CN1322289A - 无油液体制冷机 - Google Patents

Abstract

一制冷机(10)采用一其叶轮(42,44)安装在一根轴(48)上的离心式压缩机(12),所述轴由滚动件(53)轴承(52)来安装以便旋转,该轴承仅用构成制冷机系统(10)的工作液体的致冷剂来润滑。揭示了这样的装置:(1)在制冷机刚刚起动时、在制冷机运行时以及在制冷机停机后逐渐停止时期将液体致冷剂传送到诸轴承(25)以及(2)提供给制冷机压缩机(12)的驱动电机(40)供电动机冷却之用。用一可变速的驱动电机(40)来驱动压缩机(12),在不要求或不使用油基润滑系统的制冷机中获得最佳的部分负载制冷机性能。

Description

无油液体制冷机

发明背景

本专利申请涉及与其在同一日期申请的一共同受让的、题为“带有提高的电动机冷却和润滑性能的液体制冷机”的美国专利申请，以及被授权和共同受让的、题为“用于离心式制冷机的油和冷凝剂泵”的美国专利申请08/965,495以及可能的分案申请。

本发明涉及液体制冷机。具体地，本发明涉及相对较大吨位的离心式制冷机，其中使用了所谓的混合轴承，并用构成本制冷机的工作液体的致冷剂来润滑这些轴承。更具体地，本发明涉及无油、直接驱动的离心式水制冷机，它能够完成优化的部分负荷性能并加强了对制冷机压缩机的驱动电机的冷却。

制冷机是利用一致冷剂液体对液体例如水进行温度调节的机器，最经常的是利用液体作为一工业过程中或在建筑物中空气调节用的冷却介质。大容量(从制冷两百吨左右到几千吨)的制冷机通常用大的离心式压缩机驱动。在小容量情况下，在水制冷机的应用中最经常使用螺杆、涡旋或往复式压缩机。

离心式压缩机是借助在一蜗壳内的一个或多个叶轮的旋转来压缩用于制冷机的致冷回路中的致冷气体的压缩机。离心式压缩机的一个或多个叶轮、安装叶轮的轴、以及在所谓直接驱动压缩机的情况下的压缩机的驱动电机的转子的重量如果不是几千磅也是几百磅。这些实际上大而重的制冷机构件每分钟几千转的高速旋转会造成独特的、和引起问题的轴承润滑问题，特别是当这些构件由静止启动时，以及在制冷机停机期间这些构件逐渐停止时。

离心式压缩机是属于直接驱动或齿轮驱动类型。因而，使用这些压缩机的制冷机通常称为直接驱动制冷机或齿轮驱动制冷机。

在直接驱动制冷机中，压缩机的驱动电机的转子直接安装在安装有电动机的一个或多个叶轮的轴上。为了旋转，该轴通常又安装在一个或多个轴承内，在制冷机工作时，这些轴承需要润滑。

在齿轮驱动的离心式制冷机中，其上安装一个或多个叶轮的轴通过一系列齿轮驱动，而不是将压缩机的驱动电机的转子直接安装在安装有叶轮的轴上。一齿轮驱动的制冷机的诸齿轮的作用是增加叶轮的转速，使之超过驱动叶轮的电动机的转速，从而增加了制冷机的致冷作用或容量。在齿轮驱动的制冷机的情况下，驱动齿轮以及使叶轮轴在其中旋转的轴承都需要润滑，至今都是用油，直接驱动的和齿轮驱动的制冷机最典型的采用感应电动机，感应电动机的速度通常限制为3600转/分。

通常可以说，直接驱动式的制冷机比齿轮驱动式的制冷机噪声低、效率高。而且，直接驱动式制冷机被看成为比目前有的齿轮驱动式制冷机更可靠，其原因是齿轮驱动式的制冷机使用多个齿轮、更多的轴承和其它旋转构件，这些构件在直接驱动的制冷机中是没有的，非常易于断裂和/或磨损。但是，齿轮驱动的制冷机也确实在某些场合提供了某些优点，包括在某些情况下比直接驱动的制冷机有成本方面的优势。

在直接驱动和齿轮驱动的大吨位的离心式制冷机中，它们的旋转构件的润滑一直是易于引起问题和费钱的，都是用油作为润滑剂来专门地或至少基本上完成润滑作用。需要这些润滑系统极大地复杂了直接驱动式和齿轮驱动式的离心式制冷机的设计、制造、工作、维护和控制，也增加了它们初始和操作成本。

在大吨位的离心式制冷机系统中，不用油作为润滑剂，而为此目的可使用构成制冷机工作流体的致冷剂，这样具有潜在的巨大优越性。这些优点是：消除了与油基制冷机润滑系统相关的许多制冷机故障类型；消除了在这些制冷剂系统中与油和致冷剂的混合物相关的所谓油转移(oil migration)的问题；由于消除了热交换表面的油的复层因而提高了总系统效率，所述油的复层是由于系统致冷剂中夹带有油和将夹带的油带入制冷机的热交换器而造成的；从制冷机系统中消除了被视为是对环境不利的物质(油)以及与它的处理和处置相关的问题和费用；以及，消除了与制冷机润滑系统相关的大量的花费和较复杂的构件以及与此相关的控制和维护成本。

而且，在离心式制冷机系统中不用油作为润滑剂使离心式制冷机有可能提供直接驱动的机器的各种优点，它可借助变速操作而完全等于或超过齿轮驱动的机器。至今，在齿轮驱动的机器中，使用特殊构造的齿轮轮系能够在相对很高的和/或最佳速度来驱动制冷机的叶轮，获得特别好的部分负荷(partload)效率。但是，如前面所指出，齿轮驱动的机器不能提供直接驱动的机器的许多优点，它们的使用造成若干显著缺点，为了保证齿轮轮系的适当润滑而需要油基的润滑系统就是缺点之一。

在离心式制冷机应用中，正在和继续努力不用油基的润滑系统。但是，至今这些努力都主要集中在特殊的小容量的制冷机器上(在这些机器中，安装轴承的轴和叶轮都相对很小和重量轻)以及在轴承载荷相对很轻的场合中使用的液压静力、液压动力和磁性轴承上。在这方面，液压静力和液压动力轴承是轴颈式轴承，在相对较低的成本、简单性和技术方面很好理解的同时，这些轴承经受不住瞬时失去或减少润滑剂流量。这些轴承经受不住失去或减少它们可得到的润滑剂的问题在致冷剂环境中被加重了。而且，这些轴承有损于使用它们的压缩机的效率，这是由于与和滚动轴承相关的摩擦损失相比较，这些轴承中的摩擦损失是固有的。

虽然由致冷剂润滑的液体动力或液体静力轴承至少可以预期地使用在特殊的、相对的、实际小容量的压缩机中，但在大吨位的离心式制冷机中使用这些轴承会产生许多困难，这是由于在那种场合制冷机的叶轮和轴的质量和重量必须旋转地起动和支承。这些构件的尺寸和重量造成了很大的设计困难，尤其在制冷机起动、停机和瞬时失去润滑剂流量时期，这些是该工业领域内尚待克服的问题。

而且，即使在大吨位的制冷机中使用致冷剂润滑的液体静力或液体动力轴承能够克服这些设计困难，也会由于与它们相关联的固有的摩擦损失而在使用这些轴承时造成效率下降的问题。由于当今世界的问题，例如全球变暖，促使要求消耗能量的设备更高效率地运行，使这缺点变得越来越明显。

再进一步，由于在这系统中需要一个泵将相对很高压力的液体致冷剂输送到没有油的轴承处，这些泵的轴承自身也要求在工作中润滑，因而使利用液体静力轴承又成为缺点。这些高压泵将会损坏，潜在地提出了准备使用液体静压轴承装置的制冷机的可靠性问题。

甚至更进一步和更普遍地说，在制冷机系统中使用液体致冷剂来润滑没有油的任何类型的轴承，是假定每当压缩机在工作时能可靠的获得液体状态的致冷剂的供应，并能将致冷剂输送到这些轴承。但是，在制冷机中没有一个部位含有以适合于轴承润滑的形式或状态的、在所有预期的制冷机的工作条件下能被传送到这些轴承的液体致冷剂。在这方面，当制冷机停机或在很低的负载条件下，液体致冷剂将会最可靠地从蒸发器得到。当在负载情况下工作时，冷凝器是最可靠的液体致冷剂源。因此，用液体致冷剂进行预期的轴承润滑要求无论是制冷机停机、起动、在很低负载下、在负载状态下工作或关机后逐渐停止时都要求有可靠的液体致冷剂源。

目前有令人兴奋的机会，(1)实现直接驱动离心式制冷机所提供的所有优点，(2)同时实现增加的部分负载的制冷机效率，(3)不用油基润滑系统和(4)在下述情况下提高总的制冷机效率，即在制冷机上预期地使用滚动件，与轴颈类轴承相反，其中滚动轴承仅由构成制冷机的工作液体的致冷剂来润滑。随着最近出现所谓的混合式滚动轴承，使不用油作为离心式制冷机系统中的润滑剂的可能性变成了现实，其中至少轴承的滚动件(它比制造轴承座圈显著的节省费用)由陶瓷材料制造。虽然已在近几年内可买到这些轴承，并且虽然已考虑关于它们在相对很小的制冷机中使用的可能性，但是它们的实际使用主要在机床应用中，在这些应用中，轴承制造商推荐用油脂或较佳地用油来润滑这些轴承。

但是，这些轴承的某些特性已向本申请人建议大容量的离心式制冷机可以不用油作为润滑剂(甚至是对于轴承润滑)和制冷机的工作液体的替代品的可能性。而且，由于陶瓷滚动件与它们的钢制对应件相比有相对较低的质量，因而造成在高速混合式轴承内有较小的离心力，也造成在高速运转中的轴承座圈必须承受的力也较小，从而使这些轴承特别适合于高速和变速运行。但是，将制冷机的工作液体用作轴承的润滑剂和需要在所有制冷机工作条件下保证为此目的能从一个源或另一源得到该液体确实提出了一些新的、独特的、必须克服的问题。

发明概要

本发明的一个目的是，不用油作为离心式制冷机中的润滑剂。

本发明的另一个目的是，提供一种以下列方式润滑其轴承的离心式制冷机，即用构成制冷机系统的工作液体的致冷剂充分地从轴承部位去除热量。

本发明的又一个目的是，提供一种用构成制冷机系统的工作液体的液体致冷剂润滑其内部轴承的离心式制冷机，其中在制冷机起动、在很低负载条件下工作、在负载条件下工作、在停机时和制冷机的压缩机逐渐停止时，保证从制冷机内的一个部位或另一部位供应液体致冷剂。

本发明的再一目的是，消除由于在制冷机工作时期油转移到热交换器所产生的油转移问题，以及需要将油从制冷机系统的热交换器返回到制冷机的压缩机问题。

本发明的再一目的是，通过消除油的转移、消除在制冷机系统的热交换器中的热交换表面的油复层和减少由此产生的热转移过程来提高制冷机系统的效率。

本发明的又一目的是，提供用致冷剂而不是用油来润滑滚动轴承的离心式制冷机，与使用该滚动轴承之外的轴承的系统相比，可提高效率。

本发明的又一目的是，从制冷机中消除对环境不利的材料(油)，并且不需要处理和处置该材料。

本发明的又一目的是，消除与用油润滑离心式制冷机的诸部分有关的许多贵昂复杂的构件以及损坏形式、与此相关连的制造成本、以及用于控制油基的制冷机的润滑系统所增加的费用。

本发明的又一目的是，提供一种离心式制冷机，它能较佳地利用相对普通的和花费不大的感应电动机技术来高速和变速地工作，从而提高系统部分负载效率。

本发明的又一目的是，提供成本有竞争力的、多级的、直接驱动的离心式制冷机，它能使部分负载性能等于不用油基润滑系统的齿轮驱动系统的性能。

本发明的又一目的是，提供一种无油离心式制冷机，其中系统的致冷剂以充分的数量、在所有需要的时候和以适当的状态提供到制冷机的诸轴承，以保证它们充分地润滑。

本发明的又一目的是，提供一种无油离心式制冷机，其中由于利用了比普通钢轴承中所用的滚动件的质量要小的陶瓷滚动件，因而降低了制冷机的轴承在高工作速度下所承受的离心力。

本发明的又一目的是，使离心式制冷机的压缩机的驱动电机的冷却效果增强。

通过参阅以下对较佳实施例的叙述和附图，可以理解本发明的这些和其它目的已经在这样一种制冷机中实现，其中，安装有制冷机叶轮和驱动电机转子的轴本身被安装在所谓的混合式滚动轴承中以便旋转，这些轴承不用油，而是用构成制冷机的工作液体的致冷剂来润滑和冷却。提供设备，保证在制冷机起动、制冷机工作期间和制冷机停机后的轴(其上安装有制冷机的叶轮和驱动电机转子)逐渐停止的一段时期内，将适当状态和数量的系统致冷剂供应到诸轴承，用于润滑和去除热量的目的，并供应到压缩机的驱动电机，用于电动机冷却的目的。另外，可利用一感应电动机和可变速驱动的能力，达到很好的部分负载效率，所有这些都在具有直接驱动所提供的可靠性优点的制冷机内，并且它避免了与齿轮驱动机构相关的效率和可靠性的缺点，不需要与齿轮轮系有关的油基润滑系统。

附图说明：

图1A和1B是本发明离心式制冷机的端视图和顶视图。

图2是图1的离心式制冷机的压缩机部分的剖视图，示出了压缩机的主要部件。

图2A是图2的轴承组50的一种背靠背的轴承排列的放大图。

图3示意性地示出了本发明的制冷机润滑系统。

图4示意性地示出了本发明的制冷机润滑系统的另一实施例。

图5示意性地示出了本发明的又一实施例。

图6示意性地示出了本发明的再一实施例。

较佳实施例的描述：

参见图1A和1B，在该较佳实施例中，制冷机10是一离心式制冷机，图中示出了其基本部分。其中，制冷机10由压缩机部分12、冷凝器部分14和蒸发器部分16组成。致冷剂气体在压缩机部分12中进行压缩，然后经由排放蜗壳18排出并进入将压缩机与冷凝器14相连的管道20。

冷凝器14通常由液体冷却，液体经入口22进入冷凝器，并由出口24排出。这种液体通常就是自来水，或者是流到、通过一冷却塔并自冷却塔返回的水。水在冷凝器中与从压缩机中排出至冷凝器中呈气态的、热的、被压缩的系统致冷剂进行热交换而被加热之后，从冷凝器排出。

在冷凝器14中发生的热交换过程使得进入其中的、相对较热的、被压缩的致冷剂气体冷凝，并在冷凝器的底部汇聚成相对冷得多的液体。冷凝后的致冷剂随后由冷凝器14排出，通过排放管26进入一限流装置28，在本实施例中，它就是一个固定的小孔。在通过限流装置28后，致冷剂的压力得以减小，并由于膨胀过程而进一步冷却，随后主要以液体形式通过管道30进入蒸发器16。

进入并通过蒸发器16的致冷剂与诸如水之类的介质进行热交换，这些水通过入口32进入蒸发器并通过出口34流出。在对流经蒸发器并被其加热的介质进行冷却的过程中，系统致冷剂蒸发，并作为一种压力相对较低但相对温暖的气体通过管道36回到压缩机，并在该处在一正在进行的重复的过程中再次被压缩和加热。

请参见图2和图2A，制冷机10的压缩机部分12具有一壳体39，其中装有制冷机驱动电机40。叶轮42和44位于涡壳45中，并与驱动电机40的转子46一起安装在转轴48上转动。转轴48安装在第一轴承组50和第二轴承52上。应当指出的是，虽然本发明在此较佳实施例中所论及的是一离心式制冷机，但由除离心式压缩机之外的其它机器驱动的制冷机也在本发明的涵盖之内。在这些情况下，安装在轴48上的压缩装置可以是一旋转式螺旋压缩机的转子(在这种情况下，制冷机10为蜗旋式制冷机)。

显然，本实施例的离心式制冷机是一种所谓的直接驱动式制冷机，其驱动电机40的转子46直接安装在装有压缩机叶轮的轴48上。在本实施例中，压缩机12的驱动电机40在结构上有所增强(下面将进一步说明)，但本质上还是一个由可变速的驱动装置54驱动的常用感应电动机，虽然其它种类的可变速电动机也属于本发明的范围。

通过使用驱动装置54，当制冷机系统的负荷不需要压缩机以最大功率运行时，制冷机10及其压缩机可以低速运行，当要求增加制冷机功率时，则以较高的速度运行。通过在制冷机负荷不高时以低速运行压缩机12及其叶轮，可以在冷却较低的热负荷时，以一种节省能量的方式来提供充分的致冷效果。与不能进行这种负荷匹配的制冷机相比，这种方式从成本一运行的观点来看，使制冷机更经济，使制冷机的运行更具有效率。此外，压缩机12可采用一入口导向叶片55，它与速度可控的电动机40相配合，便可非常精确地控制制冷机的功率，从而使制冷机的输出能贴近系统的负荷，并且可响应地与之匹配，不仅使用了尽可能少的能量，而且不再需要对一特定的制冷机应用优化所需的专门设计的驱动齿轮系，也不需要相对更复杂和更昂贵的可变速驱动装置和/或电动机，也不需要对轴承或/和齿轮系提供润滑的油路系统。

在本较佳实施例中，压缩机12是一台两级式压缩机。两级式这个术语表明在该制冷机的压缩机部分存在着两个区分明确的气体压缩阶段。这两个阶段的压缩是这样实现的：第一次是使系统制冷机进入并通过第一级叶轮42来增加其压力，然后再使这种经过一次加压的气体进入并通过第二级叶轮44，使致冷剂第二次增压。虽然在本实施例中，压缩机12是两级式压缩机，但应当理解，本发明不仅适用于两级式压缩机/制冷机，而且也适用于单级或其它多级式制冷机。

再请参见图2和图2A。对与轴48相连的轴承配置作进一步说明。如前所述，轴48由轴承组50支承，在本实施例中，轴承组50由第一和第二滚动轴承50a和50b组成，并承载了由于压缩机12运行而通过轴48所施加的推力负荷和径向负荷的大部分。轴承52是一轴向浮动的、单个的角接触轴承，具有滚动件53，它承载了径向负荷的较小部分和推力负荷的一部分。然而，轴承52在与主推力负荷的推力方向相反的方向上被预加载，以便使作用在承载大部分推力负荷的轴承50b上的净推力负荷最小。

轴承组50设置在轴48的长度的大致一半处。轴承50a和50b是背靠背、预加载的角接触滚动轴承。轴承50a、50b的滚动件51a和51b和轴承52的滚动件最好是滚珠而不是滚柱，以减小轴承的成本。轴承50a和50b的取向也可按面对面的方式。在任何情况下，轴承50a和50b的座圈都是相反取向的，如图2A所示，以便承载通过轴48所施加的推力负荷，而不论该推力负荷的方向如何。这两个轴承也承载了通过轴48所施加的径向负荷的大部分。

叶轮42和44安装在轴48上的轴承组50的一侧，而驱动电机的转子46则安装在另一侧。轴承组50沿轴48的定位要使得在轴承组一侧的轴和叶轮的重量基本上与位于轴承组另一侧上的轴和电动机转子的重量相平衡。然而，在本实施例中，叶轮以及轴48的安装有叶轮的那一部分是悬伸着的，因而，在该驱动轴的远端58是未加支承的。驱动轴的另一部分及其远端60如前所述，在某种程度上是径向支承的，并承载于轴承52中。应当指出，轴48安装在一单个的轴承或是轴承组中都可以，这取决于这种轴承或轴承组的设计，但是不同的轴承配置和定位都是属于本发明的范围之内的。

在本实施例的制冷机中，组成轴承组50的那两个轴承都是大孔径的轴承，它们定位在驱动电机转子46和叶轮42及44之间，允许轴48的直径较大，因而与由此导致的轴承径向刚度一起，通过提升临界速度而强化了压缩机的运行，从而使临界速度高于运行时轴能达到的速度，藉此使临界速度得以避免。

以往，许多制冷机制造商一直被劝阻采用滚动轴承来支承离心式压缩机的叶轮轴，特别是在制冷机叶轮安装于其上的轴的那一部分是从一支承轴承悬伸出来的情况下。相反地，这些制造商已回复到使用轴颈轴承，虽然成本低，但不能耐受较差的润滑(这一缺点在致冷剂的环境中会进一步恶化)，并导致摩擦损耗增加，这对压缩机和整个制冷机的效率都是不利的。虽然本发明的受让人长期以来成功地制造了许多具有压缩机且其叶轮轴是安装在滚动轴承中的离心式制冷机，但是迄今为止，这些滚动轴承一直都是要用油来润滑的。

随着这种滚动件型的所谓混合式轴承的问世(到本专利申请日期为止，才刚刚可向市场提供不久)，人们已经考虑转到在离心式制冷机中取消使用油作润滑剂的可能性，即在直接驱动的机器中使用这样的轴承来安装装有制冷机电动机转子和叶轮的轴。本专利申请人发现，这种混合式轴承的特点是，滚动轴承可以在没有油的情况下用致冷剂润滑。在这个问题上，制造商观点相反，认为油是这种轴承的最好润滑剂，次一等的代用品是脂类。

在本发明的较佳实施例中，这种混合式的轴承采用非金属的滚动件，它们是用陶瓷材料制成的。陶瓷材料，诸如氮化硅的使用，导致滚动件密度减小约60％，弹性模量提高50％，热膨胀性仅为钢轴承的30％，而摩擦系数仅为钢制滚动件的20％左右。

由于陶瓷滚动件密度减小，使用它们的轴承所受到的离心力大为减少。更高的弹性模量使这种轴承中的摩擦减低，使这种轴承更具刚性，从而减少了畸变和摩擦。在这种轴承中，减少畸变就能增加使用这种轴承的机器的临界速度。减小热膨胀性就使轴承预负荷的变化减至最小，并同样地减少摩擦和增加轴承的寿命。这在轴承要暴露于温度变化范围宽广的制冷机应用来说是很重要的。虽然在本实施例中，这种陶瓷滚动件所在的轴承座圈由钢制成，使这种轴承成为“混合式”轴承，但是它们同样也可用陶瓷材料制造。

本申请人发现，这种陶瓷滚动件在钢座圈中的滚动会由于陶瓷滚动件的硬度和光滑度而在座圈表面上产生镜面状的光洁度。还发现，为了给这种轴承提供足够的润滑，只需要一相对很薄的液体弹性动力薄膜就能使这种轴承具有这一特性。

在这方面，申请人发现，对混合式轴承在适当的时间提供适当数量的、构成离心式制冷机工作流体的致冷剂(主要和最好是呈液态)就能对这种轴承提供充分的润滑、充分的冷却，并且在没有油作润滑剂的情况下，能在制冷机的运行包络线内工作。传统轴承中的滚动件和座圈均由钢制成，就不存在这种可能性，这是因为致冷剂的特性是，不能在这种传统滚动件和座圈之间提供足够厚的膜供润滑之用。

在本发明中，通过使用混合式轴承和液体致冷剂来润滑它们，在陶瓷滚动件及其座圈之间建立起一层很薄的、但其厚度足够的流体弹性动力学薄膜，发现这样足以润滑轴承。采用本发明所用的混合式轴承，不仅是系统致冷剂所建立的膜层能提供足够的润滑，而且还发现，即使陶瓷滚动件穿过致冷剂膜与钢制座圈瞬间接触，各滚动件和架座仍能继续正常工作而不易“粘”在一起(而传统的钢制轴承则倾向于如此)，这是因为滚动件和座圈是由完全不相同的材料所制成的缘故。

本申请人还发现，在研制本发明的离心式制冷机的过程中，供给这种混合式轴承作润滑用的致冷剂最好全部或基本上全部呈液态。提供给这种轴承的液态致冷剂可以起到两个作用：第一就是在轴承的陶瓷滚动件和钢制座圈之间建立所述的流体弹性动力学薄膜层以供润滑轴承之需，第二就是将摩擦热从轴承处带走。为此，用于润滑轴承的液态致冷剂在与运行时相对较热的轴承接触时必须保持其大部分不会闪蒸成气体。

因此，本申请人就所发明的制冷机系统提出了一个设计参数，要使提供给轴承位置的液态致冷剂达到足够的流速，以确保在用于润滑的目的之后由这些位置排出的呈液态的致冷剂要包含提供给这些位置的液态致冷剂量的80％。通过在附加的制冷机工作条件下，允许多至约20％的致冷剂在轴承位置处闪蒸，发现在所有可预见的制冷机工作条件下，均可提供适当数量的液态致冷剂供轴承润滑和带走热量之用。这种闪蒸速度虽然不一定是上限，但本申请人在研制的现阶段是满意的。

虽然在离心式制冷机系统中取消用油带来了许多优点，但在这种系统中用致冷剂来润滑混合式轴承毕竟是一种例外，它带来一个油基润滑系统中所没有的难题。在这方面，当把油用作制冷机系统中的润滑剂时，一部分油粘到并保持在轴承表面而形成一层膜，甚至在制冷机及其供油系统关机后仍能维持一段相当长的时间。因此，当用油润滑轴承时，至少有一部分油残留在轴承表面供制冷机下次启动时提供初始的润滑。这种残留的油至少在某种程度上可用于润滑轴承，直到制冷机供油系统开始向轴承位置供油。

在用致冷剂作轴承润滑剂时，制冷机系统关闭后，发现几乎没有或根本没有致冷剂残留在轴承表面上。反之，在轴承位置的致冷剂在系统关闭后均自轴承表面排走或蒸发，留下基本干燥的轴承。因而，在只采用致冷剂润滑的混合式轴承的离心式制冷机中，在制冷机启动及随后的关闭中，提出了有关轴承润滑的独特难题和挑战。这些难题已通过图3所示的制冷机润滑系统成功地解决了。该系统能确保在压缩机启动、制冷机正常运行期间、以及在制冷机关闭后轴48渐渐停下来的这段较长的时间里提供液体致冷剂给轴承组50和轴承52。

现再看图3，在制冷机启动时，轴承组50和轴承52的润滑是通过从制冷机关闭时液态致冷剂所汇聚在制冷机中的位置提供液态致冷剂的供给源来实现的。在这方面，在收到制冷机启动信号后，液态致冷剂泵62从致冷剂贮槽64抽吸液态致冷剂。在抽吸过程中，泵62能抽吸饱和的液态致冷剂而不会因抽吸过程引致大量的液态致冷剂闪蒸为气体。下文将介绍的贮槽64通过管道66与系统蒸发器16有选择地流体连通。设在管道66中的充注阀68在制冷机关闭时开通，并可选地加上滤网70以去除可能从蒸发器进入贮槽64的杂质/碎屑。

制冷机关闭后，当制冷机系统内的温度和压力趋于平衡后，其中的致冷剂将转移到蒸发器中。此外，在制冷机关闭时，蒸发器是制冷机最冷的部位，不仅致冷剂要转移到该位置，还将在该处冷凝成液体。因而，当制冷机下一次启动时，制冷机系统中的至少大部分致冷剂会以液态贮留于蒸发器中。

致冷剂贮槽64设在制冷机10上的位置能确保当充注阀68开通时汇聚在蒸发器16中的液态致冷剂会排放到并充满致冷剂贮槽64。当要求启动制冷机时，充注阀68关闭，将贮槽64与蒸发器隔断。此时若阀68未关上，当制冷机启动程度开始时将进入运行状态的泵62将会发生抽空现象，这是因为在蒸发器中的液态致冷剂会因制冷机启动而在蒸发器中快速产生的压降而蒸发为气体所致。应当理解，贮槽64虽然是一个单独的构件，但不必搞成一个单独的结构，它可以包含在组成制冷机10的许多罩壳/壳体(包括冷凝器14和蒸发器16)之中。

致冷剂泵62的电动机63位于致冷剂贮槽64中，该泵将液态致冷剂从贮槽64经致冷剂管道72泵送至液态致冷剂容器74中，容器74最好设在制冷机的压缩机部分的上方，以便借助重力将从中流出的致冷剂传送至轴承部分。贮槽64的尺寸要能确保在制冷机启动期间可提供足够的液态致冷剂供轴承润滑之用。下文将进一步描述的容器74是向轴承组50和轴承52提供润滑的致冷剂源，如同贮槽64一样，它也是一个与冷凝14和蒸发器16分开的构件。

应当指出，泵62只需要使它所泵送的液态致冷剂的压力升高若干个PSI(磅/平方英寸)，以克服它泵送的压差和过滤器78的阻力，从而保证在制冷机所有的运行条件和环境中提供液态致冷剂润滑轴承。一般在管道72中设有一个过滤器78。反之，在使用流体静力学轴承时则必须在某些情况下如压缩机启动时，提供极高压力的“润滑剂”给轴承表面。

还应指出与泵送饱和液态致冷剂有关的一个问题，即在泵中维持致冷剂为液态。在泵内液态致冷剂压力的任何下降都会引起某种程度的闪蒸，从而使该液态致冷剂难以或不能泵送。即使采用最好的泵的设计，也必然会在泵入口上方产生某种正的抽吸压差。因此，通往装有泵叶轮69的壳体67的入口65必须低于液体源的液位。在图3的实施例中，叶轮壳体67的入口65在尺寸上低于冷凝器14的底部，并且还低于制冷机启动时在贮槽64中的液态致冷剂的液位。

在管道72中设有一止回阀80以防止从容器74回流至管道72。如同下文将进一步说明的，当制冷机运行时，泵62也通过管道72将液态致冷剂泵送至压缩机驱动电机壳体39。在该处致冷剂与电动机40进行热交换接触以使之冷却。

泵送至容器74的液态致冷剂通过限流装置82和84分别流到轴承组50和轴承52。在泵62启动后不久，压缩机电动机40启动，轴48开始转动，其轴承被充注在启动期间源于贮槽64的液态致冷剂而得以润滑。

一旦制冷机10运行，冷凝器14便成了润滑轴承的液态致冷剂源。在这方面，一旦压缩机12开始提供被压缩的致冷剂气体给冷凝器14，则将其冷凝为液态的过程便在冷凝器中自动开始。冷凝得到的液态致冷剂汇聚在冷凝器底部，并通过管道26流出至限流装置28。

除了通过管道56与致冷剂贮槽64流体连通外，用于将致冷剂泵送至管道72的致冷剂泵62的叶轮壳体65还通过管道88与冷凝器14的底部开放式地流体连通。因此，一旦制冷机10起动且在冷凝器14中产生足够数量的液态致冷剂后，泵62便通过管道88开始从冷凝器14抽吸出液态致冷剂。从而，在制冷机运行期间，以冷凝器14为液态致冷剂的源头，一恒定流量的液态致冷剂流入容器74供轴承润滑和压缩机驱动电机40的冷却之用。类似贮槽64，可以设想将容器74在结构上也结合到组成制冷机10的某一壳体之中，而且它也不需要作为一个独立的构件(虽然它是有一定尺寸的构件)，而且在流量和压力方面可以与冷凝器14和蒸发器16隔绝。

就压缩机驱动电机的冷却来说，本实施例的制冷机的压缩机驱动电机40是使液态致冷剂直接或间接与电动机40相接触来冷却的。显然，用于电动机冷却的致冷剂源与用于轴承润滑的液态致冷剂源是相同的。

在这方面，其上设有阀92的液态致冷剂管道90在图3的实施例中从管道72中分支出来，液态致冷剂经过它流入驱动电机壳体39内部以冷却电动机40。管道94对阀92旁路。在本实施例中，一第一限流装置96设在管道90中，位于旁通管道94重新连接于管道90的位置的上游，而一第二限流装置97设在旁通管道94中。允许流过限流装置97的液体量显著少于允许流过限流装置96的量。

在制冷机运行期间，阀92是开启的，通过两限流装置96和97以预定的数量将致冷剂提供给压缩机12，该预定数量足以冷却压缩机的驱动电机。但是，在制冷机起动阶段、制冷机逐渐停止时期和制冷机停机时，阀92将关闭。在制冷机起动阶段和逐渐停止时期，由于液体致冷剂流仅通过限流装置97，所以流出管道72、进入和通过支管道90，使供电动机冷却用的液体致冷剂流量显著减少。这也有助于在压缩机的驱动电机的冷却要求下降的时期保证有足够的液体致冷剂用于轴承润滑。

而且，有时制冷机以15％或以下数量级的容量工作。在这些情况下，冷凝器可能不产生所需数量的液体致冷剂以供足够的液体致冷剂流量到达轴承和无节流的流量到达驱动电机供电动机冷却之用。但是，在这些时候电动机冷却要求下降并且阀92同样能被关闭，以保证在这种轻载条件下有足够的液体致冷剂用于轴承润滑。

应该注意，在较佳实施例中，传送到压缩机轴承的液体致冷剂在用于润滑后将从轴承流下，进入电动机壳体39的内部并将从中流出，与供电动机冷却之用的致冷剂一起通过管道98到达冷凝器14。也可以利用泵62使致冷剂返回到冷凝器，泵62在工作时可增加用于轴承润滑和电动机冷却目的的致冷剂的压力，不管在致冷剂工作时冷凝器压力如何变化，总是能将上述压力提高到大于冷凝器压力的水平。通过使这种“利用过的”致冷剂(在电动机冷却过程中和将热量从轴承部位转移到冷凝器的过程中被加热)返回冷凝器，藉助将热量转移到通过冷凝器流动的冷却介质，就可以将电动机和轴承的热量带出冷凝器和制冷机。因此，就消除了热量对制冷机的总效率的附加影响。在普通的致冷系统中，利用对蒸发器的压差(蒸发器处于比冷凝器显著低的压力之下)将用于冷却压缩机的驱动电机的致冷剂返回。在这些系统中，将附加热量传送给蒸发器起到降低制冷机效率的作用，和/或造成在蒸发器内需要提供附加的热转移表面积以提供足够的热交换表面，用于冷却制冷机系统上的负载和冷却是一显著热源的压缩机的驱动电机。

当要求制冷机停机时，压缩机的电动机断电。即，去除了引起压缩机12的轴48旋转的驱动力。但是，因为轴48和安装在它上面的诸构件的较大质量，混合式轴承的相对较低的摩擦和在工作时这些构件高速旋转，在压缩机的驱动电机断电之后，轴48继续转动一相当长的时期，测量到有若干分钟或以上的数量级。在逐渐停止时期，必须将液体制冷机提供给轴承组50和轴承52以供它们的润滑，直到轴48停止惯性滑行。

应该记住，只要压缩机工作，用于润滑轴承的液体致冷剂源将是致冷剂的冷凝器。但是，一旦制冷机停机，停止了对冷凝器的致冷剂气体的供应，冷凝器内的压力急速下降，并且冷凝器内的液体致冷剂开始沸腾。这样，在制冷机10停机之后，由于液体致冷剂闪蒸为气体形式，用于轴承润滑的液体致冷源逐渐不可得，必须转向液体致冷剂的另一个源，以便当轴48逐渐停止时供轴承润滑之用。

此外，应该注意，制冷机贮槽64通过管道104通气至冷凝器14，从而一旦压缩机停机，不仅冷凝器14内的致冷剂开始沸腾为气体状态，而且在致冷剂贮槽64内的任何液体致冷剂也将如此。在压缩机的驱动电机40断电之后，可以允许制冷机泵62继续运行一个短的时期(20秒左右的数量级)，这是因为在冷凝器14和制冷机贮槽64内仍保留充分的液体致冷剂，允许泵62在那个时期内继续输送液体致冷剂。在那个时期之后，由于液体致冷剂闪蒸为气体状态，泵62将开始出现抽空现象。但是，当轴48逐渐停止时，还是要求用于轴承润滑目的的液体致冷剂延长到若干分钟或更长，而不是若干秒。

如以上所指出的，一止回阀80设置在管道72中，防止流出容器74的流体通过管道72返回。在制冷机停机之后很短的时间内，致冷剂泵62断电，止回阀80上游的管道72内的压力下降，容器74内的压力引起止回阀80关闭，这样，充分数量的加压液体致冷剂被集聚在位于止回阀80和限流装置82和84之间的容器74内，在压缩机逐渐停机期间，靠重力供应和剩余压力来保证对轴承组50和轴承52提供足够的液体致冷剂。为此目的，容器74应有适当的尺寸。应该注意，容器也保证万一通向制冷机的电被中断时，在一相当长的时期内可向压缩机轴承供应液体致冷剂形式的润滑剂(即使泵62不象在正常停机程序时期那样工作，正常时，它在致冷剂停机之后仅继续工作很短的时期)。

在制冷机停机之后，无论是“正常”还是响应不正确情况(例如电力中断)，当制冷机两端的压力相等时，充注阀68再次打开，致冷剂贮槽64被来自于蒸发器16的液体致冷剂注满。从轴承润滑观点看，该系统已准备再次起动。

应该注意，每次制冷机停机时，将要求保持停机较短的时期，例如十分钟，在此时期致冷剂贮槽64被液体致冷剂再充满。但是，在大多数情况下，一旦制冷机10停机，不管是否需要再充满贮槽64，至少在那段时期内通常不要求起动。所以，用于再充满贮槽64的强迫停机时间对制冷机的工作在实际意义上几乎没有影响。

应该注意，致冷剂泵62设置在致冷剂贮槽64内，浸没在其中的液体致冷剂中。因为它的位置关系，泵62同样能使用由液体致冷剂润滑的混合式轴承，不需要在其它制冷机中使用的油基润滑系统。另外，因为泵62设置在致冷剂贮槽64内，它和它的电动机都被将其浸没其中的液体致冷剂有效地保持冷却状态。

关于致冷剂容器74，应该注意，可以采用待批的美国专利申请08/924,228所揭示的一种独特的装置100(同时转让于本发明的受让人)来“证明”容器74中的液体的存在。该装置能对存在于流动的流体中的液体和气体泡沫进行区分从而保护压缩机免受损坏。

如已经叙述的那样，轴承组50和轴承52的润滑取决于将足够数量的液体致冷剂连续的供应给它们。利用流动证明装置100，如果在通过容器74的流体中没有检测到含有足够的液体，将使制冷机100停机，保护制冷机免受由于缺乏适当的润滑而造成的损坏或故障。因此，使本发明的润滑方案受到保护，如果由于某种原因容器74逐渐含有过量的不是液体状态的致冷剂，可以保护制冷机和它的压缩机免受灾难性的损坏。可以理解，装置100和制冷机10的保护对于本发明的以致冷剂为基础的润滑系统是一种外围特征，同时在制冷机10的商业实施例的范围是一重要特征。

现在参阅图4，将叙述本发明的另一实施例，其中各个不同的特征能够运用在图3和本说明书中的本发明的其它实施例中。在图4的实施例中，在下列环境/应用中不使用较佳实施例的致冷剂贮槽64，即在制冷机起动之后的时期内，当冷凝器14内的冷凝过程不能提供轴承润滑目的所需的质量和数量的液体致冷剂时，同时制冷机处于准备状态/正常工作时，轴承组50和轴承52能承受干燥的工作状态。图4的实施例与较佳实施例相比较，成本较低并且比较简单，代表了较冒风险的设计基本原理，它基于混合式轴承能够在制冷机起动时某些较短的但又允许的时期内干燥或基本干燥地运行。

在图4实施例中，致冷剂泵200直接设置在冷凝器14的液体导流堰202附近，只要有液体致冷剂，它就能够将液体致冷剂从那部位输送到压缩机的轴承。在该实施例中，冷凝器14中产生的液体致冷剂流出导流堰202进入泵壳204。泵壳204使电动机206浸没在液体致冷剂中，液体致冷剂冷却电动机，又提供了用于泵200自身的混合式轴承的润滑源。在制冷机起动之后的一段时间直至冷凝器14中逐渐产生液体致冷剂泵200才延迟起动，这样可防止泵200产生抽空现象，如果泵与制冷机同时起动泵就会产生抽空现象。在泵200断电的时期内，允许轴承50和52干燥地运行。但是，一旦在导流堰内逐渐有了液体致冷剂，泵200就通电，液体致冷剂被提供给那些轴承用于润滑。

也能够应用于本说明书中的其它实施例的、图4系统中的另一机械变化是，用来自容器74的致冷剂作为电动机冷却用致冷剂源，而不是用来自于止回阀80上游管道72的致冷剂。在这方面，电动机冷却用致冷剂从容器74通过管道208供应到电动机壳体39。因此，需调整该实施例中的容器74的尺寸。管道208最好在比流出轴承润滑剂的高度要高的高度处从容器74流出致冷剂，因此，如果液面高度下降，即使中断了电动机的冷却，轴承润滑也会继续。在这情况下能以另种方式保护电动机。

能够应用于本说明书的其它实施例的、图4系统中的另一个机械变化包括：利用一节能器106，对于制冷机而言其作用是众所周知的，是为了利用该系统中存在的中间压力致冷剂气体来提高总系统效率。在这方面，在制冷机系统内设置节能器106，使冷凝的液体致冷剂从冷凝器14通过第一限流装置108进入节能器106。在本实施例中，节能器106形成了两个分开的容积110和112。流过计量装置108的致冷剂流入节能器106的容积110，它的一部分在第一压力下闪蒸为气体。然后该气体通过管道114到达其内安装有第二级叶轮44的蜗壳45的部分(图2)，以提高传送给第二级叶轮的气体的压力，不必通过叶轮驱动的压缩过程来加压。

第二限流装置116设置在容积110和112之间，用来限流从容积110到容积112的致冷剂。该过程降低了致冷剂压力，并引起致冷剂的另一部分在比容积110中产生的闪蒸气体稍微低的压力下闪蒸为气体。

气体从容积112流动通过管道118到达内装有第一级叶轮42的蜗壳45的部分(见图2)，无需被第一级叶轮作用过，就能使致冷剂气体的压力开高。利用节能器，可以对发生在制冷机10内的压缩过程增加附加的效率，并提高制冷机10的总效率。

从节能器106的容积112流出的液体致冷剂经过第三限流装置120进入蒸发器16。在图4的实施例中，像图3的实施例一样，流限装置108、106和120是固定的孔。如图4实施例中管道98到达节能器的路线所示那样，本发明构思了用于电动机冷却和/或轴承润滑目的的致冷剂可以返回到节能器(图中使用了一个)而不是回到冷凝器。然而，冷凝器仍保持是一个可行的返回位置。在所有其它有关的方面，图4实施例中压缩机12的混合式轴承的润滑与图3实施例以相同的方式完成，包括在制冷机停机之后轴48逐渐停止时的润滑。

现在参阅图5，将讨论本发明的又一实施例。在图5的实施例中，不用图3实施例的致冷剂泵62，而是利用冷凝器压力来驱动受控数量的液体致冷剂从冷凝器14的导流堰到达压缩机12的轴承50和52。图5的实施例与图4的实施例一样是这样一种系统，即，在该系统中，允许压缩机12的混合式轴承在制冷机起动之后干燥运行直至在冷凝器14内产生了足够数量的液体致冷剂并产生了压力，可以驱动液体致冷剂从冷凝器到达压缩机以供轴承润滑和压缩机冷却之用。

不用泵输送液体致冷剂至压缩机轴承，省去了与这一泵相关的费用，并消除了与此相关的故障类型，这样就提供了显著的优点。但是，在图5所示的实施例中，必须保证在制冷机工作期间在所有时间内冷凝器压力是足够的，以确保充分数量的液体致冷剂越过制冷机的整个工作包迹线传送到容器74，该压力同样高得足以保证在容器74内有充分数量的液体致冷剂处于充分大的压力之下，从而使从其流出的液体致冷剂在压缩机逐渐停机时传送到压缩机轴承。在某些制冷机工作状态下和/或在某些制冷机应用中，在冷凝器中有这样的压力可能是临界状态，所以可以理解，图5的润滑系统较之图4实施例为基础的基本原理，代表了一个较冒风险的设计基本原理。应该注意，因为在图5实施例中没有泵62，用于电动机冷却的致冷剂通过管道98返回到蒸发器16，而不是冷凝器14。

现在参阅图6，将叙述本发明的图3较佳实施例的另一变化型实施例。在图6的实施例中，不用在从蒸发器16引出的管道66中设置阀68，并用泵400代替贮槽64。因此，泵装置400与冷凝器14和蒸发器16自由流动地连通。

泵400包括一壳体402，在该壳体中设置了一包括定子406和转子408的电动机404。定子406固定安装在壳体402内，而转子408安装在一驱动轴410上以便旋转。驱动轴410也安装在陶瓷轴承412和414内以便旋转。第一叶轮416安装在驱动轴410的一端，而第二叶轮418类似地安装在驱动轴的另一端。叶轮416和418分别设置在叶轮壳体420和422内，叶轮416和壳体420形成第一泵送机构421，而叶轮418和壳体422形成第二泵送机构423。可以理解，召轮416和418共同由驱动轴410驱动，驱动轴410又由电动机404驱动。

叶轮壳体420形成一入口425，泵送机构421从冷凝器14，通过管道88，通过入口421抽入液体致冷剂。叶轮壳体422类似地形成一入口427，泵送机构423通过管道66，通过入口427抽入液体致冷剂。在这实施例中，管道66与蒸发器66流体连通。

在运转中，叶轮416从冷凝器14抽取液体致冷剂(当它可从那里得到时)，而叶轮418从蒸发器抽取液体致冷剂(当可从该源位置得到液体致冷剂时)。由叶轮416泵送的、来自于冷凝器14的液体致冷剂流出叶轮壳体420进入管道424，而由叶轮418泵送的、来自于系统蒸发器16的液体致冷剂流出叶轮壳体422进入管道426。

在图6的实施例中，管道424和管道426汇聚在阀428的位置，阀428连接至图3和其它实施例的较佳管道72。阀428包括一阀瓣件430，该件是自动的并且不需要控制或传感器，按照从管道424和管道426进入该阀的各流体流的作用和压力来定位。因此，如果在一个源位置可得到第一压力下的液体致冷剂并在另一源位置得到第二压力下的液体致冷剂，阀28将自动地在这些压力作用下定位，从而使泵装置的输出流来自于两个源位置中的有较高压力的一个源位置。

如已经叙述的以及如应用于本发明的所有实施例那样，即制冷机中的液体致冷剂取决于致冷或冷却作用以外的目的情况下，为了这些其它目的，在所有制冷机工作条件和情况下，需要保证可靠地得到液体致冷剂的供应。还是如已经叙述的那样，在一制冷机中基本上没有部位能被设想为含有在所有这些条件和情况下能够被泵送的液体致冷剂。通常，在制冷机停机时或正处于极低负载条件下工作时，将可靠地发现液体致冷剂存在于系统蒸发器中。当制冷机在负载下工作时，液体致冷剂的最可靠源是系统冷凝器(在蒸发器内的液体致冷剂将沸腾并且是不易被泵送的形式)。

还是如已经叙述的那样，液体致冷剂泵发展到目前已表明，当饱和温度下降时，允许连续泵送饱和的液体致冷剂所要求的热量是较大的。因此，从相对较冷的蒸发器泵送液体致冷剂比从冷凝器泵送更难。与本说明书中的其它实施例一样，图6的变化型实施例在大多数制冷机工作条件下利用来自于冷凝器的液体致冷剂来润滑轴承以及冷却压缩机的驱动电机；在液体致冷剂不能可靠地从系统冷凝器得到时(例如在制冷机起动时)或者冷凝器内的状态不便于泵送的情况下，利用来自于蒸发器的液体致冷剂用于这些目的。但是，可以设想，在任何制冷机工作条件或情况下，能够被泵送的液体致冷剂可以从两个源位置中的一个，有时从两个得到。

关于图6实施例，当泵装置400在工作时，两个叶轮416和418都旋转，同时试图从它们各自的源位置抽取液体致冷剂(如果有的话)。因为致冷剂在它们各自源位置的压力、数量和状态的缘故，由泵送机构421排放进入管道424和由泵送机构423排放进入管道426的致冷剂按照各自源位置中“后存在(then-existing)”的状态最经常是处于不同压力之下。

阀428基本上是一简单的止回阀装置，它将来自构成泵装置400的两个泵送机构之一的液体致冷剂引入管道72，其输出流处于较高压力之下。该泵送机构是从在那瞬间液体致冷剂存在并处于较高压力下的源位置抽取致冷剂的那个泵送机构。当内部的制冷机状态变化和另一个源位置逐渐含有较高压力的液体致冷剂时，阀瓣件430的位置将改变，液体致冷剂的源按照这些变化条件而转换。应该注意，按照物理定律，在图6的实施例中获得液体致冷剂的有保证的供应是很简单的，不需要传感器或任何装置的前摄(proactive)控制来选择适当的源位置。

不用瓣型止回阀，如图6的虚线所示，可在管道42中设置第一止回阀440，同样如图6的虚线所示，一类似的止因阀442可设置在管道426中。与使用阀428的上述结构一样，各止回阀440和442的目的是允许液体致冷剂流出管道424和管道426之一，该管道是较高压力的液体致冷剂源，同时可阻挡较高压力的液体致冷剂流入管道424和426中的另一根以及到达输送它的叶轮。

应该注意，虽然图6的实施例使用了两个叶轮，但是与使用第二个叶轮有关的成本是最小的。关于陶瓷轴承412和414的润滑以及泵电动机404的冷却，靠近从冷凝器14(通常是较高压力部位)抽取液体致冷剂的泵送机构421的轴承412最好是一有防护的轴承，该轴承允许漏出叶轮壳体420的被限流液体致冷剂通过它进入电动机壳体402的内部432。邻近泵送机构423的轴承414可以被或者不被防护。

在正常的制冷机工作时期，从相对较高压力的冷凝器部位流出而通过有防护的轴承412的被限流液体致冷剂将进入电动机壳体的内部432。在此过程中，它将润滑轴承412和414并冷却电动机。在蒸发器16是用于液体致冷剂的较高压力源的较少见的情况下，致冷剂将流过轴承414进入内部432并将润滑泵轴承和冷却电动机。在图6的实施例中，虽然当写这说明书时还没有确定最好的通气位置，但壳体402的内部通过管道434通气于蒸发器。轴承412必须被防护，流过它的被限流的致冷剂流或位置将构成在制冷机内的一个由高到低侧的泄漏，这对制冷机的工作和效率是有害的。当“非典型的”系统状态导致蒸发器作为较高压力液体致冷剂源时，不会有同样的担心。

也应该注意，在任何一个时候对克服另一个叶轮的泵送作用而泵送液体致冷剂进入管道72不起作用的泵叶轮在它试图从它的源位置泵送气体和液体致冷剂的混合物时可以经历致冷剂的翻腾。由于由此产生的任何热量将引起致冷剂被翻腾的液体部分闪蒸为气体，气体在该叶轮部位提供冷却，所以这种翻腾应该不是问题。

还应该注意，本发明还考虑利用由相应的管道连接在一起的两个分开的电动机/泵组合构成的泵装置。当然，由于许多原因，使用两个电动机驱动两个泵的机构与利用一个电动机驱动两个泵的机构相比，其吸引力较小。

最后，将会明显，图6的泵结构在专门地设计用于利用陶瓷轴承的制冷机系统(其中利用液体致冷剂来润滑这些轴承)的同时，也能在利用油来润滑压缩机轴承的普通的制冷机的结构中，供冷却电动机之用。

现在再回到图2，如申请人已指出的，在这较佳实施例中驱动电机40是由变速驱动机构驱动的感应电动机。至今，低成本的可靠的普通感应电动机在制冷机应用中、在速度大于3600转/分的情况下，通常不由变速驱动装置所驱动。

在齿轮驱动设计的制冷机中，驱动齿轮轮系的感应电动机的最大速度通常为3600转/分的数量级。该机器的叶轮和其上装有叶轮的轴可借助齿轮轮系的增速效应而被驱动到相对很高的速度。这些机器(最普通的是单级机器)在某个速度范围内运转，以便在一个设计容量范围内调节制冷机的容量。这些单级机器通常要求相对很高的速度(15,000转/分的数量级)，以便这些制冷机输出它们的最大容量，再重复一下，这些机器具有要求安装油基润滑系统的缺点。

本申请人已有远见地确定：经过考验的、低成本的感应电动机能在结构上增强，从而允许这些电动机被驱动到高于3,600转/分的速度，在直接和齿轮驱动的制冷机中，通常它们被驱动到3,600转/分，但是远低于高速齿轮驱动的机器为输出相同的和最大的容量所要求的速度。在这方面，本申请已发现，在压缩机的驱动电机是尺寸缩小的但被驱动到高于3,600转/分的更高速度的结构增强的感应电动机的情况下，并且制冷机是多级直接驱动的制冷机的情况下，能够制造出容量可调的制冷机，它能输出的容量在下列情况下等于齿轮驱动的机器的输出容量，即叶轮被驱动的速度仅是单级齿轮驱动的制冷机在输出该容量的状态下所要求的速度的一半。这样一个直接驱动的制冷机能够利用感应电动机输出其容量，而感应电动机则利用普通变速驱动技术，无需求助于外来的或贵昂的辅助电动机和/或电动机驱动技术来驱动，并利用混合式轴承，提供了完全不用油基润滑系统的制冷机的许多其它优点。

本发明所涉及的使用可变速的压缩机驱动电机、并与本说明书所提示的无油液体制冷机相结合的另一个方面是，有机会用液体致冷剂(与最普通情况下用空气相反)冷却变速驱动装置。如图6中所示，虚线所示的管道500是管道90的支管线，液体致冷剂通过管道90进入与制冷机的驱动电机40进行热交换接触。流入驱动装置54的液体致冷剂冷却其中发热的部分，并最好是通过管道502返回到冷凝器。使液体致冷剂流过而用于冷却驱动装置54的管道500也可以直接从管道72分支出来，或者可以从容器74流出而供应。或者，可以使液体致冷剂以依次串联的型式而不是平行于压缩机的驱动电机和控制器54的方式流动。将可以理解，这概念不局限于应用到图6的实施例，同样也可应用于本说明书中所叙述的其它实施例。

可以理解，在本发明已经以较佳的或变化型实施例进行叙述的同时，其它的修改和与此有关的特征均落在本发明的范围之内。因此，本发明不局限于这些实施例，还包括其它的实施例和修改，这对于本技术领域的、了解本专利揭示内容的熟练人员将是显而易见的。

Claims (133)

1.一种液体制冷机包括：

一冷凝器，在所述制冷机运行期间所述冷凝器将致冷剂气体冷凝为液体状态；

一限流装置，所述限流装置从所述冷凝器接收致冷剂并降低它的压力；

一蒸发器，在制冷机运行期间，所述蒸发器从所述限流装置接受致冷剂并使液体致冷剂蒸发；

一压缩机，在制冷机运行期间，所述压缩机从所述蒸发器接收致冷剂并将气体状态的致冷剂传送到所述冷凝器，所述压缩机具有一根轴，至少一个压缩机构件安装在所述轴上，所述轴由至少一个轴承可旋转地支承，所述至少一个轴承是一滚动轴承，所述轴承的滚动件由非金属材料制造，所述至少一个轴承由致冷剂润滑并且无油；以及

一用于液体致冷剂的源部位，它与所述蒸发器和冷凝器分开，液体致冷剂从该源部位供应到所述至少一个轴承。

2.如权利要求1所述的制冷机，其特征在于，所述制冷机是离心式制冷机，其中所述非金属轴承材料是陶瓷材料，其中所述压缩机非金属轴承材料是陶瓷材料，其中所述压缩机构件是一叶轮，其中用于润滑所述至少一个轴承的致冷剂主要为液体状态。

3.如权利要求2所述的制冷机，其特征在于，所述源部位是用于致冷剂的一容器。

4.如权利要求3所述的制冷机，其特征在于，在制冷机运行期间和在所述制冷机停机后的一段时期内，所述容器含有液体状态的致冷剂，在所述制冷机运行期间和其上安装有所述至少一个叶轮的轴在所述制冷机停机后逐渐停止时，在所述容器内的液体致冷剂的数量足以保证将充分的液体致冷剂传送到所述至少一个轴承供润滑之用。

5.如权利要求4所述的制冷机，其特征在于，在所述制冷机运行期间，所述容器由来自所述冷凝器的液体致冷剂再充满，所述容器与所述冷凝器以及所述制冷机停机时其中发生的压降相隔离。

6.如权利要求4所述的制冷机，其特征在于，还包括一泵，所述泵能输送饱和液体致冷剂到达所述容器，而在远输送过程中不会使所述致冷剂的相当大的部分闪蒸为气体。

7.如权利要求4所述的制冷机，其特征在于，在所述制冷机停机后、下一次起动之前，所述容器装有从所述蒸发器供应的液体致冷剂，从而所述容器含有在所述轴下一次开始旋转时供应给所述至少一个轴承进行润滑的液体致冷剂。

8.如权利要求4所述的制冷机，其特征在于，还包括一电动机，所述电动机的转子安装在所述压缩机的所述轴上，其中在所述压缩机工作时，所述冷凝器将液体致冷剂供应给所述容器供轴承润滑之用，并供应给所述电动机供冷却所述电动机之用。

9.如权利要求8所述的制冷机，其特征在于，还包括一用于电动机的变速驱动装置，其中在所述压缩机工作时，所述冷凝器将液体致冷剂供应给所述变速驱动装置以便冷却所述驱动装置。

10.如权利要求8所述的制冷机，其特征在于，将用于电动机冷却、轴承润滑和电动机驱动装置冷却的致冷剂返回到所述冷凝器。

11.如权利要求4所述的制冷机，其特征在于，还包括一致冷剂贮槽，所述贮槽与所述容器和所述蒸发器流体连通，在所述制冷机停机时，从所述蒸发器向所述贮槽供应液体致冷剂，所述贮槽是处于在所述制冷机起动时从其供应液体致冷剂用于轴承润滑的位置。

12.如权利要求2所述的制冷机，其特征在于，还包括一致冷剂贮槽，在所述制冷机停机时，从所述蒸发器向所述贮槽供应液体致冷剂。

13.如权利要求12所述的制冷机，其特征在于，所述源部位是一用于致冷剂的容器，所述容器与所述贮槽选择性地流体连通，所述贮槽是处于在所述制冷机起动时从其开始将液体致冷剂供应到所述容器供润滑之用的位置。

14.如权利要求13所述的制冷机，其特征在于，在所述制冷机起动时，所述贮槽与所述蒸发器隔离。

15.如权利要求14所述的制冷机，其特征在于，还包括将液体致冷剂传送给所述容器的装置，以便在所述制冷机运行时，能在所述容器内再充满液体致冷剂用于轴承润滑。

16.如权利要求15所述的制冷机，其特征在于，在所述制冷机起动时，用于传送液体致冷剂的所述装置最初从所述贮槽将液体致冷剂传送到所述容器，随后将液体致冷剂从所述冷凝器传送到所述容器。

17.如权利要求16所述的制冷机，其特征在于，用于传送液体致冷剂的所述装置是一泵，所述泵流体连通于并设置在(i)所述容器的上游和(ii)所述冷凝器与所述贮槽的下游。

18.如权利要求13所述的制冷机，其特征在于，还包括在所述制冷机停机时隔离所述容器的装置，从而在制冷机停机后的一段时期内保持其内的剩余压力，所述剩余压力是驱动力，在制冷机停机时，由这驱动力将所述容器中的液体致冷剂传送到所述至少一个轴承，以便在所述轴逐渐停止时提供润滑。

19.如权利要求13所述的制冷机，其特征在于，所述制冷机还包括一电动机和一泵，在所述制冷机起动时，所述泵将液体致冷剂从所述贮槽输送到所述容器和所述电动机，在所述制冷机运行时，所述泵将液体致冷剂从所述冷凝器输送到所述容器和所述电动机，借助泵输送到所述容器的液体致冷剂用于润滑所述至少一个轴承，借助泵输送到所述电动机的液体致冷剂用于冷却所述电动机。

20.如权利要求2所述的制冷机，其特征在于，还包括一用于驱动所述压缩机的电动机，以及在所述制冷机运行时用于将液体致冷剂传送到所述源位置供轴承润滑之用和传送到所述电动机供电动机冷却用的装置。

21.如权利要求20所述的制冷机，其特征在于，还包括一变速驱动装置，所述电动机是能以基本上高于3600转/分的可变速度被驱动的感应电动机，以便使所述制冷机以它的最大容量工作。

22.如权利要求20所述的制冷机，其特征在于，在所述制冷机运行时，液体致冷剂从所述冷凝器传送到所述源位置用于轴承润滑和传送到所述电动机用于电动机冷却，在所述制冷机起动时，从所述冷凝器以外的一个部位传送致冷剂，直到逐渐可从所述冷凝器得到液体致冷剂用于这些目的为止。

23.如权利要求20所述的制冷机，其特征在于，用于轴承润滑和电动机冷却目的的致冷剂在这些使用之后被返回到所述冷凝器。

24.如权利要求20所述的制冷机，其特征在于，还包括一泵，在所述制冷机起动期间和正常运行期间，所述泵将液体致冷剂输送到所述源部位和所述电动机。

25.如权利要求20所述的制冷机，其特征在于，还包括一容器、一泵和一贮槽，所以容器是用于轴承润滑的液体致冷剂的所述源部位，在所述制冷机开始起动时，所述泵将液体致冷剂从所述贮槽输送到所述容器和所述电动机，在所述制冷机起动之后、在所述冷凝器内逐渐可得到用于这些目的的液体致冷剂时，所述泵从所述冷凝器输送液体致冷剂到达所述容器和所述电动机。

26.如权利要求20所述的制冷机，其特征在于，还包括一节能器，用于冷却所述电动机的致冷剂和用于润滑所述至少一个轴承的致冷剂在这些使用之后被传送到所述节能器。

27.如权利要求20所述的制冷机，其特征在于，还包括一用于所述电动机的驱动装置和用于将液体致冷剂传送给所述电动机驱动装置以冷却其中发热部分的装置。

28.如权利要求27所述的制冷机，其特征在于，用于轴承润滑目的、用于电动机冷却目的和用于电动机驱动装置冷却目的的液体致冷剂被返回到所述冷凝器。

29.如权利要求27所述的制冷机，其特征在于，还包括一节能器，用于冷却所述电动机和所述电动机驱动装置的致冷剂被返回到所述节能器。

30.如权利要求2所述的制冷机，其特征在于，所述源部位是一容器，当所述制冷机运行时，所述容器由液体致冷剂连续注满，当所述制冷机停机时，停止灌注，这时所述容器内含有充分数量的液体致冷剂，以便在所述轴逐渐停止时对所述至少一个轴承提供润滑。

31.如权利要求30所述的制冷机，其特征在于，在每次制冷机起动期间，所述容器最初由来自所述蒸发器的液体致冷剂灌注，在每次制冷机停机后，最初灌注的液体致冷剂从所述蒸发器引出，并储存在所述蒸发器以外的一部位。

32.如权利要求31所述的制冷机，其特征在于，在所述制冷机停机时，所述容器与发生在所述冷凝器内的压降隔离，从而在制冷机停机后在所述容器内保持足够的压力，以在所述轴逐渐停止时，将包含在其中的液体致冷剂传送到至少一个轴承。

33.如权利要求32所述的制冷机，其特征在于，在制冷机停机之后，在其中储存来自所述蒸发器的致冷剂的所述部位是一贮槽，在所述制冷机下一次起动之前所述贮槽与所述蒸发器隔离。

34.如权利要求33所述的制冷机，其特征在于，还包括一压缩机的驱动电机、一壳体和一导管，所述电动机设置在所述壳体内，在所述制冷机运行时，所述导管将来源于所述冷凝器的液体致冷剂连通到所述壳体的内部并与所述电动机接触，从而冷却所述电动机。

35.如权利要求34所述的制冷机，其特征在于，用于冷却所述电动机的致冷剂和用于润滑所述至少一个轴承的致冷剂在所述使用之后被返回到所述冷凝器。

36.如权利要求2所述的制冷机，其特征在于，还包括在制冷机运行时，用于将来源于所述蒸发器和所述冷凝器之一的液体致冷剂传送到所述源部位的装置。

37.如权利要求36所述的制冷机，其特征在于，用于传送来源于所述冷凝器和所述蒸发器之一的致冷剂的所述装置包括一泵。

38.如权利要求37所述的制冷机，其特征在于，所述源部位是一用于液体致冷剂的容器，在所述容器内的液体致冷剂是用来润滑所述至少一个轴承的致冷剂。

39.如权利要求38所述的制冷机，其特征在于，还包括一贮槽，所述贮槽是在制冷机起动期间用来源于其的液体致冷剂再注满所述容器的部位，在制冷机起动期间，所述泵将来源于所述贮槽的液体致冷剂输送到所述容器，在所述制冷机运行时，所述泵将来源于所述冷凝器的液体致冷剂输送到所述容器。

40.如权利要求38所述的制冷机，其特征在于，用于轴承润滑目的的致冷剂在该使用之后被返回到所述冷凝器。

41.如权利要求38所述的制冷机，其特征在于，从所述容器到所述至少一个轴承的液体致冷剂的流速使传送到所述至少一个轴承以供轴承润滑用的液体致冷剂的至少80％在用于润滑所述至少一个轴承之后保持为液体状态。

42.如权利要求38所述的制冷机，其特征在于，所述泵具有一叶轮、一电动机和一根轴，所述泵轴安装在泵轴承内以便旋转，所述泵轴承具有用陶瓷材料制成的滚动件，所述泵电动机的冷却和所述泵轴承的润滑都是用液体致冷剂进行，当所述制冷机起动时，所述泵叶轮将液体致冷剂从所述贮槽输送到所述容器，在所述制冷机运行时，从所述冷凝器输送到所述容器。

43.如权利要求38所述的制冷机，其特征在于，还包括用于所述制冷机停机时，使所述容器与发生在所述冷凝器内的压降隔离的装置，以便在安装有至少一个叶轮的所述轴逐渐停止时，在所述容器内保持足够的压力，以将液体致冷剂从所述容器传送到所述至少一个轴承。

44.如权利要求37所述的制冷机，其特征在于，还包括一用于驱动所述压缩机的电动机和一用于所述电动机的驱动装置，所述泵将液体致冷剂输送到所述电动机，所述驱动装置用于冷却所述电动机和所述驱动装置。

45.如权利要求44所述的制冷机，其特征在于，用于润滑所述至少一个轴承并冷却所述电动机和所述驱动装置的致冷剂被返回到所述冷凝器。

46.一种离心式制冷机包括：

一冷凝器，所述冷凝器在所述制冷机运行时将致冷剂气体冷凝为液体状态；

一限流装置，所述限流装置从所述冷凝器接受致冷剂并降低它的压力；

一蒸发器，所述蒸发器在所述制冷机运行时从所述限流装置接受致冷剂并使液体致冷剂蒸发；

一蒸发器，所述蒸发器在所述制冷机运行时从所述限流装置接受致冷剂并使液体致冷剂蒸发；

一压缩机，所述压缩机在所述制冷机运行时从所述蒸发器接受致冷剂，并将气体状态的致冷剂传送到所述冷凝器，所述压缩机具有一根轴和一电动机，至少一个叶轮和所述电动机的转子安装在所述轴上，所述轴由磁性的、液体静力的或液体动力类型之外的至少一个轴承可旋转地支承，所述轴承具有滚动件并排它地由致冷剂润滑，所述轴承的滚动件与钢制造的滚动件相比具有较低的密度、较高的弹性模量，并对热膨胀不大敏感；

一容器，所述容器是将致冷剂供应到至少一个轴承以供轴承润滑之用的部位；以及

用于在所述制冷机运行时在所述容器内再注满的装置。

47.如权利要求46所述的离心式制冷机，其特征在于，所述轴承的各滚动件是用陶瓷材料制成，其中，在所述致冷剂停机时，所述容器与所述冷凝器隔离，在制冷机停机时所述容器的隔离使所述容器内保持足够的压力，在所述轴逐渐停止时，将液体致冷剂从所述容器传送到所述至少一个轴承，其中用于将液体致冷剂再注满所述容器的所述装置包括一泵，在所述制冷机起动之后，所述泵将液体致冷剂从所述冷凝器输送到所述容器。

48.如权利要求47所述的制冷机，其特征在于，还包括一贮槽，所述贮槽是选择性地与所述蒸发器流体连通，并在所述制冷机停机时从蒸发器再注满液体致冷剂，在所述制冷机下一次起动时，所述贮槽与所述蒸发器隔离，在所述制冷机刚开始起动时，所述泵将液体致冷剂从所述贮槽输送到所述容器，在所述制冷机运行时，将液体致冷剂从所述冷凝器输送到所述容器。

49.如权利要求48所述的制冷机，其特征在于，在所述制冷机运行时，所述泵将液体致冷剂输送到所述电动机，用于冷却所述电动机。

50.如权利要求49所述的制冷机，其特征在于，用于润滑所述至少一个轴承的致冷剂和用于冷却所述电动机的致冷剂在润滑了所述至少一个轴承和冷却了所述电动机之后返回到所述冷凝器。

51.如权利要求50所述的制冷机，其特征在于，所述电动机是一感应电动机，还包括一可变速的驱动装置，所述可变速的驱动装置在一预定的速度范围内驱动所述电动机，这些速度的最高值显著地高于3600转/分。

52.如权利要求47所述的制冷机，其特征在于，用于润滑所述至少一个轴承的致冷剂在这使用之后被返回到所述冷凝器。

53.如权利要求47所述的制冷机，其特征在于，在所述致冷剂运行时，所述泵将液体致冷剂输送到所述容器和所述电动机，输送到所述容器的致冷剂用于润滑轴承，输送到所述电动机的致冷剂用于冷却电动机。

54.如权利要求47所述的离心式制冷机，其特征在于，输送到所述至少一个轴承、用于轴承润滑目的的液体致冷剂中的至少80％在这使用之后保持液体状态。

55.如权利要求47所述的制冷机，其特征在于，所述冷凝器与所述容器流体连通，其中用于将液体致冷剂再注满所述容器的所述装置建立了冷凝器压力。

56.如权利要求47所述的制冷机，其特征在于，所述泵将液体致冷剂从所述冷凝器输送到所述压缩机的驱动电机，供冷却所述电动机之用。

57.如权利要求56所述的制冷机，其特征在于，还包括一用于所述电动机的驱动装置，所述泵将液体致冷剂从所述冷凝器输送到所述驱动装置，以冷却所述驱动装置中的发热部分。

58.如权利要求57所述的制冷机，其特征在于，用于润滑所述至少一个轴承、冷却所述压缩机的驱动电机和冷却所述电动机驱动装置的致冷剂被返回到所述冷凝器。

59.一种在离心式制冷机中的无油轴承润滑和电动机冷却系统包括：

一冷凝器，所述冷凝器在所述制冷机运行时将致冷剂气体冷凝为液体状态；

一限流装置，所述限流装置从所述冷凝器接受致冷剂并降低它的压力；

一蒸发器，所述蒸发器在所述制冷机运行时从所述限流装置接受致冷剂，并使液体致冷剂蒸发；

一电动机壳体；

一电动机；

一压缩机，所述压缩机具有一根轴、至少一个叶轮和装在所述轴上的所述电动机的转子，所述轴由至少一个轴承可旋转地支承，所述至少一个轴承是一滚动轴承，所述滚动轴承的至少一个构件是用陶瓷材料制成，所述轴在无油情况下由致冷剂润滑，并且所述电动机由致冷剂冷却；以及

用于将液体致冷剂传送到所述至少一个轴承以在无油的情况下对其进行润滑，并传送到所述电动机以冷却电动机的装置。

60.如权利要求59的轴承润滑和电动机冷却系统，其特征在于，还包括一用于液体致冷剂的容器，用于传送液体致冷剂的所述装置将液体致冷剂传送到所述电动机和所述容器，所述至少一个轴承由首先传送到所述容器、然后引至所述至少一个轴承的液体致冷剂进行润滑。

61.如权利要求60所述的轴承润滑和电动机冷却系统，其特征在于，用于润滑所述至少一个轴承的致冷剂和用于冷却所述电动机的致冷剂在这些使用之后被返回到所述冷凝器。

62.如权利要求60所述的轴承润滑和电动机冷却系统，其特征在于，所述制冷机还包括一节能器，其中用于润滑所述至少一个轴承的致冷剂和用于冷却所述电动机的致冷剂在这些使用之后被传送到所述节能器。

63.如权利要求60所述的轴承润滑和电动机冷却系统，其特征在于，传送到所述至少一个轴承的液体致冷剂的至少80％在这使用之后以液体状态从其返回。

64.如权利要求60所述的轴承润滑和电动机冷却系统，其特征在于，所述离心式制冷机还包括一泵和一致冷剂贮槽，所述贮槽是选择性地与所述蒸发器流体连通，在所述制冷机停机之后，所述贮槽由来自于所述蒸发器的液体致冷剂再注满，在所述制冷机的下一次起动之前，所述贮槽在由来自蒸发器的液体致冷剂灌注之后与所述蒸发器隔离，当所述制冷机最初起动时，所述泵将液体致冷剂从所述贮槽传送到所述至少一个轴承和所述电动机，在制冷机起动之后、在所述冷凝器内逐渐可得到液体致冷剂时，所述泵将液体致冷剂从所述冷凝器输送到所述至少一个轴承和所述电动机。

65.如权利要求64所述的系统，其特征在于，还包括在所述制冷机停机时使所述贮槽与发生在所述冷凝器内的压降隔离的装置，其中用于润滑所述至少一个轴承和冷却所述电动机的液体致冷剂在这些使用之后被返回到所述冷凝器。

66.如权利要求60所述的系统，其特征在于，还包括限流装置，用以在所述制冷机起动期间以第一流速对流到所述电动机的液体致冷剂加以限流，在所述制冷机的轴达到工作速度和所述制冷机上的负载超过一预定负载时，以第二和较高流速对其限流。

67.如权利要求66所述的系统，其特征在于，当所述制冷机上的负载低于所述预定负载时，降低流到所述电动机的液体致冷剂的流速。

68.如权利要求60所述的系统，其特征在于，所述电动机由首先传送到所述容器、然后引向所述电动机的液体致冷剂来冷却。

69.如权利要求61所述的系统，其特征在于，还包括一用于所述电动机的驱动装置，用以将液体致冷剂传送到所述至少一个轴承和所述电动机的装置也将液体致冷剂传送到所述驱动装置，以冷却其发热部分。

70.一种具有冷凝器和蒸发器的离心式制冷机的运行方法，包括下列步骤：

在一轴上安装一叶轮；

将所述轴安装在一轴承内以便旋转，所述轴承是一滚动轴承，所述轴承的滚动件用陶瓷材料制成；

提供一与所述冷凝器和所述蒸发器分离的、用于液体致冷剂的源部位，所述源部位含有液体致冷剂，用于在所述制冷机工作时以及所述制冷机停机之后、所述轴在所述轴承内逐渐停止的时期内润滑所述轴承；以及

在所述制冷机工作时和在制冷机停机之后所述轴逐渐停止期间，从所述源部位将液体致冷剂传送到所述轴承，这种传送是无油的。

71.如权利要求70所述的方法，其特征在于，还包括在所述制冷机内形成一容器的另一步骤，所述容器是用于液体致冷剂的所述源部位；以及，在所述制冷机工作时，用来自所述冷凝器的液体致冷剂再充满所述容器。

72.如权利要求71所述的方法，其特征在于，还包括将所述容器与它的上游发生的压降隔离的另一步骤，从而在这压降发生时，在所述容器内保持能够将共内所含液体致冷剂传送到所述轴承的残余压力。

73.如权利要求72所述的方法，其特征在于，还包括在所述制冷机运行时，将液体致冷剂从所述冷凝器泵送到所述蒸发器的另一步骤。

74.如权利要求73所述的方法，其特征在于，还包括在所述制冷机中形成一用于液体致冷剂的贮槽的另一步骤；在所述制冷机停机时，对所述贮槽灌注来自所述蒸发器的液体致冷剂；在所述制冷机下一次起动前，使所述贮槽与所述蒸发器隔离；以及，当所述制冷机下一次起动开始时，从所述贮槽向所述容器传送液体致冷剂。

75.如权利要求74所述的方法，其特征在于，还包括当所述制冷机起动时，将液体致冷剂从所述贮槽泵送到所述容器的另一步骤。

76.如权利要求75所述的方法，其特征在于，将液体致冷剂泵送到所述容器是利用一泵装置来实现的，还包括用液体致冷剂在无油的情况下润滑所述泵的轴承的另一步骤。

77.如权利要求71所述的方法，其特征在于，还包括当所述制冷机开始起动时，允许所述轴在所述轴承内转动一个时期而不将液体致冷剂传送到该轴承用于轴承润滑目的的另一步骤。

78.如权利要求71所述的方法，其特征在于，还包括将在所述传送步骤中，使从所述源部位送到所述轴承的液体致冷剂从所述轴承返回到所述冷凝器的另一步骤。

79.如权利要求71所述的方法，其特征在于，所述传送步骤包括将液体致冷剂以一个充分高的速度从所述容器流到所述轴承的步骤，从而保证传送到所述轴承用于润滑所述轴承的液体致冷剂在润滑了所述轴承之后还有至少80％保持液体状态。

80.如权利要求70所述的方法，其特征在于，还包括将一变速电动机的转子安装在所述轴上的步骤。

81.如权利要求80所述的方法，其特征在于，还包括在所述制冷机运行时，将液体致冷剂传送到所述电动机用于冷却所述电动机的另一步骤。

82.如权利要求81所述的方法，其特征在于，还包括在所述制冷机内形成一容器的另一步骤，所述容器是用于润滑所述轴承的液体致冷剂的源；以及，在所述制冷机运行时，用液体致冷剂再灌满所述容器。

83.如权利要求82所述的方法，其特征在于，还包括将液体致冷剂传送到驱动所述电动机的驱动装置以冷却其中发热部分的另一步骤。

84.如权利要求83所述的方法，其特征在于，还包括使用于冷却所述电动机和所述驱动装置的致冷剂返回到所述冷凝器的另一步骤。

85.如权利要求82所述的方法，其特征在于，还包括在所述制冷机内形成一贮槽的另一步骤；当所述制冷机停机时，用来自所述蒸发器的液体致冷剂提供给所述贮槽；以及，在所述制冷机起动之前，使所述贮槽与所述蒸发器隔离。

86.如权利要求85所述的方法，其特征在于，还包括当所述制冷机起动时，将液体致冷剂从所述贮槽泵送到所述容器和所述电动机，以及在所述制冷机运行时，将液体致冷剂从所述冷凝器泵送到所述容器和所述电动机的另一步骤。

87.如权利要求86所述的方法，其特征在于，还包括在所述制冷机停机时，将所述容器与所述冷凝器和所述贮槽隔离的另一步骤，使所述容器内保持一残余压力；以及，当所述轴逐渐停止时，利用所述残余压力将所述容器内含有的液体致冷剂传送到所述轴承。

88.一种用于润滑在具有冷凝器和蒸发器的离心式制冷机内的滚动轴承和用于冷却该制冷机的驱动电机的方法，其中轴承的滚动件是用陶瓷材料制成的，该方法包括下列步骤：

将至少一个叶轮和驱动电机的转子安装在一根轴上；

将轴支承在滚动轴承内以便旋转；

在无油状态下将液体致冷剂传送到滚动轴承供润滑该轴承之用；以及

在该制冷机运行时，将液体致冷剂传送到驱动电机用于冷却该电动机。

89.如权利要求88所述的方法，其特征在于，包括形成一与该制冷机的冷凝器和蒸发器相分开的容器的另一步骤，液体致冷剂在传送到轴承用于润滑轴承之前先传送到该容器；以及在该制冷机运行时，用液体致冷剂再灌满该容器。

90.如权利要求89所述的方法，其特征在于，还包括将用于润滑轴承的液体致冷剂和用于冷却电动机的液体致冷剂在这些使用之后返回到该制冷机的冷凝器的另一步骤。

91.如权利要求89所述的方法，其特征在于，还包括将该容器与发生在它上游的预定数量的压降相隔离，从而在这压降发生之后保持该容器内的压力的另一步骤；以及，在这压降发生之后的一预定时期内，借助所述保持的压力将液体致冷剂从该容器传送到轴承。

92.如权利要求89所述的方法，其特征在于，所述再灌满的步骤包括用一泵将液体致冷剂输送到容器的步骤，还包括用液体致冷剂润滑泵的轴承的步骤。

93.如权利要求89所述的方法，其特征在于，所述再灌满的步骤包括在制冷机正常运行时，将液体致冷剂从制冷器的冷凝器泵送到容器，以及在制冷机停机一段时期后、开始起动时，将液体致冷剂从制冷机的冷凝器之外和制冷机的蒸发器之外的一个部位泵送到容器的诸步骤。

94.如权利要求89所述的方法，其特征在于，在将液体致冷剂传送到轴承和将液体致冷剂传送到电动机的步骤中，传送到轴承的液体致冷剂和传送到电动机的液体致冷剂从容器传送到轴承和传送到电动机。

95.如权利要求89所述的方法，其特征在于，将液体致冷剂传送到电动机的步骤包括在制冷机最初起动时，以第一流速将液体致冷剂传送到电动机的步骤；以及，当制冷机正常运行并以比一预定容量大的容量工作时，以比第一流速大的第二流速将液体致冷剂传送到电动机的诸步骤。

96.如权利要求89所述的方法，其特征在于，还包括在制冷机停机时，将液体致冷剂储存在与该蒸发器和所述冷凝器分开的一个部位，以及在制冷机起动时，使最初传送到轴承和最初传送到电动机的液体致冷剂从所述分开的源流出的另外诸步骤。

97.如权利要求89所述的方法，其特征在于，所述再灌满的步骤包括利用冷凝器压力将液体致冷剂从冷凝器传送到容器的步骤。

98.如权利要求89所述的方法，其特征在于，所述将液体致冷剂传送到轴承的步骤包括延迟将液体致冷剂传送到轴承，直至在冷凝器内可得到从冷凝器传送到容器的液体致冷剂时的步骤。

99.如权利要求89所述的方法，其特征在于，还包括在制冷机停机时，停止用液体致冷剂再灌注容器；以及，在所述制冷机停机后，只要轴还在轴承中旋转，就继续从容器将液体致冷剂传送给轴承的另外的诸步骤。

100.如权利要求89所述的方法，其特征在于，还包括按照制冷机上的负载改变驱动电机旋转速度的另一步骤。

101.如权利要求100所述的方法，其特征在于，还包括将液体致冷剂传送给用以改变驱动电机的回转速度的驱动装置，以冷却其发热部分的另一步骤。

102.如权利要求89所述的方法，其特征在于，还包括在制冷机开始起动时，允许轴在轴承内回转一个时期而不将液体致冷剂传送给轴承供轴承润滑之用的另一步骤。

103.一种液体制冷机包括：

一冷凝器，所述冷凝器在所述制冷机运行时将液体致冷剂冷凝为液体状态；

一限流装置，所述限流装置从所述冷凝器接受致冷剂；

一蒸发器，所述蒸发器从所述限流装置接受致冷剂；

一压缩机，所述压缩机在所述制冷机运行时从所述蒸发器接收致冷剂气体，并将致冷剂气体传送到所述冷凝器，所述压缩机具有一根轴，所述轴可旋转地支承在至少一个轴承内；以及

泵装置，连接所述泵装置以便从所述冷凝器和所述蒸发器抽取致冷剂，并为了润滑所述至少一个压缩机轴承而从所述冷凝器和所述蒸发器中的至少一个泵送液体致冷剂。

104.如权利要求103所述的液体制冷机，其特征在于，从所述泵装置输出的液体致冷剂在任何时刻都是来源于所述冷凝器和所述蒸发器中的一个，如果从所述冷凝器和所述蒸发器可得到液体致冷剂，该液体致冷剂总是处于高压之下。

105.如权利要求104所述的液体制冷机，其特征在于，所述至少一个压缩机轴承是滚动轴承，其中所述至少一个压缩机轴承的滚动件用陶瓷材料制成。

106.如权利要求105所述的液体制冷机，其特征在于，所述泵装置包括一第一泵送机构和一第二泵送机构，所述第一泵送机构被构造成泵送来自所述冷凝器的液体致冷剂，所述第二泵送装置被构造成泵送来自所述蒸发器的液体致冷剂。

107.如权利要求106所述的液体制冷机，其特征在于，所述第一泵送机构和所述第二泵送机构共同由一单个电动机驱动。

108.如权利要求106所述的液体制冷机，其特征在于，还包括一止回阀结构，用于防止所述第一泵送机构的输出流到所述第二泵送机构和用于防止所述第二泵送机构的输出流到所述第一泵送机构。

109.如权利要求106所述的液体制冷机，其特征在于，还包括让所述第一泵送机构的输出流进入的通道和一让所述第二泵送机构的输出流进入的通道，所述第一泵送机构的输出流进入通道和所述第二泵送机构的输出流进入通道汇聚成一单个流动通道；以及用于防止所述第一和第二泵送机构中的一个较低压的输出流进入所述单个流动通道的装置。

110.如权利要求103所述的液体制冷机，其特征在于，所述泵装置包括一根轴，所述轴安装在至少一个轴承内以便旋转，所述至少一个泵轴承由所述泵装置输送的液体致冷剂润滑。

111.如权利要求103所述的液体制冷机，其特征在于，还包括一容器，所述泵装置的输出流传送到所述容器，所述容器供应液体致冷剂来润滑所述至少一个压缩机轴承。

112.如权利要求111所述的液体制冷机，其特征在于，还包括在所述泵装置的输出压力低于一预定压力时，将所述容器与所述泵装置的输出流隔离的装置，从而在泵输出流的所述压力下降之后，在所述容器内保持足够的压力以保证在一预定时期内将液体致冷剂从所述容器传送到所述至少一个压缩机轴承。

113.如权利要求103所述的液体制冷机，其特征在于，还包括一电动机，所述电动机驱动所述压缩机，所述泵送机构还另外将液体致冷剂输送到所述电动机以便冷却所述电动机。

114.如权利要求113所述的液体制冷机，其特征在于，还包括一电动机驱动装置，所述电动机驱动装置以可变速度驱动所述电动机，所述泵送机构又将液体致冷剂输送给所述驱动装置以便冷却其中的发热部分。

115.如权利要求105所述的液体制冷机，其特征在于，传送到所述至少一个压缩机轴承的液体致冷剂从那里被返回到所述冷凝器。

116.一种液体制冷机包括：

一压缩机；

一用于驱动所述压缩机的电动机；

一冷凝器，所述冷凝器从所述压缩机接受被压缩的致冷剂气体；

一限流装置，所述限流装置从所述冷凝器接受致冷剂；

一蒸发器，所述蒸发器从所述限流装置接受致冷剂；以及

一泵，连接所述泵用来从所述冷凝器和所述蒸发器抽取致冷剂，并将液体致冷剂从所述冷凝器或所述蒸发器传送到所述电动机供冷却所述电动机。

117.如权利要求116所述的液体制冷机，其特征在于，由所述泵传送到所述电动机的液体致冷剂是来自于从其中可得到处于高压下的液体致冷剂的所述冷凝器和所述蒸发器之一。

118.如权利要求116所述的液体制冷机，其特征在于，由所述泵输送到所述电动机的液体致冷剂从那里被返回到所述冷凝器。

119.如权利要求116所述的液体制冷机，其特征在于，所述压缩机包括一根轴，所述轴由至少一个轴承可转动地支承，所述至少一个轴承是一滚动轴承，所述滚动轴承的滚动件用陶瓷材料制成，其中所述泵的输出流除了被引到所述电动机用于电动机冷却之外还被引到所述至少一个轴承用于轴承润滑。

120.如权利要求116所述的液体制冷机，其特征在于，还包括以可变速度驱动所述电动机的驱动装置，所述泵又将液体致冷剂传送到所述驱动装置，从而冷却其中的发热部分。

121.一种对制冷机内的轴承进行润滑的方法，它包括以下步骤：

连接泵装置以便从所述制冷机的冷凝器和蒸发器输送液体致冷剂；

控制所述泵装置的输出流，从而使被泵送的液体致冷剂来自于从其可得到并处于高压下的液体致冷剂的所述冷凝器和所述蒸发器中的一个；以及

将所述泵装置的液体致冷剂输出流的至少一部分传送到所述轴承从而润滑所述轴承。

122.如权利要求121所述的方法，其特征在于，还包括将传送到所述轴承的液体致冷剂返回到所述冷凝器的另一步骤。

123.如权利要求122所述的方法，其特征在于，所述步骤包括在将液体致冷剂传送到所述轴承之前将液体致冷剂引入一容器的步骤。

124.如权利要求123所述的步骤，其特征在于，还包括在所述容器的上游发生预定的压降时将所述容器与所述泵装置隔离的另一步骤，从而在所述容器内保持充分的压力以在发生所述压降之后的预定时期内将液体致冷剂从所述容器传送到所述至少一个轴承。

125.如权利要求121所述的方法，其特征在于，还包括用由此泵送的液体致冷剂来润滑所述泵装置的诸轴承的另一步骤。

126.如权利要求121所述的方法，其特征在于，所述制冷机具有一电动机，其中所述方法包括使由所述泵装置输送的液体致冷剂另外传送到所述电动机从而冷却所述电动机的另一步骤。

127.如权利要求126所述的方法，其特征在于，所述电动机是可变速电动机并由一驱动装置驱动，还包括使由所述泵输送的液体致冷剂另外传送到所述驱动装置从而冷却其中发热部分的另一步骤。

128.如权利要求127所述的方法，其特征在于，还包括使用于润滑所述轴承、冷却所述电动机和冷却所述驱动装置的液体致冷剂返回到所述冷凝器的另一步骤。

129.一种使制冷机内的电动机冷却的方法，包括下列步骤：

连接泵装置以便从所述制冷机的冷凝器和蒸发器输送液体致冷剂；

控制所述泵装置的输出流，从而使被泵送的液体致冷剂来源于从其中可得到液体致冷剂并且该液体致冷剂又处于高压之下的所述冷凝器和所述蒸发器中的一个；以及

将所述泵装置的液体致冷剂输出流的至少一部分传送到所述电动机从而冷却所述电动机。

130.如权利要求129所述的方法，其特征在于，还包括将传送到所述电动机用于电动机冷却的液体致冷剂返回到所述冷凝器的另一步骤。

131.如权利要求129所述的方法，其特征在于，还包括用由此泵送的液体致冷剂来润滑所述泵装置的诸轴承的另一步骤。

132.如权利要求129所述的方法，其特征在于，所述制冷机具有一轴承，还包括将所述泵的液体致冷剂输出流的至少一部分传送到所述制冷机轴承从而润滑所述轴承的步骤。

133.如权利要求129所述的方法，其特征在于，还包括以可变速度驱动所述电动机和将所述泵的液体致冷剂输出流的至少一部分传送到用来驱动所述电动机的驱动装置从而冷却所述驱动装置的发热部分的诸步骤。

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