一种制冷循环系统及制冷设备的制作方法

1.本实用新型涉及制冷技术领域，尤其涉及一种制冷循环系统及制冷设备。


背景技术：

2.现有制冷循环系统的离心压缩机中，经常会使用静压润滑气体轴承来支撑转子的转动，工作时需要外部供压装置提高冷媒压力，以对气体轴承不断供给高压气态冷媒。现有的供压装置一般为供气罐，通常利用电能加热供气罐内的电热管，使液态冷媒受热蒸发为气体并从供气罐顶部排出，再经管路输送至压缩机的气体轴承间隙内。然而，由于供热罐在加热的过程中，需要消耗大量的电能，从而导致整个制冷循环系统的能耗较高；而且由于加热前冷媒的温度和压力与加热后相差较大，导致气体轴承供气压力波动大的问题。


技术实现要素：

3.基于以上所述，本实用新型的目的在于提供一种制冷循环系统及制冷设备，以解决相关技术中系统能耗较高、气体轴承供气压力波动大的问题。
4.为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
5.一种制冷循环系统，包括压缩机、冷凝器、主节流装置、蒸发器、第一控制阀件和供气罐，所述压缩机包括电机壳体及设于所述电机壳体内的定子、转子和静压气体轴承，所述静压气体轴承用于支撑所述转子转动，所述定子与所述电机壳体之间具有第一冷却流道；
6.所述压缩机、所述冷凝器、所述主节流装置和所述蒸发器沿冷媒流动方向依次首尾连通形成主循环回路；
7.所述冷凝器、所述第一控制阀件、所述第一冷却流道、所述供气罐和所述静压气体轴承沿冷媒流动方向依次连通形成轴承供气支路，用于向所述静压气体轴承提供饱和气体或者过热气体。
8.作为一种制冷循环系统的优选方案，所述轴承供气支路还包括电控箱，所述电控箱内设置有第二冷却流道，所述第二冷却流道连通设置于所述第一冷却流道与所述供气罐之间。
9.作为一种制冷循环系统的优选方案，所述轴承供气支路还包括冷媒泵，所述冷媒泵连通设置于所述第二冷却流道与所述供气罐之间。
10.作为一种制冷循环系统的优选方案，所述制冷循环系统还包括分流器件和第二控制阀件，所述分流器件连通设置于所述第二冷却流道与所述冷媒泵之间，所述分流器件、所述第二控制阀件和所述蒸发器沿冷媒流动方向依次连通形成分流支路。
11.作为一种制冷循环系统的优选方案，所述第二控制阀件的节流程度大于所述第一控制阀件的节流程度。
12.作为一种制冷循环系统的优选方案，所述制冷循环系统还包括第三控制阀件，所述电机壳体内腔设有第三冷却流道，所述冷凝器、所述第三控制阀件、所述第三冷却流道和所述蒸发器沿冷媒流动方向依次连通形成转子冷却支路。
13.作为一种制冷循环系统的优选方案，所述供气罐包括罐体和加热元件，所述加热元件设置于所述罐体的内部或者侧壁，用于加热所述罐体内的冷媒。
14.作为一种制冷循环系统的优选方案，所述制冷循环系统还包括：
15.第一检测组件，设置于所述供气罐的进口端，被配置为检测进入所述供气罐的冷媒的压力、温度和/或流量。
16.作为一种制冷循环系统的优选方案，所述制冷循环系统还包括：
17.第二检测组件，设置于所述供气罐的出口端，被配置为检测流出所述供气罐的冷媒的压力、温度和/或流量。
18.一种制冷设备，包括以上任一方案所述的制冷循环系统。
19.本实用新型的有益效果为：
20.本实用新型提供的制冷循环系统，通过在定子与电机壳体之间设置第一冷却流道，使得来自冷凝器的液态冷媒先经过第一控制阀件，然后进入第一冷却流道对定子进行冷却，冷却完定子后的冷媒再进入到供气罐，之后液态冷媒在供气罐内被加热至汽化，所产生的高温高压气态冷媒被送入轴承供气口，从而实现对轴承的供气。本实用新型由于进入供气罐的冷媒已事先经过定子热源的加热，使冷媒温度得到相应提高，从而缩短了液态冷媒在供气罐内被加热至汽化的时间，降低了系统能耗，而且减小了气体轴承供气的压力波动，保证压缩机稳定运行。
附图说明
21.图1是本实用新型实施例提供的制冷循环系统的结构示意图。
22.图中：
23.1、压缩机；2、冷凝器；3、主节流装置；4、蒸发器；5、第一控制阀件；6、供气罐；7、电控箱；8、冷媒泵；9、分流器件；10、第二控制阀件；11、电机壳体；12、定子；13、转子；14、第三控制阀件。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
25.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅
表示第一特征水平高度小于第二特征。
27.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
28.如图1所示，本实用新型实施例提供一种制冷循环系统，以解决现有离心压缩机中静压气体轴承供气能耗高、供气压力波动大的问题。该制冷循环系统包括压缩机1、冷凝器2、主节流装置3、蒸发器4、第一控制阀件5和供气罐6。其中，压缩机1包括冷媒压缩腔，冷媒压缩腔的入口与蒸发器4的出口连通，冷媒压缩腔的出口与冷凝器2的入口连通。压缩机1内设有电机，用以驱动压缩机实现对气态冷媒的压缩。电机包括电机壳体11及设于电机壳体11内的定子12、转子13和静压气体轴承，静压气体轴承用于支撑转子13转动，定子12与电机壳体11之间设置有能供冷媒通过的第一冷却流道。具体地，第一冷却流道可以为开设于定子外壁上的凹槽。
29.本实施例的冷却循环系统包括主循环回路，具体为：沿冷媒流动方向依次首尾连通的压缩机1-冷凝器2-主节流装置3-蒸发器4-压缩机1。该主循环回路用于实现系统的制冷功能，其工作原理为：压缩机1对吸入的气态冷媒进行压缩，将气态冷媒升压、升温至过热蒸汽状态；从压缩机1出来的过热蒸汽状态的冷媒进入冷凝器2，进行定压放热，凝结为液态冷媒；从冷凝器2出来的液态冷媒经过主节流装置3节流降压至湿蒸气状态进入蒸发器4；湿蒸气状态的冷媒在蒸发器4进行定压蒸发吸热，离开蒸发器4时成为干饱和蒸气；从蒸发器4出来的干饱和蒸气再被吸入压缩机进行压缩，从而完成了一个循环。该主循环回路中，主节流装置3具体可以为膨胀阀、节流孔板、毛细管等。
30.本实施例的冷却循环系统还包括轴承供气支路，具体为：沿冷媒流动方向依次连通的冷凝器2-第一控制阀件5-第一冷却流道-供气罐6-静压气体轴承。该轴承供气支路用于向静压气体轴承提供饱和气体或者过热气体，以支撑转子13的转动，其工作原理为：气态冷媒经过压缩机1压缩后变成高温高压的过热气体，过热气体进入冷凝器2被冷凝降温后变成带有一定冷度的液态冷媒；液态冷媒通过第一控制阀件5后进入第一冷却流道中对定子12进行冷却，从第一冷却流道流出的液态冷媒自身温度得到一定提升，然后进入供气罐6，供气罐6对冷媒加热，使其蒸发变为过饱和的高压气体，并从供气罐6的顶部排出；然后经管路送至压缩机1的静压气体轴承间隙内。静压气体轴承的出气口与电机内腔连通，可由电机底部的排液口排出至蒸发器4中。可选地，本实施例的供气罐6包括罐体和加热元件，加热元件设置于罐体的内部或者侧壁，用于加热罐体内的冷媒；加热元件具体可以为电热管、电热丝等。
31.本实施例中第一控制阀件5优选为节流阀，工作时可根据定子12所需冷却的温度，控制第一控制阀件5的开度，从而控制冷媒流经第一控制阀件5后的节流程度，实现控制流入第一冷却流道中的冷媒的温度。需要说明的是，该第一控制阀件5可以处于全开的无节流状态，也可以根据需要进行一定程度的节流。
32.本实施例的制冷循环系统，通过在定子12与电机壳体11之间设置第一冷却流道，使得来自冷凝器2的液态冷媒先经过第一控制阀件5，然后进入第一冷却流道对定子12进行冷却，冷却完定子12后的冷媒再进入到供气罐6，之后液态冷媒在供气罐6内被加热至汽化，
所产生的高温高压气态冷媒被送入轴承供气口，从而实现对轴承的供气。本实用新型由于进入供气罐6的冷媒已事先经过定子12热源的加热，使冷媒温度得到相应提高，从而缩短了液态冷媒在供气罐6内被加热至汽化的时间，降低了系统能耗，而且由于加热前后冷媒的温差和压差相对较小，从而减小了气体轴承供气的压力波动，保证压缩机稳定运行。
33.进一步地，本实施例的轴承供气支路还包括电控箱7，电控箱7内具有变频器等控制器件，其在工作的过程中会产生热量，需要进行冷却降温。本实施例在电控箱7内设置有第二冷却流道，第二冷却流道的入口与第一冷却流道的出口连通，第二冷却流道的出口与供气罐6的入口连通。如此设置，使得冷却完定子12之后的冷媒再作为冷却介质冷却电控箱7中的电控器件，冷媒由于经过了上述两处高温热源的加热，因此其在进入供热罐6时，温度得到了进一步的提升，从而能够更有效地缩短供气罐6将冷媒加热至汽化的时间，进一步降低了系统能耗，减小了轴承供气压力波动。需要说明的是，本实施例中电控箱7内的温度大于定子12的温度，从而使得冷媒流经定子12和电控箱7后温度能够得到两次提升。
34.可选地，该轴承供气支路还包括冷媒泵8，冷媒泵8的入口与电控箱7内第二冷却流道的出口连通，冷媒泵8的出口与供气罐6的入口连通。冷媒泵8用于为轴承供气支路提供动力，使冷媒能够经过管路泵送至供气罐6内，保证了系统运行的可靠性。轴承供气支路还包括过滤器，过滤器设置于冷媒泵8与供气罐6的进口之间，或者也可设置于冷媒泵8的上游位置，用于对冷媒进行过滤，防止杂质进入供气罐6内，避免供气时对静压气体轴承的工作造成影响。
35.进一步地，本实施例的制冷循环系统还包括分流器件9和第二控制阀件10，分流器件9的入口与第二冷却流道的出口连通，分流器件9的第一出口与冷媒泵8的入口连通；分流器件9的第二出口经过第二控制阀件10节流后与蒸发器4连通，形成分流支路。通过设置分流器件9能够控制进入供气罐6内的冷媒量，并使余下的冷媒经节流后再次进入蒸发器4进行循环。本实施例中，第二控制阀件10为节流阀，其节流程度大于第一控制阀件5的节流程度，也就是说，第一控制阀件5先对冷媒进行一定程度的节流，使冷媒能够对定子12和电控箱7进行冷却，然后通过第二控制阀件10对冷媒进一步加强节流，以满足蒸发器4的工作需求。
36.本实施例中，制冷循环系统还包括第三控制阀件14，电机壳体11的内腔设有第三冷却流道，冷凝器2、第三控制阀件14、第三冷却流道和蒸发器4沿冷媒流动方向依次连通形成转子冷却支路。转子冷却支路的工作原理为：气态冷媒经过压缩机1压缩后变成高温高压的过热气体，过热气体进入冷凝器2被冷凝降温后变成带有一定冷度的液态冷媒；一部分液态冷媒经过第三控制阀件14节流降压后进入第三冷却流道对转子13进行冷却；从第三冷却流道流出的液态冷媒经电机壳体11底部排液孔排出至蒸发器4中；低压的液态冷媒在蒸发器4中被蒸发吸热后变成冷媒蒸汽回流至压缩机1中。本实施例通过分别设置定子冷却流路和转子冷却流路，使得定子12和转子13的冷却可以同时且独立进行，避免定子12和转子13在冷却后出现较大的温度偏差。同时，通过第一控制阀件5和第三控制阀件14可以分别控制进入第一冷却流道和第三冷却流道内的冷媒量，避免定子12或转子13出现过冷凝露的问题。本实施例中，第三控制阀件14优选为节流阀，工作时可根据转子13所需冷却的温度，控制第三控制阀件14的开度，从而控制冷媒流经第三控制阀件14后的节流程度，实现控制流入第三冷却流道中的冷媒的温度。优选地，第三控制阀件14的节流程度大于第一控制阀件5
的节流程度，并且第三控制阀件14的节流程度大于第二控制阀件10的节流程度。如此设置，使得来自冷凝器2的高温高压液态冷媒先经第三控制阀件14节流后再进入电机腔体内，能够对转子等部件进行良好的冷却，且冷却之后的冷媒可直接排入蒸发器4中实现循环。
37.进一步优选地，本实施例的定子12上可以设置温度传感器，控制器可根据该温度传感器检测的温度调整第一控制阀件5的开度。例如，当定子12的温度低于设定值时，增大第一控制阀件5的开度，即减小冷媒的节流程度，增大进入第一冷却流道的冷媒温度。同时，转子13中也可以设置温度传感器，控制器可根据该温度传感器检测的温度调整第三控制阀件14的开度。本实施例通过调整第一控制阀件5和第三控制阀件14的开度，能够分别控制进入第一冷却流道和第三冷却流道的冷媒量，从而控制定子12和转子13被冷却的程度。
38.进一步地，制冷循环系统还包括第一检测组件，第一检测组件设置于供气罐6的进口端并与控制器连接，被配置为检测进入供气罐6的冷媒的压力、温度和/或流量。具体而言，第一检测组件可以为压力传感器、温度传感器和/或流量计等。本实施例通过设置第一检测组件对将要进入供气罐6的冷媒进行实时检测，根据检测结果方便对供气罐6、第一控制阀件5和分流器件9等进行实时控制。例如，当温度传感器检测到的冷媒温度低于静压气体轴承预设的供气温度时，控制供气罐6的加热元件对冷媒进行加热；当压力传感器检测到的冷媒压力小于静压气体轴承预设的供气压力，控制供气罐6的加热元件对冷媒进行加热；当流量计检测进入供气罐6的流量信号出现大的波动时，控制第一控制阀件5和分流器件9的开度，从而调节进入轴承供气支路的冷媒流量。
39.优选地，制冷循环系统还包括第二检测组件，第二检测组件设置于供气罐6的出口端并与控制器连接，被配置为检测流出供气罐6的气体的压力、温度和/或流量，具体可以为压力传感器、温度传感器和/或流量计等。本实施例通过设置第二检测组件对将要进入静压气体轴承内的冷媒进行实时检测，根据检测结果方便对供气罐6、第一控制阀件5及分流器件9等进行实时控制。例如，当温度传感器检测到的冷媒温度低于静压气体轴承预设的供气温度时，控制供气罐6的加热元件对冷媒进行加热，使供气罐6出口的冷媒达到饱和气体状态或者过热气体状态；当压力传感器检测到的冷媒压力小于静压气体轴承预设的供气压力，控制供气罐6的加热元件对冷媒进行加热，使供气罐6出口的冷媒达到饱和气体状态或者过热气体状态；当流量计检测进入供气罐6的流量信号出现大的波动时，控制第一控制阀件5和分流器件9的开度，从而调节进入轴承供气支路的冷媒流量。
40.本实施例还提供一种制冷设备，包括上述任一方案的制冷循环系统。该制冷设备具体可以为冷水机组、冰箱、空调机、冷柜等。本实施例的制冷设备通过采用上述制冷循环系统，缩短了液态冷媒在供气罐内被加热至汽化的时间，降低了系统能耗，而且减小了轴承供气的压力波动，保证压缩机稳定运行。
41.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。