跨臨界二氧化碳製冷系統洩壓機構的製作方法
2023-05-25 16:08:51
專利名稱：跨臨界二氧化碳製冷系統洩壓機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種製冷系統洩壓機構，尤其涉及一種跨臨界二氧化碳製冷系統洩壓機構，用於防止跨臨界二氧化碳製冷系統中出現過高壓力，屬於製冷技術領域。
在跨臨界二氧化碳製冷系統中高壓側壓力可達70-150bar，是常用亞臨界製冷裝置的7-10倍，安全保障的重要性更為突出。尤其在系統中高低壓流道發生堵塞的情況下，系統的高壓側壓力將急劇升高，危險較大。
已有的用於防止亞臨界循環製冷系統壓力過高的洩壓技術是，將一個安全閥與製冷系統高壓側相連，安全閥的出口為環境，一旦製冷系統中壓力過高，該閥打開，一部分製冷劑排向環境，從而減少了製冷系統中的製冷劑，使製冷系統中的壓力降低，而當壓力低於一定值時，該閥將自動關閉，當系統中的壓力再次高於設定值時，該閥再次打開。
由於跨臨界二氧化碳製冷系統的特性與常見的亞臨界壓縮式製冷系統有較大的不同，使得上述採用安全閥的洩壓技術不能完全照搬，原因如下1)二氧化碳是一種可以讓人窒息的氣體，密度大於空氣，易於沉積在下部，為了使其易於擴散，必須設立出口向上的排氣管；2)高壓二氧化碳在流經安全閥及排氣管過程中會形成固態物乾冰，這可能導致在閥後及排氣通道中產生堵塞；3)因排氣節流造成閥體的低溫度，可能造成在安全閥關閉時，大氣中的水分沿開口向上的排氣管凝結回流入排氣管，並可能在安全閥後結冰而使系統再次超壓時安全閥不能動作。
專門針對跨臨界二氧化碳製冷系統的洩壓機構，目前尚未有人開發出來。
本發明提出的跨臨界二氧化碳製冷系統洩壓機構由安全閥、第一橫管、彎管、第二橫管、豎管組成。安全閥進口與跨臨界二氧化碳製冷系統中氣體冷卻器出口相通，安全閥出口與第一橫管進口相連，第一橫管出口與彎管進口相連，彎管出口與第二橫管進口相連，第二橫管出口與豎管進口相連，豎管出口通環境。第一橫管和第二橫管均與氣體冷卻器與膨脹閥的連接管通過管壁相接觸，彎管彎曲部分向下，豎管出口向上。
本發明的主要優點在於可以在系統中壓力過高時，快速地排出製冷劑，降低系統中的壓力，並具有防止乾冰堵塞，以及閥體被冰凍住的功能。
圖中，1為安全閥，2為第一橫管，3為彎管，4為第二橫管，5為豎管，6為氣體冷卻器與膨脹閥連接管，7為膨脹閥，8為蒸發器，9為壓縮機，10為氣體冷卻器。
如
圖1所示，本發明的跨臨界二氧化碳製冷系統洩壓機構包括安全閥1、第一橫管2、彎管3、第二橫管4、豎管5，其中第一橫管2、彎管3、第二橫管4、豎管5組成排氣管。安全閥1進口與跨臨界二氧化碳製冷系統中氣體冷卻器10的出口相通，安全閥1出口與第一橫管2進口相連，第一橫管2出口與彎管3進口相連，彎管3出口與第二橫管4進口相連，第二橫管4出口與豎管5進口相連，豎管5出口通環境。第一橫管2和第二橫管4的管壁均與連接管6的管外壁相接觸，彎管3彎曲部分向下，豎管5出口向上。
當製冷系統中壓力過高時，安全閥打開，製冷劑通過安全閥1、第一橫管2、彎管3、第二橫管4、豎管5而排向環境。產生的乾冰較易在彎管的下部積聚，而一旦彎管下部流通面積減小到一定程度時，在彎管兩端將產生很大的壓差，從而將積聚在彎管下端的乾冰一次性衝出。採用這種方式，可以避免各個管段中分別積存乾冰，而使得排氣不暢。當系統中的壓力低於一定值時，安全閥關閉。由於在排氣過程中節流產生的降溫，使得安全閥1、第一橫管2、彎管3、第二橫管4、豎管5這幾個部分的溫度在一定時間內較低，安全閥關閥時，環境中的空氣可能會進入管內，有些水分將析出甚至結冰，如果這些水分到達閥體，在閥體後部結冰，將影響閥的再次開啟。本發明的設計中，將第一橫管2和第二橫管4與連接管6通過管外壁相接觸，使得氣體冷卻器出口的製冷劑的熱量能夠用以加熱這二個管段。由於該加熱作用，環境的空氣不易進入排氣管內，即使有少量的空氣進來，也不易析出水分，即使析出水分，這些水分順著豎管5倒流回排氣管時，由於有彎管3的設置，這些水分會在彎管3的底部積聚，而不至於到達閥體，這樣就可以避免出現閥後結冰而將閥凍住，而且由於來自連接管6的加熱作用，這些水分將會蒸發掉。因此當需要再次開啟安全閥時，閥體可以正常工作。
閥體1的結構與普通安全閥相似，只是其設計承壓需要達到200bar，第一橫管、彎管、第二橫管、豎管均採用銅管。
權利要求
1.跨臨界二氧化碳製冷系統洩壓機構，由安全閥(1)、第一橫管(2)、彎管(3)、第二橫管(4)、豎管(5)組成，其特徵在於安全閥(1)進口與跨臨界二氧化碳製冷系統中氣體冷卻器(10)出口相通，安全閥(1)出口與第一橫管(2)進口相連，第一橫管(2)出口與彎管(3)進口相連，彎管(3)出口與第二橫管(4)進口相連，第二橫管(4)出口與豎管(5)進口相連，豎管(5)出口通環境。
2.如權利要求1所說的跨臨界二氧化碳製冷系統洩壓機構，其特徵還在於第一橫管(2)和第二橫管(4)均與氣體冷卻器與膨脹閥的連接管(6)通過管外壁相接觸，彎管(3)彎曲部分向下，豎管(5)出口向上。
全文摘要
跨臨界二氧化碳製冷系統洩壓機構，由安全閥、第一橫管、彎管、第二橫管、豎管組成。安全閥進口與跨臨界二氧化碳製冷系統中氣體冷卻器出口相通。當製冷系統中壓力過高時，安全閥打開，製冷劑通過安全閥、第一橫管、彎管、第二橫管、豎管而排向環境。當製冷系統中壓力低於一定值時，安全閥將自動關閉。本裝置可以在系統壓力過高時，快速地排出製冷劑，降低系統中的壓力。本機構具有防止乾冰堵塞和閥體被冰凍住的功能。
文檔編號F25B41/04GK1472485SQ03117078
公開日2004年2月4日 申請日期2003年5月22日 優先權日2003年5月22日
發明者丁國良, 張春路 申請人:上海交通大學