CN101194134B - 具有经由独立通道的蒸气注入和液体注入的制冷系统 - Google Patents

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Abstract

一种制冷系统，其设有节能器蒸气注入功能和液体注入功能。如所知的那样，节能器功能增强了制冷系统的性能。液体注入降低了制冷剂的排放温度，以便提供可靠的压缩机/系统运转。液体注入功能和节能器蒸气注入功能选择性地经由通向独立压缩凹穴的截然不同的流体通道提供。结合其中之一的功能可采用单凹穴注入方案或双凹穴注入方案。液体注入的位置相对于节能器蒸气注入优选地处于压缩处理的下游。如此以来，制冷系统的设计者可对于两个制冷剂流中的每一个选择优化的注入位置。该制冷系统可包括单个压缩机或多个压缩机，该多个压缩机可采用串联连接或并联连接。

Description

具有经由独立通道的蒸气注入和液体注入的制冷系统
技术领域
本申请涉及一种具有接收中间压力蒸气注入和液体注入的单个压缩机或多个压缩机的制冷系统，该两种注入流经由两个截然不同的通道进行传输。
背景技术
许多应用中利用制冷系统以便调节环境。尤其是，应用空气调节器和热泵(heat pump)以便冷却和/或加热进入环境中的空气。环境的冷却和/或加热负荷可随着周围条件、占有水平以及感知和潜在的负荷要求的其它改变而变化，并且当环境的居住者调整温度和/或湿度设定点时而变化。
对于制冷系统设计者而言，可用来增强系统性能(容量和/或效率)的选择之一是一种所谓的节能器循环(economizer cycle)。在节能器循环中，从冷凝器中流出的一部分制冷剂经由节能器膨胀装置被分出(tap)并传递，然后流进节能器热交换器。该种分出的制冷剂流低温冷却了也经由节能器热交换器传递的主制冷剂流。分出的制冷剂流通常以蒸气状态离开节能器热交换器，并在中间压缩点返回注入压缩机内。在一种备选配置中，可利用闪蒸槽代替节能器热交换器以便提供类似功能(本质上，闪蒸槽可视作100％有效的节能器热交换器)。流出冷凝器的低温冷却的主制冷剂流在经由节能器热交换器传递之后再次被低温冷却。主制冷剂流随后经由主膨胀装置和蒸发器传递。该主制冷剂流因在节能器热交换器内被再次低温冷却而将具有较高的冷却潜能。节能器循环因此提供了增强的系统性能。在一种备选配置中，一部分制冷剂流在经由节能器热交换器传递(沿主流)后经由节能器膨胀装置被分出和传递。在其它的各个方面，该节能器热交换器配置与上文所述的构造完全相同。
节能器的功能典型地包括在中间压力点将分出的制冷剂流返回注入压缩腔内。
制冷系统中的另一选择是将液体制冷剂流注入压缩腔，以便降低压缩机的运行温度并使得压缩机提供可靠的运转。
已知的制冷系统都是实行节能的蒸气注入和液体注入。然而，该两种流动典型地经由单个的流体管路和内部的压缩机通道返回传递到压缩机内。
然而，从促进性能的观点看，压缩机设计者希望具有将节能的制冷剂引向为节能器注入功能而优选的位置的自由，并且同时，从增强可靠性的观点看，压缩机设计者希望具有将液体制冷剂引向为其注入而优选的位置的自由，以便降低排放温度。
发明内容
在本发明的公开实施例中，液体和节能蒸气经由独立的管路和内部的压缩机通道返回注入到压缩机内。液体和节能蒸气优选地注入到独立的压缩腔内。液体注入可相对于蒸气注入依序设置或并行设置。
蒸气注入可出现在彼此并行运行的两个压缩腔内，而例如液体注入将仅出现在其中一个腔内。典型地，液体注入将出现在蒸气注入的下游。其它的构造也是可行的，例如单个压缩凹穴内的蒸气注入连同位于下游的两个并行凹穴内的液体注入。
在一个实施例中，压缩机为三转子螺杆式压缩机，而在第二实施例中，压缩机为涡旋式压缩机。然而，该种设置可应用于其它构造中，例如如同蒸气注入将出现在螺杆压缩凹穴内的双螺杆那样。该种设置也可应用到串联连接或并联连接的数个压缩机中。例如，液体注入可连接到串联运转的两个压缩机之间的连接管路中，而蒸气注入可连接到第一压缩机的压缩凹穴内。当压缩机并联连接时，液体注入和蒸气注入可如同其连接到并行运转的三转子构造的压缩凹穴内那样以类似的方式实施。
结合以下说明和附图，可以更好地理解本发明的上述和其它特征，以下为附图说明。
附图说明
图1A为根据本发明具有三转子螺杆式压缩机的制冷系统的示意图。
图1B为根据本发明具有双转子螺杆式压缩机的制冷系统的备选示意图。
图2示出了根据本发明涡旋式压缩机的截面图。
图3示出了串联连接的两个压缩机。
图4示出了并联连接的两个压缩机。
具体实施方式
图1A示出了制冷系统20。制冷系统20包括显示为三转子螺杆式压缩机的压缩机22。正常地，从动螺杆转子24放置在驱动螺杆转子26的相对侧。已知的是，驱动螺杆转子26由电动马达(未示出)驱动。驱动螺杆驱动从动螺杆转子24。压缩腔限定在从动螺杆转子24和驱动螺杆转子26的螺杆凹槽之间。同样已知的是，在从动螺杆转子24和驱动螺杆转子26之间的压缩腔内已压缩的制冷剂流进通向冷凝器30的排放通道28内。在冷凝器30的下游，主制冷剂流动管路32和分出的制冷剂管路34都经由节能器热交换器38传递。管路34内的分出流经由辅助膨胀装置36传递。如所知的那样，来自分出管路34的已膨胀(达到较低压力和温度)的制冷剂流低温冷却管路32内的制冷剂主流。
制冷剂主流向下游经由管路40、主膨胀装置48传递，并进入蒸发器50。自蒸发器50中，制冷剂主流经由吸收管路52返回到压缩机22。分出的制冷剂流从管路34流进节能器热交换器38下游的蒸气注入管路42内。尽管管路34内的分出流和管路32内的主流都显示成经由节能器热交换器38的相同方向，但实际上，该两种流动典型地设置为反向流动关系。然而，为了描述的简捷，它们在此显示为相同方向的流动。假定辅助膨胀装置36配备有关闭能力以便需要时终止节能器的功能。否则，可在节能器回路上采用另外的关闭阀。已知的是，代之以节能器热交换器，还可以使用闪蒸槽配置。
注入管路42通向延伸至两个端口46的节能器注入管道44，端口46与驱动螺杆转子26和每一从动螺杆转子24之间的两个并行压缩腔中的每一个相联合。节能器蒸气流经由端口46以一定的中间(在吸收和排放之间)压力注入压缩腔内。
同时，液体制冷剂可从诸如冷凝器30下游的位置分出，经由管路54和流动控制装置55送回端口56并返回到压缩腔内。如图所示，液体注入可联合两压缩腔中的一个进行。此外，自图1中清晰可见，液体注入优选定位在蒸气注入的下游。尽管在图1示图的右侧示出了依序处于右端口46下游的端口56，但在左侧采用仅有的单注入端口46也是正确的。也就是说，两种注入可以简单地位于压缩机22相对侧的并行腔内，但优选地处于压缩过程(液体注入与蒸气注入优选地处于下游)的不同点。流动控制装置55在不需要液体注入时提供了关闭功能，以及在适当的注入处理中控制制冷剂流动阻抗。此外，应当理解，本发明的益处可同样地应用到图1B所示的双转子螺杆式压缩机中。除了它们的标号增大100外，图1B中的元件完全类似于图1A中的对应元件。
图2示出了另一实施例60，其中，利用了涡旋式压缩机而非螺杆式压缩机。已知的是，沿轨道运转的(orbiting)涡旋构件64相对于非沿轨道运转的涡旋构件62进行沿轨道运转。吸收管路66接收来自蒸发器的制冷剂，而排放管路68将制冷剂引向冷凝器。如图2所示，节能器蒸气注入管路70延伸至端口72，而液体注入经由管路74提供至端口76。从图2中清晰可见，端口76处于端口72的下游。附图中高度示意性地示出了管路74和端口76。当然，如所知的那样，应当包括具有必需的密封元件等的适合的行进结构。再次地，蒸气注入和液体注入成为单压缩凹穴和双压缩凹穴的各种组合是可行的。
图3示出了另一实施例80，其中，具有两个压缩级，第一压缩级82和第二压缩级84。如图所示，本发明提供的一种选择包括在管路88处进入第一压缩级82的蒸气注入，和经由介于第一压缩级82的压缩机和第二压缩级84的压缩机之间的管路86的液体注入。其它的构造也是可行的，例如在第一压缩级82和第二压缩级84之间完成的蒸气注入以及注入到第二压缩级84的压缩凹穴(或多个凹穴)的液体注入。
图4示出了另一实施例90，其中，单个的吸收管路92通向两个并行压缩机94和96。再次地，本发明提供了数种选择，例如经由管路98注入蒸气，该管路98经由管路100通向并联的压缩机94和压缩机96中的每一个。另一方面，液体可经由管路102仅注入到一个压缩机94中，优选地从蒸气注入点的下游。当然，压缩机94和压缩机96中都可以注入液体。单个的排放管路104从压缩机94和压缩机96的下游导出。
尽管公开了本发明的优选实施例，但本领域的普通技术人员将认识到在本发明范围内会出现某种改进。为此，应该研究下面的权利要求以便确定本发明真正的范围和内容。

Claims (20)

1.一种制冷系统，包括：
向下游的冷凝器传输制冷剂的至少一个压缩机，所述冷凝器下游的节能器热交换器，自所述冷凝器经由所述节能器热交换器传递的主流管路，自所述主流管路分出并经由所述节能器热交换器传递制冷剂分出流以便冷却所述主流管路内制冷剂的分出管路，所述分出流返回进入所述至少一个压缩机内的至少一个中间压缩凹穴内；
所述主流管路中的所述制冷剂经由主膨胀装置和蒸发器传递并且然后回到所述至少一个压缩机内；以及
所述分出流经由节能器注入管路返回到所述至少一个压缩机内，而液体制冷剂经由液体注入管路注入到所述至少一个压缩机内，所述液体注入管路和所述节能器注入管路为独立的流体管路。
2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述至少一个压缩机为螺杆式压缩机。
3.根据权利要求2所述的制冷系统，其特征在于，所述螺杆式压缩机为三转子螺杆式压缩机。
4.根据权利要求2所述的制冷系统，其特征在于，所述螺杆式压缩机为双转子螺杆式压缩机。
5.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述至少一个压缩机为涡旋式压缩机。
6.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述液体制冷剂经由至少一个注入端口注入到所述至少一个压缩机内，所述至少一个注入端口位于用于所述分出流的至少一个节能器注入端口的下游。
7.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，存在两个从所述节能器注入管路接收制冷剂的节能器注入端口。
8.根据权利要求7所述的制冷系统，其特征在于，仅存在单个的从所述液体注入管路接收制冷剂的液体注入端口。
9.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述液体从所述冷凝器的下游截取并注入到所述至少一个压缩机内。
10.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述节能器注入管路将所述分出流中的至少一些注入到与接收所述液体的压缩腔并行运转的压缩腔内。
11.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，存在至少两个压缩机，并且所述节能器蒸气注入管路连接到连接所述至少两个压缩机的管路上。
12.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，存在至少两个压缩机，并且所述液体注入管路连接到连接所述至少两个压缩机的管路上。
13.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，存在两个并行运转的压缩机，并且所述节能器蒸气注入管路与所述两个压缩机都连接，所述液体注入管路仅连接到所述压缩机中的一个上。
14.一种制冷系统，包括：
向下游的冷凝器传输制冷剂的至少一个压缩机，所述冷凝器下游的节能器热交换器，自所述冷凝器经由所述节能器热交换器传递的主流管路，自所述主流管路分出并经由所述节能器热交换器传递制冷剂分出流以便冷却所述主流管路内制冷剂的分出管路，所述分出流返回到所述至少一个压缩机内的至少一个中间压缩点；
所述主流管路中的所述制冷剂经由主膨胀装置和蒸发器传递回到所述至少一个压缩机内；
所述分出流经由节能器注入管路返回到所述至少一个压缩机内，而液体制冷剂经由液体注入管路注入到所述至少一个压缩机内，所述液体注入管路和所述节能器注入管路为独立的流体管路；以及
所述至少一个压缩机为三转子螺杆式压缩机，所述液体制冷剂注入到限定在所述三转子螺杆式压缩机的第一从动转子和驱动转子之间的第一压缩腔内，并且所述分出流中的至少一些注入到限定在所述三转子螺杆式压缩机的第二从动转子和所述驱动转子之间的第二压缩腔内，所述第一压缩腔和所述第二压缩腔并行运转。
15.根据权利要求14所述的制冷系统，其特征在于，所述分出流经由两个注入端口注入，并通过所述注入端口中的一个传输到位于所述流体注入点上游的所述第一压缩腔内。
16.根据权利要求14所述的制冷系统，其特征在于，所述液体从所述冷凝器的下游截取并注入到所述至少一个压缩机内。
17.一种制冷系统，包括：
向下游的冷凝器传输制冷剂的至少一个压缩机，所述冷凝器下游的节能器热交换器，自所述冷凝器经由所述节能器热交换器传递的主流管路，自所述主流管路分出并经由所述节能器热交换器传递制冷剂分出流以便冷却所述主流管路内制冷剂的分出管路，所述分出流返回到所述至少一个压缩机中的至少一个中间压缩点；
所述主流管路中的所述制冷剂经由主膨胀装置和蒸发器传递回到所述至少一个压缩机内；
所述分出流经由节能器注入管路返回到所述至少一个压缩机内，而液体制冷剂经由液体注入管路注入到所述至少一个压缩机内，所述液体注入管路和所述节能器注入管路为独立的流体管路；以及
所述至少一个压缩机为涡旋式压缩机，所述液体制冷剂注入到第一压缩腔内，而所述分出流中的至少一些注入到并行的第二压缩腔内。
18.根据权利要求17所述的制冷系统，其特征在于，所述分出流经由两个注入端口注入，并通过所述注入端口中的一个传输到位于流体注入点上游的所述第一压缩腔内。
19.根据权利要求17所述的制冷系统，其特征在于，所述分出流经由两个注入端口注入，并通过所述注入端口中的一个传输到位于所述液体注入点上游的所述第一压缩腔内。
20.根据权利要求14所述的制冷系统，其特征在于，所述液体从所述冷凝器的下游截取并注入到所述至少一个压缩机内。
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