一种制冷剂系统使用了膨胀器，该膨胀器提供更有效的膨胀过程并从该膨胀过程回收至少部分能量。在该膨胀器中已被至少部分膨胀的至少部分制冷剂被分流并流过经济器换热器。在该经济器换热器中，分流的制冷剂冷却主回路制冷剂，增加了主回路制冷剂的热力学势能。此外，压缩部分提供有成串轴操作的至少两个压缩机，这允许多级卸载。通过选择性使用一个或更多串轴式压缩机、经济器循环和膨胀器，制冷剂系统可获得高效率操作，并提供增强的控制灵活性，尤其是对运行在跨临界循环中的ＣＯ↓［２］制冷剂系统而言。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及一种制冷剂系统，在该制冷剂系统中使用膨胀器，以通 过从膨胀过程收回能量和利用该能量为至少 一个系统部件提供动力来 提供更有效率的膨胀过程。部分制冷剂从膨胀器内的一个位置处分流， 该部分制冷剂在该位置处已至少部分膨胀，随后利用分流的制冷剂过冷 经济器换热器内的主制冷剂流。按照这种方式，单个膨胀器可为制冷剂 系统提供主膨胀装置功能和经济器膨胀装置功能，并增强该主膨胀装置 功能和经济器膨胀装置功能。此外，制冷剂系统包括多个串轴式压缩机，只有部分压缩机可以被经济化。最后，制冷剂系统可充注C02制冷剂，该系统至少部分时间运行在跨临界循环中。
技术介绍
制冷剂压缩机使制冷剂循环通过制冷剂系统以调节次级流体。典型 地，压缩机压缩制冷剂并将该制冷剂输送至第一换热器。来自第一换热 器的制冷剂通过膨胀装置，在该膨胀装置中制冷剂的压力和温度被降 低。在膨胀装置的下游，制冷剂流过第二换热器，然后回至压缩机。制冷剂系统设计中的 一种选择是使用经济器，或所谓的蒸气注入功 能。在经济器功能中，部分制冷剂在第一换热器下游从主制冷剂流分流。 该分流的制冷剂经过膨胀装置，被膨胀到中间压力和中间温度，然后该 部分膨胀的分流制冷剂进入经济器换热器，与主制冷剂流发生换热。通 过这种方式，主制冷剂被过冷，使得它在到达第二换热器时会具有更大 的热力学势能。典型地处于过热热力学状态中的分流制冷剂，返回至处 于经济器换热器下游的压缩机内的中间压缩点。还已知的是提供并行操作的至少两个压缩机，即已知的"串轴式" 压缩机。串轴式压缩机配置允许通过选择性接合这些串轴式压缩机来控 制制冷剂系统所提供的总容量。此外，这些串轴式压缩机全部或只有部 分可以被经济化，经济器功能可以启用或停用，以使制冷剂系统输送的 容量精确匹配受调节空间内的热负荷需求。在制冷剂系统中利用的另 一特征是使用膨胀器以提供更有效率的所谓主动膨胀过程(该过程可严格遵循等熵线，而不是诸如膨胀阀和固 定节流装置的所谓被动膨胀装置的等焓线)。膨胀器可具有各种设计， 如离心式、涡旋式、旋转式、螺杆式、轴连接活塞式、自由活塞式或任 何其他类型。在制冷剂系统中使用的制冷剂如今各不相同，越来越多的设备充注天然制冷剂。CCb (也称为二氧化碳或R744)就是这样一种制冷剂，其 应用越来越广泛，如超市制冷，陈列拒，饮料冷却器，运输制冷，环境 控制单元等。特别是，C02制冷剂可大大受益于上述任何系统的增强方 案，尤其在跨临界应用中。然而，迄今尚无包括膨胀器、串轴式压缩机 和经济器循环结合在一起的制冷剂系统，这种系统提供操作选择和增强 特征的强大组合。
技术实现思路
在本专利技术公开的 一种实施方式中，利用膨胀器提供更有效率的主动 膨胀过程以从该膨胀过程潜在地收回能量，并利用该能量为至少一个制 冷剂系统部件提供动力。通过更有效率的膨胀过程(减少不可逆损失) 并至少部分回收膨胀过程的能量，膨胀器提高了制冷剂系统的容量和效 率。此外，在膨胀器中(或经过膨胀器的第一级)已部分膨胀的部分制 冷剂被分流，该部分制冷剂流过经济器换热器，与主制冷剂流进行换热。 该分流的制冷剂在中间压力下#皮注回压缩才几(单个压缩机或由多个压缩 机串联组成的多级压缩机系统)。全部或只有部分压缩机可以经济化。 退出经济器换热器的主制冷剂具有更高的热力学势能以提高制冷剂系 统的性能。此外，制冷剂系统包括至少两个串轴式压缩机，其与经济器 功能一起，允许有效率的系统卸载以及使输送的系统容量与受调节空间 中的热负荷需求精确匹配。直接或间接地通过能量转换装置，膨胀器可 以转移从膨胀过程回收的能量，以至少部分地为这些串轴式压缩机之一 提供动力。如公开的制冷剂系统可使用诸如CCh的天然制冷剂。推荐的 制冷剂系统增强方案对于运行在跨临界循环中的C02制冷剂系统特别有 利。经济器循环、膨胀器和串轴式压缩机的组合设置能够根据受调节空 间中的热负荷需求调整制冷剂系统提供的容量，并能够通过更有效率的 膨胀过程、经济器循环和能量回收来提高制冷剂系统的性能，特别是提高运行在跨临界循环中的C02制冷剂系统的性能。在一种实施方式中，部分制冷剂从膨胀器中的单个中间分支分流， 该部分制冷剂流过经济器循环中的经济器换热器。在另一种实施方式 中，有两个这样的分支，这两个分支处于与两个经济器换热器相关的不 同中间压力级别处。当然，本领域技术人员会认识到，在本专利技术范围内 可以有更多的分支和经济器回路，并可以同等地受益于本专利技术。通过以下的说明和附图中，可以;[艮好地理解本专利技术的这些和其他特 点，接下来是附图的简要说明。附图说明图l显示了本专利技术的第一制冷剂系统的示意图2显示了第二示意图3A显示了笫三示意图3B显示了图3A描绘的制冷剂系统的替代性的串轴式压缩机配置。具体实施例方式图1例示了制冷剂系统20。如图所示，两个压缩机22和24成串轴操 作以提供压缩制冷剂，并将该制冷剂传送到整个制冷剂系统20。显然， 多于两个的压缩机可并联布置，并根据受调节空间内的热负荷需求同时 或单个地操作。尽管在图l所示的常规配置中，这些串轴式压缩机具有 共同的吸气集管和共同的排气集管，如本领域技术人员所知的，但是这 些串轴式压缩机也可具有共同的吸气集管和单独的排气管路，以及具有单独的吸气管路和共同的排气集管。此外，如本领域技术人员所知的， 串轴式压缩机22和24可具有油和蒸汽的平衡管路(未图示)。压缩制冷剂流过换热器26，并流至下游的膨胀器28。如本领域技术 人员所知的，换热器26在亚临界应用中为冷凝器，在跨临界应用中则为 单相换热器或气体冷却器。如上面所提及的，人们已知使用主动膨胀器 替代被动膨胀装置，如膨胀阀或固定节流膨胀装置，在该主动膨胀器中 来自更有效等熵膨胀过程的能量被收回，并被用于供动力给或驱动(至 少部分地)至少一个制冷剂系统部件，如压缩机22或24之一 (其示意性 地显示在29处)。该能量的回收和转移可直接或间接进行。例如，对于 直接能量回收，膨胀器28和压缩机22可定位在同一轴上或通过机械传动装置连接。另一方面，对于间接能量回收，来自膨胀过程的能量可转换成电能，该电能进而协助驱动压缩机22。在膨胀器28的下游，制冷剂流 过蒸发器30,然后回至压缩机22和24。经济器换热器32结合在制冷剂系 统20的回路内。人们已知经济器功能允许额外的卸载级以及性能(能力 和效率)的提高。部分制冷剂从分支管路51分流并流过经济器换热器48,分支管路51连 接至膨胀器28中的中间膨胀端口 。分支管路51连通至膨胀过程中的一点， 在该点制冷剂已至少部分膨胀至吸气和排气压力中间的压力。在分支管路 51中流动的制冷剂的压力和温度低于主制冷剂回路中的离开换热器26后 的制冷剂的压力和温度，分支管路中的制冷剂冷却经过经济器换热器48的 主回路中的制冷剂，优选按照逆流传热关系。分流制冷剂通过蒸气注入管 路53返回至压缩才几22和24，典型地该分流制冷剂处于过热状态中。已知的 是蒸气注入管路53给制冷剂提供至压缩机22和24的分支，并将制冷剂输送 到压缩机内的处于压缩过程的中间点处的压缩腔中。已知的是，每个单独 压缩机22和24可由串联连接的两个压缩机级代替。这种实施方式包括无需独立经济器膨胀装置的经济器回路，因为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制冷剂系统，包括： 成串轴操作的至少两个压缩机，所述压缩机压缩制冷剂并将该制冷剂输送至下游的第一换热器，来自所述第一换热器的制冷剂流过经济器换热器的第一通道，然后流至膨胀器，制冷剂在所述膨胀器中膨胀，所述膨胀器从所述制冷剂的膨胀过 程回收至少一部分能量，所述回收的能量用于协助驱动多个制冷剂系统部件中的至少一个； 置于所述膨胀器下游的第二换热器，来自所述膨胀器的制冷剂流过所述第二换热器，然后回至所述至少两个压缩机；以及 在所述膨胀器内的位置处分流的部分制冷剂 ，该部分制冷剂在该位置处已至少部分膨胀，该部分制冷剂流过所述经济器换热器的第二通道以冷却主制冷剂回路中的制冷剂，然后所述分流的部分制冷剂返回至所述至少两个压缩机中的至少一个。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：A利夫森，MF塔拉斯，
申请(专利权)人：开利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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