CN103206359A - 压缩装置以及包括该压缩装置的热力学系统 - Google Patents

Abstract

一种压缩装置（6）包括：并行安装的第一和第二压缩机（7，8）；吸入管路（19），其待与蒸发器（5）的出口连接；第一和第二吸入管道（21），其设置成用于将吸入管路（19）分别与第一和第二压缩机（7，8）的进入孔（15）连通；以及油位均衡管道（24），其连接着第一和第二压缩机（7，8）的油底壳（13）。该压缩装置（6）还包括油分离器（31），其安装在吸入管路（19）上或第二吸入管道（22）上，以及回油管道（39），其设置成将油分离器（31）的出油孔（36）和第一压缩机（7）的油底壳（13）相连接。

Description

压缩装置以及包括该压缩装置的热力学系统

技术领域

本发明涉及一种压缩装置以及包括该压缩装置的热力学系统。

背景技术

文件FR2，605，393描述了一种热力学系统，特别是一种冷却系统，其包括：

-用于使制冷剂流体进行连续循环的回路，其包括串联连接在一起的冷凝器、膨胀阀、蒸发器，以及压缩装置，该压缩装置包括：至少一个定容式第一压缩机以及并行安装的定容式第二压缩机，每个压缩机包括外壳，该外壳一方面包括容纳有电机和设于外壳底部的油底壳（oil pan）的低压区，另一方面包括用于允许制冷剂流体进入并通向低压区的孔，

-吸入管路，其连接着蒸发器，

-第一吸入管道，其将吸入管路与第一压缩机的进入孔连通，

-第二吸入管道，其将吸入管路与第二压缩机的进入孔连通，

-限制元件，其设在第二吸入管道内，并设置用于当第一和第二压缩机同时运行时，使第一压缩机的低压区内的压力保持高于第二压缩机的低压区内的压力，

-流分离装置，其设在吸入管路和第一与第二吸入管道之间，流分离装置设置成用于将来自蒸发器的大部分制冷剂流运向第一压缩机，以及

-油位均衡管道，其用于促进油在两个压缩机之间进行转移。

这种热力学系统确保由制冷剂流运走的大部分油返回至第一压缩机。由于高压在第一压缩机的低压区内占主导地位（这归因于第二吸入管路中的限制元件的存在），存在于第一压缩机的油底壳内的油通过油位均衡管道被驱使流向第二压缩机的油底壳，从而使第一和第二压缩机内的油位平衡。

这种解决方案，尽管可以满足包括两个具有相近容量的固定容量压缩机的热力学系统，但其绝对不能满足包括至少一个可变容量的（更具体为变速式）压缩机或者两个具有非常不同的容量的固定容量压缩机的热力学系统。

实际上，当变速式压缩机在低速（例如小于或处于30Hz下）运行一段时间后，并且在第二压缩机运行时，在两个压缩机的油底壳之间会产生压力的不平衡，从而引起来自蒸发器的大部分油转移至第二压缩机，因此第二压缩机的油底壳内的油位会显著地升高，而第一压缩机的油底壳内的油会耗竭，这可能会导致后者的严重损坏。

当两个压缩机均具有固定容量并且第二压缩机的容量比第一压缩机的容量大的多时，这种情况也会发生。

因此，前面所提到的解决方案在忽略所使用的压缩机的类型和忽略后者的运行条件的情况下，是不能得到符合要求的油位之间的平衡的。

发明内容

本发明的目的是找到解决上述缺陷的方法。

基于本发明的技术问题因此包括提供一种压缩装置，其具有简单的、经济的结构，该压缩装置在无论压缩装置的运行条件、无论所使用的压缩机的类型的情况下，均可实现各压缩机之间的油位的平衡。

为此目的，本发明涉及一种压缩装置，包括：

-至少一个第一压缩机和一个与其平行安装的第二压缩机，各压缩机包括防漏外壳，该外壳一方面包括容纳有发动机和油底壳的低压区，另一方面包括通向低压区的进入孔，

-吸入管路，其用于连接蒸发器的出口，

-第一吸入管道，其设置用于将吸入管路与第一压缩机的进入孔连通，

-第二吸入管道，其设置用于将吸入管路与第二压缩机的进入孔连通，以及

-油位均衡管道，其设置用于将第一和第二压缩机的油底壳连通，

其特征在于，压缩装置还包括：

-至少一个油分离器，其安装在吸入管路或第二吸入管道上，油分离器包括出油孔，以及

-回油管道，其设置成用于将油分离器的出油孔与第一压缩机的油底壳相连接。

在吸入管路上或第二吸入管道上存在有油分离器能够确保，在无论压缩装置的运行条件、无论所使用的压缩机的类型的情况下，使大部分被制冷剂流所驱动的油通过回油管道返回至第一压缩机。第一压缩机的油底壳中存在的油然后通过油位均衡管道被驱动流向第二压缩机的油底壳，从而使第一与第二压缩机中的油位得到平衡。

根据本发明的压缩装置因此能够在无论压缩装置的运行条件、无论所使用的压缩机的类型的情况下，仅仅通过使用价格低廉的油分离器的方式，确保了每个压缩机中油位的平衡。此外，根据本发明的压缩装置确保了第一压缩机的油底壳内存在有最小的油量。

有利地，油分离器还包括：进孔，其用于与蒸发器的出口连接，以将油与制冷剂流的混合物引入油分离器；以及制冷剂流排放孔，其至少连接着第二压缩机的进入孔。

优选地，油分离器包括分离室，进孔以及油分离器的制冷剂流排放孔分别与分离室相连通。油分离器的进孔因此用于连接蒸发器的出口，以将油与制冷剂流的混合物引入分离室。

根据本发明的第一实施例，吸入管路包括：第一连接管道，其连接着油分离器的进孔，并待用于与蒸发器的出口连接；以及第二连接管道，其设置用于将油分离器的制冷剂流排放孔与第一和第二吸入管道连通。第一和第二连接管道具有例如基本相等的直径。

优选地，第一连接管道设置用于从蒸发器的出口延伸至油分离装置的进孔。

根据本发明的实施例，第二连接管道从油分离器的制冷剂流排放孔延伸至分岔点，第一吸入管道从分岔点延伸至第一压缩机的进入孔，并且第二吸入管道从分岔点延伸至第而压缩机的进入孔。

根据本发明的实施例，第二连接管道凸入至分离室的内部。

根据本发明的第二实施例，第二吸入管道包括：上游管道部，其设置成将油分离器的进孔与吸入管路连通；以及下游管道部，其设置成将油分离器的制冷剂流排放孔与第二压缩机的进入孔连通。

根据本发明的实施例，下游管道部凸入至分离室的内部。

优选地，吸入管路设置成用于从蒸发器的出口延伸至分岔点，第一吸入管道从分岔点延伸至第一压缩机的进入孔，上游管道部从分岔点延伸至油分离器的进孔，下游管道部从油分离器的制冷剂流排放孔延伸至第二压缩机的进入孔。

根据本发明的实施例，回油管道设置成通向第一吸入管道。根据本发明的另一个实施例，回油管道设置成通向第一压缩机的油底壳。

有利地，第二吸入管道包括限制装置，其设置成用于减小制冷剂流体在第二吸入管道内的流截面。限制装置优选地设置成用于当第一与第二压缩机同时运行时，保持使第一压缩机的低压区内的压力高于第二压缩机的低压区内的压力。

有利地，限制装置被设置成使得制冷剂流体在限制装置处的流截面小于制冷剂流体在第二压缩机的进入孔处的流截面。

限制装置例如包括设于第二吸入管道内的限制元件。

根据本发明的实施例，第一压缩机是可变容量的压缩机，第二压缩机是固定容量的压缩机。

因此，通过将油分离器设置在吸入管路上或第二吸入管道上以及通过将油分离器的出油口连接至第一压缩机的油底壳，能够保护压缩装置最昂贵的压缩机以及最受制于其油底壳内的压力变化的压缩机。

通过可变容量的压缩机意味着对于同一运行点时，任何对于压缩机的吸入具有可变输出（或多个输出）的压缩机，运行点对应于给定的吸入压力、吸入温度和排放压力。在已知的用于制造可变容量压缩机的技术解决方案中，下列方案可被采用，例如：

-由变速电机驱动的压缩机，

-由具有两种速度的电机（二/四极电机型）驱动的压缩机，

-由定速电机和齿轮箱驱动的压缩机，

-由定速电机和外摆线齿轮（行星齿轮）驱动的压缩机，

-具有用于打开或关闭通向压缩机的内部旁路的排放阀的压缩机，

-具有多个压缩单元的压缩机，

-具有用于产生间歇压缩的内部机构的压缩机。

根据本发明的可选实施例，第一和第二压缩机可以是固定容量的压缩机。第一与第二固定容量压缩机可能例如具有不同的容量。

有利地，油分离器是旋流式油分离器。

优选地，油位均衡管道包括：至少一个第一端部，其凸入至第一和第二压缩机之一的外壳内，第一端部包括：端壁，其与上述第一端部的纵方向相横交地延伸；以及开口，其设于上述第一端壁上方，由此，当压缩机的油底壳中的油位升至上述端壁的上层之上时，油将通过上述开口流入另一压缩机。优选地，第一端部凸入至第二压缩机的外壳以内。

油位均衡管道有利地包括：第二端部，其凸入至第一和第二压缩机之中的另一个的外壳内，第二端部包括：端壁，其与上述第二端部的纵方向相横交地延伸；以及开口，其设于上述第二端壁上方，由此，当压缩机的油底壳中的油位升至第二端部的端壁的上层之上时，油通过第二端部的开口流入另一压缩机。

根据本发明的一个实施例，第一和第二端部中的至少一个包括回油孔，其位于所述端部的端壁的上层以下。

各第一和第二压缩机例如是涡旋式压缩机。

附图说明

无论如何，通过以下的文字说明并参考以非限制性的示例方式示出的该压缩装置的两个实施例的附图，可以使本发明得到更好的理解。

图1是根据本发明的第一实施例的热力学系统的示意图。

图2是图1中的热力学系统的压缩装置的剖面示意图。

图3a和3b分别是图2中的压缩装置的油位均衡管道的末端的立体图和俯视图。

图4是根据本发明的第二实施例的热力学系统的示意图。

图5是图4中的热力学系统的压缩装置的剖面示意图。

具体实施方式

图1示意性地显示了热力学系统1的主要组成部分。该热力学系统1可以是一种冷却系统。

该热力学系统1包括用于使制冷剂流体进行连续循环的回路2，其包括串联连接的冷凝器3、膨胀阀4、蒸发器5以及压缩装置6。

压缩装置6包括可变容量的第一压缩机7（更具体为可变速压缩机），以及固定容量的第二压缩机8（更具体为定速压缩机），该两压缩机并行安装。各压缩机7和8可以例如是涡旋式压缩机。各压缩机7和8包括机体9，机体9包括：低压区11，其容纳有电机12和设于机体9底部的油底壳13；以及高压区14，其设于低压区11的上方，其中含有压缩级。

各压缩机7和8的机体9还包括：用于允许制冷剂流体进入并通向低压区11的上部的孔口15、通向油底壳13的均衡孔16，以及通向高压区14的排放孔17。

压缩装置6还包括：吸入管路19，其连接着蒸发器5；第一吸入管道21，其将吸入管路19与第一压缩机7的进入孔15连通；以及第二吸入管道22，其将吸入管路19与第二压缩机8的进入孔15连通。各吸入管道21和22包括：吸入管21a和22a，其连接着吸入管路19；以及连接套筒21b和22b，其各自连接着对应的进入孔15。

如图2所示，第二吸入管道22包括限制装置，其设置成用于减小制冷剂流体在上述吸入管道内的流截面。该限制装置的设置使得制冷剂流体在限制装置处的流截面小于制冷剂流体在第二压缩机8的进入孔15处的流截面。限制装置有利地设于靠近第二压缩机8的进入孔15处。

限制装置优选地包括环状圈23，其通过例如铜焊或卷曲的方式接附在第二吸入管道22内。环状圈23包括纵向的通孔，其相对第二吸入管道22的管壁居中。值得注意的是，环状圈23的外径基本对应于第二吸入管道22的导流管22a的内径。

根据另一个可选实施例（图中未示出），环状圈23可接附在第二吸入管道22的连接套筒22b内。

压缩装置6还包括油位均衡管道24，其连接着第一和第二压缩机7和8的第一均衡孔16，并且实际上将第一和第二压缩机的油底壳13连通。

压缩装置6还包括：排放管路26，其连接着冷凝器3；第一排放管道27，其将排放管路26和第一压缩机7的排放孔17连通；以及第二排放管道28，其将排放管路26和第二压缩机8的排放孔17连通。

压缩装置6还包括控制装置29，其一方面设置成选择性地控制第一与第二压缩机7和8各自在运行模式和停顿模式之间转换，另一方面用于对第一压缩机7的电机12的速度在最小速度与最大速度之间调节。

压缩装置6还包括油分离器31，其安装在吸入管路19上。油分离器31包括界定出分离室34的机体32。分离室34包括柱形的上部，从该上部延伸出的背对着上部收敛的截头锥形的下部。油分离器31因此形成了旋流式油分离器（cyclone oil separator）。

油分离器31还包括：进孔35，其例如径向或成切向地通向分离室34；出油孔36，其通向分离室34的下端；以及开孔，其用于排放制冷剂流体37，并轴向地通向分离室34的上端。

吸入管路19更具体地包括：第一连接管道19a，其一方面连接着蒸发器5的出口，另一方面连接着油分离器31的进孔35，从而允许油与制冷剂流的混合物被引入分离室34；第二连接管道19b，其一方面连接着油分离器31的排放孔37，另一方面连接着第一和第二吸入管道21和22。第一和第二连接管道19a和19b具有例如基本相等的直径。有利地，第二连接管道19b凸入至分离室34的内部。

第二连接管道19b优选地从油分离器31的排放孔37延伸至分岔点38，第一和第二吸入管道21和22各自从分岔点38延伸至各自压缩机的进入孔15。

压缩装置6最后包括回油管道39，其设置成将油分离器31的出油孔36连接至第一压缩机7的油底壳13。回油管道39更具体地设置成通向第一吸入管道21。

下面将对热力学系统1的运行进行描述。

当第一和第二压缩机7和8运行时，来自蒸发器5的油与制冷剂流的混合物经过第一连接管道19a和进孔35流入油分离器31的分离室34。随后，由于分离室34的构造，油与制冷剂流的混合物开始沿着分离室34的内壁旋转，从而引起油与制冷剂流的混合物的离心作用。上述现象的结果是使分离室34的内壁上的油滴凝聚在一起，然后在重力的作用下油下落至分离室34的下端，即出油孔36，然后制冷剂流通过排放孔37流入第一和第二压缩机7和8的进孔15。流入第二压缩机8的制冷剂流此时没有负载很多油。

从分离室34分离出的油然后流入回油管道39并通过第一吸入管道21流向第一压缩机7的油底壳13。流入第一压缩机7的制冷剂流此时高度地负载有油。由于高压在第一压缩机7的低压区11中占主导地位（这归因于第二吸入管道22中的限制元件23的存在），存在于第一压缩机7的油底壳13内的油通过油位均衡管道24被驱使流向第二压缩机8的油底壳13，从而使第一和第二压缩机7和8内的油位平衡。

根据图3a和3b示出的压缩装置6的可选实施例，油位均衡管道24包括至少一个第一端部41，其凸入至第一和第二压缩机7和8之一的内部。

第一端部41包括：端壁42，其与第一端部41的纵方向相横交地延伸；以及开口43，其设于端壁42上方，由此，当被第一端部41凸入其中的压缩机的油底壳13中的油位升至端壁42的上层之上时，油将通过开口43流入另一压缩机。优选地，每个开口43在对应端部41的侧壁44的一部分上延伸。

第一端部41还包括回油孔45，其位于第一端部41的端壁42的上层以下。回油孔45的这个位置能够避免油的贮存量超过被该第一端部41凸入其中的压缩机的外壳内部的预设油位。

根据压缩装置6的可选实施例，油位均衡管道24包括第二端部41，其基本与第一端部相同，第一端部41凸入至第一压缩机7和8之一的内部，而第二端部41则凸入至第一和第二压缩机7和8中的另一个的内部。

图4和图5示出了根据本发明的第二实施例的热力学系统1，其和图1与图2的主要不同之处在于，油分离器31是安装在第二吸入管道22上的，第二吸入管道22包括：上游管道部46a，其设置成将油分离器31的进孔35与吸入管路19连通；以及下游管道部46b，其设置成将油分离器31的排放孔37与第二压缩机8的进入孔15连通，回油管道39直接通向第一压缩机7的油底壳13。

根据本发明的第二实施例，吸入管路19从蒸发器5的出口延伸至分岔点38，第一吸入管道21从分岔点38延伸至第一压缩机7的进入孔15，上游管道部46a从分岔点38延伸至油分离器31的进孔35，下游管道部46b从油分离器31的制冷剂流排放孔37延伸至第二压缩机8的进入孔15。有利地，下游管道部46b凸入至分离室34的内部。

根据本发明的第二实施例，下游管道部46b包括限制装置，更具体为环状圈23。

根据本发明的第二实施例的可选实施例，第二吸入管道22可以没有任何限制装置，从而限制压缩装置的制造成本。根据该可选实施例的油分离器设置成当第一与第二压缩机同时运行时，保持使第一压缩机的低压区内的压力高于第二压缩机的低压区内的压力。

很显然，本发明并不限于上述仅作为例子的压缩装置的实施例，与此相反，它还包括了其所有备选的实施例。

Claims (13)

1.一种压缩装置（6）包括：

-至少一个第一压缩机（7）和一个与其并行安装的第二压缩机（8），各压缩机包括防漏外壳（9），该外壳一方面包括容纳有电机（12）和油底壳（13）的低压区（11），另一方面包括通向所述低压区的进入孔（15），

-吸入管路（19），其用于连接蒸发器（5）的出口，

-第一吸入管道（21），其设置用于将所述吸入管路（19）与所述第一压缩机（7）的所述进入孔（15）连通，

-第二吸入管道（22），其设置用于将所述吸入管路（19）与所述第二压缩机（8）的所述进入孔（15）连通，

-油位均衡管道（24），其设置用于将所述第一和第二压缩机（7,8）的所述油底壳（13）连通，

其特征在于，所述压缩装置（6）还包括：

-至少一个油分离器（31），其安装在所述吸入管路（19）或所述第二吸入管道（22）上，所述油分离器（31）包括出油孔（36），以及

-回油管道（39），其设置用于将所述油分离器（31）的所述出油孔（36）与所述第一压缩机（7）的所述油底壳（13）相连接。

2.根据权利要求1所述的压缩装置，其中，所述油分离器（31）还包括：进孔（35），其用于与所述蒸发器（5）的出口连接，以将油与制冷剂流的混合物引入所述油分离器；以及制冷剂流排放孔（37），其至少连接着所述第二压缩机（8）的所述进入孔（15）。

3.根据权利要求2所述的压缩装置，其中，所述油分离器（31）包括分离室（34），所述进孔（35）以及所述油分离器（31）的所述制冷剂流排放孔（37）分别与所述分离室（34）相连通。

4.根据权利要求2或3所述的压缩装置，其中，所述吸入管路（19）包括：第一连接管道（19a），其连接着所述油分离器（31）的所述进孔（35），用于与所述蒸发器的出口连接；以及第二连接管道（19b），其设置用于将所述油分离器（31）的所述制冷剂流排放孔（37）与所述第一和第二吸入管道连通（21,22）。

5.根据权利要求2和3所述的压缩装置，其中，所述第二吸入管道（22）包括：上游管道部（46a），其设置用于将所述油分离器（31）的所述进孔（35）与所述吸入管路（19）连通；以及下游管道部（46b），其设置用于将所述油分离器（31）的所述制冷剂流排放孔（37）与所述第二压缩机（8）的所述进入孔（15）连通。

6.根据权利要求1至5之一所述的压缩装置，其中，所述回油管道（39）被设置用于通向所述第一吸入管道（21）。

7.根据权利要求1至5之一所述的压缩装置，其中，所述回油管道（39）被设置用于通向所述第一压缩机（7）的所述油底壳（13）。

8.根据权利要求1至7之一所述的压缩装置，其中，所述第二吸入管道（22）包括限制装置（23），其设置用于减小所述制冷剂流在所述第二吸入管道内的流截面。

9.根据权利要求1至8之一所述的压缩装置，其中，所述限制装置（23）被设置用于当所述第一与第二压缩机同时运行时，保持使所述第一压缩机（7）的所述低压区（11）内的压力高于所述第二压缩机（8）的所述低压区（11）内的压力。

10.根据权利要求1至9之一所述的压缩装置，其中，所述第一压缩机（7）是可变容量压缩机。

11.根据权利要求1至10之一所述的压缩装置，其中，所述第二压缩机（8）是固定容量压缩机。

12.根据权利要求1至11之一所述的压缩装置，其中，所述油分离器（31）是旋流式油分离器。

13.一种热力学系统（1），包括串联连接的冷凝器（3）、膨胀阀（4）、蒸发器（5）、以及根据权利要求1至12之一所述的压缩装置（6）。

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