CN104995464A - 节油器注入组件及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

此处提供的实施方式涉及把来自节油器的被蒸发的快速制冷剂重新注入两阶段式压缩机中的系统和方法。所述注入操作可以通过装设在第一压缩阶段后方的注入端口进行。注入的位置可以具有相对较低的静态制冷剂压力。注入端口和/或节油器的注入管道可以被用来对被蒸发的快速制冷剂进行预调节，使得被蒸发的快速制冷剂的流动速度和/或方向可以与制冷剂导管中的制冷剂的流动速度和/或方向相互匹配。

Description

节油器注入组件及其使用方法
技术领域
本文所公开的内容主要涉及加热、通风及空调(“HVAC”)系统，例如冷却系统，其包含有具有两个或更多压缩阶段的离心式压缩机。更具体地，本文所描述的方法、系统及装置所针对的是将被蒸发的快速制冷剂从节油器中注入到所述具有两个或更多压缩阶段的离心式压缩机中。
背景技术
HVAC系统可以包括冷却装置，其通常包含压缩机、蒸发器及冷凝器，形成制冷回路。通常地，压缩机用于压缩制冷剂蒸汽；冷凝器用于将被压缩的制冷剂蒸汽冷凝成液态制冷剂；蒸发器用于利用液态制冷剂来冷却过程流体例如水。在一些实施方式中，压缩机可以被设置成具有两个或更多的压缩阶段。
一些HVAC系统可能包含节油器，其通常被装设在制冷回路中的冷凝器和蒸发器之间。所述节油器可以将来自冷凝器的液态制冷剂快速地冷却到可以比离开冷凝器的液态制冷剂的温度更低的温度，从而提高HVAC系统的工作效率。在现有技术中已知的是，节油器可以蒸发一部分来自冷凝器的液态制冷剂(也被称为快速制冷剂)以实现快速冷却。来自节油器的被蒸发的快速制冷剂可以被引导回压缩机进行压缩。
发明内容
此处提供了一些实施方式，用于例如从冷却装置(例如可以是被包含在HVAC系统中的冷却装置)的节油器中把被蒸发的快速制冷剂重新注入到用于压缩的压缩机中。所述冷却装置的压缩机可以包括第一压缩阶段和第二压缩阶段，所述第一压缩阶段和第二压缩阶段可以由制冷剂导管建立流体连接。来自节油器的被蒸发的快速制冷剂可以在位于第一压缩阶段后方的制冷剂导管上的注入端口被注入，并在流入第二压缩阶段之前与来自第一压缩阶段的被压缩的制冷剂混合。此处公开的实施方式有助于使混合的损失减小/最小化，例如当被蒸发的快速制冷剂和来自第一压缩阶段的被压缩的制冷剂在制冷剂导管内混合时，对例如压降予以减小/最小化。此处公开的实施方式还有助于提高冷却装置的压缩机的效率。
在一些实施方式中，被蒸发的快速制冷剂可以在具有相对较低的静态制冷剂压力的位置被注入。在一些实施方式中，被蒸发的快速制冷剂可以在第一压缩阶段和第二压缩阶段之间被注入，并且注入可以在接近第一压缩阶段的位置进行，例如在接近来自第一压缩阶段的被压缩的制冷剂的出口的位置进行；与处于第一压缩阶段和第二压缩阶段之间的其他位置相比，该注入位置的制冷剂的静态压力通常相对较低。在一些实施方式中，具有相对较低的静态制冷剂压力的位置可以是沿着连接第一压缩阶段与第二压缩阶段的制冷剂导管分布的。在一些实施方式中，HVAC系统的制冷剂导管可以包括圆形盘管，该管道与第一压缩阶段的流出口及第二压缩阶段的入口流体连接。在一些实施方式中，注入位置可以接近于制冷剂导管的流出口。
在一些实施方式中，圆形盘管可以被设置成具有逐渐增加的直径(或者横截面尺寸)。在一些实施方式中，被蒸发的快速制冷剂可以在接近该圆形盘管的起点的位置被注入，与该圆形盘管的其他位置相比，该圆形盘管在此位置的直径(或者横截面尺寸)相对较小。
在一些实施方式中，注入端口可以位于制冷剂导管的相对于根据垂直于地面的轴线所定义的“上方”位于较低处的四分之一圈上。
在一些实施方式中，注入端口可以被设置成包括内表面结构，所述内表面结构用于限制来自节油器的被蒸发的快速制冷剂的流动和旋转的方向，使其流动和旋转的方向与制冷剂导管内的来自第一压缩阶段的被压缩的制冷剂的流动和旋转的方向相似。在一些实施方式中，所述注入端口的内表面结构可以被设置成朝着与制冷剂导管内的被压缩的制冷剂的流动和/或旋转的方向相似(或匹配)的方向弯曲。
在一些实施方式中，注入管道可以被用于将注入端口流体连接至被蒸发的快速制冷剂的来源，该来源可以是例如节油器，还被用于和被蒸发的制冷剂的来源以及注入端口建立流体连接。注入管道具有一定的直径(或者横截面尺寸)。在一些实施方式中，注入管道的直径(或者横截面尺寸)可以被设置成使得注入管道内的被蒸发的快速制冷剂的流动速度与制冷剂导管内的来自第一压缩阶段的被压缩的制冷剂的流动速度相似(或匹配)。
在一些实施方式中，HVAC系统可以包括装设在位于第二压缩阶段的入口前方的制冷剂导管内的旋转控制装置。所述旋转控制装置可以用于减少制冷剂导管内的制冷剂液流的旋转。
在一些实施方式中，一种用于在HVAC系统中的压缩机的第一压缩阶段和第二压缩阶段之间注入制冷剂蒸汽的方法可以包括：在与所述第一压缩阶段和第二压缩阶段流体连接的制冷剂导管的注入端口处注入制冷剂蒸汽，其中在所述制冷剂端口处，与沿着所述制冷剂导管的其他位置相比，所述制冷剂导管内的被压缩的制冷剂的静态压力相对较低；以及对所述被注入的制冷剂蒸汽进行预调节，使得所述被注入的制冷剂蒸汽的流动速度与所述制冷剂导管内的被压缩的制冷剂在所述注入端口处的流动速度大致相同。
在一些实施方式中，所述方法可以进一步包括：对所述被注入的制冷剂蒸汽进行预调节，使得所述被注入的制冷剂蒸汽的整体流动方向与所述制冷剂导管内的被压缩的制冷剂在所述注入端口处的整体流动方向大致相同。
通过对以下的详细描述和附图进行考虑，所述流体管理方法的其他特征和其他方面将会变得更加清楚。
附图说明
现在请参考图示，其中相同的参考标号自始至终代表着对应的部分。
图1是根据本发明的一个实施方式提供的具有节油器的冷却装置的立体示意图。
图2是冷却装置的另一个实施方式的一部分的立体示意图。
图3是如图2所示的冷却装置的第一压缩阶段的流出口的前部的立体示意图。
图4是如图2所示的冷却装置的流出口的前视示意图。
图5是根据本发明的另一个实施方式提供的冷却装置的流出口的剖视示意图。
图6是根据本发明的又一个实施方式提供的冷却装置的一部分的立体示意图。
具体实施方式
冷却装置通常包括形成制冷回路的压缩机、冷凝器、蒸发器。在一些实施方式中，冷却装置可能包括节油器，所述节油器通常用于降低在冷凝器中被冷凝的液态制冷剂的温度，其降温手段是在所述液态制冷剂流到蒸发器之前快速地冷却所述液态制冷剂。所述节油器使用的快速制冷剂可以在该快速冷却过程中被蒸发，且所述被蒸发的快速制冷剂可以被再次注入到压缩机中以便被压缩。所述快速制冷剂也可以被用来冷却例如所述冷却装置的发动机。
一些压缩机可以被设置成包括两个或更多的压缩阶段。当压缩机具有两个或更多的压缩阶段时，被蒸发的快速制冷剂可以在第一压缩阶段之后被注入，以便从旁路绕过第一压缩阶段。被注入的被蒸发的快速制冷剂可以例如与来自第一压缩阶段的被压缩的制冷剂蒸汽混合，并且被引导到第二压缩阶段以便进行压缩。在第一压缩阶段之后从节油器注入被蒸发的快速制冷剂可以节省压缩机的能量，以及提高HVAC系统的效率。
所述压缩机可以是离心式压缩机、涡旋式压缩机、螺杆式压缩机、或者其他适合的类型。通常来说，所述压缩机包括运动部分，例如离心式压缩机中的可以用于压缩制冷剂蒸汽的叶轮。所述压缩机对制冷剂蒸汽的压缩可以形成制冷剂流。例如，在离心式压缩机中，叶轮围绕轴线旋转，从而沿着相对于所述轴线的径向方向喷出制冷剂蒸汽。从叶轮喷出的被压缩的制冷剂蒸汽可以被围绕叶轮设置的涡轮收集。被所述涡轮收集的被压缩的制冷剂蒸汽可以沿着所述涡轮形成被压缩的制冷剂流。在一些实施方式中，当被压缩的制冷剂蒸汽沿着涡轮流动时，制冷剂蒸汽也可以在涡轮中旋转。
当制冷剂蒸汽，例如来自节油器的制冷剂蒸汽，在第一压缩阶段之后被注入时，由于被注入的制冷剂蒸汽可能无法和在涡轮内流动的被压缩的制冷剂蒸汽以相同的方向和/或速度流动和/或旋转，被注入的制冷剂蒸汽和被压缩的制冷剂蒸汽的混合可能会造成混合损耗，例如压力下降，这是对冷却装置的性能不利的。混合损耗还可能包括制冷剂流的流动速度的损失，和/或在制冷剂流中引起湍流。当被注入的制冷剂蒸汽和被压缩的制冷剂蒸汽混合时，可以做出一些改进来减少和/或最小化混合损耗，例如上述的压力下降。
此处公开的一些实施方式通常可以在冷却装置、制冷系统、或者包含具有两个或更多压缩阶段的压缩机的其他合适的系统中工作。此处公开的一些实施方式被引入用于沿着流体连接压缩机的第一压缩阶段和第二压缩阶段的制冷剂导管，通过位于第一压缩阶段之后的注入端口，将来自制冷剂来源例如节油器的被蒸发的快速制冷剂重新注入压缩机中的系统和方法。在一些实施方式中，注入端口可以沿着制冷剂导管被设置在具有相对较低的静态制冷剂压力的位置，例如接近第一压缩阶段的流通出口的位置。在一些实施方式中，注入端口和/或注入管道可以被用于对例如来自节油器的被蒸发的快速制冷剂进行预调节，使得例如在被蒸发的快速制冷剂和被压缩的制冷剂混合之前，被蒸发的快速制冷剂流的流动速度和/或方向可以与来自第一压缩阶段的被压缩的制冷剂流的流动速度和/或方向相匹配。此处所公开的一些实施方式有助于在例如来自节油器的被注入的被蒸发的快速制冷剂和来自第一压缩阶段的被压缩的制冷剂混合时减少和/或避免混合损耗，例如压力下降；还有助于提高HVAC系统的效率。
在一些实施方式中，在被混合的制冷剂进入第二压缩阶段之前，所述被混合的制冷剂可以被旋转控制装置调节。所述旋转控制装置有助于在所述被混合的制冷剂进入第二压缩阶段时降低不匹配现象的发生率。
此处参考了形成本申请的一部分的附图，且其中通过说明的方式展示了可实践的实施方式的实施例。图中的箭头通常指示着工作中的制冷剂的流动方向。所述流动方向一般与冷却装置中的制冷剂通道一致，例如沿着制冷剂导管、朝向第一压缩阶段的流通出口、或者朝向第二压缩阶段的入口。需要注意的是，当制冷剂蒸汽沿着制冷剂通道流动时，制冷剂还可以如图4所示的那样相对于制冷剂的流动方向进行旋转。需要理解的是，此处使用的术语是为了对实施方式和图示进行描述，而不应该被认为是限制了本申请的范围。
图1示出了例如用于HVAC系统中的冷却装置100的一个实施方式。所述冷却装置100包括压缩机110，所述压缩机110被设置成具有第一压缩阶段112和第二压缩阶段114。所述压缩机110可以是离心式压缩机。所述第一压缩阶段112和第二压缩阶段114分别包括第一涡轮150a和第二涡轮150b。所述冷却装置100还包括冷凝器120、蒸发器130及节油器140。圆形盘管116被用于将第一压缩阶段112流体连接到第二压缩阶段114，从而在第一压缩阶段112和第二压缩阶段114之间形成流体连接关系。
圆形盘管116被流体连接到第一压缩阶段112的流通出口113和第二压缩阶段114的入口115。所述流通出口113与第一涡轮150a流体连接。圆形盘管116、流通出口113和入口115组成制冷剂导管A1，其用于引导制冷剂流。
节油器140被设置成具有注入管道142，所述注入管道142通过注入端口144与制冷剂导管A1形成流体连接。所述注入管道142用于从节油器140向注入端口144引导被蒸发的快速制冷剂。
当所述冷却装置100工作时，制冷剂流的方向被图中的箭头概括地描述出来。所述制冷剂流的方向通常与制冷剂通道一致，例如由制冷剂导管A1及第一和第二涡轮150a、150b确定。
在工作中，来自蒸发器130的制冷剂蒸汽可以被引导至第一压缩阶段112中。位于第一压缩阶段112中的第一叶轮(图1中未示出，但是可以是例如图2中的叶轮219a)可以压缩来自例如蒸发器130的制冷剂蒸汽。被压缩的制冷剂蒸汽可以被涡轮150a收集并被导入制冷剂导管A1中。被压缩的制冷剂通过制冷剂导管A1被导入第二压缩阶段114的入口115。在第二压缩阶段114中，第二叶轮(图1中未示出，但是可以是例如图2中的叶轮219b)可以被用于进一步压缩制冷剂，然后通过第二涡轮150b把被压缩的制冷剂引导至例如冷凝器120中。在冷凝器120中，被压缩的制冷剂可以被冷凝成液态制冷剂。离开冷凝器120的液态制冷剂而后通常被引导至蒸发器130。
节油器140一般被装设在冷凝器120和蒸发器130之间。节油器140可以被用于蒸发一部分例如来自冷凝器120的液态制冷剂(快速制冷剂)，从而为已经离开冷凝器120的液态制冷剂提供快速冷却。对已经离开冷凝器120的液态制冷剂进行快速冷却有助于进一步将液态制冷剂冷却到比正在离开冷凝器120的液态制冷剂的温度更低的温度。被蒸发的快速制冷剂可以被导入注入管道142中，并可以通过注入端口144被注入第一压缩阶段112和第二压缩阶段114之间的制冷剂导管A1。这样注入被蒸发的快速制冷剂有助于使来自节油器140的快速制冷剂从旁路绕过第一压缩阶段112，避免受到第一压缩阶段112的压缩。被蒸发的快速制冷剂可以在制冷剂导管A1内被与从第一压缩阶段112流出的被压缩的制冷剂蒸汽混合，混合后的制冷剂可以通过制冷剂导管A1被导入第二压缩阶段114进行后续的压缩。在第一压缩阶段112和第二压缩阶段114之间注入被蒸发的快速制冷剂，可以避免在第一压缩阶段112中对来自节油器140的被蒸发的快速制冷剂进行重复压缩，从而节约能量和/或提高冷却装置100的效率。
在现有技术中一般众所周知的是，制冷剂的静态压力与制冷剂的流动速度具有反比例关系。在涡轮150a与150b中，制冷剂的流动速度通常相对较高，而制冷剂的静态压力通常相对较低。在接近第一压缩阶段112的流通出口113的位置，制冷剂的流动速度通常也相对较高，制冷剂的静态压力相对较低。
参阅图2，其中示出了一冷却装置200的一部分，包括蒸发器230、第一压缩阶段212、第二压缩阶段214、圆形盘管216、以及节油器240。
第一压缩阶段212和第二压缩阶段214被设置成分别具有涡轮217a和218a。所述涡轮217a和218a分别用于接收被叶轮219a和219b压缩的制冷剂。第一压缩阶段212具有流通出口213，所述流通出口213从第一压缩阶段212的涡轮217a延伸出来。相对于涡轮217a，流通出口213沿着大致与涡轮217a相切的方向延伸。
如图所示，圆形盘管216与第一压缩阶段212的流通出口213及第二压缩阶段214的入口215形成流体连接。所述流通出口213、圆形盘管216和入口215的流体连接形成制冷剂导管A2。所述圆形盘管216具有直径(或者截面尺寸)为D2的截面。所述直径(或者截面尺寸)D2可以被设置成从第一压缩阶段212的流通出口213和第二压缩阶段214的入口215逐渐增大。
节油器240通过注入管道242和注入端口244与制冷剂导管A2形成流体连接。如图所示，第二压缩阶段214通常相对于注入端口244更加接近第一压缩阶段212。
如图所示，制冷剂导管A2可以在第一压缩阶段212和第二压缩阶段214之间形成多处弯转。注入端口244通常位于从第一压缩阶段212引出的制冷剂导管A2的第一处弯转和第二压缩阶段214之间。
在工作中，第一压缩阶段212的叶轮219a压缩来自蒸发器230的制冷剂蒸汽。被压缩的制冷剂蒸汽被涡轮217a收集，并通过流通出口213被导入圆形盘管216中。圆形盘管216继而将被压缩的制冷剂蒸汽导向第二压缩阶段214。
在一些实施方式中，由于圆形盘管216的截面可以具有从第一压缩阶段212向第二压缩阶段214增加的直径(或者截面尺寸)D2，被压缩的制冷剂蒸汽的流动速度和压力可以沿着圆形盘管216发生变化。通常地，当所述直径(或者截面尺寸)D2在圆形盘管216内从第一压缩阶段212向第二压缩阶段214增加时，被压缩的制冷剂蒸汽的流动速度减小，而被压缩的制冷剂蒸汽的静态压力增大。在图2所示的实施方式中，在流通出口213处，或者在具有逐渐增加的直径(或者截面尺寸)D2的截面之前的圆形盘管216的起始部分237处，被压缩的制冷剂蒸汽的流动速度相对较高，而制冷剂蒸汽的静态压力相对较低。
在参考位置(例如在图2中的注入端口244处)和制冷剂导管的其他位置(例如图2中的制冷剂导管A2)之间的比较中，本文中的术语“相对较高”和“相对较低”通常分别指的是“更可能是较高的”和“更可能是较低的”。该等术语“相对较高”和“相对较低”也包括对于制冷剂导管中的最高处和最低处的评价。
注入端口244被设置成沿着制冷剂导管A2装设在沿着制冷剂导管A2具有相对较低的静态制冷剂压力的位置，例如接近流通出口213的位置或者位于具有逐渐增大的直径(或者截面尺寸)D2的截面之前的圆形盘管216内部。与制冷剂导管A2的其他位置相比，在这些位置，制冷剂导管A2内部的制冷剂流的流动速度相对较高，并且静态制冷剂压力相对较低。
应当理解的是，如图2所示的实施方式仅是示例性的。注入端口244也可以位于其他位置，优选为沿着制冷剂导管A2的具有相对较低的静态制冷剂压力的位置。例如，在压缩阶段的涡轮中(例如图1中的第一压缩阶段112的涡轮150a)，制冷剂的流动速度通常是最高的，而静态制冷剂压力通常是最低的。将例如来自节油器(例如节油器240)的被蒸发的快速制冷剂注入第一压缩阶段的涡轮中可能也是较为有利的。
应当理解的是，制冷剂导管A2可以被设置成具有其他的形状。例如，制冷剂导管A2的直径(或者截面尺寸)可以在第一压缩阶段和第二压缩阶段之间增大和/或减小。具有相对较低的静态制冷剂压力的位置可能受到制冷剂导管A2的设计的影响。在一些实施方式中，具有相对较低的静态制冷剂压力的位置可以位于制冷剂导管A2的中间部分。在一些实施方式中，注入端口244的位置可以被例如根据电脑模拟结果来确定。
应当理解的是，快速制冷剂的注入操作可以在其他位置进行注入，例如在第二压缩阶段214之后。在一些实施方式中，当使用了多于两个的压缩阶段时，快速制冷剂的注入可以发生在任何一个压缩阶段之前或者最终的压缩阶段之后。注入端口的位置可以相应地被改变。还应当理解的是，快速制冷剂的来源不限于节油器。快速制冷剂也可以是例如来源于用于冷却发动机的制冷剂。
在图2所示的实施方式中，来自节油器240的被蒸发的快速制冷剂可以通过注入端口244被注入到制冷剂导管A2中，并且与从第一压缩阶段212流出的被压缩的制冷剂蒸汽的气流混合。在沿着制冷剂导管A2的具有相对较低的静态制冷剂压力的位置，例如流通出口213，注入来自节油器240的被蒸发的快速制冷剂，有助于在被蒸发的快速制冷剂的注入/混合过程中减少/最小化混合损耗例如压降。在具有相对较低的静态制冷剂压力的位置注入被蒸发的快速制冷剂还有助于增加通过注入端口244注入的制冷剂的总量。
如图2所示，相对于第一压缩阶段212，注入管道242可以较佳地被设置成从与第二压缩阶段214不同的一侧连接到制冷剂导管A2。这样有助于冷却装置200的装配/工作，因为与压缩阶段212及214之间的空间相比，这一侧的空间相对开阔，从相对于第一压缩阶段212与第二压缩阶段214不同的这一侧可以更加方便地到达制冷剂导管A2。然而，可以理解，注入端口244也可以被设置成从其他的方向接近制冷剂导管A2。
请参阅图3，其中示出了流通出口213和注入端口244的放大示意图。在一个实施方式中，图3的x轴是垂直于地面并且定义出“上方”方向的轴线。地面则由y轴和z轴定义出来。
流通出口213可以具有大致为圆形的截面213a。在图3所示的实施方式中，注入端口244在流通出口213的圆形截面的相对于x轴定义出来的“上方”方向相对较低的部分，例如如图所示的流通出口213的下方的四分之一圆周处，将注入管道242流体连接到流通出口213。从所述的下方的四分之一圆周处注入被蒸发的快速制冷剂有助于将被注入的被蒸发的快速制冷剂与来自第一压缩阶段112的被压缩的制冷剂混合，还有助于在注入/混合的过程中减小压降。
请参阅图4，其示出了流通出口213的前部示意图，包括流通出口213、注入端口214、以及注入管道242的一部分。当被压缩的制冷剂在第一压缩阶段212和第二压缩阶段214之间流动时，在流通出口213中流动的被压缩的制冷剂不仅能够沿着如图2中的箭头所示的方向流动，而且能够发生旋转(如图4中的环形箭头所示)。如图所示，在流通出口213中流动的被压缩的制冷剂可以例如沿着顺时针方向旋转。在所示的实施方式中，注入端口244位于圆形截面213a的相对于“上方”方向的下方的四分之一圆周上。需要注意的是，所述旋转的方向可能受到第一压缩阶段212的设计的影响。在一些实施方式中，所述旋转的方向也可以是逆时针方向。
被蒸发的快速制冷剂被从注入管道242注入到流通出口213中。由于注入端口244位于截面213a的相对于“上方”方向的下方的四分之一圆周上，被注入的被蒸发的快速制冷剂在如图4所示的平面内的流动方向(如图4中的直箭头所示)一般与注入端口244处的被压缩的制冷剂顺时针转动方向相同(或者相互对准)。这样有助于让两种制冷剂流体(被压缩的制冷剂蒸汽和被蒸发的快速制冷剂)混合，还有助于减少混合损耗，例如在两种制冷剂流体的注入/混合的过程中产生的压降。
应该理解的是，在其他一些实施方式中，所述旋转的方向可以是在如图4所示的前方视角下的逆时针方向。在这些实施方式中，注入端口244可以被装设在截面213a的上方的四分之一圆周上。这样设计的基本原理是将注入端口装设在使得被注入的被蒸发的快速制冷剂可以沿着与注入位置的被压缩的制冷剂的旋转方向大致相同(或匹配)的方向流动的位置。
注入管道242具有直径(或截面尺寸)D4。一般来说，较大的直径(或截面尺寸)D4会导致被注入的被蒸发的快速制冷剂具有较慢的流动速度；相反地，较小的直径(或截面尺寸)D4会导致被注入的被蒸发的快速制冷剂具有较快的流动速度。通过改变注入管道242的直径(或截面尺寸)D4，可以获得被注入的被蒸发的快速制冷剂的理想的流动速度。因此，注入管道242可以被用于在被蒸发的快速制冷剂和被压缩的制冷剂混合之前对被蒸发的快速制冷剂进行预调节。所述术语“预调节”通常指的是利用例如注入管道242的直径(或截面尺寸)D4和/或如图5所示的注入端口544的内表面结构570来改变制冷剂流的流动和/或旋转的方向，和/或流动速度。
在一些实施方式中，注入管道242的直径(或截面尺寸)D4可以被设置成使得被注入的被蒸发的快速制冷剂在注入端口244处的流动速度与被压缩的制冷剂在注入端口244处的流动速度大致相等。被压缩的制冷剂和/或被注入的被蒸发的快速制冷剂的流动速度可能是综合流动速度，包括制冷剂流(例如图1中的直箭头所示)的流动速度和如图4所示的旋转的流动速度。当被注入的被蒸发的快速制冷剂的流动速度和被压缩的制冷剂的流动速度大致相等(或者基本一致)时，两种制冷剂流体的混合可以形成相对较小的压降。
请参阅图5，其中示出了一种注入端口544的一个实施方式的截面。如图5所示，所述注入端口544与流通出口513流体连接。
注入端口544用于输送例如被蒸发的快速制冷剂，所述快速制冷剂来自例如节油器(例如图2中的节油器240)。流通出口513用于输送例如来自第一压缩阶段(例如图2中的第一压缩阶段212)的被压缩的制冷剂。注入端口544可以包括内表面结构570，用于对被蒸发的快速制冷剂进行预处理。
如图5所示，内表面结构570包括相对于被压缩的制冷剂的流动方向形成一定角度的平滑曲线。所述平滑曲线可以形成流动导向结构，用于引导被蒸发的快速制冷剂流转到在流通出口513内流动的被压缩的制冷剂的流动方向上。
被压缩的制冷剂可以具有大体上的流动方向和旋转方向。被压缩的制冷剂的实际流动方向可以是所述大体上的流通方向和旋转方向的复合方向。平滑的曲线，例如所述内表面结构570，可以被用于相对于和被压缩的制冷剂在接近注入端口544的位置的实际流动方向相似的方向来引导(或者预处理)快速制冷剂。被压缩的制冷剂的实际流动方向可以是例如由电脑模拟出来的。
在一些实施方式中，内表面结构570还可以用于引起被蒸发的快速制冷剂的旋转，旋转方向与在流通出口513内流动的被压缩的制冷剂的旋转方向(例如图4所示的旋转方向)相似。内表面结构570的几何形状可以被例如通过计算机模拟予以最优化。
通过在被蒸发的快速制冷剂的流体和被压缩的制冷剂的流体混合之前对被蒸发的快速制冷剂进行预调节，被蒸发的快速制冷剂可以被调节到以和被压缩的制冷剂相似的方向和/或流动速度流动和/或旋转。流动的速度和/或方向可以是复合的流动速度和/或方向，包括例如图1中的直箭头所示的大体上的流动速度和/或方向，以及例如图4中所示的旋转的速度和/或方向。对被蒸发的快速制冷剂进行预调节有助于在被蒸发的快速制冷剂的流体与被压缩的制冷剂的流体混合时减小压降。
图6示出了另一种冷却装置600的一部分，其包括节油器640、第一压缩阶段612的涡轮617a、涡轮617a的流通出口613、圆形盘管661、以及第二压缩阶段614的入口615。圆形盘管616与流通出口613和第二压缩阶段614的入口615流体连接。流通出口613、圆形盘管616和第二压缩阶段614的入口615形成制冷剂导管A6。
节油器640通过连接到注入端口644的注入管道642和制冷剂导管A6流体连接，所述注入端口644和注入端口642可以被设置成如上述的图5中的形式。
一旋转控制装置680被大致地装设在圆形盘管616的位于第二压缩阶段614的入口615之前的末端685处。所述旋转控制装置680可以被用来在制冷剂进入入口615之前减少沿着制冷剂导管A6流动的制冷剂内部的旋转，使得进入第二压缩阶段614的制冷剂流基本上是轴向流动的。所述基本上轴向流动的制冷剂流有助于在制冷剂流入第二压缩阶段614的入口615时降低不匹配现象的发生率。旋转控制装置680的一个示例被公开在公开号为2009/0208331A1的美国专利申请中。
应当理解的是，此处所公开的实施方式仅是示例性的。此处所公开的实施方式通常涉及把来自某个来源，例如节油器的被蒸发的快速制冷剂重新注入到冷却装置，例如具有多个压缩阶段的冷却装置的压缩机中。一般来说，在具有多个压缩阶段的冷却装置中。来自节油器的被蒸发的快速制冷剂可以被重新注入，以便从旁路绕过第一压缩阶段(例如在第一压缩阶段的流通出口形成旁路)，从而节省能量；被注入的被蒸发的快速制冷剂也可以和来自第一压缩阶段的被压缩的制冷剂混合。被蒸发的快速制冷剂可以在具有相对较低的静态制冷剂压力的位置被注入。注入管道的尺寸可以被设置成使得被注入的被蒸发的快速制冷剂的流动速度能够和处于注入位置的被压缩的制冷剂的流动速度相似。被蒸发的快速制冷剂的注入端口可以被用来对被蒸发的快速制冷剂进行预调节，使得被注入的被蒸发的快速制冷剂的流动和旋转的方向和/或速度能够与被压缩的制冷剂的流动和旋转的方向和/或速度相似(或者匹配)。注入管道和/或注入端口的设计有助于在被蒸发的快速制冷剂和被压缩的制冷剂混合时减小压降。在一些实施方式中，旋转控制装置可以被用于在制冷剂流入第二压缩阶段之前减少混合制冷剂的旋转。
应当理解的是，此处所公开的实施方式和/或原理也可以适用于与具有螺杆式压缩机、涡旋式压缩机、或者其他类型的容积式压缩机的冷却装置配合工作。通常来说，重新注入制冷剂的位置可以被设置在压缩机的对应着相对较低的制冷剂压力的位置。在一些实施方式中，制冷剂的注入端口可以被设置在单阶段压缩机的中间位置。例如，在螺杆式压缩机中，制冷剂可以从沿着螺杆的位于吸入端口和流出端口之间的叶片的中间位置注入。在涡旋式压缩机中，制冷剂可以从沿着位于吸入端口和流出端口之间的螺旋叶片的中间位置注入。
应当理解的是，此处所公开的方法和系统也可以适用于注入来自其他来源的制冷剂蒸汽，例如用于冷却发动机或冷却装置的其他部件的快速制冷剂。
本发明的各个方面
方面1-10中的任意一个都可以与方面11-21中的任意一个相互结合。方面11-15中的任意一个都可以与方面16-21中的任意一个相互结合。方面16-18中的任意一个都可以与方面19-21中的任意一个相互结合。
方面1.
一种冷却装置，包括：
冷凝器；
蒸发器；
压缩机，其包括第一压缩阶段与第二压缩阶段；
制冷剂导管，所述制冷剂导管被设置成与所述第一压缩阶段和所述第二压缩阶段流体连接；以及
节油器；
其中，所述节油器用于和处于所述第一压缩阶段与所述第二压缩阶段之间所述制冷剂导管形成流体连接，且所述第二压缩阶段相对于所述流体连接更加接近所述第一压缩阶段的位置。
方面2.
如方面1所述的冷却装置，进一步包括设置在所述制冷剂导管上的注入端口，其中所述流体连接通过所述注入端口形成，且所述第二压缩阶段相对于所述注入端口更加接近所述第一压缩阶段。
方面3.
如方面1-2所述的冷却装置，其中所述流体连接被形成在沿着所述制冷剂导管的具有相对较低的静态制冷剂压力的位置。
方面4.
如方面1-3所述的冷却装置，其中所述制冷剂导管由所述第一压缩阶段的流通出口、圆形盘管、以及所述第二压缩阶段的入口形成，且所述流体连接形成在所述第一压缩阶段的所述流通出口处。
方面5.
如方面1-4所述的冷却装置，其中所述制冷剂导管具有直径从所述第一压缩阶段向所述第二压缩阶段增加的截面，且所述流体连接形成在所述直径开始沿着所述制冷剂导管增加之前的位置。
方面6.
如方面1-5所述的冷却装置，其中当从所述制冷剂导管的截面方向观察时，所述流体连接形成在所述制冷剂导管的截面的下方四分之一范围内。
方面7.
如方面2-6所述的冷却装置，其中所述注入端口具有内表面结构，所述内表面结构用于对来自所述节油器的制冷剂进行调节，使所述来自所述节油器的制冷剂沿着与所述制冷剂管道内的制冷剂的流动方向相似的方向流动。
方面8.
如方面7所述的冷却装置，其中所述内表面结构具有平滑的、用于将制冷剂引导至所述制冷剂导管内的制冷剂流动方向上的转向结构。
方面9.
如方面1-8所述的冷却装置，进一步包括：
与所述制冷剂导管及所述节油器流体连接的注入管道，其中所述注入管道具有一定的直径，用于调节来自所述节油器的制冷剂，使得所述来自节油器的制冷剂以和所述制冷剂导管内的制冷剂流动速度相匹配的流动速度流动。
方面10.
如方面1-9所述的冷却装置，进一步包括：
旋转控制装置；其中所述旋转控制装置被装设在所述制冷剂导管内部并位于所述第二压缩阶段的入口之前，且所述旋转控制装置用于减少制冷剂在所述制冷剂导管内部的旋转。
方面11.
一种冷却装置，包括：
冷凝器；
蒸发器；
压缩机，其包括第一压缩阶段与第二压缩阶段；
制冷剂导管，所述制冷剂导管被设置成与所述第一压缩阶段和所述第二压缩阶段流体连接；以及
注入端口，其与所述第一压缩阶段和所述第二压缩阶段之间的制冷剂导管流体连接；
其中，所述注入端口用于将制冷剂导入所述制冷剂导管，且所述第二压缩阶段被装设在相对于所述注入端口更加接近所述第一压缩阶段的位置。
方面12.
如方面11所述的冷却装置，进一步包括节油器，其中所述注入端口与所述节油器流体连接。
方面13.
如方面11-12所述的冷却装置，其中所述制冷剂导管具有直径从所述第一压缩阶段向所述第二压缩阶段增加的截面，且所述注入端口位于所述直径开始沿着所述制冷剂导管增加之前的位置。
方面14.
如方面11-13所述的冷却装置，其中所述注入端口具有内表面结构，所述内表面结构用于对制冷剂进行调节，使所述被调节的制冷剂沿着与所述制冷剂管道内的制冷剂的流动方向相似的方向流动。
方面15.
如方面11-14所述的冷却装置，其中当从所述制冷剂导管的截面方向观察时，所述注入端口连接到所述制冷剂导管的截面的下方四分之一范围内。
方面16.
一种用于HVAC系统的具有第一压缩阶段和第二压缩阶段的压缩机，包括：
流体连接所述第一压缩阶段和所述第二压缩阶段的制冷剂导管；以及
与所述制冷剂导管流体连接的注入端口，其中所述注入端口与所述制冷剂导管的流体连接形成在比所述第二压缩阶段更加接近所述第一压缩阶段的位置。
方面17.
如方面16所述的压缩机，其中所述制冷剂导管具有直径沿着所述制冷剂导管从所述第一压缩阶段向所述第二压缩阶段增加的截面，且所述注入端口被装设在所述直径增加的截面之前。
方面18.
如方面16-17所述的压缩机，进一步包括旋转控制装置；其中所述旋转控制装置装设在所述第一压缩阶段和所述第二压缩阶段之间的所述制冷剂导管内。
方面19.
一种在HVAC系统中的压缩机的第一压缩阶段和第二压缩阶段之间注入制冷剂蒸汽的方法，包括：
将所述制冷剂蒸汽导向流体连接所述第一压缩阶段与所述第二压缩阶段的制冷剂导管；
对所述制冷剂蒸汽进行预调节，使得所述制冷剂蒸汽的流动方向与所述制冷剂导管内的制冷剂流动方向相互匹配；
将所述制冷剂蒸汽导入所述制冷剂导管；以及
将所述制冷剂蒸汽与被所述第一压缩阶段压缩的制冷剂混合。
方面20.
如方面19所述的方法，进一步包括：
对所述被注入的制冷剂蒸汽进行预调节，使得所述制冷剂蒸汽的流动速度与所述制冷剂导管内在所述喷射端口处的制冷剂流动速度相互匹配。
方面21.
如方面19-20所述的方法，进一步包括：
在所述第二压缩阶段之前减少制冷剂在所述制冷剂导管内的旋转。
对于前面提到的描述而言，应当理解的是，在不脱离本发明的范围的前提下，其中可能会产生细节上的变化。这意味着说明书和上面所描述的实施方式只能被看作是示例性的，本发明真正的范围和精神则由权利要求的概括的含义表现出来。

Claims (21)

1.一种冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包括：
冷凝器；
蒸发器；
压缩机，其包括第一压缩阶段与第二压缩阶段；
制冷剂导管，所述制冷剂导管被设置成与所述第一压缩阶段和所述第二压缩阶段流体连接；以及
节油器；
其中，所述节油器用于和处于所述第一压缩阶段与所述第二压缩阶段之间所述制冷剂导管形成流体连接，且所述第二压缩阶段相对于所述流体连接更加接近所述第一压缩阶段的位置。
2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：所述冷却装置进一步包括设置在所述制冷剂导管上的注入端口，其中所述流体连接通过所述注入端口形成，且所述第二压缩阶段相对于所述注入端口更加接近所述第一压缩阶段
3.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：所述流体连接被形成在沿着所述制冷剂导管的具有相对较低的静态制冷剂压力的位置。
4.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：所述制冷剂导管由所述第一压缩阶段的流通出口、圆形盘管、以及所述第二压缩阶段的入口形成，且所述流体连接形成在所述第一压缩阶段的所述流通出口处。
5.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：所述制冷剂导管具有直径从所述第一压缩阶段向所述第二压缩阶段增加的截面，且所述流体连接形成在所述直径开始沿着所述制冷剂导管增加之前的位置。
6.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：当从所述制冷剂导管的截面方向观察时，所述流体连接形成在所述制冷剂导管的截面的下方四分之一范围内。
7.如权利要求2所述的冷却装置，其特征在于：所述注入端口具有内表面结构，所述内表面结构用于对来自所述节油器的制冷剂进行调节，使所述来自所述节油器的制冷剂沿着与所述制冷剂管道内的制冷剂的流动方向相似的方向流动。
8.如权利要求7所述的冷却装置，其特征在于：所述内表面结构具有平滑的、用于将制冷剂引导至所述制冷剂导管内的制冷剂流动方向上的转向结构。
9.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：所述冷却装置进一步包括与所述制冷剂导管及所述节油器流体连接的注入管道，其中所述注入管道具有一定的直径，用于调节来自所述节油器的制冷剂，使得所述来自节油器的制冷剂以和所述制冷剂导管内的制冷剂流动速度相匹配的流动速度流动。
10.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于：所述冷却装置进一步包括旋转控制装置；其中所述旋转控制装置被装设在所述制冷剂导管内部并位于所述第二压缩阶段的入口之前，且所述旋转控制装置用于减少制冷剂在所述制冷剂导管内部的旋转。
11.一种冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包括：
冷凝器；
蒸发器；
压缩机，其包括第一压缩阶段与第二压缩阶段；
制冷剂导管，所述制冷剂导管被设置成与所述第一压缩阶段和所述第二压缩阶段流体连接；以及
注入端口，其与所述第一压缩阶段和所述第二压缩阶段之间的制冷剂导管流体连接；
其中，所述注入端口用于将制冷剂导入所述制冷剂导管，且所述第二压缩阶段被装设在相对于所述注入端口更加接近所述第一压缩阶段的位置。
12.如权利要求11所述的冷却装置，其特征在于：所述冷却装置进一步包括节油器，其中所述注入端口与所述节油器流体连接。
13.如权利要求11所述的冷却装置，其特征在于：所述制冷剂导管具有直径从所述第一压缩阶段向所述第二压缩阶段增加的截面，且所述注入端口位于所述直径开始沿着所述制冷剂导管增加之前的位置。
14.如权利要求11所述的冷却装置，其特征在于：所述注入端口具有内表面结构，所述内表面结构用于对制冷剂进行调节，使所述被调节的制冷剂沿着与所述制冷剂管道内的制冷剂的流动方向相似的方向流动。
15.如权利要求11所述的冷却装置，其特征在于：当从所述制冷剂导管的截面方向观察时，所述注入端口连接到所述制冷剂导管的截面的下方四分之一范围内。
16.一种用于HVAC系统的具有第一压缩阶段和第二压缩阶段的压缩机，其特征在于，所述压缩机包括：
流体连接所述第一压缩阶段和所述第二压缩阶段的制冷剂导管；以及
与所述制冷剂导管流体连接的注入端口，其中所述第二压缩阶段相对于所述注入端口与所述制冷剂导管的流体连接更加接近所述第一压缩阶段的位置。
17.如权利要求16所述的压缩机，其特征在于：所述制冷剂导管具有直径沿着所述制冷剂导管从所述第一压缩阶段向所述第二压缩阶段增加的截面，且所述注入端口被装设在所述直径增加的截面之前。
18.如权利要求16所述的压缩机，其特征在于：所述压缩机进一步包括旋转控制装置；其中所述旋转控制装置装设在所述第一压缩阶段和所述第二压缩阶段之间的所述制冷剂导管内。
19.一种在HVAC系统中的压缩机的第一压缩阶段和第二压缩阶段之间注入制冷剂蒸汽的方法，其特征在于，所述方法包括：
将所述制冷剂蒸汽导向流体连接所述第一压缩阶段与所述第二压缩阶段的制冷剂导管；
对所述制冷剂蒸汽进行预调节，使得所述制冷剂蒸汽的流动方向与所述制冷剂导管内的制冷剂流动方向相互匹配；
将所述制冷剂蒸汽导入所述制冷剂导管；以及
将所述制冷剂蒸汽与被所述第一压缩阶段压缩的制冷剂混合。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
对所述被注入的制冷剂蒸汽进行预调节，使得所述制冷剂蒸汽的流动速度与所述制冷剂导管内在所述喷射端口处的制冷剂流动速度相互匹配。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
在所述第二压缩阶段之前减少制冷剂在所述制冷剂导管内的旋转。
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