компрессор холодильного контура, холодильный контур и способ управления им

Формула изобретения

1. Компрессор (2, 26, 44, 52, 68) холодильного контура (66, 78, 92), содержащий

впускной канал (6),

компрессионный элемент (10),

выпускной канал (18),

при этом во время работы поток (20) газообразного хладагента, переносящего некоторое количество масла, циркулирует через впускной канал (6), компрессионный элемент (10) и выпускной канал (18),

маслосборник (8), в котором собирается часть масла, переносимого газообразным хладагентом, и

элемент (16) для увеличения скорости циркуляции масла, выполненный с возможностью направления масла из маслосборника (8) в поток (20) хладагента, когда масло в маслосборнике (8) превышает заданный уровень (24) масла в маслосборнике,

отличающийся тем, что

элемент для увеличения скорости циркуляции масла образован посредством байпасной линии (46, 54), проходящей между маслосборником (8), по существу, на высоте заданного уровня (24) масла в маслосборнике и потоком (20) хладагента в положении перед компрессионным элементом (10) внутри или снаружи корпуса компрессора.

2. Компрессор (2, 26) по п.1, отличающийся тем, что элемент для увеличения скорости циркуляции масла образован посредством коленчатого вала (12), приводимого во вращение электродвигателем (14), причем коленчатый вал (12) выполнен с возможностью погружения в маслосборник (8) и рассеивания некоторого количества масла для образования масляного тумана, захватываемого потоком (20) хладагента, когда масло в маслосборнике (8) достигает заданного уровня (24) в маслосборнике.

3. Компрессор (2, 26) по п.1 или 2, отличающийся тем, что элемент для увеличения скорости циркуляции масла образован посредством элемента (28) для рассеивания масла, в частности лопасти или диска, прикрепленного к коленчатому валу (12) и приводимого во вращение электродвигателем (14), причем элемент (28) для рассеивания масла выполнен с возможностью погружения в маслосборник (8) и рассеивания некоторого количества масла для образования масляного тумана, захватываемого потоком (20) хладагента, когда масло в маслосборнике (8) достигает заданного уровня (24) в маслосборнике.

4. Компрессор (44, 52) по п.1, отличающийся тем, что эжектор установлен для переноса масла из маслосборника (8) в поток (20) хладагента.

5. Компрессор (44, 52) по п.1, отличающийся тем, что масло переносится из маслосборника (8) в поток (20) хладагента за счет захвата при статическом давлении.

6. Компрессор (44) по п.1, отличающийся тем, что байпасная линия (46) проходит между маслосборником (8) на высоте заданного уровня (24) масла в маслосборнике и впускным каналом (6).

7. Компрессор (44) по п.1, отличающийся тем, что байпасная линия (46) проходит между маслосборником (8) на высоте заданного уровня (24) масла в маслосборнике и всасывающей линией, соединяющейся с впускным каналом (снаружи).

8. Компрессор (52) по п.1, отличающийся тем, что байпасная линия (54) проходит между маслосборником (8) на высоте заданного уровня (24) масла в маслосборнике и всасывающей линией (58) компрессионного элемента или всасывающей частью компрессионного элемента.

9. Холодильный контур (66), содержащий в направлении потока по меньшей мере один компрессор (68) по любому из пп.1-8, теплообменник (70) для отвода тепла, предпочтительно сборную емкость (72), по меньшей мере один испаритель (74) с расширительным устройством (76), соединенным выше по потоку от него, и трубы, через которые циркулирует хладагент.

10. Холодильный контур (78, 92), содержащий по меньшей мере один компрессор (80, 94) более низкого давления всасывания, по меньшей мере один компрессор (82, 96) более высокого давления всасывания, теплообменник (70) для отвода тепла, предпочтительно сборную емкость (72), по меньшей мере один испаритель (84) более низкого давления всасывания с расширительным устройством (86), соединенным выше по потоку от него, по меньшей мере один испаритель (88) более высокого давления всасывания с расширительным устройством (90), соединенным выше по потоку от него, и трубы, через которые циркулирует хладагент, при этом по меньшей мере один компрессор (80, 92) более низкого давления всасывания выполнен по любому из пп.1-8.

11. Холодильный контур (78, 92) по п.10, содержащий компрессоры (80, 92), имеющие разные размеры.

12. Холодильный контур (92) по п.10 или 11, в котором по меньшей мере компрессор (94) более низкого давления всасывания и по меньшей мере один компрессор (96) более высокого давления всасывания соединены параллельно.

13. Холодильный контур (78) по п.10 или 11, в котором по меньшей мере один компрессор (80) более низкого давления всасывания и по меньшей мере один компрессор (82) более высокого давления всасывания соединены последовательно.

14. Холодильный контур (78) по п.12, в котором компрессор (80) более низкого давления всасывания и компрессор (82) более высокого давления всасывания выполнены так, что, когда уровень (8) масла в маслосборнике компрессора (80) более низкого давления всасывания меньше его заданного уровня (24) масла в маслосборнике, его скорость циркуляции масла всегда ниже скорости циркуляции масла компрессора (82) более высокого давления всасывания.

15. Холодильный контур (78) по п.14, в котором компрессор (80) более низкого давления всасывания и компрессор (82) более высокого давления всасывания выполнены так, что, когда уровень (8) масла в маслосборнике компрессора (80) более низкого давления всасывания превышает его заданный уровень (24) масла в маслосборнике, его скорость циркуляции масла всегда выше скорости циркуляции масла компрессора (82) более высокого давления всасывания.

16. Холодильный контур (78) по п.10, в котором компрессор (80) более низкого давления всасывания выполнен так, что, когда уровень (8) масла в маслосборнике компрессора (80) более низкого давления всасывания меньше его заданного уровня (24) масла в маслосборнике, его скорость циркуляции масла всегда ниже скорости циркуляции масла на входе компрессора (80) более низкого давления всасывания.

17. Холодильный контур (78) по п.10, в котором компрессор (80) более низкого давления всасывания выполнен так, что, когда уровень (8) масла в маслосборнике компрессора (80) более низкого давления всасывания превышает его заданный уровень (24) масла в маслосборнике, его скорость циркуляции масла всегда выше скорости циркуляции масла на входе компрессора (80) более низкого давления всасывания.

18. Способ управления холодильным контуром (78), включающий обеспечение по меньшей мере одного компрессора (80) более низкого давления всасывания и по меньшей мере одного компрессора (82) более высокого давления всасывания, соединенных последовательно и выполненных так, что, когда уровень масла в маслосборнике компрессора (80) более низкого давления всасывания меньше его заданного уровня (24) масла в маслосборнике, его скорость циркуляции масла всегда ниже скорости циркуляции масла компрессора (82) более высокого давления всасывания, а когда уровень масла в маслосборнике компрессора (80) более низкого давления всасывания превышает его заданный уровень масла в маслосборнике, его скорость циркуляции масла всегда выше скорости циркуляции масла компрессора (82) более высокого давления всасывания,

управление компрессионными элементами (10) так, что поток (20) газообразного хладагента, переносящий некоторое количество масла, циркулирует через впускной канал (6), компрессионный элемент (10) и выпускной канал (18), а часть масла, переносимого газообразным хладагентом, собирается в маслосборнике (8),

направление в компрессорах (80) более низкого давления всасывания масла из маслосборника (8) в поток (20) хладагента и, таким образом, в компрессоры (82) более высокого давления всасывания, соединенные ниже по потоку, когда масло в маслосборнике (8) превышает заданный уровень (24) масла в маслосборнике, и, таким образом, достигая саморегулирующееся уравновешивание масла между компрессорами (80) более низкого давления всасывания и компрессорами (82) более высокого давления всасывания.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к компрессору холодильного контура, холодильному контуру и способу управления ими.

В существующих холодильных циклах используется множество компрессоров, образующих одну или более группу компрессоров. Для уменьшения износа подвижных частей компрессоров, подобных поршню в случае поршневых компрессоров или спирали в случае спиральных компрессоров, хладагент, циркулирующий через такие компрессоры, переносит некоторое количество смазочного материала, в частности машинного масла. Обычно часть количества масла, переносимого хладагентом, собирается в маслосборнике компрессоров.

Каждый компрессор имеет определенную скорость выпуска масла или скорость циркуляции масла в зависимости от его конструкции и режимов работы. Скорость циркуляции масла компрессора определяет количество масла, которое может быть перенесено через компрессор и выпущено из компрессора в единицу времени. Когда множество компрессоров работает в холодильном контуре, в частности компрессоры разных размеров, имеющие разные скорости циркуляции масла, оказывается, что компрессоры повреждаются вследствие отсутствия смазочного материала, когда они получают слишком мало масла или вследствие подач масла, когда они получают слишком много масла. Это происходит, в частности, когда компрессоры в такой холодильной системе, имеющей низкую скорость циркуляции масла, получают больше масла, чем они могут выпустить, и когда компрессоры в такой холодильной системе, имеющей высокую скорость циркуляции масла, получают меньше масла, чем необходимо для их смазки. Эта ситуация ухудшается, если один или более из этих компрессоров работают с переменной скоростью и имеют разные скорости циркуляции масла и объемные производительности, чем остальные.

Можно использовать активные системы распределения масла для уравновешивания распределения масла для множества компрессоров, используемых в них. Однако такие активные системы распределения масла являются дорогими и увеличивают риск повреждения и нарушения нормальной работы холодильной системы.

Следовательно, было бы предпочтительным создать более надежный и бесперебойный компрессор для использования в холодильных системах. Кроме того, было бы предпочтительным обеспечить надежную и безотказную работу холодильных систем, в которых работают компрессоры разных размеров и переменных скоростей.

Приведенный в качестве примера вариант осуществления настоящего изобретения включает в себя компрессор холодильного контура, содержащий впускной канал, компрессионный элемент, выпускной канал, при этом во время работы поток газообразного хладагента, переносящий некоторое количество масла, циркулирует через впускной канал, компрессионный элемент и выпускной канал, и маслосборник, в котором собирается часть масла, переносимого газообразным хладагентом, и дополнительно содержащий элемент для увеличения скорости циркуляции масла, выполненный с возможностью направления масла из маслосборника в поток хладагента, когда масло в маслосборнике превышает заданный уровень масла в маслосборнике.

Приведенный в качестве примера вариант настоящего изобретения дополнительно включает в себя холодильный контур, содержащий в направлении потока по меньшей мере один компрессор, теплообменник для отвода тепла, предпочтительно, сборную емкость, по меньшей мере один испаритель с расширительным устройством, соединенным выше по потоку от него, и трубы, через которые циркулирует хладагент.

Приведенный в качестве примера вариант настоящего изобретения дополнительно включает в себя холодильный контур, содержащий по меньшей мере один компрессор более низкого давления всасывания, по меньшей мере один компрессор более высокого давления всасывания, теплообменник для отвода тепла, предпочтительно, сборную емкость, по меньшей мере один испаритель более низкого давления всасывания с расширительным устройством, соединенным выше по потоку от него, по меньшей мере один испаритель более высокого давления всасывания с расширительным устройством, соединенным выше по потоку от него, и трубы, через которые циркулирует хладагент, при этом по меньшей мере один компрессор более низкого давления всасывания выполнен по любому из предыдущих пунктов.

Приведенный в качестве примера вариант настоящего изобретения дополнительно включает в себя способ управления компрессором холодильного контура, включающий управление компрессионным элементом так, что поток газообразного хладагента, переносящий некоторое количество масла, циркулирует через впускной канал, компрессионный элемент и выпускной канал, а часть масла, переносимая газообразным хладагентом, собирается в маслосборнике, дополнительно включающий этап направления масла из маслосборника в поток хладагента, когда масло в маслосборнике превышает заданный уровень масла в маслосборнике.

Приведенный в качестве примера вариант настоящего изобретения дополнительно включает в себя способ управления холодильным циклом, включающий обеспечение по меньшей мере одного компрессора более низкого давления всасывания и по меньшей мере одного компрессора более высокого давления всасывания, соединенных последовательно и выполненных так, что, когда уровень масла в маслосборнике компрессора более низкого давления всасывания меньше заданного уровня масла в маслосборнике, его скорость циркуляции масла всегда ниже скорости циркуляции масла компрессора более высокого давления всасывания, а когда уровень масла в маслосборнике компрессора более низкого давления всасывания превышает его заданный уровень масла в маслосборнике, его скорость циркуляции масла всегда выше скорости циркуляции компрессора более высокого давления всасывания, управление компрессионными элементами так, что поток газообразного хладагента, переносящий некоторое количество масла, циркулирует через впускной канал, компрессионный элемент и выпускной канал, а часть масла, переносимого газообразным хладагентом, собирается в маслосборнике, направление в компрессорах более низкого давления всасывания масла из маслосборника в поток хладагента и, таким образом, в компрессоры более высокого давления всасывания, соединенные ниже по потоку, когда масло в маслосборнике превышает заданный уровень масла в маслосборнике и, таким образом, достигая саморегулирующееся уравновешивание масла между компрессорами более низкого давления всасывания и компрессорами более высокого давления всасывания.

Варианты осуществления настоящего изобретения описаны более подробно ниже со ссылкой на чертежи, на которых:

Фиг.1 - схематичный вид компрессора произвольного типа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.2 - схематичный вид поршневого компрессора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.3 - схематичный вид спирального компрессора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4 - схематичный вид сбоку поршневого компрессора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.5 - первый график уравновешивания скорости циркуляции масла;

Фиг.6 - схематичный вид первой холодильной системы с множеством компрессоров в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.7 - схематичный вид второй холодильной системы с множеством компрессоров в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.8 - схематичный вид третьей холодильной системы с множеством компрессоров в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения; и

Фиг.9 - второй график уравновешивания скорости циркуляции масла.

На фиг.1 показан компрессор 2 произвольного типа для использования в холодильном контуре.

Компрессор 2 содержит корпус 4, включающий в себя картер электродвигателя, впускной канал 6, маслосборник 8, компрессионный элемент 10, который может быть компрессионным элементом поршневого компрессора, включающего в себя поршень, поршневой шток и т.п., или компрессионным элементом спирального компрессора, включающего в себя спирали и т.п., или компрессионным элементом любого типа компрессора, коленчатый вал 12 для приведения в действие компрессионного элемента 10, электродвигатель 14, вращающий коленчатый вал 12, и выпускной канал 18. Впускной канал 6 соединен через всасывающую трубу, в частности, систему труб, с одним или более испарителями, соединенными выше по потоку от него. Выпускной канал 18 соединен через нагнетательную или напорную трубу, в частности, систему труб, с теплообменником для отвода тепла, соединенным ниже по потоку от него. Впускной канал 6 компрессора соединен с правой стенкой, и выпускной канал 18 соединен с верхней стороной компрессора 2.

При приведении в действие компрессионного элемента 10 поток 20 хладагента, переносящего некоторое количество масла, который показан стрелками на фиг.1, формируется через впускной канал 6, компрессионный элемент 10 и выпускной канал 18. Часть масла, переносимого газообразным хладагентом, отделяется на его пути к компрессионному элементу 10 и опускается в маслосборник 8, в котором оно собирается. Газообразный хладагент вместе с оставшимся маслом всасывается в компрессионный элемент 10, сжимается в нем и выходит из компрессора 2 через выпускной канал 18. Масло из маслосборника 18 используется для смазки подшипников, поршней и им подобного и затем также выходит из компрессора 2 в теплообменник для отвода тепла, соединенный ниже по потоку от него. Если отделено больше масла, чем выпущено, уровень масла в маслосборнике 8 увеличивается.

При нормальном уровне масла скорость циркуляции масла компрессора 2 является номинальной. При некотором заданном уровне масла в маслосборнике элемент 16 для увеличения скорости циркуляции масла приводится в действие и увеличивает скорость циркуляции масла компрессора 2. Этот элемент 16 для увеличения скорости циркуляции масла принудительно перемещает масло и направляет масло из маслосборника 8 в поток 20 хладагента, когда масло в маслосборнике 8 превышает заданный уровень 24 в маслосборнике.

На фиг.2 показан поршневой компрессор 26 для использования в холодильном контуре. Маслосборник 8 поршневого компрессора 26 образован в нижней левой части корпуса 4. Впускной канал 6 соединен с верхней стороной в правой части. Непосредственно рядом с выпускным каналом 18 расположена всасывающая линия 40 компрессионного элемента, через которую проходит по меньшей мере часть потока 20 хладагента и поток 42 масляного тумана. Компрессионный элемент поршневого компрессора 26 образован при помощи горизонтально проходящего коленчатого вала 12, приводимого во вращение электродвигателем 14, и приводит в движение поршневой шток 30, который, в свою очередь, приводит в движение поршень 32 и сжимает хладагент, переносящий масло в компрессионную камеру. Расположенная на расстоянии слева от изогнутой части коленчатого вала 12 лопасть 28 для рассеивания масла прикреплена к коленчатом валу 12, приводимому во вращение электродвигателем 14. Лопасть 28 для рассеивания масла имеет функцию отражателя. Она погружается в маслосборник 8 и рассеивает некоторое количества масла для образования масляного тумана в картере электродвигателя, который захватывается потоком 20 хладагента, когда масло в маслосборнике 8 достигает заданного уровня 24 в маслосборнике. Этот масляный туман, захваченный в поток хладагента, всасывается в компрессионную камеру и в результате больше масла выпускается из компрессора 26, и скорость циркуляции масла будет увеличена.

Вращение коленчатого вала обозначено ссылочной позицией 36, перемещение поршневого штока обозначено ссылочной позицией 38, а движение рассеивания масляного тумана обозначено ссылочной позицией 34.

Конструкция лопасти 28 для рассеивания масла будет влиять на характеристики скорости циркуляции масла. Наружный радиус и диаметр лопасти 28 для рассеивания масла, измеренный от оси коленчатого вала, будут регулировать степень увеличения скорости циркуляции масла. Ее форма будет определять скорость циркуляции масла в качестве параметра уровня масла. В качестве альтернативы может использоваться диск для рассеивания масла или другой элемент, который прикрепляется к коленчатому валу и вращается с ним.

Тот же эффект рассеивания может быть достигнут при помощи самого коленчатого вала 12 в качестве устройства, которое увеличивает скорость циркуляции масла. Когда масло в маслосборнике 8 достигает заданный уровень 24 в маслосборнике, сам коленчатый вал будет погружаться в маслосборник 8 и рассеивать некоторое количество масла для образования масляного тумана, который будет захватываться потоком 20 хладагента, таким образом, увеличивая скорость циркуляции масла.

Дополнительные элементы могут быть установлены на коленчатом валу для увеличения рассеивания масла при необходимости.

В данных вариантах осуществления поток масляного тумана внутри картера электродвигателя должен быть достаточно большим для перемещения масла во всасывающую линию компрессионного элемента 10. Это может быть сделано за счет соответствующих размеров коленчатого вала, а также каналов, которые проходят от коленчатого вала к компрессионному элементу 10.

На фиг.2 уравновешивание скорости циркуляции масла осуществляется при помощи пластины 28 для рассеивания масла.

На фиг.3 показан спиральный компрессор 44 для использования в холодильном контуре.

На фиг.3 коленчатый вал 12 проходит по существу в вертикальном направлении, впускной канал 6 соединяется с левой боковой стенкой, а выпускной канал 18 соединяется с верхней стороной корпуса 4. Байпасная линия 46 проходит между точкой 48 захвата, расположенной на левой боковой стенке картера 4 электродвигателя по существу на высоте заданного уровня 24 масла в маслосборнике 8, и впускным каналом 6, соединенным с всасывающей линией, проходящей к компрессионному элементу 10. Байпасная линия 46 может быть выполнена в виде отверстия, в виде канала или линии нагнетания и может находиться внутри корпуса компрессора или снаружи, как показано.

Когда уровень масла в маслосборнике 8 превышает заданный уровень 24 в маслосборнике, который соответствует номинальному уровню масла, чистый поток масла будет выходить из маслосборника 8 и захватываться во всасывающий поток в компрессионный элемент 10, который будет увеличивать скорость циркуляции масла компрессора 44. Данный эффект может быть достигнут посредством захвата при статическом давлении, который будет лучше всего действовать, когда точка 48 захвата находится ближе всего к всасывающей линии компрессионного элемента 10, в которой статическое давление является самым низким. Данный эффект также может быть достигнут посредством захвата при динамическом давлении, например, посредством установки эжектора.

Поскольку байпасная линия 46 соединяет точку 48 захвата с точкой внутри впускного канала 6 или всасывающей линией снаружи впускного канала 6, перепад статического давления будет вызывать направление значительного количества масла из маслосборника 8 в поток 20 хладагента.

Поток подачи масла внутри байпасной линии 46 обозначен стрелками 50. При дополнительной установке насоса или эжектора поток подачи масла из маслосборника 8 во всасывающую линию компрессионного элемента 10 может быть дополнительно увеличен.

На фиг.4 показан поршневой компрессор 52 для использования в холодильном контуре.

На виде сбоку на фиг.4 можно видеть основную конфигурацию поршневого компрессора 52, содержащего вращающийся коленчатый вал 12, поршневой шток 30 и поршень 32. Отличная от байпасной линии 46 байпасная линия 54 поршневого компрессора 52 проходит между точкой 56 захвата на заданном уровне 24 масла в маслосборнике и всасывающей линией 58 компрессионного элемента, через которую проходит поток 20 хладагента, содержащий поток 62 масла. Поток подачи масла в байпасной линии 54 обозначен стрелками 60.

На фиг.3 и 4 уравновешивание скорости циркуляции масла осуществляется посредством захвата всасываемого газа.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, как описано выше, скорость циркуляции масла компрессора искусственно повышается, когда уровень масла в маслосборнике в компрессоре становится выше номинального значения. Когда уровень масла в маслосборнике становится высоким, скорость циркуляции масла увеличивается, и количество масла, выходящего из компрессора, превышает чистый поток масла, входящего в компрессор. Таким образом, уровень масла в маслосборнике будет уменьшаться до заданного уровня масла в маслосборнике и, соответственно, повторно до номинального уровня. При этом скорость циркуляции масла будет уменьшаться, и количество масла, выходящего из компрессора, будет меньше количества масла, входящего в компрессор.

В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, как описано выше, достигнут саморегулирующийся механизм для регулирования количества масла в используемых компрессорах, и уравновешивание масла между компрессорами в системе с множеством компрессоров обеспечивается пассивным или полупассивным способом. Таким образом, понесенные расходы могут быть уменьшены, а надежность системы повышена.

На фиг.5 показан первый график 64 уравновешивания скорости циркуляции масла.

Этот график 64 показывает изменение скорости циркуляции масла в зависимости от повышения уровня масла в маслосборнике при помощи двух примеров функций, то есть постепенно изменяющейся функции f1 и ступенчатой функции f2.

Когда масло в маслосборнике 8 превышает заданный уровень 24 масла в маслосборнике, скорость циркуляции увеличивается при помощи элементов 16, 28, 46, 54 для увеличения скорости циркуляции масла или любого другого элемента для увеличения скорости циркуляции масла, так что больше масла передается из компрессора, чем поступает свежего масла в компрессор.

Посредством регулирования интенсивности работы элемента для увеличения скорости циркуляции масла можно обеспечить плавную регулировку скорости циркуляции масла, аналогично изображенной f1, или более резкое регулирование, как показано с помощью ступенчатой функции f2.

На фиг.6 показана первая холодильная система 66 с множеством компрессоров.

Первая холодильная система 66 с множеством компрессоров содержит в направлении потока группу из трех компрессоров 68, теплообменник 70 для отвода тепла, сборную емкость 72 и три параллельных испарителя 74 с соответствующими расширительными клапанами 76, соединенные выше по потоку от них.

Всасывающая линия от группы испарителей 74 разделяется на три отдельные всасывающие линии для каждого компрессора из группы компрессоров 68, и напорные линии от трех компрессоров группы компрессоров 68 соединяются и образуют единственную напорную линию перед теплообменником 70 для отвода тепла. Аналогичным образом, линия от сборной емкости 72 до группы испарителей 74 разделяется на три отдельные линии, и всасывающие линии от испарителей 74 соединяются и образуют единственную всасывающую линию для группы компрессоров 68.

Посредством снабжения компрессоров 68 элементом для увеличения скорости циркуляции масла, как описано выше, его скорость циркуляции масла будет регулироваться отдельно и увеличиваться, если слишком много масла собирается в маслосборнике одного или более компрессоров 68. Кроме того, надежное уравновешивание масла в компрессорах 68 может быть достигнуто с помощью простого и рентабельного способа. Посредством предотвращения того, чтобы слишком много масла собиралось в одном компрессоре, обеспечивается то, что количество масла, возвращающееся в остальные компрессоры, является достаточным и что они не получают слишком мало масла.

На фиг.7 показана вторая холодильная система 68 с множеством компрессоров.

Вторая холодильная система 78 с множеством компрессоров содержит две группы компрессоров, соединенных последовательно, то есть группу из трех компрессоров 80 более низкого давления всасывания и группу из трех компрессоров 82 промежуточного давления всасывания, теплообменник 70 для отвода тепла, сборную емкость 72 и две группы испарителей, соединенных параллельно, то есть первую группу из трех испарителей 88 промежуточного давления всасывания с соответствующими расширительными клапанами 90, соединенные выше по потоку от них, и вторую группу испарителей 84 более низкого давления всасывания с соответствующими расширительными клапанами 86, соединенные выше по потоку от них.

Нагнетательные линии испарителей 84 более низкого давления всасывания объединяются в общую всасывающую линию, которая затем разделяется на три отдельные всасывающие линии для каждого из компрессоров 80 более низкого давления всасывания. Напорные линии компрессоров 80 более низкого давления объединяются в общую всасывающую линию, которая разделяется на три отдельные всасывающие линии для компрессоров 82 промежуточного давления всасывания. Напорные линии компрессоров 82 промежуточного давления всасывания объединяются в общую напорную линию, проходящую к теплообменнику 70 для отвода тепла. Нагнетательные линии испарителей 88 промежуточного давления всасывания объединяются в общую всасывающую линию, входящую во всасывающую линию, проходящую к компрессорам 82 промежуточного давления всасывания.

Для холодильных систем с компрессорами, соединенными параллельно, аналогично варианту осуществления, показанному на фиг.7, необходимо учитывать скорости циркуляции масла компрессоров более низкого давления всасывания и компрессоров более высокого давления всасывания.

В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения компрессоры 82 более высокого давления всасывания выбираются с номинальной скоростью циркуляции масла, в котором компрессоры 80 более низкого давления всасывания содержат элемент для увеличения скорости циркуляции масла, как описано выше, для обеспечения саморегулирующейся скорости циркуляции масла.

Желательно выбрать способность изменения скорости циркуляции масла между компрессорами и режимами работы компрессоров более высокого давления всасывания и компрессоров более низкого давления всасывания таким образом, что, когда уровни масла в маслосборниках компрессоров более низкого давления всасывания являются меньше номинальных, их скорость циркуляции масла всегда ниже одного из компрессоров более высокого давления всасывания, а когда уровни масла в маслосборниках компрессоров более низкого давления всасывания являются больше номинальных, их скорость циркуляции масла всегда выше одного из компрессоров более высокого давления всасывания. Таким образом, можно достичь саморегулирующегося уравновешивания масла между компрессорами более высокого давления всасывания и компрессорами более низкого давления всасывания.

Если имеются дополнительные линии между нагнетательной линией компрессоров 82 более высокого давления всасывания и всасывающей линией компрессоров 80 более низкого давления всасывания, которые изменяют скорость циркуляции масла на входе компрессоров 80 более низкого давления всасывания, скорость циркуляции масла компрессоров 80 низкого давления всасывания должна быть выше самой большой возможной скорости циркуляции масла на входе компрессоров 80 более низкого давления всасывания, когда уровень масла в маслосборнике компрессоров 80 более низкого давления всасывания выше заданного уровня 24. Когда уровень масла в маслосборнике ниже заданного уровня 24, скорость выгрузки масла должна быть ниже самой низкой возможной скорости циркуляции масла на входе компрессора.

На фиг.8 показана третья холодильная система 92 с множеством компрессоров.

Третья холодильная система 92 с множеством компрессоров соответствует второй холодильной системе 78 с множеством компрессоров за исключением того, что две группы компрессоров, то есть группа из трех компрессоров 94 более низкого давления всасывания и группа из трех компрессоров 96 более высокого давления всасывания соединены не последовательно, а параллельно.

Для этого нагнетательные линии испарителей 84 более низкого давления всасывания объединяются в общую всасывающую линию для группы компрессоров 94 более низкого давления всасывания, которые затем разделяются на три отдельные всасывающие линии для каждого из компрессоров 94 более низкого давления всасывания. Аналогичным образом, нагнетательные линии испарителей 88 промежуточного давления всасывания объединяются в общую всасывающую линию для группы компрессоров 96 более высокого давления всасывания, которые, затем, разделяются на три отдельные всасывающие линии для каждого из компрессоров 96 более высокого давления всасывания. Напорные линии компрессоров 94 более низкого давления всасывания объединяются в общую напорную линию, а напорные линии компрессоров 96 более высокого давления всасывания объединяются в общую напорную линию, причем обе напорные линии соединяются перед теплообменником 70 для отвода тепла.

В обеих холодильных системах 78 и 92 с множеством компрессоров один или более из компрессоров могут быть выполнены в соответствии с настоящим изобретением и содержать элемент для увеличения скорости циркуляции масла, как описан выше, который направляет масло из соответствующего маслосборника в поток хладагента, когда масло в маслосборнике превышает заданный уровень в маслосборнике.

Теплообменник 70 для отвода тепла всех холодильных систем 68, 78, 92 с множеством компрессоров может быть или охладителем газа при работе в транскритическом режиме или конденсатором при работе в субкритическом режиме.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения возможно также сочетание последовательных и параллельных групп компрессоров.

Все из вышеупомянутых вариантов осуществления требуют уравновешивания, которое должно иметь место при переносе масла для обеспечения постоянных уровней масла во всех группах компрессоров и в пределах определенного диапазона, то есть не слишком низких или слишком высоких. Это уравновешивание достигается за счет снабжения одного или более компрессоров элементом для увеличения скорости циркуляции масла в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, как описано здесь.

На фиг.9 показан второй график 98 уравновешивания скорости циркуляции масла, полученный на основании результатов испытания для конкретного компрессора, в качестве примера желаемого эффекта.

Этот график 98 показывает скорость циркуляции масла как для компрессоров 94 более низкого давления всасывания, так и для компрессоров 96 более высокого давления всасывания в виде функции увеличения потока масла в литрах, при этом компрессоры 94 более низкого давления всасывания содержат элементы для увеличения скорости циркуляции масла в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивающие регулирование скорости циркуляции масла, а компрессоры 96 более высокого давления всасывания имеют номинальную скорость циркуляции масла из диапазона от 0,8-1,6%, как показано на втором графике 98 уравновешивания скорости циркуляции масла.

Как видно на кривой для компрессоров 94 более низкого давления всасывания, их скорость циркуляции масла гибко изменяется при увеличении заполнения масла для обеспечения надежной работы холодильного контура.

На фиг.9 результаты испытаний поршневого компрессора более низкого давления всасывания показаны в зависимости от уровня масла в маслосборнике. Принцип саморегулирования настоящего изобретения ясно виден на этом чертеже.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения посредством обеспечения того, чтобы номинальная скорость циркуляции масла компрессоров более высокого давления всасывания выше относительно номинальной скорости циркуляции масла компрессоров более низкого давления всасывания, разные размеры компрессоров более низкого давления всасывания могут использоваться без риска влияния на результаты уравновешивания между компрессорами более низкого давления всасывания. Каждый компрессор более низкого давления всасывания сможет сам регулировать количество масла в своем маслосборнике для достижения безопасного уровня. При одновременном использовании множества разных размеров компрессоров может быть достигнут более точный баланс между требуемым объемом и подаваемым объемом, что будет приводить к меньшему контуру включения/выключения и меньшим изменениям между требуемым и фактическим давлениями всасывания, которые будут служить для повышения надежности и уменьшения расхода энергии холодильной системы.

В соответствии с примерами осуществления настоящего изобретения, как описано выше, регулируется скорость циркуляции масла компрессоров, а не количество входящего масла. Для активного управления подачей масла не требуются дополнительные части, модификации, необходимые для достижения требуемых эффектов, являются очень дешевыми, надежность системы будет повышена, а переливание масла из маслосборника надежно предотвращается. Элемент для увеличения скорости циркуляции масла работает даже в сложных системах, таких как системы углекислотных поджимающих компрессоров, в которых скорость компрессоров более высокого давления всасывания может быть приблизительно в десять раз больше скорости циркуляции масла одного из компрессоров более низкого давления всасывания, и в случаях, в которых режимы работы холодильной системы изменяются. Как перелив масла, так и вытекание масла могут быть надежно предотвращены благодаря примерам осуществления настоящего изобретения.

В соответствии с приведенным в качестве примера вариантом осуществления настоящего изобретения компрессоры снабжены механизмом саморегуляции, который является особенно эффективным, когда большое количество масла циркулирует в холодильном контуре.

В конкретном варианте осуществления настоящего изобретения компрессоры разных размеров используются в общей всасывающей линии для лучшего приведения в соответствие требуемой производительности системы на динамической основе.

Все варианты осуществления и преимущества, как описано здесь относительно компрессоров или холодильных систем, могут также использоваться с необходимыми поправками для способа управления компрессором и способа управления холодильной системой. Следовательно, такие варианты осуществления и преимущества не повторяются в отношении таких способов для избежания повторения.

Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на приведенные в качестве примера варианты осуществления изобретения, специалистам в данной области техники следует понимать, что возможны различные изменения и элементы могут быть заменены их эквивалентами, не выходя за рамки объема настоящего изобретения. Кроме того, многие модификации возможны для приспособления конкретной ситуации или материала к идеям настоящего изобретения, не выходя за рамки его основного объема. Следовательно, подразумевается, что настоящее изобретение не ограничивается раскрытыми конкретными вариантами осуществления, и настоящее изобретение будет включать все варианты осуществления, входящие в объем прилагаемой формулы изобретения.

Список ссылочных позиций

2 - компрессор

4 - корпус

6 - впускной канал

8 - маслосборник

10 - компрессионный элемент

12 - коленчатый вал

14 - электродвигатель

16 - элемент для увеличения скорости циркуляции масла

18 - выпускной канал

20 - поток хладагента

22 - выделение масла

24 - заданный уровень масла в маслосборнике

26 - поршневой компрессор

28 - лопасть для рассеивания масла

30 - поршневой шток

32 - поршень

34 - рассеивающее движение

36 - вращение коленчатого вала

38 - перемещение поршневого штока

40 - всасывающая линия компрессионного элемента

42 - поток масляного тумана

44 - компрессор

46 - байпасная линия

48 - точка захвата

50 - поток подачи масла

52 - поршневой компрессор

54 - байпасная линия

56 - точка захвата

58 - всасывающая линия компрессионного элемента

60 - поток подачи масла

62 - поток масла

64 - первый график уравновешивания скорости циркуляции масла

66 - первая холодильная система с множеством компрессоров

68 - группа компрессоров

70 - теплообменник для отвода тепла

72 - сборная емкость

74 - параллельные испарители

76 - расширительные клапаны

78 - вторая холодильная система с множеством компрессоров

80 - группа компрессоров более низкого давления всасывания

82 - группа компрессоров более высокого давления всасывания

84 - испарители более низкого давления всасывания

86 - расширительные клапаны

88 - испарители более высокого давления всасывания

90 - расширительные клапаны

92 - третья холодильная система с множеством компрессоров

94 - группа компрессоров более низкого давления всасывания

96 - группа компрессоров более высокого давления всасывания

98 - второй график уравновешивания скорости циркуляции масла