ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1994 года по МПК F25B43/00 F25B43/02 

Изобретение относится к холодильной установке с компрессором.

В холодильных установках этого типа необходимо подавать смазывающее масло в компрессор, откуда циркулирующий холодильный агент будет разносить некоторое количество масла по системе. Вследствие непрерывной подачи смазки значительное количество масла может оказаться в холодильном агенте, что приведет к снижению охлаждающей способности. Поэтому для экономичной работы установки очень важно обеспечивать эффективное отделение масла, воздуха и неконденсирующегося газа от холодильного агента.

Известна холодильная установка (патент США N 3850009, кл. F 25 B 43/02, опублик. 1974), в которой компрессионная холодильная установка снабжена маслоотделителем, который отделяет масло в два этапа от газообразного холодильного агента, что менее эффективно, чем отделение масла от жидкого холодильного агента.

Известна холодильная установка (патент США N 2285123, кл. F 25 B 43/02, опублик. 1942), в которой масло отделяют от жидкого холодильного агента, пропуская последний через теплообменники, которые определенным образом регулируют посредством терморегулирующих вентилей температуру смеси масла и холодильного агента так, что отделение масла происходит более эффективно.

Известна холодильная установка (патент Дании N 148546 В, кл. F 25 B 43/02, опублик. 1977) с маслоотделителем, расположенным под испарителем, ресивером с маслоотстойником и устройством для отделения вредных примесей, находящихся в холодильном агенте. Недостатком этой холодильной установки является частичное маслоотделение.

Техническим результатом изобретения является экономичная очистка холодильного агента, находящегося в жидком состоянии при нормальной работе установки.

В предложенной установке маслоотделитель выполнен в виде теплообменного сосуда и установлен между ресивером и испарителями холодильной установки, а перепад температур, создаваемый в теплообменном сосуде маслоотделителя и являющийся результатом испарения холодильного агента из смеси масла и холодильного агента во время маслоотделения, используют для охлаждения жидкого холодильного агента, поступающего к испарителям установки.

На фиг. 1 схематически изображен первый вариант холодильной установки с отделением масла в один этап; на фиг. 2 - второй вариант холодильной установки с отделением масла в несколько этапов; на фиг. 3 - третий вариант холодильной установки с отделением масла и воздуха; на фиг. 4 - четвертый вариант холодильной установки с отделением масла в несколько этапов и с одновременным масло- и воздухоотделением.

Холодильная установка содержит маслоотделитель М, теплообменный сосуд 1 маслоотделителя М, первую 1а и вторую 2 части теплообменного сосуда, первый теплообменник 3, двухполостной теплообменник 4, сливную трубу 5, второй трубопровод 6, водяной фильтр 7, первый воздухоотводящий трубопровод 8 с выпускным клапаном 8а, второй соединительный трубопровод 9 с запорным клапаном 9а, возвратный трубопровод 10 с запорным клапаном 10а, соединительный трубопровод 11 с запорным клапаном 11а и первым 11b и вторым 11с магнитными клапанами, маслоотводящий трубопровод 12 с масловыпускным клапаном 12а, ресивер 13 с маслоотстойником 14, всасывающий трубопровод 15, первый трубопровод 16, электрический регулятор уровня 17, теплопередающую перегородку 18, теплоизолирующий материал 19 и металлическую наружную облицовку 20 теплообменного сосуда 1, дифференциальное термореле 21 с первым 22 и вторым 23 датчиками, третий магнитный клапан 24, второе дифференциальное термореле 25 с первым датчиком 26, размещенным внутри сосуда на заданном уровне, и второй датчик 27, установленный в первом трубопроводе 16, четвертый магнитный клапан 28, конденсатор 29, второй воздухоотводящий трубопровод 30, второй маслоотводящий трубопровод 31 с запорным клапаном 32, первичный сосуд 33 с подводящим 34 и отводящим 35 трубопроводами и вертикальную трубу 36.

Конструкция маслоотделителя позволяет реализовать работу нескольких вариантов холодильной установки.

В установке по варианту I (см. фиг. 1) маслоотделитель выполнен в виде сосуда 1, снабженного слоем теплоизолирующего материала 19, заключенного в наружную металлическую облицовку 20. Сосуд 1 содержит первый теплообменник 3, состоящий из труб, по которым течет жидкий холодильный агент, поступающий из ресивера 13 холодильного агента по первому трубопроводу 16 через теплообменник 3 по второму трубопроводу 6 к испарителям. Ресивер 13 холодильного агента снабжен в нижней части маслоотстойником 14, где собирают маслосодержащую часть холодильного агента и откуда ее отводят в верхнюю зону маслоотделителя М по соединительному трубопроводу 11.

В результате свободного падения смеси масла и холодильного агента в сосуде 1 происходит разделение масла и холодильного агента, масло собирают в нижней зоне сосуда 1, откуда оно может быть отведено по маслоотводящему трубопроводу 12 с масловыпускным клапаном 12а. Холодильный агент испаряется из смеси, в результате чего температура в сосуде падает до ≈-10^оС. Это падение используют для охлаждения холодильного агента, поступающего через теплообменник 3 к испарителям. Газообразный холодильный агент отводят из сосуда 1 к всасывающей стороне компрессора по всасывающему трубопроводу 15.

Для регулирования уровня смеси масла и холодильного агента в сосуде 1 маслоотделителя М установлен электрический регулятор 17 уровня, который посредством реле управляет первым магнитным клапаном 11b в соединительном трубопроводе 11, регулируя количество смеси, подаваемое в сосуд 1.

В холодильной установке (вариант II, см. фиг. 2) маслоотделитель выполнен так, что отделение масла осуществляется в два этапа. Первый этап реализуется в первичном сосуде 33, который соединен с выходом конденсатора 29 подводящим трубопроводом 34 и с входом ресивера 13 холодильного агента отводящим трубопроводом 35. Подводящий трубопровод 34 проходит через первичный сосуд до его донной части, а отводящий трубопровод 35 присоединен на определенном уровне по высоте (например, в верхней трети первичного сосуда 33), достаточном для создания пространства для масла и холодильного агента для послойного разделения под действием силы тяжести, прежде чем отделенный холодильный агент с меньшим содержанием масла перельется и будет отведен в нижнюю часть ресивера 13 холодильного агента. Масло, собранное в нижней части первичного сосуда 33, по второму маслоотводящему трубопроводу 31 с запорным клапаном 32 и вторым магнитным клапаном 11с подается в соединительный трубопровод 11 для обеспечения второго этапа отделения масла в маслоотделителе М аналогично варианту 1.

Уровень смеси масла и холодильного агента в сосуде 1 теплообменника поддерживают с помощью электрического регулятора 17 уровня, который посредством часов управляет двумя магнитными клапанами 11b, 11с в первом соединительном и втором маслоотводящем трубопроводах соответственно так, чтобы регулировать выпуск смеси из ресивера 13 и из первичного сосуда 33 в зависимости от режима работы холодильной установки.

Холодильная установка по варианту III (см. фиг. 3) обеспечивает одновременное отделение масла и воздуха. В ней теплообменный сосуд 1 маслоотделителя М разделен теплопередающей перегородкой 18 на две отдельные части 1а и 2, при этом первая часть 1а, содержащая первый теплообменник 3, действует как маслоотделитель, а вторая часть 2, содержащая двухполостной теплообменник 4, соединенный трубопроводами с первым теплообменником 3, ресивером 13 и испарителями, действует как отделитель для воздуха и неконденсирующегося газа. С маслоотстойником 14 ресивера холодильного агента теплообменник 4 соединен соединительным трубопроводом 11 и сливной трубой 5 с первой частью 1а теплообменного сосуда. Жидкая смесь масла и холодильного агента проходит из маслоотстойника 14 через двухполостной теплообменник 4 и свободно падает через сливную трубу 5 в первую часть 1а теплообменного сосуда 1, отделение масла при этом происходит так же, как и в первом варианте.

Вторая часть 2 теплообменного сосуда является воздухоотделительной, соединена в нижней части с верхней частью ресивера 13 вторым соединительным трубопроводом 9 с встроенным запорным клапаном 9а, а в верхней части соединена через водяной фильтр 7 с атмосферой посредством первого воздухоотводящего трубопровода 8 с выпускным клапаном 8а. Нижняя часть, кроме того, соединена возвратным трубопроводом 10 с нижней частью ресивера 13. Смесь воздуха, неконденсирующегося газа и холодильного агента проходит в воздухоотделительную часть 2, где воздух отделяют, используя охлаждение, обеспечиваемое двухполостным теплообменником 4 и теплопередающей перегородкой. Холодильный агент собирают внизу части 2 сосуда и направляют обратно в ресивер, а поднимающиеся воздух и неконденсирующийся газ выпускают в атмосферу.

На фиг. 4 представлена комбинация второго и третьего вариантов. Отделение масла осуществляется в два этапа, при этом теплообменный сосуд разделен на две части, что позволяет отделять масло, воздух и неконденсирующийся газ. Вторая часть 2 теплообменного сосуда соединена с верхней частью первичного сосуда 33 вторым соединительным трубопроводом 9 и вторым воздухоотводящим трубопроводом 37. Смесь воздуха и холодильного агента проходит из ресивера 13 в первичный сосуд 33 и вместе со смесью воздуха и холодильного агента, собранной в этом сосуде, поступает в воздухоотделитель.

Кроме того, отделение масла, воздуха и неконденсирующегося газа может осуществляться автоматически. Для этого в зоне первой части 1а теплообменного сосуда 1 устанавливают стальную вертикальную трубу 36 для указания уровня жидкости в сосуде, дифференциальное термореле 21 с двумя датчиками 22, 23 установленными на вертикальной трубе так, что путем открытия и закрытия третьего магнитного клапана 24 в маслоотводящем трубопроводе 12 можно регулировать изменение уровня масла, которое одновременно создает разницу температур жидкости в вертикальной трубе.

Автоматическое отделение воздуха и неконденсирующегося газа обеспечивают путем снабжения второй части 2 теплообменного сосуда вторым дифференциальным термореле 25, первый датчик 26 которого установлен во второй части 2 теплообменного сосуда, а второй датчик 27 - в первом трубопроводе 16 между ресивером 13 холодильного агента и первым теплообменником 3. Посредством реле термореле 25 управляет четвертым магнитным клапаном 28, установленным в первом воздухоотводящем трубопроводе 8, так что клапан открывается, когда воздух или неконденсирующийся газ действует на первый датчик 26, и закрывается, когда полость провентилирована под влиянием более теплого холодильного агента в первом трубопроводе 16, действующего на второй датчик 27.

В третьем и четвертом вариантах можно обеспечивать, когда система достаточно провентилирована, функционирование одного только маслоотделителя путем закрытия запорных клапанов 9а, 10а соответственно во втором соединительном трубопроводе 9 и возвратном трубопроводе 10. Благодаря этому может быть реализована более экономичная работа установки, так как охлаждение, обеспечиваемое испарением холодильного агента в смеси масла и холодильного агента, будет использовано полностью на охлаждение холодильного агента, текущего в направлении к испарителям установки через первый теплообменник 3.

Использование: в холодильной технике. Сущность изобретения: в компрессионной холодильной установке маслоотделитель выполнен в виде теплообменного сосуда и встроен между ресивером холодильного агента и испарителями установки. Конструкция маслоотделителя позволяет реализовать работу нескольких вариантов холодильной установки, обеспечивая экономичную очистку холодильного агента, находящегося в жидком состоянии при нормальной работе установки, от масла, воздуха и неконденсирующегося газа. Перепад температур, создаваемый в теплообменном сосуде маслоотделителя и являющийся результатом испарения холодильного агента из смеси масла и холодильного агента во время маслоотделения, используют для охлаждения жидкого холодильного агента, поступающего к испарителям установки. 10 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая контур холодильного агента, включающий компрессор с электродвигателем, конденсатор, маслоотделитель, ресивер с маслоотстойником в нижней части и устройства для отделения вредных примесей, находящихся в холодильном агенте, отличающаяся тем, что маслоотделитель выполнен в виде теплообменного сосуда, включающего первый теплообменник, вход которого соединен с выходом из ресивера через первый трубопровод, выход - через второй трубопровод с испарителями, а сосуд в нижней части снабжен маслоотводящим трубопроводом с масловыпускным клапаном и подключен через соединительный трубопровод к маслоотстойнику ресивера и через всасывающий трубопровод - к всасывающей стороне компрессора. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что маслоотделитель дополнительно содержит первичный сосуд, включенный в контур между конденсатором и ресивером и присоединенный к соединительному трубопроводу через второй маслоотводящий трубопровод с запорным клапаном. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что теплообменный сосуд разделен на две части посредством теплопередающей перегородки, причем первая часть, содержащая первый теплообменник, является маслоотделителем, а вторая часть содержит двухполостной теплообменник и является отделителем воздуха и неконденсирующего газа, при этом вход одной полости соединен с выходом первого теплообменника, выход этой полости - с испарителями установки, вторая полость соединена посредством соединительного трубопровода с маслоотстойником ресивера и посредством сливной трубы с первой частью теплообменного сосуда, причем вторая часть теплообменного сосуда соединена посредством второго соединительного трубопровода в своей нижней части с верхней частью ресивера, посредством воздухоотводящего трубопровода в своей верхней части - с атмосферой, а также подключена посредством возвратного трубопровода к ресиверу. 4. Установка по пп. 2 и 3, отличающаяся тем, что первичный сосуд размещен выше ресивера, подводящий трубопровод размещен в первичном сосуде, оканчиваясь у его донной части, а отводящий трубопровод, отходящий от верхней части первичного сосуда, размещен в ресивере, оканчиваясь у его нижней части, при этом верхние части первичного сосуда и ресивера соединены вторым воздухоотводящим трубопроводом, и вторая часть теплообменного сосуда соединена с верхней частью первичного сосуда посредством второго соединительного трубопровода с запорным клапаном. 5. Установка по пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что теплообменный сосуд теплоизолирован материалом с металлической облицовкой. 6. Установка по пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что теплообменный сосуд содержит неизолированную вертикальную трубу для указания уровня жидкости в сосуде. 7. Установка по пп. 1 и 3, отличающаяся тем, что первая часть теплообменного сосуда маслоотделителя снабжена регулятором уровня, связанным посредством реле с первым магнитным клапаном в соединительном трубопроводе для обеспечения заданного уровня жидкости. 8. Установка по пп. 1 и 3, отличающаяся тем, что первая часть теплообменного сосуда маслоотделителя снабжена поплавковым клапаном для обеспечения заданного уровня жидкости. 9. Холодильная установка по п. 2, отличающаяся тем, что первая часть теплообменного сосуда маслоотделителя снабжена электронным регулятором уровня с часами, связанным через реле с первым и вторым магнитными клапанами соответственно в соединительном трубопроводе и во втором маслоотводящем трубопроводе для обеспечения заданного уровня жидкости первой части сосуда поочередной подачей смеси масла и холодильного агента из маслоотстойника и из первичного сосуда. 10. Установка по пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что теплообменный сосуд дополнительно содержит дифференциальное термореле с двумя датчиками, установленными на вертикальной трубе, причем термореле связано посредством реле с третьим магнитным клапаном, размещенным в маслоотводящем трубопроводе. 11. Установка по пп. 3 и 4, отличающаяся тем, что вторая часть теплообменного сосуда снабжена вторым дифференциальным термореле, которое имеет первый датчик, размещенный внутри сосуда и второй датчик, установленный в первом трубопроводе, причем термореле соединено через реле с четвертым магнитным клапаном, установленным в первом воздухоотводящем трубопроводе для обеспечения управления магнитным клапаном.