一種活塞壓縮機中間噴射準(zhǔn)兩級壓縮制冷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于制冷與低溫技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種活塞壓縮機中間噴射準(zhǔn)兩級壓縮制冷系統(tǒng)，其主體結(jié)構(gòu)包括活塞式壓縮機、冷凝器、膨脹節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、脈沖變頻電磁閥、毛細管、曲軸、曲軸位置傳感器和PLC控制器，制冷系統(tǒng)只采用一臺壓縮機，兩條支路都與該壓縮機連接，其中第二支路由PLC控制器通過接收曲軸位置傳感器傳來的位置信號，控制脈沖變頻電磁閥的開啟時間，以往壓縮制冷系統(tǒng)為防止壓縮機工作溫度過高，須采用多級壓縮，這樣也導(dǎo)致了系統(tǒng)的復(fù)雜性，而該發(fā)明中的制冷系統(tǒng)能夠防止溫度過高，提高系統(tǒng)的性能系數(shù)，達到準(zhǔn)兩級壓縮系統(tǒng)的制冷效果，其主體結(jié)構(gòu)簡單，安裝使用方便，安全性好，具有良好的市場應(yīng)用前景，應(yīng)用環(huán)境友好。
【專利說明】
一種活塞壓縮機中間噴射準(zhǔn)兩級壓縮制冷系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于制冷與低溫技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種準(zhǔn)兩級壓縮制冷系統(tǒng)，特別是一種活塞壓縮機中間噴射準(zhǔn)兩級壓縮制冷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]制冷設(shè)備如冷水機、真空冷凍干燥機、冰箱、冷柜、空調(diào)和低溫恒溫槽等領(lǐng)域在當(dāng)代社會中的作用越來越重要，廣泛應(yīng)用于各個場合，其核心結(jié)構(gòu)制冷系統(tǒng)包括制冷劑和四大機件，即壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器。近年來，隨著制冷行業(yè)的不斷發(fā)展，壓縮機技術(shù)也不斷提升，活塞式壓縮機小于16HP區(qū)間的產(chǎn)品被工作范圍逐漸擴充的渦旋壓縮機擠壓;低溫應(yīng)用中，大于40HP區(qū)間的產(chǎn)品被小型螺桿式壓縮機擠壓。雖然高、低溫市場被其它機型占領(lǐng)，但16HP-40HP范圍內(nèi)的活塞式壓縮機仍有較高的性價比，活塞式壓縮機在技術(shù)上已經(jīng)很成熟，生產(chǎn)使用上積累了豐富的經(jīng)驗，活塞式壓縮機迄今還是應(yīng)用最廣泛的一種機型，雖然它的市場份額已被其他形式的壓縮機占去一部分，但是在中小型制冷范圍內(nèi)，活塞式壓縮機還會繼續(xù)擴展其占有的市場，成為制冷機中應(yīng)用最廣、生產(chǎn)批量最大的一種機型?，F(xiàn)有技術(shù)中，為提高制冷系統(tǒng)的壓縮比，多數(shù)制冷設(shè)備采用兩級壓縮制冷系統(tǒng)，效能相對較好，但是系統(tǒng)復(fù)雜，維修麻煩，造價較高。相比兩級壓縮制冷系統(tǒng)來說，準(zhǔn)兩級壓縮循環(huán)具有以下優(yōu)點:系統(tǒng)大大簡化，其中各種壓縮機補氣的準(zhǔn)二級壓縮循環(huán)適應(yīng)了工作環(huán)境的變化，使壓縮機在偏離設(shè)計工況時的效率下降、供熱(制冷)量不足的狀況得到明顯改善；只需對原有機組進行簡單改造，改造后性能穩(wěn)定，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的制冷量與制冷系數(shù)得到提高;準(zhǔn)兩級壓縮循環(huán)系統(tǒng)的采用擴大了壓縮機的使用范圍，改善壓縮機在低溫工況和高溫工況下的性能；同時只用一臺壓縮機，機構(gòu)簡單，維修方便，具有很高的經(jīng)濟性，能夠作為一種技術(shù)上可行、實現(xiàn)較容易的技術(shù)方案應(yīng)該更好地推廣應(yīng)用。在現(xiàn)有技術(shù)中，申請?zhí)枮?01010104818.X的專利公開了一種噴射器節(jié)流補氣系統(tǒng)以及熱栗或制冷系統(tǒng)補氣方法，本方法采用準(zhǔn)兩級壓縮補氣系統(tǒng)，通過補氣系統(tǒng)來提高壓縮效率，但是該發(fā)明仍然采用高壓壓縮機和低壓壓縮機的雙壓縮機結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)造價高，同時補氣系統(tǒng)不易控制，性能較差。因此，涉及制備一種活塞壓縮機中間噴射準(zhǔn)兩級壓縮制冷系統(tǒng)，該制冷系統(tǒng)只采用一臺壓縮機，主體結(jié)構(gòu)簡單，壓縮效率高，制冷效果好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，尋求設(shè)計一種活塞壓縮機中間噴射準(zhǔn)兩級壓縮制冷系統(tǒng)，在單級壓縮制冷循環(huán)的基礎(chǔ)上進行改造，采用中間噴射的方法，降低壓縮機排氣溫度，提高壓縮比，大大提高系統(tǒng)的能效比，達到了準(zhǔn)兩級制冷壓縮循環(huán)的效果，同時系統(tǒng)安全性好，不易出現(xiàn)事故，克服了多級壓縮多級冷卻系統(tǒng)的缺陷，同時能耗也相應(yīng)的降低。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的活塞壓縮機中間噴射準(zhǔn)兩級壓縮制冷系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)包括:活塞式壓縮機、冷凝器、膨脹節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、脈沖變頻電磁閥、毛細管、噴嘴、曲軸、曲軸位置傳感器和PLC控制器;所述活塞式壓縮機主體結(jié)構(gòu)包括進氣閥門、排氣閥門、活塞、進氣室、排氣室和壓縮氣缸;活塞式壓縮機排氣室端與冷凝器進口端連接，冷凝器為風(fēng)冷式冷凝器，冷凝器出口端第一支路連接有膨脹節(jié)流裝置，膨脹節(jié)流裝置出口端與蒸發(fā)器進口端連接，蒸發(fā)器出口端與活塞式壓縮機的進氣室相連接，進氣室右側(cè)置有排氣室，進氣室和排氣室下端置有壓縮氣缸，進氣室與壓縮氣缸之間置有進氣閥門，排氣室與壓縮氣缸之間置有排氣閥門；冷凝器出口端第二支路連接脈沖變頻電磁閥入口端，脈沖變頻電磁閥出口端與毛細管進口端連接，毛細管長度為3-5cm，毛細管出口端通過噴嘴與壓縮氣缸連接，噴嘴位于壓縮氣缸側(cè)面外壁中間處，噴嘴通過攻絲的方式與壓縮氣缸連接，噴嘴為喇叭狀開口，噴嘴與壓縮氣缸連通的噴射通道直徑為3_5mm;壓縮氣缸下端置有活塞，活塞下端與曲軸固定連接，用以帶動活塞運動，曲軸上置有曲軸位置傳感器，曲軸位置傳感器采用線光電編碼器，曲軸旋轉(zhuǎn)一周該傳感器可輸出720個脈沖信號，即0.5°為一個脈沖信號，脈沖信號用以作為噴射定時和噴射持續(xù)時間的度量;PLC控制器分別與脈沖變頻電磁閥和曲軸位置傳感器電連接，PLC控制器通過接收曲軸位置傳感器傳來的位置信號，控制脈沖變頻電磁閥的開啟時間，脈沖變頻電磁閥收到PLC控制器的信號后在0.5ms內(nèi)做出響應(yīng)，控制制冷劑噴射量，噴射量占整個制冷系統(tǒng)循環(huán)制冷劑的5%_10%。
[0005]所述曲軸位置傳感器采用市售的720線的光電編碼器，能夠高精度測量被測物的轉(zhuǎn)角或直接位移量，720線光電編碼器包括光柵盤和光電檢測裝置;光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔，由于光柵盤與電動機同軸，電動機旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出脈沖信號，通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數(shù)就能反映當(dāng)前電動機的轉(zhuǎn)速。曲軸旋轉(zhuǎn)一周該傳感器可輸出720個脈沖信號，8卩0.5°為一個脈沖信號，該信號作為噴射定時和噴射持續(xù)時間的度量。
[0006]本發(fā)明在使用時，從壓縮機中流出的高溫高壓的制冷劑蒸氣經(jīng)過冷凝器之后，變成飽和制冷劑液體，這時制冷劑液體分成兩路，其中第一支路制冷劑流經(jīng)膨脹節(jié)流裝置后節(jié)流，變成低溫低壓制冷劑液體，進入蒸發(fā)器，制冷劑在低壓下蒸發(fā)氣化，之后進入壓縮機中形成單級蒸氣壓縮制冷循環(huán);第二支路制冷劑液體流經(jīng)脈沖變頻電磁閥，PLC控制器接收曲軸位置傳感器傳輸?shù)拈_啟信號，脈沖變頻電磁閥打開，冷凝器出口的5%-10%高壓制冷劑進入管道中，經(jīng)毛細管節(jié)流降壓后，通過噴嘴噴射到壓縮機氣缸中；當(dāng)活塞壓縮到噴嘴處時，PLC控制器接收傳感器傳輸?shù)年P(guān)閉信號，脈沖變頻電磁閥關(guān)閉，冷凝器出口的高壓制冷劑不再進入噴射管道，完成噴射循環(huán)過程;第一支路與第二支路輸送的制冷劑在壓縮氣缸中混合，由活塞式壓縮機進行二次壓縮，實現(xiàn)了準(zhǔn)兩級壓縮制冷系統(tǒng)的過程。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比對單級壓縮制冷系統(tǒng)進行簡單改造，改造后性能穩(wěn)定，大大提高了系統(tǒng)的性能系數(shù)，達到了準(zhǔn)兩級壓縮系統(tǒng)的制冷效果;采用活塞式壓縮機，擴大了活塞式壓縮機的使用范圍，改善壓縮機在低溫工況和高溫工況下的性能；該系統(tǒng)中曲軸傳感器精度高，脈沖變頻電磁閥調(diào)節(jié)靈敏、響應(yīng)時間短，PLC控制器能夠精確控制噴射時間及噴射量，同時在中間壓力處進行噴射，氣缸中制冷劑混合后達到合適的壓力，在壓縮機中進行二次壓縮，實現(xiàn)了準(zhǔn)兩級壓縮制冷系統(tǒng)的過程，而該系統(tǒng)只用了一臺往復(fù)活塞式壓縮機，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，性能系數(shù)高，具有很好的經(jīng)濟性及實用性，便于系統(tǒng)的推廣應(yīng)用；其主體結(jié)構(gòu)簡單，安裝使用方便，安全性好，具有良好的市場應(yīng)用前景，應(yīng)用環(huán)境友好。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明涉及的活塞壓縮機中間噴射準(zhǔn)兩級壓縮制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖
【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖并通過實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0010]實施例1:
[0011 ]本實施例涉及的活塞壓縮機中間噴射準(zhǔn)兩級壓縮制冷系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)包括:活塞式壓縮機1、冷凝器2、膨脹節(jié)流裝置3、蒸發(fā)器4、脈沖變頻電磁閥5、毛細管6、噴嘴7、曲軸8、曲軸位置傳感器9和PLC控制器10;所述活塞式壓縮機I主體結(jié)構(gòu)包括進氣閥門11、排氣閥門12、活塞13、進氣室14、排氣室15和壓縮氣缸16;活塞式壓縮機I排氣室15端與冷凝器2進口端連接，冷凝器2為風(fēng)冷式冷凝器，冷凝器2出口端第一支路連接有膨脹節(jié)流裝置3，膨脹節(jié)流裝置3出口端與蒸發(fā)器4進口端連接，蒸發(fā)器4出口端與活塞式壓縮機I的進氣室14相連接，進氣室14右側(cè)置有排氣室15，進氣室14和排氣室15下端置有壓縮氣缸16，進氣室14與壓縮氣缸16之間置有進氣閥門11，排氣室15與壓縮氣缸16之間置有排氣閥門12;冷凝器2出口端第二支路連接脈沖變頻電磁閥5入口端，脈沖變頻電磁閥5出口端與毛細管6進口端連接，毛細管6長度為3-5cm，毛細管出口端通過噴嘴7與壓縮氣缸16連接，噴嘴7位于壓縮氣缸16側(cè)面外壁中間處，噴嘴7通過攻絲的方式與壓縮氣缸16連接，噴嘴7為喇叭狀開口，噴嘴7與壓縮氣缸16連通的噴射通道直徑為3_5mm;壓縮氣缸16下端置有活塞13，活塞13下端與曲軸8固定連接，用以帶動活塞13運動，曲軸8上置有曲軸位置傳感器9，曲軸位置傳感器9采用720線光電編碼器，曲軸旋轉(zhuǎn)一周該傳感器可輸出720個脈沖信號，即0.5°為一個脈沖信號，脈沖信號用以作為噴射定時和噴射持續(xù)時間的度量;PLC控制器10分別與脈沖變頻電磁閥5和曲軸位置傳感器9電連接，PLC控制器10通過接收曲軸位置傳感器9傳來的位置信號，控制脈沖變頻電磁閥5的開啟時間，脈沖變頻電磁閥5收到PLC控制器10的信號后在0.5ms內(nèi)做出響應(yīng)，控制制冷劑噴射量，噴射量占整個制冷系統(tǒng)循環(huán)制冷劑的5%-10%。
[0012]所述曲軸位置傳感器采用市售的720線的光電編碼器，能夠高精度測量被測物的轉(zhuǎn)角或直接位移量，720線光電編碼器包括光柵盤和光電檢測裝置;光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔，由于光柵盤與電動機同軸，電動機旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出脈沖信號，通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數(shù)就能反映當(dāng)前電動機的轉(zhuǎn)速。曲軸旋轉(zhuǎn)一周該傳感器可輸出720個脈沖信號，8卩0.5°為一個脈沖信號，該信號作為噴射定時和噴射持續(xù)時間的度量。
[0013]實施例2:
[0014]本實施例在使用時，從壓縮機I中流出的高溫高壓的制冷劑蒸氣經(jīng)過冷凝器2之后，變成飽和制冷劑液體，這時制冷劑液體分成兩路，其中第一支路制冷劑流經(jīng)膨脹節(jié)流裝置3后節(jié)流，變成低溫低壓制冷劑液體，進入蒸發(fā)器4，制冷劑在低壓下蒸發(fā)氣化，之后進入壓縮機I中形成單級蒸氣壓縮制冷循環(huán);第二支路制冷劑液體流經(jīng)脈沖變頻電磁閥5，PLC控制器10接收曲軸位置傳感器9傳輸?shù)拈_啟信號，脈沖變頻電磁閥5打開，冷凝器2出口的5%-10%高壓制冷劑進入管道中，經(jīng)毛細管6節(jié)流降壓后，通過噴嘴7噴射到壓縮機氣缸16中；當(dāng)活塞13壓縮到噴嘴7處時，PLC控制器1接收傳感器傳輸?shù)年P(guān)閉信號，脈沖變頻電磁閥5關(guān)閉，冷凝器2出口的高壓制冷劑不再進入噴射管道，完成噴射循環(huán)過程;第一支路與第二支路輸送的制冷劑在壓縮氣缸16中混合，由活塞式壓縮機I進行二次壓縮，實現(xiàn)了準(zhǔn)兩級壓縮制冷系統(tǒng)的過程。
【主權(quán)項】
1.一種活塞壓縮機中間噴射準(zhǔn)兩級壓縮制冷系統(tǒng)，其特征在于其主體結(jié)構(gòu)包括:活塞式壓縮機、冷凝器、膨脹節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、脈沖變頻電磁閥、毛細管、噴嘴、曲軸、曲軸位置傳感器和PLC控制器;所述活塞式壓縮機主體結(jié)構(gòu)包括進氣閥門、排氣閥門、活塞、進氣室、排氣室和壓縮氣缸;活塞式壓縮機排氣室端與冷凝器進口端連接，冷凝器為風(fēng)冷式冷凝器，冷凝器出口端第一支路連接有膨脹節(jié)流裝置，膨脹節(jié)流裝置出口端與蒸發(fā)器進口端連接，蒸發(fā)器出口端與活塞式壓縮機的進氣室相連接，進氣室右側(cè)置有排氣室，進氣室和排氣室下端置有壓縮氣缸，進氣室與壓縮氣缸之間置有進氣閥門，排氣室與壓縮氣缸之間置有排氣閥門；冷凝器出口端第二支路連接脈沖變頻電磁閥入口端，脈沖變頻電磁閥出口端與毛細管進口端連接，毛細管長度為3_5cm，毛細管出口端通過噴嘴與壓縮氣缸連接，噴嘴位于壓縮氣缸側(cè)面外壁中間處，噴嘴通過攻絲的方式與壓縮氣缸連接，噴嘴為喇叭狀開口，噴嘴與壓縮氣缸連通的噴射通道直徑為3-5_;壓縮氣缸下端置有活塞，活塞下端與曲軸固定連接，用以帶動活塞運動，曲軸上置有曲軸位置傳感器，曲軸位置傳感器采用線光電編碼器，曲軸旋轉(zhuǎn)一周該傳感器可輸出720個脈沖信號，即0.5°為一個脈沖信號，脈沖信號用以作為噴射定時和噴射持續(xù)時間的度量;PLC控制器分別與脈沖變頻電磁閥和曲軸位置傳感器電連接，PLC控制器通過接收曲軸位置傳感器傳來的位置信號，控制脈沖變頻電磁閥的開啟時間，脈沖變頻電磁閥收到PLC控制器的信號后在0.5ms內(nèi)做出響應(yīng)，控制制冷劑噴射量，噴射量占整個制冷系統(tǒng)循環(huán)制冷劑的5%-10%。
【文檔編號】F25B41/00GK106091455SQ201610630902
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月4日 公開號201610630902.2, CN 106091455 A, CN 106091455A, CN 201610630902, CN-A-106091455, CN106091455 A, CN106091455A, CN201610630902, CN201610630902.2
【發(fā)明人】賀素艷, 趙有信, 楊玉濤, 王超, 李園, 李國峰, 賈偉園
【申請人】青島大學(xué)