CN101443607A - 具有吸液式热交换器的制冷压缩机装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一制冷装置(100)。该制冷装置(100)包括一吸液式热交换器(LSHX)(110)和一压缩机(120)。LSHX(110)和压缩机(120)形成一个整体模块(150)。所述组合包含串联的压缩机(151，152)和多整体模块结构(185，186)。

Description

具有吸液式热交换器的制冷压缩机装置和系统
【技术领域】
本发明涉及一种制冷系统，更具体的说，涉及一种包括制冷压缩机和吸液式热交换器的整体模块。
【背景技术】
在很多制冷系统中，性能增强的需求通过使用辅助元件来实现产量以及/或者效率的提高。使用吸液式热交换器(LSHX)是在许多运行环境下满足这样需求的一种选择。通常，吸液式热交换器提供液态制冷剂额外的低温冷却，该液态制冷剂通过对进入到压缩机吸入端口(或者多个吸入端口)的制冷剂蒸汽进行过热来离开冷凝器。相应地，虽然进入到压缩机的制冷剂蒸汽的密度减小了，但是由液态制冷剂的低温冷却所产生的热函(Enthalpy)提高却能经常引起制冷系统性能的全面提高。另外，LSHX的使用在降低压缩机溢流的可能性和严重性方面起到了帮助作用，而压缩机溢流可引起整体压缩元件的永久损坏。特别地，在应用较长的吸入管道通向压缩机时，LSHX是非常有用的，其中在LSHX内的制冷剂将产生额外的预热，以潜在地消除或者减小降低溢流。进一步地，LSHX保证了膨胀设备入口的低温冷却条件以及相应地消除其故障。
然而，包含LSHX的制冷系统的成本过高，从而使得通过增强LSHX操作所获得的好处在经济上变得难以接受。另一个方面，在确定成本时，惯例上通常考虑“应用的”成本，包括元件的成本(也就是单个LSHX和压缩机元件的成本)以及现场人力和安装成本和将这些元件组装到工厂内或者现场的工作系统上的其它相关成本。尤其地，这些人力和安装成本都会对在制冷系统中使用LSHX起着抑制作用，并应当仔细评估。
因此，对于制冷装置和系统而言存在一种需求，就是带有LSHX但是与传统的LSHX/压缩机装置和系统的工作和相关成本水平不同。
【发明内容】
在一个实施例中，本发明提供一种制冷装置，其包括吸液式热交换器(LSHX)和压缩机，LSHX和压缩机作为一个整体模块而形成。
在另一个实施例中，本发明提供一种带有整体模块的制冷系统，该整体模块包括压缩机和固定在压缩机上的LSHX。
在又另一个实施例中，本发明提供一整体模块，其优选地定位于共同基座上，并包括一压缩系统和单个LSHX，其中压缩系统包括多个全部串联并连接到单个LSHX的压缩机。
在另一个实施例中，本发明提供一整体模块，其优选地定位于共同基座上，并包括多个压缩机和多个LSHX，每个压缩机连接到其各自的LSHX上。
本发明的一个目的是提供LSHX和压缩机的模块安装，从而降低了安装费用。
【附图说明】
图1为单个的整体模块，包括一个连接到一压缩机一侧的LSHX。
图2为单个的整体模块，包括一个连接到一压缩机顶部的LSHX。
图3为单个的整体模块，包括一个连接到一压缩机底部的LSHX。
图4为单个的整体模块，包括多个连接到一单个LSHX的压缩机。
图5为一整体模块，包括多个压缩机和多个LSHX，每个压缩机连接到各自的LSHX上。
图6示意了带有一整体模块的制冷系统，该整体模块包括压缩机和LSHX。
【具体实施方式】
参考附图，尤其是图1，示意了由标号150所标识的整体模块。整体模块150包括连接到压缩机120上的LSHX 110。一整体模块通常可被定义为一个组件，包含有至少两个相互连接的不可拆卸的元件，且这些元件清楚地界定了通向系统其余部分的接口。LSHX 110和压缩机120被相互连接以成为整体模块150并在加工时被永久地彼此固定。在整体模块150内，用于制冷剂蒸汽离开蒸发器的LSHX 110的进口115是蒸汽制冷剂接口的一部分。压缩机120的排放口135是蒸汽制冷剂接口的另一部分。LSHX 110同样也有两个连接口用于液态制冷剂接口。一个是连接口130用于液态制冷剂离开冷凝器，另一个是连接口131用于通向膨胀装置的管道。
压缩机120具有吸入口125和排放口135。吸入口125位于压缩机120上以及LSHX 110的下游。排放口135充当整体模块150的另一个蒸汽制冷剂接口，用于将压缩机120所传递的压缩制冷剂蒸汽传至排放管道。
在一个实施例中，如图1所示，吸入口125与一单个的单式管道127相连接。单个的单式管道127同时连接到整体模块150的LSHX 110和压缩机120上。单个的单式管道127同时被固定到LSHX 110的出口以及压缩机120的吸入口125上。
如上所述，整体模块150具有两个明确的接口。蒸汽制冷剂接口包括两个连接口，LSHX 110的进口115和压缩机120的排放口135，并且液态制冷剂接口包括连接口130和131，其各自连接到冷凝器的出口和膨胀装置的进口。整体模块150的使用允许使用模块化设计原理以降低系统内压缩机的应用成本(也就是在安装、储存、运输等的费用)，而在系统内LSHX 110的使用是性能需要所要求的。另外，连接口和元件不匹配的数量的减少降低了潜在的稳定性问题。
通过将LSHX 110和压缩机120作为一个整体模块150来制造、行销和销售，生产成本和复杂性可以降低。这是因为，在其它物品中，由于在LSHX110和压缩机120之间没有插入其他的元件，各种模块接口如蒸汽制冷剂接口(LSHX 110的进口112和压缩机120的排放口135)以及液体制冷剂接口(连接口130和131各自连接到冷凝器的出口和膨胀装置的进口)就可以被精确地界定。这些精确界定的接口的应用代表性地降低了安装成本。如图1，LSHX 110被定位于压缩机120的一个侧面上。在另外的一个实施例中，LSHX 110和压缩机120被固定到一起(如栓紧)。
在图2和图3中示意了LSHX 110和压缩机120之间连接口的其它例子。在图2中，LSHX 110被定位于压缩机120的顶部。LSHX 110通过单个的单式管道127连接到压缩机120上。LSHX 110固定到压缩机120并通过支架135支撑。显然，其它类型的支撑也是可行的。
在图3中，LSHX 110位于压缩机120的底部。LSHX 110和压缩机120通过单个的单式管道127连接。优选地，LSHX 110收容于或者至少部分收容于基座111内，该基座111同样也支撑压缩机120。基座111便利了安装过程，并对整体模块150的诸多元件提供保护以其免受损坏。例如，如图3所示，LSHX 110可能需要热绝缘层113用于改善其性能。当热绝缘层113越少接触各种外部因素，其将越好地得到保护。另外，将LSHX 110定位于压缩机120的顶部或者底部可为整体模块150的重心提供更好的平衡位置。这在安装期间是非常有利的，并消除了额外支架或者支撑结构。这些例子用于解释说明在形成整体模块150时可以在LSHX 110和压缩机120之间制作各种连接。
在进一步的实施例中，如果由于制冷系统设计的需要要求特定构造时，整体模块150可以包括多个压缩机120和LSHX 110。因此，在给定制冷系统的设计时间内，包括LSHX 110和压缩机120的组合的模块150的空间应当适当地分配。
现在参考图4，其图示了包含一压缩机系统的一整体模块177，压缩机系统包括两个串联的压缩机151、152和一个单个LSHX 110。每个压缩机具有吸入口125和排放口135。吸入口125连接到从LSHX 110导入的进气岐管(或者单式管道)127。排放口135连接入排放歧管136，其现在是蒸汽制冷剂接口的一部分。显然，在整体模块177内可以串联两个以上的压缩机。同样，如下图5所述，整体模块177的单个元件，尤其是压缩机151和152，优选定位在共同基座上。
现在参考图5，其图示了一个整体模块187，优选定位在共同基座194上，并包括两个子模块185和186。每个子模块具有各自的压缩机和LSHX的组合。尤其地，子模块185包括压缩机191和LSHX 181，子模块186包括压缩机193和LSHX183。换句话说，在模块187内，每个压缩机连接到其各自的LSHX上。必须注意，蒸汽和液体制冷剂接口各包括四对连接口。尤其地，液体制冷剂接口包括连接到冷凝器出口(或者多个出口)的一对连接口130和连接到膨胀装置进口(或者多个进口)的一对连接口131。进一步地，蒸汽制冷剂接口包括连接到蒸发器出口(或者多个出口)的一对连接口115和与压缩机191和193相关联的排放口135。
每个压缩机-LSHX子模块具有自身互连的单式管道127。同样，需要注意的是，整体模块187内的子模块185和186可以根据制冷系统的全面配置，进行不同地连接。如果，制冷系统具有两循环构造，每个子模块则与各自的冷凝器、蒸发器和膨胀装置相连接。相反，如果制冷系统包括单个循环，子系统185和186被组成在一起，如图4中所示。在整体模块187或整个制冷系统的制造中或者在制冷系统的安装现场中，可以在工厂实行一特定管道排列。显然地，整体模块187可包括两个以上的子模块。
参考图6，其图示了使用了整体模块150的制冷系统200的一个实施例。制冷系统200包括整体模块150，第一制冷剂加热交换器205，膨胀装置210，以及第二制冷剂加热交换器215。在该图示的实施例中，第一制冷剂加热交换器205为蒸发器，第二制冷剂加热交换器215为冷凝器。
膨胀装置210通过液体制冷剂接口的连接口131连接到模块150。第一制冷剂热交换器205通过蒸汽制冷剂接口的连接口115连接到整体模块150。第一制冷剂加热交换器205同样连接到膨胀阀210的出口。
第二制冷剂热交换器215通过连接口130连接到模块150。第二制冷剂热交换器215同样通过蒸汽制冷剂接口的排气口135连接到整体模块150。
通过将LSHX 110和压缩机120连接作为整体模块150，其为系统200内的一独立模块，安装费用和维持费(例如储存和运输费用)可以被降低。同样，安装过程中的多个制造缺陷可以被减少。既然蒸汽制冷剂接口(连接口115和135)和液体制冷剂即可(连接口130和131)可以被精确地界定，以及既然没有其它元件被插入在LSHX 110和压缩机120之间，上述优点就成为可能。因此，当连接第一热交换器205，膨胀阀210和第二热交换器215时，安装变得更简单并且更直接。
可以理解，本领域的一般技术人员可以作出各种其它可选方案，结合以及改变。本发明意在保护在权利要求保护范围内的所有这种其它可选方案、修改和变化。

Claims (20)

1.一种制冷装置(100)，包括：
一吸液式热交换器(LSHX)(110)；以及
一压缩机(120)，其中，
所述LSHX(110)和所述压缩机(120)构成一整体模块(150)。
2.如权利要求1所述的制冷装置(100)，其中所述整体模块(150)具有一蒸汽制冷剂接口(115)。
3.如权利要求1所述的制冷装置(100)，其中所述整体模块(150)具有一液体制冷剂接口(130，131)。
4.如权利要求2所述的制冷装置(100)，其中所述蒸汽制冷剂接口(115，135)具有多个连接口(115，135)。
5.如权利要求3所述的制冷装置(100)，其中所述液体制冷剂接口(130，131)具有多个连接口(130，131)。
6.如权利要求1所述的制冷装置(100)，还进一步包括吸入口连接口(125)，插入在所述LSHX(110)和所述压缩机(120)之间。
7.如权利要求6所述的制冷装置(100)，其中所述吸入口连接口(125)至少部分地被定义为一单个的单式管道(127)，所述单式管道(127)被连接到所述LSHX(110)和所述压缩机(120)上。
8.如权利要求7所述的制冷装置(100)，其中每次制造所述整体模块(150)时，所述单个的单式管道(117)包括所述吸入口连接口(125)。
9.如权利要求1所述的制冷装置(100)，其中所述LSHX(110)被固定于所述压缩机(120)。
10.如权利要求1所述的制冷装置(100)，其中所述LSHX(110)被永久地连接到从包括所述压缩机(120)的侧面、所述压缩机(120)的底面和所述压缩机(120)的顶面组成的组中选出的一个面。
11.一种制冷系统(200)，包括：
冷凝器(215)；
蒸发器(205)；
膨胀装置(210)；以及
整体模块(150)，包括：
吸液式热交换器(LSHX)(110)；以及
紧固到所述LSHX(110)的压缩机(120)，
其中所述整体模块(150)连接到所述冷凝器(215)、所述蒸发器(205)和所述膨胀装置(210)。
12.如权利要求11所述的制冷系统(200)，其中所述整体模块(150)具有一蒸汽制冷剂接口(115，135)。
13.如权利要求11所述的制冷装置(200)，其中所述整体模块(150)具有一液体制冷剂接口(130，131)。
14.如权利要求11所述的制冷装置(200)，其中所述压缩机(120)通过单式管道(127)被固定到所述LSHX(110)，该单式管道(127)被紧固到所述LSHX(110)的出口和所述压缩机(120)的进口。
15.如权利要求11所述的制冷装置(200)，其中所述整体模块(150)的所述LSHX(110)栓接到所述整体模块(150)的所述压缩机(120)上。
16.如权利要求11所述的制冷装置(200)，其中所述整体模块(150)还包括连接到所述压缩机(120)底部的基座(111)，并且其中所述LSHX(110)连接到所述压缩机(120)的所述底部，并至少部分被所述基座(111)收容。
17.如权利要求11所述的制冷装置(200)，其中所述整体模块(150，177)还包括多个串联的压缩机(151，152)。
18.如权利要求11所述的制冷装置(200)，其中所述整体模块(187)定位于基座(194)上，并且其中所述整体模块(187)包含有多个子模块(185，186)。
19.如权利要求18所述的制冷装置(200)，其中所述多个子模块(185，186)的每一个都包含一压缩机(191，193)和一LSHX(181，183)。
20.如上所述的制冷系统(100，200)，参考附图1到附图6中的任何一个附图。
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