ХОЛОДИЛЬНЫЙ КОМПРЕССОР Российский патент 2023 года по МПК F04B49/20 

Изобретение относится к холодильному компрессору для холодильных установок, включающему в себя электродвигатель, по меньшей мере два блока цилиндров, каждый из которых имеет по меньшей мере один цилиндровый узел с соответствующим корпусом цилиндра и поршнем, приводимым в движение электродвигателем и подвижным в колебательном режиме, соотнесенную с каждым блоком цилиндров головку блока цилиндров, имеющую пронизываемую впускным потоком впускную камеру и пронизываемую выпускным потоком выпускную камеру, а также механический блок управления мощностью для активации и деактивации соответствующего блока цилиндров для активации или деактивации его выпуска хладагента.

Такие холодильные компрессоры известны из уровня техники, например, из WO 2018/065071 А1.

Для этих холодильных компрессоров имеется проблема их наиболее оптимальной эксплуатации.

Согласно изобретению эта проблема решена в холодильном компрессоре описанного выше типа, посредством того, что холодильный компрессор может эксплуатироваться для работы в состоянии частичной мощности по меньшей мере в двух различных рабочих режимах, каждый из которых предусматривает активацию или деактивацию блоков цилиндров, отличную от других рабочих режимов, что холодильный компрессор включает себя преобразователь частоты для управления частотой вращения электродвигателя, что с холодильным компрессором соотнесен блок управления рабочим состоянием, который в соответствии с подаваемым на него сигналом запроса мощности для работы холодильного компрессора в соответствующем этому сигналу запроса мощности состоянии частичной мощности приводит в действие холодильный компрессор в выбранном по меньшей мере из двух различных рабочих режимов рабочем режиме, а также управляет адаптированной к выбранному рабочему режиму частотой вращения электродвигателя для реализации этого состояния частичной мощности.

Преимущество решения согласно изобретению заключается в том, что для работы холодильного компрессора в состояниях частичной мощности доступны по меньшей мере два, предпочтительно несколько, рабочих режимов, с помощью которых блок управления рабочим состоянием может оптимизировать работу холодильного компрессора, причем несколько состояний частичной мощности могут быть реализованы в каждом рабочем режиме путем изменения частоты вращения, прежде всего плавного изменения частоты вращения, электродвигателя между минимальной частотой вращения и максимальной частотой вращения.

Прежде всего, состояние максимальной частичной мощности и состояние минимальной частичной мощности могут быть реализованы путем изменения частоты вращения между минимальной частотой вращения и максимальной частотой вращения в рабочем режиме с наибольшим выпуском хладагента и в рабочем режиме с наименьшим выпуском хладагента.

Таким образом, посредством комбинирования выбора рабочего режима, прежде всего с бесступенчатым выбором частоты вращения, обеспечена возможность получения нескольких состояний частичной мощности.

Решение согласно изобретению является особо выгодным при использовании в качестве хладагента СО₂.

В различных рабочих режимах предпочтительно предусмотрено, что блок управления рабочим состоянием приводит холодильный компрессор в действие в первом рабочем режиме с активацией всех блоков цилиндров и с адаптацией частоты вращения к первому рабочему режиму, причем этот первый рабочий режим может быть использован, прежде всего, для рабочих состояний в диапазоне частичной мощности, близком к максимальной мощности.

Кроме того, также предпочтительно предусмотрено, что блок управления рабочим состоянием приводит холодильный компрессор в действие по меньшей мере в одном дополнительном рабочем режиме с деактивацией по меньшей мере одного из блоков цилиндров и активацией по меньшей мере одного из блоков цилиндров и с адаптацией частоты вращения электродвигателя к этому рабочему режиму.

Это означает, что в данном случае для диапазонов частичной мощности, которые особо подходят для реализации сигнала запроса мощности со средней или низкой мощностью, используется рабочий режим, в котором активной является только часть блоков цилиндров.

Особо предпочтительным в решении согласно изобретению является, когда в случае состояний частичной мощности, которые могут быть реализованы посредством нескольких рабочих режимов, блок управления рабочим состоянием выбирает рабочий режим, который приводит к самому высокому внутреннему относительному КПД или к самому высокому холодильному коэффициенту или к самому низкому потреблению электроэнергии электродвигателем в этом состоянии частичной мощности.

Этот выбор может быть реализован, например, за счет того, что блок управления рабочим состоянием имеет сохраненную информацию о внутреннем относительном КПД или холодильном коэффициенте или потреблении электроэнергии электродвигателем для каждого из рабочих режимов и каждого из состояний частичной мощности.

Альтернативно, предпочтительное решение предусматривает, что блок управления рабочим состоянием выявляет внутренний относительный КПД или холодильный коэффициент или потребление электроэнергии электродвигателем для соответствующих, возможных для реализации состояния частичной мощности рабочих режимов, и выбирает рабочий режим путем сравнения выявленных значений внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии.

Прежде всего, в этом случае предусмотрено, что блок управления сохраняет данные для выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента для каждого рабочего режима или сохраняет их во время работы, прежде всего, путем выявления потребления электроэнергии электродвигателем, и использует их в дальнейшем.

Кроме того, является предпочтительным, когда выявление внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии осуществляется посредством блока управления рабочим состоянием путем выявления давления всасывания и/или высокого давления в холодильном компрессоре, поскольку эти параметры влияют на внутренний относительный КПД соответствующего рабочего режима при соответствующем состоянии частичной мощности.

Кроме того, предпочтительно предусмотрено, что блок управления для выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии использует характеристики хладагента, состояние частичной мощности, потребление электроэнергии и/или частоту вращения электродвигателя.

Выбор между выявлением внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии путем выявления блоком управления уже сохраненных значений внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии в зависимости от давления всасывания и/или высокого давления и/или характеристик хладагента и/или состояния частичной мощности и/или расхода электроэнергии, или выявления расчетным путем, зависит, прежде всего, от технического решения для блока управления рабочим состоянием и сложности, а также точности выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или расхода электроэнергии.

Например, для упрощения порядка выполнения для выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента рабочих режимов, подлежащие реализации состояния частичной мощности подразделяют на состояния частичной мощности выше предельного значения и состояния частичной мощности ниже предельного значения, и в случае лежащих выше предельного значений состояний частичной мощности, выбирают рабочие режимы с более высоким внутренним относительным КПД или холодильным коэффициентом или более низким потреблением электроэнергии среди таковых, которые требуют более высокой частоты вращения электродвигателя, а в случае лежащих ниже предельного значения состояний частичной мощности, выбирают рабочие режимы с более высоким внутренним относительным КПД или холодильным коэффициентом или более низким потреблением электроэнергии среди таковых, которые требуют менее высокой частоты вращения электродвигателя.

Самые разнообразные решения также являются возможными относительно типа деактивации и активации блоков цилиндров.

Таким образом, в предпочтительном решении предусмотрено, что в первом типе рабочих режимов блок управления рабочим состоянием постоянно поддерживает соответствующий рабочий режим с фиксировано предварительно заданным отключением и включением блоков цилиндров для достижения требуемого посредством сигнала запроса мощности состояния частичной мощности.

Это означает, что в первом типе рабочих режимов активация и деактивация блоков цилиндров постоянно поддерживается во время реализации состояния частичной мощности и не изменяется.

Однако еще одно предпочтительное решение предусматривает, что по меньшей мере в одном рабочем режиме, соответствующем второму типу рабочих режимов, блок управления рабочим состоянием приводит в действие холодильный компрессор путем тактовой деактивации и активации по меньшей мере один из блоков цилиндров в заданных интервалах переключения, причем в этом рабочем режиме, прежде всего, пропорциональная временная деактивация и активация по меньшей мере одного из блоков цилиндров в интервалах переключения является постоянной во время реализации соответствующего состояния частичной мощности.

То есть, в рабочем режиме второго типа, во время интервала переключения происходит деактивация в заданный период времени и активация блока цилиндров в соответствующий другой период времени, и рабочий режим поддерживает эту пропорциональную временную деактивацию и активацию постоянной во время реализации соответствующего состояния частичной мощности.

В контексте предшествующего объяснения решения согласно изобретению не было приведено каких-либо дополнительных подробностей по осуществлению активации и деактивации каждого блока цилиндров.

Таким образом, предпочтительное решение предусматривает, что активацию и деактивацию каждого блока цилиндров осуществляют посредством управляемого блоком управления рабочим состоянием механического блока управления мощностью.

То есть, блок управления рабочим состоянием управляет механическим блоком управления мощностью каждого из блоков цилиндров.

При этом, в принципе, механический блок управления мощностью может быть расположен в любом месте холодильного компрессора.

Особо предпочтительным является, когда механический блок управления мощностью соотнесен с головкой блока цилиндров соответствующего блока цилиндров.

Кроме того, предпочтительно предусмотрено, что для активации или деактивации соответствующего блока цилиндров механический блок управления мощностью управляет впускным потоком во впускную камеру головки блока цилиндров.

То есть, блок управления мощностью прерывает впускной поток во впускную камеру и тем самым деактивирует соответствующий блок цилиндров или наоборот.

Другое предпочтительное решение предусматривает, что для активации или деактивации соответствующего блока цилиндров блок управления мощностью соединяет выпускную камеру с впускной камерой в головке блока цилиндров.

То есть, блок управления мощностью в данном случае замыкает выпускную и впускную камеры так, что обеспечена возможность работы блока цилиндров без колебаний крутящего момента, такое решение, прежде всего, подходит для СО₂ в качестве хладагента.

Относительно, например, блока управления рабочим состоянием предусматривается возможность его выполнения отдельным от преобразователя частоты.

То есть, например, когда преобразователь частоты встроен в холодильный компрессор, блок управления рабочим состоянием располагается отдельно, например, на холодильном компрессоре или независимо от него.

Альтернативно, однако, также является возможным, что блок управления рабочим состоянием расположен во вмещающем преобразователь частоты корпусе, который в простейшем случае расположен на корпусе компрессора или в корпусе компрессора.

Предпочтительная конструкция холодильного компрессора предусматривает параллельную работу блоков цилиндров.

Оптимальный выход мощности может быть достигнут, прежде всего, когда холодильный компрессор имеет по меньшей мере по два цилиндровых узла на блок цилиндров.

Число рабочих режимов может быть максимально большим, когда холодильный компрессор имеет более двух блоков цилиндров.

Кроме того, изобретение относится к холодильной установке, включающей в себя холодильный компрессор, теплообменник стороны высокого давления, расширительный клапан и теплообменник стороны низкого давления.

Согласно изобретению для оптимизации работы такой холодильной установки предусмотрено, что холодильный компрессор выполнен в соответствии с одним из предшествующих вариантов осуществления изобретения.

Кроме того, предпочтительно предусмотрено, что холодильная установка имеет системный блок управления, который генерирует сигнал запроса мощности, например, в зависимости от охлаждаемого товара.

В этом случае также является возможным, что блок управления рабочим состоянием расположен в корпусе системного блока управления.

Таким образом, приведенное выше описание решений согласно изобретению включает в себя, прежде всего различные, заданные следующими пронумерованными вариантами осуществления комбинации признаков:

1. Холодильный компрессор 12 для холодильных установок 10, включающий в себя электродвигатель 60, по меньшей мере два блока 42 цилиндров, каждый из которых имеет по меньшей мере один цилиндровый узел 44, имеющий соответственно по меньшей мере один корпус 46 цилиндра и по меньшей мере один приводимый в движение электродвигателем 60 и выполненный с возможностью колебательного перемещения поршень 48, а также соотнесенную с каждым блоком 42 цилиндров головку 58 блока цилиндров, которая имеет пронизываемую впускным потоком 74 впускную камеру 72, 162 и пронизываемую выпускным потоком 86 выпускную камеру 88, 164 и механический блок 70 управления мощностью для активации и деактивации по меньшей мере одного из блоков 42 цилиндров для активации или деактивации нагнетания в нем хладагента, причем холодильный компрессор 12 выполнен с возможностью работы в состоянии частичной мощности по меньшей мере в двух различных рабочих режимах, каждый из которых предусматривает отличную от других рабочих режимов В активацию или деактивацию блоков 42 цилиндров, причем холодильному компрессору 12 соотнесен преобразователь 132 частоты для управления частотой вращения электродвигателя 60, и причем холодильному компрессору 12 соотнесен блок 130 управления рабочим состоянием, который в соответствии с поданным на него сигналом LA запроса мощности для работы холодильного компрессора 12 в соответствующем этому сигналу LA запроса мощности состоянии частичной мощности приводит холодильный компрессор 12 в действие в рабочем режиме В, выбранном по меньшей мере из двух различных рабочих режимов В, и управляет частотой вращения электродвигателя 60, адаптированной к выбранному для реализации этого состояния частичной мощности рабочему режиму В.

2. Холодильный компрессор согласно варианту 1 осуществления изобретения, причем блок 132 управления рабочим состоянием приводит холодильный компрессор 12 в действие в первом рабочем режиме В1 с активацией всех блоков 42 цилиндров и с адаптацией частоты вращения электродвигателя 60 к первому рабочему режиму В1.

3. Холодильный компрессор согласно варианту 1 или 2 осуществления, причем блок управления рабочим состоянием приводит холодильный компрессор 12 в действие по меньшей мере в одном дополнительном рабочем режиме В с деактивацией по меньшей мере одного из блоков 42 цилиндров и активацией по меньшей мере одного из блоков 42 цилиндров, а также с адаптацией частоты вращения электродвигателя 60 к этому рабочему режиму В.

4. Холодильный компрессор согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем блок 130 управления рабочим состоянием в случае состояний частичной мощности, которые являются реализуемыми посредством более чем одного из рабочих режимов В, выбирает рабочий режим В, который приводит к наибольшему внутреннему относительному КПД или к наибольшему холодильному коэффициенту или к наименьшему потреблению электроэнергии электродвигателем 60 в этом состоянии частичной мощности.

5. Холодильный компрессор согласно варианту 4 осуществления изобретения, причем блок 130 управления рабочим состоянием выявляет внутренний относительный КПД или холодильный коэффициент или потребление электроэнергии электродвигателем 60 для соответственно возможных для реализации состояния частичной мощности рабочих режимов В, и выбирает рабочий режим В путем сравнения выявленных значений внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии.

6. Холодильный компрессор согласно варианту 4 или 5 осуществления, причем блок 130 управления рабочим состоянием имеет сохраненные данные для выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии для каждого рабочего режима В.

7. Холодильный компрессор согласно одному из вариантов 4-6 осуществления изобретения, причем выявление внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии осуществляется посредством блока 130 управления рабочим состоянием путем выявления давления PS всасывания и/или высокого давления РН в холодильном компрессоре 12.

8. Холодильный компрессор согласно одному из вариантов осуществления 4-7, причем блок 130 управления рабочим состоянием для выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии использует характеристики хладагента, состояние частичной мощности, потребление электроэнергии и/или частоту вращения электродвигателя 60.

9. Холодильный компрессор согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем для выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента рабочих режимов подлежащие реализации состояния частичной мощности подразделяют на состояния частичной мощности выше предельного значения PHG и состояния частичной мощности ниже предельного значения PHG, и в случае лежащих выше предельного значения PHG состояний частичной мощности выбирают рабочие режимы В с более высоким внутренним относительным КПД или холодильным коэффициентом или более низким потреблением электроэнергии среди таковых, которые требуют более высокой частоты вращения электродвигателя 60, а в случае лежащих ниже предельного значения PHG состояний частичной мощности выбирают рабочие режимы с более высоким внутренним относительным КПД или холодильным коэффициентом или более низким потреблением электроэнергии среди таковых, которые требуют менее высокой частоты вращения электродвигателя 60.

10. Холодильный компрессор согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем в первом типе рабочих режимов блок 130 управления рабочим состоянием постоянно поддерживает соответствующий рабочий режим В с фиксировано предварительно заданным отключением и включением блоков 42 цилиндров для достижения требуемого посредством сигнала LA запроса мощности состояния частичной мощности.

11. Холодильный компрессор согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем по меньшей мере в одном рабочем режиме В, соответствующем второму типу рабочих режимов, блок 130 управления рабочим состоянием холодильного компрессора 12 приводит в действие по меньшей мере один из блоков 42 цилиндров в заданных интервалах SI переключения путем тактовой деактивации и активации, причем в этом рабочем режиме В, прежде всего, пропорциональная временная деактивация и активация по меньшей мере одного из блоков 42 цилиндров в интервалах SI переключения является постоянной во время реализации соответствующего состояния частичной мощности.

12. Холодильный компрессор согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем активация и деактивация каждого блока 42 цилиндров осуществляется посредством управляемого блоком 130 управления рабочим состоянием механического блока 70 управления мощностью.

13. Холодильный компрессор согласно варианту 12 осуществления, причем механический блок 70 управления мощностью соотнесен с головкой 58 блока цилиндров блока 42 цилиндров.

14. Холодильный компрессор согласно варианту 12 или 13 осуществления, причем для активации или деактивации соответствующего блока 42 цилиндров механической блок 70 управления мощностью управляет впускным потоком 74 во впускную камеру 72 головки 58 блока цилиндров.

15. Холодильный компрессор согласно одному из вариантов 1-14 осуществления, причем для активации или деактивации соответствующего блока 42 цилиндров блок 70 управления мощностью соединяет выпускную камеру 164 с впускной камерой 162 в головке 58 блока цилиндров.

16. Холодильный компрессор согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем блок 130 управления рабочим состоянием является отдельным от преобразователя 132 частоты блоком управления рабочим состоянием.

17. Холодильный компрессор согласно одному из вариантов 1-16 осуществления, причем блок 130 управления рабочим состоянием расположен во вмещающем преобразователь 132 частоты корпусе 40.

18. Холодильный компрессор согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем блоки 42 цилиндров холодильного компрессора 12 работают параллельно.

19. Холодильный компрессор согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем холодильный компрессор 12 имеет по меньшей мере по два цилиндровых узла 44 на каждый блок 42 цилиндров.

20. Холодильный компрессор согласно одному из предшествующих вариантов осуществления, причем холодильный компрессор 12 имеет более двух блоков 42 цилиндров.

21. Холодильная установка, включающая в себя холодильный компрессор 12, теплообменник 18 стороны высокого давления, расширительный клапан 30 и теплообменник 32 стороны низкого давления, причем холодильный компрессор 12 выполнен в соответствии с одним из описанных выше вариантов осуществления.

22. Холодильная установка согласно варианту 21 осуществления, причем холодильная установка 10 имеет системный блок 138 управления, который генерирует сигнал LA запроса мощности.

23. Холодильная установка согласно варианту 22 осуществления, причем блок 130 управления рабочим состоянием расположен в корпусе системного блока 138 управления.

Другие признаки и преимущества изобретения являются предметом последующего описания, а также графического представления нескольких примеров осуществления.

На чертеже показано:

Фиг. 1 - схематическое изображение холодильной установки согласно изобретению,

Фиг. 2 - поперечное сечение по линии 2-2 через холодильный компрессор холодильной установки согласно изобретению,

Фиг. 3 - сечение через встроенный в головку блока цилиндров механический блок управления мощностью в открытом положении вентильного элемента механического блока управления мощностью,

Фиг. 4 - аналогичное фиг. 3 сечение в закрытом положении вентильного элемента механического блока управления мощностью,

Фиг. 5 - схематичное представление интервала переключения, включающего в себя интервал открытия и интервал закрытия,

Фиг. 6 - схематическое представление поведения температуры теплообменника стороны низкого давления в холодильной установке при прерывании сжатия хладагента,

Фиг. 7 - блок-схема, иллюстрирующая порядок выполнения согласно изобретению,

Фиг. 8 - представление состояний частичной мощности холодильного компрессора согласно фиг. 2 в первом и втором рабочих режимах,

Фиг. 9 - представление второго варианта осуществления холодильного компрессора, принцип конструкции которого соответствует принципу первого варианта осуществления,

Фиг. 10 - представление состояний частичной мощности холодильного компрессора согласно фиг. 9 в первом, втором и третьем рабочих режимах,

Фиг. 11 - вид сбоку третьего варианта осуществления холодильного компрессора согласно изобретению,

Фиг. 12 - вид спереди третьего варианта осуществления холодильного компрессора согласно изобретению,

Фиг. 13 - сечение с односторонним смещением вдоль линии 13-13 на фиг. 11,

Фиг. 14 - продольное сечение через третий вариант осуществления холодильного компрессора согласно изобретению,

Фиг. 15 - сечение вдоль линии 15-15 на фиг. 11 с открытым соединительным каналом между впускной камерой и выпускной камерой, и

Фиг. 16 - сечение, аналогичное фиг. 15, с закрытым соединительным каналом между выпускной камерой и впускной камерой.

Вариант осуществления обозначенной в целом числом 10 холодильной установки согласно изобретению включает в себя холодильный компрессор 12, от порта 14 высокого давления которого линия 16 ведет к обозначенному в целом числом 18 теплообменнику стороны высокого давления, в котором сжатый хладагент подвергается конденсации за счет отведения тепла в теплоотвод, например в циркулирующий окружающий воздух или другую охлаждающую среду.

Из теплообменника 18 стороны высокого давления жидкий хладагент протекает по линии 20 в коллектор 22, в котором жидкий хладагент собирается и из которого он затем протекает по линии 28 к расширительному клапану 30 и к теплообменнику 32 стороны низкого давления.

После прохождения через теплообменник 32 стороны низкого давления испаренный хладагент поступает по трубопроводу 34 к порту 36 низкого давления компрессорной холодильной установки 12.

Как показано на фиг.2, холодильный компрессор 12 согласно изобретению выполнен в виде поршневого компрессора и включает в себя корпус 40 компрессора, в котором предусмотрены, например, два блока 42а и 42b цилиндров, которые расположены V-образно друг относительно друга и работают параллельно, и каждый из которых включает в себя по меньшей мере один, прежде всего два или более, цилиндровых узлов 44.

Каждый из этих цилиндровых узлов 44 образован корпусом 46 цилиндра, в котором поршень 48 имеет возможность перемещения колебательным образом, причем поршень 48 может приводиться в движение шатуном 50, который в свою очередь посажен на шейку 52 коленчатого вала 54 или приводится в движение посредством кривошипного вала, который приводится в движение, например, посредством электродвигателя 60, который может быть выполнен в виде синхронного или асинхронного двигателя.

Корпус 46 цилиндра каждого из блоков цилиндров 44'' закрыт клапанной плитой 56, на которой размещена головка 58 блока цилиндров.

Предпочтительно, клапанная плита 56 закрывает не только один корпус 46 цилиндрового узла 44, но и все корпуса 46 соответствующего блока 42 цилиндров, и точно также, головка 58 блока цилиндров закрывает все корпуса 46 соответствующего блока 42 цилиндров.

Корпус 40 компрессора дополнительно включает в себя сообщенный с портом 36 низкого давления впускной канал 62, который, например, встроен в корпус 40 компрессора.

Как показано в увеличенном виде на фиг. 3, по меньшей мере один блок 42 цилиндров, на чертеже каждый блок 42 цилиндров, имеет соотнесенный ему механический блок управления мощностью, обозначенный как целое числом 70, который служит для обеспечения проходящего через клапанную плиту 56 из впускного канала 62 в соответствующую головку 58 блока цилиндров, прежде всего во впускную камеру 72, впускного потока 74 хладагента для активации соответствующего блока 42 цилиндров, или для его прерывания для деактивации соответствующего блока 42 цилиндров.

Когда механический блок 70 управления мощностью открыт, как показано на фиг. 3, впускной поток 74 имеет возможность поступления через предусмотренное в клапанной плите 56 впускное отверстие 76 и предусмотренный на клапанной плите 56 впускной клапан 78 в ограниченную соответствующим поршнем 48 и соответствующим корпусом 46 цилиндра и клапанной плитой 56 камеру 80 цилиндра, и сжатия в ней под действием колебательного движения поршня 48 так, что выпускной поток 86 выходит из камеры 80 цилиндра через выпускное отверстие 82 и выпускной клапан 84 и поступает в выпускную камеру 88 головки 58 блока цилиндров.

Механический блок 70 управления мощностью выполнен, например, как сервоклапан, который встроен в головку 58 блока цилиндров и имеет вентильный элемент 90, с помощью которого может быть закрыто предусмотренное в клапанной плите 56 впускное отверстие 92 впускной камеры 72.

Кроме того, вентильный элемент 90 расположен на переключающем плунжере 94, который проходит в корпусе переключающего цилиндра 96 так, что переключающий плунжер 94 может быть перемещен в направлении клапанной плиты 56 для закрытия расположенного в ней же приточного отверстия 92 под действием имеющегося в камере переключающего цилиндра 98 давления.

Образованный корпусом 96 переключающего цилиндра, переключающим плунжером 94 и камерой 98 переключающего цилиндра узел 100 переключающего цилиндра встроен в головку 58 блока цилиндров и управляется посредством управляющего клапана 110, который включает в себя подвижный под электромагнитным воздействием управляющий плунжер 112, с помощью которого может быть закрыто седло 114 управляющего клапана, причем управляющий плунжер 112 и седло 114 управляющего клапана предусмотрены для перекрытия или освобождения соединения между ведущим к выпускной камере 88 каналом 116 высокого давления и ведущим к камере 98 переключающего цилиндра каналом 118 подачи давления для переключающего цилиндра 100.

Когда соединение между каналом 116 высокого давления и каналом 118 подачи давления освобождено, камера 98 переключающего цилиндра находится под преобладающим в выпускной камере 88 высоким давлением, и, следовательно, переключающий плунжер 94 перемещается к клапанной плите 56 и прижимает к ней вентильный элемент 90, закрывая приточное отверстие 92 в клапанной плите 56 (фиг. 4).

В этом случае действующее на переключающий плунжер 94 вследствие высокого давления в камере 98 переключающего цилиндра усилие противодействует усилию упругого накопителя 120 энергии, который одной своей стороной опирается на корпус 96 переключающего цилиндра, а другой своей стороной воздействует на переключающий плунжер 94 таким образом, что он отходит от клапанной плиты 56 и тем самым перемещает вентильный элемент 90 в освобождающее приточное отверстие 92 положение.

Прежде всего, переключающий плунжер 94 снабжен каналом 122 для сброса давления, который ведет от обращенного к камере 98 переключающего цилиндра отверстия к выходному, показанному на фиг. 4, отверстию 124, которое открывается во впускную камеру 72 в положении, когда вентильный элемент 90 и переключающий плунжер 94 закрывают впускное отверстие 92. В этом случае канал 124 сброса давления обеспечивает быстрое падение давления в камере 98 переключающего цилиндра при прерывании соединения между каналом 116 высокого давления и каналом 118 подачи давления, и таким образом, переключающий плунжер 94 перемещается под действием упругого накопителя 120 энергии совместно с вентильным элементом 90 в освобождающее приточное отверстие 92 положение, как показано на фиг. 3.

Механический блок 70 управления мощностью управляется посредством показанного на фиг. 1 блока 130 управления рабочим состоянием таким образом, что его посредством этот механический блок 70 управления мощностью может быть закрыт или открыт для активации или деактивации соответствующего блока 42а, 42b цилиндров, и таким образом, работа холодильного компрессора 12 может быть обеспечена в задающем степень активации и деактивации блоков цилиндров 42 рабочем режиме В.

Кроме того, блок 130 управления рабочим состоянием также может управлять электродвигателем 60, прежде всего, посредством управления преобразователем 132 частоты электродвигателя 60 для обеспечения возможности управления электродвигателем 60 с переменной частотой вращения и, таким образом, для обеспечения возможности достижения требуемого состояния нагрузки или состояния частичной мощности при использовании соответствующего рабочего режима.

Кроме того, блок 130 управления рабочим состоянием выявляет соответствующее состояние нагрузки или состояние частичной мощности холодильного компрессора 12, например, путем измерения давления PS всасывания с помощью расположенного на порте 36 низкого давления или рядом с ним датчика 134 давления всасывания, и высокого давления РН с помощью расположенного на порте 14 высокого давления или рядом с ним датчика 136 высокого давления.

Кроме того, преобразователь 132 частоты может быть также использован для регистрации потребляемой электродвигателем 60 электрической мощности.

Кроме того, в блок 130 управления рабочим состоянием также передается сигнал LA запроса мощности, который генерируется посредством системного блока 138 управления, который регистрирует мощность охлаждения, запрашиваемую в теплообменнике 32 стороны низкого давления для охлаждения объекта 146, например, холодильной камеры, например, с помощью, связанных с теплообменником 32 стороны низкого давления температурных датчиков 142 и 144, которые позволяют регистрировать и сравнивать с требуемой температурой среды 148 температуры протекающей через теплообменник 32 стороны низкого давления и охлаждающей объект 146 среды 148, например, выше и ниже по течению от теплообменника 32 стороны низкого давления.

Блок 130 управления рабочим состоянием является способным к адаптации холодильной мощности холодильной установки 10 к заданной посредством сигнала LA запроса мощности необходимой для охлаждения объекта 146 холодильной мощности, с одной стороны, посредством выбора подходящего рабочего режима В, с другой стороны, посредством регулировки частоты вращения электродвигателя 60 с помощью преобразователя 132 частоты.

Однако для регулировки частоты вращения доступным является только ограниченный конструкцией электродвигателя 60 диапазон скоростей, что также необходимо учитывать при выборе подходящего рабочего режима.

Возможные в частичных состояниях мощности рабочие режимы В могут, например, предусматривать следующее:

- работу холодильного компрессора 12 со всеми блоками 42 цилиндров в активированном состоянии, и переход в состояние частичной мощности только путем регулирования частоты вращения электродвигателя 12 посредством преобразователя 132 частоты,

- работу холодильного компрессора 12 с активным и неактивным блоками 42 цилиндров, и адаптацию частоты вращения электродвигателя 12 посредством преобразователя 132 частоты к соотношению активных и неактивных блоков цилиндров,

- работу холодильного компрессора 12 только с одним активным блоком 42 цилиндров, и адаптацию к режиму частичной мощности путем регулировки частоты вращения электродвигателя 12 посредством преобразователя частоты.

Активация или деактивация по меньшей мере одного из блоков 42а, 42b цилиндров может, например, происходить в рабочем режиме первого типа в течение всего периода соответствующего состояния частичной мощности так, что, например, в течение заданного периода, когда требуется состояние частичной мощности Х% от состояния полной нагрузки, один блок 42 цилиндров является постоянно деактивированным, и холодильный компрессор 12 работает с помощью соответствующего другого активного блока 42 цилиндров, и, кроме того, осуществляется соответствующая адаптация частоты вращения электродвигателя путем соответствующего управления преобразователем 132 частоты.

Альтернативно, однако, в рабочем режиме второго типа также является возможной активация или деактивация по меньшей мере одного блока 42а, 42b цилиндров или обоих блоков 42 цилиндров модулированным по времени образом в течение периода состояния частичной мощности, а также регулировка частоты вращения электродвигателя 60 подходящим образом путем управления преобразователем 132 частоты.

Для достижения этой цели показанный на фиг.1 блок 130 управления рабочим состоянием может управлять механическим блоком 70 управления мощностью таким образом, что он закрывает и открывает механический блок 70 управления мощностью в непрерывно следующих друг за другом интервалах SI переключения, причем каждый из интервалов SI переключения имеет интервал О открытия, в течение которого вентильный элемент 90 в своем отпирающем положении позволяет впускному потоку 74 проходить через впускное отверстие 92 и активировать соответствующий блок 42 цилиндров, и интервал S закрытия, в течение которого вентильный элемент 90, как показано на фиг.4, в своем закрывающем положении блокирует прохождение впускного потока 74 через впускное отверстие 92, и тем самым, деактивирует соответствующий блок 42 цилиндров.

При этом, для задания соответствующего рабочего режима, в пределах продолжительности соответствующего интервала SI переключения продолжительности интервала О открытия и интервала S закрытия могут быть изменены друг относительно друга так, что либо интервал О открытия превышает интервал закрытия, либо наоборот.

В предельном случае, интервал О открытия может длиться по существу на всей продолжительности интервала SI переключения, в то время как интервал S закрытия становится произвольно малым, или наоборот, интервал S закрытия также может длиться по существу на всей продолжительности интервала SI переключения так, что интервал О открытия становится произвольно малым.

Поскольку в холодильной установке 10 согласно изобретению испарение жидкого хладагента через расширительный клапан 30 происходит, как правило, непрерывно, перерыв в процессе сжатия хладагента посредством холодильного компрессора 12 приводит к повышению температуры Т в теплообменнике 32 стороны низкого давления.

Однако в системе предусмотрена реакционная инертность так, что когда отбор хладагента из теплообменника 32 стороны низкого давления прерывается, температура Т теплообменника 32 стороны низкого давления повышается не сразу, но требует периода Z времени для повышения на величину D, как показано на фиг.6.

До тех пор, пока значение D находится на уровне менее 10% от начальной температуры T_A теплообменника стороны низкого давления, эти колебания не имеют значения для функционирования холодильной установки согласно изобретению.

По этой причине, интервал SI переключения выбирают таким образом, что он является более коротким, чем период Z, который продолжается до повышения температуры Т теплообменника 32 стороны низкого давления от температуры T_A теплообменника 32 стороны низкого давления до значения D примерно на 10%, более предпочтительно примерно на 5%, когда происходит резкое прекращение отбора хладагента из теплообменника 32 стороны низкого давления и подачи среды под высоким давлением в порт 14 высокого давления.

За счет этого обеспечено, что интервалы О открытия и интервалы S закрытия в пределах соответствующего интервала SI переключения оказывают незначительное влияние на работу холодильной установки, и приводят лишь к незначительным колебаниям температуры теплообменника 32 низкого давления холодильной установки согласно изобретению.

Обычно длительность интервалов SI переключения имеет продолжительность короче примерно 10 секунд, более предпочтительно короче примерно 5 секунд.

С другой стороны, для обеспечения достаточных интервалов О открытия, интервалы переключения длятся примерно более 1 секунды, более предпочтительно более 2 секунд.

Предпочтительный рабочий диапазон предусматривает интервалы SI переключения, длительность которых составляет от 2 до 10 секунд.

Для обеспечения таких коротких интервалов SI переключения предпочтительно предусмотрено, что переключающие плунжеры 94 совместно с вентильными элементами 90 и упругими накопителями 120 энергии имеют общую собственную частоту, которая превышает соответствующую максимальному интервалу SI переключения частоту так, что переключающие плунжеры 94 способны реализовать интервалы О открытия и интервалы S закрытия в пределах интервалов SI переключения по существу без задержек.

Предпочтительно, собственные частоты состоящих из переключающего плунжера 94, вентильного элемента 90 и упругого накопителя 120 энергии систем превышают соответствующие интервалам SI переключения частоты по меньшей мере в 5 раз, а более предпочтительно по меньшей мере в 10 раз.

Кроме того, блок 130 управления рабочим состоянием является способным к выявлению или распознаванию внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента холодильного компрессора 12 в конкретном рабочем режиме и при конкретном состоянии нагрузки или состоянии частичной мощности, причем внутренний относительный КПД или холодильный коэффициент зависят, прежде всего, от используемого хладагента, частоты вращения электродвигателя 60, числа активных блоков 42 цилиндров и отношения высокого давления РН к давлению PS всасывания.

При необходимости, точный расчет внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента может быть произведен, например, в соответствии с публикацией:

Компрессоры и конденсационные установки для холодильного оборудования - Испытания рабочих характеристик и методы испытаний - Часть 1, Холодильные компрессоры, прежде всего Глава 4.1.5.2 и, например, равенство 7, согласно Европейскому стандарту CEN/TC 113, от 2014-04, prEN 13 771-1:2014. (Compressors and condensing units for refrigeration - Performance testing and test methods - Part 1, Refrigerant compressors insbesondere Kapitel 4.1.5.2 und beispielsweise Gleichung 7, von European Standard, CEN/TC 113, Date 2014-04, prEN 13 771-1:2014)

Посредством блока 130 управления рабочим состоянием холодильный компрессор 12, таким образом, в случае доступности нескольких рабочих режимов для реализации требуемого сигналом запроса мощности частичного состояния мощности, имеет возможность оптимизации работы холодильного компрессора 12 с целью достижения максимально возможной эффективности, которая выражается в максимально высоком внутреннем относительном КПД или холодильном коэффициенте или минимально возможном потреблении электроэнергии электродвигателем 60 в состояниях частичной мощности, путем выбора соответствующего рабочего режима холодильного компрессора 12, а также регулирования соответствующей этому состоянию частичной мощности для конкретного рабочего режима частоты вращения электродвигателя 60 или управления ею путем управления преобразователем 132 частоты для осуществления функционирования в предусмотренном состоянии частичной мощности.

Такие учет или выявление внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии для соответствующих возможных рабочих режимов В могут быть выполнены заблаговременно или во время текущей работы холодильного компрессора 12 путем запроса выявленных заблаговременно в ходе пробных запусков и сохраненных в блоке 130 управления рабочим состоянием данных. Для этого, соответствующим возможным рабочим режимам В для данного частичного рабочего состояния или соответствующим возможным рабочим режимам В из группы возможных частичных рабочих состояний соотносят значения внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии так, что блоку 130 управления рабочим состоянием обеспечена возможность выбора рабочего режима В, имеющего соответствующие наиболее предпочтительный внутренний относительный КПД или холодильный коэффициент или наименьшее потребление электроэнергии для требуемого сигналом LA запроса мощности частичного рабочего состояния, и возможность эксплуатации холодильного компрессора 12 в соответствии с этим рабочим режимом В.

Другой вариант осуществления предусматривает для холодильного компрессора 12 возможность работы в возможных рабочих режимах В при соответствующем состоянии частичной мощности, и возможность выявления потребляемой электродвигателем 60 в каждом рабочем режиме, мощности так, что блок 130 управления рабочим состоянием может затем выявлять рабочий режим В с наименьшим потреблением электроэнергии при наибольшей эффективности, сохранять его, и использовать в будущем только этот рабочий режим В в качестве режима с наибольшей эффективностью для данного состояния частичной мощности.

Способ выбора возможного рабочего режима В посредством блока 130 управления рабочим состоянием показан на фиг. 7.

Сначала, когда сигнал LA запроса мощности поступает в блок 130 управления рабочим состоянием, происходит проверка того, является ли доступным для обеспечения этого сигнала LA запроса мощности только один рабочий режим В или несколько рабочих режимов В.

Как правило, для близкого к максимальной мощности холодильного компрессора 12 состояния частичной мощности доступным является только один рабочий режим В_X, а именно тот, в котором все блоки 42 цилиндров полностью активированы, а адаптация к состоянию частичной мощности происходит путем управления частотой вращения приводного двигателя 60.

Для состояний частичной мощности, которые находятся в диапазоне средней или низкой мощности, обычно доступными для выбора является несколько рабочих режимов B_Y-B_Z в зависимости от того, сколько имеется в наличии блоков 42 цилиндров, и может ли холодильный компрессор 12 работать с первым типом рабочих режимов и/или со вторым типом рабочих режимов.

Для каждого из этих рабочих режимов выявляют необходимую для реализации требуемого состояния частичной мощности частоту вращения электродвигателя 60, и на основании этого осуществляют учет или выявление внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии описанным выше способом.

Соотнесенные соответствующему рабочему режиму B_Y-B_Z значения внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии делают возможным выбор рабочего режима с наилучшим внутренним относительным КПД или холодильным коэффициентом или наименьшим потреблением электроэнергии, который затем может быть использован посредством блока 130 управления рабочим состоянием для приведения в действие холодильного компрессора 12 для обеспечения требуемого сигналом LA запроса мощности состояния частичной мощности.

Описанный выше общий порядок выполнения подробно объяснен ниже с отсылкой на пример описанного согласно фиг. 1 первого примера осуществления холодильного компрессора 12 при использовании упрощенного порядка выполнения для выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии.

В случае холодильного компрессора, имеющего согласно первому варианту осуществления два блока 42а и 42b цилиндров, в состоянии частичной мощности, когда он ограничен первым типом рабочих режимов, существует только возможность его работы в первом рабочем режиме В1, в котором оба блока 42а и 42b цилиндров являются активными, или во втором рабочем режиме В2, в котором только один из блоков 42а, 42b цилиндров является активным, а другой - неактивным, как показано на фиг.8.

В каждом из рабочих режимов B1, В2 с помощью преобразователя частоты 132 обеспечена возможность изменения частоты вращения электродвигателя 60, например, в диапазоне от 25 до 70 Гц.

Поскольку для состояния частичной мощности выше 50% все блоки 42а, 42b цилиндров должны быть активными, оно может быть реализовано только в рабочем режиме В1, а состояния частичной мощности ниже 35% могут быть реализованы только путем отключения одного из блоков 42а, 42b цилиндров и, таким образом, только в рабочем режиме В2 так, что только при частичной мощности между 35% и 50% является возможной оптимизация с учетом внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента, поскольку при частичной мощности между 35% и 50% холодильный компрессор 12 может работать либо в первом рабочем режиме В1, либо во втором рабочем режиме В2.

Таким образом, выбор между первым рабочим режимом В1 и вторым рабочим режимом В2 является возможным путем выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента этих рабочих режимов.

Например, для обеспечения возможности выполнения упрощенного учета внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии, возможные состояниях частичной мощности между 35% и 70% подразделяют на две группы, например, в самом простом случае, в зависимости от регистрируемого посредством датчика 136 высокого давления значения РН высокого давления.

Например, для заданного хладагента, когда высокое давление РН превышает предел PHG высокого давления, выбирают рабочий режим В2, а когда высокое давление РН оказывается ниже предела PHG, выбирают рабочий режим В1.

В рабочих режимах В1 и В2 в соответствии с первым типом в каждом случае соответствующий блок цилиндров является постоянно активированным или деактивированным на протяжении всего времени реализации состояния частичной мощности.

Однако, благодаря тому, что также могут быть реализованы рабочие режимы второго типа, при которых пропорциональная временная активация или деактивация соответствующего блока 42 цилиндров может происходить в течение последовательных интервалов SI переключения, первый пример осуществления холодильного компрессора согласно изобретению предоставляет возможность, например, активации или деактивации только одного из блоков 42 цилиндров, и посредством тактирования активации и деактивации этого одного блока 42 цилиндров в пределах интервалов SI переключения, например, в соотношении 1:1, а также постоянного отключения другого блока 42 цилиндров, например, для такого выбора рабочего режима В2', при котором возможны еще более низкие состояния мощности, и в этом случае, например, в диапазоне частичной мощности от 17% до 25%, имеется возможность оптимизации работы холодильного компрессора 12 также в отношении внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента путем выбора между рабочим режимом В2 или рабочим режимом В2', причем, например, при высоком давлении РН, которое лежит выше предела PHG высокого давления, выбирают рабочий режим В2', а при высоком давлении РН, которое лежит ниже предела PHG, выбирают рабочий режим В2.

Однако эти соотношения могут быть также и обратными в зависимости от используемого хладагента.

Когда согласно второму варианту осуществления используется холодильный компрессор 12' с тремя блоками 42а, 42b и 42 с цилиндров (фиг. 9), например, с двумя цилиндрами на каждый блок 42 цилиндров, причем каждый из блоков 42а, 42b и 42с цилиндров может быть индивидуально активирован или деактивирован посредством соответствующего механического блока 70 управления мощностью, как показано на фиг. 10, возможными являются три рабочих режима B1, В2, В3, а именно: первый рабочий режим В1 со всеми блоками 42а, 42b и 42с цилиндров в активированном состоянии, второй рабочий режим В2 с двумя блоками 42 цилиндров в активированном состоянии и третий рабочий режим только с одним из блоков 42 цилиндров в активированном состоянии.

Относительно деталей конструкции, второй пример осуществления соответствует первому примеру осуществления.

В этом варианте осуществления, когда состояние частичной мощности находится в диапазоне между 35% и 65%, имеется возможность выбора между рабочими режимами В1 и В2, а в диапазоне между 23% и 33% - возможность выбора между рабочими режимами В2 и В3.

Также в этом втором варианте осуществления, в целях упрощения порядка выполнения по выявлению внутреннего относительного КПД, частичные состояния мощности разделены на две группы путем выявления предельного значения PHG высокого давления, причем в случае высокого давления РН, которое лежит выше предельного значения PHG высокого давления, при выборе между рабочими режимами В1 и В2 выбирают рабочий режим В2, а при выборе между рабочими режимами В2 и В3 выбирают рабочий режим В3, в то время как в случае высокого давления РН, которое лежит ниже предельного значения PHG высокого давления, при выборе между рабочими режимами В1 и В2 выбирают рабочий режим В1, а при выборе между рабочими режимами В2 и В3 выбирают рабочий режим В2.

В противном случае, как и в первом варианте осуществления, состояния максимальной частичной мощности могут быть реализованы с помощью рабочего режима В1, а состояния минимальной частичной мощности могут быть реализованы с помощью рабочего режима ВЗ и соответствующей регулировки частоты вращения электродвигателя 60.

Третий вариант осуществления холодильного компрессора 12'', который особо подходит для CO₂ в качестве хладагента, включает в себя порт 14'' высокого давления и порт 36'' низкого давления.

Как показано на фиг. 13, холодильный компрессор 12 выполнен в виде поршневого компрессора и включает в себя корпус 40 компрессора, в котором предусмотрены, например, два расположенных V-образно друг относительно друга и работающих параллельно блока 42''а и 42''b цилиндров, каждый из которых включает в себя по меньшей мере один, прежде всего два или более, цилиндровых узлов 44''.

Каждый из этих цилиндровых узлов 44'' образован корпусом 46'' цилиндра, в котором поршень 48'' соответственно имеет возможность колебательного перемещения, причем поршень 48'' соответственно может приводиться в движение шатуном 50'', который в свою очередь посажен на шейку 52'' коленчатого вала 54'', который приводится в движение, например, посредством электродвигателя 60'', который может быть выполнен в виде синхронного или асинхронного двигателя.

Корпус 46 цилиндра каждого из цилиндровых узлов 44'' закрыт клапанной плитой 56, на которой размещена головка 58 блока цилиндров.

Предпочтительно, при этом клапанная плита 56'' охватывает не только один корпус 46'' цилиндров блока 42'' цилиндров, но все корпуса 46'' цилиндров соответствующего блока 42'' цилиндров, и таким же образом, головка 58'' блока цилиндров также охватывает все корпуса 46'' цилиндров соответствующего блока 42'' цилиндров.

Кроме того, корпус 40'' компрессора включает в себя сообщенный с портом 36'' низкого давления впускной канал 62'', который, например, встроен в корпус 40'' компрессора.

В каждой из головок 58'' блока цилиндров, как показано на фиг. 15 и 16, расположены впускная камера 162 и выпускная камера 164, которые связаны с двумя цилиндровыми узлами 44'' соответствующего блока 42'' цилиндров. Прежде всего, впускная камера 162 расположена над впускными отверстиями 172 цилиндровых узлов 44'' блока 42'' цилиндров.

Кроме того, выпускная камера 164 расположена, прежде всего, в непосредственной близости над размещенными в клапанной плите 56'' выпускными отверстиями 174 цилиндровых узлов 44'', которые снабжены сидящими на клапанной плите 56'' выпускными клапанами 176.

Как показано на фиг. 15 и 16, каждая головка 58'' блока цилиндров включает в себя внешний корпус 182, который перекрывает соответствующую клапанную плиту 56'' и охватывает собой впускную камеру 162 и выпускную камеру 164, которые, в свою очередь, отделены друг от друга посредством простирающегося внутри внешнего корпуса 182 разделительного элемента 184, причем разделительный элемент 184 поднимается от соответствующей клапанной плиты 56'' и простирается над впускной камерой 162, перекрывая ее.

Таким образом, выпускная камера 164 прилегает сбоку к впускной камере 162 в области клапанной плиты 56'', и при этом простирается между наружным корпусом 182 и разделительным элементом 184, по меньшей мере, участками над впускной камерой 162.

Для управления рабочими состояниями мощности, то есть для управления рабочими состояниями производительности сжатия холодильного компрессора 12'', каждой головке 58'' блока цилиндров соотнесен активно управляемый посредством блока 130 управления рабочим состоянием механический блок 70'' управления мощностью, который обеспечивает возможность закрывания или открывания соединительного канала 192 между выпускной камерой 164 и впускной камерой 162, причем соотнесенные головке 58'' блока цилиндров цилиндровые узлы 44''' при закрытом соединительном канале 192 (фиг. 16) сжимают хладагент на полную мощность, а при открытом соединительном канале 192 не сжимают хладагент, поскольку хладагент перетекает обратно из выпускной камеры 164 во впускную камеру 162.

Соединительный канал 192 проходит через вставленный в разделительный элемент 184 вкладыш 194, который образует уплотняющее седло 196, обращенное к выпускной камере 164 и примыкающее к окружающей и прилегающей к уплотняющему седлу 196 части выпускной камеры 164.

Кроме того, уплотняющее седло 196 обращено к уплотняющему плунжеру 202, который для плотного закрывания соединительного канала 192 может быть посажен на уплотняющем седле 196, например, своим металлическим уплотняющим участком 204, и который может быть поднят от уплотняющего седла 196 в такой мере, что уплотняющий участок 204 оказывается на расстоянии от уплотняющего седла 196, и таким образом, хладагент получает возможность перетекания из выпускной камеры 162 во впускную камеру 164.

Предпочтительно, уплотняющий плунжер 202 направлен соосно имеющему уплотняющее седло 196 вкладышу 194, и уплотняется посредством поршневого кольца 206 в направляющем отверстии 208, которое образовано посредством выполненной на внешнем корпусе 182 направляющей втулки 212 головки 58'' блока цилиндров.

Предпочтительно, уплотняющий плунжер 202 как таковой или, по меньшей мере, его уплотняющий участок 204 изготовлены из металла, например цветного металла, который имеет меньшую твердость, чем металл уплотняющего седла 196, которое изготовлено, например, из стали, прежде всего закаленной стали.

Прежде всего, для обеспечения быстрого перемещения уплотняющего плунжера 202, ход уплотняющего плунжера 202 между закрытым и открытым положениями находится в диапазоне от четверти до половины среднего диаметра соединительного канала 192.

Таким образом, уплотняющий плунжер 202 ограничивает напорную камеру 214, которая расположена на обращенной от уплотняющего участка 204 стороне уплотняющего плунжера 202 и закрыта посредством закрывающего элемента 216 на противоположной уплотняющему плунжеру 202 стороне.

Объем напорной камеры 214 является, прежде всего, настолько малым, что в открытом положении уплотняющего плунжера он составляет менее одной трети, предпочтительно, менее одной четверти, более предпочтительно менее одной пятой, еще более предпочтительно менее одной шестой и, наиболее предпочтительно менее одной восьмой от максимального объема напорной камеры 214 в закрытом положении уплотняющего плунжера 202.

Кроме того, в напорной камере 214 расположена нажимная пружина 218, которая, с одной стороны, опирается на закрывающий элемент 216, а с другой - давит на уплотняющий плунжер 202 в направлении его закрытого положения с посадкой на уплотняющем седле 196.

В зависимости от давления в напорной камере 214, уплотняющий плунжер 202 может быть перемещен в показанное на фиг. 15 открытое положение или в показанное на фиг. 16 закрытое положение.

Кроме того, уплотняющий плунжер 202 пронизан дроссельным каналом 222, который проходит от напорной камеры 214 через уплотняющий плунжер 202 к выходному отверстию, которое расположено радиально вне уплотняющего участка на обращенной к уплотняющему седлу 196 стороне, но которое, поскольку оно лежит в радиальном направлении вне уплотняющего участка 204, в закрытом положении уплотняющего плунжера 202 обеспечивает находящемуся под давлением в выпускной камере 164 и омывающему уплотняющее седло 196 хладагенту возможность поступления, и подачи его дросселированным образом в напорную камеру 214.

Кроме того, в напорную камеру 214, например, через закрывающий элемент 216, проходит отводящий канал 224, который является соединяемым с находящимся в сообщении с впускной камерой 162 каналом 228 сброса давления посредством обозначенного как 226 электромагнитного клапана.

Например, электромагнитный клапан 226 имеет конфигурацию, включающую в себя вентильный элемент 232, который может быть использован для установления прерывания или сообщения между каналом 228 сброса давления и отводящим каналом 224.

Когда соединение между отводящим каналом 224 и каналом 228 сброса давления установлено, в напорной камере 214 преобладает давление всасывания, а на уплотняющий плунжер 202 воздействует давление в выпускной камере 164 с обращенной к выпускной камере 164 стороны, и таким образом, он перемещается в открытое положение.

Однако когда соединение между каналом 228 сброса давления и отводящим каналом 224 оказывается прерванным посредством вентильного элемента 232, нажимная пружина 218 прижимает уплотняющий плунжер 202 к уплотняющему седлу 196 и, кроме того, высокое давление поступает в напорную камеру 214 через дроссельный канал 222 так, что в напорной камере 214 создается высокое давление, которое, в дополнение к воздействию нажимной пружины 218, прижимает уплотняющий плунжер 202 его уплотняющим элементом 204 к уплотняющему седлу 196.

Прежде всего, уплотняющий плунжер 202 выполнен таким образом, что он выходит в радиальном направлении за пределы уплотняющего седла 196 так, что даже когда уплотняющий плунжер 202 находится в закрытом положении, лежащая в радиальном направлении за пределами уплотняющего седла 196 и находящаяся под действием высокого давления поверхность плунжера принуждает уплотняющий плунжер 202 к перемещению против усилия нажимной пружины 218 в показанное на фиг. 15 открытое положение при условии, что вентильный элемент 232 электромагнитного клапана 226 устанавливает соединение между отводящим каналом 224 и каналом 228 сброса давления, в результате чего в напорной камере 214 создается давление всасывания.

Подача хладагента под давлением всасывания осуществляется через канал 62'', образованный в корпусе 40'' компрессора, который проходит к ведущему к клапанной плите 56'' впускному отверстию, через которое хладагент под давлением всасывания поступает к проходному отверстию 236 в клапанной плите 56'' и проходит через него во впускную камеру 162.

Кроме того, как показано на фиг. 15 и 16, выпускная камера 164 ведет к расположенному в клапанной плите 56'' выпускному отверстию 242, через которое хладагент под давлением в выпускной камере 164 проходит в предусмотренный в корпусе компрессора выпускной канал 244, и может поступать в порт 16'' высокого давления.

Прежде всего, выпускное отверстие 244 клапанной плиты 56'' связано с обратным клапаном 246, который поддержан на клапанной плите 56'' и обеспечивает, что в случае, когда уплотняющий плунжер 202 находится в открытом положении и, таким образом, в случае перетекания хладагента из выпускной камеры 164 во впускную камеру 162, давление в выпускном канале 244 не падает, но поддерживается посредством закрывающегося обратного клапана 246.

Третий вариант осуществления холодильного компрессора 12'' работает аналогично первому варианту осуществления так, что может быть сделана полная отсылка на пояснения к первому варианту осуществления в отношении его работы в рабочих режимах B1, В2 и В2'.

Изобретение относится к холодильному компрессору для холодильных установок. Холодильный компрессор включает электродвигатель, по меньшей мере два блока цилиндров и механический блок управления мощностью для активации и деактивации по меньшей мере одного из блоков цилиндров для активации или деактивации нагнетания в нем хладагента. Холодильный компрессор выполнен с возможностью работы в состоянии частичной мощности по меньшей мере в двух различных рабочих режимах, каждый из которых предусматривает отличную от других рабочих режимов активацию или деактивацию блоков цилиндров, что с холодильным компрессором соотнесен преобразователь частоты для управления частотой вращения электродвигателя и что с холодильным компрессором соотнесен блок управления рабочим состоянием, который в соответствии с поданным на него сигналом запроса мощности для работы холодильного компрессора в соответствующем этому сигналу запроса мощности состоянии частичной мощности приводит холодильный компрессор в действие в рабочем режиме, выбранном по меньшей мере из двух различных рабочих режимов, и управляет частотой вращения электродвигателя, адаптированной к выбранному для реализации этого состояния частичной мощности рабочему режиму. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Холодильный компрессор (12) для холодильных установок (10), включающий в себя электродвигатель (60), по меньшей мере два блока (42) цилиндров, каждый из которых имеет по меньшей мере один цилиндровый узел (44), имеющий соответственно по меньшей мере один корпус (46) цилиндра и по меньшей мере один приводимый в движение электродвигателем (60) и выполненный с возможностью колебательного перемещения поршень (48), а также соотнесенную с каждым блоком (42) цилиндров головку (58) блока цилиндров, которая имеет пронизываемую впускным потоком (74) впускную камеру (72, 162) и пронизываемую выпускным потоком (86) выпускную камеру (88, 164), и механический блок (70) управления мощностью для активации и деактивации по меньшей мере одного из блоков (42) цилиндров для активации или деактивации нагнетания в нем хладагента,

отличающийся тем, что холодильный компрессор (12) выполнен с возможностью работы в состоянии частичной мощности по меньшей мере в двух различных рабочих режимах, каждый из которых предусматривает отличную от других рабочих режимов (В) активацию или деактивацию блоков (42) цилиндров, что с холодильным компрессором (12) соотнесен преобразователь (132) частоты для управления частотой вращения электродвигателя (60) и что с холодильным компрессором (12) соотнесен блок (130) управления рабочим состоянием, который в соответствии с поданным на него сигналом (LA) запроса мощности для работы холодильного компрессора (12) в соответствующем этому сигналу (LA) запроса мощности состоянии частичной мощности приводит холодильный компрессор (12) в действие в рабочем режиме (В), выбранном по меньшей мере из двух различных рабочих режимов (В), и управляет частотой вращения электродвигателя (60), адаптированной к выбранному для реализации этого состояния частичной мощности рабочему режиму (В).

2. Холодильный компрессор по п. 1, отличающийся тем, что блок (132) управления рабочим состоянием приводит холодильный компрессор (12) в действие в первом рабочем режиме (В1) с активацией всех блоков цилиндров (42) и с адаптацией частоты вращения электродвигателя (60) к первому рабочему режиму (В1).

3. Холодильный компрессор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что блок управления рабочим состоянием приводит холодильный компрессор (12) в действие по меньшей мере в одном дополнительном рабочем режиме (В) с деактивацией по меньшей мере одного из блоков (42) цилиндров и активацией по меньшей мере одного из блоков (42) цилиндров, а также с адаптацией частоты вращения электродвигателя (60) к этому рабочему режиму (В).

4. Холодильный компрессор согласно одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что блок (130) управления рабочим состоянием в случае состояний частичной мощности, которые являются реализуемыми посредством более чем одного из рабочих режимов (В), выбирает рабочий режим (В), который приводит к наибольшему внутреннему относительному КПД или к наибольшему холодильному коэффициенту или к наименьшему потреблению электроэнергии электродвигателем (60) в этом состоянии частичной мощности.

5. Холодильный компрессор по п. 4, отличающийся тем, что блок (130) управления рабочим состоянием выявляет внутренний относительный КПД или холодильный коэффициент или потребление электроэнергии электродвигателем (60) для соответственно возможных для реализации состояния частичной мощности рабочих режимов (В), и выбирает рабочий режим (В) путем сравнения выявленных значений внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии.

6. Холодильный компрессор по п. 4 или 5, отличающийся тем, что блок (130) управления рабочим состоянием имеет сохраненные данные для выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии для каждого рабочего режима (В).

7. Холодильный компрессор по одному из пп. 4-6, отличающийся тем, что выявление внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии осуществляется посредством блока (130) управления рабочим состоянием путем выявления давления (PS) всасывания и/или высокого давления (РН) в холодильном компрессоре (12).

8. Холодильный компрессор по одному из пп. 4-7, отличающийся тем, что блок (130) управления рабочим состоянием для выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента или потребления электроэнергии использует характеристики хладагента, состояние частичной мощности, потребление электроэнергии и/или частоту вращения электродвигателя (60).

9. Холодильный компрессор согласно одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что для выявления внутреннего относительного КПД или холодильного коэффициента рабочих режимов подлежащие реализации состояния частичной мощности подразделяют на состояния частичной мощности выше предельного значения PHG и состояния частичной мощности ниже предельного значения PHG, и в случае лежащих выше предельного значения PHG состояний частичной мощности выбирают рабочие режимы В с более высоким внутренним относительным КПД или холодильным коэффициентом или более низким потреблением электроэнергии среди таковых, которые требуют более высокой частоты вращения электродвигателя (60), а в случае лежащих ниже предельного значения PHG состояний частичной мощности выбирают рабочие режимы с более высоким внутренним относительным КПД или холодильным коэффициентом или более низким потреблением электроэнергии среди таковых, которые требуют менее высокой частоты вращения электродвигателя (60).

10. Холодильный компрессор согласно одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что в первом типе рабочих режимов блок (130) управления рабочим состоянием постоянно поддерживает соответствующий рабочий режим (В) с фиксированно предварительно заданным отключением и включением блоков (42) цилиндров для достижения требуемого посредством сигнала (LA) запроса мощности состояния частичной мощности.

11. Холодильный компрессор согласно одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере в одном рабочем режиме (В), соответствующем второму типу рабочих режимов, блок (130) управления рабочим состоянием холодильного компрессора (12) приводит в действие по меньшей мере один из блоков (42) цилиндров в заданных интервалах (SI) переключения путем тактовой деактивации и активации, причем в этом рабочем режиме (В), прежде всего, пропорциональная временная деактивация и активация по меньшей мере одного из блоков (42) цилиндров в интервалах (SI) переключения является постоянной во время реализации соответствующего состояния частичной мощности.

12. Холодильный компрессор согласно одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что активация и деактивация каждого блока (42) цилиндров осуществляется посредством управляемого блоком (130) управления рабочим состоянием механического блока (70) управления мощностью.

13. Холодильный компрессор по п. 12, отличающийся тем, что механический блок (70) управления мощностью соотнесен с головкой (58) блока цилиндров блока (42) цилиндров.

14. Холодильный компрессор по п. 12 или 13, отличающийся тем, что для активации или деактивации соответствующего блока (42) цилиндров механической блок (70) управления мощностью управляет впускным потоком (74) во впускную камеру (72) головки (58) блока цилиндров.

15. Холодильный компрессор по одному из пп. 1-14, отличающийся тем, что для активации или деактивации соответствующего блока (42) цилиндров блок (70) управления мощностью соединяет выпускную камеру (164) с впускной камерой (162) в головке (58) блока цилиндров.

16. Холодильный компрессор согласно одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что блок (130) управления рабочим состоянием является отдельным от преобразователя (132) частоты блоком управления рабочим состоянием.

17. Холодильный компрессор по одному из пп. 1-16, отличающийся тем, что блок (130) управления рабочим состоянием расположен во вмещающем преобразователь (132) частоты корпусе (40).

18. Холодильный компрессор согласно одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что блоки (42) цилиндров холодильного компрессора (12) работают параллельно.

19. Холодильный компрессор согласно одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что холодильный компрессор (12) имеет по меньшей мере два цилиндровых узла (44) на каждый блок (42) цилиндров.

20. Холодильный компрессор согласно одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что холодильный компрессор (12) имеет более двух блоков (42) цилиндров.

21. Холодильная установка, включающая в себя холодильный компрессор (12), теплообменник (18) стороны высокого давления, расширительный клапан (30) и теплообменник (32) стороны низкого давления, отличающаяся тем, что холодильный компрессор (12) выполнен согласно одному из предшествующих пунктов.

22. Холодильная установка по п. 21, отличающаяся тем, что холодильная установка (10) имеет системный блок (138) управления, который генерирует сигнал (LA) запроса мощности.

23. Холодильная установка по п. 22, отличающаяся тем, что блок (130) управления рабочим состоянием расположен в корпусе системного блока (138) управления.