、第二电磁阀（19）和第二膨胀阀（20），所述第二过滤器（17）、所述第二电磁阀（19）和所述第二膨胀阀（20）沿所述第二级制冷回路（21）的走向依次设置，所述第二过滤器（17）、所述第二电磁阀（19）和所述第二膨胀阀（20）均位于所述冷凝器（24）和所述冷凝蒸发器（15）之间。

8.根据权利要求7所述的一种低温复叠制冷系统，其特征在于，还包括视液镜（18），所述视液镜（18）设置在所述第二过滤器（17）和所述第二电磁阀（19）之间。

9.根据权利要求1所述的一种低温复叠制冷系统，其特征在于，还包括出气管道（25）和热气旁通阀（26），所述出气管道（25）的一端位于所述第二油分离器（23）和所述冷凝器（24）之间、且与所述第二级制冷回路（21）连接，所述出气管道（25）的另一端位于所述冷凝蒸发器（15）和所述第二压缩机（22）之间、且与所述第二级制冷回路（21）连接，所述热气旁通阀（26）设置在所述出气管道（25）上。