專利名稱：制冷回路以及用于控制制冷回路中的油分布的方法
技術領域：
本發明涉及制冷回路以及用于控制制冷回路的多壓縮機單元中的油分布的方法。
背景技術：
在制冷回路的常規多壓縮機單元中，其包括兩個或更多個油潤滑的、并行工作的、相同或不同尺寸的壓縮機，單獨的壓縮機中的油水平不能保持恒定。一旦啟動，通過多種原因，一些壓縮機損失油而其他壓縮機積累油。在這些壓縮機中的一個或多個的旋轉速度變化時，該效應甚至更強。如果多壓縮機單元的壓縮機的油耗盡，該壓縮機很可能損壞。當一個壓縮機中積累的油超過一定水平時，該壓縮機也會損壞。為了確保壓縮機中的油水平處于可接受范圍內而采取的一種常規方法是應用油分布程序，其中，多壓縮機單元中的具有不可接受油水平的壓縮機被切換停止操作并且被供應必要量的油或者將過量的油抽走。然而，該方法顯著地降低了多壓縮機單元和制冷回路的效率，因為經常會有一個壓縮機不能以制冷模式操作達一定時間間隔。因此，有益的是，提供一種制冷回路以及用于控制制冷回路的多壓縮機單元中的油分布的方法，其提供改進的效率并且避免將操作中的壓縮機關閉以確保可接受的油水平范圍。
發明內容
根據本發明的示例性實施例的一種制冷回路沿流動方向包括多壓縮機單元、冷凝器/氣體冷卻器、接收器、具有布置在其前面的各自膨脹裝置的至少一個蒸發器以及使包含油的制冷劑循環從中通過的導管，其中，所述多壓縮機單元包括第一壓縮機和至少一個進一步壓縮機，所述第一壓縮機的旋轉速度能被控制，所述至少一個進一步壓縮機以恒定旋轉速度運轉，其中，所述壓縮機的抽吸側和壓力側被并行地連接，其中，油平衡線路設置在所述壓縮機的集油槽之間，所述油平衡線路在基本相同的高度位置處連接所述壓縮機的集油槽，并且其中，允許任一方向的油流動的螺線管閥布置在所述油平衡線路中，處于所述第一壓縮機和所述至少一個進一步壓縮機之間，用于在所述多壓縮機單元的所述壓縮機的操作期間控制所述壓縮機的集油槽之間的油分布。根據本發明示例性實施例的一種用于控制制冷回路的多壓縮機單元中的油分布的方法包括多壓縮機單元，所述多壓縮機單元具有第一壓縮機和至少一個進一步壓縮機，所述第一壓縮機的旋轉速度是可控的，所述至少一個進一步壓縮機以恒定速度運轉，其中，所述壓縮機的抽吸側和壓力側被并行地連接，所述方法包括在所述多壓縮機單元的所有壓縮機均運轉時被執行的如下步驟
(a)允許所述壓縮機的集油槽之間的油流動，以及
(b)在預定間隔后特別地通過關閉螺線管閥而阻礙所述第一壓縮機以及所述進一步壓縮機之間的油流動，所述螺線管閥布置在所述油平衡線路中，處于所述第一壓縮機和所述至少一個進一步壓縮機之間，所述油平衡線路在基本相同的高度位置處連接所述壓縮機的集油槽。根據本發明示例性實施例的一種用于控制制冷回路的多壓縮機單元中的油分布的方法包括多壓縮機單元，所述多壓縮機單元具有第一壓縮機和至少一個進一步壓縮機，所述第一壓縮機的旋轉速度是可控的，所述至少一個進一步壓縮機以恒定速度運轉，其中，所述壓縮機的抽吸側和壓力側被并行地連接，所述方法包括在所述多壓縮機單元的所有壓縮機均運轉時被執行的如下步驟
(a)允許所述壓縮機的集油槽之間的油流動，以及
(b)如果所述壓縮機之一中的所感測的集油槽水平超過上閾值或降至低于下閾值，和/或如果所述第一壓縮機和所述進一步壓縮機之一之間的所感測的集油槽水平差超過預定上閾值，和/或如果所述第一壓縮機和所述進一步壓縮機之一之間的所感測的壓力差超過預定閾值，和/或如果所述壓縮機的旋轉速度超過預定上閾值或降至低于下閾值，則特別地通過關閉螺線管閥而阻礙所述第一壓縮機以及所述進一步壓縮機之間的油流動，所述螺線管閥布置在所述油平衡線路中，處于所述第一壓縮機和所述至少一個進一步壓縮機之間，所述油平衡線路在基本相同的高度位置處連接所述壓縮機的集油槽。
將參照附圖更詳細地描述本發明的示例性實施例，所述附圖示出了根據本發明實施例的應用了多壓縮機單元的制冷回路的示意圖。
具體實施例方式制冷回路2沿流動方向包括多壓縮機單元、冷凝器/氣體冷卻器12、接收器/收集容器14、三個蒸發器18、22和沈以及導管/管道，所述多壓縮機單元具有速度受控壓縮機4、第一恒定速度壓縮機6和第二恒定速度壓縮機8，三個蒸發器18、22和沈具有布置在其前面的各自的膨脹閥16、20和M，導管/管道使包含油的制冷劑循環從中通過。制冷回路2的操作對于本領域技術人員是已知的，并且無需進一步解釋。在后文中，將蒸發器18、22和沈的輸出連接到壓縮機4、6和8的輸入側的導管部分稱為抽吸線路觀。抽吸線路觀分支成三個分離的并行線路，通向壓縮機4、6和8的輸入側。因此，壓縮機4、6和8的抽吸側被并行地連接。壓縮機4、6和8可以是往復式壓縮機。速度受控壓縮機4可以是VSD控制壓縮機。在后文中，壓縮機4、6和8的輸出側和冷凝器/氣體冷卻器12的入口之間的導管部分稱為壓力線路10。來自壓縮機4、6和8的輸出側的壓力線路部分在冷凝器/氣體冷卻器12之前匯合。因此，壓縮機4、6和8的壓力側也被并行地連接。通過具有附圖標記38的箭頭來表示穿過制冷回路2的這些元件的制冷劑流動方向。如果制冷回路2以亞臨界模式操作，則冷凝器/氣體冷卻器12工作時充當使制冷劑液化的冷凝器。如果制冷回路2以跨臨界模式操作，則冷凝器/氣體冷卻器12工作時充當不使氣態制冷劑液化而僅冷卻氣態制冷劑的氣體冷卻器。在制冷回路中循環的制冷劑可以是任何常規種類，無論如何，其特別地適用于跨臨界操作。因此，C02也可用作制冷劑。多壓縮機單元的所有壓縮機(即VSD控制壓縮機4、第一恒定速度壓縮機6和第二
5恒定速度壓縮機8)包括集油槽，并且油平衡線路30附接到VSD控制壓縮機4和恒定速度壓縮機6的集油槽的相同高度位置并且連接這些壓縮機4和6的集油槽。該油平衡線路30還延伸到第二恒定速度壓縮機8，并且連接到第二恒定速度壓縮機8的集油槽水平，附接到該集油槽水平的相同高度位置。該至第二恒定速度壓縮機8的油平衡線路具有附圖標記34。集油槽水平被提供有觀察窗，以便允許監測壓縮機4、6和8的集油槽中的集油槽水平。在VSD控制壓縮機4和第一恒定速度壓縮機6之間的油平衡線路30中提供了螺線管閥32，其允許任一方向的油流動并且能夠在多壓縮機單元的壓縮機4、6和8的操作期間控制一方面VSD控制壓縮機4以及另一方面恒定速度壓縮機6和8的集油槽之間的油分布。通過具有附圖標記36的箭頭來表示油平衡線路30中的油流動方向。在操作的一個具體實施例中，監測壓縮機4、6和8的集油槽水平，并且如果壓縮機4、6和8之一的集油槽水平超過預定上閾值或降至低于預定下閾值，則關閉螺線管閥32，由此阻礙速度受控壓縮機4以及恒定速度壓縮機6和8之間的不期望油流動。在操作的另一個具體實施例中，監測壓縮機4、6和8的集油槽水平，并且如果速度受控壓縮機4與進一步恒定速度壓縮機6和8之一之間的集油槽水平差超過預定上閾值，則關閉螺線管閥32，由此阻礙速度受控壓縮機4以及恒定速度壓縮機6和8之間的不期望油流動。在操作的另一個具體實施例中，監測速度受控壓縮機4與恒定速度壓縮機6和8之間的壓力差，并且如果該壓力差超過預定閾值，則關閉螺線管閥32，由此阻礙速度受控壓縮機4以及恒定速度壓縮機6和8之間的不期望油流動。在操作的另一個具體實施例中，監測速度受控壓縮機4的旋轉速度，并且如果速度受控壓縮機4的旋轉速度超過預定上閾值或降至低于預定下閾值，則關閉螺線管閥32，由此阻礙速度受控壓縮機4以及恒定速度壓縮機6和8之間的不期望油流動。這些控制特征可采用用于感測所需值的裝置(在圖中未示出)，例如用于監測集油槽水平的裝置，用于測量壓力差的裝置或者用于測量旋轉速度的裝置，螺線管閥被控制成如果所感測的值不再處于可接受范圍則關閉，和/或螺線管閥被控制成如果所感測的值再次處于可接受范圍內則關閉。當旋轉速度被用作控制特征時，不必提供特定的裝置。其可以僅僅指代由VSD控制的已知頻率。由于每個其他壓縮機在本地電源的相同、恒定且當然是已知的頻率下運轉，并且給定了 VSD輸出的頻率，所以差可被用于計算旋轉速度的差。這些控制特征提供了壓縮機的集油槽之間的可靠的油分布，并且僅需要傳感器和控制裝置的最小配備。在操作的另一個具體實施例中，螺線管閥32可以以預定間隔被關閉和打開，以便阻礙并且分別地允許速度受控壓縮機4以及恒定速度壓縮機6和8之間的油流動。通過關閉和打開螺線管閥32預定間隔，速度受控壓縮機4以及恒定速度壓縮機6和8之間的油分布的程度可關于時間受限，并且可根據制冷回路的規格和預期負載或性能來選擇打開和關閉間隔。通過該實施例，可在幾乎不需要任何傳感器設備的情況下獲得可靠的油分布。根據操作的示例性實施例，如上所述，螺線管閥關閉并且避免速度受控壓縮機和其他恒定速度壓縮機之間的油分布。
可以提供單元控制器(圖中未示出)可被應用，其控制冷凝器/氣體冷卻器12、壓縮機4、6和8以及螺線管閥32。可通過被集成到單元控制器中的用于螺線管閥32的控制算法或者通過單獨的脈沖發生器來執行該單元控制器的控制。根據示例性實施例，如上所述，可在多壓縮機單元的壓縮機的正常操作期間影響壓縮機之間的油分布。既不需要關閉壓縮機以便運行油分布程序，也不需要提供額外的隔油器。可在所有壓縮機運行的操作期間控制壓縮機的集油槽之間的油分布，這避免了關閉一個或其他壓縮機達一定時間間隔，并且這顯著地改善了制冷回路的效率。而且，所有壓縮機的集油槽中的油水平可被可靠地保持在可接受范圍內。根據示例性實施例，如上所述，油平衡線路附接到壓縮機的集油槽的高度位置，其對應于壓縮機在操作中的必要油水平。替代地，油平衡線路可附接到可接受油水平范圍中的其他高度位置，該可接受油水平范圍在最小要求的油水平位置和最大要求的油水平位置或更低之間。然而，所要求的是，油平衡線路總是附接到多壓縮機單元中存在的集油槽的相同高度位置，其中，少許毫米的變化是可接受的。根據示例性實施例，如上所述，多壓縮機單元的壓縮機的抽吸壓力對于所有壓縮機而言處于基本相同的抽吸壓力水平。如上所述，根據示例性實施例的制冷回路不使用壓力差來調節油水平，從而可避免這種緣于壓力差的油調節所需要的設備，這節省了進一步的成本和工作。雖然已經參照示例性實施例描述了本發明，但本領域技術人員將會理解的是，在不偏離本發明范圍的情況下可作出各種變化并且可用等同物替換其元件。另外，在不偏離本發明實質范圍的情況下，可進行許多修改以便使具體情況或材料沿用本發明的教導。因此，所意圖的是，本發明不限于所公開的具體實施例，而是本發明包括落入所附權利要求的范圍內的所有實施例。附圖標記清單
2制冷回路4VSD控制壓縮機6恒定速度壓縮機8恒定速度壓縮機10壓力線路12冷凝器/氣體冷卻器14接收器16第--膨脹閥18第--蒸發器20第二二膨脹閥22第二二蒸發器24第三Ξ膨脹閥26第三Ξ蒸發器28抽吸線路30油平衡線路32 螺線管閥
34 至另外的壓縮機的油平衡線路36 油流動方向38 制冷劑流動方向
權利要求
1.制冷回路，其沿流動方向包括多壓縮機單元(4、6、8)、冷凝器/氣體冷卻器(12)、接收器(14)、具有布置在其前面的各自膨脹裝置(16、20、24)的至少一個蒸發器(18、22、26)以及使包含油的制冷劑循環從中通過的導管，其中，所述多壓縮機單元(4、6、8)包括第一壓縮機(4)和至少一個進一步壓縮機(6、8)，所述第一壓縮機(4)的旋轉速度能被控制，所述至少一個進一步壓縮機(6、8)以恒定旋轉速度運轉，其中，所述壓縮機(4、6、8)的抽吸側和壓力側被并行地連接，其中，油平衡線路(30)設置在所述壓縮機(4、6、8)的集油槽之間，所述油平衡線路(30)在基本相同的高度位置處連接所述壓縮機(4、6、8)的集油槽，并且其中，允許任一方向的油流動的螺線管閥(32)布置在所述油平衡線路(30)中，處于所述第一壓縮機(4)和所述至少一個進一步壓縮機(6、8)之間，用于在所述多壓縮機單元(4、6、8)的所述壓縮機(4、6、8)的操作期間控制所述壓縮機(4、6、8)的集油槽之間的油分布。
2.如權利要求1所述的制冷回路，其中，所述多壓縮機單元的所述壓縮機(4、6、8)基本以相同的抽吸壓力水平來操作。
3.如權利要求1或2所述的制冷回路，其中，用于監測所述集油槽水平的裝置布置在所述壓縮機(4、6、8)的集油槽中，并且其中，所述螺線管閥(32)是可控的，從而如果所述壓縮機(4、6、8)之一的集油槽水平超過預定上閾值，則所述螺線管閥(32)關閉，由此阻礙所述第一壓縮機(4)以及所述進一步壓縮機(6、8)之間的油流動。
4.如前述權利要求中任一項所述的制冷回路，其中，用于監測所述集油槽水平的裝置布置在所述壓縮機(4、6、8)的集油槽中，并且其中，所述螺線管閥(32)是可控的，從而如果所述壓縮機(4、6、8)之一的集油槽水平降至低于預定下閾值，則所述螺線管閥(32)關閉，由此阻礙所述第一壓縮機(4)以及所述進一步壓縮機(6、8)之間的油流動。
5.如前述權利要求中任一項所述的制冷回路，其中，用于監測所述集油槽水平的裝置布置在所述壓縮機(4、6、8)的集油槽中，并且其中，所述螺線管閥(32)是可控的，從而如果所述第一壓縮機(4)和所述進一步壓縮機(6、8)之一之間的集油槽水平差超過預定上閾值，則所述螺線管閥(32)關閉，由此阻礙所述第一壓縮機(4)以及所述進一步壓縮機(6、8)之間的油流動。
6.如前述權利要求中任一項所述的制冷回路，其中，提供用于測量所述第一壓縮機(4)和所述進一步壓縮機(6、8)之一之間的壓力差的裝置，并且其中，所述螺線管閥(32)是可控的，從而如果所述壓力差超過預定閾值，則所述螺線管閥(32)關閉，由此阻礙所述第一壓縮機(4)以及所述進一步壓縮機(6、8)之間的油流動。
7.如前述權利要求中任一項所述的制冷回路，其中，所述螺線管閥(32)是可控的，從而如果所述第一壓縮機(4)的旋轉速度超過預定上閾值，則所述螺線管閥(32)關閉，由此阻礙所述第一壓縮機(4)以及所述進一步壓縮機(6、8)之間的油流動。
8.如前述權利要求中任一項所述的制冷回路，其中，所述螺線管閥(32)是可控的，從而如果所述第一壓縮機(4)的旋轉速度降至低于預定下閾值，則所述螺線管閥(32)關閉，由此阻礙所述第一壓縮機(4)以及所述進一步壓縮機(6、8)之間的油流動。
9.如權利要求1或2所述的制冷回路，其中，所述螺線管閥(32)是可控的，從而以預定間隔關閉和打開，以便阻礙并且分別地允許所述第一壓縮機(4)以及所述進一步壓縮機(6、8)之間的油流動。
10.如前述權利要求中任一項所述的制冷回路，進一步包括單元控制器，所述單元控制器用于控制所述冷凝器/氣體冷卻器(12)、所述壓縮機(4、6、8)和所述螺線管閥(32)。
11.如權利要求10所述的制冷回路，其中，用于所述螺線管閥(32)的控制算法被集成到所述單元控制器中。
12.如權利要求1至10中任一項所述的制冷回路，其中，所述螺線管閥(32)的控制由單獨的脈沖發生器來執行。
13.用于控制制冷回路的多壓縮機單元中的油分布的方法，所述多壓縮機單元(4、6、8)包括第一壓縮機(4)和至少一個進一步壓縮機(6、8)，所述第一壓縮機(4)的旋轉速度是可控的，所述至少一個進一步壓縮機(6、8)以恒定速度運轉，其中，所述壓縮機(4、6、8)的抽吸側和壓力側被并行地連接，所述方法包括在所述多壓縮機單元的所有壓縮機(4、6、8)均運轉時被執行的如下步驟(a)允許所述壓縮機(4、6、8)的集油槽之間的油流動，以及(b)在預定間隔后特別地通過關閉螺線管閥(32)而阻礙所述第一壓縮機(4)以及所述進一步壓縮機(6、8)之間的油流動，所述螺線管閥(32)布置在所述油平衡線路(30)中，處于所述第一壓縮機(4)和所述至少一個進一步壓縮機(6、8)之間，所述油平衡線路(30)在基本相同的高度位置處連接所述壓縮機(4、6、8)的集油槽。
14.用于控制制冷回路的多壓縮機單元中的油分布的方法，所述多壓縮機單元(4、6、8)包括第一壓縮機(4)和至少一個進一步壓縮機(6、8)，所述第一壓縮機(4)的旋轉速度是可控的，所述至少一個進一步壓縮機(6、8)以恒定速度運轉，其中，所述壓縮機(4、6、8)的抽吸側和壓力側被并行地連接，所述方法包括在所述多壓縮機單元的所有壓縮機(4、6、8)均運轉時被執行的如下步驟(a)允許所述壓縮機(4、6、8)的集油槽之間的油流動，以及(b)如果所述壓縮機(4、6、8)之一中的所感測的集油槽水平超過上閾值或降至低于下閾值，和/或如果所述第一壓縮機(4)和所述進一步壓縮機(6、8)之一之間的所感測的集油槽水平差超過預定上閾值，和/或如果所述第一壓縮機(4)和所述進一步壓縮機(6、8)之一之間的所感測的壓力差超過預定閾值，和/或如果所述壓縮機(4)的旋轉速度超過預定上閾值或降至低于下閾值，則特別地通過關閉螺線管閥(32)而阻礙所述第一壓縮機(4)以及所述進一步壓縮機(6、8)之間的油流動，所述螺線管閥(32)布置在所述油平衡線路(30)中，處于所述第一壓縮機(4)和所述至少一個進一步壓縮機(6、8)之間，所述油平衡線路(30)在基本相同的高度位置處連接所述壓縮機(4、6、8)的集油槽。
全文摘要
根據本發明的一種制冷回路沿流動方向包括多壓縮機單元(4、6、8)、冷凝器/氣體冷卻器(12)、接收器(14)、具有布置在其前面的各自膨脹裝置(16、20、24)的至少一個蒸發器(18、22、26)以及使包含油的制冷劑循環從中通過的導管，其中，所述多壓縮機單元(4、6、8)包括第一壓縮機(4)和至少一個進一步壓縮機(6、8)，所述第一壓縮機(4)的旋轉速度能被控制，所述至少一個進一步壓縮機(6、8)以恒定旋轉速度運轉，其中，所述壓縮機(4、6、8)的抽吸側和壓力側被并行地連接，其中，油平衡線路(30)設置在所述壓縮機(4、6、8)的集油槽之間，所述油平衡線路(30)在基本相同的高度位置處連接所述壓縮機(4、6、8)的集油槽，并且其中，允許任一方向的油流動的螺線管閥(32)布置在所述油平衡線路(30)中，處于所述第一壓縮機(4)和所述至少一個進一步壓縮機(6、8)之間，用于在所述多壓縮機單元(4、6、8)的所述壓縮機(4、6、8)的操作期間控制所述壓縮機(4、6、8)的集油槽之間的油分布。
文檔編號F25B31/00GK102388278SQ200980158537
公開日2012年3月21日 申請日期2009年4月6日 優先權日2009年4月6日
發明者西格特 J., 哈夫克邁爾 M. 申請人:開利公司