CN116499149A - 制冷循环系统和空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种制冷循环系统和空调系统，制冷循环系统包括压缩机、冷凝器、蒸发器和连接在冷凝器和蒸发器之间的至少一个节流装置，节流装置包括：第一节流流路，连接在冷凝器和蒸发器之间，包括第一节流元件；第二节流流路，连接在冷凝器和蒸发器之间且其进口和出口分别与第一节流流路的进口和出口并联连接，第二节流流路包括相互串联的压差调节阀和第二节流元件，压差调节阀的进口和出口的压力差小于第一阈值时，压差调节阀的流体通道打开，压差调节阀的进口和出口的压力差大于第一阈值时，压差调节阀的流体通道关闭。本发明的制冷循环系统适用于矿用防爆制冷装置等场合，且能够在较大范围内自动调节节流能力，安全可靠。

Description

制冷循环系统和空调系统

技术领域

本发明涉及制冷循环技术领域，特别涉及一种制冷循环系统和空调系统。

背景技术

制冷循环包括压缩过程、冷凝过程、膨胀过程和蒸发过程。相应的，压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器是空调等制冷设备的制冷循环系统的四大元器件。目前常用的节流元件有电动式电子膨胀阀、节流孔板、热力膨胀阀、双电动式电子膨胀阀、电子膨胀阀或热力膨胀阀加上毛细管等。对于电子类的节流元件，通常通过在压缩机排气管路上安装温度传感器与压力传感器，检测到排气过热度并转换成电信号，施加于步进马达直接驱动阀门活塞，控制阀口开度，调节制冷剂流量。但对于一些特定场合的使用的制冷设备，例如矿井采煤面用的矿用防爆制冷装置，由于其空气中含有甲烷、二氧化碳和氮气等混合气体，遇到电信号容易发生爆炸等意外情况，因此常用的电子膨胀阀等需要输出电信号的节流元件难以适用。另外，矿用防爆制冷装置采用多系统组合式运行，运行过程中不同系统由于其水温、负荷等相差较大，导致机组实际运行过程中需要较宽范围的节流能力，传统的热力膨胀阀等节流装置虽然满足安全性要求，但其调节范围有限。如果采用节流能力较小的热力膨胀阀，不能满足机组节流能力要求，影响机组性能。如果采用节流能力较大的热力膨胀阀，则在常规性能工况下节流能力过大，容易出现机组带液情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于矿用防爆制冷装置等场合的能够在较大范围内自动调节节流能力的安全可靠的制冷循环系统。

本发明第一方面公开一种制冷循环系统，包括压缩机、冷凝器、蒸发器和连接在所述冷凝器和所述蒸发器之间的至少一个节流装置，所述节流装置包括：

第一节流流路，连接在所述冷凝器和所述蒸发器之间，包括第一节流元件；

第二节流流路，连接在所述冷凝器和所述蒸发器之间且其进口和出口分别与所述第一节流流路的进口和出口并联连接，所述第二节流流路包括相互串联的压差调节阀和第二节流元件，所述压差调节阀的进口和出口的压力差小于第一阈值时，所述压差调节阀的流体通道打开，所述压差调节阀的进口和出口的压力差大于第一阈值时，所述压差调节阀的流体通道关闭。

在一些实施例中，所述第二节流元件为连接在所述冷凝器和所述蒸发器之间的热力膨胀阀，所述热力膨胀阀的出口与所述蒸发器连接，所述热力膨胀阀的感温包检测所述蒸发器出口的温度，所述压差调节阀设于所述热力膨胀阀的进口和所述冷凝器之间。

在一些实施例中，所述压差调节阀包括压差阀体、位于压差阀体中的压差阀芯和与所述压差阀芯连接的弹性装置，所述压差阀体的进口和出口分别与所述冷凝器和所述蒸发器连接，所述压差阀体的进口的压力使所述压差阀芯趋向于往关闭所述压差调节阀的方向移动，所述压差阀体的出口的压力和所述弹性装置对所述压差阀芯的弹性力使所述压差阀芯趋向于往关闭所述压差调节阀的方向移动。

在一些实施例中，所述第二节流流路还包括与所述压差调节阀和第二节流元件串联的用于控制第二节流流路通断的通断阀。

在一些实施例中，所述第一节流元件为热力膨胀阀。

在一些实施例中，还包括连接在所述冷凝器和所述蒸发器之间的第三节流流路，所述第三节流流路的进口和出口分别与所述第一节流流路的进口和出口连接，所述第三节流流路包括用于对冷媒进行节流的节流孔板。

在一些实施例中，还包括连接在所述冷凝器和所述节流装置之间的储液器。

在一些实施例中，所述压差调节阀为第一阈值可调节的可调节压差调节阀。

在一些实施例中，包括两个压缩机、两个节流装置、一个蒸发器和一个冷凝器，所述两个压缩机包括第一压缩机和第二压缩机，所述两个节流装置包括第一节流装置和第二节流装置，所述第一节流装置和所述第二节流装置的进口相互连接且同时与所述冷凝器的出口连接，所述蒸发器内设有相互独立的第一管路和第二管路，所述第一管路连接所述第一节流装置的出口和所述第一压缩机的进口，所述第二管路连接所述第二节流装置的出口和所述第二压缩机的进口，所述第一压缩机的出口和所述第二压缩机的出口相互连接且连接所述冷凝器的进口。

本发明第二方面公开一种空调系统，包括任一所述的制冷循环系统。

在一些实施例中，所述空调系统为水冷螺杆式冷水机组。

基于本发明提供的制冷循环系统，通过设置与第一节流流路并联的第二节流流路，并在第二节流流路上设置相互串联的压差调节阀和第二节流元件，从而在压差调节阀的进口和出口的压力差小于第一阈值时，压差调节阀的流体通道打开，第二节流元件和第一节流元件共同对冷凝器输出至蒸发器的冷媒进行节流，在压差调节阀的进口和出口的压力差大于第一阈值时，压差调节阀的流体通道关闭，第二节流元件不参与节流，只有第一节流元件对冷凝器输出至蒸发器的冷媒进行节流，从而在蒸发器侧的热负载温度较大，蒸发器出口的过热度较大时，能够自动打开压差调节阀，节流装置具有较大的节流能力，在蒸发器侧的热负载温度较低，蒸发器出口的过热度较小时，压差调节阀的流体通道关闭，节流装置具有较小的节流能力，能够更好地与蒸发器侧的热负载相匹配。同时，通过使用液压元件进行节流能力调节，能够更安全地适用于一些禁止使用电信号的特殊场合。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的制冷循环系统的结构原理示意图；

图2为图1所示的制冷循环系统的压差调节阀的放大的结构原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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发明中的具体含义。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

如图1所示，本实施例的制冷循环系统包括压缩机1、冷凝器2、蒸发器4和连接在冷凝器2和蒸发器4之间的至少一个节流装置3。对应的，压缩机1、冷凝器2、蒸发器4和节流装置3分别用于完成制冷循环中的冷媒的压缩过程、冷凝过程、蒸发过程和膨胀过程(节流过程)。

节流装置3包括第一节流流路31和第二节流流路32。第一节流流路31连接在冷凝器2和蒸发器4之间，第一节流流路31包括用于对冷媒进行节流膨胀的第一节流元件311。

如图所示，第二节流流路32连接在冷凝器2和蒸发器4之间且第二节流流路32的进口和出口分别与第一节流流路31的进口和出口并联连接，也即第二节流流路32的进口和第一节流流路31的进口连通，第二节流流路32的出口和第一节流流路31的出口连通。第二节流流路32包括相互串联的压差调节阀322和第二节流元件321，即压差调节阀322的进口与第二节流元件321的出口连通，或者压差调节阀322的出口与第二节流元件321的进口连通。压差调节阀322的进口和出口的压力差小于第一阈值时，压差调节阀322的流体通道打开，第二节流流路32的流体通道打开，第二节流元件321能够发挥对冷媒的节流能力。第一阈值为压差调节阀322的开启压力差值，可设计压差调节阀322的第一阈值不可调节或者可调节。当压差调节阀322的进口和出口的压力差大于第一阈值时，压差调节阀322的流体通道关闭，第二节流流路32不发挥节流能力。压差调节阀322的进口与冷凝器连接，压差调节阀322的出口与蒸发器连接，当蒸发器侧的热负载温度上升时，蒸发器的出口的过热度增大，蒸发器内的冷媒的压力增大，从而压差调节阀322的出口压力增大，压差调节阀322的进口和出口的压力差减小，当减小至设计的第一阈值时，压差调节阀322的流体通道自动打开，从而能够自动地更好满足热负载的降温要求。在如图所示的实施例中，热负载为从蒸发器4的蒸发器换热进口41流入的冷冻水，冷冻水在蒸发器内与冷媒换热后，从蒸发器换热出口42流出。

本实施例的制冷循环系统，通过设置与第一节流流路31并联的第二节流流路32，并在第二节流流路32上设置相互串联的压差调节阀322和第二节流元件321，从而在压差调节阀322的进口和出口的压力差小于第一阈值时，压差调节阀322自动打开，第二节流元件321和第一节流元件311共同对冷凝器2输出至蒸发器4的冷媒进行节流，在压差调节阀322的进口和出口的压力差大于第一阈值时，压差调节阀322自动关闭流体通道，第二节流元件321不参与节流，只有第一节流元件311对冷凝器2输出至蒸发器4的冷媒进行节流，从而在蒸发器4侧的热负载温度较大，蒸发器4出口的过热度较大时，能够打开压差调节阀322，节流装置3具有较大的节流能力，在蒸发器4侧的热负载温度较低，蒸发器4出口的过热度较小时，压差调节阀322自动关闭流体通道，节流装置3具有较小的节流能力，避免节流能力过大使蒸发器向压缩机输出的冷媒液体含量增大，损坏压缩机。同时，通过使用液压元件进行节流能力调节，能够更安全地适用于一些禁止使用电信号的特殊场合。

在一些实施例中，如图所示，第二节流元件321为连接在冷凝器2和蒸发器4之间的热力膨胀阀，热力膨胀阀的出口与蒸发器4连接，热力膨胀阀的感温包检测蒸发器4出口的温度，压差调节阀322设于热力膨胀阀的进口和冷凝器2之间。在压差调节阀322关闭状态下，第二节流流路32上的热力膨胀阀的进口和出口之间的冷媒不流动，热力膨胀阀不产生节流作用，热力膨胀阀的进口和出口之间没有压力差，压差调节阀322与热力膨胀阀的进口连接的出口的压力也即为蒸发器进口的冷媒压力。当蒸发器的热负载温度升高，压差调节阀打开时，第二节流流路32上的热力膨胀阀开始与第一节流元件一起对冷媒节流，并且热力膨胀阀能够根据感温包的温度调节进入蒸发器的冷媒的流量。

在一些实施例中，如图1和图2所示，压差调节阀322包括压差阀体3221、位于压差阀体3221中的压差阀芯3222和与压差阀芯3222连接的弹性装置3223，压差阀体的进口3224和压差阀体的出口3225分别与冷凝器2和蒸发器4连接，压差阀体的进口3224的压力使压差阀芯3222趋向于往关闭压差调节阀322的方向移动，压差阀体的出口3225的压力和弹性装置3223对压差阀芯3222的弹性力使压差阀芯3222趋向于往关闭压差调节阀322的方向移动。弹性装置在如图所示的实施例中为连接在压差阀体3221和压差阀芯3222之间的可调弹簧，压差调节阀322为第一阈值可调节的可调节压差调节阀322。通过调节可调弹簧的预紧力即可调节压差调节阀322的第一阈值。

在一些实施例中，第二节流流路32还包括与压差调节阀322和第二节流元件321串联的用于控制第二节流流路32通断的通断阀323。通断阀323能够额外控制第二节流流路32的通断。在如图所示的实施例中，通断阀323为球阀。

在一些实施例中，第一节流元件311为热力膨胀阀。

在一些实施例中，制冷循环系统还包括连接在冷凝器2和蒸发器4之间的第三节流流路33，第三节流流路33的进口和出口分别与第一节流流路31的进口和出口连接，第三节流流路33包括用于对冷媒进行节流的节流孔板。设置第三节流流路，能够增大常规工况下的节流装置的节流能力。在压差调节阀关闭时，第三节流流路33的节流孔板和第一节流流路的第一节流元件一起对冷媒节流。在压差调节阀打开时，第一节流元件、第二节流元件和节流孔板一起对冷媒节流。

在一些实施例中，制冷循环系统还包括连接在冷凝器2和节流装置3之间的储液器5。储液器中储存冷媒，冷凝器中的冷媒流出至储液器5中，然后从储液器5流出至节流装置，储液器的设置还能够对由于负荷变化造成的冷凝器液位变化进行补偿。在一些实施例中，储液器还可以作为一个额外的容器，帮助液态冷媒与冷媒蒸气分离，确保离开储液器的是纯液态冷媒。

在一些实施例中，如图1所示，制冷循环系统包括两个压缩机1、两个节流装置3、一个蒸发器4和一个冷凝器2，两个压缩机1包括第一压缩机和第二压缩机，两个节流装置3包括第一节流装置和第二节流装置，第一节流装置和第二节流装置的进口相互连接且同时与冷凝器2的出口连接，蒸发器4内设有相互独立的第一管路和第二管路，第一管路连接第一节流装置的出口和第一压缩机的进口，第二管路连接第二节流装置的出口和第二压缩机的进口，第一压缩机的出口和第二压缩机的出口相互连接且连接冷凝器2的进口。在如图所示的实施例中，两个压缩机共用一个冷凝器2对冷媒进行散热，然后通过两套节流装置对冷媒节流后分别利用两个独立管道进入蒸发器中热负载进行换热，大大提高了对热负载的降温换热能力，提高了制冷效果，同时能够提高对系统部件的利用效率，结构紧凑，布置方便。

在一些实施例中还公开一种空调系统，包括任一上述的制冷循环系统。

在一些实施例中，空调系统包括水冷螺杆式冷水机组。水冷螺杆式冷水机组是冷水机组的一种，它的主要构成部件使用了螺杆式压缩机。在蒸发器4处对冷冻水进行换热降温，在冷凝器2处通过冷凝器散热进口21进入冷却水对冷媒进行降温，然后从冷凝器散热出口22排出换热后的冷却水。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (11)

1.一种制冷循环系统，包括压缩机(1)、冷凝器(2)、蒸发器(4)和连接在所述冷凝器(2)和所述蒸发器(4)之间的至少一个节流装置(3)，其特征在于，所述节流装置(3)包括：

第一节流流路(31)，连接在所述冷凝器(2)和所述蒸发器(4)之间，包括第一节流元件(311)；

第二节流流路(32)，连接在所述冷凝器(2)和所述蒸发器(4)之间且其进口和出口分别与所述第一节流流路(31)的进口和出口并联连接，所述第二节流流路(32)包括相互串联的压差调节阀(322)和第二节流元件(321)，所述压差调节阀(322)的进口和出口的压力差小于第一阈值时，所述压差调节阀(322)的流体通道打开，所述压差调节阀(322)的进口和出口的压力差大于第一阈值时，所述压差调节阀(322)的流体通道关闭。

2.如权利要求1所述的制冷循环系统，其特征在于，所述第二节流元件(321)为连接在所述冷凝器(2)和所述蒸发器(4)之间的热力膨胀阀，所述热力膨胀阀的出口与所述蒸发器(4)连接，所述热力膨胀阀的感温包检测所述蒸发器(4)出口的温度，所述压差调节阀(322)设于所述热力膨胀阀的进口和所述冷凝器(2)之间。

3.如权利要求1或2所述的制冷循环系统，其特征在于，所述压差调节阀(322)包括压差阀体(3221)、位于压差阀体(3221)中的压差阀芯(3222)和与所述压差阀芯(3222)连接的弹性装置(3223)，所述压差阀体的进口和出口分别与所述冷凝器(2)和所述蒸发器(4)连接，所述压差阀体的进口的压力使所述压差阀芯(3222)趋向于往关闭所述压差调节阀(322)的方向移动，所述压差阀体的出口的压力和所述弹性装置(3223)对所述压差阀芯(3222)的弹性力使所述压差阀芯(3222)趋向于往关闭所述压差调节阀(322)的方向移动。

4.如权利要求1或2所述的制冷循环系统，其特征在于，所述第二节流流路(32)还包括与所述压差调节阀(322)和第二节流元件(321)串联的用于控制第二节流流路(32)通断的通断阀(323)。

5.如权利要求1或2所述的制冷循环系统，其特征在于，所述第一节流元件(311)为热力膨胀阀。

6.如权利要求1或2所述的制冷循环系统，其特征在于，还包括连接在所述冷凝器(2)和所述蒸发器(4)之间的第三节流流路(33)，所述第三节流流路(33)的进口和出口分别与所述第一节流流路(31)的进口和出口连接，所述第三节流流路(33)包括用于对冷媒进行节流的节流孔板(331)。

7.如权利要求1或2所述的制冷循环系统，其特征在于，还包括连接在所述冷凝器(2)和所述节流装置(3)之间的储液器(5)。

8.如权利要求1或2所述的制冷循环系统，其特征在于，所述压差调节阀(322)为第一阈值可调节的可调节压差调节阀(322)。

9.如权利要求1或2所述的制冷循环系统，其特征在于，包括两个压缩机(1)、两个节流装置(3)、一个蒸发器(4)和一个冷凝器(2)，所述两个压缩机(1)包括第一压缩机和第二压缩机，所述两个节流装置(3)包括第一节流装置和第二节流装置，所述第一节流装置和所述第二节流装置的进口相互连接且同时与所述冷凝器(2)的出口连接，所述蒸发器(4)内设有相互独立的第一管路和第二管路，所述第一管路连接所述第一节流装置的出口和所述第一压缩机的进口，所述第二管路连接所述第二节流装置的出口和所述第二压缩机的进口，所述第一压缩机的出口和所述第二压缩机的出口相互连接且连接所述冷凝器(2)的进口。

10.一种空调系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任一所述的制冷循环系统。

11.如权利要求10所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统包括水冷螺杆式冷水机组。