ВЫДЕЛЕННЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ ЦИЛИНДРА КОМПРЕССОРА Российский патент 2014 года по МПК F04B1/04 F04B1/22 F25B1/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к компрессорам для использования в охлаждающих системах, таких как системы кондиционирования воздуха и холодильные системы. В частности, настоящее изобретение относится к системам регулирования потока для поршневых компрессоров.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Охлаждающие системы обычно содержат парокомпрессионные системы, в которых компрессор обеспечивает циркуляцию хладагента через испаритель, расширитель и конденсатор. Как правило, в охлаждающей системе теплообменник испарителя расположен внутри охлаждаемого пространства, а теплообменник конденсатора расположен вне указанного пространства. Испаритель поглощает тепло из указанного пространства, а хладагент при этом переносит тепло в конденсатор для выпуска в окружающую среду. В некоторых системах необходимо поддерживать температуру внутри указанного пространства в пределах узкого диапазона. Например, необходимо поддерживать почти постоянную температуру в холодильных камерах, в которых хранят пищевые продукты.

Работа охлаждающей системы и компрессора обычно отслеживается контроллером, который реагирует на температуру, измеряемую в охлаждаемом пространстве. Как правило, температуру в указанном пространстве регулируют путем изменения расхода хладагента в парокомпрессионной системе, что обычно достигается управлением работой компрессора. Однако изменение расхода хладагента влияет на производительность парокомпрессионной системы, что препятствует точному управлению температурой. Например, если контроллер обнаруживает, что в указанном пространстве установлена надлежащая температура, контроллер может остановить компрессор. Если температура в указанном пространстве поднимается выше заданного температурного порога, компрессор снова должен быть активирован. Такая прерывистая работа системы охлаждения приводит не только к задержке реакции компрессора на требования охлаждения указанного пространства, но и к нежелательному прерыванию теплообменных процессов в конденсаторе и испарителе в парокомпрессионной системе.

Расходом хладагента в парокомпрессионной системе также можно управлять путем размещения оперативно управляемого клапана между компрессором и испарителем в парокомпрессионной системе. Контроллер подает на клапан импульсные управляющие сигналы для обеспечения прерывистой подачи хладагента в компрессор для изменения производительности компрессора. Таким образом устраняется необходимость в выключении компрессора, а временные задержки и неэффективность парокомпрессионной системы могут быть предотвращены. Одна такая система с использованием широтно-импульсной модуляции описана в раскрывающем поршневой компрессор патенте США №6047556 (Lifson, переданный компании Carrier Corporation, Syracuse, New York). Такой клапан, однако, расположен перед впускным коллектором, поэтому производительность всего компрессора регулируется этим клапаном. Еще в одной системе клапан, управляемый с использованием широтно-импульсной модуляции, встроен непосредственно в головку цилиндра компрессора, как описано в патентной заявке США №2006/0218959 (Sandkoetter, переданный компании Bitzer Kuehlmaschinenbau, Sindelfingen, Germany). Однако для такого компрессора требуются специализированные компоненты, что вызывает нежелательное усложнение компрессора.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Примерные варианты реализации изобретения включают поршневой компрессор для использования в парокомпрессионной системе. В одном из вариантов реализации компрессор содержит первый и второй впускные коллекторы, первый и второй поршневые компрессионные узлы, выпускной коллектор и первый импульсный клапан. Первый и второй впускные коллекторы выполнены с возможностью разделения входящего в компрессор потока. Первый и второй поршневые компрессионные узлы выполнены с возможностью приема потока из первого и второго впускных коллекторов, соответственно. Выпускной коллектор выполнен с возможностью сбора и распределения сжатого хладагента, поступившего из первого и второго поршневых компрессионных узлов. Первый импульсный клапан установлен снаружи первого впускного коллектора и выполнен с возможностью регулирования потока хладагента в первом впускном коллекторе.

Согласно одной из особенностей настоящего изобретения, предложен поршневой компрессор, содержащий первый и второй впускные коллекторы для разделения входящего в компрессор потока, первый и второй поршневые компрессионные узлы, выполненные с возможностью приема потока из первого и второго впускных коллекторов, соответственно, выпускной коллектор для сбора и распределения сжатого хладагента из первого и второго компрессионных узлов и первый импульсный клапан, установленный снаружи первого впускного коллектора и выполненный с возможностью регулирования потока хладагента в первом впускном коллекторе.

Согласно одному из вариантов реализации, поршневой компрессор дополнительно содержит впускную линию, содержащую общую питающую линию для соединения с выпускным отверстием теплообменника, первую секцию, проходящую от питающей линии к первому впускному коллектору, и вторую секцию, проходящую от питающей линии ко второму впускному коллектору, причем первый импульсный клапан расположен в первой секции между общей питающей линией и первым впускным коллектором.

Согласно одному из вариантов реализации, поршневой компрессор дополнительно содержит второй клапан, установленный снаружи второго впускного коллектора во второй секции между общей питающей линией и вторым впускным коллектором.

Согласно одному из вариантов реализации, второй клапан поршневого компрессора содержит второй импульсный клапан, выполненный с возможностью регулирования потока хладагента во втором впускном коллекторе.

Согласно одному из вариантов реализации, второй клапан поршневого компрессора содержит двухпозиционный клапан, выполненный с возможностью закрытия или открытия потока хладагента во втором впускном коллекторе.

Согласно одному из вариантов реализации, поршневой компрессор дополнительно содержит контроллер для активации первого и второго клапанов, причем указанный контроллер активирует первый импульсный клапан и второй клапан для регулирования производительности компрессора от 0% до 100% без влияния на работу первого и второго поршневых компрессионных узлов.

Согласно одному из вариантов реализации, контроллер регулирует производительность первого и второго поршневых компрессионных узлов по отдельности.

Согласно одному из вариантов реализации, контроллер управляет первым импульсным клапаном во временных интервалах, которые меньше примерно 10 секунд при рабочем цикле включения/выключения примерно 0,5.

Согласно одному из вариантов реализации, первый импульсный клапан и второй клапан выполнены съемными с впускной линии без необходимости съема первого и второго впускных коллекторов компрессора.

Согласно еще одной из особенностей настоящего изобретения, предложена парокомпрессионная система для хладагента, содержащая конденсатор, расширитель, выполненный с возможностью приема хладагента из конденсатора, испаритель, выполненный с возможностью приема хладагента из расширителя, раздельную впускную линию, выполненную с возможностью приема хладагента из испарителя и имеющую первый выпускной патрубок и второй выпускной патрубок, и компрессор, содержащий первую поршневую компрессионную камеру, соединенную с первым патрубком, вторую поршневую компрессионную камеру, соединенную со вторым патрубком, первый импульсный клапан, расположенный в первом патрубке для регулирования потока хладагента в первой компрессионной камере, и общую выпускную линию, выполненную с возможностью приема хладагента из первой и второй компрессионных камер и для направления хладагента в конденсатор.

Согласно одному из вариантов реализации, парокомпрессионная система дополнительно содержит второй клапан, расположенный во втором патрубке для регулирования потока хладагента во второй компрессионной камере.

Согласно одному из вариантов реализации, парокомпрессионная система дополнительно содержит контроллер для управления первым импульсным клапаном и вторым клапаном, так что выработка компрессора может быть отрегулирована от нуля до полной производительности без уменьшения быстродействия поршневых компрессионных камер.

Согласно одному из вариантов реализации, хладагент содержит хладагент на основе углекислого газа.

Согласно одному из вариантов реализации, компрессор дополнительно содержит первый и второй впускные коллекторы для раздельного направления хладагента из первого и второго патрубков в первую и вторую поршневые компрессионные камеры.

Согласно одному из вариантов реализации, парокомпрессионная система дополнительно содержит третью поршневую компрессионную камеру, соединенную с первым патрубком, и четвертую поршневую компрессионную камеру, соединенную со вторым патрубком, причем первый импульсный клапан регулирует поток в первой и третьей компрессионных камерах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 схематически показана парокомпрессионная система, содержащая компрессор, имеющий раздельную впускную линию с оперативно управляемыми клапанами согласно настоящему изобретению.

На фиг.2 схематически показано сечение поршневого компрессора, показанного на фиг.1, содержащего цилиндры сжатия с выделенными впускными клапанами.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 показана схема охлаждающей системы 10, содержащей компрессор 12 и впускные клапаны 14А и 14В согласно настоящему изобретению. Охлаждающая система 10 также содержит теплообменник 16 конденсатора, расширитель 18 и теплообменник 20 испарителя, которые соединены последовательно и формируют парокомпрессионную систему, которая подает охлажденный воздух в пространство 22. Охлаждающая система 10 выполнена как раздельная система, в которой испаритель 20 расположен в пространстве 22, а компрессор 12, конденсатор 16 и расширитель 18 расположены за пределами пространства 22. Охлаждающая система 10 соединена с системой управления, которая содержит контроллер 24, внешний вентилятор 26, внутренний вентилятор 28, внешний датчик 30 и внутренний датчик 32. На основании факторов, таких как температура и влажность, воспринимаемых датчиками 30 и 32, контроллер 24 управляет вентиляторами 26 и 28, компрессором 12 и клапанами 14А и 14В для подачи охлажденного и кондиционированного воздуха в пространство 22. Пространство 22 является пространством с управляемым климатом, таким как внутренняя часть холодильника или транспортного контейнера, в котором температура регулируется в пределах узкого диапазона. Впускные клапаны 14А и 14В регулируют расход хладагента, протекающего через парокомпрессионную систему, для управления степенью охлаждения внутри пространства 22. В частности, клапаны 14А и 14В ограничивают количество хладагента, поступающего в компрессор 12, для уменьшения расхода хладагента, направляемого в конденсатор 16.

В показанном на чертеже варианте реализации компрессор 12 используется совместно с парокомпрессионной системой для сжатия хладагента. Может быть использован любой известный подходящий хладагент, такой как хладагенты R-22, R404a, R-134a или CO₂. Компрессор 12 также может использоваться в других прикладных системах для сжатия другой текучей среды или вещества. При подаче охлажденного воздуха в пространство 22 компрессор 12 сжимает хладагент до высокой температуры и высокого давления, так что хладагент по существу представляет собой перегретый пар. Хладагент выпускается из компрессора 12 через выпускную линию 34А в конденсатор 16, расположенный за пределами пространства 22, при этом контроллер 24 активирует вентилятор 26 для подачи относительно холодного внешнего воздуха А_О через конденсатор 16. Конденсатор 16 обеспечивает обработку поверхности хладагента во внутренних циркуляционных контурах, способствующую лучшему теплообмену между внешним воздухом А_О и хладагентом. Хладагент охлаждается и конденсируется в насыщенную жидкость при высоком давлении, отдавая тепло внешней среде относительно пространства 22. Внешний воздух А_О пропускается через конденсатор 16 вентилятором 26 и поглощает тепло из хладагента, протекающего внутри конденсатора 16. Затем хладагент перемещается из конденсатора 16 посредством линии 34В и пропускается через расширитель 18, понижающий давление и температуру хладагента, так что в процессе расширения хладагент преобразуется до двухфазного состояния, т.е преобразуется в жидкость и пар. Охлажденный хладагент далее протекает через линию 34С в испаритель 20, и контроллер 24 активирует вентилятор 28 для подачи относительно теплого внутреннего воздуха A_I через испаритель 20. Внутренний воздух A_I передает свое тепло хладагенту, протекающему в испарителе 20, во время своего прохождения через теплообменные контуры испарителя 20. Хладагент испаряется и поглощает тепло из относительно теплого внутреннего воздуха A_I, что вызывает испарение хладагента. Затем нагретый пар втягивается через впускную линию 34D и раздельную линию 36 в компрессор 12, в котором он сжимается и нагревается до высокой температуры, превращаясь в пар высокого давления, так что цикл может быть повторен.

Для удаления тепла из пространства 22 в охлаждающей системе 10 используются перепады давления, производимые компрессором 12 и расширителем 18, а также теплопередающие свойства конденсатора 16 и испарителя 20. Таким образом, производительность системы 10 по удалению тепла из пространства 22 зависит от массового расхода хладагента, циркулирующего по линиям 34A-34D. В настоящем изобретении использованы клапаны 14А и 14В для управления расходом хладагента через компрессор 12. В частности, клапаны 14А и 14В, которые расположены снаружи компрессора 12 для облегчения доступа к ним, регулируют производительность отдельных цилиндров сжатия в компрессоре 12. В различных вариантах реализации изобретения клапаны 14А и 14В содержат импульсные клапаны, которые активируются контроллером 24 во временных интервалах, которые меньше тепловой инерции парокомпрессионной системы охлаждающей системы 10.

Тепловая инерция системы 10 коррелируется с изменением температуры хладагента в испарителе 20 после прекращения циркуляции хладагента в системе 10. В известной приводимой в действие компрессором охлаждающей системе после того как кондиционированное пространство достаточно охлаждено, клапаны компрессора закрываются для прекращения потока через испаритель на некоторый период времени, что обычно приводит к тепловой инерции системы, ухудшая ее рабочие характеристики после возобновления потока хладагента. В настоящем изобретении клапанами 14А и 14В управляет контроллер 24 для предотвращения воздействия тепловой инерции на рабочие характеристики системы 10. В частности, контроллер 24 обычно закрывает по меньшей мере один из впускных клапанов 14А и 14В во время кратковременных импульсов, которые меньше тепловой инерции системы, так что температура в кондиционированной среде не подвергается значительному воздействию. В одном из вариантов реализации один из клапанов 14А и 14В удерживается закрытым, а другой работает в импульсном режиме, так что производительность компрессора 12 уменьшена, и поток хладагента останавливается лишь на короткий интервал времени, который не влияет на рабочие характеристики системы. В другом варианте реализации один из клапанов 14А и 14В действует в импульсном режиме, а другой остается открытым для уменьшения производительности компрессора 12.

На фиг.2 схематически показано сечение поршневого компрессора 12, показанного на фиг.1, содержащего цилиндры 38А и 38В сжатия с выделенными впускными клапанами 14А и 14В, соответственно. Компрессор 12 также содержит корпус 40, первый впускной коллектор 42А, второй впускной коллектор 42В, выпускной коллектор 44, коленчатый вал 46, первый шатун 48А, второй шатун 48В, первую поршневую головку 50А и вторую поршневую головку 50В. Поршневые компрессоры, обеспечивающие высокую степень сжатия, особенно подходят для охлаждающих систем, использующих хладагент СО₂ и обычно работающих при давлениях, примерно в пять раз более высоких по сравнению с другими хладагентами, такими как R134A или R22.

На фиг.2 показан компрессор 12 V-образного типа, имеющий два поршневых компрессионных узла, к каждому из которых подведена одна из раздельных впускных линий 36А и 36В. В других вариантах реализации компрессор 12 может иметь дополнительные поршневые компрессионные узлы, схожие с показанными на фиг.2, каждый из которых имеет собственную раздельную линию, отходящую от впускной линии 34D. Например, компрессор 12 может иметь три цилиндра сжатия, каждый из которых снабжен впускным коллектором, раздельной впускной линией и выделенным впускным клапаном. В другом варианте реализации третий цилиндр сжатия запитан впускной линией, отведенной от впускной линии 36А или 36В. В любом из вариантов реализации компрессор 12 снабжен по меньшей мере одним клапаном, управляемым с использованием широтно-импульсной модуляции, обеспечивающим регулирование производительности одного цилиндра сжатия от полной производительности до нуля. Другие цилиндры сжатия могут управляться, например, двухпозиционными клапанами или клапанами, управляемыми с использованием широтно-импульсной модуляции, или могут быть оставлены без клапанов. Впускными клапанами управляют совместно для управления производительностью компрессора 12 примерно от 0% до 100%. На фиг.2 показано, что оба клапана 14А и 14В содержат клапаны, управляемые с использованием широтно-импульсной модуляции, один из которых в других вариантах реализации может быть заменен двухпозиционным клапаном.

Поршневые головки 50А и 50В в компрессоре 12 расположены в цилиндрах 38А и 38В, соответственно. Поршневые головки 50А и 50В соединены с коленчатым валом 46 шатунами 48А и 48В, соответственно. Шатуны 48А и 48В соединены с коленчатым валом 46 посредством фиксированных соединений в месте шатунных шеек 54А и 54В, соответственно, центры которых смещены от центра коленчатого вала 46. Шатуны 48А и 48В соединены с поршневыми головками 50А и 50В посредством шарнирных соединений 56А и 56В, соответственно. Коленчатый вал 46 соединен с первичным приводом, таким как электродвигатель или двигатель, для вращения коленчатого вала 46 вокруг его центральной оси. Шейки 54А и 54В смещены таким образом, что вращение коленчатого вала 46 вызывает круговое движение шеек 54А и 54В вокруг центральной оси коленчатого вала 46. Шатуны 48А и 48В соединены с возможностью вращения с шатунными шейками 54А и 54В и соединены с возможностью поворота с поршневыми головками 50А и 50В, так что круговое движение шатунных шеек 54А и 54В вызывает возвратно-поступательное движение поршневых головок 50А и 50В в цилиндрах 38А и 38В. Противовес 58 смещает вес несбалансированных компонентов, соединенных с коленчатым валом 46, таких как шатуны 48А и 48В. Таким образом поршневые головки 50А и 50В обеспечивают сжатие хладагента в парокомпрессионной системе охлаждающей системы 10 в цилиндрах 38А и 38В. Компрессор 12 создает перепад давлений между впускной линией 34D и выпускной линией 34А, так что нагретый парообразный хладагент из испарителя 20 (на фиг.1) втягивается во впускные коллекторы 42А и 42В через раздельную линию 36. Хладагент, вытекающий из впускной линии 34D, оказывается разделен на два потока в месте ее соединения с раздельной линией 36. Первый поток хладагента направляется в первую раздельную линию 36А, в результате чего он протекает через первый впускной клапан 14А в первый впускной коллектор 42А. Второй поток хладагента направляется во вторую раздельную линию 36В, в результате чего он протекает через второй впускной клапан 14В во второй впускной коллектор 42В. Первый впускной коллектор 42А и второй впускной коллектор 42В отделены друг от друга, так что после своего разделения в раздельной линии 36 первый и второй потоки хладагента не соединяются до окончания процесса сжатия в цилиндрах 38А и 38В. Контроллер 24 генерирует управляющие сигналы PWM_B и PWM_A, относящиеся к клапану, управляемому с использованием широтно-импульсной модуляции, для регулирования положения впускных клапанов 14А и 14В, соответственно. Впускные клапаны управляют потоком хладагента, протекающего через раздельные линии 36А и 36В, на основании длительности импульсных сигналов PWM_B и PWM_A.

Хладагент R_LP низкого давления проходит из раздельных линий 36А и 36В через клапаны 14А и 14В во впускные коллекторы 42А и 42В. Из первого и второго впускных коллекторов 42А и 42В хладагент R_LP низкого давления в результате действия компрессора 12 втягивается в цилиндры 38А и 38В. Цилиндры 38А и 38В имеют всасывающие клапаны 52А и 52В, соответственно, и выпускные клапаны (не показаны), которые регулируют поток, протекающий через компрессор 12. Выпускные клапаны, расположенные в выпускном коллекторе и не показанные в сечении на фиг.2, известны в уровне техники. Всасывающие клапаны 52А и 52В и выпускные клапаны могут быть любыми клапанами, известными в уровне техники, подходящими для использования в поршневом компрессоре, такие как электромагнитные. Во время такта впуска шатун 48А оттягивает поршневую головку 56А от впускного коллектора 42А при вращении шатунной шейки 54А в направлении от цилиндра 38А. Цилиндр 38А герметичен из того условия, чтобы в нем создавалось пониженное давление, которое вызывает открытие всасывающего клапана 52А и закрытие выпускного клапана в цилиндре 38А. Таким образом хладагент R_LP низкого давления протекает из впускного коллектора 42А в цилиндр 38А сжатия. Во время такта сжатия шатун 48А толкает поршневую головку 56А в направлении впускного коллектора 42А при вращении шатунной шейки 54А в направлении к цилиндру 38А. Цилиндр 38А герметичен из того условия, чтобы в цилиндре 38А увеличивалось давление, которое вызывает закрытие всасывающего клапана 52А и открытие выпускного клапана при пороговом давлении в цилиндре 38А. Таким образом хладагент R_HP высокого давления проталкивается из цилиндра 38А в выпускной коллектор 44. Одновременно, в то время как поршневая головка 50А совершает чередующиеся такты впуска и сжатия, поршневая головка 50В совершает чередующиеся такты сжатия и впуска. Таким образом, хладагент R_LP низкого давления также втекает из впускного коллектора 42В в цилиндр 38В, в котором он сжимается и выходит в качестве хладагента R_HP высокого давления в выпускной коллектор 44. Хладагент R_HP высокого давления из выпускного коллектора 44 продолжает движение в выпускную линию 34А и возвращается в парокомпрессионную систему и конденсатор 16 (на фиг.1).

Поток хладагента R_LP низкого давления, протекающий из раздельной линии 36 во впускные коллекторы 42А и 42В, регулируется клапанами 14А и 14В, которыми управляет контроллер 24. Контроллер 24 содержит микропроцессор, который согласует работу клапанов 14А и 14В на основании данных, воспринятых в охлаждающей системе 10, таких как температура в пространстве 22, для изменения производительности компрессора 12 в зависимости от требуемого охлаждения. В одном из вариантов реализации изобретения первый впускной клапан 14А и второй впускной клапан 14В содержат клапаны, управляемые с использованием широтно-импульсной модуляции. В настоящем изобретении может быть использован любой такой клапан, который быстро реагирует на входной сигнал, такой как электромагнитный клапан или клапан прямого действия. Контроллер 24 дозирует поток хладагента R_LP низкого давления, протекающего во впускные коллекторы 42А и 42В, подачей импульсных управляющих сигналов клапанам 14А и 14В для поддержки температуры в пространстве 22 в пределах узкого диапазона. Контроллер 24 оперативно регулирует производительность первого цилиндра 38А управлением длительностью интервала времени, в течение которого впускной клапан 14А открыт. Схожим образом контроллер 24 оперативно регулирует производительность второго цилиндра 38В посредством управления длительностью интервала времени, в течение которого впускной клапан 14В открыт. В частности, контроллер 24 управляет клапанами 14А и 14В в интервалах, которые меньше времени, за которое посредством тепловой инерции испарителя 20 превышается температура, при которой рабочие характеристики системы начинают ухудшаться. Например, в одном из вариантов реализации клапаны 14А и 14В имеют рабочий цикл примерно 0,5, в течение которого клапаны 14А и 14В функционируют в интервалах включения/выключения, составляющих 10 секунд. Однако микропроцессор контроллера 24 может быть запрограммирован для управления клапанами 14А и 14В при любых интервалах для предотвращения проблем, связанных с тепловой инерции в испарителе 20.

Контроллер 24 и клапаны 14А и 14В обеспечивают независимое регулирование производительности отдельных поршневых компрессионных цилиндров 38А и 38В, так что общая рабочая производительность компрессора 12 может быть отрегулирована в пределах от 0% до 100%. Например, отдельная широтно-импульсная регулировка клапанов 14А и 14В обеспечивает возможность работы каждого из цилиндров 38А и 38В в пределах от 0% до 100% от производительности, причем каждый из этих цилиндров обеспечивает 50% производительности компрессора 12. Таким образом обеспечивается возможность точного управления производительностью компрессора 12 на любом уровне производительности между 0% и 100%.

В других вариантах реализации изобретения один из клапанов 14А и 14В может содержать традиционный двухпозиционный клапан, который может иметь оперативное или ручное управление, а другой клапан может представляет собой клапан, управляемый с использованием широтно-импульсной модуляции. В этом случае обеспечивается возможность грубого задания производительности компрессора 12 посредством двухпозиционного клапана и ее точной регулировки посредством клапана, управляемого с использованием широтно-импульсноймодуляции. Например, при включенном двухпозиционном клапане один цилиндр обеспечивает для компрессора 12 производительность 50%, а клапан, управляемый с использованием широтно-импульсной модуляции, регулируется для регулирования производительности в пределах других 50%. Схожим образом один цилиндр может быть оставлен открытым или может быть выполнен без клапана, так что этот цилиндр постоянно обеспечивает для компрессора 12 производительность 50%. В этом случае производительность компрессора 12 может быть установлена на любом уровне в пределах от 50% до 100%. При выключенном двухпозиционном клапане один цилиндр не обеспечивает для компрессора 12 производительность 50%, а клапан, управляемый с использованием широтно-импульсной модуляции, регулируется для регулирования производительности в пределах других пятидесяти процентов. Таким образом производительность компрессора 12 может быть установлена на любом уровне между 0% и 50%.

Регулирование производительности от 0% до 100% посредством одного клапана, управляемого с использованием широтно-импульсной модуляции, может быть расширено на компрессоры с любым количеством цилиндров. Один цилиндр обеспечен клапаном, управляемым с использованием широтно-импульсной модуляции, а остальные цилиндры используются без клапана или с нерегулируемым клапаном. Например, трехцилиндровый компрессор может быть снабжен одним импульсным клапаном, управляемым с использованием широтно-импульсной модуляции, и иметь одно из следующего: 1) два двухпозиционных клапана, 2) два открытых цилиндра или 3) один двухпозиционный клапан и один открытый цилиндр или цилиндр без клапана. Таким образом настоящее изобретение обеспечивает быстрое точное регулирование производительности компрессора посредством клапана, управляемого с использованием широтно-импульсной модуляции, установленного на компрессионном узле, для обеспечения точной регулировки микроклимата в чувствительных к изменению температуры пространствах, таких как холодильники.

Использование клапанов 14А и 14В с широтно-импульсной модуляцией также обеспечивает непрерывность работы компрессора 12 во время работы охлаждающей системы 10. Компрессор 12 непрерывно работает для обеспечения циркуляции хладагента по системе 10, а клапаны 14А и 14В непрерывно работают для регулирования производительности компрессора 12 и количества хладагента, циркулирующего в системе 10. Таким образом, отсутствует необходимость в выключении компрессора 12 для регулирования его производительности. Непрерывная работа компрессора 12 обеспечивает точное управление температурой в кондиционируемом пространстве. Непрерывная работа компрессора 12 также устраняет задержки в циркуляции хладагента по системе 10 благодаря исключению времени, необходимого для начала сжатия хладагента компрессором 12 при его активации.

Компрессор 12 и клапаны 14А и 14В также обеспечивают низкую стоимость охлаждающей системы 10, простоту изготовления и ремонта и возможность управления производительностью компрессорной системы. Например, клапаны 14А и 14В присоединены к компрессору 12 снаружи, не встроены в него с образованием сложной коллекторной системы. Кроме того, клапаны 14А и 14В обеспечивают эффективность затрат, поскольку могут быть использованы традиционные клапаны или которые имеются в продаже. Известно, что такие клапаны имеют ресурс больше нескольких миллионов циклов и потому меняются редко. В случае замены или ремонта клапаны 14А и 14В доступны без необходимости в удалении впускных коллекторов 42А или 42В от корпуса 40 или ином демонтаже компрессора 12. Кроме того, раздельные линии 36А и 36В изготовлены из стандартных труб, таких, которые использованы для линий 34А-34D, что дополнительно сокращает время изготовления и расходы для сборки и ремонта охлаждающей системы 10. Таким образом, настоящее изобретение устраняет необходимость использования специальных клапанов, коллекторов и трубопроводов.

Хотя настоящее изобретение описано в настоящем описании на примере предпочтительных вариантов реализации, для специалистов в данной области техники очевидно, что в этих вариантах могут быть сделаны изменения в форме и деталях без отступления от сущности и объема изобретения.

Изобретение относится к компрессорам для использования в охлаждающих системах. Поршневой компрессор для использования в охлаждающей парокомпрессионной система содержит первый и второй впускные коллекторы, первый и второй поршневые компрессионные узлы, выпускной коллектор и первый импульсный клапан. Впускные коллекторы разделяют входной поток в компрессор. Первый и второй поршневые компрессионные узлы принимают поток из первого и второго впускных коллекторов, соответственно. Выпускной коллектор собирает и распределяет сжатый хладагент из компрессионных узлов. Первый импульсный клапан установлен снаружи первого впускного коллектора для регулирования потока хладагента в первом впускном коллекторе. В другом варианте реализации второй клапан установлен снаружи второго впускного коллектора для регулирования потока во втором впускном коллекторе, причем первым и вторым клапанами управляет контроллер. Контроллер активирует первый клапан с изменяемой шириной импульсов, интервал которых меньше рабочей инерции охлаждающей парокомпрессионной системы. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и упрощение конструкции компрессора. 2 н. 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Поршневой компрессор, содержащий
первый и второй впускные коллекторы для разделения входящего в компрессор потока,
первый и второй поршневые компрессионные узлы, выполненные с возможностью приема потока из первого и второго впускных коллекторов, соответственно,
выпускной коллектор для сбора и распределения сжатого хладагента из первого и второго компрессионных узлов и
первый импульсный клапан, установленный снаружи первого впускного коллектора и выполненный с возможностью регулирования потока хладагента в первом впускном коллекторе.

2. Поршневой компрессор по п.1, дополнительно содержащий впускную линию, содержащую
общую питающую линию для соединения с выпускным отверстием теплообменника,
первую секцию, проходящую от питающей линии к первому впускному коллектору, и
вторую секцию, проходящую от питающей линии к второму впускному коллектору,
причем первый импульсный клапан расположен в первой секции между общей питающей линией и первым впускным коллектором.

3. Поршневой компрессор по п.2, дополнительно содержащий второй клапан, установленный снаружи второго впускного коллектора во второй секции между общей питающей линией и вторым впускным коллектором.

4. Поршневой компрессор по п.3, в котором второй клапан содержит второй импульсный клапан, выполненный с возможностью регулирования потока хладагента во втором впускном коллекторе.

5. Поршневой компрессор по п.3, в котором второй клапан содержит двухпозиционный клапан, выполненный с возможностью закрытия или открытия потока хладагента во втором впускном коллекторе.

6. Поршневой компрессор по п.3, дополнительно содержащий контроллер для активации первого и второго клапанов, причем указанный контроллер активирует первый импульсный клапан и второй клапан для регулирования производительности компрессора от 0% до 100% без влияния на работу первого и второго поршневых компрессионных узлов.

7. Поршневой компрессор по п.6, в котором контроллер регулирует производительность первого и второго поршневых компрессионных узлов по отдельности.

8. Поршневой компрессор по п.6, в котором контроллер управляет первым импульсным клапаном во временных интервалах, которые меньше примерно 10 секунд при рабочем цикле включения/выключения примерно 0,5.

9. Поршневой компрессор по п.3, в котором первый импульсный клапан и второй клапан выполнены съемными с впускной линии без необходимости съема первого и второго впускных коллекторов компрессора.

10. Парокомпрессионная система для хладагента, содержащая
конденсатор,
расширитель, выполненный с возможностью приема хладагента из конденсатора,
испаритель, выполненный с возможностью приема хладагента из расширителя,
раздельную впускную линию, выполненную с возможностью приема хладагента из испарителя и имеющую первый выпускной патрубок и второй выпускной патрубок, и
компрессор, содержащий
первую поршневую компрессионную камеру, соединенную с первым патрубком,
вторую поршневую компрессионную камеру, соединенную со вторым патрубком,
первый импульсный клапан, расположенный в первом патрубке для регулирования потока хладагента в первой компрессионной камере, и
общую выпускную линию, выполненную с возможностью приема хладагента из первой и второй компрессионных камер и для направления хладагента в конденсатор.

11. Парокомпрессионная система по п.10, дополнительно содержащая второй клапан, расположенный во втором патрубке для регулирования потока хладагента во второй компрессионной камере.

12. Парокомпрессионная система по п.11, дополнительно содержащая контроллер для управления первым импульсным клапаном и вторым клапаном, так что выработка компрессора может быть отрегулирована от нуля до полной производительности без уменьшения быстродействия поршневых компрессионных камер.

13. Парокомпрессионная система по п.10, в которой хладагент содержит хладагент на основе углекислого газа.

14. Парокомпрессионная система по п.10, в которой компрессор дополнительно содержит первый и второй впускные коллекторы для раздельного направления хладагента из первого и второго патрубков в первую и вторую поршневые компрессионные камеры.

15. Парокомпрессионная система по п.10, дополнительно содержащая третью поршневую компрессионную камеру, соединенную с первым патрубком, и четвертую поршневую компрессионную камеру, соединенную со вторым патрубком, причем первый импульсный клапан регулирует поток в первой и третьей компрессионных камерах.