专利名称：制冷及热泵设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及热处理设备领域，尤其涉及一种制冷及热泵设备，该制冷及热泵设备利用压缩机的润滑油作为热源。
背景技术：
在各种机械设备中，压缩机是一个重要的部件，压缩机在运行过程中需要使用润滑油来进行润滑。由于压缩机的工作温度较高，润滑油在压缩机中也会被加温到较高的温度。而润滑油是有一定的工作温度范围的，过低的润滑油温度或者过高的润滑油温度都会导致润滑油的性能下降并引发润滑油变质。尤其是当润滑油的温度上升到110-120° C时，润滑油会失去其特性粘度，造成压缩机的性能下降甚至引起压缩机故障。为了使得润滑油能够运行在合适的温度范围内，通常会为压缩机的润滑油系统配备冷却系统。现有技术中使用的润滑油冷却系统包括风冷换热器和水冷换热器。如果采用风冷换热器，那么风冷系统是强制风冷换热器。考虑到室外的工作环境，风冷换热器的能量和风扇功率均不能调节，这些因素都造成了强制风冷换热器的工作状态不稳定以及效率差。如果采用水冷换热器。那么需要一套水路系统，传统的水路系统是一个封闭水系统，该水系统在压缩机停止运行时需要防冻结保护。由于水路系统的温度控制较为复杂，造成使用水冷换热器实现成本较高，控制难度较大。
实用新型内容本实用新型旨在提出一种制冷及热泵设备。该制冷及热泵设备以压缩机中的润滑油作为热源，在控制润滑油温度的同时实现水加热或者水冷却的功能。根据本实用新型的一实施例，提出一种制冷及热泵设备，包括压缩机、第一热交换器和第二热交换器。压缩机使用润滑油。第一热交换器是壳管式换热器，第一热交换器的管程通路连接到压缩机的润滑油系统，管程通路的管程入口连接到压缩机的润滑油出口，润滑油作为第一热交换器的管程流体，第一热交换器的壳程通路连接到水加热系统，壳程通路的壳程入口连接到水加热系统的水出口，水作为第一热交换器的壳程流体，润滑油出口流出的高温润滑油与水出口流出的低温水热交换，形成低温润滑油和高温水，管程通路的管程出口连接到压缩机的润滑油入口，低温润滑油流入润滑油入口，壳程通路的壳程出口连接到水加热系统的水入口，高温水流入水入口。第二热交换器是壳管式换热器，第二热交换器的管程通路通过换向阀与第一热交换器的管程通路连通，第二热交换器的管程入口通过换向阀连接到第一热交换器的管程出口，第二热交换器的管程出口连接到压缩机的润滑油入口，换向阀打开，低温润滑油的一部分进入第二热交换器的管程通路作为第二热交换器的管程流体，第二热交换器的壳程通路连接到水冷却系统，壳程通路的壳程入口连接到水冷却系统中的水出口，壳程出口连接到水冷却系统的水入口，水作为第二热交换器的壳程流体，低温润滑油与水出口流出的高温水热交换，形成高温润滑油和低温水，高温润滑油由管程出口流出第二热交换器进入压缩机的润滑油入口，低温水由壳程出口流出第二热交换器进入水冷却系统的水入口，换向阀关闭，第二热交换器不工作，第一热交换器流出的低温润滑油全部流入压缩机。在一个实施例中，第一热交换器的管程通路具有两个管程入口和两个管程出口，在第一热交换器的第一端和第二端分别具有一个管程入口和一个管程出口，在第一热交换器的第一端的管程入口连接到压缩机的润滑油出口，第一端的管程出口通过节流阀连接到压缩机的润滑油入口，第二端的管程入口连接到压缩机的润滑油出口，第二端的管程出口通过换向阀连接到第二热交换器的管程入口。第一热交换器的壳程通路具有两个壳程入口和一个壳程出口，两个壳程入口分别位于第一热交换器的两端，一个壳程出口位于第一热交换器的中部。在一个实施例中，第二热交换器的管程通路具有一个管程入口和一个管程出口，管程出口位于第二热交换器的第一端，管程入口位于第二热交换器的第二端。第二热交换器的壳程通路具有两个壳程入口和一个壳程出口，两个壳程入口分别位于第二热交换器的两端，一个壳程出口位于第二热交换器的中部。在一个实施例中，该制冷及热泵设备还包括控制器，控制器连接到压缩机、第一热交换器、第二热交换器、节流阀和控制阀。本实用新型的制冷及热泵设备与压缩机的润滑油系统相连通，制冷及热泵系统利用与外界连通的水作为润滑油系统的温度调节媒介，使得润滑油的温度能够被控制在合适的工作温度范围。同时，在与润滑油的热交换的过程中，实现对流入的水的加热或者冷却处理，回收热能进行制热或者制冷。由于本实用新型使用外界的水，因此不需要独立的防冻设备。
图1揭示了根据本实用新型的一实施例的制冷及热泵设备的结构图。
具体实施方式
热泵技术是近年来倍受关注的新能源技术。人们所熟悉的“泵”是一种可以提高位能的机械设备，比如水泵主要是将水从低位抽到高位。而“热泵”是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，提供可被人们所用的高品位热能的装置。本实用新型利用了热泵技术的思想，将润滑油冷却或者加温过程中的热量流动加以收集，收集的热量用于对水的加温或者冷却，并提供相应的热水或者冷水。本实用新型的制冷及热泵设备中使用的水是来自外部的开放式的水，不是像传统技术中那样使用封闭的水系统。使用开放式的水的优势在于由于与外部的水网系统连接，可以利用相对庞大的外部水网来确保水不会被冰冻，因此可以省去现有技术中的防冻结保护的设备。并且外部水网中的水温相对可以保持恒定(或者在一个较小的范围中波动)，也使得传统技术中需要对水温加以控制的过程被省略。图1揭示了根据本实用新型的一实施例的制冷及热泵设备的结构图。如图1所示，该制冷及热泵设备100包括压缩机102、第一热交换器103和第二热交换器116。压缩机102使用润滑油并且具有润滑油系统。第一热交换器103是壳管式换热器。壳管式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板(挡板)和管箱等部件组成。壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。等边三角形排列较紧凑，管外流体湍动程度高，传热分系数大；正方形排列管壳式换热器则管外清洗方便，适用于易结垢的流体。流体每通过管束一次称为一个管程；每通过壳体一次称为一个壳程。为提高管内流体速度，可在两端管箱内设置隔板，将全部管子均分成若干组。这样流体每次只通过部分管子，因而在管束中往返多次，这称为多管程。同样，为提高管外流速，也可在壳体内安装纵向挡板，迫使流体多次通过壳体空间，称为多壳程。多管程与多壳程可配合应用。第一热交换器103的管程通路连接到压缩机102的润滑油系统，管程通路的管程入口连接到压缩机的润滑油出口，润滑油作为第一热交换器103的管程流体，第一热交换器103的壳程通路连接到水加热系统，壳程通路的壳程入口连接到水加热系统的水出口，水作为第一热交换器的壳程流体。润滑油出口流出的高温润滑油与水出口流出的低温水热交换，形成低温润滑油和高温水，管程通路的管程出口连接到压缩机的润滑油入口，低温润滑油流入润滑油入口，壳程通路的壳程出口连接到水加热系统的水入口，高温水流入水入口。参考图1所示，在图1所示的实施例中，第一热交换器103的管程通路具有两个管程入口和两个管程出口。在第一热交换器103的第一端110和第二端111分别具有一个管程入口 106a和一个管程出口 106b。在第一热交换器103的第一端110的管程入口连接到压缩机102的润滑油出口 102a，第一端110的管程出口 106b通过节流阀118连接到压缩机102的润滑油入口 102b。第二端111的管程入口 106a连接到压缩机的润滑油出口 102a，第二端111的管程出口 106b通过换向阀119连接到第二热交换器116的管程入口。第一热交换器103的壳程通路具有两个壳程入口和一个壳程出口。两个壳程入口分别位于第一热交换器103的两端,第一壳程入口 112位于第一热交换器103的第一端110 —侧,第二壳程入口 113位于第一热交换器103的第二端111 一侧。壳程出口 114位于第一热交换器103的中部。第一热交换器103中的流体流动方向和热交换的过程如下:润滑油是管程流体。由压缩机中流出的高温润滑油分别由位于第一热交换器103的两端的管程入口 106a进入到第一热交换器103的管程中。来自外部水网的水是壳程流体。来自水网的低温水(相对于高温润滑油而言，水是低温的)分别由第一壳程入口 112和第二壳程入口 113进入到第一热交换器103的壳程中。高温润滑油和低温水进行热交换,润滑油被冷却而水被加温。冷却后的低温润滑油分别由位于第一热交换器103的两端的管程出口 106b流出。位于第一端110的管程出口 106b通过一个节流阀118连接到压缩机的润滑油入口，由第一端110 —侧的管程出口 106b流出的低温润滑油(经冷却后的润滑油)可以直接进入到压缩机中使用。由第二端111 一侧的管程出口 106b流出的低温润滑油有两个路径:如图1所示，一个路径是通过换向阀119连接到第二热交换器116的管程，另一个路径是通过换向阀119连接到压缩机102的润滑油入口。在换向阀119切换至第二热交换器116的路径时，低温的润滑油可被用于另一个水冷却的流程。在换向阀119切换至与压缩机102相连时，低温润滑油直接返回到压缩机中使用。节流阀118的作用是调节两个管程出口 106b的润滑油流量。节流阀118开启较大时，冷却后的低温润滑油主要返回压缩机。在节流阀118开启较小时，冷却后的低温润滑油主要由第二端111处的管程出口流出，然后根据换向阀119的方向选择流动路径。被加热后的高温水由壳程出口 114流出，进入外部水网管道。第二热交换器116也是壳管式换热器，第二热交换器116的管程通路通过换向阀119与第一热交换器103的管程通路连通，第二热交换器的管程入口通过换向阀连接到第一热交换器的管程出口，第二热交换器的管程出口连接到压缩机的润滑油入口，换向阀119打开，低温润滑油的一部分进入第二热交换器的管程通路作为第二热交换器的管程流体，第二热交换器的壳程通路连接到水冷却系统，壳程通路的壳程入口连接到水冷却系统中的水出口，壳程出口连接到水冷却系统的水入口，水作为第二热交换器的壳程流体，低温润滑油与水出口流出的高温水热交换，形成高温润滑油和低温水，高温润滑油由管程出口流出第二热交换器进入压缩机的润滑油入口，低温水由壳程出口流出第二热交换器进入水冷却系统的水入口，换向阀关闭，第二热交换器不工作，第一热交换器流出的低温润滑油全部流入压缩机。在图1所示的实施例中，第二热交换器116的管程通路具有一个管程入口 107a和一个管程出口 107b，管程出口 107b位于第二热交换器116的第一端127，管程入口 107a位于第二热交换器116的第二端128。第二热交换器116的壳程通路具有两个壳程入口和一个壳程出口。两个壳程入口分别位于第二热交换器116的两端，第三壳程入口 120位于第二热交换器116的第一端127 —侧，第四壳程入口 121位于第二热交换器116的第二端128一侧。第二热交换器的壳程出口 122位于第二热交换器116的中部。第二热交换器116是否处于工作状态由换向阀119的路径流向确定。在换向阀119将路径流向切换至直接流向压缩机时第二热交换器116不工作。在换向阀将路径流向切换至流向第二热交换器116时第二热交换器116中的流体流动方向和热交换的过程如下:润滑油是管程流体。由第一热交换器103中流出的低温润滑油从位于第二热交换器116的第二端128处的管程入口 107a进入到第二热交换器116的管程中。来自外部水网的水是壳程流体。来自水网的高温水(比冷却后的润滑油温度高，需要进行降温的水)分别由第三壳程入口 120和第四壳程入口 121进入到第二热交换器116的壳程中。低温润滑油和高温水进行热交换，润滑油被加温而水被冷却。加温后的润滑油由位于第二热交换器116的第一端的管程出口 107b流出。加温后的润滑油返回到压缩机中，由于从第二热交换器116中流出的润滑油的温度较高，为了控制返回到压缩机中的润滑油的温度，需要对节流阀118和换向阀119进行控制，调节分别从第一热交换器103和第二热交换器116中返回的润滑油的比例，使得混合后的润滑油的温度能够在润滑油合适的温度范围内。在必要时，可以切换换向阀119的路径流向，不再对润滑油进行加热以降低返回压缩机的润滑油的温度。被冷却后的低温水由壳程出口 122流出，进入外部水网管道。在图1所示的实施例中，该制冷及热泵设备100还包括控制器115，控制器115连接到压缩机102、第一热交换器103以及其中的各个管道和阀、第二热交换器116以及其中的各个管道和阀、节流阀118和控制阀119。控制器115检测如下的数据:压缩机102的润滑油出口的润滑油温度、润滑油入口的润滑油温度。根据压缩机102的润滑油进出口的温度是否落在润滑油的合适工作温度范围内，来控制第一热交换器103、第二热交换器116、节流阀118和换向阀119，调节润滑油的流向和流量分配，以确保返回到压缩机的润滑油的温度是合适的，使得压缩机中润滑油始终处于合适的工作温度范围内。本实用新型的制冷及热泵设备与压缩机的润滑油系统相连通，制冷及热泵系统利用与外界连通的水作为润滑油系统的温度调节媒介，使得润滑油的温度能够被控制在合适的工作温度范围。同时，在与润滑油的热交换的过程中，实现对流入的水的加热或者冷却处理，回收热能进行制热或者制冷。由于本实用新型使用外界的水，因此不需要独立的防冻设备。
权利要求1.一种制冷及热泵设备，其特征在于，包括: 压缩机，压缩机使用润滑油； 第一热交换器，第一热交换器是壳管式换热器，第一热交换器的管程通路连接到压缩机的润滑油系统，管程通路的管程入口连接到压缩机的润滑油出口，润滑油作为第一热交换器的管程流体，第一热交换器的壳程通路连接到水加热系统，壳程通路的壳程入口连接到水加热系统的水出口，水作为第一热交换器的壳程流体，润滑油出口流出的高温润滑油与水出口流出的低温水热交换，形成低温润滑油和高温水，管程通路的管程出口连接到压缩机的润滑油入口，低温润滑油流入润滑油入口，壳程通路的壳程出口连接到水加热系统的水入口，高温水流入水入口 ； 第二热交换器，第二热交换器是壳管式换热器，第二热交换器的管程通路通过换向阀与第一热交换器的管程通路连通，第二热交换器的管程入口通过换向阀连接到第一热交换器的管程出口，第二热交换器的管程出口连接到压缩机的润滑油入口，换向阀打开，低温润滑油的一部分进入第二热交换器的管程通路作为第二热交换器的管程流体，第二热交换器的壳程通路连接到水冷却系统，壳程通路的壳程入口连接到水冷却系统中的水出口，壳程出口连接到水冷却系统的水入口，水作为第二热交换器的壳程流体，低温润滑油与水出口流出的高温水热交换，形成高温润滑油和低温水，高温润滑油由管程出口流出第二热交换器进入压缩机的润滑油入口，低温水由壳程出口流出第二热交换器进入水冷却系统的水入口，换向阀关闭，第二热交换器不工作，第一热交换器流出的低温润滑油全部流入压缩机。
2.如权利要求1所述的制冷及热泵设备，其特征在于，所述第一热交换器的管程通路具有两个管程入口和两个管程出口，在第一热交换器的第一端和第二端分别具有一个管程入口和一个管程出口，在第一热交换器的第一端的管程入口连接到压缩机的润滑油出口，第一端的管程出口通过节流阀连接到压缩机的润滑油入口，第二端的管程入口连接到压缩机的润滑油出口，第二端的管程出口通过换向阀连接到第二热交换器的管程入口。
3.如权利要求2所述的制冷及热泵设备，其特征在于，所述第一热交换器的壳程通路具有两个壳程入口和一个壳程出口，两个壳程入口分别位于第一热交换器的两端，一个壳程出口位于第一热交换器的中部。
4.如权利要求3所述的制冷及热泵设备，其特征在于，所述第二热交换器的管程通路具有一个管程入口和一个管程出口，管程出口位于第二热交换器的第一端，管程入口位于第二热交换器的第二端。
5.如权利要求4所述的制冷及热泵设备，其特征在于，所述第二热交换器的壳程通路具有两个壳程入口和一个壳程出口，两个壳程入口分别位于第二热交换器的两端，一个壳程出口位于第二热交换器的中部。
6.如权利要求5所述的制冷及热泵设备，其特征在于，还包括控制器，所述控制器连接到压缩机、第一热交换器、第二热交换器、节流阀和控制阀。
专利摘要本实用新型揭示了一种制冷及热泵设备，包括压缩机、第一热交换器和第二热交换器。压缩机使用润滑油。第一热交换器是壳管式换热器，润滑油作为第一热交换器的管程流体，水作为第一热交换器的壳程流体，润滑油出口流出的高温润滑油与水出口流出的低温水热交换，形成低温润滑油和高温水。低温润滑油返回压缩机。第二热交换器是壳管式换热器，第二热交换器的管程通路通过换向阀与第一热交换器的管程通路连通，换向阀打开，低温润滑油的一部分进入第二热交换器的管程通路作为第二热交换器的管程流体，水作为第二热交换器的壳程流体，低温润滑油与水出口流出的高温水热交换，形成高温润滑油和低温水。高温润滑油返回压缩机。
文档编号F25B29/00GK203068875SQ20122072672
公开日2013年7月17日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者时佳 申请人:克莱门特捷联制冷设备(上海)有限公司