CN108692493A - 低背压流限制器 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个示例性实施例涉及一种压缩机系统。该系统包括压缩机和回流限制装置。所述回流限制装置具有涡轮机叶轮并且布置在压缩机的下游。

Description

低背压流限制器
本申请要求2017年04月04日提交的美国临时申请No.62/481227的权益，该申请在此通过引用整体并入。
技术领域
本公开涉及用于HVAC制冷器系统的低背压流限制器。
背景技术
已知的制冷系统包括制冷剂回路和水回路。热量在制冷剂回路和水回路之间交换。制冷剂回路包括对工作流体加压的压缩机。一个这种压缩机是离心压缩机。离心压缩机包括由马达驱动的叶轮。流体沿轴向流到叶轮中，并且沿径向从入口排出。然后流体被向下游引导以用于制冷器系统。
压缩机的上游流体处于低压，而压缩机的下游流体处于高压。一些已知系统包括弹簧致动的背压止回阀以阻止高压流体向后流动。
发明内容
本公开的一个示例性实施例涉及一种压缩机系统。该系统包括压缩机和回流限制装置。该回流限制装置具有涡轮机叶轮并且布置在压缩机的下游。
本公开的另一示例性实施例涉及一种制冷器。该制冷器包括压缩机和回流限制装置。该回流限制装置具有涡轮机叶轮并且布置在压缩机的下游。
前述段落、权利要求或者以下的说明书和附图的实施例、示例和替代物包括其各个方面或者相应各个特征的任一个，可以是独立的或者任意组合。关于一个实施例描述的特征可应用于所有实施例，除非这些特征是不相容的。
附图说明
简洁描述附图如下：
图1示出了制冷器的示意性视图。
图2示出了根据该公开的回流限制器。
具体实施方式
图1示出了示例性压缩机系统10。在该说明性实施例中，系统10是制冷器系统，包括与压缩机14、冷凝器16、蒸发器18和膨胀装置20连通的主制冷剂环或回路12。尽管示出了制冷剂回路12的特定示例，该申请延伸到其它制冷剂回路构造。例如，制冷剂回路12可以包括位于冷凝器16的下游、膨胀装置20的上游的经济器19。例如，压缩机14可以是离心压缩机或者轴流压缩机。尽管所示的系统10是制冷器系统，本公开的教导可应用于其它类型的压缩机系统。
制冷器系统10还包括环21、23中的次流体。在实施例中，次流体包括水。冷凝器16包括处于高温的经由流体环21与冷却塔22连通的一大桶水。蒸发器18包括处于低温的经由环23与热源24例如要冷却的房间连通的一大桶水。例如，该冷却器系统10可以用于HVAC系统。
在主冷却剂环12中的工作流体在蒸发器18处具有低的温度和压力，并且在冷凝器16处具有高的温度和压力。在一个示例的制冷器系统10中，在主环中的工作流体在蒸发器处具有大约35°F的温度，在冷凝器处具有大约120°F的温度。该工作流体在压缩机的上游可以具有大约30psi的压力，在压缩机的下游可以具有大约150psi的压力。跨压缩机14的该压力差会导致波动状态。当波动发生时，工作流体会从冷凝器16向后流动到压缩机14，导致工作流体的不稳定流动和在压缩机泵送恢复中的延迟。
回流限制装置26布置在压缩机14的下游。回流限制装置帮助阻止回流并且帮助减少用于压缩机14从波动状态恢复的时间量。
图2示出了一个示例的回流限制装置26。装置26包括管道本体28和具有多个叶片32的单阶轴向叶片式涡轮机叶轮30。选择叶片32的数量以提供用于特定系统的最佳回流控制。在一个示例中，装置26具有6至32个叶片。在进一步的示例中，装置26具有6个叶片。还基于特定系统选择叶片角度和纵横比。叶轮30围绕轴线A转动。管道本体28具有直径D和深度d，限定了纵横比D：d。在实施例中，纵横比D：d在0.5-3之间。在一些实施例中，装置26可以包括径向安装的感应传感器34(示意性地示出)以检测在转动期间的叶片通过，或者装置26可以包括磁力离合器36(示意性地示出)以需要时控制或者锁定涡轮机叶轮30。
已知的弹簧致动的回流限制器在启动限制器前需要工作流体达到特定的压力差。回流限制装置26能够利用在装置26的上游和下游的工作流体之间的近零压力差限制回流。例如，装置26在最大额定体积流处采用小于大约1psi的背压差控制回流。在另一实施例中，装置26采用小于大约0.5psi的背压差控制回流。在另一实施例中，装置26采用大约0.25psi的背压差控制回流。
当压缩机14在工作流体上施加导致质量流的功时，质量流通过涡轮机叶轮30引起转动。在系统10的常规操作期间，涡轮机叶轮30自由转动。装置26在波动期间动态地限制回流。当工作流体的流动变得不稳定时，涡轮机叶轮30将暂时减速，同时涡轮机叶轮30用作压缩机。涡轮机叶轮30在工作流体上施加功，因为流向量以比沿零升力线大的入射角度到达叶片32，引起减速。该压缩特性降低了系统主压缩机14的压头，帮助波动恢复或者延迟。有效地，在工作流体的流动变得不稳定的情况下，涡轮机叶轮30由于惯性保持转动持续几秒钟。叶轮30的这几秒转动在系统10恢复的同时帮助阻止回流。通常，系统10在涡轮机叶轮30停止转动前将具有从波动事件恢复的时间。
应该理解，术语例如“轴向”和“径向”基于压缩机的正常操作姿态而使用。另外，基于解释的目的采用这些术语而不应被认为构成其它限制。术语例如“大约”不旨在是无边界的术语，应该被解释为与本领域技术人员解释这些术语的方式一致。
尽管不同的示例具有视图中所示出的特定部件，但是本公开的实施例不限于这些特定组合。可以采用这些示例中的一个示例的一些部件或特征结合另一示例的部件或特征。
本领域技术人员能够理解，上述实施例是示例性的而不是限制性的。也就是说，本公开的改进将在权利要求的范围内。因此，应该研究所附的权利要求来确定其真实的范围和内容。

Claims (20)

1.一种压缩机系统，该压缩机系统包括：
压缩机；和
回流限制装置，所述回流限制装置具有布置在所述压缩机的下游的涡轮机叶轮。
2.根据权利要求1所述的压缩机系统，其中，所述回流限制装置包括容纳所述涡轮机叶轮的管道本体。
3.根据权利要求2所述的压缩机系统，其中，所述管道本体的直径与所述管道本体的深度的纵横比在0.5至3之间。
4.根据权利要求1所述的压缩机系统，其中，所述涡轮机叶轮包括多个叶片。
5.根据权利要求4所述的压缩机系统，其中，所述涡轮机叶轮包括6-32个叶片。
6.根据权利要求1所述的压缩机系统，其中，所述回流限制装置配置成在最大额定体积流处具有小于大约1psi的背压差。
7.根据权利要求6所述的压缩机系统，其中，所述回流限制装置配置成具有小于大约0.5psi的背压差。
8.根据权利要求6所述的压缩机系统，其中，所述背压差是大约0.25psi。
9.根据权利要求1所述的压缩机系统，其中，所述压缩机是离心压缩机。
10.根据权利要求1所述的压缩机系统，其中，所述压缩机是轴流压缩机。
11.根据权利要求1所述的压缩机系统，其中，所述回流限制装置具有感应传感器。
12.根据权利要求1所述的压缩机系统，其中，所述回流限制装置具有磁力离合器。
13.一种制冷器，包括：
压缩机；和
回流限制装置，所述回流限制装置具有布置在所述压缩机的下游的涡轮机叶轮。
14.根据权利要求13所述的制冷器，所述制冷器包括位于所述压缩机的下游的经济器。
15.根据权利要求13所述的制冷器，其中，所述回流限制装置包括容纳所述涡轮机叶轮的管道本体。
16.根据权利要求13所述的制冷器，其中，所述回流限制装置配置成具有小于大约1psi的背压差。
17.根据权利要求13所述的制冷器，其中，所述回流限制装置具有感应传感器。
18.根据权利要求13所述的制冷器，其中，所述回流限制装置具有磁力离合器。
19.根据权利要求13所述的制冷器，其中，所述压缩机是离心压缩机。
20.根据权利要求13所述的制冷器，其中，所述压缩机是轴流压缩机。
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