CN101384869B - 冷却设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷却设备，该冷却设备具有冷却剂回路，该冷却剂回路则具有多个蒸发器通道和一个用于将冷却剂分配到所述蒸发器通道上的分配器(5)。本发明的目的是能够用简单的手段来改进所述冷却设备的运行状况。为此所述分配器(5)对于每个蒸发器通道都具有可触发的阀门(12)。

Description

冷却设备

技术领域

本发明涉及一种冷却设备，该冷却设备具有冷却剂回路，该冷却剂回路则具有多个蒸发器通道和一个用于将冷却剂分配到所述蒸发器通道上的分配器。

背景技术

一种所述的冷却设备从US 5832744中得到公开。所述分配器在一个冷却剂入口和多个冷却剂出口之间具有阀门，在该阀门后面连接了旋转的涡轮叶轮盘。所述涡轮叶轮盘应该使冷却剂均匀地分配到所述分配器的所有输出端上并且由此也均匀地分配到所有蒸发器上。

另一种可以用在所述的冷却设备中使用的分配器从US 6898945B1中得到公开。在这里在一个入口和多个出口之间有阀门，借助于该阀门可以调节所述分配器上的压力降。该阀门具有圆锥形的销钉，该销钉应该分配流入的冷却剂，从而可以通过所述蒸发器将冷却剂分配到不同的回路上。

已知的分配器虽然在理论上保证将冷却剂均匀地分配到各个蒸发器上。不过，比如可能在制造时产生的在尺寸方面的微小差别就会使冷却剂不均匀地分配到各个蒸发器上。除此以外，在所述的分配器上要求各个蒸发器基本上具有相同的热负荷并且也具有相同的流动阻力。如果不是这种情况，那就会出现以下情况，即某个蒸发器得到太多冷却剂，结果使冷却剂在从该蒸发器中流过之前没有完全蒸发。另一个连接到相同的分配器上的蒸发器可能得到太少的冷却器，结果该蒸发器无法提供所期望的冷却功率。如果布置在所述蒸发器或者所述冷却设备的其它位置上的温度传感器控制膨胀阀，那么所述蒸发器的供给过量或者说供给不足尤其会造成困难。该膨胀阀可能会在不利的情况下被置于自振中，这就进一步降低了所述冷却设备的容量和效率。

发明内容

本发明的任务是，用简单的手段改进所述冷却设备的运行状况。

该任务在一种开头所述类型的冷却设备上通过以下方法得到解决，即所述分配器对于每个蒸发器通道都具有可触发的阀门。

如果下面谈及“冷却设备”，那就应该广泛地理解这个概念。它尤其包括冷却系统、冷冻系统、空调设备和热泵。“冷却设备”这个概念仅仅用于简化。蒸发器通道可以布置在不同的蒸发器中。为简便起见，结合多个蒸发器对本发明进行解释。但是，如果蒸发器具有多个能够单个或者成组触发的蒸发器通道，那也可以应用本发明。

如果所述分配器对于每个蒸发器都具有可触发的阀门，那么它就可以个性化地控制所述蒸发器的供给，也就是说那样的话可以向每个蒸发器输送其所需要的冷却剂量。在此不必再重视所述蒸发器全部具有相同的流动阻力。所述蒸发器必须输出不同的冷却功率这一点也只具有次要意义。需要较大的冷却功率的蒸发器与必须提供较低的冷却功率的蒸发器相比相应地得到较多的冷却剂。

优选所述阀门能够通过控制装置来触发，该控制装置对各个阀门进行不同的触发。该控制装置因此用于将冷却剂分配到各个蒸发器上。但是所述控制装置也可以如此触发所述阀门，使得所有阀门让一定的冷却剂基本通过量通过并且而后按需要触发一个单个的阀门，使得其相应地附加地让所需要的冷却剂量通过。这一点尤为有利，如果所述控制装置在时间上相互错开地触发所述阀门。由此，虽然蒸发器仅仅偶尔地获得冷却剂，但在总体上获得所需要的冷却剂量。所述控制装置因此控制各个阀门的占空比，也就是控制各个阀门的打开时间与预先给定的周期长度之间的比例。而后，在一个周期长度内可以一次性地打开所有阀门。在此如此选择所述周期长度，从而将在蒸发器中的压力波动保持在合理的界限内或者甚至在实际上觉察不到。所述阀门也可以全部用基本开度来调节，从而持久地向所有蒸发器供给冷却剂。所述控制装置而后附加地接通(takten)各个阀门，使得每个蒸发器按需要得到附加的冷却剂量，用于满足冷却剂需求。

优选所述控制装置仅仅触发一个唯一的阀门，使得该阀门具有比其它的阀门的通流开度大的通流开度。如果通常所有的阀门关闭，那么所述控制装置总是同时仅仅打开一个阀门。这简化了输送给各个蒸发器的冷却剂的控制和测定。如果各个阀门已经允许冷却剂的基本通过量，那就相应地总是继续仅仅打开一个唯一的阀门，用于个性化地向与这个阀门相连接的蒸发器供给所需要的总冷却剂量。

优选所述控制装置具有转子，该转子使阀门打开。也就是通过该转子的转动来打开各个阀门。这是一种用于单个地先后触发各个阀门的非常简单的方案。

优选所述转子通过马达以能够变化的速度来驱动。而后通过速度的变化可以调节各个阀门打开多长时间。通过使速度能够变化，可以使一个阀门的打开时间长于另一个阀门。这就能够进行个性化的控制。

优选所述马达能够反转。通过马达的可反转性，也可以在更长的时间间隔里将一个单个的阀门完全保持关闭。在该转子将该阀门置于打开位置中之前，该马达的旋转方向反转，使得该阀门保持关闭。也可以使多个阀门关闭，如果这些阀门沿转子的旋转方向并排布置。

优选所述转子与凸轮盘相连接并且所述阀门具有阀门挺杆，所述阀门挺杆能够通过凸轮盘来操纵。这是一种在机械方面特别简单的用于打开或者关闭阀门的解决方案。有利的是沿阀门的关闭方向通过闭锁弹簧来向所述挺杆加载负荷。这样如果所述凸轮与挺杆相接触，那么该阀门就克服所述闭锁弹簧的力而打开。一旦凸轮继续旋转到足够的程度，该阀门就再度关闭。

优选所述凸轮盘具有一个单个的凸轮。由此保证，总是仅仅一个阀门被同时打开或者总是仅仅一个阀门的打开程度大于其它的阀门。与此相对应，也可以单个地调节每个阀门的打开时间(或者说更大程度的打开的时间)，使得这个打开时间在很大程度上可以不受其它阀门的打开时间的影响。

在此优选，所述阀门挺杆沿旋转方向彼此间具有一个间距，该间距至少和所述凸轮沿旋转方向的伸长一样大。由此可以使所述凸轮在一个位置中静止下来，在该位置中没有向任何阀门挺杆加载负荷。在这种情况下，所有阀门都可以保持关闭。

优选所述阀门挺杆平行于转子轴线来布置。“平行”这个概念在这里不应该作为数学上精确的平行概念来理解。在此重要的仅仅是，所述阀门挺杆具有一个平行于转子轴线定向的分量。在这种情况下，所述布置在凸轮盘上的凸轮平行于转子轴线。

优选所述凸轮盘具有沿平行于转子轴线的方向起作用的移动驱动装置。如果所述阀门挺杆平行于转子轴线来布置，那么可以通过所述凸轮盘的移动以简单的方式同时打开所有的阀门，用于实现一定的冷却剂基本通过量。而后所述凸轮相应地使一个单个的阀门的打开程度大于其它的阀门，用于保证个性化地向一个单个的蒸发器供给冷却剂。

在一种作为替代方案的设计方案中可以规定，所述转子具有轴向延伸的、与所述分配器的输入端处于连接之中的输入通道以及径向延伸的输出通道，该输出通道的汇入口在旋转时能够与输出口重叠，所述输出口则与蒸发器处于连接之中。也就是将所述转子同时用作所述阀门的元件。如果所述输出通道的汇入口与输出口重叠，那么从所述分配器的输入端到配设给特定的蒸发器的输出端的流动通道就得到释放。只要存在着重叠，那么冷却剂就会从所述分配器的输入端朝有关的蒸发器流动。如果继续转动所述转子，那就中断输送给刚刚所说明的蒸发器的冷却剂供给，并且向沿旋转方向的下一个输出端供给冷却剂。根据在所述输出通道的汇入口和所述输出口之间的重叠持续多长时间，可以有更多或更少量的冷却剂流入所述蒸发器中。这种重叠时间可以通过调节所述转子转动的速度来改变。

优选所述输出口沿旋转方向彼此间具有一个间距，该间距至少和所述输出通道的汇入口沿旋转方向的伸长一样大。在这种情况下，可以将所述转子停止在一个位置中，在该位置中所述输出通道的汇入口没有与输出口重叠，从而中断输送给所有蒸发器的冷却剂供给。而后可以使用一个所述的位置，用于比如给所述蒸发器除霜。

同样有利的是，在每个蒸发器通道的输出端上布置传感器，该传感器与所述控制装置相连接。这个传感器比如可以是温度传感器。而后可以依赖于在每个蒸发器的输出端上的温度来向其供给冷却剂。

在一种作为替代方案的设计方案中，可以规定，所述蒸发器通道与冷凝器串联布置并且传感器布置在所述冷凝器或压缩机的前面。在这种情况下不需要多个比如用于检测温度的传感器，而仅仅需要一个唯一的传感器。此外如果已经了解所述冷却设备的运行特性，那么一个唯一的传感器已经足够。凭借对运行特性的了解可以判定，应该向哪个蒸发器或者哪个蒸发器通道输入多少冷却剂。

附图说明

下面借助于优选的实施例结合附图对本发明进行说明。其中：

图1是具有多个蒸发器的冷却设备的示意图，

图2是分配器的第一实施例的俯视图，

图3是按图2的剖面III-III，

图4是分配器的第二实施例的按图5的剖视图IV-IV，并且

图5是按图4的剖视图V-V。

具体实施方式

图1示出了冷却设备1的示意图，在该冷却设备1中，压缩机2、冷凝器3、收集器4、分配器5和具有多个平行布置的蒸发器7a-7d的蒸发器装置6共同联接在一个回路中。所述蒸发器装置6也可以具有一个单个的蒸发器，该蒸发器则具有多个蒸发器通道，所述蒸发器通道应该单独地或者成组地进行触发。

液态的冷却剂以公知的方式在所述蒸发器7a-7d中蒸发，通过所述压缩机2进行压缩，在冷凝器3中液化并且在所述收集器4中收集。所述分配器5设置用于将液态的冷却剂分配到各个蒸发器7a-7d上。

在每个蒸发器7a-7d的输出端上，分别布置了温度传感器8a-8d。所述温度传感器8a-8d检测离开所述蒸发器7a-7d的冷却剂的温度。这个温度信息被传送给控制单元9，该控制单元9依赖于所述温度传感器8a-8d的温度信号来控制所述分配器5。

图2和3示出了分配器5的第一实施例。按图2的分配器5在这里具有六个输出端10a-10f(用于六个蒸发器)以及一个输入端11。每个输出端10a-10f通过阀门12与所述输入端11分开。因为所述阀门全部具有构造相同，所以以下说明借助于配属于所述输出端10b、10e的阀门12进行。

每个阀门12具有阀座13，该阀座13布置在壳体14中。此外每个阀门12具有阀门元件15，该阀门元件15与阀门挺杆16相连接，而所述阀门挺杆16则在与所述阀座13对置的一侧从所述壳体14中伸出来。不仅所述壳体14而且所述阀门元件15通过弹簧17、18支撑在盖板19上，所述输入端11穿过该盖板19并且该盖板19盖住阀体20。所述弹簧18构造为闭锁弹簧，该闭锁弹簧向所述阀门元件15朝所述阀座13加载负荷。

在所述阀体20中能够转动地支承着凸轮盘21。该凸轮盘21具有一个单个的凸轮22，该凸轮22在所述凸轮盘21围绕着旋转轴线23旋转时如可以通过左边的阀门(图3)看出的一样相应地向阀门挺杆16加载负荷。如果所述凸轮22作用于所述阀门挺杆16，那么所述阀门元件15就离开所述阀座13，并且释放从输入端11到输出端10e的通道。一旦所述凸轮22离开所述阀门挺杆16，那么所述阀门元件15就在所述弹簧18的作用下再次抵靠在所述阀座13上，并且如可以借助于配属于所述输出端10b的阀门12看出的一样关闭相应的阀门12。

所述凸轮盘21通过在这里仅仅示意示出的马达24来旋转。该马达24通过所述控制单元9来触发。该马达24在此能够以受控制的转速来运行。最大转速比如处于100转/分钟的数量级上。在旋转过程中，如提到的一样可以改变马达24的转速。马达24也可以短时间停止。而且马达的旋转方向也能够改变。

由此可以实现以下运行状况：

现在依赖于所述温度传感器8a-8d的信号，在所述凸轮盘21运转时相应地如此长时间地打开各个阀门12，使得足够量的冷却剂可以从相应的输出端10a-10f中流过，从而所述蒸发器7a-7d得到足够的冷却剂，但不是太多的冷却剂。如果蒸发器需要少量的冷却剂，那么在所述凸轮22向相应的阀门12挺杆16加载负荷时使所述凸轮盘21更快地旋转，使得所述阀门12仅仅在较短的时间里保持打开。相反如果蒸发器需要较大的冷却剂量，那么在所述凸轮22处于配属于相应的输出端的阀门的区域中时使所述凸轮盘21较慢地旋转。

因为在大约一秒钟的周期中向每个蒸发器输送至少一次冷却剂，所以可以实现这一点，即在相应的蒸发器中压力的波动仅仅是微不足道的，从而不必担心对所述冷却设备1的不利影响。

所述凸轮盘21支承在所述马达24的转子25上。所述转子25现在还可以通过轴向驱动装置26沿平行于所述旋转轴线23的方向进行移动。如果该转子25比如向下移动(关于图3的示意图)，那么所有的阀门12都略微打开，使得冷却剂可以持续地流过所有的输出端10a-10f。由此可以保证所有蒸发器的一定程度的基本供给。在此一如既往地通过所述凸轮盘21的凸轮22对之后输送给各个蒸发器的冷却剂量进行精确调节。

各个阀门12沿所述凸轮盘21的周向或者旋转方向具有一个间距，该间距至少和所述凸轮22沿周向的伸长正好一样大。与此相对应，可以使所述凸轮盘21停止在一个位置中，在该位置中没有阀门被打开。比如如果没有必要向蒸发器输送冷却剂，那就占据这样的位置。

利用所述分配器5，也可以给各个蒸发器除霜。在这种情况下，在所述凸轮22到达配属于该蒸发器的阀门12前，改变所述凸轮盘21的旋转方向。这个阀门12因此没有打开。人们可以将这个阀门12一直保持关闭，直到给所述蒸发器进行了除霜。其余的阀门12则通过所述凸轮22以上面所说明的方式相应地单个地打开。

图4和5示出了分配器5的一种改动过的设计方案，在该设计方案中相同的和功能相同的元件用相同的附图标记来表示。

图4和5的分配器5同样具有转子25。该转子25具有输入通道27，该输入通道27永久与在阀体20中的输入端11重叠，也就是说不依赖于转子25的旋转位置。

转子25也具有输出通道28，该输出通道28基本上径向定向。所述输出通道28具有汇入口29，该汇入口29在所述转子25旋转时与输出口30a-30f重叠。所述输出口30a-30f又与所述输出端10a-10f相连接，通过所述输出端10a-10f可以与所述蒸发器装置6的蒸发器建立连接。

在这里在所述输出口30a-30f之间的间距也至少和所述输出通道28的汇入口29沿周向的伸长正好一样大。因此，在转子25的在图4中所示的位置中，所述输出通道28关闭，从而不能分配冷却剂。

在其余方面，所述分配器5的工作原理类似于在所述分配器5的在图2和3中示出的实施方式中的工作原理。

所述转子25在通过控制装置9进行控制的情况下用有时候变化的旋转速度来控制，从而在一定的时间里面总是在所述输入端22和所述输出口30中的一个相应的输出口之间存在连接。在这个时间里冷却剂可以从输入端11流入相应的输出口30a-30f中，并且从那里流向所连接的蒸发器，相应地向所连接的蒸发器加载预先规定的量的冷却剂。如果在所述汇入口29扫过相应的输出口30a-30f期间所述转子25缓慢转动，那就将所述连接打开一段较长的时间。相反如果所述转子25在这种状况中较快地转动，那就提供相应较短的打开时间。在打开时间较长时可以比在打开时间较短时有更多的冷却剂流入相应的蒸发器中。

这里，也可以通过所述转子25的旋转方向的换向，相应地将预先确定的输出口30a-30f从与所述输入端11的连接上排除出去，使得连接到所述输出口30a-30f上的蒸发器在一定的时间里根本没有得到冷却剂。而后可以在这个时间里对这个蒸发器进行除霜。

现在所述分配器5不再仅仅承担分配的功能，而是对每个蒸发器来说包括自己的阀门12，在此可以省去膨胀阀。

通往各个蒸发器的管路不再必须具有相同的长度，因为通过所述阀门12来控制向各个蒸发器加载冷却剂的情况。

可以用未详细示出的方式附加地或者代替所述传感器8a-8d在所述冷凝器3的前面或者也在所述压缩机2的前面布置一个单个的传感器。而后这个传感器虽然不再能够单个地对用于每个蒸发器或者每个蒸发器通道的所期望的信息进行分析。但是在其它方面如果了解所述冷却设备的运行特性比如不同的流动阻力，那么在使用仅仅一个单个的传感器时也可以获得所必需的信息，用于能够判定哪个蒸发器通道7a-7d应该得到多少冷却剂。

Claims (10)

1.具有冷却剂回路的冷却设备(1)，所述冷却剂回路具有多个蒸发器通道(7a-7d)和一个用于将冷却剂分配到所述蒸发器通道(7a-7d)上的分配器(5)，其中，所述分配器(5)为每个蒸发器通道(7a-7d)都具有可触发的阀门(12；28、30a-30f)，并且所述阀门(12；28、30a-30f)能够通过控制装置(9、24)来触发，该控制装置(9、24)对各个阀门(12；28、30a-30f)进行不同的触发，其特征在于，所述控制装置(9、24)具有转子(25)，响应于该转子(25)的旋转位置，该转子(25)的转动用于单个地先后触发所述阀(12；28、30a-30f)，使得每次仅仅触发一个唯一的阀门(12；28、30a-30f)，使得其具有比其它阀门的通流开度大的通流开度，其中所述控制装置(9、24)设置为通过改变转子(25)的旋转速度来设置在当前的触发操作中该唯一的阀门的单个打开持续时间，所述转子(25)与凸轮盘(21)相连接并且所述阀门(12)具有多个阀门挺杆(16)，多个所述阀门挺杆(16)能够通过所述凸轮盘(21)来操纵。

2.按权利要求1所述的冷却设备，其特征在于，所述凸轮盘（21）通过马达（24）来旋转，所述马达（24）能够反转。

3.按权利要求1所述的冷却设备，其特征在于，所述凸轮盘(21)具有一个单个的凸轮(22)。

4.按权利要求3所述的冷却设备，其特征在于，多个所述阀门挺杆(16)沿旋转方向彼此具有一个间距，该间距至少和所述凸轮(22)沿旋转方向的伸长一样大。

5.按权利要求1所述的冷却设备，其特征在于，多个所述阀门挺杆(16)平行于转子轴线(23)布置。

6.按权利要求5所述的冷却设备，其特征在于，所述凸轮盘(21)具有移动驱动装置(26)，该移动驱动装置(26)沿平行于所述转子轴线(23)的方向起作用。

7.按权利要求1或2所述的冷却设备，其特征在于，所述转子(25)具有轴向延伸的、与所述分配器(5)的输入端(11)处于连接之中的输入通道(27)以及径向延伸的输出通道(28)，该输出通道(28)的汇入口(29)在旋转时能够与输出口(30a-30f)重叠，所述输出口(30a-30f)则与所述蒸发器处于连接之中。 

8.按权利要求7所述的冷却设备，其特征在于，所述输出口(30a-30f)沿旋转方向彼此间具有一个间距，该间距至少和所述输出通道(28)的汇入口(29)沿旋转方向的伸长一样大。

9.按权利要求1或2所述的冷却设备，其特征在于，在每个蒸发器通道(7a-7d)的输出端上布置了传感器(8a-8d)，该传感器(8a-8d)与所述控制装置(9、24)相连接。

10.按权利要求1或2所述的冷却设备，其特征在于，所述蒸发器通道(7a-7d)与冷凝器(3)串联布置并且在所述冷凝器(3)或者压缩机(2)的前面布置传感器。