专利名称：对改进的系统工作效率的反压力控制的制作方法
公知的美国专利№5,170,640揭示了一种在涡旋式油分离器与聚结器之间有一阀的油分离器。这种阀受弹簧偏压而闭合。通过作用于阀上的压缩机输入压力与输出压力之间的压差来提供打开阀的偏压。因此，输出压力必须上升到能够打开阀，从而保证在向系统提供制冷剂之前能获得足够的压力以润滑压缩机。因此，有一工况范围，在此范围内阀闭合或在部分打开位置进行节流，从而降低了系统的工作效率。
本发明使用输出压力与节约器压力而不是输入压力之间的压差作为对抗弹簧偏压的打开力。对于一些节省压缩机的结构式样，其中某些轴承处于节约器压力或处于输入与输出的中间压力，或者对一压缩机喷射中间压力的油，就最小油压的需求来说，节约器压力比输入压力更重要。对于一给定的输出-输入压差，节约器压力随卸载器状态、输入压力、系统或冷凝器的过冷却、节约器效率、系统瞬变值和压缩机制造差异变化。因此，本发明能使压缩机的输出流节流，从而降低比专利5,170,640装置小的一部分工作包络线上的系统效率，选择打开偏压以保持同样最小的输出-节约器压差。如专利5,170,640的阀一样，最好是可避免阀震颤，使得在两装置中，阀仅仅在工作包络线的一部分上进行节流，而在工作包络线的其余部分上完全打开。
本发明的一个目的是在一冷却器系统的油分离器中限制反压力。
本发明的另一个目的是减少一冷却器的工作包络线中的阀必须节流的那部分。通过本发明，就能实现将在下文描述得更清楚的这些和其它目的。
基本情况是，一控制流体流动经过一油分离器进入一制冷系统的阀具有打开偏压，该偏压的大小取决于排出与节约器压力之间的压差，而且，该阀的节流发生在工作包络线有所减小的那一部分上。
图1是采用本发明的一制冷系统的示意图；图2是图1系统的压力对焓的曲线图；图3是图1系统的压缩机一工作包络线例子的曲线图；以及图4是图1系统在打开位置时的阀的放大视图。
在图1中，编号10表示一采用本发明的制冷系统。通常为螺旋式压缩机但也可为涡旋式压缩机的压缩机12向在外面的油分离器14提供高压含油的制冷剂气体。阀16控制制冷剂气体通过油分离器14流到冷凝器18。液体制冷剂从冷凝器18经过膨胀阀EV19到节约器20，然后大部分制冷剂再由节约器20通过膨胀阀22和蒸发器24到压缩机12的输入口。通常向压缩机的发动机26提供呈饱和蒸汽的气体制冷剂，以冷却发动机，然后以中间阶段的压力再混入压缩过程。此外，如下面将要详细说明的那样，节约器20通过管道28与阀16相连，从而对阀16提供与节约器压力相对应的流体压力。阀23允许旁通的节约器20以另外附加的液体制冷剂冷却发动机26。节约器20可以是一个闪蒸箱式节约器也可以是一个热交换器式节约器。
在图2中，点A代表压缩机12的输入口，线A-B代表压缩的第一阶段，线B-C-J既代表通过节约器的制冷剂流冷却发动机26又代表节约器的制冷剂流重新进入压缩机12的转子的混合过程。为简单起见，图中示出一恒压过程，尽管具有节约器侧孔的螺旋式压缩机在混合过程期间压力会上升。线C-D代表压缩过程的第二阶段，其中D代表压缩机12的输出口。线D-E代表排出气体通过油分离器14和阀16的行程。线E-F代表排出气体通过冷凝器18的行程。线F-G代表经过阀19时的膨胀作用。节约器20在H提供饱和液体，在J提供饱和蒸汽。线H-I代表经过阀22时的膨胀作用。或者，这个可由一热交换器来完成，如同一绝热闪蒸箱一样，该闪蒸箱所提供的进入冷凝器的焓的下降与效率为100％的热交换器相同。如果采用一效率为100％的热交换器节约器，排出热交换器的液体会被过冷却到F’，线F’-I就代表经过阀22时的膨胀作用。对于发动机26或压缩机12需要另外冷却的时，另外的液体则通过阀23沿线F-G膨胀，这样使点J移入双相区域。线J-C既代表气体流过发动机26时吸收了热量的气体又代表重新混合进压缩过程。
在图3中，点K至R限定了压缩机12的一个作为例子的工作包络线(operatingenvelope)。如上所述，专利5,170,640中的装置的阀通过输入与输出之间的压差克服弹簧的偏压而被打开，点K-M-O-R限定的区域代表部分工作包络线，在这个区域由于阀控制流体通过油分离器而产生节流。这个节流意味着系统的损耗。
现在参阅图1至4。阀16可以象专利5,170,640装置一样位于油分离器14之内，专利5,170,640装置的阀位于涡旋式油分离器与聚结器之间。如图所示，阀16与油分离器14的输出口14-1一起作用以控制制冷剂通过油分离器14流到制冷系统10。输出口14-1与整体的活塞筒32被一环形阀座30分开，该阀座30用作空心的差动活塞阀件34的阀座。活塞筒32的一端用板40封闭，活塞筒32的径向孔33与冷凝器18流体相连。弹簧39置于内腔42内，并对一阀的差动活塞阀件34提供一底座偏压，该底座偏压等于所需的作用在油分离器14中的油槽的相对压力。板40的孔41与管道28一起使节约器20的闪蒸箱与内腔42流体连通。在使用一热交换器式节约器的情况下，管道28与热交换器的输出口相连，热交换器的输出口又与压缩机的节约器口相连，其压力为节约器压力。
开始工作时，弹簧39会对差动阀件34加偏压在其阀座30上，从而阻碍油分离器14与冷凝器18之间的流动。由于内腔42与节约器20相连，当系统10开始工作平衡时压力会上升。随着压缩机12的排出物输入到油分离器14，孔14-1的压力迅速上升，并克服弹簧39的偏压作用在差动活塞阀件34上，使差动活塞阀件34打开。在阀16的阀件34打开之前，弹簧39的偏压保证油分离器14具有足够的压力。内腔42的压力同节约器的压力，使得压差Pd-Pe由节约器的压力以及输出压力来确定。由于在工作包络线上，节约器压力的变化比输入和输出压力的多，与弹簧39的偏压相对的压差在大部分工作包络线上能够完全打开阀16。
参阅图3，本发明用节约器压力而不是用输入压力作为压差组成部分在由L-M-N-L限定的部分工作包络线上产生调节(modulation)。由此使由K-L-N-O-R-K限定的部分工作包络线不会节流，也不会形成如果使用输入压力而不是使用节约器压力所具有的附加的损耗。点N的饱和输出的压力一般比点O的低，因为点O必须被选择为最坏条件的节约器压力，即，满负荷、系统过冷却为零、100％的节约器效率、最坏条件的系统瞬变值和压缩机制造不同的最坏条件。对于一定状态的压缩机负荷、系统过冷却和节约器效率来说，恒定的输出-节约器压差(即Pd-Pe＝常数)的线L-N的斜度比恒定的输出-输入压差(即Pd-Ps＝常数)的线R-O的大或陡。
尽管举例和描述了本发明的一较佳实施例，但其它的变化对于该领域的技术人员来讲是显而易见的。例如，阀16可放置在油分离器中，也可置于其下游。因此，本发明仅限于所附权利要求书的范围。
权利要求
1.一种具有一工作包络线的封闭的制冷系统，包括一压缩机(12)，一油分离器(14)，一常闭的阀(16)，一冷凝器(18)，一节约器装置(20)和一蒸发器装置(24)，阀控制装置的特征在于所述常闭阀通过管道(28)与所述节约器装置流体相连，从而节约器的压力加偏压于所述闭合的阀，压缩机的输出压力作用在所述常闭阀，以便对所述常闭阀提供一打开偏压，所述阀通过所述阀的所述工作包络线的一限定部分提供节流，使所述工作包络线的其余部分完全打开。
2.如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述节约器装置是一个闪蒸箱节约器。
3.如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述节约器装置是一个热交换器式节约器。
全文摘要
一常闭阀位于油分离器的下游，以保证油压足以上升到能润滑压缩机。该阀响应输出与节约器之间的压差，以便在工作包络线的限定部分上形成节流。
文档编号F25B41/04GK1158403SQ96121200
公开日1997年9月3日 申请日期1996年11月13日 优先权日1995年11月13日
发明者史蒂文·J·霍尔登, 约翰·A·施沃雷尔 申请人:运载器有限公司