热应力补偿装置、制冷机组及其补偿热应力的方法、冷库

摘要

本发明公开了一种热应力补偿装置、制冷机组及其补偿热应力的方法、冷库。其中热应力补偿装置，包括：第一连接件，与受热应力影响的第一部件连接；第二连接件，与不受热应力影响的第二部件连接，或者与受热应力影响的第三部件连接；调节组件，其两端分别连接第一连接件和第二连接件，用于调节第一连接件与第二连接件之间的间距大小。本发明可以对热应力引发的应变进行补偿。

说明书

技术领域

本发明涉及热应力补偿控制技术领域，尤其涉及一种热应力补偿装置，以及当热应力补偿装置应用在制冷机组中时，补偿热应力的方法。

背景技术

现有技术中有些制冷机组的制冷温度较低，因而部分管路中的冷媒温度与环境温度的差值较大，例如冷凝机组是冷库中最常使用的制冷机组，因此冷凝机组的制冷温度比家用空调低很多，进而在部分管路中的冷媒温度与环境温度的差值也比家用空调更大。管路部件作为冷凝机组中重要的组成部件，一旦发生损坏，将会直接造成经济损失，甚至引起严重的安全事故。尤其是在冷凝器分气管等管径突变的管段处由热应力引起的拉压载荷最容易导致管路断裂。

例如某些冷库的冷凝机组的制冷温度很低，低温冷库要求制冷温度在-23℃—-30℃之间。冷凝机组的管路安装完成后，如果某一段管路结构的柔性较低或者管路内壁温度与外环温度的温差大，管路热应力将会很大，尤其是在一些管径缩小的地方，管路十分容易发生断裂破坏，从而导致冷媒泄露等事故。

为了解决上述问题，现有的低温制冷机组基本上使用的是分液头与毛细管来代替原有的分气管，但是在一些分路较多的系统里面，分液头与毛细管方案在设计环节和生产环节都存在低效和成本过高的问题，不仅设计时需要分别设计每根毛细管的长度，而且在生产时由于没有良好的定位与限位经常引起生产异常。

发明内容

为了解决现有技术中因热应力引发的部件的变形无法得到补偿的技术问题，本发明提出了热应力补偿装置、制冷机组及其补偿热应力的方法、冷库。

本发明提出的热应力补偿装置，包括：

第一连接件，与受热应力影响的第一部件连接；

第二连接件，与不受热应力影响的第二部件连接，或者与受热应力影响的第三部件连接；

调节组件，其两端分别连接第一连接件和第二连接件，用于调节第一连接件与第二连接件之间的间距大小。

进一步，所述调节组件包括：

连接臂，所述连接臂设有两个，两个连接臂分别与第一连接件、第二连接件一一对应连接，两个连接臂相对的侧面设有啮合齿；

齿轮，夹持在两个连接臂之间，与两个连接臂的啮合齿相互啮合；

动力件，与所述齿轮连接，用于驱动所述齿轮转动以调节与两个连接臂连接的第一连接件、第二连接件之间的间距。

进一步，所述连接臂设有啮合齿的部分设有刻度。

进一步，热应力补偿装置还包括：

检测件，用于检测所述连接臂移动的刻度；

控制器，根据要移动的刻度以及检测件的检测结果对所述驱动件进行控制。

进一步，所述第一连接件和/或第二连接件与所述调节组件可拆卸连接。

本发明提出的制冷机组，包括压缩机、室内换热器、室外换热器以及位于室内换热器和室外换热器之间的电子膨胀阀，一端与室外换热器和电子膨胀阀之间的管路连接另一端与压缩机的吸气口连接的支路，设置在所述支路中的支路电子膨胀阀，所述制冷机组中管径发生变化且会受到热应力的至少一个部件中安装了上述技术方案所述的热应力补偿装置。

进一步，所述热应力补偿装置的第一连接件与室外换热器或室内换热器中受热应力影响的一根分气管连接，第二连接件与室外换热器或室内换热器中不受热应力影响的部件连接。

进一步，所述制冷机组为冷凝机组。

本发明提出的冷库，采用上述技术方案所述的制冷机组。

当热应力补偿装置的第一连接件室外换热器或室内换热器中受热应力影响的一根分气管连接，第二连接件与室外换热器或室内换热器中不受热应力影响的部件连接时，制冷机组的补偿热应力的方法，包括：

制冷机组通电后且压缩机未启动之前，检测与所述第一连接件连接的分气管的温度T；

在压缩机启动后到压缩机稳定运行的过程中，每间隔预设时长检测一次与所述第一连接件连接的分气管的温度Tn；

当n大于等于2时，计算与所述第一连接件连接的分气管的热应力大小；

根据热应力大小对所述热应力补偿装置的调节组件进行相应控制。

进一步，所述热应力大小根据公式ε= k*[T

进一步，根据热应力大小对所述热应力补偿装置的调节组件进行相应控制包括：当热应力大小小于第一预设值时，不对调节组件进行调节，或者对调节组件进行预先调节，使得与所述第一连接件连接的分气管不受到调节组件的拉应力。

进一步，根据热应变大小对所述热应力补偿装置的调节组件进行相应控制包括：当热应力大小大于等于第一预设值且小于第二预设值时，根据热应力大小计算需要调节的刻度，根据需要调节的可读对调节组件进行调节。

进一步，根据热应力大小对所述热应力补偿装置的调节组件进行相应控制包括：

当热应力大小大于等于第二预设值时，开启所述支路电子膨胀阀对压缩机的吸气管进行喷液；

调节电子膨胀阀的开度，直至最近一次计算得到的热应力大小小于所述第一预设值。

本发明设计了一种热应力补偿装置，使得受热应力影响产生应变的部件可以得到相应的补偿，当热应力补偿装置具体用来补偿管路热应力时，可以减少管路的应力应变，提升管路运行的稳定性，增加管路寿命。当热应力补偿装置应用在蒸发器中时，可以使得蒸发器采用成本较低且方便实施的分气管，无需再使用成本较高的分液头和毛细管。本发明的热应力补偿的方法通过管路工作温度和管路静止温度来判断管路热应力的大小，并通过一种自动调节拉/压力以及力矩的装置来补偿管路热应力，具有动态调节外力补偿的作用，能够有效的对不同应力状态下的管路应力进行外部补偿,同时，通过判断温度变化的趋势对装置进行较为准确的调节。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明的热应力补偿装置的一个实施例的结构示意图。

图2是本发明的制冷机组的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本发明的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

下面结合附图以及实施例对本发明的原理进行详细说明。

本发明的热应力补偿装置包括第一连接件001、第二连接件002以及连接第一连接件001和第二连接件002的调节组件003，调节组件003的两端分别连接第一连接件001和第二连接件002，用来调节第一连接件001与第二连接件002之间的间距大小。第一连接件001和第二连接件002虽然名称不同，但是结构可以相同，仅仅是连接的部件不同。

使用时，第一连接件001与受热应力影响的第一部件连接，第二连接件002可以与不受热应力影响的第二部件连接，也可以与受热应力影响的第三部件连接。当第一连接件001和第二连接件002均连接两个受热应力影响的部件时，如何对调节组件003进行控制相对比较复杂，因此在一个较优实施例中，第一连接件001与受热应力影响的第一部件连接，第二连接件002与不受热应力影响的第二部件连接，这样使得调节组件003的控制更加简单、易实施。

如图1所示，在本发明的一个具体实施例中，调节组件003包括两个连接臂031、一个齿轮032以及一个动力件。两个连接臂031分别与第一连接件001、第二连接件002一一对应连接，并且两个连接臂031相对的侧面设有啮合齿，图中连接臂具体的形状包括分别用来与第一连接件、第二连接件可拆卸连接的连接部分，与连接部分连接的齿条部分，齿条部分上面可设置刻度，或者说连接臂设有啮合齿的部分设有刻度。齿轮032夹持在两个连接臂之间，在图中的实施例中具体是夹持在两个连接臂的齿条部分之间，齿轮与两个连接臂的啮合齿相互啮合。动力件与齿轮连接，用来驱动齿轮转动，以调节与两个连接臂连接的第一连接件、第二连接件之间的间距。动力件可以是电机，也可以是电机和传动部件的组合，还可以是其他驱动齿轮转动的机构。

第一连接件001和/或第二连接件002与连接臂032可拆卸连接，其具体的结构可以采用现有技术中的可拆卸连接结构，第一连接件001与第一部件连接的部分可以采用柔性材质制成，第一连接件001与连接臂连接的部分可以采用刚性材质制成，同样的，第二连接件002与第二部件或第三部件连接的部分可以采用柔性材质制成，第二连接件002与连接臂连接的部分也可以采用刚性材质制成。

在一个较优实施例中，热应力补偿装置还可以包括检测件和控制器，检测件用来检测连接臂移动的刻度，控制器根据要移动的刻度以及检测件的检测结果对驱动件进行控制，以便对调节组件进行闭环式精确控制。

在其他实施例中，调节组件也不限于图1中所示出的具体结构，只要是能够实现第一连接件和第二连接件之间间距可调整的机构均可以应用在本发明中，例如两个结构相互配合可来回移动的滑轨，进一步还可以设置对滑轨移动进行限位的限位件，对限位件的动作进行控制的控制部件等等，不限于本发明所列举的有限的几个具体实施结构。

如图2所示，本发明的制冷机组，该制冷机组包括压缩机1、室内换热器2、室外换热器3，串联在室外换热器3与室内换热器2之间的干燥过滤器4、电子膨胀阀5以及供液截止阀6，压缩机1的吸气口与四通转向阀7连接的管路上设有气液分离器8，并且气液分离器8与吸气口之间的管路上设置着吸气感温包9以及低压传感器10，压缩机1的排气口与四通转向阀7之间的管路上设有高压开关11，压缩机的排气口处设有排气感温包12，四通转向阀7与室内换热器连接的管路上串联着吸气过滤器13（双向）、吸气截止阀14，还有一根支路，该支路的一端与室外换热器3和电子膨胀阀5之间的管路连接，另一端与压缩机1的吸气口连接，在该支路上设有支路电子膨胀阀15以及喷液毛细管16，支路电子膨胀阀与喷液毛细管之间还可以设置支路过滤器17，在压缩机1的排气口与气液分离器8的出气管之间还设有一条分路，该分路上设有卸载电磁阀18。

该制冷机组中管径发生变化且会受到热应力的至少一个部件中安装了上述技术方案的热应力补偿装置。在一个具体应用例中，热应力补偿装置的第一连接件与室外换热器或室内换热器中受热应力影响的一根分气管连接，第二连接件与室外换热器或室内换热器中不受热应力影响的部件连接。例如，当室外换热器作为蒸发器时，将热应力补偿装置的第一连接件安装在室外换热器的分气管上的管径突变处，该分气管上还安装了一个分气管感温包19，第二连接器安装在在室外换热器的换热铜管的弯头上，机组制冷时，第一连接件和第二连接件都采用圆环结构，包裹住管路，来提供拉应力。安装了该热应力补偿装置，使得室外换热器可以采用现有的分气管，不用再采用分液头与毛细管，管路设计更加简单、方便。

本发明不限制制冷机组的类型，制冷机组可以为冷凝机组。当冷库中采用了本发明的制冷机组时，冷库也属于本发明的保护范围。

下面介绍本发明的制冷机组的补偿热应力控制方法的具体实现步骤。

制冷机组通电后且压缩机未启动之前，检测与第一连接件连接的分气管的温度T，例如在制冷机组通电以后，就立即读取分气管感温包检测的温度，此时压缩机未启动，分气管感温包检测的温度近似于分气管在没有热应力状态下的温度。

接着，在压缩机启动后到压缩机稳定运行的过程中，每间隔预设时长检测一次与第一连接件连接的分气管的温度Tn。

第一次检测时，即n=1时，不进行任何处理。

第二次检测后，当n大于等于2时，计算与第一连接件连接的分气管的热应力大小，然后根据热应力大小对热应力补偿装置的调节组件进行相应控制。热应力大小根据公式ε=k*[Tn-Tn-1+Tn-T]计算得到，ε为热应力大小，k为比例系数，k的具体值取决于分气管的线膨胀系数，弹性模量以及管路形状。分气管的材料不同则线膨胀系数、弹性模量等也不同，具体可以通过实验数据或者技术人员总结出来的经验值得到。

当热应力大小小于第一预设值时，即k*[T

当热应力大小大于等于第一预设值时，k*[T

当热应力大小大于等于第一预设值且小于第二预设值时，即ε0≤ k*[T

当[T

在一个具体实施例中，当与第一连接件连接的分气管为铜管时，第一预设值和第二预设值可以根据ε1=500um、ε0=350um来取值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。