CN111566418A - 冷却回路区段和冷却回路 - Google Patents

Abstract

冷却回路区段(2)，旨在用于制冷剂的循环，所述冷却回路区段(2)包括：‑并行流体地连接的至少两个压缩机组件(30)，每个压缩机组件(30)包括：‑压缩机(40)，其构造成接收具有第一压力的低压制冷剂，并且用于增加低压制冷剂的压力以便产生具有比第一压力大的第二压力的压缩的制冷剂，压缩的制冷剂包括油；‑独立油分离器(42)，其包括入口(58)，该入口流体地连接到压缩机(40)以便从压缩机(40)接收压缩的制冷剂，每个独立油分离器(42)构造成从压缩的制冷剂分离油的第一部分，冷却回路区段(2)还包括公共油分离器(32)。

Description

冷却回路区段和冷却回路

本发明涉及冷却回路区段和冷却回路。

本发明特别涉及用于商业和住宅应用的制冷单元的领域。

文献US4506523公开了一种用于制冷系统的冷却回路区段，其包括以流体方式并联连接的两个压缩机。压缩机的公共排放集管连接到公共油分离系统，该公共油分离系统包括带有油储器的油分离器单元。从分离器单元中的制冷剂分离并收集在油储器中的油经由将油分离系统连接到压缩机的回油管线直接返回到压缩机中。

然而，如上所述的冷却回路区段具有若干缺点。

实际上，本发明的发明人已经发现，由于系统的特殊结构，其中只有一个公共油分离器将油反馈到两个压缩机中，因此很难控制反馈到每个压缩机中的油的准确量。这对于需要足够油量的压缩机的安全操作可能是有害的。此外，在现有技术的系统中从制冷剂过滤的油的总量并不完全令人满意。

本发明旨在通过提供一种具有改善的操作安全性的冷却回路区段来解决上述问题。

为此，本发明涉及一种旨在用于制冷剂的循环的冷却回路区段，所述冷却回路区段包括：

-并行流体地连接的至少两个压缩机组件，每个压缩机组件包括：

-压缩机，其构造成接收具有第一压力的低压制冷剂，并且用于增加低压制冷剂的压力以便产生具有比第一压力大的第二压力的压缩的制冷剂，压缩的制冷剂包括油，

-独立油分离器，其包括入口，该入口流体地连接到压缩机以便从压缩机接收压缩的制冷剂，每个独立油分离器构造成从压缩的制冷剂分离油的第一部分，

独立油分离器还包括：

-制冷剂出口，旨在使压缩的制冷剂在油的第一部分的分离后通过该制冷剂出口从独立油分离器排出，以及

-油出口，旨在使油的第一部分通过该油出口从独立油分离器排出，独立油分离器还构造成使油的第一部分返回压缩机，

冷却回路区段还包括公共油分离器，其流体地连接到每个独立油分离器的制冷剂出口以便从每个压缩机组件接收压缩的制冷剂，公共油分离器构造成从压缩的制冷剂分离油的第二部分。

根据本发明的有利的但非强制性的方面，此冷却回路区段可包括以任何技术上可能的组合采用的以下特征中的一个或若干个：

-公共油分离器包括：入口，其流体地连接到压缩机组件以便接收来自压缩机组件的压缩的制冷剂；制冷剂出口，旨在使压缩的制冷剂在油的第二部分的分离后通过该制冷剂出口从公共油分离器排出；以及油出口，旨在使油的第二部分通过该油出口从公共油分离器排出；

-冷却回路区段还包括公共反馈管，该公共反馈管将公共油分离器流体地连接到压缩机中的每一个以便将油的第二部分反馈到压缩机中；

-公共反馈管包括膨胀阀，该膨胀阀构造成将油的第二部分的压力从第二压力降低到第一压力；

-每个压缩机组件包括独立反馈管，该独立反馈管将独立油分离器的油出口流体地连接到压缩机以便将油的第一部分反馈到压缩机组件的压缩机中；

-独立反馈管包括膨胀装置，该膨胀装置构造成将油的第一部分的压力从第二压力降低到第一压力；

-公共油分离器是聚结油分离器或离心油分离器；

-独立油分离器中的每一个构造成基于制冷剂和油的密度的差异将油从制冷剂分离；

-独立油分离器在流体速度降低油分离器和流体方向更改油分离器之中选择，流体速度降低油分离器构造成降低馈入油分离器的流体的速度，流体方向更改油分离器构造成改变馈入油分离器的流体的方向；

-每个压缩机组件的压缩机是气密式压缩机；

-制冷剂是二氧化碳，优选地二氧化碳R744。

本发明还涉及一种冷却回路，其包括如上所述的冷却回路区段，冷却回路还包括构造成冷却制冷剂的热交换器装置、膨胀阀和蒸发器装置。

根据本发明的有利的但非强制性的方面，此冷却回路可包括以任何技术上可能的组合采用的以下特征中的一个或若干个：

-热交换器装置、膨胀阀和蒸发器装置串联连接，热交换器装置连接到公共油分离器的出口，且蒸发器装置连接到压缩机组件的入口；

-热交换器装置是冷凝器，该冷凝器构造成冷却制冷剂使得制冷剂冷凝成液态；

-热交换器装置是气体冷却器，该气体冷却器构造成冷却制冷剂使得制冷剂保持在气态下。

鉴于仅作为示例给出并参考所附的附图的以下描述(按照根据本发明的冷却回路区段的实施例)，本发明及其其他优点将变得更明确地显而易见，在附图中：

-图1是包括根据本发明的冷却回路区段的冷却回路的示意图，以及

-图2是图1的冷却回路的独立油分离器的示意图。

图1示出了旨在用于制冷剂的循环的冷却回路1。在该图中，制冷剂在冷却回路中的预期循环方向通过箭头指示。

制冷剂是适合于将热量从待冷却的容积传输到环境的流体。

制冷剂为本领域中已知的类型。例如，该流体是氢氯氟烃流体。在另一个示例中，制冷剂是二氧化碳(例如，R744)。然而，可使用任何其他合适类型的制冷剂。

如图1中所示，冷却回路1包括冷却回路区段2。

冷却回路区段2包括入口管20、出口管22，以及至少两个压缩机组件30和布置在其间的公共油分离器32。

入口管20旨在用于具有第一压力的制冷剂的循环，且出口管22旨在用于具有第二压力的制冷剂的循环，第二压力大于第一压力。压缩机组件30构造成将制冷剂的压力从第一压力增加到第二压力。

优选地，第二压力严格大于第一压力。

在图1的示例中，冷却回路区段2包括三个压缩机组件30。然而，取决于需要可使用不同数量的压缩机组件30。

压缩机组件30并联地流体地连接。更特别地，每个压缩机组件30流体地连接到冷却回路区段2的入口管20，使得它接收在入口管20中循环的制冷剂的至少一部分。

每个压缩机组件30包括压缩机40、独立油分离器42和独立反馈管44。

压缩机40例如是气密式压缩机。

气密式压缩机是其中马达和机械压缩部分布置在气密封闭的壳内的压缩机。壳更特别地是钢壳。

壳中唯一的开口是入口50和出口54，其构造成接收或排出制冷剂。特别地，不存在用于将诸如油的额外流体供给到压缩机中的额外开口。

气密式压缩机的壳不构造成是打开的。

压缩机40包括用于制冷剂的入口50、用于将制冷剂从第一压力压缩到第二压力的压缩单元52，以及用于制冷剂的出口54。

每个入口50流体地连接到入口管20。

第一压力取决于应用要求。第一压力例如包括在12至60巴之间，并且典型地等于28巴。

第二压力典型地取决于环境空气条件。第二压力例如包括在45至130巴之间。

在下文中，将具有第一压力的制冷剂称为"低压制冷剂"，并且将具有第二压力的制冷剂称为"压缩的制冷剂"。

压缩机40的压缩单元52包括通过油润滑的机械可移动部分(未示出)。油为适合于在制冷压缩机中使用的任何类型。它可为例如矿物油或植物油。

在压缩单元52的操作期间，用于压缩机40的润滑的油的一部分与制冷剂混合。因此，在出口54处离开压缩机40的压缩的制冷剂包括一些油。

引入制冷剂中的油量例如随压缩机40的旋转频率和/或压缩机40的工作点而变。

独立油分离器42构造成分离包含在压缩的制冷剂中的油的第一部分并且用于使油的此第一部分通过独立反馈管44返回到压缩机40中。

独立油分离器42流体地连接到压缩机40，以便从压缩机40接收压缩的制冷剂。特别地，独立油分离器的入口58例如经由连接管56流体地连接到压缩机40的出口54。

在图2的示例中，独立油分离器42包括分离单元59、制冷剂出口60和油出口62。

独立油分离器42构造成在分离单元59中从压缩的制冷剂分离油的第一部分，使得油的第一部分通过油出口62离开独立油分离器42且剩余的压缩的制冷剂通过制冷剂出口60离开独立油分离器42。

离开独立油分离器的压缩的制冷剂仍包括油。更特别地，压缩的制冷剂中剩余的油的量对应于进入独立油分离器42的压缩的制冷剂中的油的量减去通过独立油分离器42除去的油的第一部分。

独立油分离器42为适于从制冷剂分离油的任何类型。

根据一个实施例，独立油分离器42构造成基于制冷剂和油的密度的差异将油从制冷剂分离。

根据一个示例，油分离器42是流体方向更改油分离器，其构造成更改制冷剂的轨迹，以便将较轻的分子从较重的分子分离。实际上，当更改流体的轨迹时，流体中的较重分子由于其惯性倾向于在其初始轨迹上继续，而较轻的分子则倾向于改变其轨迹。因此，轻分子与重分子分离。这种流体方向更改油分离器在本领域中是已知的。

例如，独立油分离器42的分离单元59包括T形管，该T形管包括主管和流体地连接到偏向管的两个偏向管。每个偏向管基本垂直于主管延伸。分离单元59的第一偏向管连接到制冷剂出口60，而分离单元59的第二偏向管连接到油出口62。

根据备选实施例，独立油分离器42是流体速度降低油分离器，其构造成降低在其中接收的流体的速度以便将油从制冷剂分离。众所周知，油分离器42内所考虑的流体的速度降低取决于其密度。流体速度降低油分离器在本领域中是已知的。

在图2中所示的示例中，独立油分离器42还包括壳57和观察镜61。观察镜61包括插入到壳57的开口中的玻璃镜。观察镜61构造成可视化从独立油分离器42流出的油。

如上所述，独立油分离器42构造成将油的第一部分反馈到压缩机40。特别地，独立油分离器42的油出口62经由独立反馈管44流体地连接到与压缩机40的入口50连通的管。

在附图中所示的示例中，独立反馈管44包括膨胀装置63，该膨胀装置构造成将油的第一部分的压力从第二压力降低到第一压力。在附图中所示的示例中，膨胀装置是膨胀阀。然而，可使用任何其他适合的膨胀装置，例如毛细管。

每个压缩机组件的独立油分离器42的制冷剂出口60流体地连接到公共油分离器32。

更特别地，每个压缩机组件30包括具有入口的独立连接管64，该入口连接到独立油分离器42的制冷剂出口60。冷却回路区段2还包括具有入口和出口的公共连接管66，该入口连接到独立连接管64中的每一个的出口，并且该出口连接到公共油分离器32。

如图1中所示，公共油分离器32包括入口70，其流体地连接到压缩机组件30以便从压缩机组件30接收压缩的制冷剂；分离单元(未示出)，其构造成从压缩的制冷剂分离油的第二部分；制冷剂出口72，旨在使压缩的制冷剂在油的第二部分的分离后通过该制冷剂出口从公共油分离器32排出；以及油出口74，旨在使油的第二部分通过该油出口从公共油分离器32排出。更特别地，制冷剂出口72与冷却回路区段的出口管22流体地连接。

公共油分离器32可为适合于将油从制冷剂分离的任何其他类型。更特别地，公共油分离器32构造成从制冷剂分离油的第二部分。

优选地，例如为了节省成本，独立油分离器42相比公共油分离器32为不同的类型。特别地，独立油分离器42构造成比公共油分离器32从制冷剂分离明显更少量的油。

公共油分离器32是例如聚结油分离器。

聚结油分离器是构造成根据聚结原理操作的油分离器。聚结原理是两种相同物质的液滴的聚集，通过使相同物质重新统一而分散在流体中。

在备选实施例中，公共油分离器32是离心油分离器。

离心油分离器是构造成通过离心从制冷剂分离油的油分离器。特别地，由于油和制冷剂之间的密度差异，油借助于离心油分离器内部的旋转筒分离。这种离心油分离器在本领域中是已知的。

冷却回路区段2还包括公共反馈管76，该公共反馈管将公共油分离器32流体地连接到压缩机40中的每一个以便将油的第二部分反馈到压缩机40。

特别地，公共油分离器32的油出口62经由公共反馈管76流体地连接到冷却回路区段2的入口管20。

在附图中所示的示例中，公共反馈管76包括膨胀装置78，该膨胀装置构造成将油的第二部分的压力从第二压力降低到第一压力。在附图中所示的示例中，膨胀装置78是膨胀阀。然而，可使用任何其他适合的膨胀装置，例如毛细管。

在图1中所示的示例中，冷却回路区段2形成冷却回路1的一部分，还包括热交换器装置80、膨胀阀81和蒸发器装置82。

例如，冷却回路区段2和热交换器装置80可形成冷凝器单元。冷凝器单元构造成压缩和冷凝制冷剂。

冷凝器单元例如构造成远离蒸发器装置安装。例如，在超市中实施冷却回路1的情况下，冷凝器单元可安装在机房中且蒸发器装置82可安装在客户区域中。

热交换器装置80包括流体地连接到冷却回路区段2的出口管22的入口83、出口84和布置在其间的热交换单元(未示出)。

例如，热交换单元包括流体地连接到入口83和出口84的管以及构造成提供跨越管的空气循环的至少一个风扇。

根据一个示例，旨在使制冷剂在气态下进入热交换器装置80。

热交换器装置80构造成冷却制冷剂。特别地，热交换器装置80构造成将来自制冷剂的热量排入热交换器装置80的环境中。出口84处的制冷剂的温度严格小于入口83处的制冷剂的温度。

根据一个实施例，热交换器装置80是冷凝器。在此情况下，热交换单元是冷凝单元。冷凝器构造成在制冷剂从气态冷凝成液态的方式下冷却制冷剂。在此示例中，冷凝器构造成在低于临界压力点的压力下冷却制冷剂。在此实施例中，旨在使制冷剂在液态下离开热交换器装置80。

在另一个示例中，热交换器装置80是气体冷却器。气体冷却器构造成以制冷剂保持在气态下的方式冷却制冷剂。在此情况下，旨在使制冷剂在气态下离开热交换器装置80。

根据一个示例，制冷剂是二氧化碳，并且热交换器装置80在制冷剂处于超临界状态的情况下操作。特别地，制冷剂具有例如大于73巴的压力。在此示例中，热交换器装置80构造成在出口84处提供处于超临界气态的制冷剂。

热交换器装置80的出口84流体地连接到膨胀阀81的入口85。膨胀阀81构造成使制冷剂膨胀。它构造成将制冷剂的压力从第二压力降低到第一压力。

膨胀阀81的出口86流体地连接到蒸发器装置82。

蒸发器装置82包括入口88、出口90和布置在其间的蒸发器单元(未示出)。例如，蒸发器装置82包括热交换管(未示出)。

蒸发器装置82构造成通过循环穿过蒸发器装置82且更特别地在热交换管中循环的制冷剂与冷却容积(未示出)之间的热交换来蒸发制冷剂。冷却容积例如是冰箱、冷冻室、诸如多层柜的冷却柜(例如在超市中的)或例如在超市中的自助柜台、冷藏室或冷藏仓库的内部。

蒸发器装置82的出口90连接到冷却回路区段2的入口管20。

根据本发明的冷却回路区段是特别有利的。特别地，由于对冷却回路区段中的油管理的简单和可靠的管理，独立油分离器42和公共油分离器32的组合允许系统且更特别地压缩机的安全操作。

特别地，在本发明的冷却回路1内，当每个压缩机40经由独立反馈管44接收在通过压缩机40对制冷剂进行压缩期间释放到制冷剂中的一部分油时，每个压缩机40中的油位自动地维持在安全操作水平。

例如，如果压缩机40中的一个以高频率操作，则大量的油释放到此压缩机40中的压缩的制冷剂中。然后，对应的独立油分离器42构造成将该大量的油直接反馈到对应的压缩机40中，以便确保压缩机40处理足够的油以进行润滑。

这在气密式压缩机的情况下特别重要，在气密式压缩机中，由于壳的气密封闭，不可能从冷却回路的外部经由其壳将新的油馈入压缩机中。

此外，冷却回路区段2对于从制冷剂分离油呈现非常高的效率，因为冷却回路1构造成在两个阶段中(即，在独立油分离器42和公共油分离器32中)从制冷剂分离油。结果，在本发明的冷却回路1的情况下，在公共油分离器32的流体出口72处，在制冷剂离开公共油分离器32后，制冷剂中没有或几乎没有油残留。循环穿过热交换器装置80和蒸发器装置82的制冷剂仅包含非常少量的油这一事实是进一步有利的，因为它改善了冷却回路1中的制冷剂的热力学性能。

Claims (15)

1.冷却回路区段(2)，旨在用于制冷剂的循环，所述冷却回路区段(2)包括：

-并行流体地连接的至少两个压缩机组件(30)，每个压缩机组件(30)包括：

-压缩机(40)，其构造成接收具有第一压力的低压制冷剂，并且用于增加所述低压制冷剂的压力以便产生具有比所述第一压力大的第二压力的压缩的制冷剂，所述压缩的制冷剂包括油，

-独立油分离器(42)，其包括入口(58)，所述入口流体地连接到所述压缩机(40)以便从所述压缩机(40)接收所述压缩的制冷剂，每个独立油分离器(42)构造成从所述压缩的制冷剂分离油的第一部分，

所述独立油分离器(42)还包括：

-制冷剂出口(60)，旨在使所述压缩的制冷剂在油的所述第一部分的分离后通过所述制冷剂出口从所述独立油分离器(42)排出，以及

-油出口(62)，旨在使油的所述第一部分通过所述油出口从所述独立油分离器(42)排出，所述独立油分离器(42)还构造成使油的所述第一部分返回所述压缩机(40)，

所述冷却回路区段(2)还包括公共油分离器(32)，其流体地连接到每个独立油分离器(42)的所述制冷剂出口(60)以便从所述压缩机组件(30)中的每一个接收所述压缩的制冷剂，所述公共油分离器(32)构造成从所述压缩的制冷剂分离油的第二部分。

2.根据权利要求1所述的冷却回路区段(2)，其特征在于，所述公共油分离器(32)包括：入口(70)，其流体地连接到所述压缩机组件(30)以便接收来自所述压缩机组件(30)的压缩的制冷剂；制冷剂出口(72)，旨在使所述压缩的制冷剂在油的所述第二部分的分离后通过所述制冷剂出口从所述公共油分离器(32)排出；以及油出口(74)，旨在使油的所述第二部分通过所述油出口从所述公共油分离器(32)排出。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的冷却回路区段(2)，其特征在于，所述冷却回路区段(2)还包括公共反馈管(76)，所述公共反馈管将所述公共油分离器(32)流体地连接到所述压缩机(40)中的每一个，以便将油的所述第二部分反馈到所述压缩机(40)中。

4.根据权利要求3所述的冷却回路区段(2)，其特征在于，所述公共反馈管(76)包括膨胀阀(78)，所述膨胀阀构造成将油的所述第二部分的压力从所述第二压力降低到所述第一压力。

5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的冷却回路区段(2)，其特征在于，每个压缩机组件(30)包括独立反馈管(44)，所述独立反馈管将所述独立油分离器(42)的所述油出口(62)流体地连接到所述压缩机(40)，以便将油的所述第一部分反馈到所述压缩机组件(30)的所述压缩机(40)中。

6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的冷却回路区段(2)，其特征在于，所述公共反馈管(44)包括膨胀装置(63)，所述膨胀装置构造成将油的所述第一部分的压力从所述第二压力降低到所述第一压力。

7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的冷却回路区段(2)，其特征在于，所述公共油分离器(32)是聚结油分离器或离心油分离器。

8.根据权利要求1至权利要求7中的任一项所述的冷却回路区段(2)，其特征在于，所述独立油分离器(42)中的每一个构造成基于所述制冷剂和所述油的密度的差异将所述油从所述制冷剂分离。

9.根据权利要求8所述的冷却回路区段(2)，其特征在于，所述独立油分离器(42)在流体速度降低油分离器和流体方向更改油分离器之中选择，所述流体速度降低油分离器构造成降低馈入所述油分离器的流体的速度，所述流体方向更改油分离器构造成改变馈入所述油分离器(42)的流体的方向。

10.根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的冷却回路区段(2)，其特征在于，每个压缩机组件(30)的所述压缩机(40)是气密式压缩机。

11.根据权利要求1至权利要求10中任一项所述的冷却回路区段(2)，其特征在于，所述制冷剂是二氧化碳，优选地二氧化碳R744。

12.包括根据权利要求1至权利要求11中任一项所述的冷却回路区段(2)的冷却回路(1)，所述冷却回路(1)还包括构造成冷却所述制冷剂的热交换器装置(80)、膨胀阀(81)和蒸发器装置(82)。

13.根据权利要求12所述的冷却回路(1)，其特征在于，所述热交换器装置(80)、所述膨胀阀(81)和所述蒸发器装置(82)串联连接，所述热交换器装置(80)连接到所述公共油分离器(32)的出口(72)，并且所述蒸发器装置(82)连接到所述压缩机组件(30)的入口(50)。

14.根据权利要求12或权利要求13所述的冷却回路(1)，其特征在于，所述热交换器装置(80)是冷凝器，所述冷凝器构造成冷却所述制冷剂使得所述制冷剂冷凝成液态。

15.根据权利要求12或权利要求13所述的冷却回路(1)，其特征在于，所述热交换器装置(80)是气体冷却器，所述气体冷却器构造成冷却所述制冷剂使得所述制冷剂保持在气态下。

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