CN100538216C - 具有受控润滑剂回收的压缩机系统 - Google Patents

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Abstract

一种具有受控润滑剂回收的压缩机系统包括：压缩机回路，包括通过制冷剂流动管路连接的压缩机、冷凝器和蒸发器；用于循环润滑剂到压缩机的润滑剂回路；回收蒸发器，适于加热来自蒸发器的制冷剂润滑剂混合物，由此该混合物被加热并且润滑剂和制冷剂被分离，以提供回收润滑剂到润滑剂回路和回收制冷剂到压缩机回路；和控制单元，适于基于来自蒸发器的混合物的温度和离开回收蒸发器的回收润滑剂的温度来控制从蒸发器到回收蒸发器的混合物流，以对回收润滑剂的粘性进行控制并维持粘性在期望水平。本发明同时提供了用于控制压缩机系统中的润滑剂回收的方法。

Description

具有受控润滑剂回收的压缩机系统
技术领域
本发明涉及压缩机系统，并且更具体而言本发明涉及对此系统进行受控润滑剂回收的系统和方法。
背景技术
压缩机，例如螺旋压缩机，是包括例如水冷却器的各种应用中通常使用的。
典型的压缩机需要油来润滑转子之间和转子与相邻固定部件(例如壳体和端板等)之间的轴承、密封、间隙。
轴承负荷承载能力很大地依赖于油粘性。此外，油的密封特性依赖于粘性。
提供这种润滑和密封的油典型地与制冷剂一起循环通过系统。夹带制冷剂的油从压缩机循环排出通过系统。
分离并再循环该油同时维持可接受的油粘性是该工业中紧迫的需求。
因此，本发明的主要目的是提供一种系统和方法，由此有效地完成并维持油的回收和期望的粘性水平。
以下将清楚本发明的其他目的和优点。
发明内容
根据本发明，上述目的和优点已经容易地实现。
根据本发明，提供了一种具有受控润滑剂回收的压缩机系统，该系统包括：压缩机回路，包括通过制冷剂流动管路连接的压缩机、冷凝器和蒸发器；用于循环润滑剂到压缩机的润滑剂回路；回收蒸发器，适于加热来自蒸发器的制冷剂润滑剂混合物，由此该混合物被加热并且润滑剂和制冷剂被分离，以提供回收润滑剂到润滑剂回路和回收制冷剂到压缩机回路；和控制单元，适于基于来自蒸发器的混合物的温度和离开回收蒸发器的回收润滑剂的温度来控制从蒸发器到回收蒸发器的混合物流。
进一步根据本发明，提供了一种用于控制压缩机系统中的润滑剂回收的方法，该方法包括以下步骤：操作包括压缩机、冷凝器和蒸发器的压缩机回路及用于循环润滑剂到压缩机的润滑剂回路，以提供离开蒸发器的制冷剂润滑剂混合物；在回收蒸发器中将混合物暴露于热量中，以提供回收润滑剂到润滑剂回路和回收制冷剂到压缩机回路；和基于离开蒸发器的混合物的温度和离开回收蒸发器的回收润滑剂的温度来控制到回收蒸发器的混合物流率。
通过控制制冷剂润滑剂混合物暴露于热量中的速率，有利地实现了对获得润滑剂粘性的控制。
附图说明
下面参照附图提供本发明优选实施例的详细说明，附图中：
图1示意性图示了根据本发明的系统和方法。
具体实施方式
本发明涉及用于润滑剂(例如压缩机系统中的油)的受控回收的系统和方法，由此可以控制和维持油的获得粘性。
图1示出了根据本发明的系统10。没有本发明公开的附加特征的此基本系统是2004年1月6日授权给Huenniger等人的共同所有美国专利No.6,672,102的主题。该专利通过引用而包含于此。
此处参照图1，系统10包括压缩机回路，该压缩机回路包括由制冷剂管路18、20连接的压缩机12、冷凝器14、和蒸发器16，使得制冷剂按照需要流过这些部件。典型系统包括从冷凝器14通过膨胀装置(未示出)到蒸发器16的额外流动管路。这些部件和管路完成典型的压缩机回路。
进一步根据本发明，提供润滑剂回路，用于将油从油池22通过油泵24传送到压缩机12的油入口26。如果需要，过滤器28可以沿着油管路30定位。排油口32将油从压缩机12带回油池22。
如上所述，在压缩机回路和润滑剂回路运行期间，油或者其他适当润滑剂与通过管路18排出到冷凝器14、膨胀装置和蒸发器16的制冷剂混合。分离并回收该油用于在系统内进一步使用同时维持油粘性在期望值是本发明的焦点。
根据本发明，蒸发器16内的混合物因此被计量或者供应到回收蒸发器34，其中混合物暴露于热量中以将制冷剂从润滑剂分离。此热将制冷剂从润滑剂沸腾掉，并且制冷剂经过排出管路36返回到管路20并且到压缩机12的抽吸入口38。由于本发明的控制，剩下的油此时已经充分净化掉制冷剂以具有适于维持压缩机所需的密封和润滑的粘性。
注意排出管路38也与油池22连通用于将任何进一步从此位置沸腾掉的制冷剂也送回到抽吸入口38。
回收蒸发器34内分离出的油经过油排出管路40并返回油池22以进一步在润滑剂回路内循环。
根据本发明，热优选地从来自压缩机12排放的热气施加到蒸发器34内的制冷剂润滑剂混合物，该热气例如可以通过管路42供应到蒸发器34，该管路42有利地在冷凝器14上游从主管路18分支。来自压缩机12的该热气将处于大于蒸发器16内制冷剂和润滑剂混合物温度的温度。因此，从压缩机12排出的该气体可以有利地用于提供热到混合物，并且获得的冷却后制冷剂然后经过管路44到蒸发器16并返回压缩机12的抽吸入口38。
在特定运行条件下，可能不能从压缩机12的气体排放提供足够的热。为此，根据本发明的系统可以进一步优选地包括补充热源46，该补充热源46在附图中示意性示出并且可以是加热器装置和/或来自系统的其他流体流，它们均可以被控制以按照需要向蒸发器34提供额外的热。
根据本发明，已经发现在润滑剂回路内循环的润滑剂的粘性可以通过控制蒸发器34内从润滑剂分离制冷剂的速率来控制。为此，控制阀48有利地沿着用于将混合物从蒸发器16传送到回收蒸发器34的管路定位。此阀48有利地适于被控制单元50控制，该控制单元50包括例如蒸发器16内的混合物温度(Tref)和例如在到油池22的管路40内的回收油温度(Toil)的传感器。
已经发现Toil和Tref之间的温度差与此分离油的获得粘性直接成比例。因此，控制单元50可以有利地适于检测或者以其他方式确定这些温度，并且然后操作控制阀48以控制从蒸发器16到回收蒸发器34的混合物流率，并由此控制Toil和Tref之间的温度差。根据本发明，温度差的预选择范围可以输入控制单元50并且控制单元50可以适于或者编程来控制阀48以维持温度差在该预选择范围内。
当来自蒸发器16的混合物流率增大时，每单位流量在回收蒸发器34内沸腾掉的制冷剂量将减小，并且获得的分离油的粘性将减小。当来自蒸发器16的混合物流率减小时，通过施加到其的热每单位流量实现进一步的分离，并且获得的分离润滑剂将包含更少的制冷剂并具有更高粘性。
控制单元50可以如上所述为利用适当命令指令编程的任何适当处理器单元。特别地，控制单元50优选地适于接收表示温度Toil和Tref的信号，并利用这些信号确定阀48的适当操作位置。
应当容易地认识到根据本发明的系统和方法也可以容易地通过其他途径完成。特别地，通过替代地控制蒸发器34内施加的热量和/或如上所述控制热量和通过阀48的流率两者来控制分离润滑剂的获得粘性，也被视为在本发明的范围内。
此外如图1所示，如果需要，补充加热器46通过控制单元50被进一步有利地控制。这样的控制将涉及控制单元50接收与Toil和Tref相关的检测信号，并且在这些温度之间的差不足和阀48不能进一步关闭的情形下将被编程来操作补充加热器46以按照需要进一步施加热。
应当容易地认识到虽然上述公开部分涉及作为油的润滑剂，本发明的系统也可容易地应用到利用其他流体作为润滑剂的系统，只要此其他润滑剂将从制冷剂分离，该润滑剂与制冷剂在压缩机和润滑剂回路的操作期间被混合。
还应当认识到虽然此公开是对螺旋压缩机进行的，但本发明的系统和方法可容易地应用到其中在部分操作期间润滑剂与制冷剂混合并之后必须从制冷剂分离的任何其他类型的压缩机系统中。
最后，虽然本发明的优选实施例示出施加到回收蒸发器34内混合物的热由从压缩机12排出的热气供应，蒸发器34内的热交换通过其被控制以提供期望润滑剂粘性的本发明系统也可以利用其他热源实现，并且这也在本发明的广义范围内。
此处提供本发明的操作的示例。假定图1所示的系统在阀48全开情况下操作。从蒸发器16到回收蒸发器34的混合物处于最大流率。在此操作下，控制单元50已被编程将Toil和Tref之间的差(ΔT)维持在大约低值X和高值Y之间。假定温度差ΔT降低到低于X的水平。此时，控制单元50将部分关闭阀48以减慢到回收蒸发器34的混合物流。这导致混合物更大加热和更高的Toil，这导致ΔT增大。
假定ΔT超过值Y。此时，控制单元50将进一步打开阀48以增大到回收蒸发器34的混合物流。这样，到回收蒸发器34的流率被优化以最大化油回收量同时维持期望的ΔT并由此维持期望的油粘性。
接着假定在阀48第一次部分关闭后，ΔT保持小于X。阀48由此被控制单元50进一步关闭以试图升高ΔT到期望值。控制单元50继续关闭阀48直到阀48达到最大关闭设置，其中最小的流被供应到回收蒸发器34。如果此时ΔT仍然太低，补充加热器46可以被启动以提供更多热并升高ΔT到期望范围。
应当认识到已经根据本发明提供了控制系统，其有利地提供对回收油的油粘性的控制，由此粘性可以维持在期望水平，例如在压缩机的预期操作条件下确保良好润滑和密封。
应当理解本发明不限于此处描述和示出的示例，这些示例被认为仅仅是举例说明实现本发明的最佳模式，并且可以进行部件的形式、尺寸、布置和操作的细节上的修改。本发明意在包含处于权利要求所限定的本发明精神和范围内的所有这样的修改。

Claims (11)

1.一种具有受控润滑剂回收的压缩机系统，包括：
压缩机回路，包括通过制冷剂流动管路连接的压缩机、冷凝器和蒸发器；
用于循环润滑剂到压缩机的润滑剂回路；
回收蒸发器，适于加热来自蒸发器的制冷剂润滑剂混合物，由此该混合物被加热并且润滑剂和制冷剂被分离，以提供回收润滑剂到润滑剂回路和回收制冷剂到压缩机回路；和
控制单元，适于基于来自蒸发器的混合物的温度和离开回收蒸发器的回收润滑剂的温度来控制从蒸发器到回收蒸发器的混合物流，以对回收润滑剂的粘性进行控制并维持粘性在期望水平。
2.根据权利要求1所述的系统，其中该控制单元包括沿着用于将混合物从蒸发器传送到回收蒸发器的排出管路定位的阀。
3.根据权利要求2所述的系统，其中该控制单元适于操作该阀以控制到回收蒸发器的混合物流率，从而将回收润滑剂和混合物之间的温度差维持在预选择范围内。
4.根据权利要求1所述的系统，其中该控制单元适于控制到回收蒸发器的混合物流率，从而将回收润滑剂和混合物之间的温度差维持在预选择范围内。
5.根据权利要求1所述的系统，其中回收蒸发器与来自压缩机的排出气体连通以加热该混合物。
6.根据权利要求5所述的系统，还包括用于提供额外热到回收蒸发器中混合物的补充加热器。
7.根据权利要求1所述的系统，其中该压缩机为螺旋压缩机。
8.一种用于控制压缩机系统中的润滑剂回收的方法，包括以下步骤：
操作包括压缩机、冷凝器和蒸发器的压缩机回路及用于循环润滑剂到压缩机的润滑剂回路，以提供离开蒸发器的制冷剂润滑剂混合物；
在回收蒸发器中将混合物暴露于热量中，以提供回收润滑剂到润滑剂回路和回收制冷剂到压缩机回路；和
基于离开蒸发器的混合物的温度和离开回收蒸发器的回收润滑剂的温度来控制到回收蒸发器的混合物流率，以对回收润滑剂的粘性进行控制并维持粘性在期望水平。
9.根据权利要求8所述的方法，其中该控制步骤包括检测混合物和回收润滑剂的温度，和控制到回收蒸发器的混合物流以将回收润滑剂温度和混合物温度之间的温度差维持在预选择范围内。
10.一种用于控制压缩机系统中的润滑剂回收的方法，包括以下步骤：
操作包括压缩机、冷凝器和蒸发器的压缩机回路及用于循环润滑剂到压缩机的润滑剂回路，以提供离开蒸发器的制冷剂润滑剂混合物；
在回收蒸发器中将混合物暴露于热量中，以提供回收润滑剂到润滑剂回路和回收制冷剂到压缩机回路；
检测表示回收润滑剂粘性的参数，包括离开蒸发器的混合物的温度和离开回收蒸发器的回收润滑剂的温度；和
基于该参数控制将混合物暴露于热量中的速率，以对回收润滑剂的粘性进行控制并维持粘性在期望水平。
11.根据权利要求10所述的方法，其中该控制步骤包括控制到回收蒸发器的混合物流、控制施加到混合物的热量和两者的组合中的至少一者，以将回收润滑剂粘性维持在预选择范围内。
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