CN111022322A - 双级补气压缩机、冷冻冷藏制冷系统及控制方法 - Google Patents

双级补气压缩机、冷冻冷藏制冷系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种双级补气压缩机、冷冻冷藏制冷系统及控制方法。其中双级补气压缩机，包括低压级压缩腔、高压级压缩腔、中间补气腔，所述低压级压缩腔具有低压级吸气口及低压级排气口，所述高压级压缩腔具有高压级吸气口、高压级排气口，所述中间补气腔具有补气口、混合排气口，所述低压级压缩腔通过所述低压级排气口与所述中间补气腔贯通连接。本发明的一种双级补气压缩机、冷冻冷藏制冷系统及控制方法，能够在外部环境温度较低时，将系统切换为高压级气缸与低压级气缸并联运行，从而能够实现在满足制冷量需求的同时，降低压缩机运转频率，进而有效杜绝高压级气缸中滑片与滚子脱离产生碰撞噪音现象发生，保证压缩机的性能可靠性。

Description

双级补气压缩机、冷冻冷藏制冷系统及控制方法
技术领域
本发明属于制冷技术领域，具体涉及一种双级补气压缩机、冷冻冷藏制冷系统及控制方法。
背景技术
相比普通单级滚动转子式压缩机，在大压比大压差工况下，双级压缩中间补气滚动转子式压缩机具有更大的制冷/制热能力与更优的性能系数，与此同时，补气管路的设置能够有效降低压缩机排气温度，极大地提高了压缩机在大压比大压差工况等恶劣工况下的可靠性，因此双级压缩中间补气滚动转子式压缩机在冷冻冷藏领域得到了越来越广泛的应用。
但目前的双级补气转子式压缩机应用于冷冻冷藏领域时遇到一个技术难题，即在室外环境温度较低(例如冬季)时依然需要制冷，通常冷柜处于温暖的室内(例如超市、住宅)，此时负荷较大，机组通常需高频运转，高速运转的双级补气转子压缩机因吸排气压差小，依据冷冻冷藏领域的额定工况点设计的双级补气压缩机容积比一般较小，在高压比的冷冻工况和冷藏工况下，小容积比可以获得较合理的两级压缩比分配，即级间压力(既是低压级压缩腔的排气压力也是高压级压缩腔的吸气压力)居中，但是小容积比的双级补气压缩机在压缩比小的低温制冷工况下，表现为低压级压缩的排气压力几乎与压缩机的排气压力相等，这样高压级气缸的吸排气压力基本相等，即高压级气缸的滑片所受到的气体压力差小导致压缩机的高压级气缸的滑片在一定角度范围易与滚子发生脱离，尤其是在滑片与滚子表面呈0°时脱离力(高速运转的滚子及滑片，滑片具有极大的离心力)达到最大，滑片已经深入滑片槽内，与气缸发生碰撞，引起性能衰减和噪声异常问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种双级补气压缩机、冷冻冷藏制冷系统及控制方法，当其被应用到制冷系统中后，能够在外部环境温度较低时，将系统切换为高压级气缸与低压级气缸并联运行，从而能够实现在满足制冷量需求的同时，降低压缩机运转频率，进而有效杜绝高压级气缸中滑片与滚子脱离产生碰撞噪音现象发生，保证压缩机的性能可靠性。
为了解决上述问题，本发明提供一种双级补气压缩机，包括低压级压缩腔、高压级压缩腔、中间补气腔，所述低压级压缩腔具有低压级吸气口及低压级排气口，所述高压级压缩腔具有高压级吸气口、高压级排气口，所述中间补气腔具有补气口、混合排气口，所述低压级压缩腔通过所述低压级排气口与所述中间补气腔贯通连接。
优选地，所述双级补气压缩机还包括第一分液器，所述第一分液器连接于所述高压级吸气口上。
本发明还提供一种冷冻冷藏制冷系统，包括上述的双级补气压缩机。
优选地，所述混合排气口能够与所述高压级吸气口、高压级排气口之一选择性贯通；还包括第一换热器、第一节流装置、闪蒸器、第二节流装置、第二换热器，所述第一换热器、第一节流装置、闪蒸器、第二节流装置、第二换热器依次贯通串联于所述高压级排气口与所述低压级吸气口之间，所述闪蒸器还具有补气管路，所述补气管路可选择贯通地连接于所述闪蒸器与所述补气口之间，所述第二换热器的冷媒进口与所述第一节流装置的冷媒出口可选择贯通且所述第二换热器的冷媒出口与所述高压级吸气口可选择贯通。
优选地，所述冷冻冷藏制冷系统还包括三通阀，所述三通阀具有与所述低压级排气口贯通连接的第一入口、与所述高压级吸气口贯通连接的第一出口、与所述高压级排气口贯通连接的第二出口；和/或，还包括第一二通阀，所述第一二通阀串联于所述补气管路中；和/或，还包括第二二通阀，所述第二二通阀串联于所述第一节流装置与所述第二换热器之间的管路上，并与所述闪蒸器、所述第二节流装置所在的管路形成并联；和/或，还包括第三二通阀，所述第三二通阀串联于所述第二换热器与所述高压级吸气口之间的管路上。
本发明还提供一种制冷系统的控制方法，用于控制上述的冷冻冷藏制冷系统，包括：
获取室外环境的实时温度T；
当T不高于预设温度T0时，控制所述制冷系统处于双缸单级运行模式；
当T高于预设温度T0时，控制所述制冷系统处于双缸双级运行模式。
优选地，控制所述制冷系统处于双缸单级运行模式包括：
控制所述混合排气口与所述高压级排气口连通，控制所述混合排气口与所述高压级吸气口截断；控制所述第二换热器的冷媒出口与所述高压级吸气口连通。
优选地，控制所述制冷系统处于双缸单级运行模式还包括：
控制所述补气管路截断。
优选地，控制所述制冷系统处于双缸双级运行模式包括：
控制所述混合排气口与所述高压级吸气口连通，控制所述混合排气口与所述高压级排气口截断；控制所述第二换热器的冷媒出口与所述高压级吸气口截断，并控制所述补气管路贯通。
本发明提供的一种双级补气压缩机、冷冻冷藏制冷系统及控制方法，将现有技术中原有的高压级吸气口与中间补气腔的常通管路切断，使所述高压级压缩腔与所述低压级压缩腔中的中间补气腔的混合排气口及所述高压级吸气口单独设计，这样使其在应用到相应的制冷系统中后，能够选择性的将所述混合排气口与所述高压级吸气口或者高压级排气口中的一个贯通，从而使相应的制冷系统能够在外部环境温度较低时，将系统切换为高压级气缸与低压级气缸并联运行，实现在满足制冷量需求的同时，降低压缩机运转频率，进而有效杜绝高压级气缸中滑片与滚子脱离产生碰撞噪音现象发生，保证压缩机的性能可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例的压缩机的内部结构示意图；
图2为本发明另一实施例的冷冻冷藏制冷系统处于双缸单级运行模式下的冷媒流向示意图；
图3为本发明另一实施例的冷冻冷藏制冷系统处于双缸双级运行模式下的冷媒流向示意图。
附图标记表示为：
11、低压级压缩腔；111、低压级吸气口；12、高压级压缩腔；121、高压级吸气口；122、高压级排气口；13、中间补气腔；131、补气口；132、混合排气口；141、第一分液器；142、第二分液器；21、第一换热器；22、第一节流装置；23、闪蒸器；24、第二节流装置；25、第二换热器；31、三通阀；32、第一二通阀；33、第二二通阀；34、第三二通阀。
具体实施方式
结合参见图1至图3所示，根据本发明的实施例，提供一种双级补气压缩机，尤其是一种双级补气转子式压缩机，包括低压级压缩腔11、高压级压缩腔12、中间补气腔13，所述低压级压缩腔11具有低压级吸气口111及低压级排气口，所述高压级压缩腔12具有高压级吸气口121、高压级排气口122，所述中间补气腔13具有补气口131、混合排气口132，所述低压级压缩腔11通过所述低压级排气口与所述中间补气腔13贯通连接。可以理解的是，所述低压级压缩腔11、高压级压缩腔12在驱动装置例如电机及与所述电机的输出轴连接的曲轴作用下实现其低压级及高压级的压缩作用，作为业内公知的基础知识，本发明不做赘述。该技术方案中，将现有技术中原有的高压级吸气口与中间补气腔13的常通管路切断，使所述高压级压缩腔12与所述低压级压缩腔11中的中间补气腔13的混合排气口132及所述高压级吸气口121单独设计，这样使其在应用到相应的制冷系统中后，能够选择性的将所述混合排气口132与所述高压级吸气口121或者高压级排气口122中的一个贯通，从而使相应的制冷系统能够在外部环境温度较低时，将系统切换为高压级气缸与低压级气缸并联运行，实现在满足制冷量需求的同时，降低压缩机运转频率，进而有效杜绝高压级气缸中滑片与滚子脱离产生碰撞噪音现象发生，保证压缩机的性能可靠性。进一步地，作为一种具体的实施方式，所述混合排气口132例如可以构造于压缩机具有的下法兰上和/或低压级压缩腔11具有的缸体上，这样，使本发明的所述压缩机在现有技术中的双级补气压缩机的基础上能够方便的加工获得。
而由于所述双级补气压缩机的所述高压级吸气口121从现有技术中的中间补气腔13中独立分离出来并单独存在，因此，优选地，所述双级补气压缩机还包括第一分液器141，所述第一分液器141连接于所述高压级吸气口121上，以防止在一些运行模式下，所述高压级压缩腔12的吸气带液现象的产生，所述第一分液器141采用先用技术中的气液分离器即可，例如，其完全可以采用所述低压级吸气口111处所连接的第二分液器142。
根据本发明的实施例，还提供一种冷冻冷藏制冷系统，包括上述的双级补气压缩机。具体的，所述混合排气口132能够与所述高压级吸气口121、高压级排气口122之一选择性贯通；还包括第一换热器21、第一节流装置22、闪蒸器23、第二节流装置24、第二换热器25，所述第一换热器21、第一节流装置22、闪蒸器23、第二节流装置24、第二换热器25依次贯通串联于所述高压级排气口122与所述低压级吸气口111之间，所述闪蒸器23还具有补气管路，所述补气管路可选择贯通地连接于所述闪蒸器23与所述补气口131之间，所述第二换热器25的冷媒进口与所述第一节流装置22的冷媒出口可选择贯通且所述第二换热器25的冷媒出口与所述高压级吸气口121可选择贯通。
进一步地，所述冷冻冷藏制冷系统还包括三通阀31，所述三通阀31具有与所述低压级排气口贯通连接的第一入口、与所述高压级吸气口121贯通连接的第一出口、与所述高压级排气口122贯通连接的第二出口；和/或，还包括第一二通阀32，所述第一二通阀32串联于所述补气管路中；和/或，还包括第二二通阀33，所述第二二通阀33串联于所述第一节流装置22与所述第二换热器25之间的管路上，并与所述闪蒸器23、所述第二节流装置24所在的管路形成并联；和/或，还包括第三二通阀34，所述第三二通阀34串联于所述第二换热器25与所述高压级吸气口121之间的管路上。
根据本发明的实施例，还提供一种制冷系统的控制方法，用于控制上述的冷冻冷藏制冷系统，包括：获取室外环境的实时温度T；当T不高于预设温度T0时，控制所述制冷系统处于双缸单级运行模式；当T高于预设温度T0时，控制所述制冷系统处于双缸双级运行模式，具体的，例如，在冬季，室外环境温度可能会在-15℃(预设温度例如可以为-10℃)，而对于商场中的冷藏柜则处于制暖环境中，此时的冷冻冷藏制冷系统的制冷负荷较大、系统制冷量需求大，但存在如背景技术中的高压级压缩腔中的滑片由于压差小碰撞高压级缸体产生噪音的不足，这样通过所述控制方法，将所述制冷系统控制处于双缸单级运行模式下，此时的压缩机冷媒排量高于双缸双级运行模式的排量，从而保证了压缩机的冷媒排量的同时，还能够降低压缩机的运转频率，进一步地可以参照下文。
如图2示出了所述制冷系统处于双缸单级运行模式下的冷媒流向，此时，控制所述制冷系统处于双缸单级运行模式包括：控制所述混合排气口132与所述高压级排气口122连通，控制所述混合排气口132与所述高压级吸气口121截断；控制所述第二换热器25的冷媒出口与所述高压级吸气口121连通，此时的所述低压级压缩腔11与所述高压级压缩腔12形成并联关系，具体的例如可以控制所述三通阀31、第一二通阀32、第二二通阀33、第三二通阀34的阀芯位置或者通断的变化实现。如前所述，运行模式下的所述低压级压缩腔11与所述高压级压缩腔12两者形成并联，其在运行上更类似于两台不同容量的单体压缩机，但却同时串联于同一个驱动部件上，并联的两个压缩由于并联后并未其各自的排量不发生减小，但所述高压级压缩腔12的吸气口与排气口的压差却得到了提高，这无疑能够有效降低乃至消除现有技术中滑片脱离滚子表面撞击气缸发出噪音现象的频率，而进一步地，由于此时的所述高压级压缩腔12及低压级压缩腔11的排量不发生减小，从而使压缩旋转驱动部件的转速(也即压缩机的运行频率)得以降低，这能够降低滑片的离心力，进而有效降低乃至消除现有技术中滑片脱离滚子表面撞击气缸发出噪音现象。
优选地，控制所述制冷系统处于双缸单级运行模式还包括：控制所述补气管路截断。
如图3示出了所述制冷系统处于双缸双级运行模式下的冷媒流向，此时，控制所述制冷系统处于双缸双级运行模式包括：控制所述混合排气口132与所述高压级吸气口121连通，控制所述混合排气口132与所述高压级排气口122截断；控制所述第二换热器25的冷媒出口与所述高压级吸气口121截断，并控制所述补气管路贯通。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种双级补气压缩机，其特征在于，包括低压级压缩腔(11)、高压级压缩腔(12)、中间补气腔(13)，所述低压级压缩腔(11)具有低压级吸气口(111)及低压级排气口，所述高压级压缩腔(12)具有高压级吸气口(121)、高压级排气口(122)，所述中间补气腔(13)具有补气口(131)、混合排气口(132)，所述低压级压缩腔(11)通过所述低压级排气口与所述中间补气腔(13)贯通连接。
2.根据权利要求1所述的双级补气压缩机，其特征在于，还包括第一分液器(141)，所述第一分液器(141)连接于所述高压级吸气口(121)上。
3.一种冷冻冷藏制冷系统，包括双级补气压缩机，其特征在于，所述双级补气压缩机为权利要求1或2中所述的双级补气压缩机。
4.根据权利要求3所述的制冷系统，其特征在于，所述混合排气口(132)能够与所述高压级吸气口(121)、高压级排气口(122)之一选择性贯通；还包括第一换热器(21)、第一节流装置(22)、闪蒸器(23)、第二节流装置(24)、第二换热器(25)，所述第一换热器(21)、第一节流装置(22)、闪蒸器(23)、第二节流装置(24)、第二换热器(25)依次贯通串联于所述高压级排气口(122)与所述低压级吸气口(111)之间，所述闪蒸器(23)还具有补气管路，所述补气管路可选择贯通地连接于所述闪蒸器(23)与所述补气口(131)之间，所述第二换热器(25)的冷媒进口与所述第一节流装置(22)的冷媒出口可选择贯通且所述第二换热器(25)的冷媒出口与所述高压级吸气口(121)可选择贯通。
5.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于，还包括三通阀(31)，所述三通阀(31)具有与所述低压级排气口贯通连接的第一入口、与所述高压级吸气口(121)贯通连接的第一出口、与所述高压级排气口(122)贯通连接的第二出口；和/或，还包括第一二通阀(32)，所述第一二通阀(32)串联于所述补气管路中；和/或，还包括第二二通阀(33)，所述第二二通阀(33)串联于所述第一节流装置(22)与所述第二换热器(25)之间的管路上，并与所述闪蒸器(23)、所述第二节流装置(24)所在的管路形成并联；和/或，还包括第三二通阀(34)，所述第三二通阀(34)串联于所述第二换热器(25)与所述高压级吸气口(121)之间的管路上。
6.一种制冷系统的控制方法，其特征在于，用于控制权利要求4或5中任一项所述的冷冻冷藏制冷系统，包括：
获取室外环境的实时温度T；
当T不高于预设温度T0时，控制所述制冷系统处于双缸单级运行模式；
当T高于预设温度T0时，控制所述制冷系统处于双缸双级运行模式。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，控制所述制冷系统处于双缸单级运行模式包括：
控制所述混合排气口(132)与所述高压级排气口(122)连通，控制所述混合排气口(132)与所述高压级吸气口(121)截断；控制所述第二换热器(25)的冷媒出口与所述高压级吸气口(121)连通。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，控制所述制冷系统处于双缸单级运行模式还包括：
控制所述补气管路截断。
9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，控制所述制冷系统处于双缸双级运行模式包括：
控制所述混合排气口(132)与所述高压级吸气口(121)连通，控制所述混合排气口(132)与所述高压级排气口(122)截断；控制所述第二换热器(25)的冷媒出口与所述高压级吸气口(121)截断，并控制所述补气管路贯通。
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