用于多个压缩机的油管理系统的制作方法

1.本发明一般涉及压缩机的运行和效率，特别地涉及对用于供暖、通风、空气调节和制冷设备的多个压缩机之间的随气排油量进行平衡。

背景技术：

2.这部分意在为读者介绍可能与当前描述的实施方式的各个方面相关的本领域的各个方面，以帮助更好地理解本实施方式的各个方面。因此，应当理解的是，这些陈述应以此而非作为对现有技术的认可来阅读。
3.现代住宅和工业客户希望室内空间受到气候控制。通常，供暖系统、通风系统和空气调节(“hvac”)系统通过低温(用于冷却)源或高温(用于供暖)源来对室内空间的空气进行循环，从而调节室内空间的环境空气温度。hvac系统通过利用其他技术中的众所周知的物理原理来产生这些低温源和高温源，上述物理原理是：从气体到液体的流体转变会释放热量，而从液体到气体的流体转变会吸收热量。
4.在一个典型的系统中，流体制冷剂经过使用压缩机和其他流量控制装置来控制制冷剂的流动和压力的闭环管道进行循环，从而使制冷剂在液相与气相之间循环。这些相变通常发生在hvac的作为闭环的一部分的热交换器内，并且设计成用于在循环的制冷剂与流动的环境空气之间传递热量。这是制冷循环的基础。供制冷剂从气体转变为液体的热交换器称为“冷凝器”，冷凝的流体将热量释放到周围环境。供制冷剂从液体转变为气体的热交换器称为“蒸发器”，蒸发的制冷剂从周围环境中吸收热量。
5.压缩机是大多数hvac系统的核心。压缩机负责压缩制冷剂并启动制冷循环。在一些系统中，使用多个压缩机来压缩制冷剂。多个压缩机可以包括定速压缩机以及变速或变频压缩机。在一些系统中，压缩机使用油进行润滑，该油可能会部分地与制冷剂一起排放。在这样的系统中，压缩后的制冷剂和与压缩后的制冷剂一起携带的任何油被送到油分离器。油分离器将压缩后的制冷剂与任何排出的油分离。在油分离器之后，压缩后的制冷剂被排放到冷凝器，而分离出的油通过回油管线从油分离器传送到吸入管线，然后返回到压缩机。
6.吸入管线通常是将制冷剂蒸气从蒸发器携带到压缩机的管道。在使用多个压缩机的系统中，吸入管线可以具有将制冷剂蒸气供给到多个压缩机的多个侧或分支。
7.涉及多个压缩机的商用hvac应用可能受益于单个制冷回路的使用。然而，由于多个压缩机之间的随气排油量的不平衡，这可能会导致压缩机运行的效率低下。在使用多个压缩机的系统中，每个压缩机可能将不同量的油与压缩后的制冷剂一起排放。在一些构造中，这可能导致不适当的量的油从一台压缩机传送到另一台压缩机，从而导致过量的随气排油量和/或旁路损失。
8.所需要的是如下的系统：当使用多个压缩机时，该系统能够有效地管理随气排油量并减少旁路损失。

技术实现要素：

9.下文阐述了本文公开的一些实施方式的某些方面。应当理解的是，这些方面仅仅是为了向读者提供本发明可能采取的一些形式的简要概述，并且这些方面并不旨在限制本发明的范围。事实上，本发明可以包括以下可能不阐述的各种方面。
10.本公开的实施方式一般涉及利用具有单个制冷回路的多个压缩机的制热、通风、空气调节或制冷(hvacr)系统。
11.一些实施方式包括与第一油分离器流体连通的一个或多个变频压缩机和与第二油分离器流体连通的一个或多个定速压缩机。一些实施方式包括：具有第一侧和第二侧的吸入管线，其中，上述吸入管线的第一侧构造成向一个或多个变频压缩机供给制冷剂，上述吸入管线的第二侧构造成向一个或多个定速压缩机供给制冷剂；第一回油管线，上述第一回油管线构造成将油从上述第一油分离器传送到吸入管线的第二侧；以及第二回油管线，上述第二回油管线被分割以将油从第二油分离器传送到上述吸入管线的第一侧和第二侧这两侧。
12.一些实施方式包括：第一压缩机，上述第一压缩机与具有第一分支和第二分支的制冷剂吸入管线的第一分支流体连通，上述第一压缩机还与第一油排放管流体连通；以及第二压缩机，上述第二压缩机与制冷剂吸入管线的第二分支流体连通，并且与第二油排放管流体连通。上述第二油排放管构造成将油从第二压缩机传送到制冷剂吸入管线的第一分支和第二分支，其中，上述第一油排放管构造成将油从第一压缩机传送到制冷剂吸入管线的第二分支。
13.一些实施方式包括：低压制冷剂管线，上述低压制冷剂管线具有第一部分和第二部分，并且上述低压制冷剂管线的第一部分和第一部分从制冷剂入口点沿不同方向延伸；第一油排放管线，上述第一油排放管线将第一压缩机流体连接到第一油分离器；第一回油管线，上述第一回油管线通过第二毛细管将第一油分离器连接到低压制冷剂管线的第二部分；第二油排放管线，上述第二油排放管线将第二压缩机流体连接到第二油分离器，其中上述第二油压缩机具有比上述第一压缩机大的随气排油量；以及第二回油管线，上述第二回油管线通过第一毛细管将第二油分离器连接到低压制冷剂管线的第一部分，并且通过第三毛细管将第二油分离器连接到低压制冷剂管线的第二部分，其中上述第一毛细管和上述第二毛细管构造成允许基本上相等量的油流过，并且其中上述第三毛细管构造成相对于上述第一毛细管或第二毛细管允许更多的油流过。
14.关于本实施方式的各个方面，可以存在如上所述的特征的各种改进。另外的特征也可以结合在这些不同方面中。这些改进和附加特征可以单独存在或以任何组合存在。例如，下面关于所示实施方式中的一个或多个讨论的各种特征可以单独或以任何组合结合到本公开的如上所述的任何方面中。同样地，如上所述的简要概述仅旨在使读者熟悉一些实施方式的某些方面和上下文，而不限于所要求保护的主题。
附图说明
15.当参考附图阅读以下的详细描述时，将更好地理解某些实施方式的这些和其他特征、方面和优点，各附图中相同字符代表相同的部分，其中：图1示意性地示出了具有将压缩后的制冷剂和循环油通过油分离器和吸入管线排
放的一个压缩机的hvac系统；图2示意性地示出了根据本公开的具有将制冷剂和油排放到第一油分离器和第二油分离器以及第一回油管线或第二回油管线的两个压缩机的hvac系统；图3示意性地示出了根据本公开的hvac系统的具体实施方式；图4示意性地示出了根据本公开的具有变频压缩机和定速压缩机的hvac系统；图5示意性地示出了根据本公开的具有变频压缩机和多个定速压缩机的hvac系统。
具体实施方式
16.下面将描述本公开的一个或多个具体实施方式。为了提供这些实施方式的精确描述，可以不在说明书中描述实际实施方式的所有特征。应当理解的是，就像任何工程或设计项目那样，在任何这样的实际实施方式的开发中，必须制定大量的具体实施决策，以达到开发者的具体目标，诸如符合在不同实施中可能有变化的、相关系统和相关商业的限制。此外，应当理解的是，这种开发工作可能是复杂且耗时的，但对于能从本发明中受益的本领域技术人员却是设计、制作和加工的常规任务。
17.当介绍各种实施方式的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”意在表示存在一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”意在为包含性的，并意味着可能有除了所列元件之外的附加元件。
18.在一些实施方式中，hvac系统可以通过在hvac的热交换器处使制冷剂与室内空间的空气之间交换热量来冷却或加热室内空间的气体。在其他实施方式中，hvac系统可以通过在hvac的热交换器处使制冷剂与水之间交换热量来冷却或加热水。在hvac热交换器处冷却或加热的水可以用于空气调节。例如，hvac系统可以包括冷却器系统，以向建筑物供给在hvac的热交换器处由制冷剂冷却的冷却水。在hvac系统中，压缩机通常从蒸发器中去除低压制冷剂，并将制冷剂压缩成高温高压的蒸气以排放到冷凝器。油用于对压缩机的运动部件进行润滑。压缩机的油可以从由聚亚烷基二醇(pag)、多元醇酯(poe)、矿物油、烷基苯(ab)、聚乙烯基醚(pve)和r-1234yf油构成的组中选出。压缩机中的一些油与高压的制冷剂蒸气一起被排放到压缩机外。为了保持压缩机中的适当油量，与制冷剂一起排放的油返回到压缩机。与高压制冷剂一起从压缩机排放的油量称为随气排油量。当随气排油量平衡时，从压缩机排放的大约相同量的油将返回到压缩机，从而保持压缩机中的期望油位。
19.如果允许压缩机的油耗尽，则运动部件可能会过热和/或损坏。如果过多的油返回到压缩机，则压缩机的运行效率会变低，这至少部分是由于压缩机部件经过过量的油进行运动所产生的液体摩擦阻力造成的。
20.油分离器可以用于在油和制冷剂这两者要离开压缩机时将油从高温的制冷剂蒸气分离出来。油分离器位于压缩机与冷凝器之间的排放管线中。高压制冷剂在油分离器中的流动减慢，从而使油滴被捕获在油分离器内。重的油滴从制冷剂蒸气分离出来，并落到油分离器的底部。在油分离器中收集到的油经过将油分离器与吸入管线连接的回油管线返回到压缩机。
21.一定量的油通常被保持在油分离器的底部。如果油分离器的油耗尽，一些高压的制冷剂蒸气可能会经过油分离器吹回到压缩机的吸入管线中，而不是输送到冷凝器。高温
高压的制冷剂蒸气的这种再循环被称为旁路损失，这会导致整个系统效率的损失。
22.转到图1，压缩机110将油与高压制冷剂一起从压缩机110排放到油分离器120。然后，油与高压制冷剂分离并落到油分离器120的底部。在一些实施方式中，油穿过过滤器125，然后在到达毛细管140或其他流动限制装置之前进入回油管线130。毛细管140对油从回油管线130流回到吸入管线150进行限制。穿过毛细管的油量由毛细管的尺寸确定。毛细管的尺寸能够用于控制穿过毛细管的流体的流速和压降。一旦油流到吸入管线150，该油就返回到压缩机110。
23.如果油分离器120将油排放到回油管线130的速度快于油分离器120从压缩机110接收油的速度，则油分离器120可能会排空油。在这种情况下，高压制冷剂蒸气的至少一部分将被允许穿过油分离器120、回油管线130和毛细管140并流入到低压吸入管线150中。这将导致系统效率的总体降低，因为先前由压缩机排放的高压制冷剂必须在能够被排放到冷凝器并用于制冷循环之前再次被压缩。
24.图2示意性地示出了根据本公开的hvac系统。在图2中，压缩机a210的容量小于压缩机b215，并具有较少的随气排油量，这意味着相比于压缩机b2150，压缩机a210的与高压制冷剂一起排放的总油量较少。压缩机b215的容量大于压缩机a210，并且相对于压缩机a210排放的油量更多。
25.图2所示的实施方式包括将压缩机a210连接到第一油分离器233的第一油排放管线211和将压缩机b215连接到第二油分离器235的第二油排放管线216。该实施方式包括具有第一侧223和第二侧225的吸入管线220。在一些实施方式中，第一侧223和第二侧225从制冷剂入口点227分开。第一回油管线242通过第二毛细管254将第一油分离器连接到吸入管线220的第二侧255。第二回油管线244具有第一分支246和第二分支248。第一分支246通过第一毛细管252将第二油分离器235连接到吸入管线220的第一侧223。第二分支248通过第三毛细管256将第二油分离器235连接到吸入管线220的第二侧225。
26.从压缩机a210排放的任何油进入到第一油分离器233中，并且一些油穿过第一油分离器233而到达第一回油管线242。该油穿过第二毛细管254并进入低压吸入管线220的第二侧225。如果压缩机a210和压缩机b215这两者都在运行，则吸入管线220的第二侧225将向压缩机b215供给低压制冷剂和油，并且吸入管线220的第一侧223将向压缩机a210供给低压制冷剂或油。如果只有压缩机a210在运行而压缩机b215停止，则进入吸入管线220的第一侧223或第二侧225的任何油都将被抽到压缩机a210。当压缩机a210和压缩机b215这两者都在运行时，穿过第二毛细管254的油将穿过吸入管线220的第二侧255并进入压缩机b215。
27.从压缩机b215排放的任何油进入第二油分离器235，并且一些油穿过第二油分离器235而到达第二回油管线244。进入第二回油管线244的一部分油将穿过第二回油管线244的第一分支246，而进入第二返回油管244的剩余油将穿过第二回油管线244的第二分支248。第一分支246通过第一毛细管252将第二回油管线244连接到吸入管线220的第一侧223。第二分支248通过第三毛细管256将第二回流管线244连接到吸入管线200的第二侧225。
28.穿过毛细管的油量由毛细管的尺寸确定。毛细管的尺寸能够用于控制穿过毛细管的流体的流速和压降。
29.在平衡的运行中，返回到压缩机a210的油量基本上与由压缩机a210排放的油量类
似。以将期望的油量从第二油分离器235提供至吸入管线220的第一侧223并最终提供至压缩机a210的方式选择第一毛细管252。基于压缩机的规格、例如压缩机尺寸、流速或构造来确定期望的油量。
30.以提供与第一毛细管252相同或基本上类似的油量的方式选择第二毛细管254。第二毛细管254将油从第一油分离器233提供到吸入管线220的第二侧225。当压缩机b215运行时，该油穿过吸入管线220的第二侧225到达压缩机b215。当压缩机b215不运行时，油被从吸入管线220的第二侧225抽到吸入管线220的第一侧223，并进入压缩机a210。当压缩机b215不运行时，压缩机a210和第一回油管线242形成自循环路径，使得由压缩机a210排放的油返回到压缩机a210。
31.图3示出了根据本公开的具体示例性的实施方式。在图3所示的实施方式中，压缩机a310以20kg/h的速率排放油。该油通过第一油分离器333与高压制冷剂分离。第一油分离器333捕获18kg/h的油，并将2kg/h的油随高压制冷剂一起排放。由第一油分离器333捕获的18kg/h的油通过第一回油管线342和第二毛细管254输送到吸入管线320的第二侧325。在该特定实施方式中，压缩机b315将60kg/h的油随高压制冷剂一起排放。第二油分离器335捕获54kg/h的油，并将6kg/h的油随高压制冷剂一起排放。所捕获的54kg/h油被输送至第二回油管线344。第二回油管线的第一分支346通过第一毛细管352将18kg/h的油带到吸入管线220的第一侧223。第二回流管线的第二分支348通过第三毛细管356将36kg/h的油带到吸入管线320的第二侧325。总共8kg/h的油从两个油分离器排放并与高压制冷剂一起循环，直到夹带的油最终通过吸入管线320返回到压缩机。应当理解的是，较大容量的压缩机b将比较小容量的压缩机a吸入更多的由吸入管线供给的8kg/h的油。该比例基本上等于每个压缩机从第一油分离器或第二油分离器损失油的比例。在图3所示的实施方式中，2kg/h的油从吸入管线320流到吸入管线320的第一侧323，6kg/h的油流到吸入管线320的第二侧325。
32.如图3所示，穿过第一毛细管352到达吸入管线320的第一侧323的油量与穿过第二毛细管354到达吸入管线32的第二侧325的油量基本上相同。第三毛细管356构造成允许36kg/h的油从第二回油管线的第二分支348到达吸入管线320的第二侧325。即，与第一毛细管352或第二毛细管354相比，第三毛细管356构造成允许更大流量的油穿过。
33.当压缩机a和b这两者都在运行时，该构造从第二油分离器335向压缩机a310供给18kg/h的油。该构造从第一油分离器333向压缩机b315供给18kg/h的油，并从第二油分离器335向压缩机b315供给36kg/h的油。
34.如果压缩机b停用，则该压缩机b将停止向第二油分离器335排放油。在这种情况下，从第一油分离器333排放到吸入管线320的第二侧325的18kg/h油将通过吸入管线320第一侧323被抽回到压缩机a310。无论压缩机b315是否在运行，所公开的构造都向压缩机a310供给平衡的18kg/h的油。应当理解的是，在压缩机b315的启动和/或停用期间，可能会暂时中断油的流动，直到系统重新平衡。
35.图4示意性地示出了根据本公开的实施方式。如图4所示，在一些实施方式中，压缩机a410可以是变速变频压缩机，而压缩机b415是定速压缩机。如果压缩机a410和b415的尺寸以特定方式确定，则一个变速压缩机与一个类似尺寸的定速压缩机的组合能够产生基本上任意的流量，该流量的范围从仅由变频压缩机实现的可能的最低流量到由可变压缩机和定速压缩机实现的最大输出的组合总和。
36.图5示意性地示出了压缩机b包括多个定速压缩机515、517、519的实施方式。在一些实施方式中，每个定速压缩机可以被启动或停用，以便在整个系统中产生期望的制冷剂流。在一些实施方式中，每个定速压缩机515、517、519将高压制冷剂和任何夹带的油排放到第二油分离器535。即，在一些实施方式中，hvac包括与单个第二油分离器535流体连通的至少两个定速压缩机。每个定速压缩机515、517、519也可以连接到吸入管线525的第二侧。由此，本文讨论的导致平衡的随气排油量的操作原理能够同等地应用于使用单个定速压缩机的实施方式和使用多个定速压缩机的实施方式。在其他实施方式中，压缩机a可以包括多个变频压缩机。
37.根据定速压缩机和变频压缩机的尺寸，使用这种布置能够产生大范围的流量。根据情况，流量的范围可以从仅由变频压缩机产生的最小流量到由变频压缩机和所有的定速压缩机的组合产生的最大流量。
38.虽然已经在一些特定实施方式的上下文中讨论了所公开的压缩机油返回系统的一般概念，但是将理解的是，可以考虑许多变化。
39.虽然本公开可能容易受到各种修改和替代形式的影响，但是具体实施方式已经在附图中以示例的方式示出，并在本文中进行了详细描述。但是，应当理解的是，本发明不意在限制于所公开的特定形式。而是，本发明覆盖了落入由以下所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。

技术特征：

1.一种hvac系统，包括：与第一油分离器流体连通的一个或多个变频压缩机；与第二油分离器流体连通的一个或多个定速压缩机；吸入管线，所述吸入管线具有第一侧和第二侧，其中，所述吸入管线的所述第一侧构造成向所述一个或多个变频压缩机供给制冷剂，并且所述吸入管线的所述第二侧构造成向所述一个或多个定速压缩机供给制冷剂；第一回油管线，所述第一回油管线构造成将油从所述第一油分离器传送到所述吸入管线的所述第二侧；以及第二回油管线，其中，所述第二回油管线被分割以将油从所述第二油分离器传送到所述吸入管线的所述第一侧和所述第二侧这两侧。2.如权利要求1所述的hvac系统，其特征在于，所述第二回油管线包括：第一分支，所述第一分支构造成将油从所述第二回油管线传送到所述吸入管线的所述第一侧；以及第二分支，所述第二分支构造成将油从所述第二回油管线传送到所述吸入管线的所述第二侧。3.如权利要求2所述的hvac系统，其特征在于，所述hvac系统还包括与所述第二回油管线的所述第一分支流体连通的第一毛细管、与所述第一回油管线流体连通的第二毛细管以及与所述二回油管线的所述第二分支流体连通的第三毛细管。4.如权利要求3所述的hvac系统，其特征在于，所述第一毛细管和所述第二毛细管构造成允许基本上类似流量的油穿过。5.如权利要求3所述的hvac系统，其特征在于，所述第三毛细管构造成与所述第一毛细管或第二毛细管相比允许更大流量的油穿过。6.如权利要求1所述的hvac系统，其特征在于，所述hvac系统还包括构造成向建筑物供给冷却水的冷却器系统。7.如权利要求1所述的hvac系统，其特征在于，所述hvac系统包括与单个第二油分离器流体连通的至少两个定速压缩机。8.如权利要求1所述的hvac系统，其特征在于，所述hvac系统包括正好一个变频压缩机。9.如权利要求1所述的hvac系统，其特征在于，所述一个或多个变频压缩机具有比所述一个或多个定速压缩机低的随气排油量。10.如权利要求1所述的hvac系统，其特征在于，所述hvac系统还包括从由聚亚烷基二醇(pag)、多元醇酯(poe)、矿物油、烷基苯(ab)、聚乙烯基醚(pve)和r-1234yf油构成的组中选出的压缩机油。11.一种压缩机构，用于hvac系统，包括：第一压缩机，所述第一压缩机与具有第一分支和第二分支的制冷剂吸入管线的所述第一分支流体连通，所述第一压缩机还与第一油排放管流体连通；以及第二压缩机，所述第二压缩机与所述制冷剂吸入管线的所述第二分支流体连通，并且与第二油排放管流体连通，其中，所述第二油排放管构造成将油从所述第二压缩机传送到所述制冷剂吸入管线的所述第一分支和所述第二分支，其中，所述第一油排放管构造成将
油从所述第一压缩机传送到所述制冷剂吸入管线的所述第二分支。12.如权利要求11所述的压缩机构，其特征在于，所述第一压缩机是变频压缩机，并且，所述第二压缩机是定速压缩机。13.如权利要求11所述的压缩机构，其特征在于，所述第一压缩机具有比所述第二压缩机低的随气排油量。14.如权利要求11所述的压缩机构，其特征在于，所述压缩机构还包括从由聚亚烷基二醇(pag)、多元醇酯(poe)、矿物油、烷基苯(ab)、聚乙烯基醚(pve)和r-1234yf油构成的组中选出的压缩机油。15.一种回油系统，用于多个hvac压缩机，包括：低压制冷剂管线，所述低压制冷剂管线具有第一部分和第二部分，所述低压制冷剂管线的所述第一部分和所述第二部分从制冷剂入口点沿不同方向延伸；第一油排放管线，所述第一油排放管线将第一压缩机流体连接到第一油分离器；第一回油管线，所述第一回油管线通过第二毛细管将所述第一油分离器连接到所述低压制冷剂管线的所述第二部分；第二油排放管线，所述第二油排放管线将第二压缩机流体连接到第二油分离器，其中，所述第二油压缩机具有比所述第一油压缩机大的随气排油量；以及第二回油管线，所述第二回油管线通过第一毛细管将所述第二油分离器连接到所述低压制冷剂管线的所述第一部分，并且通过第三毛细管将所述第二油分离器连接到所述低压制冷剂管线的所述第二部分，其中，所述第一毛细管和所述第二毛细管构造成允许基本上相等量的油流过，其中，所述第三毛细管构造成相对于所述第一毛细管或第二毛细管允许更多的油流过。16.如权利要求15所述的回油系统，其特征在于，所述回油系统还包括构造成向建筑物供给冷却水的冷却器系统。17.如权利要求15所述的回油系统，其特征在于，所述第一压缩机包括变频压缩机，所述第二压缩机包括与单个第二油分离器流体连通的至少两个定速压缩机。18.如权利要求15所述的回油系统，其特征在于，所述第一压缩机具有比所述第二压缩机低的随气排油量。19.如权利要求15所述的回油系统，其特征在于，所述回油系统还包括从由聚亚烷基二醇(pag)、多元醇酯(poe)、矿物油、烷基苯(ab)、聚乙烯基醚(pve)和r-1234yf油构成的组中选出的压缩机油。

技术总结

提供了一种HVAC系统制冷回路。本公开的实施方式涉及一种制冷回路，该制冷回路构造成使用单个制冷回路对多个压缩机之间的随气排油量进行平衡。本公开的实施方式允许使用一个或多个变频压缩机和一个或多个定速压缩机。本公开的实施方式利用毛细管或其他流量控制方法来平衡多个压缩机之间的随气排油量。来平衡多个压缩机之间的随气排油量。来平衡多个压缩机之间的随气排油量。