專利名稱：用于制冷循環(huán)的壓縮機(jī)、制冷循環(huán)及其運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制冷循環(huán)的壓縮機(jī)、制冷循環(huán)及其運(yùn)行方法。

背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的制冷循環(huán)中，使用形成為一組或多組壓縮機(jī)的多個(gè)壓縮機(jī)。為了減少壓 縮機(jī)的移動(dòng)部件的磨損，如往復(fù)式壓縮機(jī)中的活塞或渦旋壓縮機(jī)中的渦管，在這樣的壓縮 機(jī)中循環(huán)流動(dòng)的制冷劑攜帶一定量的潤滑劑，特別是機(jī)油。通常，制冷劑攜帶的這些油的一 部分收集在壓縮機(jī)的油池中。每個(gè)壓縮機(jī)具有一定的油排出率或油循環(huán)率，這取決于它的設(shè)計(jì)和運(yùn)行條件。壓 縮機(jī)的油循環(huán)率限定了單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)壓縮機(jī)輸送和從壓縮機(jī)排出的油量。當(dāng)制冷循環(huán)中的 多個(gè)壓縮機(jī)工作時(shí)，特別是當(dāng)使用具有不同油循環(huán)率的不同大小的壓縮機(jī)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)當(dāng)它 們接收太少的油時(shí)壓縮機(jī)由于缺少潤滑劑而損壞，或當(dāng)它們接收太多的油時(shí)，壓縮機(jī)由于 油擊(oil stroke)而損壞。這種情況尤其發(fā)生在當(dāng)具有低油循環(huán)率的制冷系統(tǒng)中的壓縮 機(jī)接收的油多于它們能夠排出的量時(shí)，以及當(dāng)具有高油循環(huán)率的制冷系統(tǒng)中的壓縮機(jī)接收 的油少于它們所需的用于潤滑的量時(shí)。如果這些壓縮機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)以可變的速度運(yùn)轉(zhuǎn) 并具有和其它壓縮機(jī)不同的油循環(huán)率和排量，那么這種情況變得更加糟糕。為了平衡多個(gè)壓縮機(jī)中所使用的油的分配，可以想到使用主動(dòng)油分配系統(tǒng)。然而 這樣的主動(dòng)油分配系統(tǒng)價(jià)格昂貴，并且給制冷系統(tǒng)帶來失效和發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，提供在制冷系統(tǒng)中使用更可靠的和無故障的壓縮機(jī)是有益的。另外，提供制 冷系統(tǒng)的可靠和無故障的運(yùn)行是有益的，不同大小的和可變轉(zhuǎn)速的壓縮機(jī)在該制冷系統(tǒng)中 運(yùn)行。本發(fā)明的示例性實(shí)施例包括用于制冷循環(huán)的壓縮機(jī)，其包括進(jìn)口、壓縮元件、出 口，其中，在運(yùn)行中，攜帶一定量油的氣體制冷劑的制冷劑流循環(huán)流經(jīng)進(jìn)口、壓縮元件和出 口，還包括油池，由氣體制冷劑攜帶的油的一部分收集在油池中，更進(jìn)一步地包括油循環(huán)率 增強(qiáng)特征件，其配置成當(dāng)油池中的油超過預(yù)定油池水平時(shí)，引導(dǎo)油從油池到制冷劑流。本發(fā)明的示例性實(shí)施例還包括一種制冷循環(huán)，其包括在流動(dòng)方向上，至少一個(gè)壓 縮機(jī)、放熱熱交換器、優(yōu)選地收集容器、至少一個(gè)蒸發(fā)器以及制冷劑在其中循環(huán)流動(dòng)的管 道，該至少一個(gè)蒸發(fā)器具有連接在其上游的膨脹裝置。本發(fā)明的示例性實(shí)施例還包括一種制冷循環(huán)，其包括至少一個(gè)較低吸入壓力壓縮 機(jī)、至少一個(gè)較高吸入壓力壓縮機(jī)、放熱熱交換器、優(yōu)選地收集容器、至少一個(gè)較低吸入壓 力蒸發(fā)器、至少一個(gè)較高吸入壓力蒸發(fā)器以及制冷劑在其中循環(huán)流動(dòng)的管道，該至少一個(gè) 較低吸入壓力蒸發(fā)器具有連接在其上游的膨脹裝置，該至少一個(gè)較高吸入壓力蒸發(fā)器具有 連接在其上游的膨脹裝置，其中所述至少一個(gè)較低吸入壓力壓縮機(jī)根據(jù)前述任一權(quán)利要求 配置。
本發(fā)明的示例性實(shí)施例還包括用于運(yùn)行制冷循環(huán)中的壓縮機(jī)的方法，其包括運(yùn)行 壓縮元件，以使攜帶一定量油的氣體制冷劑的制冷劑流循環(huán)流經(jīng)入口、壓縮元件和出口，并 使由氣體制冷劑攜帶的油的一部分收集在油池中，還包括如下步驟當(dāng)油池中的油超過預(yù) 定油池水平時(shí)，引導(dǎo)油從油池到制冷劑流。本發(fā)明的示例性實(shí)施例還包括用于運(yùn)行制冷循環(huán)的方法，其包括提供至少一個(gè)較 低吸入壓力壓縮機(jī)和至少一個(gè)較高吸入壓力壓縮機(jī)，該至少一個(gè)較低吸入壓力壓縮機(jī)和至 少一個(gè)較高吸入壓力壓縮機(jī)串聯(lián)連接并配置成，當(dāng)較低吸入壓力壓縮機(jī)的油池水平低于它 的預(yù)定油池水平時(shí)，它的油循環(huán)率總是低于較高吸入壓力壓縮機(jī)的油循環(huán)率，并且當(dāng)較低 吸入壓力壓縮機(jī)的油池水平高于它的預(yù)定油池水平時(shí)，它的油循環(huán)率總是高于較高吸入壓 力壓縮機(jī)的油循環(huán)率，運(yùn)行壓縮元件以使攜帶一定量油的氣體制冷劑的制冷劑流循環(huán)流經(jīng) 入口、壓縮元件和出口，并使由氣體制冷劑攜帶的油的一部分收集在油池中，在較低吸入壓 力壓縮機(jī)中，當(dāng)油池中的油超過預(yù)定油池水平時(shí)，引導(dǎo)油從油池到制冷劑流并從而到連接 在下游的較高吸入壓力壓縮機(jī)，由此實(shí)現(xiàn)較低吸入壓力壓縮機(jī)和較高吸入壓力壓縮機(jī)之間 的油的自調(diào)節(jié)平衡。


下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作更具體的描述，附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的任意類型壓縮機(jī)的示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的往復(fù)式壓縮機(jī)的示意圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的渦旋壓縮機(jī)的示意圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的往復(fù)式壓縮機(jī)的示意側(cè)視圖；圖5示出了第一油循環(huán)率平衡圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的第一多壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)的示意圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的第二多壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)的示意圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的第三多壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)的示意圖；以及圖9示出了第二油循環(huán)率平衡圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了制冷循環(huán)中使用的任意類型的壓縮機(jī)2。壓縮機(jī)2包括具有曲軸箱的殼體4、進(jìn)口 6、油池8、壓縮元件10、用于驅(qū)動(dòng)壓縮元 件10的曲軸12、使曲軸12旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)14、以及出口 18，所述壓縮元件10可以是往復(fù)式壓 縮機(jī)的壓縮元件，包括活塞、活塞桿等，或者是渦旋壓縮機(jī)的壓縮元件，包括渦管等，或者是 其他任何類型的壓縮機(jī)的壓縮元件。進(jìn)口 6連接到吸入管道，尤其是管系(piping)，到連接 在其上游的一個(gè)或多個(gè)蒸發(fā)器。出口 18連接到排出或壓力管道，尤其是管系，到連接在其 下游的放熱熱交換器。壓縮機(jī)的進(jìn)口 6附接到其右手側(cè)的壁，并且出口 18附接到壓縮機(jī)2 的上側(cè)。當(dāng)壓縮元件10運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，攜帶一定量油的氣體制冷劑的制冷劑流20(其由圖1中的 箭頭所示)流經(jīng)進(jìn)口 6、壓縮元件10和出口 18。氣體制冷劑所攜帶的油的一部分在流向壓 縮元件10的途中分離并落入油池8中，并收集在其中。氣體制冷劑與剩余的油一起被吸入壓縮元件10，在其中壓縮，并在出口 18處離開壓縮機(jī)2。來自油池8的油用于潤滑軸承、活 塞等，并最終也離開壓縮機(jī)2，到達(dá)連接在其下游的放熱熱交換器。如果分離出來的油比排 放出的油多，那么油池8中的油水平升高。在正常的油水平，壓縮機(jī)2的油循環(huán)率是額定的。在一定的預(yù)定油池水平，油循環(huán) 率增強(qiáng)特征件16進(jìn)入運(yùn)行，并提高壓縮機(jī)2的油循環(huán)率。當(dāng)油池8中的油超過預(yù)定油池水 平24時(shí)，這個(gè)油循環(huán)率增強(qiáng)特征件16強(qiáng)制油輸送并引導(dǎo)油從油池8到制冷劑流20。圖2示出了在制冷循環(huán)中使用的往復(fù)式壓縮機(jī)26。往復(fù)式壓縮機(jī)26的油池8形成在殼體4的下部左手側(cè)部分。進(jìn)口 6附接在右手 側(cè)部分的上側(cè)。壓縮元件吸入管路40設(shè)置成直接與出口 18相鄰，油霧流42和制冷劑流20 的至少一部分流過壓縮元件吸入管路40。往復(fù)式壓縮機(jī)26的壓縮元件由水平延伸的曲軸 12形成，曲軸12由馬達(dá)14可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)活塞桿30，所述活塞桿30進(jìn)而驅(qū)動(dòng)活塞 32并在壓縮室中壓縮攜帶油的制冷劑。與曲軸12的彎曲部分的左手側(cè)間隔分開的油分散 葉片28固定到曲軸12，以被馬達(dá)14可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。油分散葉片28具有甩油器(slinger) 的功能。當(dāng)油池8中的油達(dá)到預(yù)定油池水平24時(shí)，所述油分散葉片28浸在油池8中并分 散一定量的油以在曲軸箱中形成被制冷劑流20夾帶的油霧。該被夾帶進(jìn)入制冷劑氣體流 20中的油霧被吸入壓縮室中，結(jié)果，更多的油從壓縮機(jī)26中被輸送出來，從而油循環(huán)率將 得到提高。曲軸旋轉(zhuǎn)如附圖標(biāo)記36所示，活塞桿的運(yùn)動(dòng)如附圖標(biāo)記38所示，油霧的分散運(yùn)動(dòng) 如附圖標(biāo)記34所示。油分散葉片28的設(shè)計(jì)將影響油循環(huán)率的特性。從曲軸的軸線測量的油分散葉片 28的外部半徑和直徑將控制油循環(huán)率的增大水平。它的形狀將給出油循環(huán)率的函數(shù)作為油 水平的參數(shù)。可選擇地，可以使用與曲軸固定在一起并隨其一起旋轉(zhuǎn)的油分散盤或另一個(gè) 特征件。使用曲軸12自身作為增加油循環(huán)率的工具能達(dá)到相同的分散效果。當(dāng)油池8中 的油達(dá)到預(yù)定油池水平24時(shí)，曲軸自身將浸入油池8中，并分散一定量的油以形成被制冷 劑流20夾帶的油霧，由此增加油循環(huán)率。如果需要的話，另外的特征件可置于曲軸上，以進(jìn)一步地放大油分散。在這些實(shí)施例中，曲軸箱中油霧的流動(dòng)必須足夠強(qiáng)，以將油輸送至壓縮元件10的 吸入處(suction)中。這可以通過適當(dāng)?shù)剡x擇曲軸箱以及從曲軸箱通向壓縮元件10的通 道的尺寸來實(shí)現(xiàn)。在圖2中采用油分散板28來實(shí)現(xiàn)油循環(huán)率的平衡。圖3示出了在制冷循環(huán)中使用的渦旋壓縮機(jī)44。在圖3中，曲軸12基本上在豎直方向上延伸，進(jìn)口 6附接到左手側(cè)的壁，并且出口 18附接到殼體4的上側(cè)。旁通管路46在夾帶點(diǎn)48和進(jìn)口 6之間延伸，所述夾帶點(diǎn)48位于 曲軸箱4的左手側(cè)的壁處，基本上處于預(yù)定油池水平24的高度處，所述進(jìn)口 6與通向壓縮 元件10的吸入管路相連。旁通管路46可以形成為孔、管道或泵管，并且可以在壓縮機(jī)殼體 的內(nèi)部或如圖所示的外部。當(dāng)油池8中油的水平超過預(yù)定油池水平24時(shí)，將有凈流量的油離開油池8，被夾帶 進(jìn)入壓縮元件10的吸入流中，這將增加壓縮機(jī)44的油循環(huán)率，所述預(yù)定油池水平24等于額定油水平。這種效果可以通過靜壓夾帶(static pressure entrainment)來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)夾 帶點(diǎn)48盡可能接近壓縮元件10的吸入管路時(shí)，在那里靜壓最低，靜壓夾帶的效果最好。這 種效果也可以通過動(dòng)壓夾帶(dynamic pressure entrainment)來實(shí)現(xiàn)，例如通過提供噴射器。因?yàn)榕酝ü苈?6將夾帶點(diǎn)48連接到進(jìn)口 6內(nèi)的點(diǎn)或連接到進(jìn)口 6外的吸入管路， 所以靜壓差將導(dǎo)致相當(dāng)多的油從油池8被引導(dǎo)到制冷劑流20。旁通管路46中的油供給流由箭頭50所示。當(dāng)額外地提供泵或噴射器時(shí)，可進(jìn)一 步地增大從油池8到壓縮元件10的吸入管路的油供給流。圖4示出了制冷循環(huán)中使用的往復(fù)式壓縮機(jī)52。從圖4的側(cè)視圖中可以看到往復(fù)式壓縮機(jī)52的基本構(gòu)造包括旋轉(zhuǎn)的曲軸12、活塞 桿30和活塞32。與旁通管路46不同，往復(fù)式壓縮機(jī)52的旁通管路54在夾帶點(diǎn)56與壓縮 元件吸入管路58之間延伸，所述夾帶點(diǎn)56在預(yù)定油池水平24處，包括油流62的制冷劑流 20流經(jīng)所述壓縮元件吸入管路58。旁通管路54中的油供給流如箭頭60所示。在圖3和圖4中，通過吸入氣體夾帶的方式實(shí)現(xiàn)油循環(huán)率平衡。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如上文所述，當(dāng)壓縮機(jī)中的油池水平高于額定值時(shí)，人為地 增加壓縮機(jī)的油循環(huán)率。當(dāng)油池中的油池水平高時(shí)，油循環(huán)率增加，離開壓縮機(jī)的油量超過 了進(jìn)入壓縮機(jī)的油的凈流量。這樣，油池中的油池水平將降低，直至再次降到預(yù)定油池水平 和各自的額定水平。此時(shí)，油循環(huán)率將降低，離開壓縮機(jī)的油量將小于進(jìn)入壓縮機(jī)的油量。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如此處所述，可以實(shí)現(xiàn)自調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于控制所使用的壓縮 機(jī)中的油量，并能夠以被動(dòng)或半被動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)在多壓縮機(jī)系統(tǒng)中的壓縮機(jī)之間的油平 衡。由此，在降低了使用成本的同時(shí)，提高了系統(tǒng)可靠性。圖5示出了第一油循環(huán)率平衡圖64。圖64通過兩個(gè)示例函數(shù)示出了取決于增加的油池水平的油循環(huán)率的變化，即漸 變函數(shù)Π和階梯函數(shù)f2。當(dāng)油池8中的油超過了預(yù)定油池水平24時(shí)，通過油循環(huán)率增強(qiáng)特征件16，28，46， 54或其他任何油循環(huán)率增強(qiáng)特征件使油循環(huán)率增加，使得從壓縮機(jī)輸送出來的油比進(jìn)入壓 縮的新油要多。通過調(diào)節(jié)油循環(huán)率增強(qiáng)特征件的運(yùn)行強(qiáng)度(intensity)，可以實(shí)現(xiàn)油循環(huán)率的更 漸變的調(diào)節(jié)，如Π所示，或更突變的調(diào)節(jié)，如階梯函數(shù)f2所示。圖6示出了第一多壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)66。第一多壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)66包括在流動(dòng)方向上的一組三個(gè)壓縮機(jī)68、放熱熱交換 器70、收集容器72和三個(gè)并聯(lián)的蒸發(fā)器74，所述蒸發(fā)器74具有相應(yīng)的連接在其上游的膨 脹閥76。來自該組蒸發(fā)器74的吸入管路分成三個(gè)分離的吸入管路用于該組壓縮機(jī)68中的 每個(gè)壓縮機(jī)，來自該組壓縮機(jī)68的三個(gè)壓縮機(jī)的壓力管路在放熱熱交換器70之前結(jié)合形 成單個(gè)的壓力管路。同樣地，從收集容器72到該組蒸發(fā)器74的管路分成三個(gè)分離的管路， 來自蒸發(fā)器74的吸入管路結(jié)合形成單個(gè)的吸入管路用于該組壓縮機(jī)68。如果太多的油收集在一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)68的油池中，則通過提供具有油循環(huán)率 增強(qiáng)特征件的壓縮機(jī)68，如前文所述，其油循環(huán)率將分別得到調(diào)節(jié)和增大。另外，通過簡單的和低成本的方法獲得了壓縮機(jī)68中的油的可靠平衡。通過避免太多的油收集在一個(gè)壓 縮機(jī)中，能夠保證返回其他壓縮機(jī)的油量充足，并保證它們接收的油不會(huì)太少。圖7示出了第二多壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)68。第二多壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)78包括串聯(lián)連接的兩組壓縮機(jī)(即一組三個(gè)較低吸入壓 力壓縮機(jī)80和一組三個(gè)中間吸入壓力壓縮機(jī)82)、放熱熱交換器70、收集容器72和兩組 并聯(lián)連接的蒸發(fā)器(即第一組三個(gè)中間吸入壓力蒸發(fā)器88和第二組較低吸入壓力蒸發(fā)器 84)，第一組三個(gè)中間吸入壓力蒸發(fā)器88具有位于其上游的各自的膨脹閥90，第二組較低 吸入壓力蒸發(fā)器84具有位于其上游的各自的膨脹閥86。較低吸入壓力蒸發(fā)器84的排出管路合并成一個(gè)公共的吸入管路，然后分成三個(gè) 分離的吸入管路，用于每一個(gè)較低吸入壓力壓縮機(jī)80。較低吸入壓力壓縮機(jī)80的壓力管 路合并成一個(gè)公共的吸入管路，其分成三個(gè)分離的吸入管路，用于中間吸入壓力壓縮機(jī)82。 中間吸入壓力壓縮機(jī)82的壓力管路合并成一個(gè)公共的壓力管路，通向放熱熱交換器70。中 間吸入壓力蒸發(fā)器88的排出管路合并成一個(gè)公共的吸入管路，排入通向中間吸入壓力壓 縮機(jī)82的吸入管路中。對(duì)于具有串聯(lián)壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)，如圖7的實(shí)施例，必須仔細(xì)考慮較低吸入壓力 壓縮機(jī)和較高吸入壓力壓縮機(jī)之間的油循環(huán)率。根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例，較高吸入壓力壓縮機(jī)82被選擇成具有額定油循環(huán)率， 其中，較低吸入壓力壓縮機(jī)80包括油循環(huán)率增強(qiáng)特征件，如前文所述，以便提供自調(diào)節(jié)的 循環(huán)率。所期望的是，選擇壓縮機(jī)之間的油循環(huán)率的可變化性以及較高吸入壓力壓縮機(jī)和 較低吸入壓力壓縮機(jī)的運(yùn)行條件，使得當(dāng)較低吸入壓力壓縮機(jī)的油池水平低于額定值時(shí)， 它們的油循環(huán)率總是低于較高吸入壓力壓縮機(jī)中的一個(gè)，并且當(dāng)較低吸入壓力壓縮機(jī)的油 池水平高于額定值時(shí)，它們的油循環(huán)率總是高于較高吸入壓力壓縮機(jī)中的一個(gè)。這樣，可以 實(shí)現(xiàn)較高吸入壓力壓縮機(jī)和較低吸入壓力壓縮機(jī)之間的油的自調(diào)節(jié)平衡。如果在較高吸入壓力壓縮機(jī)82的排出處(discharge)和較低吸入壓力壓縮機(jī)80 的吸入處之間存在另外的管路，該管路改變進(jìn)入較低吸入壓力壓縮機(jī)80的油循環(huán)率，則當(dāng) 較低吸入壓力壓縮機(jī)80的油池水平高于預(yù)定的水平24時(shí)，較低吸入壓力壓縮機(jī)80的油循 環(huán)率必須高于進(jìn)入較低吸入壓力壓縮機(jī)80的最高可能的油循環(huán)率。當(dāng)油池水平低于預(yù)定 水平24時(shí)，則油排出率應(yīng)當(dāng)?shù)陀谶M(jìn)入壓縮機(jī)的最低可能的油循環(huán)率。圖8示出了第三多壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)92。第三多壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)92對(duì)應(yīng)于第二多壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)78，其區(qū)別在于，兩組壓 縮機(jī)即一組三個(gè)較低吸入壓力壓縮機(jī)94和一組三個(gè)較高吸入壓力壓縮機(jī)96不是串聯(lián)連 接，而是并聯(lián)連接。為了上述目的，較低吸入壓力蒸發(fā)器84的排出管路合并成一個(gè)公共的吸入管路， 用于該組較低吸入壓力壓縮機(jī)94，其然后分成三個(gè)分離的吸入管路，用于較低吸入壓力壓 縮機(jī)94中的每一個(gè)。同樣地，中間吸入壓力蒸發(fā)器88的排出管路合并成一個(gè)公共吸入管 路，用于該組較高吸入壓力壓縮機(jī)96，其然后分成三個(gè)分離的吸入管路，用于較高吸入壓力 壓縮機(jī)96中的每一個(gè)。較低吸入壓力壓縮機(jī)94的壓力管路合并成一個(gè)公共的壓力管路， 較高吸入壓力壓縮機(jī)96的壓力管路合并成一個(gè)公共的壓力管路，這兩個(gè)壓力管路在放熱熱交換器70之前結(jié)合在一起。在多壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)78和92兩者中，壓縮機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)可以根據(jù)本發(fā)明設(shè) 置成包括油循環(huán)率增強(qiáng)特征件，如前文所述，當(dāng)油池中的油超過預(yù)定油池水平時(shí)，油循環(huán)率 增強(qiáng)特征件引導(dǎo)油從各自的油池到制冷劑流。所有多壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)68、78、92的放熱熱交換器70當(dāng)在跨臨界模式下運(yùn)行時(shí)可 以都是氣體冷卻器，或者當(dāng)在亞臨界模式下運(yùn)行時(shí)可以都是冷凝器。根據(jù)本發(fā)明的更進(jìn)一步的實(shí)施例，也可以將串聯(lián)和并聯(lián)的壓縮機(jī)組組合在一起。所有前述的實(shí)施例要求在油輸送中存在一個(gè)平衡，以允許在所有的壓縮機(jī)組中的 油水平穩(wěn)定且在一定范圍內(nèi)，即不太低或太高。通過提供具有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的油循環(huán) 率增強(qiáng)特征件的一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)來實(shí)現(xiàn)這種平衡，如此處所述。圖9示出了第二油循環(huán)率平衡圖98，其由特定壓縮機(jī)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出，作為期望 效果的示例。該圖98示出了較低吸入壓力壓縮機(jī)94和較高吸入壓力壓縮機(jī)96兩者的油循環(huán) 率，其為增加的油流量(以升為單位)的函數(shù)，其中，較低吸入壓力壓縮機(jī)94具有根據(jù)本發(fā) 明的油循環(huán)率增強(qiáng)特征件，因此允許油循環(huán)率調(diào)節(jié)，其中，較高吸入壓力壓縮機(jī)96具有范 圍在0. 8% -1. 6%內(nèi)的額定油循環(huán)率，如第二油循環(huán)率平衡圖98中所示。從較低吸入壓力壓縮機(jī)94的曲線中可以看出，其油循環(huán)率隨著增加的油填充 (oil fill)而靈活地變化，從而允許制冷循環(huán)的可靠運(yùn)行。在圖9中，所示的低吸入壓力往復(fù)式壓縮機(jī)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)是油池水平的函數(shù)。本發(fā) 明的自調(diào)節(jié)概念可以清楚地從該圖中看出。根據(jù)本發(fā)明的更進(jìn)一步的實(shí)施例，通過確保較高吸入壓力壓縮機(jī)的額定油循環(huán)率 相對(duì)于較低吸入壓力壓縮機(jī)的額定油循環(huán)率高，可以使用各種大小的較低吸入壓力壓縮 機(jī)，而不會(huì)在較低吸入壓力壓縮機(jī)之間產(chǎn)生油平衡問題的危險(xiǎn)。每個(gè)較低吸入壓力壓縮機(jī) 將能夠自調(diào)節(jié)在它的油池中的油量以達(dá)到安全水平。對(duì)于并聯(lián)的多種較低吸入壓力壓縮機(jī) 大小，可實(shí)現(xiàn)所需的容量和輸送的容量之間的更接近的平衡，這將導(dǎo)致較少的開/關(guān)循環(huán) 以及所期望的和實(shí)際的吸入壓力之間的較低變化，這將起到增加制冷系統(tǒng)的可靠性并降低 其能量消耗的作用。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，如前文所述，對(duì)壓縮機(jī)的油循環(huán)率而不是進(jìn)入的油 量進(jìn)行調(diào)節(jié)。不再需要其他部件以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)油供應(yīng)管理，為達(dá)到預(yù)期效果所需的改動(dòng)是非 常便宜的，系統(tǒng)的可靠性將得到改善，油池的溢出得到了可靠的避免。油循環(huán)率增強(qiáng)特征件 甚至能在復(fù)雜的系統(tǒng)中工作，如CO2增壓系統(tǒng)，在其中較高吸入壓力壓縮機(jī)的油循環(huán)率可以 比較低吸入壓力壓縮機(jī)中的一個(gè)高大約10倍，且其中制冷系統(tǒng)的運(yùn)行條件在發(fā)生變化。通 過本發(fā)明的示例性實(shí)施例可以安全地避免油的溢出和油的耗盡。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，壓縮機(jī)具有用于自調(diào)節(jié)的機(jī)構(gòu)，當(dāng)大量的油在制冷 循環(huán)中循環(huán)時(shí)其特別有效。在本發(fā)明的特定實(shí)施例中，在公共的吸入管路中使用各種大小的壓縮機(jī)，以更好 地匹配系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)基礎(chǔ)(dynamic basis)上所需的容量。如在此所述的關(guān)于壓縮機(jī)或制冷系統(tǒng)的所有的實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)，在作必要改變后， 也可用于運(yùn)行壓縮機(jī)的方法和運(yùn)行制冷系統(tǒng)的方法。因此，為了避免冗長，關(guān)于這些方法的這樣的實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)就不再重復(fù)了。雖然參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)能夠在不脫離本發(fā) 明范圍的情況下作出各種變形和對(duì)其中的元件作等同替換。另外，在本發(fā)明的教導(dǎo)下，且在 不脫離其本質(zhì)范圍的情況下，可以作出許多修改以適應(yīng)特殊的情況或材料。因此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為 本發(fā)明并不限于所描述的示例性實(shí)施例，而是本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的 所有實(shí)施例。附圖標(biāo)記列表2壓縮機(jī)4 殼體6 進(jìn)口8 油池10壓縮元件12 曲軸14 馬達(dá)16油循環(huán)率增強(qiáng)特征件18 出口20制冷劑流22油分離24預(yù)定油池水平26往復(fù)式壓縮機(jī)28油分散葉片30活塞桿32 活塞34分散運(yùn)動(dòng)36曲軸的旋轉(zhuǎn)38活塞桿運(yùn)動(dòng)40壓縮元件吸入管路42油霧流44壓縮機(jī)46旁通管路48夾帶點(diǎn)50油供給流52往復(fù)式壓縮機(jī)54旁通管路56夾帶點(diǎn)58壓縮元件吸入管路60油供給流62 油流64第一油循環(huán)率平衡圖
66第一多壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)68壓縮機(jī)組70放熱熱交換器72收集容器74并聯(lián)蒸發(fā)器76膨脹閥78第二多壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)80較低吸入壓力壓縮機(jī)組82較高吸入壓力壓縮機(jī)組84較低吸入壓力蒸發(fā)器86膨脹閥88較高吸入壓力蒸發(fā)器90膨脹閥92第三多壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)94較低吸入壓力壓縮機(jī)組96較高吸入壓力壓縮機(jī)組98第二油循環(huán)率平衡圖
權(quán)利要求
用于制冷循環(huán)(66、78、92)的壓縮機(jī)(2、26、44、52、68)，包括進(jìn)口(6)；壓縮元件(10)；出口(18)；其中，在運(yùn)行中，攜帶一定量油的氣體制冷劑的制冷劑流(20)循環(huán)流經(jīng)所述進(jìn)口(6)、所述壓縮元件(10)和所述出口(18)；以及油池(8)，由所述氣體制冷劑攜帶的油的一部分收集在所述油池(8)中；其特征在于油循環(huán)率增強(qiáng)特征件(16)，其設(shè)置成當(dāng)所述油池(8)中的油超過預(yù)定油池水平(24)時(shí)，引導(dǎo)油從所述油池(8)到所述制冷劑流(20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的壓縮機(jī)(2、26)，其特征在于所述油循環(huán)率增強(qiáng)特征件由可旋轉(zhuǎn)地由馬達(dá)(14)驅(qū)動(dòng)的曲軸(12)形成，所述曲軸 (12)設(shè)置成當(dāng)所述油池(8)中的油達(dá)到所述預(yù)定油池水平(24)時(shí)，浸入所述油池(8)中并 分散一定量的油以形成被所述制冷劑流(20)夾帶的油霧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的壓縮機(jī)(2、26)，其特征在于所述油循環(huán)率增強(qiáng)特征件由固定到曲軸(12)且可旋轉(zhuǎn)地由馬達(dá)(14)驅(qū)動(dòng)的油分散元 件(28)形成，所述油分散元件(28)特別地是葉片或盤，所述油分散元件(28)設(shè)置成當(dāng)所 述油池(8)中的油達(dá)到預(yù)定油池水平(24)時(shí)，浸入所述油池(8)中并分散一定量的油以形 成被所述制冷劑流(20)夾帶的油霧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的壓縮機(jī)(44、52)，其特征在于所述油循環(huán)率增強(qiáng)特征件由旁通管路(46、54)形成，所述旁通管路(46、54)在所述油 池(8)的基本位于所述預(yù)定油池水平(24)的高度處和所述制冷劑流(20)的位于壓縮機(jī)殼 體內(nèi)部或外部在所述壓縮元件(10)之前的位置之間延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的壓縮機(jī)(44、52)，其特征在于設(shè)置噴射器，用于將油從所述油池(8)傳送至所述制冷劑流(20)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的壓縮機(jī)(44、52)，其特征在于通過靜壓夾帶將油從所述油池(8)傳送至所述制冷劑流(20)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)的壓縮機(jī)(44)，其特征在于所述旁通管路(46)在所述油池(8)的處于所述預(yù)定油池水平(24)的高度處和所述進(jìn) 口(6)之間延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)的壓縮機(jī)(44)，其特征在于所述旁通管路(46)在所述油池(8)的處于所述預(yù)定油池水平(24)的高度處和連接至 所述進(jìn)口(外部)的吸入管路之間延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)的壓縮機(jī)(52)，其特征在于所述旁通管路(54)在所述油池(8)的處于所述預(yù)定油池水平(24)的高度處和壓縮元 件吸入管路(58)或壓縮元件吸入部分之間延伸。
10.制冷循環(huán)(66)，包括:在流動(dòng)方向上，至少一個(gè)根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的壓縮機(jī)(68)、放熱熱交換器 (70)、優(yōu)選地收集容器(72)、至少一個(gè)蒸發(fā)器(74)以及制冷劑循環(huán)流經(jīng)的管路，所述至少 一個(gè)蒸發(fā)器(74)具有連接在其上游的膨脹裝置(76)。
11.制冷循環(huán)(78、92)，其特征在于至少一個(gè)較低吸入壓力壓縮機(jī)(80、94)、至少一個(gè)較高吸入壓力壓縮機(jī)(82、96)、放 熱熱交換器(70)、優(yōu)選地收集容器(72)、至少一個(gè)較低吸入壓力蒸發(fā)器(84)、至少一個(gè)較 高吸入壓力蒸發(fā)器(88)以及制冷劑循環(huán)流經(jīng)的管路，所述至少一個(gè)較低吸入壓力蒸發(fā)器 (84)具有連接至其上游的膨脹裝置(86)，所述至少一個(gè)較高吸入壓力蒸發(fā)器(88)具有連 接至其上游的膨脹裝置(90)，其中，所述至少一個(gè)較低吸入壓力壓縮機(jī)(80、92)根據(jù)前述 權(quán)利要求中的任一項(xiàng)設(shè)置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的制冷循環(huán)(78、92)，包括具有不同大小的壓縮機(jī)(80、92)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12的制冷循環(huán)(92)，其中，所述至少一個(gè)較低吸入壓力壓縮機(jī) (94)和所述至少一個(gè)較高吸入壓力壓縮機(jī)(96)并聯(lián)連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求11或12的制冷循環(huán)(78)，其中，所述至少一個(gè)較低吸入壓力壓縮機(jī) (80)和所述至少一個(gè)較高吸入壓力壓縮機(jī)(82)串聯(lián)連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14的制冷循環(huán)(78)，其中，所述較低吸入壓力壓縮機(jī)(80)和 所述較高吸入壓力壓縮機(jī)(82)設(shè)置成當(dāng)所述較低吸入壓力壓縮機(jī)(80)的油池水平(8)低 于其預(yù)定油池水平(24)時(shí)，它的油循環(huán)率總是低于所述較高吸入壓力壓縮機(jī)(82)的油循 環(huán)率。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的制冷循環(huán)(78)，其中，所述較低吸入壓力壓縮機(jī)(80)和所述較 高吸入壓力壓縮機(jī)(82)設(shè)置成當(dāng)所述較低吸入壓力壓縮機(jī)(80)的油池水平(8)超過其預(yù) 定油池水平(24)時(shí)，它的油循環(huán)率總是高于所述較高吸入壓力壓縮機(jī)(82)的油循環(huán)率。
17.根據(jù)權(quán)利要求11至16中任一項(xiàng)的制冷循環(huán)(78)，其中，所述較低吸入壓力壓縮機(jī) (80)設(shè)置成所述當(dāng)較低吸入壓力壓縮機(jī)(80)的油池水平(8)低于其預(yù)定油池水平(24) 時(shí)，它的油循環(huán)率總是低于進(jìn)入所述較低吸入壓力壓縮機(jī)(80)的油循環(huán)率。
18.根據(jù)權(quán)利要求11至17中任一項(xiàng)的制冷循環(huán)(78)，其中，所述較低吸入壓力壓縮機(jī) (80)設(shè)置成當(dāng)所述較低吸入壓力壓縮機(jī)(80)的油池水平(8)超過其預(yù)定油池水平(24) 時(shí)，它的油循環(huán)率總是高于進(jìn)入所述較低吸入壓力壓縮機(jī)(80)的油循環(huán)率。
19.用于運(yùn)行制冷循環(huán)(66、78、92)的壓縮機(jī)(2、26、44、52、68)的方法，包括運(yùn)行壓縮元件(10)以使攜帶一定量油的氣體制冷劑的制冷劑流(20)循環(huán)流經(jīng)進(jìn)口(6)、所述壓縮元件(10)和出口(18)，并使由所述氣體制冷劑攜帶的油的一部分收集在所 述油池(8)中，其特征在于如下步驟當(dāng)所述油池(8)中的油超過預(yù)定油池水平(24)時(shí)，引導(dǎo)油從所述油池(8)到所述制冷 劑流(20)。
20.用于運(yùn)行制冷循環(huán)(78)的方法，包括提供至少一個(gè)較低吸入壓力壓縮機(jī)(80)和至少一個(gè)較高吸入壓力壓縮機(jī)(82)，所述 至少一個(gè)較低吸入壓力壓縮機(jī)(80)和至少一個(gè)較高吸入壓力壓縮機(jī)(82)串聯(lián)連接并設(shè)置 成使得，當(dāng)所述較低吸入壓力壓縮機(jī)(80)的油池水平低于其預(yù)定油池水平(24)時(shí)，它的油 循環(huán)率總是低于所述較高吸入壓力壓縮機(jī)(82)的油循環(huán)率，并且當(dāng)所述較低吸入壓力壓 縮機(jī)(80)的油池水平超過其預(yù)定油池水平時(shí)，它的油循環(huán)率總是高于所述較高吸入壓力 壓縮機(jī)(82)的油循環(huán)率；運(yùn)行壓縮元件(10)以使攜帶一定量油的氣體制冷劑的制冷劑流(20)循環(huán)流經(jīng)進(jìn)口 (6)、所述壓縮元件(10)和出口(18)，并使由所述氣體制冷劑攜帶的油的一部分收集在所 述油池(8)中；在所述較低吸入壓力壓縮機(jī)(80)中，當(dāng)所述油池(8)中的油超過預(yù)定油池水平(24) 時(shí)，引導(dǎo)油從所述油池(8)到所述制冷劑流(20)并從而到連接在下游的所述較高吸入壓力 壓縮機(jī)(82)，由此實(shí)現(xiàn)所述較低吸入壓力壓縮機(jī)(80)和所述較高吸入壓力壓縮機(jī)(82)之 間的油的自調(diào)節(jié)平衡。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的用于制冷循環(huán)的壓縮機(jī)(2)包括進(jìn)口(6)、壓縮元件(10)、出口(18)和油池(8)，其中，在運(yùn)行中，攜帶一定量油的氣體制冷劑的制冷劑流(20)循環(huán)流經(jīng)進(jìn)口(6)、壓縮元件(10)和出口(18)，由氣體制冷劑攜帶的油的一部分收集在油池(8)中。提供油循環(huán)率增強(qiáng)特征件(16)，其配置成當(dāng)油池(8)中的油超過預(yù)定油池水平(24)時(shí)，引導(dǎo)油從油池(8)到制冷劑流(20)。
文檔編號(hào)F25B31/00GK101999064SQ200880128607
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2008年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月12日
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