專利名稱：同軸節(jié)能器組件和方法
同軸節(jié)能器組件和方法相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用無聯(lián)邦贊助研發(fā)無
背景技術(shù)：
本發(fā)明總地涉及用在具有至少兩級(jí)壓縮的制冷系統(tǒng)中的用于閃蒸冷卻制冷劑流 體的節(jié)能器，且具體地是與冷凝器或例如蒸發(fā)器的其它結(jié)構(gòu)同軸布置的節(jié)能器。制冷系統(tǒng)通常包括制冷回路以提供用于冷卻指定建筑空間的冷卻水。典型的制冷 回路包括壓縮制冷劑氣體的壓縮機(jī)、將壓縮的制冷劑冷凝成液體的冷凝器、以及利用液體 制冷劑來冷卻水的蒸發(fā)器。然后將冷卻水用管道送到所要冷卻的空間?！獋€(gè)這種制冷或空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)使用至少一個(gè)離心式壓縮機(jī)并稱為離心式冷卻器。 離心式壓縮涉及僅幾個(gè)機(jī)械部件的純轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。單個(gè)離心式壓縮機(jī)冷卻器，有時(shí)也稱為單 級(jí)冷卻器，通常制冷量范圍在100至2000冷噸以上。通常，離心式冷卻器可靠性高，且需要 較少維護(hù)。離心式冷卻器在商業(yè)上和其它有高冷卻和/或加熱要求的設(shè)施中消耗大量的能 源。這種冷卻器在某些情況下具有高達(dá)30年或更久的運(yùn)行壽命。離心式冷卻器在用于例如建筑物、城市住宅(例如多層建筑物)或大學(xué)校園時(shí)提 供一定的優(yōu)點(diǎn)和效率。這些冷卻器在包括中東條件在內(nèi)的寬范圍溫度應(yīng)用中是有用的。較 低制冷量的螺桿式壓縮機(jī)、渦旋式壓縮機(jī)或往復(fù)型壓縮機(jī)通常用于例如基于水的冷卻器應(yīng)用。現(xiàn)有冷卻器中的一個(gè)部件是節(jié)能器。該節(jié)能器改進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。節(jié)能器通常用在制冷系統(tǒng)的冷凝器與蒸發(fā)器之間以將制冷劑流體冷卻到其離開 冷凝器的溫度以下。當(dāng)制冷劑流體從冷凝器流過噴嘴、孔或其它降壓裝置進(jìn)入壓力較低的 腔室時(shí)，通過制冷劑流體的一部分的蒸發(fā)來實(shí)現(xiàn)閃蒸冷卻。閃蒸制冷劑通過在蒸發(fā)時(shí)吸收 熱量來冷卻其余流體。在與冷卻流體分離時(shí)，將制冷劑蒸氣或閃蒸氣體傳送到以中間壓力 運(yùn)行的壓縮機(jī)級(jí)的入口。冷卻的制冷劑流體從節(jié)能器流到蒸發(fā)器，制冷劑在蒸發(fā)器處與例 如水的其它流體熱交換而蒸發(fā)，從而滿足冷卻負(fù)荷。離開蒸發(fā)器的制冷劑蒸氣通常以兩級(jí) 或多級(jí)壓縮形式進(jìn)行壓縮?，F(xiàn)有節(jié)能器已設(shè)計(jì)成分開的單元，與冷卻器系統(tǒng)共有的冷凝器、 壓縮機(jī)和其它結(jié)構(gòu)不同?，F(xiàn)有冷卻器設(shè)計(jì)還通常將壓縮機(jī)的第一級(jí)排放連接到第二級(jí)壓縮機(jī)，并包括復(fù)雜 的澆鑄件和管道布置。這些設(shè)計(jì)有時(shí)稱為兩級(jí)串聯(lián)(in-line)設(shè)計(jì)。實(shí)質(zhì)上，這些串聯(lián)設(shè)計(jì)具有一系列連續(xù)澆鑄件，允許將離開第一級(jí)壓縮機(jī)的排放 氣體輸送到第二級(jí)壓縮機(jī)的入口內(nèi)。第一級(jí)壓縮機(jī)的葉輪機(jī)對(duì)所壓縮的流體施加相當(dāng)大的 切向速度。具有切向速度的流體稱為渦旋流動(dòng)。當(dāng)流體流過第一級(jí)壓縮機(jī)的擴(kuò)散器時(shí)，其 穿過180°的U形彎曲件。在返回通道彎曲件內(nèi)的一組輪葉通常用于在入口處力圖將流體流動(dòng)沿軸向方向引導(dǎo)到第二級(jí)壓縮機(jī)。該渦旋流體流動(dòng)與來自節(jié)能器的閃蒸氣體流動(dòng)組合 以實(shí)質(zhì)上內(nèi)部冷卻第一級(jí)壓縮的渦旋氣體。實(shí)踐中，兩種流動(dòng)的混合并不像所要求那樣徹 底，且主要在流體流動(dòng)路徑下游足夠遠(yuǎn)處進(jìn)行，例如在第二級(jí)葉輪機(jī)內(nèi)進(jìn)行，僅得到適度的 效率改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例，用在冷卻器系統(tǒng)內(nèi)的同軸節(jié)能器包括具有公共縱向軸 線的內(nèi)部殼體和外部殼體。外部殼體具有用于從多級(jí)壓縮機(jī)的上游壓縮機(jī)級(jí)接收流體的入 口和用于將流體傳送到多級(jí)壓縮機(jī)的下游壓縮機(jī)級(jí)的出口。流動(dòng)室形成圍繞內(nèi)部殼體的流 體流動(dòng)路徑。閃蒸室用于將液態(tài)流體閃蒸成氣態(tài)。所述閃蒸室與流動(dòng)室之間的流動(dòng)通路將 閃蒸氣體從閃蒸室傳送到流動(dòng)室。從閃蒸室傳送的閃蒸氣體和從外部殼體的入口接收的流 體沿朝向外部殼體出口的流體流動(dòng)路徑混合。在本發(fā)明的又一較佳實(shí)施例中，一種使流體流過冷卻器系統(tǒng)內(nèi)同軸節(jié)能器的方 法，包括以下步驟將流體從多級(jí)壓縮機(jī)的上游壓縮機(jī)級(jí)接收到同軸節(jié)能器內(nèi)；在同軸節(jié) 能器的閃蒸室內(nèi)將液體閃蒸成氣體；使閃蒸室內(nèi)的氣體通過流動(dòng)通路通入同軸節(jié)能器的流 動(dòng)室；以及使從閃蒸室傳送的氣體和從外部殼體的入口接收的流體沿流體流動(dòng)路徑混合和 流動(dòng)，并到達(dá)同軸節(jié)能器的出口。該方法的同軸節(jié)能器包括具有公共縱向軸線的內(nèi)部殼體 和外部殼體，所述外部殼體具有用于從上游壓縮機(jī)級(jí)接收流體的入口和用于向下游壓縮機(jī) 級(jí)傳送流體的出口 ；流動(dòng)室，該流動(dòng)室形成圍繞內(nèi)部殼體的流體流動(dòng)路徑；閃蒸室，該閃蒸 室用于將液態(tài)流體閃蒸成氣態(tài)；以及所述閃蒸室與流動(dòng)室之間的流動(dòng)通路，該通路用于將 閃蒸氣體從閃蒸室傳送到流動(dòng)室；其中從閃蒸室傳送的閃蒸氣體和從外部殼體的入口接收 的流體沿朝向外部殼體出口的流體流動(dòng)路徑混合。同軸節(jié)能器的各實(shí)施例消除常規(guī)線性設(shè)計(jì)，將多個(gè)功能組合在一個(gè)一體式系統(tǒng) 內(nèi)，改進(jìn)了進(jìn)入第二級(jí)之前內(nèi)部冷卻氣體的流體混合，并改進(jìn)了通過系統(tǒng)的流體流動(dòng)動(dòng)力 學(xué)(例如渦旋減少)，這又改進(jìn)了冷卻器性能。該同軸節(jié)能器可在寬制冷量范圍內(nèi)運(yùn)行，并 以緊湊尺寸提供改進(jìn)的效率。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和結(jié)構(gòu)將從本發(fā)明的較佳實(shí)施例的說明書和以下權(quán)利要求書 中顯現(xiàn)出來。


以下附圖盡可能地包括指示相同特征的相同附圖標(biāo)記圖1示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的冷卻器系統(tǒng)和各種部件的立體圖。圖2示出冷卻器系統(tǒng)的端部剖切圖，示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例用于冷凝器和蒸發(fā) 器的管布置。圖3示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的冷卻器系統(tǒng)的另一立體圖。圖4示出用于根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的冷卻器系統(tǒng)的多級(jí)離心式壓縮機(jī)的剖視圖。圖5示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的附連到同軸節(jié)能器布置的共形吸出管的立體圖。圖6示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例定位在附連到終級(jí)壓縮機(jī)上游的同軸節(jié)能器布置 的共形吸出管之間的三個(gè)腿部吸入管的第一腿部?jī)?nèi)的渦旋減少器和旋渦隔板。
具體實(shí)施例方式參照附圖的圖1-3，用于制冷系統(tǒng)的冷卻器或冷卻器系統(tǒng)20。圖1-3中示出單個(gè) 離心式冷卻器系統(tǒng)和冷卻器20的基本部件。冷卻器20包括為了圖的簡(jiǎn)化而未示出的多個(gè) 其它常規(guī)結(jié)構(gòu)。此外，作為詳細(xì)說明的序文，應(yīng)當(dāng)注意到，在本說明書和所附權(quán)利要求書中 所使用的單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”以及“該”包括復(fù)數(shù)形式，除非文中清楚地另有說明。在所示實(shí)施例中，冷卻器20包括蒸發(fā)器22、多級(jí)壓縮機(jī)24和同軸節(jié)能器40，多級(jí) 壓縮機(jī)24具有由變速直接驅(qū)動(dòng)永磁電動(dòng)機(jī)36驅(qū)動(dòng)的非終級(jí)壓縮機(jī)26和終級(jí)壓縮機(jī)28，同 軸節(jié)能器40帶有冷凝器44。冷卻器20是指約250至2000冷噸或更大范圍內(nèi)的相對(duì)大冷 噸位的離心式冷卻器。在較佳實(shí)施例中，壓縮機(jī)級(jí)數(shù)命名表示在冷卻器的壓縮機(jī)部分內(nèi)有多個(gè)不同級(jí)別 的氣體壓縮。盡管下文將多級(jí)壓縮機(jī)24描述為較佳實(shí)施例中的兩級(jí)構(gòu)造，但本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員會(huì)容易地理解，考慮到本發(fā)明的各實(shí)施例和特征不僅包括并應(yīng)用于兩級(jí)壓縮機(jī)/ 冷卻器，而且還包括并應(yīng)用于單級(jí)或其它串聯(lián)或并聯(lián)的多級(jí)壓縮機(jī)/冷卻器。參照?qǐng)D1-2，例如，示出較佳蒸發(fā)器22為殼管式。這種蒸發(fā)器是滿溢式。蒸發(fā)器 22也可以是其它已知類型并可布置成單個(gè)蒸發(fā)器或者串聯(lián)或并聯(lián)的多個(gè)蒸發(fā)器，例如將單 獨(dú)的蒸發(fā)器連接到每個(gè)壓縮機(jī)。如下文進(jìn)一步解釋的那樣，蒸發(fā)器22也可與節(jié)能器42同 軸布置。蒸發(fā)器22可由碳鋼和/或包括銅合金傳熱管在內(nèi)的其它適當(dāng)材料制成。蒸發(fā)器22內(nèi)的制冷劑實(shí)施冷卻功能。在蒸發(fā)器22內(nèi)發(fā)生熱交換過程，其中液態(tài)制 冷劑通過蒸發(fā)成蒸氣而改變狀態(tài)。該狀態(tài)改變以及制冷劑蒸氣的任何過熱產(chǎn)生冷卻效應(yīng)， 該冷卻效應(yīng)冷卻穿過蒸發(fā)器22內(nèi)蒸發(fā)器管48的液體(通常是水)。容納在蒸發(fā)器22內(nèi)的 蒸發(fā)器管48可具有各種直徑和厚度并通常由銅合金制成。各管可以是可更換的，并機(jī)械地 擴(kuò)展成管板且是外部有翅片的無縫管。將冷卻水或加熱水從蒸發(fā)器22泵吸到空氣處理單元(未示出)。將來自正在調(diào)節(jié) 溫度的空間的空氣抽吸經(jīng)過空氣處理單元內(nèi)的盤管，該空氣處理單元在空氣調(diào)節(jié)的情況下 包含冷卻水。冷卻抽入的空氣。然后強(qiáng)制冷卻空氣通過空氣調(diào)節(jié)空間并冷卻該空間。此外，在蒸發(fā)器22內(nèi)發(fā)生熱交換過程期間，制冷劑蒸發(fā)并作為低壓(相對(duì)于該級(jí) 別排放)氣體被引導(dǎo)通過非終級(jí)吸入入口管50，到達(dá)非終級(jí)壓縮機(jī)26。非終級(jí)吸入入口管 50可以是例如連續(xù)肘管或多件式肘管。例如在圖1-3的非終級(jí)吸入入口管50的實(shí)施例中示出三件式肘管。非終級(jí)吸入 入口管50的內(nèi)徑的尺寸設(shè)置成使液態(tài)制冷劑液滴被抽入非終級(jí)壓縮機(jī)26的風(fēng)險(xiǎn)最小。例 如，其中非終級(jí)吸入入口管50的內(nèi)徑可根據(jù)對(duì)目標(biāo)質(zhì)量流率的每秒60英尺限速、制冷劑溫 度以及三件式肘管構(gòu)造來設(shè)置尺寸。在多件非終級(jí)吸入入口管50的情況下，每個(gè)管件的長(zhǎng) 度也可定尺寸成用于較短的出口部分以例如使角部旋渦的產(chǎn)生最少。為了調(diào)節(jié)從非終級(jí)吸入入口管50輸送到非終級(jí)壓縮機(jī)26的流體流動(dòng)分布，如圖 6所示且在下文進(jìn)一步描述的渦旋減少器或減渦器146可以選配地包含在非終級(jí)吸入入口 管50內(nèi)。制冷劑氣體在其被多級(jí)離心式壓縮機(jī)24、且具體是非終級(jí)離心式壓縮機(jī)26抽吸 時(shí)穿過非終級(jí)吸入入口管50。通常，在冷卻器的封閉制冷回路運(yùn)行期間，多級(jí)壓縮機(jī)通過一個(gè)或多個(gè)葉輪機(jī)的
7轉(zhuǎn)動(dòng)多級(jí)壓縮制冷劑氣體和其它氣化流體。該轉(zhuǎn)動(dòng)使流體加速，且又增加流體的動(dòng)能。由 此，壓縮機(jī)使諸如制冷劑的流體的壓力從蒸發(fā)壓力上升到冷凝壓力。該布置提供了從較低 溫度環(huán)境吸熱并將熱量排放到較高溫度環(huán)境的有效裝置。較佳壓縮機(jī)組件可包括混合流動(dòng)葉輪機(jī)和/或入口流動(dòng)調(diào)節(jié)組件，該組件的結(jié) 構(gòu)、功能和運(yùn)行的細(xì)節(jié)公開在共同轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的共同待審查申請(qǐng)第12/034，594 號(hào)、第12/034，607號(hào)以及第12/034，608號(hào)中，并清楚地以參見的方式納入本文。較佳壓縮 機(jī)組件的簡(jiǎn)要討論如下；但是，其它壓縮機(jī)組件也可用于本發(fā)明的各實(shí)施例?，F(xiàn)參照?qǐng)D4，壓縮機(jī)24通常是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的單元。可變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)多級(jí)壓縮 機(jī)?？勺兯衮?qū)動(dòng)系統(tǒng)包括較佳地位于非終級(jí)壓縮機(jī)26與終級(jí)壓縮機(jī)28之間的永磁電動(dòng)機(jī) 36以及用于低壓(小于約600伏)、50Hz和60Hz應(yīng)用的具有功率電子器件的可變速驅(qū)動(dòng) 器38?？勺兯衮?qū)動(dòng)系統(tǒng)效率、到電動(dòng)機(jī)軸輸出的線路輸入可較佳地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行范圍內(nèi)約 95%的最小值。盡管常規(guī)類型的電動(dòng)機(jī)可用于本發(fā)明的實(shí)施例并從中受益，但較佳的電動(dòng)機(jī)是永 磁電動(dòng)機(jī)36。永磁電動(dòng)機(jī)36與其它電動(dòng)機(jī)類型相比可增加系統(tǒng)效率。較佳電動(dòng)機(jī)36包括直接驅(qū)動(dòng)、可變速、密封、永磁電動(dòng)機(jī)?？赏ㄟ^改變供給到電 動(dòng)機(jī)36的電功率的頻率來控制電動(dòng)機(jī)36的速度。較佳電動(dòng)機(jī)36的馬力可在約125至約 2500馬力范圍內(nèi)變化。永磁電動(dòng)機(jī)36受可變速驅(qū)動(dòng)器38的控制。一實(shí)施例的永磁電動(dòng)機(jī)38緊湊、高效、 可靠且與常規(guī)電動(dòng)機(jī)相比相對(duì)安靜。由于減小了壓縮機(jī)組件的物理尺寸，所以使用的壓縮 機(jī)電動(dòng)機(jī)必須在尺寸上成比例以完全實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的流體流動(dòng)路徑和壓縮機(jī)構(gòu)件形狀和尺寸 的優(yōu)點(diǎn)。與采用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)組件的常規(guī)現(xiàn)有設(shè)計(jì)相比較時(shí)，電動(dòng)機(jī)36體積減小約 30至50%或更多，并具有超過250冷噸的制冷量。本發(fā)明實(shí)施例產(chǎn)生的尺寸縮小通過使用 與通過更常規(guī)實(shí)踐中所能實(shí)現(xiàn)的相比更少的材料和更小的尺寸而提供高效、可靠且安靜運(yùn) 行的更大可能性。通常AC電源(未示出)將對(duì)可變速驅(qū)動(dòng)器38供給多相電壓和頻率。根據(jù)AC電 源，輸送到可變速驅(qū)動(dòng)器38的AC電壓或線路電壓在50Hz或60Hz的線路頻率下通常具有 200V、230V、380V、415V、480V 或 600V 的標(biāo)稱值。永磁電動(dòng)機(jī)36包括轉(zhuǎn)子68和定子70。定子70包括圍繞層疊鋼極形成的線圈，層 疊鋼極將可變速驅(qū)動(dòng)器施加的電流轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動(dòng)磁場(chǎng)。定子70安裝在壓縮機(jī)組件內(nèi)固定位 置并圍繞轉(zhuǎn)子68安裝，用轉(zhuǎn)動(dòng)磁場(chǎng)包圍轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子68是電動(dòng)機(jī)36的轉(zhuǎn)動(dòng)部件并包括具有 永磁體的鋼結(jié)構(gòu)，其提供與轉(zhuǎn)動(dòng)定子磁場(chǎng)相互作用的磁場(chǎng)以產(chǎn)生轉(zhuǎn)子扭矩。轉(zhuǎn)子68可具有 多個(gè)磁體并可包括埋入轉(zhuǎn)子鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)或安裝在轉(zhuǎn)子鋼結(jié)構(gòu)表面的磁體。轉(zhuǎn)子68表面安裝 磁體用低損失細(xì)絲、金屬保持套管或通過其它裝置固定到轉(zhuǎn)子鋼支承件。永磁電動(dòng)機(jī)36的 性能和尺寸部分地歸因于使用高能量密度的永磁體。使用高能量密度磁材料(至少20MG0e (兆高斯奧斯特))形成的永磁體形成強(qiáng)的、 比常規(guī)材料更密的磁場(chǎng)。用具有更強(qiáng)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)子，可產(chǎn)生更大的扭矩，且形成的電動(dòng)機(jī)與包 括感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在內(nèi)的常規(guī)電動(dòng)機(jī)相比每單位體積可產(chǎn)生更大的馬力輸出。通過比較，永磁 體電動(dòng)機(jī)36的每單位體積的扭矩比用在相當(dāng)制冷量的制冷冷卻器中的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的每單 位體積的扭矩高至少約75%。結(jié)果是較小尺寸的電動(dòng)機(jī)符合特定壓縮機(jī)組件的所要求的馬力。用轉(zhuǎn)子68內(nèi)永磁體的數(shù)量和放置可實(shí)現(xiàn)其它制造、性能、運(yùn)行方面的優(yōu)點(diǎn)和缺 點(diǎn)。例如，由于沒有中介材料的磁損失，易于制造成形成精確磁場(chǎng)，且有效使用轉(zhuǎn)子場(chǎng)而產(chǎn) 生響應(yīng)度高的轉(zhuǎn)子扭矩，所以表面安裝磁體可用于實(shí)現(xiàn)更大的電動(dòng)機(jī)效率。同樣，埋入磁體 可用于實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單制造的組件并反應(yīng)于負(fù)載變化來控制啟動(dòng)和運(yùn)行轉(zhuǎn)子扭矩。諸如滾動(dòng)件軸承(REB)或液體動(dòng)壓軸承之類的軸承可以是油潤(rùn)滑的。其它類型的 軸承可以是無油系統(tǒng)。制冷劑潤(rùn)滑的特定類別的軸承是箔帶軸承且另一種使用具有陶瓷滾 珠的REB。每個(gè)軸承類型具有對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。可采用適于保持 約2000至約20000RPM轉(zhuǎn)動(dòng)速度范圍的任何軸承類型。用于永磁電動(dòng)機(jī)36的轉(zhuǎn)子68和定子70端匝損失與包括感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在內(nèi)的某些 常規(guī)軸承相比非常低。因此電動(dòng)機(jī)36可通過系統(tǒng)制冷劑來冷卻。由于液體制冷劑僅需要 接觸定子70的外徑，所以可免除通常用在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子內(nèi)的電動(dòng)機(jī)冷卻饋送環(huán)?；蛘?， 可計(jì)量制冷劑到定子70的外表面或到定子70的端匝以提供冷卻?？勺兯衮?qū)動(dòng)器38通常將包括電源轉(zhuǎn)換器，該電源轉(zhuǎn)換器包括線路整流器和線路 電流諧波減少器，功率電路和控制電路(這種電路還包括所有的通信和控制邏輯，包括電 子功率切換電路)?？勺兯衮?qū)動(dòng)器38將響應(yīng)于例如從與冷卻器控制面板182關(guān)聯(lián)的微處理 器(也未示出)接收的信號(hào)來通過改變供給到電動(dòng)機(jī)36的電流的頻率來增加或減小電動(dòng) 機(jī)的速度。電動(dòng)機(jī)36和/或可變速驅(qū)動(dòng)器38或其各部分的冷卻可通過使用在冷卻器系統(tǒng) 20內(nèi)循環(huán)的制冷劑或通過其它常規(guī)冷卻方法進(jìn)行。利用電動(dòng)機(jī)36和可變速驅(qū)動(dòng)器38，非 終級(jí)壓縮機(jī)26和終級(jí)壓縮機(jī)28通常具有約250冷噸至約2000冷噸或更大范圍內(nèi)的有效 制冷量，具有從約2000至約20000RPM的全負(fù)荷速度范圍。繼續(xù)參照?qǐng)D4并轉(zhuǎn)向壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)，非終級(jí)或上游壓縮機(jī)26、終級(jí)或下游壓縮機(jī)28 和任何中間級(jí)壓縮機(jī)(未示出)的結(jié)構(gòu)和功能如果不完全相同也基本上相同，且因此例如 圖4所示類似地進(jìn)行表示。但是在較佳實(shí)施例中存在壓縮機(jī)級(jí)之間的區(qū)別，并將在下文討 論其區(qū)別。未討論的特征和區(qū)別對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。較佳的非終級(jí)壓縮機(jī)26具有壓縮機(jī)殼體30，該壓縮機(jī)殼體30具有壓縮機(jī)入口 32 和壓縮機(jī)出口 34。非終級(jí)壓縮機(jī)26還包括入口流動(dòng)調(diào)節(jié)組件54、非終級(jí)葉輪機(jī)56、擴(kuò)散器 112和非終級(jí)外部蝸殼60。非終級(jí)壓縮機(jī)26可具有一個(gè)或多個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪機(jī)56，用于壓縮諸如制冷劑的流 體。這種制冷劑可以是液體、氣體或多相的，并可包括R-123制冷劑。也可考慮諸如R-134a、 R-245fa、R-141b及其它的其它制冷劑以及制冷劑混合物。此外，本發(fā)明還考慮使用共沸混 合物，非共沸混合物和/或其混合物或摻合物已經(jīng)開發(fā)作為通用的所考慮的制冷劑的替代 物。通過使用電動(dòng)機(jī)36和可變速驅(qū)動(dòng)器38，多級(jí)壓縮機(jī)24在冷卻器系統(tǒng)上的流動(dòng)或 壓頭要求不需要壓縮機(jī)以最大制冷量運(yùn)行時(shí)可低速運(yùn)行，且在對(duì)冷卻器制冷量的需求增加 時(shí)高速運(yùn)行。即，電動(dòng)機(jī)36的速度可改變成與變化的系統(tǒng)要求相匹配，這致使與沒有可變 速驅(qū)動(dòng)器的壓縮機(jī)相比提高約30%的系統(tǒng)運(yùn)行效率。通過在冷卻器上的負(fù)荷或壓頭不高或 不是其最大值時(shí)低速運(yùn)行壓縮機(jī)24，可提供足夠的制冷效果來以節(jié)能方式冷卻減少的熱負(fù) 荷，使冷卻器從運(yùn)行成本觀點(diǎn)看更經(jīng)濟(jì)，并使冷卻器的運(yùn)行與不能進(jìn)行這種負(fù)荷匹配的冷卻器相比極為高效。仍參照?qǐng)D1-4，將制冷劑從非終級(jí)吸入管50抽吸到非終級(jí)壓縮機(jī)26的一體式入口 流動(dòng)調(diào)節(jié)組件54。一體式入口流動(dòng)調(diào)節(jié)組件54包括入口流動(dòng)調(diào)節(jié)殼體72，該入口流動(dòng)調(diào) 節(jié)殼體72形成具有流動(dòng)調(diào)節(jié)通道入口 76和流動(dòng)調(diào)節(jié)通道出口 78的流動(dòng)調(diào)節(jié)通道74。通 道74部分地由具有護(hù)罩側(cè)表面82的護(hù)罩壁80、流量調(diào)節(jié)前端84、壓桿86、流量調(diào)節(jié)體92 以及多個(gè)入口引導(dǎo)輪葉/葉片100限定。這些結(jié)構(gòu)可以以渦旋減少器146作為補(bǔ)充，協(xié)作 以產(chǎn)生輸送到葉片100的流體流動(dòng)特性，使得需要葉片100的較少轉(zhuǎn)動(dòng)來形成用于在葉輪 機(jī)56、58內(nèi)高效運(yùn)行的目標(biāo)渦旋分布。圖4還示出雙端軸66，該雙端軸66具有安裝在軸66 —端上的非終級(jí)葉輪機(jī)56和 在軸66另一端上的終級(jí)葉輪機(jī)58。該實(shí)施例的雙端軸構(gòu)造允許進(jìn)行兩級(jí)或多級(jí)壓縮。葉 輪機(jī)軸66通常是動(dòng)態(tài)平衡的，以用于減振運(yùn)行，較佳地且主要地用于無振運(yùn)行。葉輪機(jī)56、58，軸66和電動(dòng)機(jī)36的不同布置和定位對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說 是顯而易見的，且在本發(fā)明的范圍內(nèi)。還應(yīng)當(dāng)理解，在該實(shí)施例中，葉輪機(jī)56、葉輪機(jī)58和 增加到壓縮機(jī)24的任何其它葉輪機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能即使不完全相同也基本上相同。但是，葉 輪機(jī)56、葉輪機(jī)58和任何其它葉輪機(jī)可能必須提供葉輪機(jī)之間不同的流動(dòng)特性。在較佳實(shí)施例中，將流體從葉輪機(jī)56、58和擴(kuò)散器112輸送到分別用于每級(jí)的非 終級(jí)外部蝸殼60和終級(jí)外部蝸殼62。圖1-4所示的蝸殼60、62是外部蝸殼。蝸殼60、62 具有大于擴(kuò)散器112出口處質(zhì)心半徑的質(zhì)心半徑。蝸殼60、62對(duì)每級(jí)分別具有彎曲漏斗形 且面積向排放端口 64增加。稍離開最大值擴(kuò)散器中心線的蝸殼有時(shí)稱為外懸。該實(shí)施例的外部蝸殼60、62代替常規(guī)返回通道設(shè)計(jì)并包括兩個(gè)部分渦卷部分和 排放圓錐部分。在部分負(fù)荷時(shí)使用蝸殼60、62與返回通道相比降低損失，且在全負(fù)荷時(shí)具 有大約相同或更少的損失。由于橫截面面積增加，蝸殼60、62的渦卷部分內(nèi)的流體處于大 約恒定的靜態(tài)壓力，從而其在擴(kuò)散器出口處產(chǎn)生無變形邊界條件。該排放圓錐通過面積增 加而增加交換動(dòng)能時(shí)的壓力。在該實(shí)施例的非終級(jí)壓縮機(jī)26的情況下，將流體從外部蝸殼60輸送到同軸節(jié)能 器40。在該實(shí)施例的終級(jí)壓縮機(jī)28的情況下，將流體從外部蝸殼62輸送到冷凝器44 (可 與節(jié)能器同軸布置)?，F(xiàn)轉(zhuǎn)向同軸節(jié)能器40，同軸節(jié)能器40具有與冷凝器44同軸布置的節(jié)能器42。申 請(qǐng)人將該布置稱為示例性同軸節(jié)能器40。同軸節(jié)能器40將多種功能組合成一個(gè)整體系統(tǒng) 并進(jìn)一步提高系統(tǒng)效率。同軸用于表示其中一個(gè)結(jié)構(gòu)(例如節(jié)能器42)具有與至少一個(gè)另 一結(jié)構(gòu)(例如冷凝器44或蒸發(fā)器22)重合的軸線的普通含義。對(duì)較佳同軸節(jié)能器40的討 論如下。通過使用同軸節(jié)能器40，可對(duì)冷卻器20內(nèi)發(fā)生的壓縮過程增加附加效率，并增加 冷卻器20的總體效率。同軸節(jié)能器40將多種功能組合成一個(gè)整體系統(tǒng)并進(jìn)一步提高系統(tǒng) 效率。在本發(fā)明范圍內(nèi)的其它同軸節(jié)能器布置是顯而易見的。例如，盡管在較佳實(shí)施例 中節(jié)能器42圍繞冷凝器44并與其同軸，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在某些情況下節(jié)能 器42圍繞蒸發(fā)器22可能是有利的。這種情況的一個(gè)實(shí)例是其中由于特定應(yīng)用或使用冷卻 器20，需要蒸發(fā)器22在由節(jié)能器42圍繞時(shí)實(shí)際上用作散熱裝置來提供對(duì)流過節(jié)能器40的制冷劑氣體的附加中間級(jí)冷卻，預(yù)期產(chǎn)生冷卻器20內(nèi)制冷循環(huán)的總體效率的增加。如圖2和6所示，同軸節(jié)能器包括具有公共縱向軸線的內(nèi)部殼體184和外部殼體 186。外部殼體186具有用于從多級(jí)壓縮機(jī)的一級(jí)接收流體的入口和用于將流體傳送到多 級(jí)壓縮機(jī)的一級(jí)的出口。節(jié)能器40較佳地具有兩個(gè)腔室流動(dòng)室，該流動(dòng)室形成圍繞內(nèi)部殼體的流體流動(dòng) 路徑；以及節(jié)能器閃蒸室158，該閃蒸室用于將液態(tài)流體閃蒸成氣態(tài)。在一實(shí)施例中，節(jié)能 器40具有通過兩個(gè)螺旋式擋板154隔離的兩個(gè)腔室。擋板154的數(shù)量可變化。擋板154 將節(jié)能器閃蒸室158與過熱室160隔離。節(jié)能器閃蒸室158包含兩相流體氣體和液體。冷凝器44將液體供給到節(jié)能器閃 蒸室158。圖6所示的螺旋式擋板154形成所述閃蒸室158與流動(dòng)室160之間的流動(dòng)通路 156，該流動(dòng)通路用于將閃蒸氣體從閃蒸室158傳送到流動(dòng)室160。該較佳布置使得從閃蒸 室158傳送的閃蒸氣體和從外部殼體186的入口接收的流體能夠沿朝向外部殼體186出口 的流體流動(dòng)路徑混合。在一實(shí)施例中，圖6中所示的螺旋式擋板154形成由兩個(gè)噴射狹槽 限定的流動(dòng)通路156。流動(dòng)通路156可采取其它形式，諸如擋板154上的多個(gè)穿孔。在運(yùn)行期間，通過噴射狹槽156將節(jié)能器閃蒸室158內(nèi)的氣體抽出進(jìn)入過熱室 160。螺旋式擋板154定向成使流體通過螺旋式擋板154的兩噴射狹槽156流出。流體沿 與從非終級(jí)壓縮機(jī)26排出的流動(dòng)大致相同的切線方向流出。流動(dòng)通路156的表面面積的 尺寸設(shè)置成在流動(dòng)通路156內(nèi)產(chǎn)生相對(duì)于相鄰的局部混合過熱室160 (吸入管側(cè))大致匹 配的速度和流率。這需要流動(dòng)通路156的基于切向排放圓錐流動(dòng)的位置的不同噴射表面面 積，其中最靠近最短路徑長(zhǎng)度距離形成較小間隙，在最遠(yuǎn)路徑長(zhǎng)度距離形成較大間隙。當(dāng)例 如使用兩級(jí)以上壓縮時(shí)可設(shè)置中間過熱室160和閃蒸室。節(jié)能器閃蒸室158引入流過冷卻器20的總流體的約10% (可以更多或更少)。節(jié) 能器閃蒸室158用來自非終級(jí)壓縮機(jī)26的排放圓錐的過熱氣體引入較低溫度的節(jié)能器閃 蒸氣體。同軸節(jié)能器42布置將來自節(jié)能器閃蒸室158的固有局部渦旋與通過非終級(jí)壓縮 機(jī)26的切向排放(在一實(shí)施例中通常在冷凝器44的外徑頂部和同軸布置的節(jié)能器42的 內(nèi)徑上的排放)引起的總體渦流充分混合。將腔室162內(nèi)的液體輸送到蒸發(fā)器22。節(jié)能器閃蒸室158底部?jī)?nèi)的液體與過熱 室160密封。液體室162的密封可通過將擋板154焊接到同軸布置的節(jié)能器42的外殼體 來密封。將其它匹配表面之間的泄漏最小化至小于約5%。除了將多個(gè)功能組合到一個(gè)整體系統(tǒng)中之外，同軸節(jié)能器40還形成緊湊的冷卻 器20布置。該布置之所以有利還因?yàn)榕c現(xiàn)有節(jié)能器系統(tǒng)相比，來自節(jié)能器閃蒸室158的閃 蒸流體更好地與來自非終級(jí)壓縮機(jī)26的流動(dòng)混合，在現(xiàn)有節(jié)能器系統(tǒng)中有閃蒸節(jié)能器氣 體在進(jìn)入終級(jí)壓縮機(jī)28之前不混合的傾向。此外，當(dāng)混合的流出過熱氣體沿周向行進(jìn)到終 級(jí)壓縮機(jī)28并到達(dá)切向終級(jí)吸入入口 52時(shí)，同軸節(jié)能器40消散局部圓錐排放渦旋。盡管 在終級(jí)吸入入口管52的入口處存在一定的總體渦旋，但與非終級(jí)壓縮機(jī)26圓錐排放渦旋 速度相比同軸節(jié)能器40將流體渦旋減少約80%?？梢钥蛇x地通過在終級(jí)吸入管52內(nèi)增加 渦旋減少器或減渦器146來減少其余的總體渦旋。轉(zhuǎn)向圖6，可增加旋渦隔板164來控制共形吸出管142的四分之一部分內(nèi)的強(qiáng)烈局部角渦系。旋渦隔板164的位置是在同軸布置的節(jié)能器42和共形吸出管142的最相切交 疊點(diǎn)(pick up point)上的相對(duì)側(cè)上。旋渦隔板164較佳地通過從共形吸出管142的內(nèi)徑 突出的金屬板裙部(需要不超過一半的管或180度)形成，并界定冷凝器44的外徑與同軸 布置的節(jié)能器42的內(nèi)徑之間的表面。旋渦隔板164消除在吸出管142的入口區(qū)域內(nèi)形成 的角旋渦或使其最少。在供給入口流動(dòng)調(diào)節(jié)組件54之前螺旋吸出管142圍繞更大角距離 纏繞的情況下，可能不需要使用旋渦隔板164。通過終級(jí)壓縮機(jī)28的終級(jí)葉輪機(jī)58從該實(shí)施例的同軸節(jié)能器40抽吸制冷劑蒸 氣并將其輸送到共形吸出管142。參照?qǐng)D5，共形吸出管142具有約180度的總管繞角度， 該管繞角度示出為從吸出管142自恒定面積變化的位置開始到其具有零面積的位置。吸出 管142的吸出管出口 144具有與共軸布置的節(jié)能器42的冷凝器44的內(nèi)徑位于相同平面內(nèi) 的外徑表面。共形吸出管142實(shí)現(xiàn)進(jìn)入下一級(jí)壓縮的改進(jìn)的流體流動(dòng)分布、變形控制和渦 旋控制。共形吸出管142可具有多個(gè)腿部。使用多個(gè)腿部比圖5所示的共形吸出管142生 產(chǎn)成本更低。使用這種構(gòu)造具有小于90度的總管繞角度，該管繞角度從突出的管自恒定面 積變化的位置開始到減小得多的面積的位置。具有多個(gè)腿部的吸出管142實(shí)現(xiàn)對(duì)分布、變 形和渦旋控制的約80%的理想管結(jié)果。仍參照?qǐng)D6，將流體從吸出管142輸送到終級(jí)吸入管52。終級(jí)吸入管52的構(gòu)造與 入口吸入管50如果不完全相同構(gòu)造也與其類似。所述吸入管50、52可以是三件式肘管。例 如，所示終級(jí)吸入管52具有第一腿部52A、第二腿部52B和第三腿部52C。可選的是，渦旋減少器或減渦器146可定位在終級(jí)吸入管52內(nèi)。較佳渦旋減少器 146的結(jié)構(gòu)、功能和運(yùn)行的細(xì)節(jié)公開在共同轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的共同待審查申請(qǐng)序列號(hào) 第—，并清楚地以參見的方式納入本文。較佳渦旋減少器146的簡(jiǎn)要討論如下；但是，其 它渦旋減少器也可用于本發(fā)明的各實(shí)施例。渦旋減少器146可定位在第一腿部52A、第二腿部52B或第三腿部52C內(nèi)。參照?qǐng)D 6，渦旋減少器146的實(shí)施例具有流動(dòng)導(dǎo)管148和連接到流動(dòng)導(dǎo)管148以及吸入管50、52的 徑向輪葉150。流動(dòng)導(dǎo)管148和徑向輪葉150的數(shù)量可根據(jù)設(shè)計(jì)流動(dòng)條件而變化。流動(dòng)導(dǎo) 管148和曲面或非曲面徑向輪葉150形成多個(gè)流動(dòng)室152。渦旋減少器146定位成使流動(dòng) 室152具有與吸入管50、52重合的中心。渦旋減少器146將渦旋的上游流動(dòng)變成渦旋減少 器146下游的基本上軸向流動(dòng)。流動(dòng)導(dǎo)管148較佳地具有兩個(gè)同心的流動(dòng)導(dǎo)管148并選擇 成實(shí)現(xiàn)相同的面積并使阻塞最少。腔室152的數(shù)量通過所要求的渦旋控制的量來設(shè)置。越多的腔室和越多的輪葉以 更大的阻塞為代價(jià)產(chǎn)生更好的減渦控制。在一實(shí)施例中，有四個(gè)徑向輪葉150，輪葉150的 尺寸和形狀無分別地做成將切向速度分量轉(zhuǎn)換成軸向，并提供最少阻塞。渦旋減少器146的位置可根據(jù)設(shè)計(jì)流動(dòng)條件而位于吸入管52內(nèi)的其它位置。如 上所述，渦旋減少器146可放置在非終級(jí)吸入管50內(nèi)或終級(jí)吸入管52內(nèi)，在兩所述管內(nèi)或 根本不使用。此外，渦旋減少器146的外壁可與吸入管52的外壁重合并附連?；蛘?，可將一個(gè)或 多個(gè)流動(dòng)導(dǎo)管148和一個(gè)或多個(gè)徑向輪葉150附連到外壁并作為完整單元插入吸入管50、 52內(nèi)。
如圖6所示，徑向輪葉150的一部分在上游延伸超過流動(dòng)管道148。在一實(shí)施例 中，徑向輪葉150的總弦長(zhǎng)設(shè)置成為吸入管50、52的直徑的大約一半。徑向輪葉150具有 曲面卷狀物。徑向輪葉150的曲面卷狀物卷成徑向輪葉150的最初約40%。曲面卷狀物可 變化。徑向輪葉150的脊線曲率半徑設(shè)置成與流動(dòng)入射角相匹配。人們可以通過將前緣圓 卷過徑向輪葉150的翼展來增加入射范圍。徑向輪葉150的徑向非曲面部分(沒有幾何轉(zhuǎn)彎)在徑向輪葉150的弦長(zhǎng)的約 60%處被同心流動(dòng)導(dǎo)管148捕集。制冷劑流出定位在終級(jí)吸入管52內(nèi)的渦旋減少器146 并進(jìn)一步被終級(jí)壓縮機(jī)28抽吸到下游。流體通過終級(jí)壓縮機(jī)28壓縮(類似于非終級(jí)壓縮 機(jī)26的壓縮)并通過外部蝸殼62排放出終級(jí)壓縮機(jī)出口 34而進(jìn)入冷凝器44。參照?qǐng)D2， 來自終級(jí)壓縮機(jī)28的錐形排放口大致與冷凝器管束46相切地進(jìn)入冷凝器?，F(xiàn)轉(zhuǎn)向圖1-3和6所示的冷凝器44，冷凝器44可以是殼管式的，且通常通過液體 冷卻。通常為城市用水的液體通入并通出冷卻塔，并在與熱的壓縮系統(tǒng)制冷劑通過熱交換 被加熱后流出冷凝器44，制冷劑被引導(dǎo)出壓縮機(jī)組件24以氣體狀態(tài)進(jìn)入冷凝器44。冷凝 器44可以是一個(gè)或多個(gè)分開的冷凝器單元。較佳的是，冷凝器44可以是同軸節(jié)能器40的 一部分。從制冷劑抽取的熱或者通過空氣冷卻冷凝器直接排放到大氣或通過與另一水回 路和冷卻塔的熱交換間接排放到大氣。加壓液體制冷劑從冷凝器44穿過，通過諸如小孔 (未示出)的膨脹裝置來降低制冷劑液體的壓力。發(fā)生在冷凝器44內(nèi)的熱交換過程使輸送到此的相對(duì)熱的壓縮制冷劑氣體冷凝并 作為相對(duì)冷得多的液體積在冷凝器44底部?jī)?nèi)。然后將冷凝的制冷劑引導(dǎo)出冷凝器44、穿過 排放管、到達(dá)計(jì)量裝置(未示出)，該計(jì)量裝置在較佳實(shí)施例中是固定小孔。制冷劑在穿過 計(jì)量裝置的其通路內(nèi)壓力減小，并通過膨脹過程又進(jìn)一步被冷卻，并接著主要以液體形式 被輸送通過管道返回例如蒸發(fā)器22或節(jié)能器42諸如小孔系統(tǒng)的計(jì)量裝置可以本領(lǐng)域公知的方式實(shí)施。這種計(jì)量裝置可保持整個(gè) 負(fù)荷范圍的冷凝器42、節(jié)能器42和蒸發(fā)器22之間的正確壓力差。此外，壓縮機(jī)和冷卻器系統(tǒng)的運(yùn)行通常通過例如微機(jī)控制面板182控制，該微機(jī) 控制面板182與位于冷卻器系統(tǒng)內(nèi)的傳感器連接，這允許冷卻器可靠運(yùn)行，包括冷卻器運(yùn) 行狀態(tài)的顯示?？蓪⑵渌刂破麈溄拥轿C(jī)控制面板，諸如壓縮機(jī)控制器；可與其它控制 器聯(lián)接以改進(jìn)效率的系統(tǒng)監(jiān)管控制器；軟式電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器控制器；用于調(diào)節(jié)引導(dǎo)葉片100 的控制器和/或避免系統(tǒng)流體沖擊的控制器；用于電動(dòng)機(jī)或可變速驅(qū)動(dòng)器的控制電路；并 如所應(yīng)當(dāng)理解的那樣還可考慮其它傳感器/控制器。應(yīng)當(dāng)顯而易見的是，可提供與例如可 變速驅(qū)動(dòng)器和冷卻器系統(tǒng)20的其它部件的運(yùn)行關(guān)聯(lián)的軟件。對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯而易見的是，所揭示的離心式冷卻器可容易地在其它 環(huán)境中以各種規(guī)格實(shí)施。各種電動(dòng)機(jī)類型、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和構(gòu)造用于本發(fā)明各實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。例如，多級(jí)壓縮機(jī)24的實(shí)施例可以是通常采用感應(yīng)電 動(dòng)機(jī)的直接驅(qū)動(dòng)或齒輪驅(qū)動(dòng)型。冷卻器系統(tǒng)也可串聯(lián)或并聯(lián)地連接和運(yùn)行(未示出)。例如，可將四個(gè)冷卻器連接 成根據(jù)建筑負(fù)荷和其它典型運(yùn)行參數(shù)以25%的制冷量運(yùn)行。本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍如以上說明書所描述那樣由權(quán)利要求書來限定。盡管已
13經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的特定結(jié)構(gòu)、實(shí)施例和應(yīng)用，包括最佳模式，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員可能理解其它特征、實(shí)施例或應(yīng)用也在本發(fā)明的范圍為內(nèi)。因此還考慮到權(quán)利要求書將 覆蓋這些其它特征、實(shí)施例或應(yīng)用，并包含落入本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的這些特征。
權(quán)利要求
一種用在冷卻器系統(tǒng)內(nèi)的同軸節(jié)能器，所述同軸節(jié)能器包括a.具有公共縱向軸線的內(nèi)部殼體和外部殼體；所述外部殼體具有用于從多級(jí)壓縮機(jī)的上游壓縮機(jī)級(jí)接收流體的入口和用于向下游壓縮機(jī)級(jí)傳送流體的出口；b.流動(dòng)室，所述流動(dòng)室形成圍繞所述內(nèi)部殼體的流體流動(dòng)路徑；c.閃蒸室，所述閃蒸室用于將液態(tài)流體閃蒸成氣態(tài)；以及d.所述閃蒸室與所述流動(dòng)室之間的流動(dòng)通路，所述流動(dòng)通路用于將閃蒸氣體從所述閃蒸室傳送到所述流動(dòng)室；其中從所述閃蒸室傳送的所述閃蒸氣體和從所述外部殼體的所述入口接收的所述流體沿朝向所述外部殼體的所述出口的流體流動(dòng)路徑混合。
2.如權(quán)利要求1所述的同軸節(jié)能器，其特征在于，所述流體是選自液態(tài)、氣態(tài)或多相的 R-123、R-134a 或 R-22 的制冷劑。
3.如權(quán)利要求1所述的同軸節(jié)能器，其特征在于，所述流體是共沸混合物、非共沸混合 物或其液態(tài)、氣態(tài)或多相的混合物或摻合物。
4.如權(quán)利要求1所述的同軸節(jié)能器，其特征在于，所述內(nèi)部殼體由冷凝器形成，且所述 外部殼體由節(jié)能器形成。
5.如權(quán)利要求1所述的同軸節(jié)能器，其特征在于，所述內(nèi)部殼體由蒸發(fā)器限定，且所述 外部殼體由節(jié)能器限定。
6.如權(quán)利要求1所述的同軸節(jié)能器，其特征在于，擋板內(nèi)的狹槽限定所述流動(dòng)通路；所 述擋板定位在所述流動(dòng)室與所述閃蒸室之間并限定所述閃蒸室與所述流動(dòng)室之間的相連 邊界。
7.如權(quán)利要求6所述的同軸節(jié)能器，其特征在于，所述擋板將流體密封在所述閃蒸室 內(nèi)以免流入所述流動(dòng)室。
8.如權(quán)利要求1所述的同軸節(jié)能器，其特征在于，至少兩個(gè)狹槽由用于所述流動(dòng)通路 的至少兩個(gè)螺旋式擋板形成；所述螺旋式擋板定位在所述流動(dòng)室與所述閃蒸室之間并限定 所述閃蒸室與所述流動(dòng)室之間的相連邊界。
9.如權(quán)利要求6所述的同軸節(jié)能器，其特征在于，所述流動(dòng)通路包括擋板上用于將氣 體從所述閃蒸室傳送到所述流動(dòng)室的多個(gè)穿孔。
10.如權(quán)利要求1所述的同軸節(jié)能器，其特征在于，所述流動(dòng)通路構(gòu)造成以與在所述外 部殼體的所述入口處接收的所述流體流動(dòng)大致相同的方向輸送所述流體。
11.如權(quán)利要求1所述的同軸節(jié)能器，其特征在于，所述同軸節(jié)能器的所述內(nèi)部殼體包 括冷凝器。
12.如權(quán)利要求11所述的同軸節(jié)能器，其特征在于，所述外部殼體還包括用于從所述 上游壓縮機(jī)級(jí)接收所述流體的入口 ；所述冷凝器構(gòu)造成從所述上游壓縮機(jī)級(jí)接收流體；以 及所述上游級(jí)壓縮機(jī)是非終級(jí)壓縮機(jī)，且所述下游級(jí)是終級(jí)壓縮機(jī)。
13.如權(quán)利要求12所述的同軸節(jié)能器，其特征在于，所述終級(jí)壓縮機(jī)構(gòu)造成大致與冷 凝器管束相切地將流體輸送到所述冷凝器內(nèi)。
14.如權(quán)利要求1所述的同軸節(jié)能器，其特征在于，所述同軸節(jié)能器的所述內(nèi)部殼體包 括蒸發(fā)器。
15.如權(quán)利要求14所述的同軸節(jié)能器，其特征在于，所述蒸發(fā)器構(gòu)造成將流體排放到 上游壓縮機(jī)級(jí)；以及所述上游壓縮機(jī)級(jí)是非終級(jí)壓縮機(jī)，且所述下游壓縮機(jī)級(jí)是終級(jí)壓縮機(jī)。
16.如權(quán)利要求1所述的同軸節(jié)能器，其特征在于，所述內(nèi)部殼體和所述外部殼體具有 大致細(xì)長(zhǎng)形狀。
17.如權(quán)利要求1所述的同軸節(jié)能器，其特征在于，所述內(nèi)部殼體和所述外部殼體各是 圓柱形的。
18.如權(quán)利要求1所述的同軸節(jié)能器，其特征在于，所述外部殼體的所述出口包括共形 吸出管；所述共形吸出管形成圍繞所述同軸節(jié)能器的所述外部殼體的周向流動(dòng)路徑。
19.如權(quán)利要求18所述的同軸節(jié)能器，其特征在于，所述共形吸出管具有圍繞所述同 軸節(jié)能器的約180度的纏繞角度。
20.如權(quán)利要求1所述的同軸節(jié)能器，其特征在于，旋渦隔板位于鄰近所述外部殼體的 所述出口，用于在圍繞所述外部殼體的所述出口的區(qū)域內(nèi)減少流過所述流動(dòng)室的所述流體 的局部渦旋。
21.如權(quán)利要求20所述的同軸節(jié)能器，其特征在于，所述旋渦隔板形成在所述內(nèi)部殼 體的外徑與所述外部殼體的內(nèi)徑之間從所述外部殼體的所述出口突出的裙部。
22.一種使流體流過冷卻器系統(tǒng)內(nèi)同軸節(jié)能器的方法，包括以下步驟a.將流體從多級(jí)壓縮機(jī)的上游壓縮機(jī)級(jí)接收到同軸節(jié)能器內(nèi)；所述同軸節(jié)能器包括i.具有公共縱向軸線的內(nèi)部殼體和外部殼體，所述外部殼體具有用于從多級(jí)壓縮機(jī)的所述上游壓縮機(jī)級(jí)接收流體的入口和用于向下游壓縮機(jī)級(jí)傳送流體的出口 ； .流動(dòng)室，所述流動(dòng)室形成圍繞所述內(nèi)部殼體的流體流動(dòng)路徑；iii.閃蒸室，所述閃蒸室用于將液態(tài)流體閃蒸成氣態(tài)；以及iv.所述閃蒸室與所述流動(dòng)室之間的流動(dòng)通路，所述流動(dòng)通路用于將閃蒸氣體從所述 閃蒸室傳送到所述流動(dòng)室；其中從所述閃蒸室傳送的所述閃蒸氣體和從所述外部殼體的所 述入口接收的所述流體沿朝向所述外部殼體的所述出口的流體流動(dòng)路徑混合；b.在所述閃蒸室內(nèi)將液體閃蒸成氣體；c.使閃蒸室內(nèi)的氣體通過流動(dòng)通路通入所述流動(dòng)室；以及d.使從閃蒸室傳送的氣體和從外部殼體的入口接收的流體沿流體流動(dòng)路徑混合和流 動(dòng)，并到達(dá)所述同軸節(jié)能器的出口。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于所述流體是選自液態(tài)、氣態(tài)或多相的 R-123、R-134a 或 R-22 的制冷劑。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于所述流體是共沸混合物、非共沸混合物或 其液態(tài)、氣態(tài)或多相的混合物或摻合物。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于所述內(nèi)部殼體由冷凝器形成，且所述外部 殼體由節(jié)能器形成。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于還包括將液態(tài)制冷劑從所述冷凝器輸送 到所述閃蒸室的步驟。
27.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于還包括將所述氣體通過所述外部殼體的 所述出口抽吸通過共形吸出管到達(dá)所述下游壓縮機(jī)級(jí)的步驟，其中所述下游壓縮機(jī)級(jí)是終 級(jí)壓縮機(jī)。
28.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于所述內(nèi)部殼體由蒸發(fā)器形成，且所述外部殼體由節(jié)能器形成。
29.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于所述通過步驟還包括使所述氣體通過所 述流動(dòng)通路，使得所述流動(dòng)通路構(gòu)造成以與在所述外部殼體的所述入口處接收的所述流體 流動(dòng)大致相同的切向方向輸送所述流體。
全文摘要
一種用在冷卻器系統(tǒng)(20)內(nèi)的同軸節(jié)能器(40)，包括具有公共縱向軸線的內(nèi)部殼體(184)和外部殼體(186)。外部殼體具有用于從多級(jí)壓縮機(jī)的上游壓縮機(jī)級(jí)接收流體的入口和用于將流體傳送到多級(jí)壓縮機(jī)的下游壓縮機(jī)級(jí)的出口。流動(dòng)室(160)形成圍繞內(nèi)部殼體的流體流動(dòng)路徑。閃蒸室(158)與流動(dòng)室相連并將液態(tài)流體閃蒸成氣態(tài)。所述閃蒸室與流動(dòng)室之間的流動(dòng)通路(156)用于將閃蒸氣體從閃蒸室傳送到流動(dòng)室；其中從閃蒸室傳送的閃蒸氣體和從外部殼體的入口接收的流體沿朝向外部殼體出口的流體流動(dòng)路徑混合。
文檔編號(hào)F25B43/00GK101952671SQ200980106098
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月20日
發(fā)明者P·F·哈力, R·L·杰森, R·T·詹姆士, W·J·匹爾扎克 申請(qǐng)人:特靈國(guó)際有限公司