CN101809378B - 具有旁路管线和专用节省流压缩室的制冷剂系统 - Google Patents
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Abstract
一种制冷剂系统具有节省装置循环。使来自所述节省装置环路的蒸气制冷剂返回专用的节省装置压缩室。使主制冷剂返回专用的主压缩机室。旁路管线使两股制冷剂流实现了连通。
Description
技术领域
本申请涉及一种制冷剂系统,所述制冷剂系统具有节省装置循环,且其中使节省制冷剂流返回压缩单元的节省装置压缩室,且使主制冷剂流返回压缩单元的主压缩室,其中旁路制冷剂管线使位于其相应压缩室上游的两股制冷剂流实现了连通。
背景技术
制冷剂压缩机对制冷剂进行压缩并使制冷剂在整个制冷剂系统范围内循环,以便调节二次流体,所述二次流体通常被输送至气候受到控制的空间。在基本制冷剂系统中,压缩机对制冷剂进行压缩并将其输送至排热的热交换器。来自排热的热交换器的制冷剂会通过膨胀装置,在所述膨胀装置中,制冷剂的压力和温度都会下降。在该膨胀装置的下游,制冷剂通过接收热量的热交换器,且随后返回压缩机。正如已公知地,接收热量的热交换器通常是蒸发器,而排热的热交换器则是在亚临界(subcritical)状态下应用的冷凝器和在跨临界(transcritical)状态下应用的气体冷却器。
为了增强性能的一种可选的制冷剂系统设计是使用节省装置,或引入蒸气排放功能。当节省装置功能被启动时,制冷剂的一部分从位于该排热的热交换器下游的主制冷剂物质流中被分流出。在一种构型中,使该被分流的制冷剂通过辅助膨胀装置,从而膨胀至中间压力和温度,且随后该产生了部分膨胀的被分流的制冷剂在与主制冷剂流成热交换关系的情况下在节省装置热交换器中经过。通过这种方式,主制冷剂流被冷却,从而使得当其到达接收热量的热交换器时,其将具有更大的热力势。被引出的制冷剂通常处于过热的热力学状态下,并返回压缩机。
正如已公知地,可在闪蒸罐或在节省装置热交换器中实现节省装置功能。对于本申请而言,这两种装置将都被称作“节省装置热交换器”。
正如欧洲专利申请EP1498667中所述,使蒸气制冷剂返回专用的节省装置压缩室或压缩机。主制冷剂流从接收热量的热交换器返回其自己专用的压缩室或压缩机。该已公知的系统将节省装置与抽吸制冷剂流保持在彼此完全隔离的状态下。设置该专用压缩室的目的是获得两股独立而不混合的进入制冷剂物质流,每股物质流将制冷剂从特定的热力学状态压缩至普遍的排放热力学状态。
发明内容
在本发明所披露的实施例中,提供了一种具有节省装置循环的制冷剂系统,其中使节省制冷剂物质流通过节省装置线路返回管线而从所述节省装置线路返回专用的节省装置压缩室(或独立的压缩机)。主制冷剂物质流通过抽吸管线返回其自己专用的主压缩室(或压缩机)。旁路管线使位于相应入口上游的两条制冷剂流管线连通至所述专用压缩室(或压缩机)。在该布置中,所述两股进入的制冷剂物质流可经由所述旁路管线而选择性地彼此连通且彼此混合。在一个实施例中,所述旁路管线可具有小孔口,所述小孔口总是使所述两股制冷剂物质流连通。在第二实施例中,所述旁路管线可包括控制阀。在第三实施例中,所述旁路管线可包括这两种选择方案的组合。
以下说明书和附图将使技术人员能够以最佳方式理解本发明的这些和其它特征,以下是对附图的简要说明。
附图说明
图1示出了一种现有技术的系统;
图2示出了第一实施例的示意图;
图3示出了第二实施例的示意图;
图4示出了第三实施例的示意图;和
图5示出了第四实施例的示意图。
具体实施方式
图1示出了现有技术的制冷剂系统20。正如已公知地,压缩单元22包括至少两个室、缸或压缩机24和26。这两个压缩室对制冷剂进行压缩并将其向下游输送至排热的交换器28。排热的交换器28可以是冷凝器(如果制冷剂排放物的热力学状态低于临界点的话)或者气体冷却器(如果制冷剂排放物的热力学状态高于临界点的话)。膨胀装置29被定位在排热的热交换器下游,且使进入闪蒸罐30内的制冷剂产生部分膨胀而达到中等压力。膨胀装置34被定位在闪蒸罐30下游,以便控制到达蒸发器36的制冷剂量,并且使该制冷剂产生膨胀而达到大约为抽吸压力的压力。在闪蒸罐30中,使液体制冷剂与蒸气制冷剂分开。来自闪蒸罐30的液体制冷剂在膨胀装置34中膨胀达到两相热力学状态、流动通过蒸发器36、经过抽吸管线38并返回专用主压缩室26,在所述蒸发器中,所述制冷剂被蒸发且通常处于过热状态。与所述液体制冷剂分开的蒸气制冷剂通过节省装置线路的返回管线32而到达其专用的压缩室24。在该已公知的现有技术系统中,管线32和38被保持在严格分开的状态下。设置两条独立的管线以便将制冷剂输送至两个专用压缩室24和26的目的在于:与如果允许两股制冷剂流混合的情况相比,每个压缩室中的制冷剂更接近均质状态。
图2示出了一个实施例40,其中压缩单元42具有专用节省装置压缩室44和专用主压缩室46。然而,包括限制装置49的旁路管线48被设置以使节省装置制冷剂流与主制冷剂流进行连通。该限制装置可以孔口的形式存在;但其也可以是毛细管或任何其它类型的对制冷剂流进行节流的限制装置。通常对孔口的尺寸进行选择以使其具有介于0.1平方毫米至3平方毫米之间的剖面面积。其它类型的限制装置可具有不同的剖面面积;但其有效的剖面面积被设置以便对应于上述范围内的等效孔口面积。
设置该旁路管线48的目的是使得可在启动时实现压力平衡。这将会降低马达启动转矩从而导致运行更为高效,且将使得可使用更小的不那么昂贵的马达。此外,该孔口使得可在停机之后将润滑油从节省装置管线32排放至抽吸管线38。在节省装置线路的返回管线32上可设置断流阀33。
图3示出了具有压缩单元52的实施例50,所述压缩单元具有专用压缩室54和56。旁路管线58包括电控阀,在该实施例中,所述电控阀被披露为受控电磁阀59,所述受控电磁阀可被打开或被关闭。该电磁阀可被打开以便允许主制冷剂物质流与节省制冷剂物质流在连续运行过程中进行混合,或者可在启动之前被打开以便进行压力平衡,或者可在停机时或停机后被打开以使油返回。此外,在一些情况下,阀59可以脉冲模式运行,从而例如有利于油返回或者对压缩单元50进行卸载。进一步地,阀59可以是调制型阀以使阀的打开适应特定的运行条件(特别是运行压力),且使阀的打开与受调节空间中的热负荷需求实现精确匹配。
如图4所示,正如前面的实施例那样,制冷剂系统60具有压缩单元62,所述压缩单元具有专用的压缩室64和66。然而,本实施例中的旁路功能既包括位于旁路管线58上的电磁阀59又包括位于分支旁路管线66上的孔口68。实施例60将图2所示实施例与图3所示实施例的优点结合在一起,且使得可在停机或启动时进行控制,而无需打开阀59。旁路管线58和66也可以被布置成平行构型,介于节省装置线路返回管线32与主线路抽吸管线38之间。
图5示出了又一实施例80,该实施例具有压缩单元82,所述压缩单元具有独立的压缩室84和86。在实施例80中,节省装置功能是由节省装置热交换器94,而不是前述实施例所述的闪蒸罐30,提供的。正如已公知地,分流管线90将制冷剂的一部分从流动通过液体管线88的主制冷剂中分流出并使该制冷剂通过节省装置膨胀装置92,在所述节省装置膨胀装置中,该制冷剂膨胀至更低的中间压力和温度。这将使得分流管线90中的制冷剂可在通过节省装置热交换器94的同时对液体管线88中的主制冷剂进行进一步冷却。通常处于蒸气热力学状态下的节省制冷剂流入节省装置线路的返回管线96内。主线路膨胀装置34被设置在节省装置热交换器94下游以便控制到达蒸发器36的液体制冷剂的量。尽管如图所示,处在分流管线90中的节省制冷剂流和处在液体管线88中的主制冷剂流是沿相同方向通过节省装置热交换器94的,但实际上,这两股制冷剂流优选以对流关系进行流动。图中仅为简便起见才示出了沿相同方向流动的两股制冷剂物质流。此外,分流管线90可被定位在节省装置热交换器94的下游。
与前述实施例相似地,图中所示的旁路管线58具有电磁阀50。进一步地,在图2或图4所示的实施例中也可使用节省装置热交换器94来代替闪蒸罐30。
如上所述,控流装置59可具有可调孔口以便控制在专用节省装置与主压缩室之间流通的制冷剂的量,这种控制例如是基于受调节空间中的运行条件和热负荷需求而进行的。另一方面,可通过脉冲宽度调制技术控制电磁阀59以便获得相似的压缩机单元卸载结果或者有利于油的返回并确保压缩机的可靠运行。
应该指出:在本发明中可使用多种不同类型的压缩机。例如,可采用涡旋压缩机、螺旋压缩机、旋转压缩机或往复压缩机。节省流室和主流室可以是独立的压缩机,或这些压缩室可被定位在单个压缩机内。在本发明的阐述背景下,每个压缩室可以是单缸式或多缸式的,例如可以是往复压缩机的情况。如果压缩室被设置在单个压缩机内,则旁路管线可相对于压缩机壳体位于内部或外部。如果压缩室是独立的压缩机,则旁路管线优选位于这些压缩机外部。进一步地,专用压缩室中的每个专用压缩室可具有多个顺序布置的压缩级,且专用主压缩室具有比专用节省装置压缩室数量更多的多个顺序布置的压缩级,这是因为其在更高的压力差之间运行。
本发明可适用于多种制冷剂,所述制冷剂包括,但不限于,R744、R22、R134a、R410A、R407C、R290、R600a及其组合。
使用本发明的制冷剂系统可用于多种不同应用场合中,这包括,但不限于,空调系统、热泵系统、海运集装箱单元、冷藏车-拖车单元和超市制冷系统。本发明的制冷系统可以是亚临界系统或跨临界系统。
尽管已经披露了本发明的实施例,但所属领域技术人员应该意识到:可在本发明的范围内作出一些变型。为此,应该研究以下权利要求书以确定本发明的真实保护范围和保护内容。
Claims (25)
1.一种制冷剂系统,所述制冷剂系统包括:
至少两个压缩室、位于下游的排热的热交换器、从所述排热的热交换器延伸进入节省装置循环内的制冷剂管线、和从所述节省装置循环延伸通过主膨胀装置并延伸至接收热量的热交换器的主制冷剂管线、位于所述接收热量的热交换器下游且延伸至所述至少两个压缩室中的至少一个压缩室的抽吸管线,所述至少两个压缩室用于对制冷剂进行压缩;
从所述节省装置循环返回所述至少两个压缩室中的至少一个另外的压缩室的返回管线;和
使所述返回管线与所述抽吸管线连通的旁路管线,
其中,主制冷剂流从所述节省装置循环通过所述主膨胀装置流至所述接收热量的热交换器,然后从所述接收热量的热交换器通过所述抽吸管线回到所述至少一个压缩室;
节省制冷剂流从所述节省装置循环通过返回管线返回到所述至少一个另外的压缩室;以及
所述旁路管线设置成允许所述主制冷剂流和所述节省制冷剂流选择性地彼此连通且彼此混合。
2.根据权利要求1所述的制冷剂系统,其中,所述旁路管线包括限制装置以使得能够在所述返回管线与所述抽吸管线之间实现连续连通。
3.根据权利要求2所述的制冷剂系统,其中,所述旁路管线包括电控阀以便提供选择性连通。
4.根据权利要求3所述的制冷剂系统,其中,所述电控阀是电磁开/关阀。
5.根据权利要求3所述的制冷剂系统,其中,通过脉冲宽度调制技术对所述电控阀实施控制。
6.根据权利要求3所述的制冷剂系统,其中,所述电控阀是调制阀。
7.根据权利要求3所述的制冷剂系统,其中,所述电控阀在制冷剂系统停机时或在制冷剂系统启动之前被打开以便平衡压力。
8.根据权利要求2所述的制冷剂系统,其中,所述限制装置是孔口。
9.根据权利要求2所述的制冷剂系统,其中,所述限制装置具有介于0.1平方毫米与3平方毫米之间的剖面面积。
10.根据权利要求2所述的制冷剂系统,其中,所述限制装置是毛细管。
11.根据权利要求1所述的制冷剂系统,进一步包括与所述旁路管线平行地被安装的电控阀。
12.根据权利要求1所述的制冷剂系统,其中,所述节省装置循环包括闪蒸罐以便将液相制冷剂与蒸气相制冷剂分开。
13.根据权利要求1所述的制冷剂系统,其中,所述至少两个压缩室每一个都是独立的压缩机。
14.根据权利要求1所述的制冷剂系统,其中,所述至少两个压缩室被定位在单个压缩机内。
15.根据权利要求14所述的制冷剂系统,其中,所述旁路管线相对于所述压缩机位于外部。
16.根据权利要求14所述的制冷剂系统,其中,所述旁路管线相对于所述压缩机位于内部。
17.根据权利要求14所述的制冷剂系统,其中,所述压缩机是往复压缩机且所述至少两个压缩室是往复压缩机缸。
18.根据权利要求1所述的制冷剂系统,其中,所述至少两个压缩室中的至少一个压缩室由顺序布置的压缩级表示。
19.根据权利要求1所述的制冷剂系统,其中,所述节省装置循环包括具有节省装置膨胀装置的节省装置热交换器,所述节省装置膨胀装置使制冷剂的分流部分产生膨胀并使其通过所述节省装置热交换器以便与所述主制冷剂交换热量,且所述分流的制冷剂通过所述返回管线返回。
20.根据权利要求1所述的制冷剂系统,其中,至少一个所述压缩室是至少一个往复压缩机缸的一部分。
21.根据权利要求1所述的制冷剂系统,其中,处在所述返回管线和抽吸管线中的所述制冷剂物质流在亚临界压力下被部分地组合在一起。
22.根据权利要求1所述的制冷剂系统,其中,所述制冷剂选自包括R744、R22、R410A、R134a、R407C、R290、R600a制冷剂或其组合的制冷剂组群。
23.一种操作制冷剂系统的方法,所述方法包括:
设置至少两个压缩室,所述至少两个压缩室对制冷剂进行压缩并将所述制冷剂输送至位于下游的排热的热交换器,制冷剂从所述排热的热交换器进入节省装置循环内,且主制冷剂流从所述节省装置循环通过主膨胀装置并到达接收热量的热交换器,来自所述接收热量的热交换器的制冷剂经过抽吸管线而到达所述至少两个压缩室中的至少一个压缩室;
使节省制冷剂流通过返回管线而从所述节省装置循环返回所述至少两个压缩室中的至少一个另外的压缩室,且所述节省制冷剂流至少大部分为蒸气;并且
使所述返回管线与所述抽吸管线通过旁路管线连通,
其中,所述旁路管线设置成允许所述主制冷剂流和所述节省制冷剂流选择性地彼此连通且彼此混合。
24.根据权利要求23所述的方法,其中,处在所述旁路管线上的电控阀被打开以便对所述制冷剂系统进行卸载。
25.根据权利要求23所述的方法,其中,处在所述旁路管线上的电控阀被打开以使油返回。
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