一种活塞压缩机中间喷射准两级压缩制冷系统的制作方法
【专利摘要】本发明属于制冷与低温技术领域，涉及一种活塞压缩机中间喷射准两级压缩制冷系统，其主体结构包括活塞式压缩机、冷凝器、膨胀节流装置、蒸发器、脉冲变频电磁阀、毛细管、曲轴、曲轴位置传感器和PLC控制器，制冷系统只采用一台压缩机，两条支路都与该压缩机连接，其中第二支路由PLC控制器通过接收曲轴位置传感器传来的位置信号，控制脉冲变频电磁阀的开启时间，以往压缩制冷系统为防止压缩机工作温度过高，须采用多级压缩，这样也导致了系统的复杂性，而该发明中的制冷系统能够防止温度过高，提高系统的性能系数，达到准两级压缩系统的制冷效果，其主体结构简单，安装使用方便，安全性好，具有良好的市场应用前景，应用环境友好。
【专利说明】
一种活塞压缩机中间喷射准两级压缩制冷系统
技术领域
[0001]本发明属于制冷与低温技术领域，涉及一种准两级压缩制冷系统，特别是一种活塞压缩机中间喷射准两级压缩制冷系统。
【背景技术】
[0002]制冷设备如冷水机、真空冷冻干燥机、冰箱、冷柜、空调和低温恒温槽等领域在当代社会中的作用越来越重要，广泛应用于各个场合，其核心结构制冷系统包括制冷剂和四大机件，即压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。近年来，随着制冷行业的不断发展，压缩机技术也不断提升，活塞式压缩机小于16HP区间的产品被工作范围逐渐扩充的涡旋压缩机挤压;低温应用中，大于40HP区间的产品被小型螺杆式压缩机挤压。虽然高、低温市场被其它机型占领，但16HP-40HP范围内的活塞式压缩机仍有较高的性价比，活塞式压缩机在技术上已经很成熟，生产使用上积累了丰富的经验，活塞式压缩机迄今还是应用最广泛的一种机型，虽然它的市场份额已被其他形式的压缩机占去一部分，但是在中小型制冷范围内，活塞式压缩机还会继续扩展其占有的市场，成为制冷机中应用最广、生产批量最大的一种机型。现有技术中，为提高制冷系统的压缩比，多数制冷设备采用两级压缩制冷系统，效能相对较好，但是系统复杂，维修麻烦，造价较高。相比两级压缩制冷系统来说，准两级压缩循环具有以下优点:系统大大简化，其中各种压缩机补气的准二级压缩循环适应了工作环境的变化，使压缩机在偏离设计工况时的效率下降、供热(制冷)量不足的状况得到明显改善；只需对原有机组进行简单改造，改造后性能稳定，易于实现系统的制冷量与制冷系数得到提高;准两级压缩循环系统的采用扩大了压缩机的使用范围，改善压缩机在低温工况和高温工况下的性能；同时只用一台压缩机，机构简单，维修方便，具有很高的经济性，能够作为一种技术上可行、实现较容易的技术方案应该更好地推广应用。在现有技术中，申请号为201010104818.X的专利公开了一种喷射器节流补气系统以及热栗或制冷系统补气方法，本方法采用准两级压缩补气系统，通过补气系统来提高压缩效率，但是该发明仍然采用高压压缩机和低压压缩机的双压缩机结构，主体结构复杂，系统造价高，同时补气系统不易控制，性能较差。因此，涉及制备一种活塞压缩机中间喷射准两级压缩制冷系统，该制冷系统只采用一台压缩机，主体结构简单，压缩效率高，制冷效果好。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种活塞压缩机中间喷射准两级压缩制冷系统，在单级压缩制冷循环的基础上进行改造，采用中间喷射的方法，降低压缩机排气温度，提高压缩比，大大提高系统的能效比，达到了准两级制冷压缩循环的效果，同时系统安全性好，不易出现事故，克服了多级压缩多级冷却系统的缺陷，同时能耗也相应的降低。
[0004]为了实现上述目的，本发明涉及的活塞压缩机中间喷射准两级压缩制冷系统的主体结构包括:活塞式压缩机、冷凝器、膨胀节流装置、蒸发器、脉冲变频电磁阀、毛细管、喷嘴、曲轴、曲轴位置传感器和PLC控制器;所述活塞式压缩机主体结构包括进气阀门、排气阀门、活塞、进气室、排气室和压缩气缸;活塞式压缩机排气室端与冷凝器进口端连接，冷凝器为风冷式冷凝器，冷凝器出口端第一支路连接有膨胀节流装置，膨胀节流装置出口端与蒸发器进口端连接，蒸发器出口端与活塞式压缩机的进气室相连接，进气室右侧置有排气室，进气室和排气室下端置有压缩气缸，进气室与压缩气缸之间置有进气阀门，排气室与压缩气缸之间置有排气阀门；冷凝器出口端第二支路连接脉冲变频电磁阀入口端，脉冲变频电磁阀出口端与毛细管进口端连接，毛细管长度为3-5cm，毛细管出口端通过喷嘴与压缩气缸连接，喷嘴位于压缩气缸侧面外壁中间处，喷嘴通过攻丝的方式与压缩气缸连接，喷嘴为喇叭状开口，喷嘴与压缩气缸连通的喷射通道直径为3_5mm;压缩气缸下端置有活塞，活塞下端与曲轴固定连接，用以带动活塞运动，曲轴上置有曲轴位置传感器，曲轴位置传感器采用线光电编码器，曲轴旋转一周该传感器可输出720个脉冲信号，即0.5°为一个脉冲信号，脉冲信号用以作为喷射定时和喷射持续时间的度量;PLC控制器分别与脉冲变频电磁阀和曲轴位置传感器电连接，PLC控制器通过接收曲轴位置传感器传来的位置信号，控制脉冲变频电磁阀的开启时间，脉冲变频电磁阀收到PLC控制器的信号后在0.5ms内做出响应，控制制冷剂喷射量，喷射量占整个制冷系统循环制冷剂的5%_10%。
[0005]所述曲轴位置传感器采用市售的720线的光电编码器，能够高精度测量被测物的转角或直接位移量，720线光电编码器包括光栅盘和光电检测装置;光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔，由于光栅盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。曲轴旋转一周该传感器可输出720个脉冲信号，8卩0.5°为一个脉冲信号，该信号作为喷射定时和喷射持续时间的度量。
[0006]本发明在使用时，从压缩机中流出的高温高压的制冷剂蒸气经过冷凝器之后，变成饱和制冷剂液体，这时制冷剂液体分成两路，其中第一支路制冷剂流经膨胀节流装置后节流，变成低温低压制冷剂液体，进入蒸发器，制冷剂在低压下蒸发气化，之后进入压缩机中形成单级蒸气压缩制冷循环;第二支路制冷剂液体流经脉冲变频电磁阀，PLC控制器接收曲轴位置传感器传输的开启信号，脉冲变频电磁阀打开，冷凝器出口的5%-10%高压制冷剂进入管道中，经毛细管节流降压后，通过喷嘴喷射到压缩机气缸中；当活塞压缩到喷嘴处时，PLC控制器接收传感器传输的关闭信号，脉冲变频电磁阀关闭，冷凝器出口的高压制冷剂不再进入喷射管道，完成喷射循环过程;第一支路与第二支路输送的制冷剂在压缩气缸中混合，由活塞式压缩机进行二次压缩，实现了准两级压缩制冷系统的过程。
[0007]本发明与现有技术相比对单级压缩制冷系统进行简单改造，改造后性能稳定，大大提高了系统的性能系数，达到了准两级压缩系统的制冷效果;采用活塞式压缩机，扩大了活塞式压缩机的使用范围，改善压缩机在低温工况和高温工况下的性能；该系统中曲轴传感器精度高，脉冲变频电磁阀调节灵敏、响应时间短，PLC控制器能够精确控制喷射时间及喷射量，同时在中间压力处进行喷射，气缸中制冷剂混合后达到合适的压力，在压缩机中进行二次压缩，实现了准两级压缩制冷系统的过程，而该系统只用了一台往复活塞式压缩机，系统结构简单，维修方便，性能系数高，具有很好的经济性及实用性，便于系统的推广应用；其主体结构简单，安装使用方便，安全性好，具有良好的市场应用前景，应用环境友好。
【附图说明】
[0008]图1为本发明涉及的活塞压缩机中间喷射准两级压缩制冷系统的结构原理示意图
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步详细说明。
[0010]实施例1:
[0011 ]本实施例涉及的活塞压缩机中间喷射准两级压缩制冷系统的主体结构包括:活塞式压缩机1、冷凝器2、膨胀节流装置3、蒸发器4、脉冲变频电磁阀5、毛细管6、喷嘴7、曲轴8、曲轴位置传感器9和PLC控制器10;所述活塞式压缩机I主体结构包括进气阀门11、排气阀门12、活塞13、进气室14、排气室15和压缩气缸16;活塞式压缩机I排气室15端与冷凝器2进口端连接，冷凝器2为风冷式冷凝器，冷凝器2出口端第一支路连接有膨胀节流装置3，膨胀节流装置3出口端与蒸发器4进口端连接，蒸发器4出口端与活塞式压缩机I的进气室14相连接，进气室14右侧置有排气室15，进气室14和排气室15下端置有压缩气缸16，进气室14与压缩气缸16之间置有进气阀门11，排气室15与压缩气缸16之间置有排气阀门12;冷凝器2出口端第二支路连接脉冲变频电磁阀5入口端，脉冲变频电磁阀5出口端与毛细管6进口端连接，毛细管6长度为3-5cm，毛细管出口端通过喷嘴7与压缩气缸16连接，喷嘴7位于压缩气缸16侧面外壁中间处，喷嘴7通过攻丝的方式与压缩气缸16连接，喷嘴7为喇叭状开口，喷嘴7与压缩气缸16连通的喷射通道直径为3_5mm;压缩气缸16下端置有活塞13，活塞13下端与曲轴8固定连接，用以带动活塞13运动，曲轴8上置有曲轴位置传感器9，曲轴位置传感器9采用720线光电编码器，曲轴旋转一周该传感器可输出720个脉冲信号，即0.5°为一个脉冲信号，脉冲信号用以作为喷射定时和喷射持续时间的度量;PLC控制器10分别与脉冲变频电磁阀5和曲轴位置传感器9电连接，PLC控制器10通过接收曲轴位置传感器9传来的位置信号，控制脉冲变频电磁阀5的开启时间，脉冲变频电磁阀5收到PLC控制器10的信号后在0.5ms内做出响应，控制制冷剂喷射量，喷射量占整个制冷系统循环制冷剂的5%-10%。
[0012]所述曲轴位置传感器采用市售的720线的光电编码器，能够高精度测量被测物的转角或直接位移量，720线光电编码器包括光栅盘和光电检测装置;光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔，由于光栅盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。曲轴旋转一周该传感器可输出720个脉冲信号，8卩0.5°为一个脉冲信号，该信号作为喷射定时和喷射持续时间的度量。
[0013]实施例2:
[0014]本实施例在使用时，从压缩机I中流出的高温高压的制冷剂蒸气经过冷凝器2之后，变成饱和制冷剂液体，这时制冷剂液体分成两路，其中第一支路制冷剂流经膨胀节流装置3后节流，变成低温低压制冷剂液体，进入蒸发器4，制冷剂在低压下蒸发气化，之后进入压缩机I中形成单级蒸气压缩制冷循环;第二支路制冷剂液体流经脉冲变频电磁阀5，PLC控制器10接收曲轴位置传感器9传输的开启信号，脉冲变频电磁阀5打开，冷凝器2出口的5%-10%高压制冷剂进入管道中，经毛细管6节流降压后，通过喷嘴7喷射到压缩机气缸16中；当活塞13压缩到喷嘴7处时，PLC控制器1接收传感器传输的关闭信号，脉冲变频电磁阀5关闭，冷凝器2出口的高压制冷剂不再进入喷射管道，完成喷射循环过程;第一支路与第二支路输送的制冷剂在压缩气缸16中混合，由活塞式压缩机I进行二次压缩，实现了准两级压缩制冷系统的过程。
【主权项】
1.一种活塞压缩机中间喷射准两级压缩制冷系统，其特征在于其主体结构包括:活塞式压缩机、冷凝器、膨胀节流装置、蒸发器、脉冲变频电磁阀、毛细管、喷嘴、曲轴、曲轴位置传感器和PLC控制器;所述活塞式压缩机主体结构包括进气阀门、排气阀门、活塞、进气室、排气室和压缩气缸;活塞式压缩机排气室端与冷凝器进口端连接，冷凝器为风冷式冷凝器，冷凝器出口端第一支路连接有膨胀节流装置，膨胀节流装置出口端与蒸发器进口端连接，蒸发器出口端与活塞式压缩机的进气室相连接，进气室右侧置有排气室，进气室和排气室下端置有压缩气缸，进气室与压缩气缸之间置有进气阀门，排气室与压缩气缸之间置有排气阀门；冷凝器出口端第二支路连接脉冲变频电磁阀入口端，脉冲变频电磁阀出口端与毛细管进口端连接，毛细管长度为3_5cm，毛细管出口端通过喷嘴与压缩气缸连接，喷嘴位于压缩气缸侧面外壁中间处，喷嘴通过攻丝的方式与压缩气缸连接，喷嘴为喇叭状开口，喷嘴与压缩气缸连通的喷射通道直径为3-5_;压缩气缸下端置有活塞，活塞下端与曲轴固定连接，用以带动活塞运动，曲轴上置有曲轴位置传感器，曲轴位置传感器采用线光电编码器，曲轴旋转一周该传感器可输出720个脉冲信号，即0.5°为一个脉冲信号，脉冲信号用以作为喷射定时和喷射持续时间的度量;PLC控制器分别与脉冲变频电磁阀和曲轴位置传感器电连接，PLC控制器通过接收曲轴位置传感器传来的位置信号，控制脉冲变频电磁阀的开启时间，脉冲变频电磁阀收到PLC控制器的信号后在0.5ms内做出响应，控制制冷剂喷射量，喷射量占整个制冷系统循环制冷剂的5%-10%。
【文档编号】F25B41/00GK106091455SQ201610630902
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月4日 公开号201610630902.2, CN 106091455 A, CN 106091455A, CN 201610630902, CN-A-106091455, CN106091455 A, CN106091455A, CN201610630902, CN201610630902.2
【发明人】贺素艳, 赵有信, 杨玉涛, 王超, 李园, 李国峰, 贾伟园
【申请人】青岛大学