ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2022 года по МПК F25B1/02 F04B25/00 

Изобретение относится к холодильной установке, прежде всего к транспортной холодильной установке, содержащей работающий, прежде всего, с СО₂ в качестве хладагента контур хладагента, в котором направляется общий массовый поток хладагента, расположенный в контуре хладагента, охлаждающий сжатый до высокого давления хладагент и находящийся со стороны высокого давления теплообменник, расположенный в контуре хладагента вслед за находящимся со стороны высокого давления теплообменником расширительный орган, который в активном состоянии за счет расширения охлаждает общий массовый поток хладагента и при этом образует главный массовый поток из жидкого хладагента и дополнительный массовый поток из газообразного хладагента, которые поступают в коллектор промежуточного давления и в нем разделяются на главный массовый поток и дополнительный массовый поток, по меньшей мере одну ступень охлаждения, которая расширяет главный массовый поток из коллектора промежуточного давления по меньшей мере в одном охлаждающем расширительном органе до низкого давления и при этом обеспечивает холодопроизводительность на находящийся со стороны низкого давления теплообменник, и сжимающий главный массовый поток с низкого давления до высокого давления холодильный компрессорный блок, содержащий холодильный компрессор и электрический приводной двигатель.

Подобные холодильные установки известны из уровня техники.

В них имеется проблема, состоящая в том, чтобы создать работающую как можно проще и эффективнее холодильную установку, прежде всего, для эксплуатации в качестве транспортной холодильной установки.

Согласно изобретению эта задача решена в холодильной установке описанного в начале типа за счет того, что холодильный компрессорный блок имеет первую компрессорную ступень для сжатия подведенного при низком давлении хладагента главного массового потока до среднего давления и вторую компрессорную ступень для сжатия сжатого до среднего давления хладагента главного массового потока до высокого давления, и что дополнительный массовый поток поступает из коллектора промежуточного давления во вторую компрессорную ступень холодильного компрессорного блока для сжатия до высокого давления, причем дополнительный массовый поток перед поступлением во вторую компрессорную ступень подается в двигательный отсек холодильного компрессорного блока для охлаждения электрического приводного двигателя, после чего дополнительный массовый поток поступает во вторую компрессорную ступень.

Решение согласно изобретению создает таким образом простую возможность того, чтобы эксплуатировать холодильную установку с холодильным компрессорным блоком, в котором главный массовый поток и дополнительный массовый поток могут оптимальным образом сжиматься до высокого давления, с использованием дополнительного массового потока для охлаждения электрического приводного двигателя.

Холодильная установка согласно изобретению, прежде всего, создает возможность того, чтобы использовать в качестве хладагента СО₂ и при этом оптимально эксплуатировать холодильную установку.

В решении согласно изобретению является особо благоприятным, если первая компрессорная ступень холодильного компрессорного блока соединена с находящимся со стороны среднего давления теплообменником, который охлаждает сжатый до среднего давления главный массовый поток прежде, чем он поступает во вторую компрессорную ступень.

Это решение, прежде всего при использовании СО₂ в качестве хладагента, создает возможность того, чтобы при сжатии до среднего давления до того, как будет осуществлено сжатие до высокого давления, снова охлаждать значительно нагретый хладагент.

Находящийся со стороны среднего давления теплообменник принципиально мог бы охлаждаться с помощью любых сред.

Было бы, например, мыслимым располагать находящийся со стороны среднего давления теплообменник также так, чтобы он охлаждался текущим под низким давлением к холодильному компрессорному блоку хладагентом.

Тем не менее, особо простое решение предусматривает, что находящийся со стороны среднего давления теплообменник является расположенным за пределами холодильного компрессорного блока внешним теплообменником.

Этот внешний теплообменник может охлаждаться с помощью различных сред. Является особо предпочтительным, если для охлаждения служит наружный воздух.

В отношении расширения общего массового потока с помощью следующего за находящимся со стороны высокого давления теплообменником расширительного органа не было установлено, до какого давления должно осуществляться расширение, только предусмотрено, что расширительный орган снижает давление до промежуточного давления.

Одной из возможностей является то, что промежуточное давление выше, чем среднее давление, и что дополнительный массовый поток расширяется с помощью расширительного органа дополнительного массового потока и поступает во вторую компрессорную ступень при среднем давлении.

Другая предпочтительная возможность предусматривает, что промежуточное давление по существу соответствует среднему давлению, так что с помощью следующего за первым внешним теплообменником расширительного органа общий массовый поток может расширяться до среднего давления.

В отношении уровня давления, при котором работает холодильная установка, не было приведено никаких более подробных данных.

Так, предпочтительное решение предусматривает, что при СО₂ в качестве хладагента низкое давление находится в диапазоне от 1 бар до 60 бар.

Помимо этого, преимущественным образом предусмотрено, что при СО₂ в качестве хладагента среднее давление находится в диапазоне от 20 бар до 120 бар.

Помимо этого, преимущественным образом предусмотрено, что при СО₂ в качестве хладагента высокое давление находится в диапазоне от 50 бар до 160 бар.

В отношении конструкции холодильного компрессорного блока до сих пор не было приведено никаких более подробных данных.

Другое предпочтительное решение предусматривает, что сжатый до среднего давления главный массовый поток после охлаждения с помощью находящегося со стороны среднего давления теплообменника и перед поступлением во вторую компрессорную ступень поступает в двигательный отсек для охлаждения электрического приводного двигателя.

При этом оказалось особо целесообразным, если сжатый до среднего давления и охлажденный с помощью находящегося со стороны среднего давления теплообменника главный массовый поток поступает во вторую компрессорную ступень после протекания через двигательный отсек.

Кроме того, преимущественным образом предусмотрено, что приводной отсек холодильного компрессора, исходя из которого осуществляется приведение в действие компрессорных ступеней, поддерживается под средним давлением.

Это обладает преимуществом, состоящим в том, что, прежде всего, во второй компрессорной ступени за счет этого имеется разность давлений максимально между средним давлением и высоким давлением и таким образом механическая нагрузка на отдельные компоненты компрессорных ступеней может поддерживаться как можно меньшей.

При этом оказалось целесообразным, если приводной отсек через соединительный канал соединен с двигательным отсеком и/или если хладагент после охлаждения электрического приводного двигателя в двигательном отсеке протекает через приводной отсек.

Особо предпочтительное решение предусматривает, что холодильный компрессорный блок выполнен в виде полугерметичного компрессора, причем в общем корпусе такового расположены как электрический приводной двигатель, так и холодильный компрессор.

Помимо этого, в отношении выполнения самого холодильного компрессора не было приведено никаких более подробных данных.

Так, предпочтительное решение предусматривает, что холодильный компрессор холодильного компрессорного блока выполнен в виде поршневого компрессора, так как, прежде всего, с подобным поршневым компрессором названные для СО₂ в качестве хладагента давления могут достигаться при целесообразных затратах на механику.

Является особо предпочтительным, если поршневой компрессор имеет несколько цилиндровых блоков, из которых по меньшей мере один образует первую компрессорную ступень, и по меньшей мере один вторую компрессорную ступень.

Является особо благоприятным, если две компрессорные ступени рассчитаны так, что отношение рабочего объема первой компрессорной ступени к рабочему объему второй компрессорной ступени находится в диапазоне от 1,5/1 до 2/1.

При этом, прежде всего, предусмотрено, что первую компрессорную ступень образуют по меньшей мере два цилиндровых блока.

Помимо этого, преимущественным образом предусмотрено, что по меньшей мере один цилиндровый блок второй компрессорной ступени расположен по отношению по меньшей мере к одному цилиндровому блоку первой компрессорной ступени с угловым смещением относительно центральной оси приводного вала цилиндровых блоков, так что за счет этого цилиндровые блоки обеих компрессорных ступеней могут располагаться, например, V-образно или навстречу друг другу, чтобы, прежде всего, достигать предпочтительного распределения моментов.

Другое предпочтительное решение предусматривает, что все цилиндровые блоки компрессорных ступеней расположены в один ряд.

Помимо этого, преимущественным образом предусмотрено, что корпус холодильного компрессора и, прежде всего, общий корпус холодильного компрессорного блока выполнен из алюминия.

Другое предпочтительное усовершенствование предусматривает, что общий корпус холодильного компрессорного блока имеет оболочку корпуса и расположенные с обеих сторон оболочки корпуса крышки подшипника, которые все выполнены из алюминия.

Помимо этого, преимущественным образом предусмотрено, что корпус имеет головки цилиндровых блоков, которые выполнены из алюминия.

В отношении расположения различных подключений на холодильном компрессорном блоке до сих пор не было приведено никаких более подробных данных.

Так, предпочтительное решение предусматривает, что подключение высокого давления холодильного компрессорного блока расположено на головке цилиндровых блоков второй компрессорной ступени.

Другое предпочтительное решение предусматривает, что подключение низкого давления холодильного компрессорного блока расположено на головке цилиндровых блоков первой компрессорной ступени.

Кроме того, преимущественным образом предусмотрено, что выпуск среднего давления холодильного компрессорного блока расположен на головке цилиндровых блоков первой компрессорной ступени.

Помимо этого, рациональным образом предусмотрено, что впуск среднего давления холодильного компрессорного блока расположен в области корпуса двигателя.

Кроме того, изобретение относится к холодильному компрессорному блоку, прежде всего для сжатия СО₂ в качестве хладагента, содержащему холодильный компрессор и электрический приводной двигатель, причем холодильный компрессор имеет первую компрессорную ступень для сжатия подведенного при низком давлении хладагента, прежде всего СО₂, до среднего давления и вторую компрессорную ступень для сжатия сжатого до среднего давления хладагента, прежде всего СО₂, до высокого давления. При этом, в частности, холодильный компрессорный блок имеет соединенный с первой компрессорной ступенью выпуск среднего давления и соединенный со второй компрессорной ступенью впуск среднего давления.

Преимущество этого решения можно видеть в том, что за счет этого сжатый до среднего давления хладагент может через выпуск среднего давления выводиться из холодильного компрессора и, например, может охлаждаться, а затем через впуск среднего давления может снова подаваться в холодильный компрессорный блок.

Кроме этого, имеется также возможность того, чтобы не только соединять впуск среднего давления с выпуском среднего давления, но и через впуск среднего давления подавать приходящийся на контур хладагента хладагент, который, например, тоже находится при среднем давлении, во вторую компрессорную ступень и в ней сжимать до высокого давления.

Таким образом, холодильный компрессор согласно изобретению можно предпочтительно применять, прежде всего, в контуре хладагента со сжатием хладагента до промежуточного давления, чтобы, в свою очередь, сжимать до высокого давления не только сжатый в первой компрессорной ступени до среднего давления хладагент, но и расширенный до промежуточного давления хладагент.

Помимо этого, особо благоприятным оказалось решение, при котором впуск среднего давления оканчивается в двигательном отсеке электрического приводного двигателя для его охлаждения, и хладагент после протекания через двигательный отсек поступает во вторую компрессорную ступень.

Это означает, что в подобном холодильном компрессорном блоке имеется возможность того, чтобы поданный в него через впуск среднего давления хладагент перед сжатием во второй компрессорной ступени использовать еще для охлаждения приводного двигателя.

Кроме того, в холодильном компрессорном блоке согласно изобретению предпочтительным образом предусмотрено, что приводной отсек холодильного компрессора, исходя от которого осуществляется приведение в действие компрессорных ступеней, поддерживается под средним давлением.

Подобное решение имеет большое преимущество, состоящее в том, что благодаря наличию среднего давления в приводном отсеке снижается механическая нагрузка на компоненты компрессорных ступеней, так как имеет место лишь разность давлений между средним давлением и высоким давлением или между низким давлением и средним давлением.

Для достижения этого, преимущественным образом предусмотрено, что приводной отсек через соединительный канал соединен с двигательным отсеком.

При этом соединительный канал может быть выполнен так, что он приводит лишь к выравниванию давлений между приводным отсеком и двигательным отсеком, однако соединительный канал может быть выполнен также так, что протекающий через двигательный отсек хладагент подается через него во вторую компрессорную ступень.

Особо предпочтительное решение предусматривает, что холодильный компрессорный блок выполнен в виде полугерметичного компрессора, причем в общем корпусе такового расположены как электрический приводной двигатель, так и холодильный компрессор.

Такое решение имеет, с одной стороны, преимущество, состоящее в том, что оно является очень компактным, и, с другой стороны, преимущество, состоящее в том, что за счет этого хладагент перед подачей во вторую компрессорную ступень можно простым образом использовать для охлаждения электрического приводного двигателя.

Особо благоприятное решение предусматривает, что холодильный компрессор выполнен в виде поршневого компрессора, так как с помощью поршневого компрессора можно достигать разностей давлений, которые требуются, прежде всего, для сжатия CO₂ в качестве хладагента, с рациональными затратами на механику.

Поршневой компрессор, преимущественным образом, выполнен так, что поршневой компрессор имеет несколько цилиндровых блоков, из которых по меньшей мере один образует первую компрессорную ступень, и по меньшей мере один вторую компрессорную ступень.

Принципиально было бы достаточно по одному цилиндровому блоку для каждой компрессорной ступени. Однако для того, чтобы достигать благоприятного распределения подлежащего сжатию объема по цилиндровым блокам, оказалось предпочтительным, если первую компрессорную ступень образуют по меньшей мере два цилиндровых блока.

Помимо этого, по конструктивным причинам оказалось предпочтительным, если по меньшей мере один цилиндровый блок второй компрессорной ступени расположен по отношению по меньшей мере к одному цилиндровому блоку первой компрессорной ступени с угловым смещением относительно центральной оси приводного вала цилиндровых блоков, чтобы располагать соответствующие цилиндровые блоки относительно друг друга или V-образно, или навстречу друг другу.

Другое целесообразное решение предусматривает, что цилиндровые блоки компрессорных ступеней расположены в один ряд, из чего следует очень компактный тип конструкции.

В связи с предыдущим разъяснением конструкции холодильного компрессорного блока согласно изобретению не было приведено никаких более подробных данных о выполнении корпуса.

Так, преимущественным образом предусмотрено, что корпус холодильного компрессора, прежде всего корпус холодильного компрессорного блока, выполнен из алюминия.

Подобный корпус холодильного компрессорного блока, с одной стороны, в состоянии выдерживать высокие давления и, таким образом, имеет достаточную стабильность, а, с другой стороны, прежде всего при применении в транспортируемом холодильном агрегате, имеет как можно меньшую массу.

Прежде всего, в случае общего корпуса оказалось целесообразным, если общий корпус холодильного компрессорного блока имеет оболочку корпуса и расположенные с обеих сторон оболочки корпуса крышки подшипника, которые все выполнены из алюминия.

Другая предпочтительная форма выполнения предусматривает, что корпус имеет головки цилиндровых блоков, которые выполнены из алюминия.

В отношении различных подключений для высокого давления и низкого давления до сих пор не было приведено никаких более подробных данных.

Так, предпочтительное решение предусматривает, что подключение высокого давления холодильного компрессорного блока расположено на головке цилиндровых блоков второй компрессорной ступени.

Другое предпочтительное решение предусматривает, что подключение низкого давления холодильного компрессорного блока расположено на головке цилиндровых блоков первой компрессорной ступени.

Другое целесообразное решение предусматривает, что выпуск среднего давления холодильного компрессорного блока расположен на головке цилиндровых блоков первой компрессорной ступени.

Помимо этого, преимущественным образом предусмотрено, что впуск среднего давления холодильного компрессорного блока расположен в области корпуса двигателя.

Кроме того, прежде всего, предусмотрено, что при СО₂ в качестве хладагента низкое давление имеет значения в диапазоне от 1 бар до 60 бар.

Помимо этого, является целесообразным, если при СО₂ в качестве хладагента среднее давление находится в диапазоне от 20 бар до 120 бар.

Наконец, является предпочтительным, если при СО₂ в качестве хладагента высокое давление имеет значения в диапазоне от 50 бар до 160 бар.

Кроме того, преимущественным образом предусмотрено, что подобный холодильный компрессорный блок расположен в холодильной установке согласно описанным выше признакам.

Другие признаки и преимущества изобретения являются предметом последующего описания, а также графического изображения некоторых примеров выполнения.

На чертежах показано:

Фиг. 1 схематическое изображение холодильного агрегата, выполненного, прежде всего, в виде транспортного холодильного агрегата, с холодильной установкой согласно изобретению,

Фиг. 2 схематическое изображение первого примера выполнения холодильной установки согласно изобретению,

Фиг. 3 увеличенное схематическое изображение холодильного компрессорного блока для первого примера выполнения холодильной установки согласно изобретению,

Фиг. 4 схематическое изображение второго примера выполнения холодильной установки согласно изобретению,

Фиг. 5 увеличенное изображение холодильного компрессорного блока для второго примера выполнения холодильной установки согласно изобретению, и

Фиг. 6 третий пример выполнения холодильной установки согласно изобретению.

Обозначенный в целом как 10 холодильный агрегат содержит термически изолированный корпус 12, который окружает внутреннюю камеру 14, в которой могут сохраняться чувствительные к температуре товары 16 или чувствительный к температуре груз 16, причем чувствительные к температуре товары 16 или чувствительный к температуре груз 16 окружены газообразной средой 18, прежде всего воздухом, который поддерживается на определенном уровне температуры, чтобы поддерживать чувствительные к температуре товары 16 или чувствительный к температуре груз 16 в пределах определенного температурного диапазона.

Холодильный агрегат 10 выполнен, преимущественным образом, в виде транспортируемого холодильного агрегата, например в виде конструкции для грузового автомобиля или грузового вагона или в виде обычного транспортного контейнера для транспортировки чувствительного к температуре груза 16 или с помощью грузового автомобиля, или по железной дороге, или на судне.

Для возможности поддержания определенного или заданного для груза 16 температурного диапазона во внутренней камере 14 протекает циркулирующий поток 22 газообразной среды 18, причем, исходя от терморегулирующего блока 24, входной поток 26 поступает во внутреннюю камеру 14, протекает через нее и в виде выходного потока 28 поступает снова в терморегулирующий блок 24.

При этом циркулирующий поток 22 образуется с помощью воздуходувного устройства 32, которое расположено в терморегулирующем блоке 24 и с помощью внутреннего теплообменника 34, который расположен в терморегулирующем блоке 24, поддерживается на необходимой температуре.

При этом входной поток 26 выступает из терморегулирующего блока 24, преимущественным образом, в области, находящейся вблизи от покровной стенки 36 изолированного корпуса 12, и циркулирующий поток 22 направляется обратно к терморегулирующему блоку 24, преимущественным образом, вблизи от донной стенки 38 изолированного корпуса 12 и образует при этом текущий обратно к терморегулирующему блоку 24 выходной поток 28.

Терморегулирующий блок 24 расположен, прежде всего, вблизи от покровной стенки 36 изолированного корпуса 12 и, например, вблизи от передней стенки 48 или вблизи от задней стенки 48 такового.

Агрегатный блок 52, содержащий холодильный компрессорный блок 54 с холодильным компрессором 56 и электрическим приводным двигателем 58 расположен, преимущественным образом, вблизи от терморегулирующего блока 24 возле термически изолированного корпуса 12, причем агрегатный блок 52, преимущественным образом, содержит еще дополнительно первый внешний теплообменник 62, а также внешнее воздуходувное устройство 64, которое образует, например, воздушный поток 66 из окружающего воздуха, который протекает через первый внешний теплообменник 62.

Как изображено на фиг. 2, холодильный компрессорный блок 54, внутренний теплообменник 34 и первый внешний теплообменник 62 расположены в обозначенном в целом как 70 контуре хладагента интегрированной в холодильный агрегат холодильной установки 60.

Контур 70 хладагента соединен с подключением 72 высокого давления холодильного компрессорного блока 54, исходя от которого, подающая линия 74 ведет к первому внешнему теплообменнику 62, который охлаждает общий массовый поток G сжатого холодильным компрессорным блоком 54 до высокого давления РН хладагента, в настоящем случае, прежде всего, СО₂, причем в случае СО₂ хладагент находится в закритическом состоянии.

При этом охлаждение хладагента в первом внешнем, находящемся со стороны высокого давления теплообменнике 62 может осуществляться или с помощью окружающего воздуха, или же также за счет контакта с поглощающей тепло средой любого типа, например также с охлаждающей водой.

Подведенный в контуре 70 хладагента к подключению 72 высокого давления холодильного компрессорного блока 54 общий массовый поток G после первого внешнего теплообменника 62, в случае CO₂ - в закритическом состоянии, протекает через расположенный в контуре 70 хладагента расширительный орган 76, расширяется в нем до промежуточного давления PZ и после этого поступает в коллектор 82 промежуточного давления, в котором охлажденный за счет расширения общий массовый поток G разделяется на главный массовый поток Н из жидкого хладагента, который оседает в коллекторе 82 промежуточного давления в виде жидкой хладагентной ванны 84, и дополнительный массовый поток Z, который образует газовую подушку 86 над жидкостной ванной 84.

Главный массовый поток Н из жидкого хладагента, исходя из коллектора 82 промежуточного давления, подводится к ступени 92 охлаждения, которая имеет охлаждающий расширительный орган 94, который за счет расширения до низкого давления PN охлаждает главный массовый поток Н и, исходя от которого, главный массовый поток Н поступает во внутренний, находящийся со стороны низкого давления теплообменник 34, в котором он за счет обеспечения холодопроизводительности в состоянии отнимать тепло из циркулирующего во внутренней камере 14 холодильного агрегата 10 потока 22.

Затем подогретый в теплообменнике 34 главный массовый поток Н поступает под низким давлением PN через подключение 102 низкого давления в холодильный компрессорный блок 54.

Как изображено на фиг. 2 и фиг. 3, холодильный компрессор 56 холодильного компрессорного блока 54 выполнен в виде поршневого компрессора и, преимущественным образом, содержит первую компрессорную ступень 112, образованную двумя приводимыми в действие соответственно от привода 115а, 115b цилиндрового блока, прежде всего эксцентрикового привода, цилиндровыми блоками 114а и 114b, каждый из которых всасывает хладагент главного массового потока Н из впускной камеры 116а, 116b и, например, отдает в общую выпускную камеру 118. При этом первая компрессорная ступень 112 сжимает этот, подведенный под низким давлением, например при значениях от 1 бар до 60 бар, хладагент, состоящий из главного массового потока Н, до среднего давления РМ, которое находится, например, при значениях в диапазоне от 20 бар до 120 бар.

После этого сжатый до среднего давления РМ главный массовый поток Н подводится от выпуска 122 среднего давления общей выпускной камеры 118 ко второму внешнему, находящемуся со стороны среднего давления теплообменнику 124, который расположен, например, тоже в агрегатном блоке 52 и через который, например, тоже протекает внешний воздушный поток 66. Благодаря второму внешнему, находящемуся со стороны среднего давления теплообменнику 124 имеется возможность того, чтобы сжатый до среднего давления РМ хладагент главного массового потока Н снова охлаждать до температуры, близкой к температуре окружающей среды, и снова отводить из него существенную часть подведенного при сжатии тепла.

От второго внешнего, находящегося со стороны среднего давления теплообменника 124 охлажденный и сжатый до среднего давления РМ хладагент главного массового потока Н подводится через подводящую линию 126 среднего давления к впуску 128 среднего давления холодильного компрессорного блока 54, причем впуск 128 среднего давления расположен на корпусе 132 двигателя холодильного компрессорного блока 54.

Кроме того, впуск 128 среднего давления соединен также с газовой подушкой 86 коллектора 82 промежуточного давления так, что дополнительный массовый поток Z из коллектора 82 промежуточного давления через подводящую линию 126 среднего давления тоже подводится к впуску 128 среднего давления холодильного компрессорного блока 54, и среднее давление РМ настраивается таким образом, что оно соответствует промежуточному давлению PZ.

Впуск 128 среднего давления расположен, преимущественным образом, на корпусе 132 двигателя, так что поступающий хладагент поступает в двигательный отсек 134, проходит через двигательный отсек 134 с охлаждением электрического приводного двигателя 58, прежде всего с охлаждением ротора 136 и статора 138 такового, и после этого поступает во вторую компрессорную ступень 142 холодильного компрессорного блока 54.

Вторая компрессорная ступень 142 содержит тоже два, приводимых в действие соответственно от привода 145а, 145b цилиндрового блока, прежде всего от эксцентрикового привода, цилиндровых блока 144а и 144b, причем сжатый до среднего давления РМ и подведенный ко второй компрессорной ступени 142 хладагент поступает через впускные камеры 146а и 146b в цилиндровые блоки 144а и 144b, сжимается в них и затем выходит в выпускную камеру 148, которая соединена с подключением 72 высокого давления.

В первом примере выполнения поршневого компрессора 54 согласно изобретению цилиндровые блоки 114а и 114b первой компрессорной ступени 112, а также цилиндровые блоки 144а и 144b второй компрессорной ступени 142 приводятся в действие через действующий на соответствующие приводы 115а, 115b или же 145а, 145b цилиндрового блока общий приводной вал 152, прежде всего эксцентриковый вал, который, преимущественным образом, коаксиально и, прежде всего, монолитно соединен с роторным валом 154 ротора 136 и образует с ним общий приводной вал 188.

Помимо этого, в первом примере выполнения холодильного компрессорного блока 54 согласно изобретению вмещающий приводной вал 152 и приводы 115а, 115b, 145а, 145b цилиндрового блока и граничащий соответственно с цилиндровыми блоками 114а и 114b или же 144а и 144b отсек 156 приводов цилиндрового блока соединен с двигательным отсеком 134 или переходит в него, так что отсек 156 приводов цилиндрового блока находится под средним давлением.

Это имеет преимущество, состоящее в том, что благодаря этому, прежде всего, во второй компрессорной ступени 142 в цилиндровых блоках 144а и 144b возникают лишь разности давлений между средним давлением и высоким давлением и вследствие этого нагрузка на приводы 145а, 145b цилиндрового блока для цилиндровых блоков 144а и 144b меньше, чем в случае наличия в отсеке 156 приводов цилиндрового блока низкого давления.

Таким же образом нагрузка на сами цилиндровые блоки 144а и 144b, прежде всего на их поршни, меньше, чем в случае наличия в отсеке 156 приводов цилиндрового блока низкого давления.

Как изображено на фиг. 3, в первом примере выполнения холодильного компрессорного блока 54 согласно изобретению он выполнен в виде полугерметичного компрессора, в котором холодильный компрессор 56 и электрический приводной двигатель 58 расположены в общем корпусе 130, который содержит оболочку 162 корпуса, расположенные с обеих сторон оболочки 162 корпуса крышки 164 и 166 подшипника, а также сформованные на крышках 164 и 166 подшипника гнезда 174 и 176 подшипника, которые выполнены из алюминия, причем в гнездах 174 и 176 подшипника расположены подшипники 184 и 186 качения, на которых в этом случае установлен общий приводной вал 188, включающий в себя приводной вал 152 и роторный вал 154.

Помимо этого, на оболочке 162 корпуса расположены соответственно головки 192 и 194 цилиндровых блоков, которые выполнены тоже из алюминия, причем головка 192 цилиндровых блоков предназначена для цилиндровых блоков 114а и 114b и имеет подключение 102 низкого давления, которое соединено с впускными камерами 116а и 116b, а также имеет выпускную камеру 118, которая соединена с выпуском 122 среднего давления.

При этом головка 194 цилиндровых блоков предназначена для цилиндровых блоков 144а и 144b, причем впускные камеры 146а и 146b соединены с двигательным отсеком 134 и/или с отсеком 156 приводов цилиндрового блока, а выпускная камера 148 соединена с подключением 72 высокого давления.

В первом примере выполнения холодильного компрессорного блока 54 согласно изобретению он расположен, преимущественным образом, как стоящий компрессор, это означает, что центральная ось 202 общего приводного вала 188 проходит по существу вертикально, то есть отклоняется от вертикали максимально на ±30°.

Для доставки смазочных средств в отсек 156 приводов цилиндрового блока, прежде всего к приводам 115а, 115b, 145а, 145b цилиндрового блока, например, в общем приводном вале 188 предусмотрен проходящий под наклоном к его центральной оси 202 питающий канал 204, который за счет действующей в питающем канале 204 центробежной силы доставляет смазочные средства из образующегося над находящейся наиболее низко в направлении силы тяжести крышки 166 отстойника 206 для смазочных средств в отсек 156 приводов цилиндрового блока.

Альтернативно этому, для доставки смазочного средства в отсек 156 приводов цилиндрового блока предусмотрен приводимый в действие с помощью электрического приводного двигателя 58 смазочный насосный блок.

Помимо этого, для управления электрическим приводным двигателем 58 предусмотрен преобразователь 212, который расположен, преимущественным образом, тоже в агрегатном блоке 52.

С помощью этого преобразователя электрический приводной двигатель 58 является регулируемым по скорости вращения, и таким образом холодопроизводительность холодильного компрессорного блока 54 является тоже бесступенчато регулируемой в пределах предусмотренного диапазона производительности.

Во втором примере выполнения холодильной установки 60' согласно изобретению, изображенной на фиг. 4 и фиг. 5, те элементы, которые идентичны таковым первого примера выполнения, снабжены теми же самыми ссылочными обозначениями, так что в отношении описания таковых можно в полном объеме ссылаться на изложения к первому примеру выполнения.

В отличие от первого примера выполнения холодильный компрессорный блок 54' снабжен холодильным компрессором 56', который для образования первой компрессорной ступени 112 содержит два цилиндровых блока 114а и 114b, а для образования второй компрессорной ступени 142 только один цилиндровый блок 144, причем все цилиндровые блоки 114а, 114b, а также 144 приводятся в действие с помощью общего приводного вала 152.

Отношение рабочего объема первой компрессорной ступени 112 к рабочему объему второй компрессорной ступени 142 находится приблизительно в диапазоне от 1,5/1 до 2/1.

Принципиально имелась бы возможность того, чтобы цилиндровые блоки 114а, 114b, а также 144 располагались с угловым смещением относительно центральной оси 202 приводного вала 152.

Тем не менее, особо предпочтительное решение предусматривает, что цилиндровые блоки 114а, 114b и 144 расположены в один ряд.

Помимо этого, таким образом предназначенная для первой компрессорной ступени 112 головка 192 цилиндровых блоков и предназначенная для второй компрессорной ступени 142 головка 194 цилиндровых блоков, преимущественным образом, тоже сведены в одну общую головку 222 цилиндровых блоков, в которой предусмотрены как подключение 102 низкого давления, так и выпуск 122 среднего давления и подключение 72 высокого давления, в то время как впуск 128 среднего давления предусмотрен на корпусе 132 двигателя, например на находящейся напротив отсека 156 приводов цилиндрового блока стороне электрического приводного двигателя 58.

Во втором примере выполнения холодильного компрессорного блока 54' общий приводной вал 188 расположен, преимущественным образом, так, что его центральная ось 202 проходит по существу горизонтально, то есть, например, отклоняется от точной горизонтальной ориентации максимально на ±30°, причем, прежде всего, в находящейся наиболее низко в направлении силы тяжести области отсека 156 приводов цилиндрового блока образуется отстойник 206' для смазочных средств, исходя из которого осуществляется смазывание приводов 115а, 115b, 145 цилиндрового блока.

В третьем примере выполнения холодильной установки согласно изобретению, изображенной на фиг.6, которая базируется на втором примере выполнения, в ведущей обратно от коллектора промежуточного давления и ведущей к впуску 128 среднего давления подводящей линии 126 среднего давления предусмотрен еще клапан 232, который расположен, прежде всего, между коллектором 82 промежуточного давления и впадением подводящей линии 125 среднего давления, ведущей от второго внешнего теплообменника 124 к подводящей линии 126 среднего давления, и, следовательно, создает условия для настройки промежуточного давления PZ в коллекторе 82 промежуточного давления таким образом, что это промежуточное давление не обязательно должно быть идентично среднему давлению РМ, а имеется возможность того, чтобы поддерживать промежуточное давление PZ выше, чем среднее давление РМ.

Если при этом клапан 232 выполнен как расширительный клапан, то имеется возможность того, чтобы дополнительно еще охлаждать дополнительный массовый поток Z при расширении дополнительного массового потока Z при посредстве расширительного клапана 232, так что следствием этого является повышенное охлаждающее действие при охлаждении электрического приводного двигателя 58.

В остальном, в третьем примере выполнения те элементы, которые идентичны таковым предшествующих примеров выполнения, тоже снабжены теми же самыми ссылочными обозначениями, так что можно ссылаться на изложения к предшествующим примерам выполнения.

Изобретение относится к холодильной технике. Транспортная холодильная установка содержит работающий с СО₂ в качестве хладагента контур хладагента, по которому направляется общий массовый поток хладагента. В контуре хладагента расположены охлаждающий сжатый до высокого давления хладагент и находящийся со стороны высокого давления теплообменник, по меньшей мере одна ступень охлаждения, которая расширяет главный массовый поток из коллектора промежуточного давления по меньшей мере в одном охлаждающем расширительном органе до низкого давления и при этом обеспечивает холодопроизводительность на находящийся со стороны низкого давления теплообменник, и сжимающий главный массовый поток с низкого давления до высокого давления холодильный компрессорный блок. Холодильный компрессорный блок имеет первую компрессорную ступень для сжатия подведенного при низком давлении хладагента главного массового потока до среднего давления и вторую компрессорную ступень для сжатия сжатого до среднего давления хладагента главного массового потока до высокого давления. Техническим результатом является повышение эффективности и упрощение холодильной установки. 2 н. и 45 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Холодильная установка (60), прежде всего транспортная холодильная установка, содержащая работающий, прежде всего, с СО₂ в качестве хладагента контур (70) хладагента, в котором направляется общий массовый поток (G) хладагента, расположенный в контуре (70) хладагента, охлаждающий сжатый до высокого давления (РН) хладагент и находящийся со стороны высокого давления теплообменник (62), расположенный в контуре (70) хладагента вслед за находящимся со стороны высокого давления теплообменником (62) расширительный орган (76), который в активном состоянии за счет расширения охлаждает общий массовый поток (G) хладагента и при этом образует главный массовый поток (Н) из жидкого хладагента и дополнительный массовый поток (Z) из газообразного хладагента, которые поступают в коллектор (82) промежуточного давления и в нем разделяются на главный массовый поток (Н) и дополнительный массовый поток (Z), по меньшей мере одну ступень (92) охлаждения, которая расширяет главный массовый поток (Н) из коллектора промежуточного давления по меньшей мере в одном охлаждающем расширительном органе (94) до низкого давления (PN) и при этом обеспечивает холодопроизводительность на находящийся со стороны низкого давления теплообменник (34), и сжимающий главный массовый поток (Н) с низкого давления (PN) до высокого давления (РН) холодильный компрессорный блок (54), содержащий холодильный компрессор (56) и электрический приводной двигатель (58), отличающаяся тем, что холодильный компрессорный блок (54) имеет первую компрессорную ступень (112) для сжатия подведенного при низком давлении (PN) хладагента главного массового потока (Н) до среднего давления (РМ) и вторую компрессорную ступень (142) для сжатия сжатого до среднего давления (РМ) хладагента главного массового потока (Н) до высокого давления (РН) и что дополнительный массовый поток (Z) поступает из коллектора (82) промежуточного давления во вторую компрессорную ступень (142) холодильного компрессорного блока (54) для сжатия до высокого давления (РН), причем дополнительный массовый поток (Z) перед поступлением во вторую компрессорную ступень (142) подается в двигательный отсек (134) холодильного компрессорного блока (54) для охлаждения электрического приводного двигателя (58), после чего дополнительный массовый поток (Z) поступает во вторую компрессорную ступень (142).

2. Холодильная установка по п. 1, отличающаяся тем, что первая компрессорная ступень (112) холодильного компрессорного блока (54) соединена с находящимся со стороны среднего давления теплообменником (124), который охлаждает сжатый до среднего давления (РМ) главный массовый поток (Н) прежде, чем он поступает во вторую компрессорную ступень (142).

3. Холодильная установка по п. 2, отличающаяся тем, что находящийся со стороны среднего давления теплообменник является расположенным за пределами холодильного компрессорного блока (54) внешним теплообменником (124).

4. Холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что расширительный орган (76) расширяет общий массовый поток (G) до промежуточного давления (PZ).

5. Холодильная установка по п. 4, отличающаяся тем, что промежуточное давление (PZ) выше, чем среднее давление (РМ), и что дополнительный массовый поток (Z) расширяется с помощью расширительного органа (232) дополнительного массового потока до среднего давления (РМ) и при среднем давлении (РМ) поступает во вторую компрессорную ступень (142).

6. Холодильная установка по п. 4, отличающаяся тем, что промежуточное давление (PZ) по существу соответствует среднему давлению (РМ).

7. Холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что при СО₂ в качестве хладагента низкое давление (PN) имеет значения в диапазоне от 1 бар до 60 бар.

8. Холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что при СО₂ в качестве хладагента среднее давление (РМ) находится в диапазоне от 20 бар до 120 бар.

9. Холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что при СО₂ в качестве хладагента высокое давление имеет значения в диапазоне от 50 бар до 160 бар.

10. Холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что сжатый до среднего давления (РМ) главный массовый поток (Н) после охлаждения с помощью второго теплообменника (124) и перед поступлением во вторую компрессорную ступень (142) поступает в двигательный отсек (134) для охлаждения электрического приводного двигателя (58).

11. Холодильная установка по п. 10, отличающаяся тем, что сжатый до среднего давления (РМ) и охлажденный с помощью второго теплообменника (124) главный массовый поток (Н) поступает во вторую компрессорную ступень (142) после протекания через двигательный отсек (134).

12. Холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что приводной отсек (156) холодильного компрессора (56), исходя из которого осуществляется приведение в действие компрессорных ступеней (112, 142), поддерживается под средним давлением (РМ).

13. Холодильная установка по п. 12, отличающаяся тем, что приводной отсек (156) через соединительный канал соединен с двигательным отсеком (134).

14. Холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что холодильный компрессорный блок (54) выполнен в виде полугерметичного компрессора, причем в общем корпусе (130) такового расположены как электрический приводной двигатель (58), так и холодильный компрессор (56).

15. Холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что холодильный компрессор (56) холодильного компрессорного блока (54) выполнен в виде поршневого компрессора.

16. Холодильная установка по п. 15, отличающаяся тем, что поршневой компрессор имеет несколько цилиндровых блоков (114а, 114b, 144а, 144b), из которых по меньшей мере один (114а, 114b) образует первую компрессорную ступень (112) и по меньшей мере один (144а, 144b) - вторую компрессорную ступень (142).

17. Холодильная установка по п. 16, отличающаяся тем, что первую компрессорную ступень (112) образуют по меньшей мере два цилиндровых блока (114а, 114b).

18. Холодильная установка по одному из пп. 15-17, отличающаяся тем, что по меньшей мере один цилиндровый блок (144а, 144b) второй компрессорной ступени (142) расположен по отношению по меньшей мере к одному цилиндровому блоку (114а, 114b) первой компрессорной ступени (112) с угловым смещением относительно центральной оси (202) приводного вала (152) цилиндровых блоков (114а, 114b, 144а, 144b).

19. Холодильная установка по одному из пп. 15-17, отличающаяся тем, что все цилиндровые блоки (114, 144) компрессорных ступеней (112, 142) расположены в один ряд.

20. Холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что корпус (130) холодильного компрессора (56) выполнен из алюминия.

21. Холодильная установка по п. 20, отличающаяся тем, что общий корпус (130) холодильного компрессорного блока (54) имеет оболочку (162) корпуса и расположенные с обеих сторон оболочки (162) корпуса крышки (164, 166) подшипника, которые все выполнены из алюминия.

22. Холодильная установка по п. 20 или 21, отличающаяся тем, что корпус (132) имеет головки (192, 194) цилиндровых блоков, которые выполнены из алюминия.

23. Холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что подключение (72) высокого давления холодильного компрессорного блока (54) расположено на головке (194) цилиндровых блоков второй компрессорной ступени (142).

24. Холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что подключение (102) низкого давления холодильного компрессорного блока (54) расположено на головке (192) цилиндровых блоков первой компрессорной ступени (112).

25. Холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что выпуск (122) среднего давления холодильного компрессорного блока (54) расположен на головке (192) цилиндровых блоков первой компрессорной ступени (112).

26. Холодильная установка по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что впуск (128) среднего давления холодильного компрессорного блока (54) расположен в области корпуса (132) двигателя.

27. Холодильный компрессорный блок (54) для холодильной установки (60) по одному из пп. 1-26, содержащий холодильный компрессор (54) и электрический приводной двигатель (58), причем холодильный компрессор (56) имеет первую компрессорную ступень (112) для сжатия подведенного при низком давлении (PN) хладагента, прежде всего СО₂, до среднего давления (РМ) и вторую компрессорную ступень (142) для сжатия сжатого до среднего давления (РМ) хладагента, прежде всего СО₂, до высокого давления (РН).

28. Холодильный компрессорный блок по п. 27, отличающийся тем, что он имеет соединенный с первой компрессорной ступенью (112) выпуск (122) среднего давления и соединенный со второй компрессорной ступенью (142) впуск (128) среднего давления.

29. Холодильный компрессорный блок по п. 28, отличающийся тем, что впуск (128) среднего давления оканчивается в двигательном отсеке (134) электрического приводного двигателя (58) для его охлаждения и что сжатый хладагент после протекания через двигательный отсек (134) поступает во вторую компрессорную ступень (142).

30. Холодильный компрессорный блок по одному из пп. 27-29, отличающийся тем, что приводной отсек (156) холодильного компрессора (56), исходя от которого осуществляется приведение в действие компрессорных ступеней (112, 142), поддерживается под средним давлением (РМ).

31. Холодильный компрессорный блок по п. 30, отличающийся тем, что приводной отсек (156) через соединительный канал соединен с двигательным отсеком (134).

32. Холодильный компрессорный блок по одному из пп. 27-31, отличающийся тем, что он выполнен в виде полугерметичного компрессора, в общем корпусе (130) которого расположены как электрический приводной двигатель (58), так и холодильный компрессор (56).

33. Холодильный компрессорный блок по одному из пп. 27-32, отличающийся тем, что холодильный компрессор (56) выполнен в виде поршневого компрессора.

34. Холодильный компрессорный блок по п. 33, отличающийся тем, что поршневой компрессор имеет несколько цилиндровых блоков (114а, 114b, 144а, 144b), из которых по меньшей мере один (114а, 114b) образует первую компрессорную ступень (112) и по меньшей мере один (144а, 144b) - вторую компрессорную ступень (142).

35. Холодильный компрессорный блок по п. 34, отличающийся тем, что первую компрессорную ступень (112) образуют по меньшей мере два цилиндровых блока (114а, 114b).

36. Холодильный компрессорный блок по п. 34 или 35, отличающийся тем, что по меньшей мере один цилиндровый блок (144а, 144b) второй компрессорной ступени (142) расположен по отношению по меньшей мере к одному цилиндровому блоку (114а, 114b) первой компрессорной ступени (112) с угловым смещением относительно центральной оси (202) приводного вала (152) цилиндровых блоков (114а, 114b, 144а, 144b).

37. Холодильный компрессорный блок по п. 34 или 35, отличающийся тем, что все цилиндровые блоки (114, 144) компрессорных ступеней (112, 142) расположены в один ряд.

38. Холодильный компрессорный блок по одному из пп. 27-37, отличающийся тем, что корпус (130) холодильного компрессора (56) выполнен из алюминия.

39. Холодильный компрессорный блок по п. 38, отличающийся тем, что общий корпус (130) имеет оболочку (162) корпуса и расположенные с обеих сторон оболочки (162) корпуса крышки (164, 166) подшипника, которые все выполнены из алюминия.

40. Холодильный компрессорный блок по одному из пп. 27-39, отличающийся тем, что корпус (130) имеет головки (192, 194) цилиндровых блоков, которые выполнены из алюминия.

41. Холодильный компрессорный блок по п. 40, отличающийся тем, что на головке (194) цилиндровых блоков второй компрессорной ступени (142) расположено подключение (72) высокого давления холодильного компрессорного блока (54).

42. Холодильный компрессорный блок по п. 40 или 41, отличающийся тем, что на головке (192) цилиндровых блоков первой компрессорной ступени (112) расположено подключение (102) низкого давления холодильного компрессорного блока (54).

43. Холодильный компрессорный блок по одному из пп. 28-42, отличающийся тем, что выпуск (122) среднего давления холодильного компрессорного блока (54) расположен на головке (192) цилиндровых блоков первой компрессорной ступени (112).

44. Холодильный компрессорный блок по одному из пп. 28-43, отличающийся тем, что впуск (128) среднего давления холодильного компрессорного блока (54) расположен в области корпуса (132) двигателя.

45. Холодильный компрессорный блок по одному из пп. 27-44, отличающийся тем, что при СО₂ в качестве хладагента низкое давление (PN) имеет значения в диапазоне от 1 бар до 60 бар.

46. Холодильный компрессорный блок по одному из пп. 27-45, отличающийся тем, что при СО₂ в качестве хладагента среднее давление (РМ) находится в диапазоне от 20 бар до 120 бар.

47. Холодильный компрессорный блок по одному из пп. 27-46, отличающийся тем, что при СО₂ в качестве хладагента высокое давление (РН) имеет значения в диапазоне от 50 бар до 160 бар.