一种制冷剂液体润滑的滚动轴承系统的制作方法

1.本实用新型涉及轴承润滑技术领域，具体涉及一种制冷剂液体润滑的滚动轴承系统。


背景技术：

2.已有的技术是采用滚动轴承，滑动轴承或者磁浮轴承的半封闭式离心式压缩机，技术发展趋势要求无油润滑，消除润滑油路系统的维持，油路管理，回油管理和油路系统的维修，无油润滑也代表着更高的压缩机运行效率和更高的制冷系统的运行效率，更低的振动、噪声和运行稳定性，客户体验更加。
3.采用制冷剂液体润滑滚动轴承的离心式压缩机，在制冷系统运行时，一般都可以由制冷系统的高压制冷剂液体来提供所需压力的轴承供液；在启动和停机过程中，需要特别的设计来保证稳定的轴承供液确保不会出现滚动轴承机械干磨磨损；在尤其是突然断电，由于突然的轴承供液动力供应的切断，使得制冷剂液体润滑轴承的供液压差不足，造成滚动轴承等部件的干磨损失，所以需要特别的设计来确保滚动轴承压缩机突然断电情况下的安全着陆。


技术实现要素：

4.针对上述存在的技术不足，本实用新型的目的是提供一种制冷剂液体润滑的滚动轴承系统，同时采用了两种制冷剂供液润滑轴承的方式，能够根据压缩机的不同的运行阶段进行相应的润滑，保证了轴承的有效润滑。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
6.本实用新型提供一种制冷剂液体润滑的滚动轴承系统，包括电机、轴承组件、压缩机、冷凝器、蒸发器以及隔离液体罐；
7.其中，所述压缩机上设有排气管路，并连通至所述冷凝器；
8.所述压缩机上设有吸气管路，所述吸气管路分成两路，其中一路与所述电机相连通形成电机冷却回气至吸气管路回路，另一路连通至所述蒸发器；
9.所述冷凝器上设有液相管路，所述液相管路分成两路，其中一路与所述电机相连通形成电机冷却供液管路，另一路连通至所述蒸发器形成蒸发器主供液管路；
10.所述电机上设有与所述蒸发器相连通的电机冷却回液至蒸发器管路；
11.所述轴承组件上设有与所述隔离液体罐相连通的轴承供液管路；所述轴承供液管路上设有与所述液相管路相连通的支路形成冷凝器出口压差供液管路；
12.所述蒸发器与所述隔离液体罐之间通过蒸发器至隔离液体罐管路相连通；
13.所述隔离液体罐上设有隔离液体罐平衡压力管路，该隔离液体罐平衡压力管路连通至蒸发器。
14.优选地，所述隔离液体罐上设有制冷剂液体泵强制供液管路，所述轴承供液管路与所述冷凝器出口压差供液管路均与该制冷剂液体泵强制供液管路相连通。
15.优选地，所述制冷剂液体泵强制供液管路上设有制冷剂液体泵一，并串联一单向阀，该单向阀的导通方向为隔离液体罐至轴承供液管路。
16.优选地，所述冷凝器出口压差供液管路上设有一单向阀，该单向阀的导通方向为冷凝器至轴承供液管路。
17.优选地，所述蒸发器至隔离液体罐管路上设有制冷剂液体泵二，并并联一单向阀，该单向阀的导通方向为所述蒸发器至隔离液体罐管路至隔离液体罐。
18.优选地，所述排气管路上设有一单向阀，该单向阀的导通方向为压缩机至冷凝器。
19.优选地，所述轴承供液管路通过若干个支路分别与若干个轴承组件内的各个轴承相连通。
20.一种制冷剂液体润滑的滚动轴承的润滑方法，根据压缩机的运行阶段进行润滑：
21.在压缩机启动前，进行预润滑，轴承组件通过制冷剂液体泵强制供液管路至轴承供液管路进行润滑；
22.在压缩机运行阶段，进行连续润滑：
23.若制冷系统压差<轴承供液最小压差设定值
‑
下行偏置，则轴承组件通过制冷剂液体泵强制供液管路至轴承供液管路进行润滑；
24.若制冷系统压差>轴承供液最小压差设定值 上行偏置，则轴承组件通过冷凝器出口压差供液管路至轴承供液管路进行润滑；
25.在压缩机停机阶段，进行延迟润滑，则轴承组件通过制冷剂液体泵强制供液管路至轴承供液管路进行润滑；
26.在压缩机突然断电停机的延迟润滑阶段，则轴承组件通过冷凝器出口压差供液管路至轴承供液管路进行润滑；
27.其中，定义轴承供液压差＝轴承供液压力
‑
回液压力，轴承供液最小压差设定值为可设定值，要求控制轴承供液压差≥轴承供液最小压差设定值；定义制冷系统压差＝冷凝压力
‑
蒸发压力；上行偏置和下行偏置为可设定值。
28.本实用新型的有益效果在于：
29.本实用新型采用了两种制冷剂供液润滑轴承的方式，能够根据压缩机的不同的运行阶段进行相应的润滑，保证了轴承的有效润滑；其中隔离液体罐的设置，无需考虑制冷剂是否存在于蒸发器或者冷凝器中，在保证隔离液体罐内是储存了满液的制冷剂液体，那么无论是压缩机启动前，还是压缩机运行中，都可以确保稳定的轴承的高压供液流量；
30.此外，隔离液体罐的设置在压缩机停机过程中是和冷凝器、蒸发器保持同一个压力下的，一旦压缩机停机，通过重力和电磁阀的动作，可以比较快的将蒸发器内的制冷剂液体导入到隔离液体罐内，避免了制冷剂迁移的影响。
附图说明
31.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。
32.图1为本实用新型实施例提供的一种制冷剂液体润滑的滚动轴承系统的结构示意
图。
33.附图标记说明：
[0034]1‑
电机、2
‑
轴承组件、3
‑
压缩机、4
‑
冷疑器、5
‑
蒸发器、6
‑
隔离液体罐、7
‑ꢀ
制冷剂液体泵一、8
‑
制冷剂液体泵二、9
‑
主供液电子、10
‑
压力调节阀、11
‑
电机冷却供液电子膨胀阀、12
‑
冷凝器排液电磁阀、13
‑
隔离液体罐压力平衡电磁阀、 14
‑
压差供液管路电磁阀、15
‑
单向阀、16
‑
吸气截止阀、17
‑
过滤器；
[0035]
101
‑
排气管路、102
‑
吸气管路、103
‑
液相管路、104
‑
蒸发器主供液管路、 105
‑
冷凝器出口压差供液管路、106
‑
蒸发器至隔离液体罐管路、107
‑
隔离液体罐平衡压力管路、108
‑
制冷剂液体泵强制供液管路、109
‑
轴承供液管路、110 电机冷却回气至吸气管路回路、111电机冷却回液至蒸发器管路、112电机冷却供液管路；
[0036]
p200
‑
排气压力传感器、p201
‑
冷凝压力传感器、p202
‑
蒸发压力传感器、 p203
‑
轴承供液压力传感器、p204
‑
回液压力传感器、t200
‑
排气温度传感器、 t201
‑
液相温度传感器、t202
‑
供气温度传感器、l201
‑
冷凝器液位传感器、 l202
‑
隔离液体罐液位传感器/开关。
具体实施方式
[0037]
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。
[0038]
实施例
[0039]
如图1所示，本实用新型提供了一种制冷剂液体润滑的滚动轴承系统，包括电机1、轴承组件2、压缩机3、冷凝器4、蒸发器5以及隔离液体罐6，其中轴承组件包括若干轴承，例如图1所示其包括了两个轴承；另外，在相应的管路上还设置有相应的阀门和其他组件，其他组件包括过滤器和各种传感器等，其中阀门和其他组件均为现有市售产品，在此仅仅进行名称的示意，并未详述其具体结构，本领域可以根据名称进行选择相应的产品，例如压力传感器，则是代表能够测量压力的传感器，具体的结合图1和附图说明中的介绍。
[0040]
其中，压缩机3上设有排气管路101，并连通至冷凝器4，排气管路101 上设有一单向阀15，该单向阀15的导通方向为压缩机3至冷凝器4；
[0041]
压缩机3上设有吸气管路102，吸气管路102分成两路，其中一路与电机 1相连通形成电机冷却回气至吸气管路回路110，另一路连通至蒸发器5；
[0042]
冷凝器4上设有液相管路103，液相管路103分成两路，其中一路与电机 1相连通形成电机冷却供液管路112，另一路连通至蒸发器5形成蒸发器主供液管路104；
[0043]
电机1上设有与蒸发器5相连通的电机冷却回液至蒸发器管路111；
[0044]
轴承组件2上设有与隔离液体罐6相连通的轴承供液管路109，轴承供液管路109通过若干个支路分别与若干个轴承组件2内的各个轴承相连通；轴承供液管路109上设有与液相管路103相连通的支路形成冷凝器出口压差供液管路105，冷凝器出口压差供液管路105上设有一单向阀15，该单向阀15的导通方向为冷凝器4至轴承供液管路109；
[0045]
蒸发器5与隔离液体罐6之间通过蒸发器至隔离液体罐管路106相连通，蒸发器至隔离液体罐管路106上设有制冷剂液体泵二8，并并联一单向阀15，该单向阀15的导通方向
为蒸发器至隔离液体罐管路106至隔离液体罐6；
[0046]
隔离液体罐6上设有隔离液体罐平衡压力管路107，该隔离液体罐平衡压力管路107连通至蒸发器5；
[0047]
隔离液体罐6上设有制冷剂液体泵强制供液管路108，轴承供液管路109 与冷凝器出口压差供液管路105均与该制冷剂液体泵强制供液管路108相连通；制冷剂液体泵强制供液管路108上设有制冷剂液体泵一7，并串联一单向阀15，该单向阀15的导通方向为隔离液体罐6至轴承供液管路109；
[0048]
隔离液体罐6的设置：
[0049]
(a)无需考虑制冷剂是否存在于蒸发器4中，或者冷凝器5中，只需要将冷凝器4，蒸发器5中的液体在停机时，压缩机3启动前，压缩机3运行过程中，直接或者间接的将其内的一部分的制冷剂液体排入到隔离液体罐6内，保证隔离液体罐6内是储存了满液的制冷剂液体，那么无论是压缩机3启动前，还是压缩机3运行中，都可以保证制冷剂液体泵一7的吸入管道内都是充满制冷剂液体的，确保液体泵的连续可靠的安全运行，确保稳定的轴承的高压供液流量；
[0050]
(b)隔离液体罐6的顶部设置有平衡压力和排气用的平衡管路和电磁阀，即隔离液体罐平衡压力管路和隔离液体罐压力平衡电磁阀13，当隔离液体罐6 顶部存在有气体时，气体的阻力将影响液体的持续灌入，因此需要将多余的气体排空到蒸发器5低压侧，同时最主要的保证隔离液体罐6内的压力是和蒸发器5的压力同等的；隔离液体罐6的顶部设置平衡压力和排气用的平衡管路和电磁阀，其实就是形成连通器的原理，基本的物理学知识告诉我们，当两个容器的顶部连通在一起，形成同一个压力场，那么两个容器的液位就会变成平齐，所以这个平衡管路和电磁阀就是将顶部管路导通形成一个压力，那么蒸发器5 和隔离液体罐6的液位就平齐，那么仅仅通过重力作用就可以将蒸发器5和中的制冷剂液体导入到隔离液体罐体6内，避免了制冷剂迁移对制冷剂液体泵一 7的负面影响。由于这个隔离液体罐6和蒸发器5是连通的，因此隔离液体罐 6内的压力和蒸发器5的压力也是相同的，蒸发器5压力在制冷系统中是低压区，因此隔离液体罐6内的压力也是低压压力，所以属于低压储液罐的范畴；
[0051]
隔离液体罐6的目的，两个目的：一个是：隔离液体罐6的最主要的目的是它位于制冷剂液体泵一7的上游，制冷剂液体泵一7是要保证吸入液体而不是吸入气体，也不是吸入气液两相混合物，如果不能保证制冷剂液体泵一7吸入的是纯液体，那么液体泵就会有可靠性损坏的风险，隔离液体罐6的目的就是为了保证任何时候制冷剂液体泵一7的吸入口是纯液相制冷剂，保证液体泵的稳定长期运行，进而保证轴承的供液也是纯液相，稳定而长期运行。通过重力的作用，通过顶部平衡用的电磁阀的作用，可以让蒸发器5和隔离液体罐6 形成一个连通器组件，那么只要液体泵将隔离液体罐6内的液体抽走一点点，通过连通器液位平齐的原理就可以从蒸发器5补充液体将隔离液体罐6填满，也就是任何时候隔离液体罐6都是满液的。这也就是隔离液体罐6和顶部平衡压力的电磁阀的妙处所在。隔离液体罐6的第二个作用是：因为蒸发器5和冷凝器4(都叫做换热器)的水路的运行是和制冷系统并不是完全一致的，压缩机停机，制冷系统停止运行，但是蒸发器5和冷凝器4水路的运行有可能是始终运行的，那么通过水泵的运行，水会吸收泵的热量进而温度提高，提高温度的水会加热蒸发器5或冷凝器4内的制冷剂，将液体制冷剂气化，这就是制冷剂形成了迁移，制冷剂迁移
是具有不确定性的，也可能制冷剂迁移到了蒸发器 5内，也可能迁移到了冷凝器4，那么由于制冷剂的迁移作用，制冷剂液体泵一7的吸入无法保证是纯液相，就会导致制冷剂液体泵损坏，导致轴承损坏，而将蒸发器5和冷凝器4内的制冷剂液体导出一小部分进入到隔离液体罐6内，这部分的制冷剂液体就不会由于制冷剂的迁移作用而迁移到其他地方，可以保证隔离液体罐6始终是满液位的，这就保证了制冷剂液体泵一7的可靠运行和轴承的可靠运行；
[0052]
(c)对于存在制冷剂迁移时，整个制冷系统的液体制冷剂可能单独存在于蒸发器5中，也可能单独存在于冷凝器4中，对于机组停机，但是冷冻水路或者冷却水路，或者两路水路的水泵未停止，那么水泵的持续运行，水温被水泵加热后，会导致将壳体内的制冷剂液体加热闪发，那么就不能保证某一个容器内是稳定的液位，对于多机并联的设计，当其中一台冷水机组停机，但是水路并没有停止，那么壳体内的制冷剂的温度相比于水温是低的，那么水会加热制冷剂，将制冷剂闪发，那么就不能保证能从容器内稳定的引出制冷剂液体，在压缩机其中之前，制冷剂液体泵一7如果不能吸入液体并加压，那么压缩机 3就无法启动，系统无法运行，此时就提出了隔离液体罐6的概念，他在待机过程中是和换热器保持同一个压力下的，一旦压缩机3停机，通过重力和电磁阀的动作，可以比较快的将换热器内的制冷剂液体导入到隔离液体罐6内，避免了制冷剂迁移的影响；压缩机3运行过程中，根据液位传感器检测的液位，必要时从蒸发器5内引入制冷剂液体，顶部的平衡管路保证其和蒸发器5的压力相同，通过重力的作用，必须的时候通过制冷剂液体泵二8将蒸发器5内的制冷剂液体抽入到隔离液体罐6内，保证任何时候隔离液体罐6都是充满液体的；这是保证制冷剂液体泵一7稳定运行，滚动轴承可靠运行的关键所在，隔离液体罐6是一个隔离于制冷系统的一个液体装置，是一个非常重要的设计。
[0053]
在实际使用过程中，需要根据压缩机3的运行阶段对轴承进行润滑，具体的润滑方法如下：
[0054]
在压缩机3运行阶段，进行连续润滑：
[0055]
若制冷系统压差<轴承供液最小压差设定值
‑
下行偏置，则轴承组件2通过制冷剂液体泵强制供液管路108至轴承供液管路109进行润滑，即采用液体泵强制供液；
[0056]
若制冷系统压差>轴承供液最小压差设定值 上行偏置，则轴承组件2通过冷凝器出口压差供液管路105至轴承供液管路109进行润滑，即采用压差供液；
[0057]
在压缩机停机阶段，进行延迟润滑，则轴承组件2通过制冷剂液体泵强制供液管路108至轴承供液管路109进行润滑；
[0058]
在压缩机突然断电停机的延迟润滑阶段，则轴承组件2通过冷凝器出口压差供液管路105至轴承供液管路109进行润滑；
[0059]
其中，定义轴承供液压差＝轴承供液压力
‑
回液压力，轴承供液压力通过轴承供液管路109上的轴承供液压力传感器p203获得，回液压力由电机冷却回液至蒸发器管路11上的回液压力传感器p204获得，轴承供液最小压差设定值为可设定值，要求控制轴承供液压差≥轴承供液最小压差设定值；定义制冷系统压差＝冷凝压力
‑
蒸发压力；上行偏置和下行偏置为可设定值；该处的压力通过设置相应的压力传感器进行获得，具体如图1所示；
[0060]
例如：压缩机3启动前，采用液体泵强制供液，直至压缩机3启动并逐步加载之后，制冷系统压差从0mpa逐渐提高，直至制冷系统压差>轴承供液最小压差设定值 上行偏置，
并持续了30s，则可以关闭制冷剂液体泵加压的强制供液，仅采用冷凝器出口高压液体的压差供液；当制冷系统压差<轴承供液最小压差设定值
‑
下行偏置，且持续了30s，则打开制冷剂液体泵加压的强制供液；上行偏置和下行偏置都是为了保证开启和关闭强制供液对系统的影响比较平缓，不会产生大的系统波动，也不会引起频繁的泵开启和关闭，例如上行偏置设置为0.5mpa，下行偏置设置为0.3mpa；
[0061]
同时在轴承供液管路中，制冷剂液体泵一7的阀后压差调节通过压力调节阀10进行，其作用是调节液体泵的出口压力和轴承供液压差不小于轴承供液最小压差设定值；另外，液体泵强制供液开启和关闭的时候，会对轴承的供液压差造成波动，例如，当压缩机运行时，此时采用的是冷凝器出口高压液体的压差供液，当制冷系统压差<轴承供液最小压差设定值
‑
下行偏置，则开启：制冷剂液体泵加压的强制供液，调节压力调节阀10，保证轴承供液压力＝冷凝压力
±
0.15mpa，且不低于最小供液压差，避免液体泵强制供液开启和关闭对制冷系统造成冲击和轴承供液压差波动较大；
[0062]
针对本系统的轴承润滑，制冷液体的流动具体为：
[0063]
(a)冷凝器排液：从冷凝器的液相管路103，打开主供液电子膨胀阀9，即将冷凝器4中的一部分制冷液体导入到蒸发器5内；
[0064]
(b)蒸发器5排液：从蒸发器至隔离液体罐的管路106，流经制冷剂液体泵二8和单向阀15，将蒸发器5中的一部分制冷剂导入到隔离液体罐6内；
[0065]
(c)隔离液体罐6的压力平衡：在导入从蒸发器5的液体的过程中，需要将隔离液体罐压力平衡电磁阀13打开，使得隔离液体罐平衡压力管路107 导通，将隔离液体罐6内的多余的气体排出至蒸发器5内，可以保证把隔离液体罐6灌满；压缩机3运行过程中可以将隔离液体罐6的压力和蒸发器5的压力平衡，保证隔离液体罐6的压力和蒸发器5的压力相同；
[0066]
(d)液体泵强制供液：通过制冷剂液体泵一7的抽吸作用，隔离液体罐6 内的制冷剂液体流经制冷剂液体泵强制供液管路108和单向阀15进入轴承供液管路109，最终提供高压制冷剂液体供液到滚动轴承，提供轴承润滑和冷却；制冷剂液体泵一7可以将制冷剂液体的压力提升到比隔离液体罐6的压力高约 0.15mpa～0.50mpa；
[0067]
(e)压差供液：开启冷凝器4压差供液管路电磁阀14，冷凝器4的高压液相管路103中的高压制冷剂液体经冷凝器出口压差供液管路105和其上的单向阀15进入轴承供液管路109，高压制冷剂液体供液到滚动轴承，提供轴承润滑和冷却；
[0068]
(f)压缩机停机：压缩机停机前30s，开启采用液体泵强制供液，并调节压力调节阀10，调节泵出口压力＝冷凝压力
±
0.15mpa，且不低于供液压差；压缩机停机，并保持液体泵强制供液持续运行60s；
[0069]
(g)突然断电停机：冷凝器是个巨大的高压气体和高压液体的容器，容器底部的高压制冷剂液体将通过冷凝器出口压差供液管路105经单向阀15，可以提供持续15
‑
20s左右的高压制冷剂供液给到滚动轴承，突然断电的时候，可以通过冷凝器的底部高压液体实现滚动轴承的延迟高压供液；这对永磁电机的设计是有效的，因为容器内的液体会很快的通过能联通的管路进行高低压压力平衡，由于主供液膨胀阀9和电机冷却液供液电子膨胀阀11的流口较小，单向阀15又阻止了气体反窜回压缩机3的吸气口，冷凝器排液电磁阀12和隔离液体罐压力平衡电磁阀13是关闭的，因此大部分的液体还是通过冷凝器出口压差供液管路105平衡到低压侧，但这也仅能持续15
‑
20s的时间，高低压即达到平衡，而永磁电机的转
子为永磁体，突然断电，定子磁场消失，转子磁场相当于反向励磁刹车作用，一般可以保证5
‑
10s内完全停转，则供气15
‑
20s时间是可以大于5
‑
10s的转动到完全停转的时间，但是这也需要系统设计来保证的，但也说明仅有采用永磁电机的场合，电机的突然断电的是可以保证的，可靠性是可以保证的，但异步感应式电机是不能使用的。
[0070]
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。