離心式制冷劑蒸氣壓縮的制造方法
【專利摘要】用于在制冷循環(huán)中壓縮制冷劑蒸氣的離心式壓縮機(jī)。壓縮機(jī)包括由第一和第二徑向支承件(32)支承以在壓縮機(jī)殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)的葉輪驅(qū)動(dòng)軸(28)和包括安裝在葉輪驅(qū)動(dòng)軸上以與葉輪驅(qū)動(dòng)軸一同旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)離心式葉輪的葉輪組件。第一和第二徑向支承件是液力流體支承件，其中支承流體為制冷劑蒸氣。壓縮機(jī)還包括用于將制冷劑蒸氣的一部分從葉輪組件供給至第一和第二流體支承件的導(dǎo)管(36)。
【專利說(shuō)明】離心式制冷劑蒸氣壓縮機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及離心式蒸氣壓縮機(jī)，尤其涉及電驅(qū)動(dòng)(例如，電機(jī)驅(qū)動(dòng))的離心式蒸氣壓縮機(jī)，但不排除其他離心式蒸氣壓縮機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的壓縮機(jī)特別適合用于制冷電路和系統(tǒng)(諸如空氣調(diào)節(jié)、直接膨脹(DX)冷凍水和其他冷卻系統(tǒng)中的制冷電路和系統(tǒng))中，并且適合用于冷柜(例如，商用冷柜)和工業(yè)處理冷卻中。
【背景技術(shù)】
[0002]冷凍水和DX系統(tǒng)通常用于商業(yè)建筑中的空氣調(diào)節(jié)。它們還用于工藝?yán)鋮s和其他若干應(yīng)用。它們通常包括使用于提供冷凍水或空氣的至少一個(gè)制冷電路，冷凍水或空氣隨后在交換器中被用于終端單元內(nèi)的冷空氣再循環(huán)或建筑內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)管道作業(yè)。
[0003]用于這種應(yīng)用的典型的制冷電路使用循環(huán)制冷流體并且運(yùn)行在蒸氣-壓縮式制冷循環(huán)上。制冷劑以過(guò)熱蒸氣狀態(tài)進(jìn)入壓縮機(jī)并且被壓縮成較高壓力，同時(shí)提升制冷劑蒸氣的飽和溫度。來(lái)自第二級(jí)壓縮機(jī)排放口的過(guò)熱蒸氣經(jīng)過(guò)供其被冷卻、去過(guò)熱的冷凝器，然后蒸汽冷凝至飽和液體、然后至過(guò)冷液體。在建筑中的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，隨著制冷劑被冷凝至液態(tài)而從制冷劑排出的熱量通常被環(huán)境空氣帶走。從冷凝器輸出的過(guò)冷液體制冷劑隨后經(jīng)過(guò)供其經(jīng)受壓力的突然減小的膨脹裝置，從而產(chǎn)生了一定比例的液體制冷劑的絕熱閃蒸。這顯著降低了剩余液體制冷劑的飽和溫度，而剩余液體制冷劑現(xiàn)在變成了液體和蒸汽的混合物。制冷劑混合物隨后經(jīng)過(guò)供待被冷凍二次流體流過(guò)的蒸發(fā)器。冷卻液體/蒸汽制冷劑混合物的液體部分蒸發(fā)并且在這個(gè)過(guò)程中從循環(huán)水或空氣移除熱以使其冷凍。來(lái)自蒸發(fā)器出口的過(guò)熱制冷劑蒸氣隨后返回至壓縮機(jī)入口并且再次開(kāi)始循環(huán)。
[0004]多種類型的壓縮機(jī)已被用于制冷電路，包括旋轉(zhuǎn)式、螺旋式、渦旋式、往復(fù)式和離心式壓縮機(jī)。
[0005]在可用的壓縮機(jī)類型中，離心式壓縮機(jī)因其操作簡(jiǎn)單、連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、具有相對(duì)少量的活動(dòng)部件而被證明是可靠且?guī)缀醪恍枰S護(hù)的。雖然在已知的離心式壓縮機(jī)中實(shí)現(xiàn)的壓縮比(典型地約3:1至4:1)并不與通過(guò)其它類型的壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)的壓縮比一樣高，但所實(shí)現(xiàn)的壓力升高和后續(xù)溫度升高足夠用于它們被使用的傳統(tǒng)應(yīng)用。
[0006]在最知名的離心式壓縮機(jī)以及其他壓縮機(jī)類型中，油被添加至再循環(huán)的制冷劑以潤(rùn)滑壓縮機(jī)支承件(或其他移動(dòng)部分)。油必需被小心地選擇以不與制冷劑不利地反應(yīng)并且必需通過(guò)制冷劑自由地循環(huán)；制冷劑類型的變化通常要求油的變化。
[0007]制冷系統(tǒng)還必需小心地設(shè)計(jì)成確保通過(guò)制冷劑循環(huán)的油返回至壓縮機(jī)，通過(guò)在完整系統(tǒng)周圍的流動(dòng)和通過(guò)管道件的速度卷吸、重力和/或適當(dāng)?shù)穆酚?尺寸化返回，或者油分離器可以被定位在壓縮機(jī)的出口處并且為油提供單獨(dú)的返回路徑以使油從油分離器返回至壓縮機(jī)。
[0008]最近以來(lái)，為了避免與油潤(rùn)滑相關(guān)的復(fù)雜性，已經(jīng)建議了不含油的離心式壓縮機(jī)。
[0009]無(wú)油壓縮機(jī)的一個(gè)例子是Danfoss Turbocor?壓縮機(jī),這是使用磁性支承件的兩級(jí)離心式壓縮機(jī)。這些磁性支承件要求綜合控制系統(tǒng)以確保它們正確地操作和在有供電中斷的情況下的故障保護(hù)。
[0010]US2004179947描述了無(wú)油離心式壓縮機(jī)的另一個(gè)例子，在這種情況下使用油蒸氣軸頸支承件(有時(shí)被稱為“動(dòng)力”或“流體動(dòng)力”氣體支承件)以支承壓縮機(jī)的回轉(zhuǎn)軸，此處軸在支承件自身內(nèi)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在蒸氣中產(chǎn)生支承軸所需的壓力。WO 00/55506和WO94/295597進(jìn)一步描述了使用徑向動(dòng)力氣體支承件的離心式制冷壓縮機(jī)的例子，其中制冷劑自身用作支承件流體。
[0011]JP2004044954描述了單級(jí)制冷壓縮機(jī)采用流體動(dòng)力徑向支承件，即外部加壓的支承件，其中支承件流體是制冷劑自身。在正常運(yùn)轉(zhuǎn)速度下，來(lái)自壓縮機(jī)蒸氣出口的制冷劑蒸氣的一部分被供給至支承件以提供必要的加壓流以浮動(dòng)支承件。在低壓縮機(jī)速度下，支承件被加壓而不是用來(lái)自收集器的制冷劑蒸氣的供給。US 2009/311089描述了包括流體動(dòng)力徑向支承件的壓縮機(jī)的另一個(gè)例子。
[0012]最近，出現(xiàn)了越來(lái)越多的對(duì)于使用從冷凍水的制冷循環(huán)排出的熱量和DX系統(tǒng)以進(jìn)行一些有用工作(例如提供熱水)的期望。來(lái)自商業(yè)/工業(yè)鍋爐的典型的熱水溫度是82°C。傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)，另一方面包括使用參考上面的無(wú)油離心式壓縮機(jī)的類型的那些制冷系統(tǒng)，能夠通過(guò)排出的熱能生成通常不超過(guò)約50-55°C的熱水。這是因?yàn)樗鼈儾荒軌虍a(chǎn)生出顯著高的壓縮比例所致。因此應(yīng)必需使用輔助熱能源(燃油或燃?xì)忮仩t)以將水溫提高至期望的82 °C。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0013]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明通常涉及提供可改善與已知的壓縮機(jī)相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題中的一個(gè)或多個(gè)的改善后的離心式制冷劑壓縮機(jī)。
[0014]本發(fā)明的一些實(shí)施方式一般旨在提供離心式壓縮機(jī)，其能夠用于冷凍水系統(tǒng)中以在沒(méi)有輔助熱能供給的情況下提供5°C或更低的冷凍水和高達(dá)82°C或更高的熱水。
[0015]在第一方面中，本發(fā)明提供用于在制冷循環(huán)中壓縮制冷劑蒸氣的離心式壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)包括:
[0016]葉輪驅(qū)動(dòng)軸，由第一徑向支承件和第二徑向支承件支承以在壓縮機(jī)殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)；和
[0017]葉輪組件，包括安裝在葉輪驅(qū)動(dòng)軸上以與葉輪驅(qū)動(dòng)軸一同旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)離心式葉輪；
[0018]其中，第一徑向支承件和第二徑向支承件是流體動(dòng)力流體支承件(hydrodynamicfluid bearing),在流體動(dòng)力流體支承件中,支承流體為制冷劑蒸氣,該壓縮機(jī)還包括用于將制冷劑蒸氣的一部分從葉輪組件供給至第一徑向支承件和第二徑向支承件的導(dǎo)管。
[0019]流體支承件是支承負(fù)載的支承件，它們被單獨(dú)地承載在內(nèi)支承件部分與外支承件部分的相對(duì)的支承表面之間的支承件間隙中的流體(即，液體或蒸氣/氣體)的薄層上，其中，內(nèi)支承件部分固定至葉輪驅(qū)動(dòng)軸，外支承件部分固定至與軸相隔開(kāi)并且圍繞該軸的支撐結(jié)構(gòu)，例如，壓縮機(jī)殼體。在本情況下，流體是蒸氣，即，制冷劑蒸氣其本身。
[0020]本發(fā)明的這種方面的流體動(dòng)力支承件是自支撐的，并且不要求任何外部加壓以正常操作速度下使支承件浮動(dòng)。然而，用于將蒸氣的一部分從葉輪組件供給至支承件的導(dǎo)管的提供甚至是在供支承件自支撐的正常操作速度下也可用于維持蒸氣經(jīng)由支承件的流動(dòng)。這是有利的，因?yàn)槠淇捎兄诜乐刮酃傅倪M(jìn)入并且在可能必要或期望的情況下還可以幫助支承件的冷卻。具有蒸氣的一部分從葉輪組件的供給(或外部源)的這種類型的流體動(dòng)力支承件有時(shí)在以下描述中被稱為“混合(hybrid) ”支承件。
[0021]壓縮機(jī)還將典型地包括圍繞驅(qū)動(dòng)軸的殼體。壓縮機(jī)還可以包括用于驅(qū)動(dòng)葉輪驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)的電機(jī)。電機(jī)可以被安裝在壓縮機(jī)殼體內(nèi)。
[0022]在一些實(shí)施方式中，供蒸氣的一部分穿過(guò)以從葉輪組件供給至支承件的導(dǎo)管將是形成在壓縮機(jī)殼體中的通道。通道可以終止在與支承件的外部相鄰的每個(gè)支承件處，蒸氣經(jīng)由通過(guò)支承件的外部延伸的一個(gè)或多個(gè)孔饋送至兩個(gè)支承件表面之間的間隙中。通道可以例如終止在圍繞外支承件部分的外圍的環(huán)形通道中，在優(yōu)選地存在有在通道的周圍相隔開(kāi)的多孔的情況下，每個(gè)孔從該通道經(jīng)由外支承件部分延伸至支承件間隙。孔優(yōu)選地以等距相隔開(kāi)。優(yōu)選地存在有四個(gè)或更多孔。
[0023]可選地或附加地，蒸氣從葉輪組件至支承件中的一個(gè)或多個(gè)的部分饋送可以通過(guò)葉輪驅(qū)動(dòng)軸中的導(dǎo)管供給并且通過(guò)內(nèi)支承件部分中的孔注入到支承件間隙中。
[0024]通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的流體混合支承件，不需要潤(rùn)滑油并且避免了油與制冷劑之間的兼容性問(wèn)題。這潛在地打開(kāi)了以往典型地?zé)o法使用的使用制冷劑的機(jī)會(huì)。用于使支承件浮動(dòng)的制冷劑其自身(蒸氣或液體)的使用簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)并且避免了支承件流體的單獨(dú)供給的需要。
[0025]此外，諸如油泵、油分離器、油過(guò)濾器、油位控制、壓縮機(jī)曲柄軸箱加熱器和油分離器加熱器的復(fù)雜且昂貴的部件全部被消除，并一同消除了在油系統(tǒng)故障的事件中故障或系統(tǒng)停止的風(fēng)險(xiǎn)。濕氣(水蒸氣)在與制冷劑結(jié)合的現(xiàn)代、高吸濕性油中的存在可能導(dǎo)致酸的形成，這然后向驅(qū)動(dòng)電機(jī)吹風(fēng)并且導(dǎo)致了高溫部分上的鍍銅。由此，油在制冷系統(tǒng)內(nèi)的完全消除除去了作為壓縮機(jī)/系統(tǒng)故障常見(jiàn)原因的這些問(wèn)題。因?yàn)椴恍枰紤]油與新的制冷劑之間的兼容性，所以油的不存在還使得改進(jìn)新的制冷劑變得更加容易。
[0026]如在上面已記載，本發(fā)明的實(shí)施方式中徑向支承件是流體動(dòng)力支承件，當(dāng)在正常操作速度下軸在支承件自身內(nèi)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在蒸氣中產(chǎn)生了支承軸所需的壓力。面對(duì)回轉(zhuǎn)軸的支承件表面典型地凹陷(并且通常在支承件流體為蒸氣的情況下(如在本情況中)必需是這樣)以在高速下改善支承件的穩(wěn)定性和可靠性并且以確保足夠的負(fù)載能力和剛度。凹槽相對(duì)于旋轉(zhuǎn)方向成角度并且典型地為螺旋凹槽。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的這種方面，相比于參照上面的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的實(shí)施方式的流體動(dòng)力(即，自支撐(self-supporting))流體支承件被供給有來(lái)自至少一個(gè)離心式葉輪(雖然本發(fā)明的其他方面的一些實(shí)施方式可能不具有蒸氣從葉輪的供給)加壓制冷劑蒸氣。
[0028]通過(guò)提供加壓蒸氣從葉輪至支承件的供給，可以最小化壓縮機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間(該時(shí)間期間支承件不浮動(dòng))，因?yàn)樗鼈冞€未達(dá)到通過(guò)它們的旋轉(zhuǎn)所生成的壓力足以支承軸的重力負(fù)載的速度。尤其是，如果蒸氣供給來(lái)自葉輪的高壓區(qū)域，則一旦葉輪開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，其可以提供制冷劑蒸氣至支承件的加壓供給以增大由流體動(dòng)力支承件自身的旋轉(zhuǎn)所生成的壓力。
[0029]葉輪組件的至少一個(gè)葉輪通常將具有多個(gè)葉片、和位于葉輪周圍的葉輪殼體，葉輪葉片和葉輪殼體定義供制冷劑蒸氣通過(guò)葉輪組件的流道。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了接通和旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的軸的方法，該方法包括以下步驟:通過(guò)引導(dǎo)一定量蒸氣穿過(guò)流體動(dòng)力支承件以生成提升力來(lái)使用流體動(dòng)力支承件將壓縮機(jī)軸從靜止(停止)位置移位至升起(活動(dòng))位置。
[0031]蒸氣可以在高壓下處于過(guò)熱蒸氣狀態(tài)，布置成沸騰為迅速膨脹的飽和蒸氣或過(guò)熱蒸氣狀態(tài)的飽和液體與流體動(dòng)力支承件和/或軸的部件接觸以生成足夠的力以將軸從離心式壓縮機(jī)支承表面的內(nèi)表面抬離。
[0032]一旦軸達(dá)到操作速度，則自支撐動(dòng)力平衡被建立，正如下面所描述。
[0033]應(yīng)理解，本發(fā)明還提供關(guān)斷壓縮機(jī)的方法，該方法包括以下步驟:通過(guò)控制氣體流經(jīng)由出口以使壓縮機(jī)軸降下以去除由氣體帶來(lái)的任何提升效果，從而使軸與支承件的表面接觸。
[0034]一旦壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度足以使流體動(dòng)力支承件自支撐，則制冷劑蒸氣從葉輪的供給不再被需要并且其可以被關(guān)斷(并且在一些實(shí)施方式中被關(guān)斷)。然而，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，制冷劑蒸氣從葉輪的供給被維持。這具有維持制冷劑蒸氣通過(guò)支承件的流動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，這可以用于抑制污垢的進(jìn)入(或用于從支承件沖洗污垢)并且還可以用于冷卻支承件，如果需要。在壓縮機(jī)的整個(gè)操作中該蒸氣流可以繼續(xù)?？蛇x地，其可以被間歇地接通和關(guān)斷(例如，通過(guò)閥的操作)，例如只在檢測(cè)出支承件溫度的增加超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)才提供蒸氣流以冷卻支承件。
[0035]壓縮機(jī)一旦開(kāi)始加速則需要維持蒸氣經(jīng)由支承件的穩(wěn)定流的、來(lái)自葉輪的供給壓力并不高達(dá)有助于使支承件在啟動(dòng)和低速下浮動(dòng)所需的(或至少期望的)壓力。因此，在一些實(shí)施方式中，制冷劑蒸氣饋送(feed)取自葉輪組件的一個(gè)或多個(gè)輪的兩個(gè)(或更多)不同的區(qū)域，包括相對(duì)低壓區(qū)域和相對(duì)高壓區(qū)域，并且壓縮機(jī)還包括用于選擇性地將葉輪的較高壓力區(qū)域或較低壓力區(qū)域連接至將制冷劑蒸氣供給至徑向支承件(并且在一些實(shí)施方式中還供給至推力支承件)的導(dǎo)管的閥布置。通過(guò)這種方式，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)期間，例如啟動(dòng)和停止時(shí)，制冷劑蒸氣可以從葉輪組件的較高壓力區(qū)域供給，并且一旦壓縮機(jī)開(kāi)始加速和流體動(dòng)力支承件進(jìn)行自支撐，供給可以被接通以將制冷劑蒸氣從葉輪的較低壓區(qū)域供給以維持蒸氣通過(guò)支承件以用于冷卻和抑制污垢進(jìn)入。
[0036]通過(guò)在葉輪的不同的壓力區(qū)域處使用多個(gè)蒸氣分接頭(例如三個(gè)或四個(gè)或更多)以及適當(dāng)?shù)拈y布置來(lái)選擇性地從分接頭供給蒸氣，對(duì)徑向支承件每次使用一個(gè)分接頭，可以基于軸的轉(zhuǎn)速選擇制冷劑蒸氣的供給的壓力(用于較低速的較高壓力和用于較高速的較低壓力)。通過(guò)這種布置的適當(dāng)控制，支承件自身的阻力可以足以管理制冷劑蒸氣流，從而避免了對(duì)于單獨(dú)的流動(dòng)管理口的任何需要。
[0037]在支承件的加壓是使用來(lái)自葉輪布置或在流體動(dòng)力支承件中支承件自身內(nèi)的制冷劑蒸氣、或者兩者的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)的情況下，當(dāng)軸與面對(duì)該軸的支承表面之間接觸時(shí)難免會(huì)存在壓縮機(jī)從零速開(kāi)始時(shí)的啟動(dòng)周期，以及壓縮機(jī)減速至停止時(shí)停止周期。雖然因這些接觸所引起的磨損很可能是最小的，但是在一些情況下可能會(huì)期望避免甚至是這些短的接觸周期。因此，在一些實(shí)施方式中，加壓制冷劑蒸氣的外部供給被提供成獨(dú)立于壓縮機(jī)的操作，并且可以連接至支承件以將加壓制冷劑蒸氣以低速供給至支承件以在軸的旋轉(zhuǎn)速度足以在支承件內(nèi)生成足夠的壓力以用于它們的自支撐前使支承件浮動(dòng)和/或壓縮機(jī)的葉輪布置能夠在足夠的壓力下提供制冷劑蒸氣的供給以在支承件中支承軸。根據(jù)本發(fā)明的一些方面的壓縮機(jī)的支承件可以具有來(lái)自外部的蒸氣饋送以替代上面討論的來(lái)自葉輪的蒸氣供給。在一些實(shí)施方式中，在壓縮機(jī)的正常操作期間(即，啟動(dòng)和停止周期之間)可以繼續(xù)外部供給，例如以提供蒸氣以有助于防止污垢進(jìn)入支承件和/或以冷卻支承件，如果需要。該流可以是間歇性的，例如只在檢測(cè)出支承件溫度中的增加超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)接通(例如，通過(guò)適當(dāng)?shù)拈y的操作)才提供蒸氣流以冷卻支承件。
[0038]加壓蒸氣的外部供給可以包括可在壓縮機(jī)以正常的操作速度運(yùn)行時(shí)捕獲并存儲(chǔ)來(lái)自壓縮機(jī)/制冷系統(tǒng)的加壓制冷劑蒸氣的制冷劑加壓容器。在壓縮機(jī)停止和啟動(dòng)時(shí)的低速操作期間然后可以利用存儲(chǔ)在容器中的加壓制冷劑蒸氣以對(duì)支承件加壓。
[0039]可選地或附加地，當(dāng)需要時(shí)(例如，啟動(dòng)和/或停止時(shí))加壓蒸氣的外部供給可以使用蒸發(fā)器提供。優(yōu)選地，蒸發(fā)器加熱液體制冷劑以僅在需要時(shí)生成飽的制冷劑蒸氣、或更加優(yōu)選地生成能夠被供給至支承件的過(guò)熱的制冷劑蒸氣。液體制冷劑可以取自將壓縮機(jī)作為一部分的制冷電路、或者可以來(lái)自單獨(dú)的供給?？梢源嬖谟袉为?dú)的蒸發(fā)器容器以用于啟動(dòng)和停止操作、或者同一個(gè)容器可用于兩種操作。
[0040]在一些情況下,無(wú)論使用加壓制冷劑蒸氣的外部供給與否，‘空轉(zhuǎn)(dry running)’的周期(即，存在有軸與支承表面之間的接觸的旋轉(zhuǎn))在啟動(dòng)時(shí)可能是期望的，以便在制冷劑蒸氣被注入前在支承件中生成一些熱量。這是因?yàn)樵趬嚎s機(jī)停止的周期期間可能的是制冷劑蒸氣的構(gòu)成將發(fā)生在支承件中。當(dāng)液體制冷劑存在時(shí)可能不期望壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)軸與這種類型的支承件一同運(yùn)行。通過(guò)對(duì)于初始周期的空轉(zhuǎn)，所生成的摩擦熱將導(dǎo)致支承件中的任何液體蒸發(fā)，在這之后純凈的制冷劑蒸氣可以被引入。
[0041]隨著可選的或額外的空轉(zhuǎn)，支承件中的一個(gè)或多個(gè)可以具有相關(guān)聯(lián)的加熱器元件。加熱器元件可用于在制冷劑蒸氣的注入前提高支承件部件在啟動(dòng)時(shí)的溫度或者以在停止時(shí)在蒸氣注入期間維持支承件溫度。通過(guò)將支承件的溫度提高或維持在制冷劑的飽和溫度以上，可以防止冷凝液。
[0042]無(wú)論是發(fā)熱元件或是空轉(zhuǎn)周期被用于提高支承件在啟動(dòng)或停止時(shí)的溫度，優(yōu)選地都提供一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器以感測(cè)支承件的溫度?？刂葡到y(tǒng)可以利用來(lái)自溫度傳感器的輸出以確定支承件溫度何時(shí)處于制冷劑的飽和溫度下或以上，并且以隨后啟動(dòng)制冷劑蒸氣從蒸發(fā)器或加壓容器的供給。相似地，在停止時(shí)，如果需要將支承件溫度維持成足夠高以避免冷凝液和液體形成，則來(lái)自溫度傳感器的輸出可用于加熱元件的控制操作。
[0043]在一些實(shí)施方式中，將期望確保流體動(dòng)力流體支承件在葉輪驅(qū)動(dòng)軸被驅(qū)動(dòng)以旋轉(zhuǎn)之前就已浮動(dòng)(即，蒸氣膜已形成在對(duì)置的支承表面之間)。特別是在流體動(dòng)力支承件在支承件表面中的一個(gè)或兩個(gè)表面上包括凹槽的情況下，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)加壓蒸氣從外部源的供給可以作用在固定支承件上以相對(duì)于外支承件部分向內(nèi)支承件部分施加旋轉(zhuǎn)力，從而驅(qū)使葉輪驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)處于相比于壓縮機(jī)的正常操作的反向方向上。旋轉(zhuǎn)將只在支承件已浮動(dòng)后發(fā)生。由此，通過(guò)使用傳感器檢測(cè)軸的該反轉(zhuǎn)，基于該旋轉(zhuǎn)的存在控制系統(tǒng)可以確定支承件已浮動(dòng)并且信號(hào)可被發(fā)送以開(kāi)始用于葉輪驅(qū)動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)(例如，電機(jī))。去往支承件的加壓蒸氣流然后可以被終止或減小。
[0044]在其他實(shí)施方式中，可以使用用于檢測(cè)支承件何時(shí)已浮動(dòng)的可選的裝置，例如，接近傳感器以感測(cè)內(nèi)支承件部分與外支承件部分之間的相隔。
[0045]通常，將重要的是在壓縮機(jī)的整個(gè)操作中確保維持軸與徑向支承件之間的軸向校準(zhǔn)，從而允許使用熱膨脹。為了幫助實(shí)現(xiàn)支承件的校準(zhǔn)，支承件可以通過(guò)彈性支撐件被安裝至壓縮機(jī)殼體。適當(dāng)?shù)膹椥灾渭◤椥愿裟ず汀?’形環(huán)。特別是，在使用‘0’形環(huán)的情況下，彈性支撐件還可以有用地將附加振動(dòng)阻尼提供至轉(zhuǎn)子。
[0046]用于流體動(dòng)力支承件的彈性支撐件在制冷劑壓縮機(jī)中的使用被認(rèn)為是獨(dú)一無(wú)二的，并且甚至是在支承件流體并不是制冷劑蒸氣本身的情況下被視作有益的。
[0047]因此，在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供用于在制冷循環(huán)中壓縮制冷劑蒸氣的離心式壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)包括:
[0048]葉輪驅(qū)動(dòng)軸，由第一徑向支承件和第二徑向支承件支承以在壓縮機(jī)殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)的；和
[0049]葉輪組件，包括安裝在葉輪驅(qū)動(dòng)軸上以與葉輪驅(qū)動(dòng)軸一同旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)離心式葉輪；
[0050]其中第一徑向支承件和第二徑向支承件是流體動(dòng)力支承件，并且通過(guò)彈性支撐件被安裝在壓縮機(jī)殼體上。
[0051]根據(jù)上面的第一方面，支承件流體可以是制冷劑蒸氣本身，但也不是必須是。如上述記載，彈性支撐件可以是彈性隔膜或‘0’形環(huán)。
[0052]在本發(fā)明所涉及的類型的離心式壓縮機(jī)中，除了徑向支承件外，通常還使用推力支承件，以抑制因一個(gè)或多個(gè)葉輪隨著它們?cè)谌~輪的入口孔處生成負(fù)壓的電抗作用所導(dǎo)致的、葉輪驅(qū)動(dòng)軸在軸向方向上的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。
[0053]在本發(fā)明的第一和第二方面中的任一個(gè)中，壓縮機(jī)還可以包括推力支承件。推力支承件還可以是流體支承件，并且在優(yōu)選的實(shí)施方式中，如在徑向支承件中，流體是制冷劑蒸氣本身。并且在優(yōu)選的實(shí)施方式中，與徑向支承件相似，推力支承件可以是從壓縮機(jī)的葉輪組件取得加熱的制冷劑蒸氣的供給的流體靜力、流體動(dòng)力、或這兩個(gè)的混合組合。根據(jù)支承件在任何給定設(shè)備中的具體供給壓力要求，加壓制冷劑的供給可以取自葉輪的與用于徑向支承件的區(qū)域相同的區(qū)域、或不同的區(qū)域。
[0054]在根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面的一些實(shí)施方式中，壓縮機(jī)是多級(jí)壓縮機(jī)，包括供制冷劑蒸氣連續(xù)流經(jīng)的多個(gè)葉輪。第一級(jí)將蒸氣壓力提高至中間壓力并且第二級(jí)然后獲取中間壓力處的蒸氣并且將壓力提升至更高。通過(guò)這種方式，在不超出葉輪出口處的可接受蒸氣速度或者招致減小的操作效率的情況下，能夠在單個(gè)壓縮機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)較大的總壓力增加。通常，兩級(jí)壓縮機(jī)將適用于大多數(shù)應(yīng)用，但是根據(jù)所打算的應(yīng)用需求，本發(fā)明的實(shí)施方式可以具有三個(gè)或四個(gè)或更多級(jí)。
[0055]在使用兩個(gè)或更多葉輪的情況下，葉輪中的至少兩個(gè)優(yōu)選地在軸向方向上彼此相對(duì)地定向，或者至少兩個(gè)葉輪的葉片側(cè)彼此面對(duì)，或者至少兩個(gè)葉輪的后側(cè)彼此面對(duì)。因?yàn)槿~輪入口處于它們的葉片側(cè)的中心，故背靠背布置受到偏愛(ài)(即，后側(cè)彼此面對(duì))，以不妨礙蒸氣入口對(duì)于入口的接近。通過(guò)以這種方式布置葉輪，由一個(gè)葉輪產(chǎn)生的側(cè)向推力抵消另一個(gè)葉輪所產(chǎn)生的推力，從而減小了在推力支承件上的總的側(cè)向力。然而，這可能使整體有些不平衡，因?yàn)橛傻诙?jí)(較高壓力)葉輪產(chǎn)生的推力將典型地比通過(guò)第一級(jí)葉輪產(chǎn)生的推力大。
[0056]一般地說(shuō)，優(yōu)選地是將葉輪布置成使它們的反作用力完全自抵消、或者部分抵消(如果可能的話)。在涉及部分推力抵消的情況下，推力支承件可被設(shè)計(jì)成支撐剩余的軸向推力。通過(guò)這種方法，與將會(huì)是具有布置在均定向在同一方向上連續(xù)蒸氣流中的兩個(gè)(或更多)葉輪的情況相比，推力支承件負(fù)載更低。例如，在三級(jí)(即，三個(gè)葉輪)布置中，可以通過(guò)將最高壓力葉輪級(jí)定向在一個(gè)方向上而將其他兩個(gè)較低壓力級(jí)定向在相反的定向上來(lái)實(shí)現(xiàn)平衡軸向力。
[0057]雖然多級(jí)壓縮機(jī)中的葉輪可以全部被布置在葉輪驅(qū)動(dòng)軸的一個(gè)端部處，但優(yōu)選的是將它們布置在兩個(gè)端部處。由此，在兩級(jí)壓縮機(jī)中優(yōu)選地在軸的兩部處各具有一個(gè)葉輪。在四級(jí)壓縮機(jī)中，將可能優(yōu)選地在軸的一個(gè)端部處具有兩個(gè)葉輪和在另一端部處具有兩個(gè)葉輪。這提供了更加平衡的布置。通過(guò)將兩個(gè)(或更多)級(jí)相隔開(kāi)，一個(gè)級(jí)與下一個(gè)級(jí)之間的管道件連接還提供附加制冷劑蒸氣從節(jié)能電路向便利地點(diǎn)(如果存在)的引入。這種管道件連接還可能用于將中間冷卻器定位在兩級(jí)之間。中間冷卻器可以完成葉輪級(jí)之間的自然熱排出或液體制冷劑注入。這種管道件還可以調(diào)節(jié)擴(kuò)散器布置以提高整體壓縮機(jī)效率，正如本發(fā)明中的情況那樣。
[0058]本發(fā)明的壓縮機(jī)的一些實(shí)施方式可被配置成使用基本水平定向的葉輪驅(qū)動(dòng)軸，而其他壓縮機(jī)可被配置成使用基本豎直定向的葉輪驅(qū)動(dòng)軸。豎直定向的優(yōu)點(diǎn)在于徑向支承件承載較小的軸向負(fù)載并且推力支承件的較大表面積產(chǎn)生減小的應(yīng)力。
[0059]優(yōu)選地，壓縮機(jī)殼體被設(shè)計(jì)成防止液體制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī)而與其定向無(wú)關(guān)。支承件配置還可以被選擇成提供可根據(jù)具體安裝需求在豎直定向或水平定向上運(yùn)行的通用設(shè)計(jì)。
[0060]在豎直定向的配置中，葉輪優(yōu)選地被布置在軸上以使得由跨越葉輪的壓差所產(chǎn)生的凈力被用作使葉輪組件向上升起，從而減輕(即，部分或全部抵消)用于軸的推力支承件(或多個(gè)推力支承件)上的重力質(zhì)量和推力支承件上將以其他方式支承軸、電機(jī)和葉輪組件的整體重量的隨之而來(lái)的負(fù)載。
[0061]在第三方面，本發(fā)明提供用于能夠在不需要額外熱輸入的情況下提供低于10°C的冷凍水和高于80°C的熱水的冷卻-加熱系統(tǒng)中的制冷壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)被配置成提供至少18:1的壓縮比(更優(yōu)選為至少19:1或至少20:1)以及跨越壓縮機(jī)的至少80K (更優(yōu)選為至少90K)的溫度提升，并且制冷劑具體被選擇成在壓縮機(jī)出口處的壓力不超過(guò)25bar (更優(yōu)選地不超過(guò)15bar)的情況下給出期望的溫度提升。
[0062]壓縮機(jī)可以是螺桿式壓縮機(jī)或渦旋式壓縮機(jī)。然而，更多優(yōu)選地，其為離心式壓縮機(jī)并且在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中為兩級(jí)離心式壓縮機(jī)，最優(yōu)選地具有無(wú)油設(shè)計(jì)。
[0063]壓縮機(jī)可以是根據(jù)上述第一方面和第二方面中的一個(gè)或其兩者的、具有無(wú)油設(shè)計(jì)的離心式壓縮機(jī)。
[0064]在上述本發(fā)明的多種方面中，電機(jī)可以是永磁電機(jī)。其可以是稀土永磁電機(jī)。根據(jù)所需操作參數(shù)，電機(jī)可以具有兩極或四極設(shè)計(jì)。可選地，電機(jī)可以是感應(yīng)電機(jī)，例如，兩極或四極設(shè)計(jì)的感應(yīng)電機(jī)。
[0065]優(yōu)選地，電機(jī)能夠?qū)嚎s機(jī)葉輪驅(qū)動(dòng)至至少10，OOOrpm,更優(yōu)選為20，OOOrpm(而在一些實(shí)施方式中則更快，例如，200，OOOrpm或400，OOOrpm或更快)。電力通過(guò)用于控制電機(jī)速度和功率的變換器供給至電機(jī)。在一些實(shí)施方式中電機(jī)速度中的變化提供了至關(guān)重要的功能，改變了通過(guò)壓縮機(jī)的制冷劑質(zhì)量流率，從而改變了冷卻能力(kW)、加熱能力(kW)和壓縮比以特別適合其所服務(wù)的制冷系統(tǒng)的熱量需求。
[0066]電機(jī)優(yōu)選地被安裝在壓縮機(jī)殼體內(nèi)。電機(jī)定子可以被安裝在壓縮機(jī)殼體中，并且電機(jī)的轉(zhuǎn)子安裝在葉輪驅(qū)動(dòng)軸的周圍。在葉輪驅(qū)動(dòng)軸的任一端部處具有葉輪的兩級(jí)壓縮機(jī)中，電機(jī)優(yōu)選地被定位在位于兩個(gè)葉輪之間的壓縮機(jī)殼體內(nèi)。
[0067]變換器可以被安裝在壓縮機(jī)殼體上或壓縮機(jī)殼體內(nèi)?？蛇x地，其可以在物理上與壓縮機(jī)組件分離開(kāi)。雖然將變換器安裝在壓縮機(jī)殼體上或壓縮機(jī)殼體內(nèi)在提供綜合布置方面具有優(yōu)點(diǎn)，而其缺點(diǎn)在于其變得本質(zhì)上更加難以冷卻變換器。通過(guò)與在物理上與壓縮機(jī)分離開(kāi)地安裝變換器，不存在防止變換器過(guò)熱所需的冷卻負(fù)載，這代替了自然發(fā)生的環(huán)境空氣冷卻。
[0068]合宜地，電機(jī)(如果變換器被安裝在壓縮機(jī)殼體內(nèi)，則和/或變換器)可以通過(guò)被壓縮機(jī)作用的制冷劑冷卻。例如，電機(jī)(特別是電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子的內(nèi)表面)可以通過(guò)取自葉輪組件的制冷劑氣體或蒸氣流來(lái)進(jìn)行冷卻。在這種情況下，優(yōu)選地，電機(jī)通過(guò)取自葉輪組件的制冷劑液體或蒸氣的僅一部分(即，不是壓縮機(jī)前的全容量/質(zhì)量流，正如現(xiàn)有技術(shù)中的那樣)來(lái)進(jìn)行冷卻。合宜地，電機(jī)可以通過(guò)還被供給至支承件的制冷劑蒸氣流冷卻。如果可行，變換器也可以以相似的方式通過(guò)液體或蒸氣制冷劑的一部分冷卻。
[0069]可選地，電機(jī)冷卻可以包括定子的外表面的‘瞬間冷卻’，例如，通過(guò)使液體制冷劑穿過(guò)定子周圍的通道(例如，螺旋狀通道)。通道中的液體制冷劑瞬間冷卻成蒸氣，由此在從定子組件移除可感熱能的同時(shí)提供潛冷。用于冷卻電機(jī)的這種方法具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，尤其是當(dāng)與例如利用水的流體冷卻比較時(shí)，該優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)這種方法根據(jù)需要(在發(fā)生最大冷卻需要的情況下液體制冷劑瞬間冷卻成蒸氣)以可變速率冷卻來(lái)自定子外表面上的不均勻地分布且具有不同溫度、定子的廢熱能。其還能夠控制對(duì)于定子的制冷劑液體流率以使作為通過(guò)定子變化排出的熱能的總量的定子冷卻需求與壓縮機(jī)操作參數(shù)和電力輸入相匹配。
[0070]用于電機(jī)的冷卻液體可以通過(guò)液體饋送分接頭從制冷系統(tǒng)冷凝器出口提供。饋送可以例如，根據(jù)離開(kāi)定子冷卻夾套的蒸氣的預(yù)設(shè)制冷劑過(guò)熱值通過(guò)膨脹裝置提供以管理液體流。液體進(jìn)入根據(jù)在定子表面上的不同點(diǎn)處的熱發(fā)射變化分布的電機(jī)定子冷卻夾套，從而提供瞬間冷卻。在一些實(shí)施方式中，所產(chǎn)生的過(guò)熱蒸氣然后可以通過(guò)轉(zhuǎn)子/定子環(huán)以冷卻該轉(zhuǎn)子/定子間隙，該蒸氣流然后被連續(xù)地卷入壓縮機(jī)中諸如第一葉輪入口(最低壓力)級(jí)的低壓點(diǎn)中。
[0071]一定程度的制冷系統(tǒng)容量控制可以通過(guò)控制電機(jī)和葉輪速度提供在本發(fā)明的多種方面的實(shí)施方式中。然后，這種方法是有限制的。因此，對(duì)于壓縮機(jī)需要較大容量控制的本發(fā)明的實(shí)施方式而言，還可以在入口處對(duì)葉輪采用可變?nèi)肟趯?dǎo)向葉片。對(duì)于本發(fā)明的多級(jí)壓縮機(jī)實(shí)施方式而言，可變?nèi)肟趯?dǎo)向葉片可以用于葉輪壓縮級(jí)的一個(gè)或多個(gè)。例如，在兩級(jí)壓縮機(jī)中，一些實(shí)施方式可以僅在第一級(jí)上使用可變?nèi)肟趯?dǎo)向葉片，并且其他實(shí)施方式可以使用用于兩級(jí)的可變?nèi)肟趯?dǎo)向葉片。合宜地，在兩級(jí)的葉輪被布置在葉輪驅(qū)動(dòng)軸的兩端處的實(shí)施方式中，存在有對(duì)于兩個(gè)葉輪的入口側(cè)的進(jìn)入口以有助于可調(diào)入口導(dǎo)向葉片模塊的安裝和維修。
[0072]根據(jù)上述方面的一個(gè)或多個(gè)的壓縮機(jī)優(yōu)選地以與控制系統(tǒng)結(jié)合的方式使用。控制系統(tǒng)可以被實(shí)施成硬件或軟件或這兩者的組合。其例如可以被實(shí)施成可編程邏輯控制器(PLC)或微型PC。優(yōu)選地，控制器操作成基于制冷電路和/或水冷卻器或者作為其一部分的DX系統(tǒng)的熱需求控制壓縮機(jī)?？刂葡到y(tǒng)還優(yōu)選地作用成保護(hù)壓縮機(jī)避免脫離規(guī)范操作，以防止破壞壓縮機(jī)，例如在系統(tǒng)中的其他地方存在向壓縮機(jī)強(qiáng)加潛在地破壞需求的故障的情況下。
[0073]為了協(xié)助故障檢測(cè)、診斷和一般性能監(jiān)測(cè)，控制系統(tǒng)可以維持事件歷史記錄，SP，可在日后或者實(shí)時(shí)查詢的系統(tǒng)性能參數(shù)和操作狀態(tài)的周期性記錄。在一些實(shí)施方式中，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)可以通過(guò)例如將建筑管理系統(tǒng)集成至綜合壓縮機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)獲得提升。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)還可以通過(guò)將性能數(shù)據(jù)例如無(wú)線地傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置來(lái)提供。優(yōu)選地，控制系統(tǒng)還能夠監(jiān)測(cè)壓縮機(jī)中的傳感器的狀態(tài)和條件，并且選擇性地監(jiān)測(cè)將其作為一部分的制冷系統(tǒng)的制冷電路。控制電路還優(yōu)選地監(jiān)測(cè)其自身健康狀態(tài)并且進(jìn)行相應(yīng)報(bào)告。
[0074]還優(yōu)選地監(jiān)測(cè)壓縮機(jī)支承件的健康?？蛇x地，控制系統(tǒng)可以如此做。支承件的健康可以例如通過(guò)在變換器處測(cè)量吸收的功率讀數(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)。功率讀數(shù)相對(duì)于在具體軸速處的給定操作條件所預(yù)期的功率讀數(shù)的增加例如指出可能的支承件磨損或問(wèn)題。附加地或可選地，支承件條件可以通過(guò)測(cè)量支承件溫度和/或振動(dòng)來(lái)監(jiān)測(cè)。
[0075]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了用于采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，包括:用于感測(cè)系統(tǒng)變量的裝置、用于確定如離心式壓縮機(jī)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子速度的裝置、用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的電機(jī)、用于測(cè)量冷卻劑通過(guò)壓縮機(jī)的質(zhì)量流的裝置、在布置為修改與所述壓縮機(jī)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的軟件的控制下操作以優(yōu)化效率的微處理器。
[0076]系統(tǒng)變量包括但不限于:環(huán)境溫度、局部溫度、冷卻劑性質(zhì)、期望(目標(biāo))溫度、實(shí)際或期望(目標(biāo))水溫、天氣條件和建筑的熱性質(zhì)。
[0077]與壓縮機(jī)相關(guān)聯(lián)的參數(shù)包括但不限于:轉(zhuǎn)子速度(環(huán)空流速)、制冷劑質(zhì)量流、入口導(dǎo)向葉片角度、壓縮比、電力消耗和壓縮機(jī)對(duì)于橫向轉(zhuǎn)動(dòng)的軸線的傾角。
[0078]另外，傳感器輸入可以通過(guò)多總線數(shù)據(jù)輸入/輸出系統(tǒng)的方式提供和監(jiān)測(cè)。
[0079]理想地，收發(fā)機(jī)適于將信號(hào)從與微處理器通信的監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)和/或用于感測(cè)系統(tǒng)變量的裝置中繼至遠(yuǎn)程位置。
[0080]收發(fā)機(jī)優(yōu)選地包括諸如專用網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)的硬線連接和/或例如無(wú)線局域網(wǎng)(LAN)、W1-Fi或藍(lán)牙(商標(biāo))連接的無(wú)線通信鏈路。
[0081]監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于其能夠使現(xiàn)場(chǎng)工程師、系統(tǒng)管理員或建筑管理員(看守人)檢測(cè)與控制系統(tǒng)的性能/輸出。監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)還提供一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)變量和/或壓縮機(jī)參數(shù)的實(shí)時(shí)分析。
[0082]當(dāng)在適當(dāng)?shù)能浖目刂葡虏僮鲿r(shí)，系統(tǒng)理想地配置成引發(fā)警報(bào)、警鈴和維護(hù)信息至一個(gè)或多個(gè)接收器的傳送。
[0083]警報(bào)、警鈴和維護(hù)信號(hào)可以通過(guò)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)以傳送至專用服務(wù)器和/或接收裝置和/或?qū)ず魴C(jī)的格式提供。
[0084]優(yōu)選地，監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)適于將短消息服務(wù)(SMS)或具有警報(bào)和/或警鈴和/或維護(hù)信息的文本傳送至一個(gè)或多個(gè)授權(quán)用戶，以使得例如用戶配置的移動(dòng)通信裝置(移動(dòng)電話)可以被修改成接收上述警報(bào)和/或警鈴和/或維護(hù)信息。
[0085]適當(dāng)?shù)膽?yīng)用專用軟件能夠在諸如筆記本電腦、掌上電腦、移動(dòng)通信裝置或?qū)Ｓ猛ㄐ叛b置的便攜式電子器件上提供顯示器。顯示器理想地是交互的，例如其理想地是觸摸敏感的，并且向用戶提供與系統(tǒng)主人或其他用戶的簡(jiǎn)單明了及直接的通信機(jī)會(huì)。
[0086]理想地，監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)適于與離心式壓縮機(jī)一同使用并且配置成監(jiān)測(cè)壓縮機(jī)的具體變量，諸如:角速度、質(zhì)量流率、葉輪角、壓縮比和瞬時(shí)能量消耗。
[0087]應(yīng)明確，一個(gè)或多個(gè)合適的授權(quán)用戶還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程檢查和系統(tǒng)的檢驗(yàn)并且執(zhí)行常規(guī)診斷檢查和獲得其他有用的系統(tǒng)參數(shù)的數(shù)據(jù)指示。
[0088]用于可選地能夠通過(guò)適當(dāng)?shù)目诹?授權(quán)碼的方式訪問(wèn)主機(jī)或系統(tǒng)微處理器以改變或檢測(cè)本地條件。例如，遠(yuǎn)程用戶使用遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)器和控制系統(tǒng)能夠修改(增加或減小)諸如特定房間或建筑中的溫度的本地條件和/或控制或隔離房間或建筑內(nèi)的子系統(tǒng)和/或接通或斷開(kāi)特定冷卻器、加熱器和空氣調(diào)節(jié)器。
[0089]理想地，授權(quán)用戶與在適當(dāng)?shù)膶Ｓ密浖目刂葡虏僮鞯墓芾黼娔X/微處理器之間的通信使用加密技術(shù)執(zhí)行以確保安全通信。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0090]現(xiàn)在參照附圖、通過(guò)舉例的方式對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行描述，在附圖中:
[0091]圖1示出對(duì)于具有兩級(jí)壓縮機(jī)和節(jié)能電路的蒸氣-壓縮式制冷循環(huán)的壓焓圖；
[0092]圖2示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第一方面的用于將加壓制冷劑蒸氣供給供給至徑向支承件和推力支承件的離心式葉輪布置中的壓力分接頭；
[0093]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的制冷電路的系統(tǒng)示意圖；
[0094]圖4至圖7示出可被采用在本發(fā)明的實(shí)施方式中的可選的壓縮機(jī)配置；
[0095]圖8是通過(guò)圖3的系統(tǒng)的壓縮機(jī)的示意性剖視圖；
[0096]圖9是圖8的壓縮機(jī)的剖視圖，示出了對(duì)于側(cè)向的制冷劑蒸氣供給分接頭和推力支承件的更多細(xì)節(jié)；
[0097]圖10是圖3的系統(tǒng)的示意性框圖，包括控制與保護(hù)系統(tǒng)以及電機(jī)速度控制器(功率變換器)；
[0098]圖11是可在本發(fā)明的一些實(shí)施方式的壓縮機(jī)的入口處使用的分離容器的示意性首丨J視圖;
[0099]圖12是與壓縮機(jī)的一個(gè)實(shí)施方式一同使用的控制與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的示例的全景圖；
[0100]圖13是與圖12中的系統(tǒng)一同使用的流程圖的示例；
[0101]圖14示出用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的壓縮機(jī)的示例性操作循環(huán)；
[0102]圖15至圖17示意性地示出可用于將制冷劑蒸氣供給至本發(fā)明的實(shí)施方式的支承件流體的蒸發(fā)器布置的三種可能的配置，例如，啟動(dòng)和/或停止；以及
[0103]圖18a、圖18b和圖18c示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于從葉輪至支承件或壓縮機(jī)的制冷劑蒸氣的供給的導(dǎo)管的布置。
【具體實(shí)施方式】
[0104]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的制冷電路，該制冷電路可用于例如產(chǎn)生用于建筑空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的冷凍水。在優(yōu)選的形式中，除了用于空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的冷凍水以外，系統(tǒng)的操作參數(shù)可以被設(shè)計(jì)成提供充分的熱輸出以加熱用于建筑的低壓熱水供給。
[0105]制冷流體循環(huán)在制冷系統(tǒng)周圍，其在蒸氣-壓縮式制冷循環(huán)上操作(見(jiàn)圖1)。制冷劑以過(guò)熱蒸氣狀態(tài)進(jìn)入兩級(jí)離心式壓縮機(jī)10并且以兩個(gè)步驟(較低壓級(jí)I和較高壓級(jí)2)壓縮至較高的壓力和溫度。來(lái)自第二級(jí)壓縮機(jī)排放口的過(guò)熱制冷劑蒸氣傳送至冷凝器12，在冷凝器12處，過(guò)熱制冷劑蒸氣被冷卻，冷凝的過(guò)熱和潛熱被移除并且蒸氣冷凝成液體，隨后進(jìn)一步冷卻至過(guò)冷液態(tài)。從冷凝器輸出的過(guò)冷液體制冷劑隨后穿過(guò)膨脹裝置(例如，膨脹閥14)，在膨脹裝置出，過(guò)冷液體制冷劑經(jīng)歷壓力的突然減小，從而產(chǎn)生了液體制冷劑的一定比例的絕熱閃蒸。剩余液體制冷劑的飽和溫度顯著下降，產(chǎn)生了液體和蒸氣的混合物。制冷劑然后傳送至蒸發(fā)器16，待被冷卻的二次流體(典型地，水或空氣)流經(jīng)蒸發(fā)器
16。冷液體/蒸氣制冷劑混合物的液體部分蒸發(fā)并且在這一過(guò)程中從循環(huán)的二次流體移除熱能以使其冷卻。飽和的制冷劑蒸氣進(jìn)一步吸收熱能以變成過(guò)熱制冷劑蒸氣。隨后過(guò)熱制冷劑蒸氣從蒸發(fā)器出口返回至壓縮機(jī)入口并且再次開(kāi)始循環(huán)。
[0106]在本示例中，節(jié)能器被用于改善壓縮機(jī)和壓縮機(jī)所服務(wù)的制冷系統(tǒng)的效率。離開(kāi)冷凝器12的總液體制冷劑質(zhì)量流的很大一部分在主要膨脹裝置前進(jìn)入節(jié)能器換熱器18的初級(jí)電路。剩余的制冷劑液體進(jìn)入第二膨脹裝置(例如，膨脹閥20)并且流經(jīng)相同節(jié)能器換熱器18的次級(jí)電路，在該次級(jí)電路處，剩余的制冷劑液體在比原液體制冷劑流的溫度低的飽和溫度下蒸發(fā)，由此在其進(jìn)入主要膨脹裝置14之前使制冷劑液體的主要部分過(guò)冷(sub-cool)。
[0107]節(jié)能器次級(jí)出口過(guò)熱蒸氣流再被導(dǎo)入壓縮機(jī)10的兩個(gè)葉輪壓縮級(jí)之間的主要制冷劑蒸氣流。節(jié)能器內(nèi)的蒸發(fā)壓力和溫度坐落于第一級(jí)葉輪22的入口級(jí)處的蒸發(fā)壓力與第二級(jí)葉輪24的出口處的排出壓力之間的中間點(diǎn)處。合宜地，將第一級(jí)22的出口連接至第二級(jí)24的入口的管道件26提供易于通過(guò)的位置以引導(dǎo)該節(jié)能器制冷劑蒸氣流。返回至壓縮機(jī)中間級(jí)的節(jié)能器流執(zhí)行制冷劑的主流的顯著去過(guò)熱，從而改善了加熱/冷卻循環(huán)的總效率。
[0108]根據(jù)本發(fā)明，如圖2所示，并且如下面進(jìn)一步討論，支承和抑制壓縮機(jī)軸28的徑向支承件32和推力支承件34是流體動(dòng)力蒸氣支承件，在流體動(dòng)力蒸氣支承件中支承件流體是循環(huán)制冷劑蒸氣其本身。在此處示出的例子中，制冷劑蒸氣取自2級(jí)葉輪殼體中的分接頭34、36并且通過(guò)加工在壓縮機(jī)氣缸中的導(dǎo)管(示意性地在圖2中用虛線示出)傳送至支承件32、34，以在一定壓力下將蒸氣供給至支承件。支承件32、34因此是流體靜力和流體動(dòng)力支承件類型之間的混合，并且可以合宜地被稱為“混合支承件”。在其他實(shí)施方式中，用于支承件的蒸氣供給可以取自I級(jí)葉輪殼體，I級(jí)和2級(jí)葉輪殼體中的分接頭的組合、或者取自外部蒸氣源。在圖2所示的例子中，單獨(dú)的壓力分接頭34、36用于徑向支承件32和推力支承件34，以便推力支承件34可以在較高的壓力下供給有制冷劑蒸氣。
[0109]圖3的示例性系統(tǒng)中所示并在下面更加詳細(xì)地討論的壓縮機(jī)是兩級(jí)壓縮機(jī)，具有安裝在傳動(dòng)軸28的兩端部處的用于兩級(jí)的葉輪22、24，兩個(gè)葉輪22、24相對(duì)地定向在軸向方向(背對(duì)背)上以通過(guò)自消除來(lái)幫助最小化軸向推力。然而，本發(fā)明的概念還可以應(yīng)用到其他壓縮機(jī)配置，在圖4至圖7中示出了其實(shí)施例。
[0110]圖4示出了單級(jí)配置。圖5示出了具有安裝在壓縮機(jī)軸的相同端部處并且在相同方向上軸向定向的兩個(gè)葉輪51、52的兩級(jí)配置。圖6示出了三級(jí)配置，該三級(jí)配置具有位于壓縮機(jī)軸的一個(gè)端部處并且面朝相同軸向方向上的I級(jí)和2級(jí)葉輪61、62、以及位于軸的另一個(gè)端部處且面朝相反方向的3級(jí)葉輪63，因此該葉輪與2級(jí)葉輪背對(duì)背。圖7示出了四級(jí)配置，該四級(jí)配置具有位于壓縮機(jī)軸的一個(gè)端部處的I級(jí)和2級(jí)葉輪71、72、以及位于另一端部處的3級(jí)和4級(jí)葉輪73、74。I級(jí)和2級(jí)葉輪71、72與3級(jí)和4級(jí)葉輪73、74面朝相反的方向。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明確，數(shù)個(gè)其他壓縮機(jī)配置也能夠落于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0111]再次參照?qǐng)D3的系統(tǒng)、以及圖8中所示的該系統(tǒng)的壓縮機(jī)的放大圖，現(xiàn)在將對(duì)系統(tǒng)的部件和系統(tǒng)的一些可能的變體進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。
[0112]壓縮機(jī)
[0113]壓縮機(jī)是在本示例中具有約19:1的總壓縮比的兩級(jí)離心式設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)指出轉(zhuǎn)速被選在21000rpm處以給出保持I級(jí)入口尖端相關(guān)的馬赫數(shù)至可管理水平(1.3)之間的最佳折衷并最小化葉輪直徑。壓縮機(jī)通過(guò)節(jié)能電路的并入被尺寸化成實(shí)現(xiàn)400kW的制冷。結(jié)果，第二級(jí)壓縮機(jī)被設(shè)計(jì)成其制冷劑質(zhì)量流比第一級(jí)壓縮機(jī)的制冷劑質(zhì)量流高約50%。壓縮機(jī)的總軸功率消耗在最大流動(dòng)條件處為224kW。在本實(shí)例中624kW的排出所產(chǎn)生的加熱可以被排出至大氣，所以被有用地采用以加熱二級(jí)流體(水或空氣)。壓縮機(jī)的其他變體，也如單級(jí)或多級(jí)離心式設(shè)計(jì)將在比19:1低的壓縮比下工作。這些壓縮比將在一些實(shí)施方式中處于3:1至5:1的量級(jí)并且將被應(yīng)用到多種制冷劑以提供最高的操作效率。轉(zhuǎn)而定義這些壓縮比的蒸發(fā)飽和溫度和冷凝飽和溫度的范圍可以例如為:
[0114]蒸發(fā)飽和溫度:_5°C、或更低
[0115]冷凝飽和溫度:60°C、或更高
[0116]因此，操作性飽和溫度將呈現(xiàn)適用于服務(wù)絕對(duì)零度制冷應(yīng)用、過(guò)程冷卻、以及數(shù)據(jù)中心冷卻，適應(yīng)并處理空氣調(diào)節(jié)和數(shù)個(gè)其他應(yīng)用的壓縮機(jī)的系統(tǒng)中的壓縮機(jī)。
[0117]此外，所建議的冷凝飽和溫度的范圍將允許具有其伴隨的專門且有效的特征的這種壓縮機(jī)設(shè)計(jì)，該伴隨的專門且有效的特征不僅將被應(yīng)用在北歐、而且還將被應(yīng)用在較高溫度區(qū)域(諸如美國(guó)、日本、中東、遠(yuǎn)東和澳大利亞的一部分區(qū)域)中，在這些溫度區(qū)域中將所需蒸發(fā)飽和溫度維持在充分低的水平時(shí)，除非壓縮機(jī)能夠產(chǎn)生出充分高的冷凝飽和溫度，否則某些制冷和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能夠運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0118]壓縮機(jī)包括以下特征:
[0119]a)連續(xù)地操作的成對(duì)離心式壓縮機(jī)葉輪22、24(有時(shí)被稱為“輪”)。對(duì)于一些應(yīng)用而言單葉輪可以是足夠的。
[0120]b)允許承載離心式壓縮機(jī)輪22、24的軸28在不需要潤(rùn)滑油的情況下以超高速(大約60，OOOrpm、或大致100，OOOrpm、乃至200，OOOrpm或者更快)旋轉(zhuǎn)的“混合”支承件
32、34(徑向和推力)。世界上99%的空氣調(diào)節(jié)&制冷系統(tǒng)均利用油來(lái)潤(rùn)滑壓縮機(jī)，并且該油在連續(xù)的基礎(chǔ)上不注意地和不必要地被傳送在制冷系統(tǒng)的周圍。這是因?yàn)樗袎嚎s機(jī)連續(xù)地隨著再循環(huán)系統(tǒng)制冷劑泵出它們的一定比例的潤(rùn)滑油的事實(shí)所致的。該油妨礙了換熱器的傳熱效率，消耗一定比例的壓縮機(jī)的電輸入能量，由此減少了整個(gè)系統(tǒng)的效率，要求小心地確定制冷管道件的尺寸以確保用于返回至壓縮機(jī)的油的足夠的速度并且經(jīng)常要求油冷卻、油分離器、油泵、油加熱器、油位控制和其他部件以確保令人滿意的操作。本發(fā)明的壓縮機(jī)的無(wú)油設(shè)計(jì)由此在這種系統(tǒng)的效率、最初成本和日常維護(hù)上具有重大影響。
[0121]混合支承件較之可選的低摩擦支承件(磁性支承件)的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于在電力故障的情況下可以簡(jiǎn)單地允許軸在不需要提供輔助和臨時(shí)電源的情況下停止移動(dòng)，正如具有磁性支承件的情況那樣。更重要地，混合型支承件不需要電能，并因此該壓縮機(jī)類型在該特別的方面將是更加有效的。
[0122]c)流體靜力支承件蒸氣注入-為了減少磨損并且為了延長(zhǎng)流體靜力支承件的使用壽命，必需解決當(dāng)開(kāi)始和停止軸旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生的磨損。因此，示例性系統(tǒng)可以采用制冷劑蒸氣注入系統(tǒng)以將蒸氣傳送到支承件中以在啟動(dòng)前使軸“浮動(dòng)”，并且這還將應(yīng)用到推力流體靜力支承件。制冷劑將在進(jìn)入支承件前優(yōu)選地被細(xì)致地過(guò)濾以保護(hù)它們免受系統(tǒng)離子/污染物的影響。還可能采用蒸氣注入系統(tǒng)以將支承件溫度維持在合理的極限內(nèi)，所產(chǎn)生的最小摩擦將引起不期望的溫度上升。
[0123]d)高效電機(jī)設(shè)計(jì)-在世界各地大多數(shù)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)在約80%至90%的效率處操作，并且廢熱能被通過(guò)電機(jī)繞組上方然后通過(guò)大多數(shù)AC&R系統(tǒng)壓縮機(jī)中的壓縮機(jī)機(jī)構(gòu)的制冷劑蒸氣吸收。本發(fā)明的實(shí)施方式所設(shè)想的電機(jī)效率將優(yōu)選地為高達(dá)98.5%的量級(jí)，并因此只有1.5%熱排出將傳送至在電機(jī)上方傳送的制冷劑蒸氣。這導(dǎo)致了較小的冷凝器，較低的冷凝器二級(jí)流體流(典型地為空氣或水)、在較低電功率輸入中運(yùn)行的較小的風(fēng)扇電機(jī)和水泵、以及較高的整個(gè)系統(tǒng)效率，也被叫做性能系數(shù)(COP)。
[0124]f)變換器控制-定制電變換器被設(shè)想為以所需速度驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)電機(jī)并且用于改變電機(jī)速度以管理通過(guò)蒸發(fā)器和制冷系統(tǒng)的制冷劑質(zhì)量流，以使冷卻能力或加熱能力匹配至瞬間冷卻或加熱負(fù)載。這導(dǎo)致了精確溫度(或蒸發(fā)壓力)控制和最小化能量消耗。此外，當(dāng)系統(tǒng)在小于最高速度/質(zhì)量流/冷卻-加熱能力時(shí)，蒸發(fā)器和冷凝器變得“過(guò)大”。作為較低的壓縮比需求的結(jié)果，這在顯著改善壓縮機(jī)效率和系統(tǒng)COP時(shí)增加了它們的熱交換能力。因此，系統(tǒng)效率的增加在減小能力水平上是指數(shù)性的。通過(guò)膨脹裝置的壓降還在這些條件下減小，由此進(jìn)一步改善了壓縮機(jī)效率和系統(tǒng)C0P。
[0125]變換器還將優(yōu)選地向壓縮機(jī)電機(jī)給予保護(hù)以抵御如下:
[0126].過(guò)電壓
[0127]?欠電壓
[0128].過(guò)電流
[0129]?欠電流
[0130]?相角
[0131].斷相
[0132]?接地故障
[0133]g)典型的壓縮比-在傳統(tǒng)的制冷和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的典型的壓縮比為3:1至5:1的量級(jí)并且制冷劑的寬族群被用于(與適當(dāng)?shù)牡V物或合成潤(rùn)滑油結(jié)合)滿足在用于冷卻/制冷的蒸發(fā)器處和冷凝器處所需的操作飽和溫度，以將二級(jí)流體溫度(例如，環(huán)境空氣或水)適用成必需被排出的制冷系統(tǒng)熱量?，F(xiàn)在可用的制冷劑的范圍是十分寬的，并且包括HFC’ s、HF0’ s、C02、空氣、碳?xì)浠衔?、氨等。此處所描述的示例性壓縮機(jī)的主要應(yīng)用針對(duì)
20.1:1的壓縮比，這實(shí)質(zhì)上比任何現(xiàn)有技術(shù)的離心式壓縮機(jī)都要高。
[0134]h)在背靠背布置中葉輪22、24被安裝在軸28的任一端部上。這具有三個(gè)主要優(yōu)勢(shì):
[0135]?軸向推力負(fù)荷被部分平衡，如來(lái)自第一級(jí)葉輪22的推力作用在與第二級(jí)葉輪24相反的方向上。這使推力支承件34上的覆蓋最小化；
[0136].可變?nèi)肟趯?dǎo)向葉片(“VIGV”)可以容易地被結(jié)合至兩個(gè)級(jí)中，而如果輪被安裝在軸的同一端上，則實(shí)際上不可能發(fā)現(xiàn)用于第二級(jí)的VIGV的空間；以及
[0137].可以容易地實(shí)現(xiàn)來(lái)自節(jié)能器的蒸氣的混合-將不需要復(fù)雜的端口布置。
[0138]應(yīng)用溫度沮圍
[0139]圖3的系統(tǒng)最初被設(shè)計(jì)成操控所設(shè)想的最艱巨的溫度范圍，其用于:
[0140]a)將二次介質(zhì)諸如空氣或水(或另一種液體)冷卻至約5°C的溫度，這要求約(TC的制冷劑蒸發(fā)溫度和相等的飽和壓力。
[0141]b)將介質(zhì)諸如空氣或水(或另一種液體)加熱至約80°C的溫度，這要求約90°C的冷凝溫度和相等的飽和壓力。
[0142]許多其他應(yīng)用由此可通過(guò)系統(tǒng)的變型來(lái)服務(wù)，這些變型典型地操作在_5°C (或更低)與60°C (或更高)的蒸發(fā)/冷凝溫度之間。此外，這種壓縮機(jī)還可以被應(yīng)用為單個(gè)壓縮機(jī)布置或者應(yīng)用為多個(gè)壓縮機(jī)布置以使得一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)服務(wù)相同的制冷系統(tǒng)/電路的要求，從而提供了一定程度的儲(chǔ)備能力、待機(jī)能力和/或可變能力控制中更大的靈活性以匹配熱負(fù)載要求。這種壓縮機(jī)可以單獨(dú)地或相互地運(yùn)行，優(yōu)選地通過(guò)合適的操作速度和入口導(dǎo)向葉片角度調(diào)節(jié)以確保兩個(gè)壓縮機(jī)產(chǎn)生相同的壓縮比以維持制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定性?？刂婆c保護(hù)系統(tǒng)已被設(shè)計(jì)成適合單個(gè)和多個(gè)壓縮機(jī)應(yīng)用兩者。
[0143]操作流體
[0144]空氣調(diào)節(jié)和制冷系統(tǒng)行業(yè)通過(guò)已知為制冷劑的各種不同流體的服務(wù)。這些被具體地選擇成適合應(yīng)用要求并且設(shè)備隨后被設(shè)計(jì)成通過(guò)所選流體在所需操作參數(shù)下提供最佳性能。本發(fā)明的實(shí)施方式可以適于適合各種不同應(yīng)用操作參數(shù)和各種不同操作流體。這些流體/制冷劑包括單個(gè)流體(共沸混合物)或2至3個(gè)流體的混合物(非共沸混合物)，并且下面列出本發(fā)明的實(shí)施方式可以適于使用其工作的流體中的一些、而不是所有:
[0145]第三代發(fā)泡劑以氫氟烴(HFC)(及其任何共混物)
[0146]HFC是包含主要用作制冷劑和氣溶膠噴射劑的元素氟的人工化學(xué)制品。它們是無(wú)色、無(wú)味和在化學(xué)上非電抗性氣體。它們主要被用作對(duì)于破壞臭氧的CFC和HCFC的置換物。
[0147]這些包括，例如，而不是排除地:
[0148].R134a
[0149].R23
[0150].R32
[0151].R43
[0152].R125
[0153].R143a
[0154].R152a
[0155].R227ea
[0156].R236fa
[0157].R245fa
[0158].R365mfc
[0159].R407A
[0160].R407C
[0161].R410A
[0162].R507
[0163].R508B
[0164].R437A
[0165].R422D
[0166]碳?xì)浠衔?HC)(及其任何共混物)
[0167]HC是用于主要用作制冷劑或氣溶膠噴射劑的完全由氫和碳構(gòu)成的有機(jī)化合物。在一些情況下，它們?nèi)菀椎乇晃盏綕?rùn)滑油中，從而減小了其潤(rùn)滑性能，潛在地導(dǎo)致了壓縮機(jī)故障。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的壓縮機(jī)將通過(guò)避免潤(rùn)滑油的使用而克服這種問(wèn)題。
[0168]這些包括，例如，而不是排除地:
[0169].乙烷
[0170]?丙烷
[0171]?丙烯
[0172]?丁烷
[0173]?丁烯
[0174]?異丁烷
[0175]?戊烷
[0176].戊烯
[0177]?上述中任何兩個(gè)或更多的共混物
[0178]氧氟烯烴(HFO)
[0179]制冷劑的新的族群目前正在被引入到本行業(yè)。(截至2012/2013)
[0180]其他非合成制冷劑(及其任何共混物)
[0181]這些包括，例如，而不是排除地:
[0182].R744 (C02)
[0183].R718(水)
[0184]*R728(氮)
[0185].R729(空氣)
[0186].ΙΤ740(氬)
[0187]應(yīng)思
[0188]本申請(qǐng)的實(shí)施方式適于包括制冷、空氣調(diào)節(jié)與熱泵系統(tǒng)的多種不同的應(yīng)用。
[0189]示例性應(yīng)用包括,例如,而不是排除地:
[0190]?水冷卻器
[0191]?直接膨脹式系統(tǒng)(DX)
[0192]?舒適冷卻
[0193].工藝?yán)鋮s(高溫和中溫)
[0194].計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)室和數(shù)據(jù)中心
[0195]?低溫制冷
[0196]?超低溫制冷
[0197].中溫制冷
[0198]?超市制冷
[0199]?冷庫(kù)
[0200].顯示器殼體
[0201]?工業(yè)自動(dòng)化
[0202].乳品制冷
[0203].關(guān)閉控制空氣調(diào)節(jié)
[0204].制藥
[0205]本發(fā)明部件概念可以合適于通過(guò)簡(jiǎn)單地改變以下部件的物理尺寸/形狀/性質(zhì)而使用可選流體進(jìn)行操作:
[0206].離心式壓縮機(jī)輪
[0207]?入口導(dǎo)向葉片
[0208]?側(cè)向/軸頸流體靜力/混合支承件
[0209].推力流體靜力/混合支承件
[0210].電機(jī)額定值(kW)和速度(rpm)
[0211]?輪殼體和入口導(dǎo)向葉片殼體
[0212].變換器功率(kW)和速度/頻率(Hz)
[0213]?控制與保護(hù)系統(tǒng)
[0214]系統(tǒng)控制
[0215]如圖10所示，電子變換器1010被用于速度控制和保護(hù)電機(jī)82(圖8)。然而，此夕卜，為壓縮機(jī)10設(shè)置了控制與保護(hù)系統(tǒng)1020。這還可以總體上控制和保護(hù)制冷系統(tǒng)1030。
[0216]控制系統(tǒng)將典型地具有系統(tǒng)壓力的輸入、溫度和功率輸入。例如，其可以控制以下中的一個(gè)或任何兩個(gè)或更多:電機(jī)速度、入口導(dǎo)向葉片角度、恒溫膨脹閥(允許制冷劑進(jìn)入制冷電路的蒸發(fā)器和節(jié)能器)、和冷凝器風(fēng)扇速度(冷凝器將熱排出至大氣并且風(fēng)扇被用于輔助)以將壓縮機(jī)維持在所期望的操作參數(shù)范圍內(nèi)并且優(yōu)選地還最大化系統(tǒng)效率和熱性能。膨脹閥還可以被控制以幫助保護(hù)壓縮機(jī)不受液體制冷劑進(jìn)入的影響。
[0217]用于增強(qiáng)控制和保護(hù)的一種可能的方法是使用市售的ClimaCheck?系統(tǒng)的變型。ClimaCheck?系統(tǒng)通常用于使用現(xiàn)有系統(tǒng)壓力、溫度和功率輸入傳感器來(lái)分析系統(tǒng)性能(并且無(wú)論其是否用作系統(tǒng)控制的一部分都可以以這種方式用于本發(fā)明的實(shí)施方式中)。ClimaCheck?技術(shù)使空氣調(diào)節(jié)或制冷系統(tǒng)能夠被分析到真實(shí)情況的5 %至7 %的精度內(nèi)。以下參數(shù)可以以18、28、58、108、308、608和5分鐘間隔在動(dòng)態(tài)基礎(chǔ)上被確定，并且可以制造成使操作者即時(shí)可用或被記錄以用于未來(lái)詢問(wèn):
[0218]?冷卻能力(kW)
[0219]?加熱能力(kW)
[0220].功率輸入(kW)
[0221]?排出的熱量(kW)
[0222].蒸發(fā)溫度
[0223].冷凝溫度
[0224].過(guò)冷
[0225].過(guò)熱
[0226].性能系數(shù)(冷卻和加熱模式的系統(tǒng)C0P)
[0227].壓縮機(jī)的等熵效率
[0228].運(yùn)行費(fèi)用
[0229].C02排放和間接全球變暖潛力
[0230].二級(jí)流在蒸發(fā)器處的質(zhì)量流率
[0231].二級(jí)流在冷凝器處的質(zhì)量流率
[0232]ClimaCheck?還給出制冷劑損失、不穩(wěn)定系統(tǒng)操作、和超出安全系統(tǒng)限制的操作的事先警告。郵件/文本消息可以在這種情況下自動(dòng)發(fā)送給各種接受者。有限的商業(yè)優(yōu)勢(shì)是ClimaCheck?遍及整個(gè)英國(guó)的分配器。屬于ClimaCheck?內(nèi)的核心可編程序邏輯控制器(PLC)還可以被編程成控制和保護(hù)裝置，并且還可以儲(chǔ)備在與ClimaCheck?相同的網(wǎng)絡(luò)上。因此，源自溫度和壓力傳感器、電流互感器等等的讀數(shù)均可以被利用于ClimaCheck?性能分析和利用于壓縮機(jī)和制冷系統(tǒng)的“控制和保護(hù)”。
[0233]分離容器
[0234]在一些實(shí)施方式中，可能期望在壓縮機(jī)入口前將分離容器使用在系統(tǒng)中。在圖11中示出了可被稱為“氣液分離器/過(guò)濾容器”的這種容器的例子。
[0235]該容器1110的主要目的在于充當(dāng)壓縮機(jī)10上游的應(yīng)急儲(chǔ)水庫(kù)以困住在通向壓縮機(jī)10的吸入管路中可能出現(xiàn)的任何液“塞”。例如，這可能在控制液體制冷劑流至蒸發(fā)器16中的膨脹閥14的情況下或者在這種閥14不正確地設(shè)置有過(guò)低的過(guò)熱值的情況下產(chǎn)生故障。
[0236]這種容器1110的另一種應(yīng)用是壓縮機(jī)可用于熱泵系統(tǒng)內(nèi)的壓縮機(jī)-當(dāng)這種系統(tǒng)逆循環(huán)時(shí)，多余的液體通?？梢猿鴫嚎s機(jī)10被引導(dǎo)。此處，結(jié)合的氣液分離器/過(guò)濾器1110將提供充分的容量以接收這種液塞。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，壓縮機(jī)10繼續(xù)運(yùn)行以只從壓縮機(jī)1110獲取蒸氣以保護(hù)壓縮機(jī)的離心輪22、24，同時(shí)在壓縮工藝之前將液體逐漸蒸發(fā)成蒸氣形式。
[0237]在這種布置中，壓縮機(jī)和包含壓縮機(jī)的系統(tǒng)可以在氣液分離器的底座處采用底部連接1120以允許任意流體積累被引導(dǎo)至其他地方，以在系統(tǒng)內(nèi)重復(fù)使用或直接用于與壓縮機(jī)的功能相關(guān)的其他目的。
[0238]氣液分離器/過(guò)濾容器1110的次級(jí)功能是在壓縮機(jī)的進(jìn)口處提供高度的過(guò)濾。在制冷系統(tǒng)內(nèi)的任意顆粒物質(zhì)可能存在或者可能發(fā)展成部件故障的結(jié)果或者發(fā)展成不利的系統(tǒng)維護(hù)或安裝結(jié)果的情況下，高級(jí)過(guò)濾器將確保只有純凈的蒸氣被傳送至壓縮機(jī)的第一級(jí)離心輪22的入口以保護(hù)輪22、24和軸頸/推力板組件32、34。
[0239]在氣液分離器/過(guò)濾容器的進(jìn)一步應(yīng)用中，來(lái)自壓縮機(jī)混合軸承的蒸氣流和/或來(lái)自制冷系統(tǒng)的其他部分的蒸氣可以被連接至該壓縮機(jī)以充當(dāng)“蒸氣收集點(diǎn)”以保護(hù)第一級(jí)葉輪免受存在于這些蒸氣管線中的任意液體的影響并且以遏制將以其他方式進(jìn)入壓縮機(jī)的任意顆粒物質(zhì)，從而避免了葉輪和軸承受損。
[0240]磁性氣液分離器
[0241]在包含鐵的任何顆粒物質(zhì)受關(guān)注的情況下，磁性捕獲裝置可以被包括本發(fā)明的壓縮機(jī)或者甚至是任何種類的壓縮機(jī)的上游的管道件內(nèi)或氣液分離器/過(guò)濾容器內(nèi)。這種含鐵顆粒物質(zhì)的影響范圍可能在制冷電路中非常低；然而，可以在系統(tǒng)其自身構(gòu)建開(kāi)始時(shí)包含在系統(tǒng)內(nèi)的任何亞鐵材料可以通過(guò)這種方式被捕獲。
[0242]遠(yuǎn)距監(jiān)測(cè)&控制系統(tǒng)
[0243]簡(jiǎn)要地參照?qǐng)D12和圖13，其中示出了用于監(jiān)督如上所述包括壓縮機(jī)的遠(yuǎn)距監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的圖解概覽。傳感器1110至1118典型地位于建筑1150附近并且可以測(cè)量局部室溫或外部(環(huán)境)溫度。每個(gè)傳感器1110至1118提供對(duì)于控制系統(tǒng)1160(如Cl imaCheck?牌在售的控制系統(tǒng))的輸入，并且其包括在專用軟件(由用戶可選地修改)和定制算法的控制下操作的微處理器1160。
[0244]收發(fā)機(jī)1170連接至微處理器1160，并且適于經(jīng)由“GPS”系統(tǒng)與移動(dòng)通信裝置1180通信、以及適于例如經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)(云)或傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的固定計(jì)算機(jī)終端1190通?目。
[0245]簡(jiǎn)要地參照?qǐng)D13，其中示出了提供給維修工程師的典型的菜單的流程圖以檢驗(yàn)狀態(tài)或者更新空氣調(diào)節(jié)單元或熱水器/冷卻器(未示出)情況，溫度信號(hào)從傳感器1110至1118自動(dòng)地提供至空氣調(diào)節(jié)單元或熱水器/冷卻器(未示出)中。響應(yīng)于請(qǐng)求或者為了執(zhí)行檢查，用戶需要輸入某些位置具體數(shù)據(jù)、口令和驗(yàn)證數(shù)據(jù)(如用戶ID碼)以能夠獲得經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路對(duì)于個(gè)別可控系統(tǒng)的訪問(wèn)。這些系統(tǒng)處于如建筑1150的室或地板的溫度的局部尺度至如用于整個(gè)建筑或復(fù)雜的建筑(例如，購(gòu)物中心或辦公大樓)的整個(gè)水處理廠或HVAC系統(tǒng)啟動(dòng)的較大尺度的范圍。
[0246]—旦獲得了對(duì)于系統(tǒng)控制器的訪問(wèn)，并且服從安全覆蓋和其他故障安全系統(tǒng)，用戶輸入期望的更新或新的溫度條件，并且這些被轉(zhuǎn)換成用于局部值或用于壓縮機(jī)的命令。命令的確認(rèn)或新的設(shè)定從控制系統(tǒng)處的收發(fā)機(jī)1170傳送過(guò)來(lái)，并且確認(rèn)指令的接收和特定條件/參數(shù)的更新。
[0247]壓縮機(jī)操作循環(huán)
[0248]圖14示出用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的壓縮機(jī)系統(tǒng)的示例性操作循環(huán)。在本示例中，系統(tǒng)包括用于在啟動(dòng)和停止時(shí)向壓縮機(jī)的混合支承件供給制冷劑蒸氣的蒸發(fā)器布置以在葉輪驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速不是快到足以使流體動(dòng)力支承件自支撐時(shí)使支承件浮動(dòng)。如下面更加詳細(xì)地討論，在本示例中蒸發(fā)器布置具有用于產(chǎn)生飽和蒸氣的蒸發(fā)器腔室和用于在飽和蒸氣被供給至支承件前對(duì)飽和蒸氣進(jìn)行過(guò)加熱的過(guò)熱腔室。
[0249]循環(huán)將參照附圖中的循環(huán)中標(biāo)記有數(shù)字的操作點(diǎn)進(jìn)行描述:
[0250]1.“開(kāi)始”命令響應(yīng)于控制系統(tǒng)指令“蒸發(fā)器通電”。在該點(diǎn)處蒸發(fā)器腔室正在產(chǎn)生飽和蒸氣。
[0251]2.過(guò)熱器通電-來(lái)自蒸發(fā)器腔室的飽和蒸氣在過(guò)熱腔室中被過(guò)加熱。
[0252]3.過(guò)熱蒸氣注入到軸頸/推力支承件以使這些支承件浮動(dòng)。
[0253]4.一旦支承件被浮動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)開(kāi)始并將離心式蒸氣壓縮機(jī)輪加速成“預(yù)設(shè)速度”，在該預(yù)設(shè)速度處支承件自我保持(用于混合支承件的自動(dòng)閥芯)。來(lái)自一個(gè)或多個(gè)葉輪上的一個(gè)或多個(gè)分接點(diǎn)的壓力還在該操作點(diǎn)處可用來(lái)向軸頸/推力支承件提供附加支承。
[0254]5.蒸發(fā)器/過(guò)熱蒸氣供給停止。
[0255]5-8通過(guò)液體制冷劑再填充蒸發(fā)器以準(zhǔn)備下一次操作。
[0256]6.驅(qū)動(dòng)電機(jī)加速成“操作速度窗”。
[0257]7-8在該范圍內(nèi)調(diào)節(jié)速度以控制通過(guò)壓縮機(jī)的葉輪發(fā)展的制冷劑質(zhì)量流以通過(guò)將制冷能力匹配至瞬熱負(fù)荷而獲得制冷系統(tǒng)的設(shè)定點(diǎn)目標(biāo)。VIGV角度還在一個(gè)或多個(gè)離心輪入口處與葉輪速度關(guān)聯(lián)地被調(diào)節(jié)，以獲得精細(xì)制冷劑質(zhì)量流控制但處于峰值操作效率處，而避免了 “浪涌”或“扼流圈”情況。
[0258]8.“停止命令”響應(yīng)于控制系統(tǒng)指令。
[0259]9.蒸發(fā)器通電
[0260]10.過(guò)熱器通電
[0261]11.過(guò)熱蒸氣注入至軸頸/推力支承件以隨著葉輪速度降低至支承件自我保持的速度以下時(shí)支承支承件。
[0262]12.驅(qū)動(dòng)電機(jī)減速至“預(yù)設(shè)速度”(自支撐)(來(lái)自葉輪的壓力不再能夠供給支承件)
[0263]13.驅(qū)動(dòng)電機(jī)被停止。
[0264]14.對(duì)于軸頸/推力支承件的過(guò)熱蒸氣供給被停止。
[0265]蒸發(fā)器配置
[0266]圖15至圖17示出了用于蒸發(fā)器布置的示例性的可能配置，該蒸發(fā)器布置如上面所討論的示例性操作循環(huán)中那樣可以用于提供制冷劑蒸氣的供給以使徑向和/或推力支承件例如在啟動(dòng)和停止期間、尤其是在葉輪驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速不足以使支承件被自支撐時(shí)以低速浮動(dòng)。
[0267]在圖15所示的布置中，氣化腔室(“容器‘A’”)中的液體制冷劑可以在腔室中通過(guò)加熱器(‘HTR’ )迅速加熱以產(chǎn)生處于提高的壓力下的飽和蒸氣(‘SV’)。該蒸氣然后在自身壓力下通過(guò)蒸氣供給通道(“SAT-VS/SHT-VS”)被供給到壓縮機(jī)的徑向和推力支承件。
[0268]氣化腔室內(nèi)的蒸氣出口的開(kāi)口被提升到腔室的底座上面以確保沒(méi)有液體制冷劑可以流入到蒸氣供給通道中。腔室中的液體制冷劑的液位使用液位傳感器(‘LLS’)監(jiān)測(cè)，響應(yīng)于液位傳感器輸出，使用電動(dòng)閥(‘E0V’ )來(lái)控制液體制冷劑至腔室的供給。
[0269]另一電動(dòng)閥(‘E0V’)被用于打開(kāi)和關(guān)閉從腔室至支承件的蒸氣流，并且還被用于打開(kāi)和關(guān)閉從壓縮機(jī)的一個(gè)或多個(gè)葉輪至支承件的蒸氣流。
[0270]在本示例中，加熱器(‘HTR’)與每個(gè)支承件相關(guān)聯(lián)以將支承件的溫度提升到制冷劑的飽和溫度以上以防止在支承件中形成潛在的破壞性冷凝液。加熱器以這種方式通過(guò)晶閘管控制驅(qū)動(dòng)。溫度傳感器(‘TS’)被用于感測(cè)支承件溫度，來(lái)自這些傳感器的信號(hào)由主控制系統(tǒng)使用以控制支承件加熱器并且以在啟動(dòng)時(shí)控制來(lái)自蒸發(fā)器的蒸氣供給的接通。
[0271]在圖15所示的蒸發(fā)器布置中，在啟動(dòng)和停止期間，支承件被提供有來(lái)自蒸發(fā)器腔室的飽和蒸氣的供給。然而，隨著這進(jìn)一步減小支承件中蒸氣冷凝的可能性，可以更加優(yōu)選地將過(guò)熱的蒸氣供給至支承件。圖16示出了用于實(shí)現(xiàn)這一目的的蒸發(fā)器布置，其中來(lái)自氣化腔室(“容器‘Α’”)的飽和蒸氣被供給至過(guò)熱腔室(“容器‘B’”)，其中其在該第二容器中通過(guò)另一加熱器(‘HTR’)過(guò)加熱。過(guò)熱腔室中的溫度傳感器(‘ts’)被用于控制加熱器以確保蒸氣以過(guò)熱狀態(tài)向前通過(guò)支承件。
[0272]圖17示出了用于向支承件提供蒸氣的供給的可能的布置的另一例子。在本示例中，不同于具有液體制冷劑供給的蒸發(fā)器腔室，而是替代為其在壓縮機(jī)的操作期間供給有來(lái)自制冷劑電路(例如，壓縮機(jī)出口)的高壓區(qū)域的制冷劑蒸氣。蒸氣然后被存儲(chǔ)在腔室中，直至需要使支承件浮動(dòng)，例如在停止時(shí)，此時(shí)蒸氣被進(jìn)一步過(guò)加熱并且通過(guò)腔室中的加熱器(‘HTR’ )提升壓力。
[0273]支承件蒸氣饋送
[0274]圖18示出了用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的壓縮機(jī)，一個(gè)例子為形成在供制冷劑蒸氣可以從壓縮機(jī)的一個(gè)或多個(gè)葉輪、或者從蒸發(fā)器布置供給至壓縮機(jī)的徑向和推力支承件的壓縮機(jī)殼體中的通道的配置。圖18a是通過(guò)壓縮機(jī)的一個(gè)端部的縱向截面。圖18b是沿著圖18a中的線A-A的剖視圖，并且圖18c是沿著圖18a中的線B-B的剖視圖。
[0275]首先查看饋送至徑向支承件時(shí)，蒸氣從供給裝置(即，葉輪或蒸發(fā)器)通過(guò)壓縮機(jī)殼體中的徑向孔傳送至圍繞徑向支承件的外支承件殼的環(huán)形通道。一系列徑向鉆孔延伸穿過(guò)外支承件殼以從該環(huán)形流道延伸至外支承件殼的內(nèi)支承件表面，以使得蒸氣流在壓力下從環(huán)形通道通過(guò)這些鉆孔而到達(dá)內(nèi)支承件殼與外支承件殼的表面之間的間隙中。蒸氣隨后被排放至支承件間隙的任一端部。圖18a和圖18c中的箭頭指出了通過(guò)支承件的蒸氣流。
[0276]相同的徑向供給孔將制冷劑蒸氣經(jīng)由使徑向孔分叉的通道供給至推力支承件的兩側(cè)。更具體地，這些通道將蒸氣供給至鉆孔，鉆孔在葉輪驅(qū)動(dòng)軸的端部處的推力支承件的任一側(cè)上的推力板周圍以一定間隔圓周地隔開(kāi)。圖18a和圖18b中的箭頭指出通過(guò)支承件的蒸氣流。
[0277]雖然結(jié)合上面所描述的示例性實(shí)施方式描述了本發(fā)明，當(dāng)給出本公開(kāi)時(shí)對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言許多等同的修改和變化將是顯而易見(jiàn)的。因此，上面闡明的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式被認(rèn)為是說(shuō)明性的，而非限制性的。對(duì)于所描述的實(shí)施方式的多種變化可在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下進(jìn)行。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在制冷循環(huán)中壓縮制冷劑蒸氣的離心式壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)包括: 葉輪驅(qū)動(dòng)軸，由第一徑向支承件和第二徑向支承件支承以在壓縮機(jī)殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)；以及 葉輪組件，包括安裝在所述葉輪驅(qū)動(dòng)軸上以與所述葉輪驅(qū)動(dòng)軸一同旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)離心式葉輪； 其中，所述第一徑向支承件和所述第二徑向支承件是流體動(dòng)力流體支承件，在所述流體動(dòng)力流體支承件中，支承流體是所述制冷劑蒸氣，所述壓縮機(jī)還包括用于將所述制冷劑蒸氣的一部分從所述葉輪組件供給至所述第一徑向支承件和所述第二徑向支承件的導(dǎo)管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心式壓縮機(jī)，包括: 制冷劑蒸氣饋送，取自所述葉輪組件的一個(gè)或多個(gè)所述葉輪的兩個(gè)或更多區(qū)域，所述兩個(gè)或更多區(qū)域包括相對(duì)低壓區(qū)域和相對(duì)高壓區(qū)域； 所述壓縮機(jī)還包括閥布置，所述閥布置用于將所述葉輪的所述較高壓區(qū)域或所述較低壓區(qū)域選擇性地連接至將制冷劑蒸氣供給至所述徑向支承件的所述導(dǎo)管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離心式壓縮機(jī)，還包括: 加壓制冷劑蒸氣的外部供給裝置，獨(dú)立于所述壓縮機(jī)的操作并且適于連接至所述支承件以將加壓制冷劑蒸氣以低速供給至所述支承件以使所述支承件浮動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離心式壓縮機(jī)，其中，所述加壓制冷劑蒸氣的外部供給裝置包括制冷劑加壓容器，所述制冷劑加壓容器適于當(dāng)所述壓縮機(jī)以正常操作速度運(yùn)行時(shí)捕獲并存儲(chǔ)來(lái)自所述壓縮機(jī)或者來(lái)自將所述壓縮機(jī)作為一部分的制冷系統(tǒng)的加壓制冷劑蒸氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的離心式蒸氣壓縮機(jī)，包括:用于檢測(cè)所述支承件是否浮動(dòng)的傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的離心式蒸氣壓縮機(jī)，其中，所述傳感器是用于檢測(cè)所述葉輪驅(qū)動(dòng)軸的倒轉(zhuǎn)的傳感器。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的離心式壓縮機(jī)，其中，所述支承件通過(guò)彈性支撐件安裝至所述壓縮機(jī)殼體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離心式壓縮機(jī)，其中，所述彈性支撐件是彈性隔膜或‘0’形環(huán)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的離心式壓縮機(jī)，還包括:推力支承件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的離心式壓縮機(jī)，其中，所述推力支承件是流體支承件，在所述流體支承件中，流體為所述制冷劑蒸氣本身。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的離心式壓縮機(jī)，其中，所述推力支承件來(lái)自適于從所述壓縮機(jī)的所述葉輪組件接收加壓制冷劑蒸氣的供給的、包括流體靜力和流體動(dòng)力以及流體靜力和流體動(dòng)力的混合組合的組。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的離心式壓縮機(jī)，其中，所述加壓制冷劑的供給取自所述葉輪布置中與用于所述徑向支承件的區(qū)域相同的區(qū)域。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的離心式壓縮機(jī)，其中，所述加壓制冷劑的供給取自所述葉輪布置中與用于所述徑向支承件的區(qū)域不同的區(qū)域。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的的離心式壓縮機(jī)，其中，所述壓縮機(jī)是多級(jí)壓縮機(jī)，所述多級(jí)壓縮機(jī)包括供所述制冷劑蒸氣連續(xù)流經(jīng)的多個(gè)葉輪。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的離心式壓縮機(jī)，其中，所述葉輪中的至少兩個(gè)葉輪沿軸向方向彼此相對(duì)地定向，其中或者所述至少兩個(gè)葉輪的葉片側(cè)彼此面對(duì)，或者所述至少兩個(gè)葉輪的后側(cè)彼此面對(duì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或權(quán)利要求15所述的離心式壓縮機(jī)，其中，所述葉輪被布置在所述葉輪驅(qū)動(dòng)軸的任一端部處。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的離心式壓縮機(jī)，被配置成使用基本豎直定向的所述葉輪驅(qū)動(dòng)軸操作。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的離心式壓縮機(jī)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)葉輪被布置在所述葉輪驅(qū)動(dòng)軸上，使得由跨越所述一個(gè)或多個(gè)葉輪的壓差產(chǎn)生的凈力用來(lái)將所述葉輪和軸/電機(jī)組件向上提升。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)，其中，所述壓縮機(jī)由永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)，其中，所述壓縮機(jī)由感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或權(quán)利要求20所述的壓縮機(jī)，其中，所述電機(jī)被安裝在所述壓縮機(jī)殼體內(nèi)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的壓縮機(jī)，其中，所述電機(jī)由來(lái)自所述壓縮機(jī)的制冷劑蒸氣流的一部分冷卻。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的壓縮機(jī)，其中，所述電機(jī)定子被液體制冷劑饋送瞬間冷卻。
24.根據(jù)權(quán)利要求19至23中的任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)，其中，所述電機(jī)由安裝在所述壓縮機(jī)殼體上的變換器控制。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)，包括:可變?nèi)肟趯?dǎo)向葉片，位于所述葉輪的入口處或者位于多級(jí)壓縮機(jī)中的葉輪壓縮級(jí)中的一個(gè)或多個(gè)的入口處。
26.一種用于在制冷循環(huán)中壓縮制冷劑蒸氣的離心式壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)包括: 葉輪驅(qū)動(dòng)軸，由第一徑向支承件和第二徑向支承件支承以在壓縮機(jī)殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)，其中所述第一徑向支承件和所述第二徑向支承件是流體動(dòng)力流體支承件，在所述流體動(dòng)力流體支承件中，支承流體為所述制冷劑蒸氣； 葉輪組件，包括安裝在所述葉輪驅(qū)動(dòng)軸上以與所述葉輪驅(qū)動(dòng)軸一同旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)離心式葉輪；以及 加壓制冷劑蒸氣的外部供給裝置，獨(dú)立于所述壓縮機(jī)的操作并且適于連接至所述支承件以將加壓制冷劑蒸氣供給至所述支承件。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的離心式壓縮機(jī)，其中，所述加壓蒸氣的外部供給裝置包括制冷劑加壓容器，所述制冷劑加壓容器適于當(dāng)所述壓縮機(jī)以正常操作速度運(yùn)行時(shí)捕獲并存儲(chǔ)來(lái)自所述壓縮機(jī)或者來(lái)自將所述壓縮機(jī)作為一部分的制冷系統(tǒng)的加壓制冷劑蒸氣。
28.—種壓縮機(jī)系統(tǒng),包括: 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)以及用于監(jiān)測(cè)、控制和保護(hù)所述壓縮機(jī)的控制系統(tǒng)。
29.—種壓縮機(jī)系統(tǒng),包括: 服務(wù)單個(gè)制冷電路的根據(jù)權(quán)利要求1至27中的任一項(xiàng)所述的多個(gè)壓縮機(jī)以及用于監(jiān)測(cè)、控制和保護(hù)所述多個(gè)壓縮機(jī)的控制系統(tǒng)。
30.根據(jù)權(quán)利要求28或權(quán)利要求29所述的壓縮機(jī)系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)維持事件歷史。
31.一種用于采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，包括:用于感測(cè)系統(tǒng)變量的裝置、用于確定壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子速度的裝置、用于驅(qū)動(dòng)所述壓縮機(jī)的電機(jī)、用于測(cè)量冷卻劑通過(guò)所述壓縮機(jī)的質(zhì)量流的裝置、在被布置為修改與所述壓縮機(jī)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的軟件的控制下操作以優(yōu)化效率的微處理器。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，包括:根據(jù)權(quán)利要求1至27中的任一項(xiàng)所述的一個(gè)或多個(gè)離心式壓縮機(jī)。
33.一種制冷電路，包括:根據(jù)權(quán)利要求1至27中的任一項(xiàng)所述的一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)和或根據(jù)權(quán)利要求28至32中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)。
34.一種冷凍水系統(tǒng)，包括:根據(jù)權(quán)利要求33所述的制冷電路。
35.一種方向擴(kuò)展(DX)制冷系統(tǒng)，包括:服務(wù)一個(gè)或多個(gè)蒸發(fā)器的根據(jù)權(quán)利要求33所述的制冷電路。
36.一種工業(yè)處理冷卻系統(tǒng)，包括:根據(jù)權(quán)利要求33所述的制冷電路。
37.一種建筑空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括:根據(jù)權(quán)利要求33所述的冷凍水系統(tǒng)或DX系統(tǒng)。
38.一種接通壓縮機(jī)的方法，包括以下步驟:通過(guò)引導(dǎo)一定量蒸氣穿過(guò)流體動(dòng)力支承件以生成提升力來(lái)使用所述流體動(dòng)力支承件將壓縮機(jī)軸從靜止(停止)位置移位至升起(活動(dòng))位置。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的接通壓縮機(jī)的方法的方法，其中，當(dāng)所述壓縮機(jī)到達(dá)自我保持速度時(shí)，使穿過(guò)所述支承件以生成提升力的受力的蒸氣流停止。
40.根據(jù)權(quán)利要求38或權(quán)利要求40所述的方法，其中，當(dāng)所述壓縮機(jī)軸為靜止時(shí)所述一定量的蒸氣被引入，所述方法包括:感測(cè)所述軸是否已被移位至所述升起位置以及在所述軸已被移位之后只將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力從電機(jī)施加到所述軸。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中，感測(cè)所述軸是否已被移位的步驟包括感測(cè)所述軸因所述一定量的蒸氣流經(jīng)所述支承件而導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)。
42.根據(jù)權(quán)利要求38至41中的任一項(xiàng)所述的方法，使用根據(jù)權(quán)利要求1至27中的任一項(xiàng)所述的壓縮機(jī)。
【文檔編號(hào)】F04D29/057GK104145167SQ201280070008
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月21日
【發(fā)明者】邁克爾·克里莫 申請(qǐng)人:維納斯系統(tǒng)公司