[发明专利]用于冷却器系统的涡轮节热器

说明书

一种涡轮节热器(26)，适于在包括喷嘴(62)、涡轮机(64)以及节热器叶轮(66)的冷却器系统(10)中使用。喷嘴(62)将制冷剂引入涡轮节热器(26)内。涡轮机(64)配置在喷嘴(62)的下游，且涡轮机(64)附接至能绕旋转轴线旋转的轴(70)。通过喷嘴(62)引入的制冷剂的流动驱动涡轮机(64)以使轴(70)旋转。节热器叶轮(66)附接至轴(70)，以随着轴(70)旋转而旋转。在涡轮节热器(26)中，喷嘴(62)减小制冷剂的压力，使得进入涡轮节热器(26)的制冷剂的压力低于预定压力，流过喷嘴(62)的至少一些制冷剂被引入节热器叶轮(66)，且节热器叶轮(66)将引入其中的制冷剂的压力增大至预定压力。

背景

技术领域

本发明总体上涉及一种用于冷却器系统的涡轮节热器。

背景信息

冷却器系统是从介质中去除热量的制冷机器或装置。通常使用诸如水之类的液体作为介质，并且冷却器系统在蒸气压缩制冷循环中运转。该液体接着能通过热交换器进行循环，以根据需要对空气或装备进行冷却。作为必要的副产品，制冷会产生废热，必须将其排放至环境中，或者为了获得更高的效率，将其回收以用于加热的目的。常规的冷却器系统通常使用离心压缩机，该离心压缩机通常被称为涡轮压缩机。因此，这种冷却器系统可以被称为涡轮冷却器。替代地，能使用其它类型的压缩机，例如螺杆压缩机。

在常规的(涡轮)冷却器中，制冷剂在离心压缩机中被压缩并被送至热交换器，在上述热交换器中，在制冷剂与热交换介质(液体)之间发生热交换。这种热交换器被称为冷凝器，因为制冷剂在该热交换器中冷凝。作为结果，热量被传递至介质(液体)以加热介质。离开冷凝器的制冷剂通过膨胀阀膨胀，并被送至另一个热交换器，在该热交换器中，在制冷剂与热交换介质(液体)之间发生热交换。该热交换器被称为蒸发器，因为制冷剂在该热交换器中加热(蒸发)。作为结果，热量从介质(液体)传递至制冷剂，从而使液体冷却。来自蒸发器的制冷剂接着返回至离心压缩机，并重复该循环。所用的液体通常是水。

常规的离心压缩机基本上包括壳体、入口导叶、叶轮、扩散器、马达、各种传感器以及控制器。制冷剂依次流过入口导叶、叶轮以及扩散器。因而，入口导叶联接至离心压缩机的进气端口，而扩散器联接至叶轮的出气端口。入口导叶对进入叶轮的制冷剂气体的流量进行控制。叶轮增大制冷剂气体的速度。扩散器用于将由叶轮给出的制冷剂气体的速度(动态压力)转换成(静态)压力。马达使叶轮旋转。控制器控制马达、入口导叶以及膨胀阀。以这种方式，制冷剂在常规的离心压缩机中被压缩。

为了提高冷却器系统的效率，已使用了节热器。例如，参见美国专利申请公布第2008/0098754号。节热器将制冷剂气体与两相(气液)制冷剂分离，并且制冷剂气体被引入压缩机的中压部分。

发明内容

已经发现在常规的节热器中，离开节热器的制冷剂气体的压力减小至中压，使得制冷剂气体被引入压缩机的中间部内。冷却器系统中的冷却能力能够随着压缩机的中压降低而提高。根据一种常规技术，压缩机可以具有两个不同尺寸的叶轮，其中，第一级处的叶轮具有较小的尺寸，而第二级处的叶轮具有较大的尺寸，以在压缩机中实现制冷剂较低的中压。尽管这种技术运行得相当好，但这种系统需要大尺寸压缩机以允许叶轮的尺寸差异，这会导致成本增加。

因此，本发明的一个目的在于提供一种涡轮节热器，该涡轮节热器在压缩机中不使用不同尺寸的叶轮的情况下，在冷却器系统中实现冷却能力增强。

本发明的另一个目的在于提供一种不使用单独马达的自供电涡轮节热器。

本发明的又一个目的在于提供一种涡轮节热器，该涡轮节热器通过使用膨胀器进一步增强冷却能力。

本发明的又一个目的在于提供一种使用根据本发明的涡轮节热器的冷却器系统。