用于制冷压缩机的润滑的增强方法与流程

[0001]
本公开的实施例大体上涉及压缩机系统，并且更具体而言，涉及制冷系统的压缩机的一个或多个移动构件的润滑。


背景技术：

[0002]
蒸汽压缩系统包括压缩机、冷凝器、膨胀装置以及蒸发器，并且制冷剂在闭合回路中循环穿过这些构件。压缩机典型地设有润滑剂(诸如油)，该润滑剂用于润滑轴承和/或其它运行表面。在压缩机内，润滑剂与制冷剂混合，使得从压缩机排出的制冷剂包括相当大量的润滑剂。这可为非合乎需要的，因为可难以维持润滑压缩机表面所必需的足够的润滑剂供应。
[0003]
在现有系统中，油分离器紧接在压缩机下游被利用。虽然油分离器促进油从制冷剂的分离，但是它们并不总是提供完全令人满意的结果。作为实例，从此类分离器移除的油将在高压处，并且可具有可观量的制冷剂(仍然混合在油中)。这降低油的粘度。分离器的使用还可引起压缩的制冷剂的压降，这可为非合乎需要的。


技术实现要素：

[0004]
根据实施例，一种制冷系统包括：用于压缩制冷剂的压缩机、用于冷却制冷剂的冷凝器、用于加热制冷剂的蒸发器，以及用于将润滑剂雾提供至压缩机的可移动构件的润滑系统。润滑系统包括布置成与压缩机和蒸发器流体连通的喷射器，其中润滑剂雾由制冷剂携带至可移动构件。
[0005]
除了以上描述的特征中的一个或多个以外，或者作为备选，在另外的实施例中，制冷剂流从喷射器排出，并且制冷剂流具有夹带在其中的润滑剂液滴。
[0006]
除了以上描述的特征中的一个或多个以外，或者作为备选，在另外的实施例中，喷射器具有初级入口和第二入口，初级入口联接于压缩机的出口，使得从压缩机输出的制冷剂为喷射器的原动流体。
[0007]
除了以上描述的特征中的一个或多个以外，或者作为备选，在另外的实施例中，第二入口联接于蒸发器的出口，使得富含润滑剂的制冷剂通过原动流体经由第二入口抽吸到喷射器中。
[0008]
除了以上描述的特征中的一个或多个以外，或者作为备选，在另外的实施例中，富含润滑剂的制冷剂至少部分地为液体。
[0009]
除了以上描述的特征中的一个或多个以外，或者作为备选，在另外的实施例中，蒸发器的出口布置成邻近蒸发器的底部。
[0010]
除了以上描述的特征中的一个或多个以外，或者作为备选，在另外的实施例中，从蒸发器提供至喷射器的富含润滑剂的制冷剂为蒸发器中的制冷剂总质量流的小于2％。
[0011]
除了以上描述的特征中的一个或多个以外，或者作为备选，在另外的实施例中，润滑系统还包括箱，并且具有夹带在其中的润滑剂液滴的制冷剂流提供至箱。
[0012]
除了以上描述的特征中的一个或多个以外，或者作为备选，在另外的实施例中，润滑系统还包括布置成与压缩机和箱流体连通的第二喷射器。
[0013]
除了以上描述的特征中的一个或多个以外，或者作为备选，在另外的实施例中，第二喷射器具有初级入口和第二入口，第二喷射器的初级入口联接于压缩机的出口，使得从压缩机输出的制冷剂为第二喷射器的原动流体。
[0014]
除了以上描述的特征中的一个或多个以外，或者作为备选，在另外的实施例中，第二喷射器的第二入口联接于箱，使得具有夹带在其中的润滑剂的制冷剂流通过原动流体抽吸到第二喷射器的第二入口中。
[0015]
除了以上描述的特征中的一个或多个以外，或者作为备选，在另外的实施例中，具有夹带在其中的润滑剂液滴的制冷剂流从第二喷射器输出。
[0016]
除了以上描述的特征中的一个或多个以外，或者作为备选，在另外的实施例中，从喷射器输出的制冷剂流具有比从第二喷射器输出的制冷剂流更大量的润滑剂。
[0017]
除了以上描述的特征中的一个或多个以外，或者作为备选，在另外的实施例中，第二喷射器的出口与压缩机的可移动构件流体连通。
[0018]
除了以上描述的特征中的一个或多个以外，或者作为备选，在另外的实施例中，从第二喷射器输出的、具有夹带在其中的润滑剂液滴的制冷剂流引导到箱中，并且至少一个导管将箱联接于可移动构件，以将具有夹带在其中的润滑剂液滴的制冷剂流输送至可移动构件。
[0019]
除了以上描述的特征中的一个或多个以外，或者作为备选，在另外的实施例中，润滑系统还包括布置成与压缩机和可移动构件流体连通的第二喷射器。
[0020]
除了以上描述的特征中的一个或多个以外，或者作为备选，在另外的实施例中，第二喷射器包括初级入口和第二入口，初级入口联接于压缩机的出口，并且第二入口联接于可移动构件。
[0021]
除了以上描述的特征中的一个或多个以外，或者作为备选，在另外的实施例中，可移动构件包括至少一个轴承。
[0022]
除了以上描述的特征中的一个或多个以外，或者作为备选，在另外的实施例中，至少一个轴承包括多个轴承，并且润滑系统构造成将润滑剂单独地输送至多个轴承。
[0023]
根据另一实施例，一种制冷系统包括：用于压缩制冷剂的压缩机、用于冷却制冷剂的冷凝器、用于加热制冷剂的蒸发器、箱，以及润滑系统，该润滑系统包括用于从蒸发器抽吸油并且将制冷剂和油的混合物输送至箱的喷射器。
附图说明
[0024]
以下描述不应被视为以任何方式限制。参照附图，相似的元件被类似地标记：图1为包括润滑系统的现有制冷系统的示意图；图2为根据实施例的包括润滑系统的制冷系统的示意图；图3为根据另一实施例的包括润滑系统的制冷系统的示意图；以及图4为根据又一实施例的包括润滑系统的制冷系统的示意图。
具体实施方式
[0025]
参照附图，公开的设备和方法的一个或多个实施例的详细描述在本文中经由例示而非限制提出。
[0026]
现在参照图1，示意性地示出空气调节系统的现有蒸汽压缩或制冷循环20的实例。制冷剂r构造成循环穿过蒸汽压缩循环20，使得制冷剂r当在低温度和压力处蒸发时吸收热，而当在较高温度和压力处冷凝时释放热。在该循环20内，制冷剂r沿如由箭头指示的顺时针方向流动。压缩机22从蒸发器28接收制冷剂蒸汽，并且将该制冷剂蒸汽压缩至较高的温度和压力，其中相对热的蒸汽接着经过至冷凝器24，在冷凝器24中，该相对热的蒸汽通过与冷却介质(如空气或水)的热交换关系而冷却和冷凝成液体状态。液体制冷剂r接着从冷凝器24经过至膨胀阀26，其中制冷剂r在其经过至蒸发器18时膨胀成低温两相液体/蒸汽状态。在热在蒸发器28中的添加之后，低压蒸汽接着返回至压缩机22，其中循环被重复。
[0027]
润滑系统(以30示意性地示出)可集成到制冷系统中。因为润滑剂l可在其穿过压缩机22时变成夹带在制冷剂中，所以油分离器32直接地定位在压缩机22下游。由油分离器32分离的制冷剂r提供至冷凝器24，并且由油分离器32隔离的润滑剂l提供至润滑剂储存器34，润滑剂储存器34构造成储存润滑剂l的供应。来自储存器34的润滑剂接着供应至压缩机22的移动部分中的一些，诸如至例如旋转轴承，其中润滑剂l变成夹带在制冷剂中(以r + l示出)，并且循环被重复。油储存器34还可集成在油分离器32中。
[0028]
在如图1中示出的现有系统中，润滑剂l典型地作为流体流，或者备选地，作为大液滴而提供至压缩机22的轴承或其它移动构件。润滑剂l的流率在此类系统中典型地在大约100ml/min和10l/min之间。在图2中示出制冷循环120，制冷循环120包括构造成使压缩机122更有效地润滑的备选系统。类似于图1的系统，蒸汽压缩循环120包括布置成彼此流体连通的压缩机122、冷凝器124、膨胀装置126，以及蒸发器128。在其最简单化的构造中，布置成与蒸汽压缩循环120流体连通的润滑系统130包括喷射器132。
[0029]
喷射器132包括第一流体入口134、第二流体入口136，以及出口138。第一流体入口134能够操作为初级入口，而第二流体入口136起作用为吸入入口。在图2的示出的非限制性实施例中，第一流体入口134布置在压缩机122的出口140下游，并且布置成与压缩机122的出口140连通。如图中示出的，在压缩机出口140与初级入口134之间延伸的流体流路径142布置成大体上平行于在压缩机出口140与冷凝器124之间延伸的流体流路径144。
[0030]
喷射器132的第二入口136构造成接收来自蒸发器128的流体。从压缩机出口140输出的制冷剂为具有夹带在其中的一些润滑剂的、热的制冷剂蒸汽。蒸汽在冷凝器124中转化为液体，形成液体形式的制冷剂和润滑剂混合物。当该组合的制冷剂和润滑剂混合物到达蒸发器128时，润滑剂具有积聚在蒸发器128的部分内(诸如在例如蒸发器128的底部处)的趋势。因此，从蒸发器128抽吸并经由导管146提供至第二入口136的流体为富含润滑剂的液体制冷剂。在实施例中，提供至喷射器132的来自蒸发器128的流体仅为蒸发器128内的总质量流的非常小的部分，诸如例如蒸发器128的总质量流的小于2％、小于1％，或者在一些实施例中，小于0.5％。
[0031]
在压缩机122的出口140处提供的制冷剂蒸汽起作用为原动流，该原动流经由管线142提供至喷射器的初级入口134。在制冷剂蒸汽进入喷射器132并且被加速时，喷射器132内的压降使来自蒸发器128的富含润滑剂的制冷剂经由第二入口136抽吸到喷射器132中。
该富含润滑剂的制冷剂变成作为微小液滴，或者备选地，作为雾或气溶胶夹带在制冷剂蒸汽流内。具有夹带在其中的小量润滑剂的制冷剂蒸汽接着提供至压缩机122(与制冷剂的正常流(与蒸汽压缩循环相关联)分离)。夹带润滑剂的制冷剂将供应至轴承，并且沉积到轴承表面上。
[0032]
在另一实施例中，与蒸汽压缩系统120相关联的润滑剂系统130包括多个喷射器。如示出的，系统120可包括与箱152相关联的回收喷射器150，和构造成将制冷剂输送至例如压缩机122的移动构件(诸如轴承123和125)的至少一个喷雾喷射器154，该制冷剂具有夹带在其中的小滴润滑剂。在示出的非限制性实施例中，至少一个喷雾喷射器包括第一喷雾喷射器154和第二喷雾喷射器154b，第一喷雾喷射器154构造成将富含润滑剂的制冷剂输送至压缩机的第一组轴承123，第二喷雾喷射器154b构造成将富含润滑剂的制冷剂输送至压缩机122的第二组轴承125，这是由于轴承123,125处的压力的差异。然而，其中单个喷射器154用于输送富含润滑剂的制冷剂的实施例也在本公开的范围内。
[0033]
在压缩机122的出口140处提供的热蒸汽制冷剂用作用于喷射器150,154中的每个的原动流。如示出的，在压缩机出口140与箱152之间延伸的流体流路径156布置成大体上平行于在压缩机出口140与冷凝器124之间延伸的流体流路径144。在穿过箱152之后，蒸汽制冷剂经由通向回收喷射器150的第一导管158和通向至少一个喷雾喷射器154的第二导管160分成两个平行的流路径。
[0034]
在实施例中，热交换器162设置在箱152内。然而，不包括热交换器162的系统130的实施例也在本公开的范围内。在包括热交换器162的实施例中，热的蒸汽制冷剂构造成在其穿过热交换器162时将热传递至储存在箱152内的相邻流体。
[0035]
回收喷射器150的初级入口构造成从压缩机出口140接收热蒸汽制冷剂，并且回收喷射器的第二入口布置成经由导管164与蒸发器128流体连通。因此，热蒸汽制冷剂用作原动流体，以将富含润滑剂的液体制冷剂从蒸发器128抽吸到喷射器150中。该富含润滑剂的制冷剂变成作为微小液滴，或者备选地，作为雾或气溶胶夹带在制冷剂蒸汽流内。具有夹带在其中的小量润滑剂的制冷剂蒸汽从回收喷射器排出到箱152中。在其中热交换器162定位在箱152内的实施例中，具有夹带在其中的润滑剂的制冷剂蒸汽布置成处于与热交换器162内的热蒸汽制冷剂的热传递关系。从回收喷射器150输出的制冷剂和润滑剂混合物积聚在箱152内。
[0036]
喷雾喷射器154a,154b中的每个的初级入口构造成经由导管160从压缩机出口140接收热蒸汽制冷剂，并且喷雾喷射器154a,154b的第二入口布置成经由导管166与箱152流体连通。因此，热蒸汽制冷剂用作原动流体，以将富含润滑剂的制冷剂从箱152抽吸到喷射器154a,154b中。该富含润滑剂的制冷剂变成作为微小液滴或者雾或气溶胶夹带在制冷剂蒸汽流内。具有夹带在其中的小量润滑剂的制冷剂蒸汽从喷射器154a,154b排出，并且分别提供至轴承123,125。
[0037]
现在参照图4，示出润滑系统130的又一实施例。如示出的，系统130包括与箱174相关联的回收喷射器170和喷雾喷射器172，以及至少一个排放喷射器176。在示出的非限制性实施例中，至少一个排放喷射器176包括第一排放喷射器176a和第二排放喷射器176b，第一排放喷射器176a构造成从压缩机的第一组轴承123接收富含润滑剂的制冷剂，第二排放喷射器176b构造成从压缩机122的第二组轴承125接收富含润滑剂的制冷剂，这是由于轴承
123,125处的压力的差异。然而，其中单个喷射器176构造成从两组轴承123,125接收富含润滑剂的制冷剂的实施例也在本公开的范围内。
[0038]
回收喷射器170和喷雾喷射器172两者布置成经由导管178与压缩机122的出口140流体连通。因此，回收喷射器170和喷雾喷射器172两者的初级入口构造成从压缩机出口140接收热蒸汽制冷剂。回收喷射器170的第二入口布置成经由导管180与蒸发器128流体连通。因此，热蒸汽制冷剂用作原动流体，以将富含润滑剂的液体制冷剂从蒸发器128抽吸到喷射器170中。该富含润滑剂的制冷剂变成夹带在制冷剂蒸汽内。具有夹带在其中的小量润滑剂的所得制冷剂蒸汽从回收喷射器170排出到箱174中。在实施例中，从回收喷射器170输出的制冷剂和润滑剂混合物积聚在箱174内。
[0039]
喷雾喷射器172的第二入口布置成经由导管184与箱174的内部流体连通。因此，热蒸汽制冷剂用作原动流体，以将富含润滑剂的制冷剂从箱174抽吸到喷雾喷射器172中。该富含润滑剂的制冷剂变成夹带在制冷剂蒸汽内。具有夹带在其中的小量润滑剂的所得制冷剂蒸汽从喷雾喷射器172排出到箱174中。回收喷射器170和喷雾喷射器172可经由挡板、筛网或其它多孔分隔物182(布置在箱174内)与彼此分离。在实施例中，从喷射器172输出的制冷剂和润滑剂混合物为浓雾状蒸汽。通过将挡板定位在回收喷射器170与喷雾喷射器172之间，一定量的浓雾状蒸汽制冷剂积聚在箱174内。
[0040]
导管186从邻近喷雾喷射器172的箱174的部分延伸至压缩机122的多个轴承123,125。在雾状蒸汽制冷剂超过箱174的体积时，制冷剂和夹带的润滑剂的雾流动穿过导管186至压缩机122的轴承123,125。
[0041]
排放喷射器176a和176b还布置成分别经由导管188,190与压缩机122的出口140流体连通。如图中示出的，由导管188和190限定的流体流路径布置成平行于在压缩机出口140与冷凝器124之间延伸的流体流路径144。因此，每个排放喷射器176的初级入口构造成从压缩机出口140接收热蒸汽制冷剂。排放喷射器176a,176b中的每个的第二入口布置在轴承123,125下游，并且布置成与轴承123,125流体连通。因此，热蒸汽制冷剂用作原动流体，以将富含润滑剂的制冷剂从轴承123,125抽吸到排放喷射器176a,176b中的每个中。该富含润滑剂的制冷剂在作为蒸汽压缩循环的正常制冷剂流的部分返回至压缩机122之前，变成夹带在制冷剂蒸汽内。然而，应当理解的是，使用生成雾的喷射器的系统130的实施例也在本公开的范围内，该生成雾的喷射器从传统设计的喷射器(诸如例如，喷射器132)转向，以在生成油雾方面提供更好的效率。
[0042]
本文中示出和描述的制冷系统120中的每个包括需要有限数量的构件的低成本润滑系统。此外，润滑系统130的多个构件可直接地集成到压缩机122中，诸如到例如压缩机壳体中。此外，润滑系统130提供较低的油充填量，诸如在例如1-2升之间，导致系统120的改进的操作效率、轴承损失的减小，以及改进的操作范围。
[0043]
术语“大约”旨在包括与基于提交申请时可用的装备的特定数量的测量相关联的误差程度。
[0044]
本文中使用的术语出于仅描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本公开。如本文中使用的，单数形式"一"、"一个"和"该"旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指出。还将理解的是，用语"包括(comprises)"和/或"包含(comprising)"在用于本说明书中时表示叙述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并未排除存在或添加一个
或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件构件和/或它们的组。
[0045]
尽管参照一个或多个示例性实施例描述本公开，但本领域技术人员将理解，可作出各种改变，并且等同方案可替换其元件，而不脱离本公开的范围。此外，可作出许多改型以使特定情形或材料适合于本公开的教导，而不脱离其基本范围。因此，意图是，本公开不限于公开为构想用于执行本公开的最佳模式的特定实施例，而是本公开将包括落入权利要求的范围内的所有实施例。