專利名稱：冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種過(guò)給型(over-feed)致冷系統(tǒng)，特別涉及低溫應(yīng)用的氨致冷系統(tǒng)。
特別是本發(fā)明涉及下述構(gòu)成的致冷系統(tǒng)，該致冷系統(tǒng)包括一蒸發(fā)器，向該蒸發(fā)器過(guò)給液態(tài)致冷劑，并從中排出氣態(tài)致冷劑和液態(tài)致冷劑的混合物；一壓縮機(jī)，用于壓縮從蒸發(fā)器排出的氣態(tài)致冷劑，一冷凝器，用于接受從壓縮機(jī)流出的加壓的氣態(tài)致冷劑以得之轉(zhuǎn)換成液態(tài)致冷劑；以及一接受器，接受來(lái)自冷凝器的液態(tài)致冷劑并將之供給到蒸發(fā)器。
工業(yè)致冷系統(tǒng)，特別是低溫如低于-37℃、大容器例如大于25TR的系統(tǒng)往往是過(guò)給型致冷系統(tǒng)。為了使致冷系統(tǒng)中的蒸發(fā)器效率最大，其整個(gè)內(nèi)表面都要被液態(tài)致冷劑覆蓋，即濕潤(rùn)。為了濕潤(rùn)其整個(gè)內(nèi)表面，必須使3倍，最好是4倍于被蒸發(fā)的液態(tài)致冷劑的過(guò)量液態(tài)致冷劑被供給到蒸發(fā)器中。此外，被供給蒸發(fā)器中的致冷劑液體應(yīng)和蒸發(fā)器溫度一致。
在典型的致冷系統(tǒng)中，液態(tài)致冷劑在大的容器中被閃蒸至蒸發(fā)溫度。在降至蒸發(fā)溫度之后，致冷劑液體由幾種裝置中的之一壓入蒸發(fā)器。在容器遠(yuǎn)離蒸發(fā)器時(shí)常使用機(jī)械泵。將容器置于蒸發(fā)器附近位于其上，使重力頭推壓冷的液態(tài)致冷劑并將之壓入蒸發(fā)器。
上述兩種使致冷劑穿過(guò)蒸發(fā)器的方法需要大的貯存容器以便為機(jī)械泵設(shè)置一壓力頭或一重力頭。此外，在上述每一種設(shè)計(jì)中，使蒸發(fā)器和/或水平管內(nèi)流過(guò)兩相流體的管內(nèi)都存在垂直提升。在流過(guò)兩相流體的管內(nèi)的壓降比僅流過(guò)干性氣體的管內(nèi)的壓降要大的多。過(guò)高的壓降將導(dǎo)致較高的工作成本并需要較大壓縮機(jī)、管線及容器，提高系統(tǒng)的初始成本。這些類型的系統(tǒng)所要求的大容器也需要系統(tǒng)內(nèi)充入大量的致冷劑。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于使液態(tài)冷卻劑穿過(guò)蒸發(fā)器的裝置，從而不需在蒸發(fā)器的進(jìn)給側(cè)直接設(shè)置較大的致冷劑容器。
另外，本發(fā)明的另一目的在于略去作為驅(qū)動(dòng)致冷劑裝置的機(jī)械泵或重力頭。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種連續(xù)驅(qū)動(dòng)液態(tài)致冷劑穿過(guò)蒸發(fā)器的裝置。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于得到從蒸發(fā)器反饋到壓縮機(jī)的干性抽吸供給。
本發(fā)明的上述目的及其它目的可以由包括下述裝置的致冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，即，包括-分離器(12)，接受從蒸發(fā)器(10)出的致冷劑，將用于壓縮機(jī)的氣態(tài)致冷劑從用于再循環(huán)的液態(tài)致冷劑中分離出來(lái)；-供給器(11)，用于貯存加壓的液態(tài)致冷劑，并過(guò)給蒸發(fā)器；-排放器(13)，利用來(lái)自接受器(6、7)的液態(tài)致冷劑作為加壓介質(zhì)，用于供給從分離器向供給器的再循環(huán)的液態(tài)致冷劑。
最好，由一管連接接受器到供給器，以補(bǔ)充供給液態(tài)致冷劑。
所以，根據(jù)本發(fā)明的致冷系統(tǒng)不使用機(jī)械泵或重力頭或間歇式氣泵。還有，該發(fā)明分離出來(lái)自蒸發(fā)器的液態(tài)致冷劑，僅將干性氣體反饋到壓縮機(jī)，故可減少壓降。再有，通過(guò)控制供給器的壓力來(lái)控制流入蒸發(fā)器的液壓致冷劑的流速。還有，液態(tài)致冷劑的從供給器到蒸發(fā)器的流速可以通過(guò)控制從接受器到再循環(huán)器的流速來(lái)調(diào)節(jié)，上述的再循環(huán)器包括供給器、分離器及排液器。
本發(fā)明的實(shí)施例將參照


如下。
圖1是一典型的使用本發(fā)明的致冷系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的再循環(huán)器的剖面圖。
圖3是圖2中再循環(huán)器的平面圖。
圖1中簡(jiǎn)示的致冷系統(tǒng)包括一循環(huán)壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)1從壓縮機(jī)保護(hù)容器2抽吸致冷氣體，并將壓縮的氣體排放到中間冷卻器3，在此處氣體在被高一級(jí)壓縮機(jī)4壓縮之前被冷卻。由壓縮機(jī)4壓縮的氣體被排放到蒸發(fā)冷凝器5并被散熱。致冷氣體從而被轉(zhuǎn)換成液體，該液體流入調(diào)節(jié)接受器6。該調(diào)節(jié)接受器可提供用于冷卻潤(rùn)滑油的液體。
液態(tài)致冷劑也從調(diào)節(jié)接受器通過(guò)控制壓力接受器7和壓縮機(jī)保護(hù)容器2中的次級(jí)冷卻螺旋管8供給本發(fā)明的再循環(huán)器9。在再循環(huán)器9中，液態(tài)致冷劑在供給到蒸發(fā)器9之前閃蒸到蒸發(fā)溫度并被加壓。
在上述的致冷系統(tǒng)中，壓縮機(jī)1、4、冷凝器5、接受器6、7、中間冷卻器3、壓縮機(jī)保護(hù)容器2以及蒸發(fā)器10都是現(xiàn)有冷卻系統(tǒng)中的已知裝置。
再循環(huán)器9包括三部分，即，供給器11、分離器12、以及排放器13。在本優(yōu)選實(shí)施例中，供給器11和分離器12整體地設(shè)于一圓柱形箱體14中，但二者是相互分離的部分。供給器11表示高壓部分，分離器12表示低壓部分。
整體的再循環(huán)器9包括一圓柱形箱體14，該箱體的作用是作為一加壓的致冷劑貯存裝置以便僅使液態(tài)致冷劑連續(xù)地向蒸發(fā)器10過(guò)供給。整體的再循環(huán)器9還包括一位于箱體14中的錐形的分離器12。
錐形分離器12的底部包括一和排放器13呈液體連通的輸出口13。一致冷劑輸出管線16將箱體14的底部和蒸發(fā)器10相連。來(lái)自蒸發(fā)器10的氣態(tài)致冷劑和液態(tài)致冷劑的混合物通過(guò)管線17切向地排放錐形分離器12的頂部。這便對(duì)上述混合物施加了一離心作用。結(jié)果，在液態(tài)致冷劑流向錐形分離器的底部或錐頂時(shí)較重的液態(tài)致冷劑與氣態(tài)致冷劑相分離并進(jìn)入排放器13。干性氣體致冷劑通過(guò)頂部輸出口被抽吸并通過(guò)壓縮機(jī)保護(hù)容器2再循環(huán)到壓縮機(jī)1。
控制系統(tǒng)包括一水平檢測(cè)器18，即一電容探頭，和一控制閥19，即一獨(dú)特的球閥，該閥位于連接接受器7和供給器11的管線20中，該控制系統(tǒng)將液體致冷劑的水平面保持于預(yù)定的上下水平限之間。
該系統(tǒng)按如下方式工作。
液態(tài)致冷劑從冷凝器5落到調(diào)節(jié)接受器6中，其中一部分被保持以用于冷卻壓縮機(jī)中的潤(rùn)滑油。從調(diào)節(jié)接受器6流出的致冷液體供給到控制壓力接受器7并貯存于該接受器7中直到再循環(huán)器9中的電容探頭發(fā)出信號(hào)。然后，液態(tài)致冷劑流過(guò)壓縮機(jī)保護(hù)容器2中的螺旋管8，并被次級(jí)冷卻以使之經(jīng)過(guò)獨(dú)特的球閥19之前致冷氣體的形成為最小，然后進(jìn)入供給器11。該球閥19最好是其調(diào)整開(kāi)口量和再循環(huán)器9中的供給器11中的液體深度成反比。
和滿足致冷機(jī)基本負(fù)荷的致冷劑量相同體積的液態(tài)致冷劑從接受器供給到排放器13。在液體流經(jīng)排放器13時(shí)，它形成了一低壓區(qū)并抽吸位于分離器12底部的液態(tài)致冷劑。來(lái)自分離器12的基本負(fù)荷所需的液體和內(nèi)蒸的氣體一起流入貯存部11，并在此產(chǎn)生一過(guò)壓。該過(guò)壓將液壓致冷劑推入蒸發(fā)器10，并在蒸發(fā)器10中獲得取熱量以致沸騰，從而形成氣體。確保蒸發(fā)器的整個(gè)內(nèi)表面被液體覆蓋的，供入蒸發(fā)器10中的過(guò)量液態(tài)致冷劑和氣態(tài)致冷劑一起流入漏斗狀的分離器12、氣態(tài)致冷劑在分離器12中被從液態(tài)致冷劑中分離出來(lái)并通過(guò)壓縮機(jī)保護(hù)容器12回饋到壓縮機(jī)1中。
上述描述的致冷系統(tǒng)以一種新的方式循環(huán)和再循環(huán)致冷劑通過(guò)蒸發(fā)器，而致冷劑中不包括氣態(tài)致冷劑或內(nèi)蒸氣體。
此外，該系統(tǒng)不使用重力頭或機(jī)械泵，但是可以將全部液態(tài)致冷劑從再循環(huán)到壓縮機(jī)中的氣態(tài)致冷劑中分離。
本發(fā)明的系統(tǒng)還得到了最小的壓降，使得供給到蒸發(fā)器中的過(guò)量液態(tài)致冷劑可以調(diào)整，并減少了這種典型致冷系統(tǒng)中的致冷劑量。這種減小緣于加壓供給器和液態(tài)致冷劑水平面的控制。
通過(guò)將旋風(fēng)式分離器12封閉于供給器11的的壓力箱體中，就不必使分離器的強(qiáng)度足夠高以通過(guò)不同的壓力容器標(biāo)準(zhǔn)。此外，整個(gè)再循環(huán)器9可被安裝于致冷機(jī)中，這樣在運(yùn)輸之前即可完成管線連接。當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的尺寸可以很小，這樣即不會(huì)增加致冷機(jī)的外形尺寸。還有，該系統(tǒng)不必置于高于蒸發(fā)器的位置即可使足夠量的液態(tài)致冷劑循環(huán)。
須注意的是，排出器的加壓流體即來(lái)自接受器7的液態(tài)致冷劑處于高于其處于輸出壓力時(shí)的沸點(diǎn)的高溫。所以，液體一經(jīng)過(guò)噴嘴的最小直徑即會(huì)閃蒸到多倍于其液態(tài)時(shí)體積的氣體體積。如果噴嘴制造成適當(dāng)尺寸的光收縮后擴(kuò)大的噴嘴，則這樣的閃蒸氣體即產(chǎn)生了這樣的機(jī)會(huì)，即可以用來(lái)加速氣態(tài)和液態(tài)致冷劑達(dá)到一個(gè)更高的、保持供給器內(nèi)更高壓力的速度。
這種致冷系統(tǒng)適用于工業(yè)致冷系統(tǒng)，特別是利用氨作為致冷劑的用于低溫的系統(tǒng)。
不難理解，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明還可以有各種變化、改進(jìn)。所以，上述帶附圖的實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明而非是對(duì)本發(fā)明的限定。
權(quán)利要求
1.一種致冷系統(tǒng)，包括-過(guò)給液態(tài)致冷劑的蒸發(fā)器(10)，該蒸發(fā)器排出氣態(tài)和液態(tài)致冷劑的混合物；-用于壓縮從蒸發(fā)器排出氣態(tài)致冷劑的壓縮機(jī)(1)；-冷凝器(5)，從壓縮機(jī)接受壓縮的氣態(tài)致冷劑以將之轉(zhuǎn)換成液態(tài)致冷劑；-接受器(6、7)，接受來(lái)自冷凝器的液態(tài)致冷劑并將之供給到蒸發(fā)器；其特征在于還包括-分離器(12)，接受從蒸發(fā)器(10)排出的致冷劑，將用于壓縮機(jī)的氣態(tài)致冷劑從用于再循環(huán)的液態(tài)致冷劑中分離出來(lái)；-供給器(11)，用于貯存加壓的液態(tài)致冷劑，并過(guò)給蒸發(fā)器；-排放器(13)，利用來(lái)自接受器(6、7)的液態(tài)致冷劑作為加壓介質(zhì)，用于供給從分離器向供給器的再循環(huán)的液態(tài)致冷劑。
2.如權(quán)利要求1所述的致冷系統(tǒng)，其特征在于管(20)將接受器(6、7)連接到供給器(11)的進(jìn)口，以供給補(bǔ)充液態(tài)致冷劑。
3.如權(quán)利要求1所述的致冷系統(tǒng)，其特征在于接受器(6、7)連續(xù)地供給作為加壓介質(zhì)的液態(tài)致冷劑到排放器(13)。
4.如權(quán)利要求1所述的致冷系統(tǒng)，其特征在于供給器(11)具有用于氣態(tài)致冷劑的輸出口，該輸出口連接于分離器(12)的輸出口。
5.如權(quán)利要求4所述的致冷系統(tǒng)，其特征在于位于供給器(11)的上述輸出口的壓力調(diào)節(jié)閥(VT)用于控制供給器中的過(guò)壓。
6.如權(quán)利要求2所述的致冷系統(tǒng)，其特征在于還包括一檢測(cè)器(18)，用于檢測(cè)供給器(11)中的液態(tài)致冷劑；以及一閥(19)，該閥位于上述管線中，它響應(yīng)上述檢測(cè)器所檢測(cè)的液面水平以控制補(bǔ)充致冷劑的供給。
7.如權(quán)利要求6所述的致冷系統(tǒng)，其特征在于上述液面水平檢測(cè)器(18)是電容探頭，上述閥(19)是一獨(dú)特的球形閥。
8.如權(quán)利要求1所述的致冷系統(tǒng)，其特征在于排放器(13)被從接受器(6、7)供給液態(tài)致冷劑，并從分離器(12)向保持壓力的供給器(11)抽取液態(tài)致冷劑。
9.如權(quán)利要求1所述的致冷系統(tǒng)，其特征在于分離器(12)包含于供給器(11)中。
10.如權(quán)利要求9所述的致冷系統(tǒng)，其特征在于分離器(12)是具有底部錐頂輸出口(15)的錐形，上述輸出口用于向排放器(13)供給液態(tài)致冷劑，該分離器(12)還具有一將氣態(tài)致冷劑輸出到壓縮機(jī)的頂部輸出口；以及一頂部切向輸入口(17)，以從蒸發(fā)器(10)輸入致冷劑。
全文摘要
一種致冷系統(tǒng)，包括過(guò)給液態(tài)致冷劑的蒸發(fā)器(10)，該蒸發(fā)器排出氣態(tài)和液態(tài)致冷的混合物；用于壓縮從蒸發(fā)器排出氣態(tài)致冷劑的壓縮機(jī)(1)；冷凝器(5)，從壓縮機(jī)接受壓縮的氣態(tài)致冷劑以將之轉(zhuǎn)換成液態(tài)致冷劑；接受器(6、7)，接受來(lái)自冷凝器的液態(tài)致冷劑并將之供給到蒸發(fā)器；其特征在于還包括分離器(12)，接受從蒸發(fā)器(10)排出的致冷劑，將用于壓縮機(jī)的氣態(tài)致冷劑從用于再循環(huán)的液態(tài)致冷劑中分離出來(lái)；供給器(11)，用于貯存加壓的液態(tài)致冷劑，并過(guò)給蒸發(fā)器；排放器(13)，利用來(lái)自接受器(6、7)的液態(tài)致冷劑作為加壓介質(zhì)，用于供給從分離器向供給器的再循環(huán)的液態(tài)致冷劑。
文檔編號(hào)F25B1/10GK1147297SQ9519283
公開(kāi)日1997年4月9日 申請(qǐng)日期1995年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月28日
發(fā)明者約翰·R·斯特朗, 加里·W·呂赫姆, 羅杰·P·克拉斯克, 約恩·A·霍克 申請(qǐng)人:弗里戈斯堪迪亞設(shè)備公司