CN117190518A - 制冷*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了制冷***。所述制冷***包括：主流路，其包括：压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器，其中，压缩机至少包括第一压缩级和第二压缩级；制冷***还包括：引射器，其配置成借助于来自冷凝器的高压制冷剂引射来自蒸发器的低压制冷剂并且混合成中压气液两相制冷剂；及分离器，其将来自引射器的中压气液两相制冷剂分离成制冷剂气相和制冷剂液相，并且将分离出的制冷剂气相输送至压缩机的第一压缩级的流体出口与第二压缩级的流体入口之间的补气口，且将分离出的制冷剂液相输送至压缩机的电机壳体内，用于通过闪蒸的方式对电机壳体内的定子及转子进行冷却。根据本发明的制冷***能提高针对不同工况时的适应性和通用性，并且***整体能效水平高。

Description

制冷***
技术领域
本发明涉及制冷***领域，更具体地，本发明涉及一种油润滑的制冷***以及一种无油润滑的制冷***。
背景技术
目前，在工业设备制造、供暖换热领域所使用的制冷***对能效要求越来越高，为了提高机组能效，业内多在制冷***上配置经济器以提高制冷***的能效系数。在现有带有经济器的制冷***中，制冷剂包括主流路，所述主流路包括流体联接并且具有从中循环通过的制冷剂的压缩机11、冷凝器12、节流装置13、蒸发器14以及其他附件。如图1所示，对于采用无油润滑的压缩机而言，制冷***10采用经济器15与膨胀阀16相结合的方式实现压缩机11的中间补气以便提高循环效率。如图2所示，对于使用油润滑轴承的压缩机而言，除了压缩机21、冷凝器22、节流装置23、蒸发器24、经济器25和膨胀阀26之外，制冷***20还需要增加额外的回油***，其中，所述回油***包括一个或多个引射器27和油箱28，所述引射器27借助于压缩机21出口的高压制冷剂气体来从制冷***的富油层区域、例如蒸发器24引射混有油的制冷剂，而所述油箱28从引射器27的输出端口接收输出流体并且将过滤后的润滑油通过油泵输送至压缩机轴承室，以便对压缩机轴承进行润滑。
然而，现有的制冷***无论包含油润滑与否在例如结构和能效等方面仍然存在着弊端和不足之处，可以进一步地改进和优化。
发明内容
本发明的目的在于解决或至少缓解现有技术中所存在的问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种制冷***，所述制冷***包括：
主流路，所述主流路包括：压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器其中，所述压缩机至少包括第一压缩级和第二压缩级；
所述制冷***还包括：
引射器，所述引射器配置成借助于来自冷凝器的高压制冷剂引射来自蒸发器的低压制冷剂并且混合成中压气液两相制冷剂；以及
分离器，所述分离器将来自所述引射器的中压气液两相制冷剂分离成制冷剂气相和制冷剂液相，并且将分离出的制冷剂气相输送至所述压缩机的所述第一压缩级的流体出口与所述第二压缩级的流体入口之间的补气口，且将分离出的制冷剂液相输送至所述压缩机的电机壳体内，用于通过闪蒸的方式对所述电机壳体内的转子及定子进行冷却。
可选地，在所述的制冷***的实施例中，所述引射器为多个，多个所述引射器并联布置，其中，多个所述引射器的高压流体入口连接至所述冷凝器的底部附近，并且多个所述引射器的吸入流体入口连接至所述蒸发器的内部液位处附近。
可选地，在所述的制冷***的实施例中，所述压缩机为采用无油润滑方式的二级离心压缩机。
可选地，在所述的制冷***的实施例中，所述压缩机包括电磁轴承、气体轴承或者制冷剂润滑轴承。
根据本发明的第二方面，通过了一种制冷***，所述制冷***包括：
主流路，所述主流路包括：压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器，
其中，所述压缩机至少包括第一压缩级和第二压缩级；以及
所述制冷***还包括：
引射器，所述引射器配置成借助于来自冷凝器的高压制冷剂引射来自蒸发器的富油层处的低压制冷剂并且混合成中压气液两相制冷剂；
分离器，所述分离器将来自所述引射器的中压气液两相制冷剂分离成制冷剂气相和制冷剂液相，并且将分离出的制冷剂气相输送至所述压缩机的所述第一压缩级的流体出口与所述第二压缩级的流体入口之间的补气口，且将分离出的制冷剂液相输送至所述压缩机的电机壳体内，用于通过闪蒸的方式对所述电机壳体内的转子及定子进行冷却；以及
油箱，所述油箱布置在所述分离器的下游，用于从所述制冷剂液相过滤出油并将所述油输送至压缩机轴承室。
可选地，在所述的制冷***的实施例中，所述油箱中设置有油泵，用于将所述油箱中的油输送至所述压缩机轴承室。
可选地，在所述的制冷***的实施例中，所述油箱中设置有用于使油升温的加热器。
可选地，在所述的制冷***的实施例中，所述引射器为多个，多个所述引射器并联布置，其中，多个所述引射器的高压流体入口连接至所述冷凝器的底部附近，并且多个所述引射器的吸入流体入口连接至所述蒸发器的内部液位处附近。
可选地，在所述的制冷***的实施例中，所述油箱为一容器，所述油箱的流入端口连接至所述分离器的内部液位处附近至底部区间范围内。
可选地，在所述的制冷***的实施例中，所述压缩机为采用油润滑方式的二级离心压缩机。
可以了解，根据本发明的制冷***具备通用性强以及能效水平高等诸多优势。当***采用无油润滑的压缩机时（即不含回油），不仅简化结构，而且降低制造成本。当***采用油润滑的压缩机时（即含回油），只需增加油箱及相应的回油管路即可。此外，通过分离器及油箱双重过滤，保证油浓度，油温可控且回油稳定，从而保证油润滑轴承的正常工作。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围组成限制。此外，图中类似的数字用以表示类似的部件，其中：
图1示出了现有技术的无油润滑（即不含回油***）的制冷***的示意图；
图2示出了现有技术的油润滑（即含回油***）的制冷***的示意图；
图3示出了根据本发明的无油润滑的制冷***的实施例的示意图；以及
图4示出了根据本发明的油润滑的制冷***的实施例的示意图。
具体实施方式
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部、上游、下游等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
参考图3，其示出了根据本发明的制冷***的实施例的示意图。从图3中清楚可见，所述制冷***100包括：主流路。所述主流路包括流体联接并且具有从中循环通过的制冷剂的压缩机110、冷凝器120、节流装置130和蒸发器140，其中，所述压缩机110至少包括第一压缩级和第二压缩级。尽管未示出，但主流路中可包括其他制冷***中的部件。在一些实施例中，压缩机110为高速直驱压缩机，即其中的电机转轴直接连接至压缩机叶轮而未设置齿轮箱，在这类压缩机中，由于没有齿轮箱，发热量远远小于带有齿轮箱的传统压缩机。所述压缩机110例如可包括压缩机入口111、压缩机出口112、电机壳体113以及所述第一压缩级的流体出口与所述第二压缩级的流体入口之间的补气口114。为了省去相对复杂的油路设计，所述压缩机110可以采用无油润滑方式的二级离心压缩机。进一步地，所述压缩机110包括电磁轴承、气体轴承或者制冷剂润滑轴承，用于支承高速旋转的电机转轴。在该制冷***工作时，所述节流装置130可为膨胀阀，例如机械膨胀阀或电子膨胀阀。
在上述根据本发明的制冷***中，所述制冷***100还包括引射器150和分离器160。所述引射器150配置成借助于来自冷凝器120的高压制冷剂引射来自蒸发器140的低压制冷剂并且混合成中压气液两相制冷剂。所述分离器160沿着制冷剂的流动方向布置在所述引射器150的下游，用于将来自所述引射器150的中压气液两相制冷剂分离成制冷剂气相和制冷剂液相。一方面，所述分离器160将分离出的制冷剂气相通过流路输送至所述压缩机110的所述第一压缩级的流体出口与所述第二压缩级的流体入口之间的补气口114，使得制冷剂气相与第一压缩级的出气混合并且随后进入第二压缩级继续压缩，节省了一部分压缩功。另一方面，所述分离器160将分离出的制冷剂液相通过流路输送至所述压缩机110的电机壳体113上的通口，所述制冷剂液相由于压力降低立即闪发。由此可见，通过闪蒸的方式对所述电机壳体113内转子及定子进行冷却，从而起到降温的作用。
如图3所示，所述引射器150包括高压流体入口151、吸入流体入口152和流体出口153。所述引射器150的高压流体入口151连接至所述冷凝器120的底部附近，以接收高压流体。所述引射器150的吸入流体入口152连接至所述蒸发器140的内部液位处附近，以接收低压流体。所述引射器150的流体出口153连接至所述分离器160，以将经引射器150混合而成的中压气液两相制冷剂分离成制冷剂气相和制冷剂液相。需要说明的是，本文中出现的“高压”和“低压”是相对的概念，譬如本领域技术人员很容易理解，在制冷***中，冷凝器120中制冷剂流体的压力通常大于蒸发器140中制冷剂流体的压力，因此所述引射器150从所述冷凝器120接收的是“高压”制冷剂流体，而从所述蒸发器140接收的是“低压”制冷剂流体。正是因为冷凝器和蒸发器的流体存在一定的压力差，才使得引射器通过高压流体卷吸低压流体以混合成中压流体成为可能。
考虑到无油润滑的制冷***的不同工况和设计需求，除了图3所示的单个引射器之外，引射器的数量可以设置成多个，例如二个、三个或者更多。多个所述引射器可采用并联的布置方式，并且通过电控的方式实现开关操控，从而控制输出的气液两相制冷剂的流量，其中，多个所述引射器的高压流体入口连接至所述冷凝器的底部附近，并且多个所述引射器的吸入流体入口连接至所述蒸发器的内部液位处附近。在一些实施例中，多个引射器中的每个引射器可以是大小相同的，在备选实施例中，各个引射器也可具有不同的尺寸，以适应不同工况下，***对补气及电机冷却的要求。
根据本发明的无油润滑的制冷***的实施例消除了现有技术中的经济器和电子膨胀阀等部件，由此简化了***的结构，并且降低了***的制造成本。此外，所述***利用了冷凝器与蒸发器之间的压差，从而产生中压气液两相制冷剂，所述气液两相制冷剂通过分离器进一步分离成用于对压缩机中间级补气的制冷剂气相和用于使压缩机电机降温的制冷剂液相，因此提高了***的整体能效。
继续参考图4，其示出了根据本发明的另一个制冷***的实施例的示意图。从图4中清楚可见，所述制冷***200包括：主流路。所述主流路包括流体联接并且具有从中循环通过的制冷剂的压缩机210、冷凝器220、节流装置230和蒸发器240，其中，所述压缩机210至少包括第一压缩级和第二压缩级。尽管未示出，但主流路中可包括其他制冷***中的部件。在一些实施例中，压缩机210为高速直驱压缩机，即其中的电机转轴直接连接至压缩机叶轮而未设置齿轮箱，在这类压缩机中，由于没有齿轮箱，发热量远远小于带有齿轮箱的传统压缩机。所述压缩机210例如可包括压缩机入口211、压缩机出口212、电机壳体213以及所述第一压缩级的流体出口与所述第二压缩级的流体入口之间的补气口214以及压缩机轴承室215。为了降低***的成本，所述压缩机210可以采用油润滑方式的二级离心压缩机。在该制冷***工作时，所述节流装置230可为膨胀阀，例如机械膨胀阀或电子膨胀阀。
在上述根据本发明的制冷***中，所述制冷***还涉及回油，旨在将制冷***中的润滑油(常存在于循环的制冷剂中)引导至压缩机轴承室215，以用于润滑压缩机轴承。在应用油润滑轴承的情况下，高速直驱压缩机虽然无需采用传统的油冷却装置，但是需要维持适当的油温。具体而言，所述制冷***200还包括引射器250、分离器260和油箱270。所述引射器250配置成借助于来自冷凝器220的高压制冷剂引射来自蒸发器240的含油低压制冷剂并且混合成中压气液两相制冷剂。所述分离器260布置在所述引射器250的下游，用于将来自所述引射器250的气液两相制冷剂分离成制冷剂气相和制冷剂液相。一方面，所述分离器260将分离出的制冷剂气相通过流路输送至所述压缩机210的所述第一压缩级的流体出口与所述第二压缩级的流体入口之间的补气口214，使得制冷剂气相与第一压缩级的出气混合并且随后进入第二压缩级继续压缩。另一方面，所述分离器260将分离出的制冷剂液相通过流路输送至所述压缩机210的电机壳体213上的通口，所述制冷剂液相由于压力降低立即闪发。由此可见，通过闪蒸的方式对所述电机壳体213内转子及定子进行冷却，从而起到降温的作用。所述油箱270为一容器，布置在所述分离器260的下游，用于从所述制冷剂液相过滤出油并将所述油输送至压缩机轴承室215，以润滑压缩机轴承。
如图4所示，所述引射器250包括高压流体入口251、吸入流体入口252和流体出口253。所述引射器250的高压流体入口251连接至所述冷凝器220的底部附近，以接收高压流体。所述引射器250的吸入流体入口252连接至所述蒸发器240的内部液位处附近，以接收低压流体。所述引射器250的流体出口253连接至所述分离器260，以将经引射器250混合而成的中压气液两相制冷剂分离成制冷剂气相和制冷剂液相。
考虑到油润滑制冷***的不同工况和设计需求，除了图4所示的单个引射器之外，引射器的数量可以设置成多个，例如二个、三个或者更多。多个所述引射器可采用并联的布置方式，并且通过电控的方式实现开关操控，从而控制输出的气液两相制冷剂的流量，其中，多个所述引射器的高压流体入口连接至所述冷凝器的底部附近，并且多个所述引射器的吸入流体入口连接至所述蒸发器的内部液位处附近。在一些实施例中，多个引射器中的每个引射器可以是大小相同的，在备选实施例中，各个引射器也可具有不同的尺寸，以适应不同工况下，***对补气及电机冷却的要求。
需要说明的是，来自引射器的气液两相制冷剂经过气液分离后，在分离器260内部形成了富油的制冷剂液相，因此所述分离器260对气液两相制冷剂中所含的油进行了初步过滤。为了更好地从富油的制冷剂液相回收润滑油，所述油箱270的流入端口连接至所述分离器260的内部液位处附近至底部区间范围内。经过所述油箱270再次对富油流体进行过滤后，纯度较高的润滑油被输送至压缩机轴承，例如输送至压缩机轴承室215，以用于润滑压缩机轴承。由此通过分离器和油箱的二级过滤能够使油浓度更高且状态更稳定，包括其温度和粘稠度等。
在一些实施例中，油箱270中设置有油泵272，用于将油箱270中的流体输送至压缩机轴承室215。因此，油泵272能够使输送至压缩机轴承室215的润滑油具有适合的压力。
在一些实施例中，所述油箱270中包括加热器271，所述加热器271可为电阻加热器，其可嵌入油箱270的壁中或直接***油箱270中。所述加热器271用于加速蒸发油箱270中存在的部分液态制冷剂，使得将输送以润滑压缩机轴承的含油制冷剂具有更高的油浓度，且通过减少液态制冷剂含量，降低由于制冷剂蒸发带走热量而进一步降低油温的风险，由此保证油润滑轴承的正常工作并延长其寿命。由于本发明的油润滑的制冷***采用二级过滤的方式可以极大地提升油箱中润滑油的纯度，因此可以尽可能减小加热器271的开启时间和功率，如有必要将加热器去除也是可行的。
根据本发明的油润滑的制冷***的实施例能够保证油箱中的润滑油的纯度及温度更加可控，使由于回油状态波动导致的影响最小化。另一方面，油箱中的加热可根据不同的负载条件智能地调节油温，有利于提高整个制冷***的效率。此外，借助于分离器和油箱将油从制冷剂中过滤出，由此确保油箱内润滑油的纯度，并且，由于油箱内制冷剂含量的减少，使得由于制冷剂蒸发而带走热量的情况得以改善，进而确保润滑油的温度可控，压差可控，从而使得轴承获得有效润滑并延长压缩机寿命。
本发明以上所描述的具体实施例仅为了更清楚地描述本发明的原理，其中清楚地示出或描述了各个部件而使本发明的原理更容易理解。在不脱离本发明的范围的情况下，本领域的技术人员可容易地对本发明进行各种修改或变化。故应当理解的是，这些修改或者变化均应包含在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制冷***，所述制冷***包括：
主流路，所述主流路包括：压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器，其中，所述压缩机至少包括第一压缩级和第二压缩级；
其特征在于，所述制冷***还包括：
引射器，所述引射器配置成借助于来自冷凝器的高压制冷剂引射来自蒸发器的低压制冷剂并且混合成中压气液两相制冷剂；以及
分离器，所述分离器将来自所述引射器的中压气液两相制冷剂分离成制冷剂气相和制冷剂液相，并且将分离出的制冷剂气相输送至所述压缩机的所述第一压缩级的流体出口与所述第二压缩级的流体入口之间的补气口，且将分离出的制冷剂液相输送至所述压缩机的电机壳体内，用于通过闪蒸的方式对所述电机壳体内的定子及转子进行冷却。
2.根据权利要求1所述的制冷***，其特征在于，所述引射器为多个，多个所述引射器并联布置，其中，多个所述引射器的高压流体入口连接至所述冷凝器的底部附近，并且多个所述引射器的吸入流体入口连接至所述蒸发器的内部液位处附近。
3.根据权利要求1或2所述的制冷***，其特征在于，所述压缩机为采用无油润滑方式的二级离心压缩机。
4.根据权利要求3所述的制冷***，其特征在于，所述压缩机包括电磁轴承、气体轴承或者制冷剂润滑轴承。
5.一种制冷***，所述制冷***包括：
主流路，所述主流路包括：压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器，
其中，所述压缩机至少包括第一压缩级和第二压缩级；以及
其特征在于，所述制冷***还包括：
引射器，所述引射器配置成借助于来自冷凝器的高压制冷剂引射来自蒸发器的富油层处的低压制冷剂并且混合成中压气液两相制冷剂；
分离器，所述分离器将来自所述引射器的中压气液两相制冷剂分离成制冷剂气相和制冷剂液相，并且将分离出的制冷剂气相输送至所述压缩机的所述第一压缩级的流体出口与所述第二压缩级的流体入口之间的补气口，且将分离出的制冷剂液相输送至所述压缩机的电机壳体内，用于通过闪蒸的方式对所述电机壳体内的定子及转子进行冷却；以及
油箱，所述油箱布置在所述分离器的下游，用于从所述制冷剂液相过滤出油并将所述油输送至压缩机轴承室。
6.根据权利要求5所述的制冷***，其特征在于，所述油箱中设置有油泵，用于将所述油箱中的油输送至所述压缩机轴承室。
7.根据权利要求6所述的制冷***，其特征在于，所述油箱中设置有用于使油升温的加热器。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的制冷***，其特征在于，所述引射器为多个，多个所述引射器并联布置，其中，多个所述引射器的高压流体入口连接至所述冷凝器的底部附近，并且多个所述引射器的吸入流体入口连接至所述蒸发器的内部液位处附近。
9.根据权利要求5-7中任一项所述的制冷***，其特征在于，所述油箱为一容器，所述油箱的流入端口连接至所述分离器的内部液位处附近至底部区间范围内。
10.根据权利要求5-7中任一项所述的制冷***，其特征在于，所述压缩机为采用油润滑方式的二级离心压缩机。
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