用于润滑剂管理的吸入管流量控制的制作方法

本发明涉及采暖、通风、空调与制冷(hvacr)系统。更具体的，实施例涉及并联连接的多个压缩机之间的润滑剂管理。

背景技术：

用于采暖、通风、空调与制冷(hvacr)系统的导热回路通常包括压缩机、冷凝器、膨胀装置和流体连接的蒸发器。在一些导热回路中，多个压缩机可并联连接。为了确保向两个压缩机提供足够的润滑剂，一个或多个所述压缩机的润滑剂槽中包括润滑剂液位开关。当润滑剂液面低于所述润滑剂液位开关的阈值时，改变一个或多个所述压缩机的操作(如果压缩机是变速压缩机，则进行速度调整；和/或如果压缩机是固定速度压缩机，则启动/停止压缩机)，以便使润滑剂液面回复至高于阈值。这样可以防止多个压缩机在润滑剂供应不足的情况下被操作，但是可能由于一个或多个压缩机的操作调整而影响导热回路的温度控制。

技术实现要素：

本发明涉及采暖、通风、空调与制冷(hvacr)系统。更具体的，实施例涉及并联连接的多个压缩机之间的润滑剂管理。

所述多个压缩机包括具有润滑剂槽的电动压缩机单元。在一些实施例中，所述润滑剂槽被设置在压缩机的相对垂直的下部，使得润滑剂可以在重力的作用下落入润滑剂槽中。在一些实施例中，润滑剂被夹带在hvacr系统的导热回路的导热流体中。因此，润滑剂通过吸入管被提供给多个压缩机，该吸入管将气态导热流体从导热回路的蒸发器传送至多个压缩机中。

在一些实施例中，所述多个压缩机可以是两个压缩机。两个压缩机中的第一压缩机可被称为“上游压缩机”。两个压缩机中的另一个可被称为“下游压缩机”。在一些实施例中，上游压缩机可以是变速压缩机，下游压缩机可以是定速压缩机。

在一些实施例中，所述多个压缩机可以包括多于两个的压缩机。在一些实施例中，所述多个压缩机可以包括三个压缩机。在一些实施例中，所述多个压缩机可以包括四个压缩机。在一些实施例中，所述多个压缩机包括至少一个变速压缩机。

流量控制装置可以设置在蒸发器和多个压缩机之间。所述流量控制装置可被设计用于控制到两个压缩机中的每一个的导热流体和润滑剂的流动。

在一些实施例中，所述流量控制装置可以将吸入管道的气态导热流体分离成富润滑剂部分和无润滑剂部分。在一些实施例中，可将气态导热流体中的富润滑剂部分提供给上游压缩机的吸入口。在一些实施例中，可将气态导热流体中的无润滑剂部分提供给下游压缩机的吸入口。

在一些实施例中，所述流量控制装置可以被设计用于控制上游压缩机和下游压缩机之间的压差。控制上游压缩机和下游压缩机之间的压差可例如确保多余的润滑剂从上游压缩机的润滑剂槽流到下游压缩机的润滑剂槽。

公开了一种系统。该系统包括第一和第二压缩机、冷凝器、膨胀装置、蒸发器和流体连接的流量控制装置。所述第一和第二压缩机并联布置。所述第一压缩机包括第一润滑剂槽，并且第二压缩器包括第二润滑剂槽。润滑剂传送管道流体连接到所述第一润滑剂槽和第二润滑剂槽。所述流量控制装置设置在所述蒸发器和所述第一和第二压缩机之间，并且包括一个流体入口和两个流体出口。两个流体出口中的第一流体出口流体连接到第一压缩机，两个流体出口中的第二流体出口流体连接到第二压缩机。所述第二流体出口具有设置在流量控制装置的流动通道内的喷嘴，从而在喷嘴的外表面和流动通道的内表面之间保持空间。

公开了一种方法。该方法包括将导热流体和润滑剂的混合流体分离成富润滑剂部分和无润滑剂部分。该方法进一步包括将富润滑剂部分引导到第一压缩机的吸入口，第一压缩机是变速压缩机；以及将所述无润滑剂部分引导到第二压缩机的吸入口，所述第二压缩机是定速压缩机。第一和第二压缩机并联设置在导热递回路中，并且第一压缩机在第二压缩机的上游。

附图说明

参考形成本发明的一部分的附图，其示出了可以实施本说明书中描述的系统和方法的实施例。

图1是根据一些实施例的导热回路的示意图。

图2是根据一些实施例的用于图1中的导热回路中的流量控制装置的剖视图。

图3a-3e示出了根据一些实施例的用于润滑剂传送管道的适配器的各种视图。

相同的附图标记表示相同的部件。

具体实施方式

本发明涉及采暖、通风、空调与制冷(hvacr)系统。更具体的，实施例涉及并联连接的多个压缩机之间的润滑剂管理。

本说明书中使用的“富润滑剂部分”包括导热流体和制冷剂的混合物的一部分，其与导热流体的另一部分相比具有相对较高浓度的润滑剂。

本说明书中使用的“无润滑剂部分”包括导热流体和制冷剂的混合物的一部分，其与导热流体的另一部分相比具有相对较低的润滑剂浓度。应当理解，无润滑剂部分仍可包括一些润滑剂。

图1是根据一些实施例的导热回路10的示意图。导热回路10通常包括多个压缩机12a、12b、冷凝器14、膨胀装置16和蒸发器18。传热回路10是示例性的，并且可以被修改以包括附加的部件。例如，在一些实施例中，传热回路10可以包括其他部件，例如但不限于节能热交换器、一个或多个流量控制装置、接收罐、干燥器、吸液热交换器、或其他类似物。

导热回路10通常可以应用在用于控制空间(通常称为调节空间)中的环境条件(例如，温度、湿度、空气质量等)的各种系统中。系统的示例包括但不限于导热、通风、空调和制冷(hvacr)系统，运输制冷系统等。

导热回路10的部件流体连接。导热回路10可以被具体配置为能够以冷却模式操作的冷却系统(例如，空调系统)。或者，导热回路10可以被具体配置为可以在冷却模式和加热/除霜模式下操作的热泵系统。

导热回路10可以根据公知原理操作。导热回路10可以被配置用于加热或冷却导热流体或介质(例如，诸如但不限于水或其他类似的液体)，在这种情况下，导热回路10通常可以是代表性的液冷系统。可选地，导热回路10可以被配置为加热或冷却导热介质或流体(例如，诸如但不限于空气或其他类似的气体)，在这种情况下，导热回路10通常可以是代表性的空调或热泵。

在操作中，压缩机12a、12b将导热流体(例如，制冷剂等)从相对较低压力的气体压缩到相对较高压力的气体。相对较高压力和较高温度的气体从压缩机12a、12b排出并流过冷凝器14。根据公知原理，导热流体流过冷凝器14并将热量排出到导热流体或介质(例如，水，空气等)中，从而冷却导热流体。当前为液态的冷却的导热流体流到膨胀装置16。膨胀装置16降低导热流体的压力。使得一部分导热流体被转化为气态。现在处于气液混合态的导热流体流到蒸发器18中。导热流体流过蒸发器18并且从导热介质(例如，水，空气等)中吸收热量，加热导热流体，并将其转化为气态。然后，气态导热流体返回到压缩机12a、12b。当导热回路10被操作时，例如，以冷却模式(例如，当压缩机12a、12b被启用时)，上述过程继续。

压缩机12a、12b可以例如但不限于涡旋式压缩机。在一些实施例中，压缩机12a、12b可以是其他类型的压缩机。其它类型的压缩机的示例包括但不限于往复式压缩机、容积式压缩机或适用于热传递回路10并具有润滑剂槽的其它类型的压缩机。压缩机12a通常代表变速压缩机，而压缩机12b通常代表固定速度压缩机。在一些实施例中，压缩机12a、12b可以可选地是步进控制压缩机(例如，在压缩机内具有两个或更多个步骤的压缩机)。在一些实施例中，压缩机12a、12b可以是具有不同容量的压缩机。例如，根据一些实施例，压缩机12a可以具有比压缩机12b相对更大的容量。应当理解，可选地，压缩机12b可以具有比压缩机12a相对更大的容量。在一些实施例中，可选地，压缩机12a被称为“上游压缩机”，压缩机12b被称为“下游压缩机”。

压缩机12a、12b在导热回路10中并联连接。因此，离开蒸发器18的气态导热流体通过吸入管22被提供到每个压缩机12a、12b。流量控制装置20在流体入口24处接收气态导热流体，并且将气态流体经由第一流体出口26提供给压缩机12a，并且经由第二流体出口28提供给压缩机12b。根据一些实施例，流量控制装置20将根据图2进行更详细的讨论。压缩之后，相对较高压力和较高温度的气体经由排出导管32a从压缩机12a排出，并且经由排出导管32b从压缩机12b排出。在一些实施例中，压缩机12a、12b的排放管道32a，32b在排放管道34处连接，以向冷凝器14提供相对较高压力和较高温度的气体。

导热回路10中的传热流体通常包括与传热流体夹带的润滑剂。润滑剂被提供给压缩机12a、12b以润滑轴承并密封压缩机12a、12b的泄漏路径。当相对较高压力和较高温度的导热流体从压缩机12a、12b排出时，导热流体通常与其一起携带一部分润滑剂，该润滑剂最初被输送到压缩机12a、12b，其中导热流体通过吸入管22进入压缩机12a、12b。润滑剂的一部分位于压缩机12a、12b的润滑剂槽13a、13b中。

压缩机12a、12b的润滑剂槽13a、13b经由润滑剂传送管道36流体连接。润滑剂传送管道36设置在润滑剂槽13a、13b的润滑剂平面处，使润滑剂在压缩机12a和压缩机12b之间流动。润滑剂的流体流由上游压缩机12a的润滑剂槽13a和下游压缩机12b之间的压力差控制。因此，如果压缩机12a或12b的操作被修改，则可能影响压缩机12a、12b之间的润滑剂的流体流动。流量控制装置20被设计成使得在上游压缩机12a和下游压缩机12b之间保持期望的压力差。在一些实施例中，可以选择期望的压力差，使得润滑剂槽13a中的润滑剂流在多种压缩机12a、12b的操作条件下被引导到润滑剂槽13中。在一些实施例中，可选地，期望的压力差可被称为目标压力差。在一些实施例中，期望的压力差可以是最小压力差，在该最小压力差下，润滑剂能够从润滑剂槽13a流动到润滑剂槽13b中。在一些实施例中，期望压力差可以是最小压力差，其中流向上游压缩机12a的流量可被限定在最大压缩机速度，而流向下游压缩机12b的流量可被限定在与低吸入温度对应的最小吸入流量。流向下游压缩机12b的低流量可以是当流量控制装置20处于其最小效率时的流量。下游压缩机12b运行的其它操作条件通常可产生较高的压力差。

在一些实施例中，根据预期的应用，润滑剂传送管道36的直径与其它润滑剂传送管道相比可以相对较小。在一些实施例中，可以选择相对较小的直径以限制导热流体从润滑剂槽13a到润滑剂槽13b的流动。在一些实施例中，相对较小直径的润滑剂传送管道36可以用于，例如，防止润滑剂槽13a中的压力和润滑剂槽13b中的压力相等。在一些实施例中，这可以，例如，保持润滑剂槽13a、13b之间的压力差，以保持润滑剂槽13a、13b之间的润滑剂流动。在一些实施例中，压缩机12a、12b可被设计为包括一个出口，该出口的直径被设计为适合相对较大直径的润滑剂传送管道。在这样的实施例中，适配器(例如，图3a-3a-3e中示出和描述的适配器100,200)可以用于使相对较小直径的润滑剂传送导管36能够连接至压缩机12a、12b。

图2是根据一些实施例的流量控制装置20的截面图。根据一些实施例，在操作中，吸入管22(图1)中的导热流体被提供到流量控制装置20的流体入口24。在一些实施例中，流体入口24可以是吸入管22的一部分。

通常，导热流体-润滑剂混合物中的润滑剂更多地集中在流体入口24的周边，并且更少地集中于朝向流体入口24的中心。导热流体-润滑剂混合物中的润滑剂与壁50、52碰撞，并流向流体连接到上游压缩机12a的流体出口26。朝向流体入口24的中心(例如，沿着流体入口24的纵向轴线)设置的无润滑剂的导热流体流入喷嘴40并流出流体出口28到达下游压缩机12b。

喷嘴40从流体出口28朝向流体入口24延伸。在一些实施例中，喷嘴40具有至少一部分，该部分的直径小于流体入口24。在一些实施例中，喷嘴40包括至少一部分，该部分的直径小于流体入口24，使得喷嘴40的入口设置在来自流体入口24的流体流的中心区域处或附近。在一些实施例中，喷嘴40的尺寸可被设置，使得在流体入口24的内壁和喷嘴40的外壁之间存在一定空间。在一些实施例中，喷嘴40延伸超过沿着流体出口26的纵向轴线延伸的纵向线。在一些实施例中，喷嘴40可以与下游压缩机12b的吸入管道一体成型。喷嘴40的尺寸被设置为在上游压缩机12a的润滑剂槽13a中维持相比于下游压缩机12b的润滑剂槽13b的正压力。可被设置的尺寸包括喷嘴40的直径r2，喷嘴40的延伸部40a的长度l1和喷嘴40的过渡部40b的长度l2。在一些实施例中，直径r2的值有助于产生压力差。如图所示，流体入口24的半径r1可以大于流体出口28的半径r3。流体出口26具有半径r4，其也可以被选择用于控制朝向上游压缩机12a的润滑剂富集的导热流体的流向。控制喷嘴40的位置和横截面积，可以针对各种压缩机条件(例如，压缩机速度等)控制从流体入口24到流体出口26,28的分布流量。例如，控制喷嘴40相比流体出口26朝向流体入口24的延伸程度。在所示实施例中，喷嘴40和流体出口26重叠。在一些实施例中，可选择喷嘴40的膨胀角度θ以控制流经喷嘴40的导热流体朝向流体出口28的流体膨胀速率，通常，压力下降随着角度θ的增加而增加。

图3a-3e示出了根据一些实施例的用于润滑剂传送管道(例如，图1的润滑剂传送管道36)的适配器100和适配器200的各种视图。图3a示出了根据一些实施例的适配器100的等距视图。图3b示出了根据一些实施例的适配器100的侧视图。图3c示出了根据一些实施例的适配器100的俯视图。图3d示出了根据一些实施例的沿着适配器100的线a-a的侧剖视图。图3e示出了沿着适配器100的线a-a的侧剖视图，标记为200是由于对适配器的一部分的位置进行了修改。为了简化本说明书，将通常参考图3a-3e的特征，而不具体参考特定图，除非另有特别说明。

适配器100包括压缩机配合部分110和润滑剂传送导管配合部分105。润滑剂传送导管配合部分105具有基于润滑剂传送导管36的直径而选择的直径d2。压缩机配合部分110具有基于压缩机(例如，压缩机12a、12b)的出口的直径而选择的直径d1。在一些实施例中，直径d2可被选择为使得润滑剂传送管道36可以设置在润滑剂传送管道配合部分105周围。润滑剂传送管道配合部分105可以具有内径d3，其小于直径d2。

在所示实施例中，润滑剂传送管道配合部分105设置成相对低于适配器100的中心线c(例如，如图3b所示)。在一些实施例中(例如，图3e)，导管配合部分105可设置在中心线c处或附近。在一些实施例中，润滑剂传送导管配合部分105可设置为相对高于适配器100的中心线c。在一些实施例中，润滑剂传送管道配合部分105的垂直位置可以基于保持润滑剂容器13a、13b(图1)的润滑剂水平来设计，其允许润滑剂在压缩机12a、12b之间流动(图1)。应当理解，在一些实施例中，压缩机12a、12b可以具有直径相对较小的出口，并且在这样的实施例中，可以不使用适配器100。

方面：

注意，以下方面1-7中的任一个可以与方面8-9和/或10-14中的任一个组合。方面8-9中的任一个可以与方面10-14中的任一个组合。

方面1.一种系统，包括：

第一和第二压缩机、冷凝器、膨胀装置、蒸发器和流量控制装置；

所述第一压缩机和所述第二压缩机并联布置；

所述第一压缩机包括第一润滑剂槽，并且第二压缩器包括第二润滑剂槽；

流体连接到所述第一润滑剂槽和所述第二润滑剂槽的润滑剂传送管道；以及

所述流量控制装置设置在所述蒸发器和所述第一压缩机和所述第二压缩机之间，所述流量控制装置包括一个流体入口和两个流体出口，所述两个流体出口中的第一流体出口流体连接到所述第一压缩机，所述第二流体出口连接到所述第二压缩机，第二流体出口具有设置在流量控制装置的流动通道内的喷嘴，使得在喷嘴的外表面和流动通道的内表面之间保持空间。

方面2.根据方面1所述的系统，其中所述第一压缩机是变速度压缩机，所述第二压缩机是定速压缩机。

方面3.根据方面1-2中任一项所述的系统，其中所述第一和第二压缩机是涡旋式压缩机。

方面4.根据方面1-3中任一项所述的系统，其中所述喷嘴从所述两个流体出口中的第二个朝向所述流体入口延伸。

方面5.根据方面4所述的系统，其中所述两个流体出口中的第二个的纵向轴线与所述流体入口的纵向轴线共线。

方面6.根据方面4-5中任一项所述的系统，其中所述两个流体出口中的第一个的纵向轴线垂直于所述流体入口。

方面7.根据方面4-6中任一项所述的系统，其中所述流体入口的半径大于所述两个流体出口中的第二流体出口的半径。

方面8.一种方法，包括：

将导热流体和润滑剂的混合流体分离成富润滑剂部分和无润滑剂部分；

将富润滑剂部分引导到第一压缩机的吸入口，第一压缩机是变速压缩机；以及

将所述无润滑剂部分引导到第二压缩机的吸入口，所述第二压缩机是定速压缩机，

其中第一和第二压缩机并联设置在导热递回路中，并且第一压缩机在第二压缩机的上游

方面9.根据方面8中所述的方法，其中使用包括流体入口和两个流体出口的流量控制装置完成流体的分离，所述流量控制装置包括一个流体入口和两个流体出口，所述两个流体出口中的第一流体出口流体连接到所述第一压缩机，所述第二流体出口连接到所述第二压缩机，第二流体出口具有设置在流量控制装置的流动通道内的喷嘴，使得在喷嘴的外表面和流动通道的内表面之间保持空间。

方面10.一种用于导热、通风、空调和制冷系统的流量控制装置，包括：

一个流体入口和两个流体出口，所述两个流体出口中的第一流体出口可流体连接到第一压缩机，所述两个流体出口中的第二流体出口可流体连接到第二压缩机，所述第二流体出口具有设置在流动通道使得在喷嘴的外表面和流动通道的内表面之间保持空间。

方面11.根据方面10所述的流量控制装置，其中所述喷嘴从所述两个流体出口中的第二个朝向所述流体入口延伸。

方面12.根据方面11所述的流动控制装置，其中所述两个流体出口中的第二个的纵向轴线与所述流体入口的纵向轴线共线。

方面13.根据方面11所述的流动控制装置，其中所述两个流体出口中的第一个的纵向轴线垂直于所述流体入口。

方面14.根据方面11所述的流动控制装置，其中所述流体入口的半径大于所述两个流体出口中的第二流体出口的半径。

本说明书中使用的术语旨在描述而非限制特定实施例。除非另有明确说明，术语“一个”也包括复数形式。当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包括于”说明所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件存在，但不排除存在或添加一个或多个更多其它特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件。

关于前面的描述，应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，其细节部分可被修改，尤其是在所采用的构造的材料和部件的形状、尺寸和设置方面。本说明书和所描述的实施例仅是示例性的，本发明的实际范围和精神由所附权利要求指示。