專利名稱：電機冷卻系統(tǒng)的制作方法
電機冷卻系統(tǒng)
相關(guān)申請案的交叉參考本申請案主張2010年12月16日申請的標題為“電機冷卻系統(tǒng)(MOTOR COOLINGSYSTEM)”的第61/423,637號美國臨時專利申請案的在先申請優(yōu)先權(quán)，該申請案在此以引用的方式并入本文中。
背景技術(shù)：
本申請案大體涉及并入到空氣調(diào)節(jié)和制冷應(yīng)用中的蒸汽壓縮系統(tǒng)中的電機的冷卻。具體而言，本申請案涉及對蒸汽壓縮系統(tǒng)中的半封閉式電機進行冷卻。蒸汽壓縮系統(tǒng)可以使用以較高旋轉(zhuǎn)速度運行的更加緊湊的電機來向各部件提供動力。通過使用更加緊湊的電機，可以實現(xiàn)系統(tǒng)尺寸的減少。然而，在較高旋轉(zhuǎn)速度下運行電機所伴隨的一些挑戰(zhàn)包括電機軸與軸承之間摩擦的生成，以及風(fēng)阻損失。風(fēng)阻是在電機的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子與所述轉(zhuǎn)子的周圍環(huán)境之間生成的摩擦力，所述環(huán)境通常為空氣或工作媒體，例如，在封閉式傳動系情況下的制冷蒸汽。風(fēng)阻可以生成熱并且降低電機的運行效率。因此，對這些電機進行有效的冷卻有很高的要求。對電機定子的冷卻可以通過使用圍繞所述定子的冷卻盤管來實現(xiàn)，所述盤管從蒸汽壓縮系統(tǒng)的冷凝器處接收液體制冷劑。所述盤管通常整合在定子外殼內(nèi)。由于與定子以及其外殼的熱表面發(fā)生接觸，制冷劑在該盤管內(nèi)蒸發(fā)并冷卻該定子。第6，070, 421號美國專利中公開了一個實例。另外，當電機外殼上設(shè)置有變速驅(qū)動器(VSD)、軸承電子器件中使用的電子部件時，類似的制冷劑回路也可以用于對這些部件進行冷卻，其中所述電機外殼可以成為這些部件的“冷板”。未與電機外殼充分靠近的電機部件(電機繞組、軸承等)需要其他的冷卻布置。在傳統(tǒng)的半封閉式電機中，已知途徑是對冷蒸汽或冷氣體進行疏導(dǎo)或引導(dǎo)，使其穿過電機腔室。然而，必須提供部件的特定布置以在電機中供應(yīng)冷氣體并使之循環(huán)。在一種傳統(tǒng)的半封閉式電機中，向壓縮機吸入口提供的氣體的一部分或全部氣體被提供用于經(jīng)過或穿過電機腔室，然后到達壓縮機吸入口。第7，181，928號美國專利中公開了另一種冷卻布置，其中一些冷氣體從蒸發(fā)器中提取并被吸到壓縮機吸入口。移動所述氣體使其穿過電機腔室所需的壓力差是由在離心式壓縮機的葉輪的入口處產(chǎn)生的文丘里效應(yīng)(venturi effect)產(chǎn)生的。在另一種布置中，在環(huán)繞定子的盤管中蒸發(fā)的冷氣體用于冷卻電機腔室。在該布置中，一種控制裝置在向盤管供應(yīng)液體制冷劑時使用，這樣，所有的液體均會在盤管出口處蒸發(fā)。這種控制裝置可以為熱膨脹閥，其類似于與“干式膨脹”蒸發(fā)器共同使用的那些閥，或者可以為幾乎等效的系統(tǒng)(例如，由溫度傳感器控制的電磁閥的組合等)，用以避免將液體輸送到電機中。第6，070，421號美國專利公開了一種具有中間冷卻器的二級系統(tǒng)，其中中間冷卻器產(chǎn)生的閃蒸氣體用于掃過或被引導(dǎo)穿過電機外殼。另外，在環(huán)繞定子的盤管中蒸發(fā)的氣體同樣被引導(dǎo)穿過外殼 ，所述氣體隨后在中間級壓力下被排出。正如先前布置所公開那樣，提供一種膨脹閥來確保所有的液體制冷劑均從盤管蒸發(fā)掉，否則任何殘余的液體均可能會對電機部件造成損壞。盡管所述系統(tǒng)提供了可行結(jié)果，但是所述系統(tǒng)仍存在缺陷。例如，在冷卻盤管的入口處使用膨脹裝置以確保所有的液體制冷劑均從該盤管中蒸發(fā)掉，這同樣確保了電機腔室中的壓力能夠自行調(diào)節(jié)至稍高于吸入壓力或中間級壓力的一個水平，該水平取決于應(yīng)用。這種自行調(diào)節(jié)使得氣體能夠被有效地引導(dǎo)穿過電機外殼的腔室來冷卻該腔室。然而，該系統(tǒng)并未實現(xiàn)熱優(yōu)化:與盤管出口處呈二相狀態(tài)的制冷劑相t匕，制冷劑的完全蒸發(fā)使得盤管中的熱傳遞減少。同樣，輸送到電機中的氣體制冷劑傾向于為輕微過熱的，這致使電機腔室中的冷卻效率變低。另外，在以稍高于中間級壓力的水平提供氣體制冷劑的系統(tǒng)中，蒸發(fā)在較高的溫度下發(fā)生，這減少了可以提供的冷卻量。在內(nèi)部壓力水平增大的氣體中運行電機也會增大氣體制冷劑所生成的摩擦(以及熱)的量，從而削弱了對電機進行冷卻的初始目的。第7，181，928號美國專利在定子冷卻盤管的入口處不包括恒溫膨脹閥，而是僅含有固定尺寸的孔口，從而使得引導(dǎo)至環(huán)繞定子的冷卻盤管中的液體制冷劑的量遠遠大于經(jīng)蒸發(fā)以驅(qū)散定子熱量所需的量。該布置使得在盤管出口處存在二相流。制冷劑的二相流改善了盤管中的熱傳遞，并提供了對定子的更良好的冷卻，但是會造成以下后果:流出盤管的二相制冷劑無法被直接送到電機中。將液體制冷劑引入到高速電機中會帶來對電機中一些部件造成損壞的風(fēng)險，例如，由液滴所引起的磨損。為了應(yīng)對損壞的風(fēng)險，’928專利公開有:離開盤管的二相制冷劑首先被送回到蒸發(fā)器以將液體與氣體分離；隨后由該蒸發(fā)器所分離出的一些冷氣體被送回到電機腔室。另外，盡管’928專利非常適合并且被證明是適用于不具有預(yù)旋轉(zhuǎn)葉片(PRV)或使用PRV以減少容量的壓縮機，但是PRV的一種替代方案是將可變間隙擴散器(VGD)用作容量減少裝置。當VGD用于減少容量時，處于局部負載下的壓縮機吸入口處的壓力減少并不足夠大從而無法通過電機腔室吸入滿意量的氣體制冷劑，從而致使電機冷卻不夠充分。因此，需要一種 冷卻布置，其能夠使以下優(yōu)勢中的每一個均能同時發(fā)生:
-將足夠多的液體制冷劑的供給供應(yīng)到環(huán)繞定子的盤管中，以便借助從盤管流出的二相流對定子冷卻進行優(yōu)化。
-提供對冷氣體流或冷卻蒸汽的簡單有效的掃過或引導(dǎo)以穿過電機腔室。
-防止液體制冷劑被引入到電機腔室中。
-提供一種可能性:使得可以在吸入壓力下或其附近的壓力下將蒸汽或氣體制冷劑從電機外殼排出，以維持被引導(dǎo)穿過電機腔室的蒸汽或氣體的較低的溫度，同時維持較少的蒸汽或氣體摩擦損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一項實施例涉及一種冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于冷卻在蒸汽壓縮系統(tǒng)中向壓縮機提供動力的電機。所述冷卻系統(tǒng)包括封閉所述電機的外殼，以及定位于所述外殼內(nèi)的腔室。具有與所述外殼連接的第一連接件的流體回路經(jīng)配置以向電機提供液體或二相冷卻流體。所述二相冷卻流體可分離成蒸汽相部分和液相部分。所述流體回路進一步具有與所述外殼連接的第二連接件，以清除與所述流體回路流體連通的冷卻流體。經(jīng)過所述第二連接件傳輸?shù)乃隼鋮s流體為二相冷卻流體。所述流體回路進一步具有與所述外殼連接的第三連接件，用于將經(jīng)過所述第二連接件傳輸?shù)乃稣羝嗖糠纸邮赵谒銮皇抑?，并使之在所述腔室中循環(huán)。本發(fā)明的另一項實施例涉及一種冷卻方法，該方法用于對蒸汽壓縮系統(tǒng)中向壓縮機提供動力的電機進行冷卻。所述方法包括提供封閉電機的外殼，以及定位于所述外殼內(nèi)的腔室。所述方法進一步包括提供具有與所述外殼連接的第一連接件的流體回路，所述流體回路經(jīng)配置以向電機提供冷卻流體。所述流體回路進一步具有與所述外殼連接的第二連接件，以清除與所述流體回路流體連通的冷卻流體。所述流體回路進一步具有與外殼連接的第三連接件，用于將經(jīng)過所述第二連接件傳輸?shù)睦鋮s流體接收在所述腔室中。所述方法進一步包括將在第一連接件與第二連接件之間流動的冷卻流體分離為蒸汽相部分與液相部分。在第一連接件與第二連接件之間流動的冷卻流體會被阻止在外殼內(nèi)部發(fā)生循環(huán)，以防其流動到不動的部件處。所述方法進一步包括使經(jīng)過第三連接件傳輸?shù)恼羝嗖糠衷谇皇覂?nèi)循環(huán)。通過以下對優(yōu)選實施例的描述并結(jié)合附圖將清楚地了解本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點，附圖以實例的方式說明本發(fā)明的原理。


圖1所示為商業(yè)應(yīng)用中的供暖、通風(fēng)以及空調(diào)系統(tǒng)的一項示例性實施例。圖2所示為示例性蒸汽壓縮系統(tǒng)的等距視圖。圖3和圖4示意性地圖示了蒸汽壓縮系統(tǒng)的示例性實施例。圖5至圖9圖示了電機冷卻系統(tǒng)的示例性實施例。
具體實施例方式圖1所示為針對典型商業(yè)應(yīng)用的在建筑12中用于供暖、通風(fēng)以及空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)10的示例性環(huán)境。系統(tǒng)10可以包括蒸汽壓縮系統(tǒng)14，蒸汽壓縮系統(tǒng)14能夠提供可以用于冷卻建筑12的冷凍液體。系統(tǒng)10可以包括:鍋爐16，其提供可以用于加熱建筑12的加熱液體；以及空氣分配系統(tǒng)，其使空氣循環(huán)通過建筑12。該空氣分配系統(tǒng)還可以包括空氣回氣導(dǎo)管(air return duct) 18、空氣供應(yīng)導(dǎo)管20以及空氣處理器22?？諝馓幚砥?2可以包括經(jīng)由管道24連接到鍋爐16和蒸汽壓縮系統(tǒng)14的熱交換器?？諝馓幚砥?2中的熱交換器可以接收來自鍋爐16的加熱液體，或者是接收來自蒸汽壓縮系統(tǒng)14的冷凍液體，這取決于系統(tǒng)10的運行模式。圖中所示的系統(tǒng)10在建筑12的各樓層上具有單獨的空氣處理器，但應(yīng)了解，這些部件也可以在兩個樓層或多個樓層間共用。圖2和圖3所示為可以用于HVAC系統(tǒng)10的示例性蒸汽壓縮系統(tǒng)14。蒸汽壓縮系統(tǒng)14可以使制冷劑循環(huán)通過某一回路，該回路開始于壓縮機32并包括冷凝器34、膨脹閥或膨脹裝置36，以及液體冷凍器或蒸發(fā)器38。蒸汽壓縮系統(tǒng)14還可以包括控制面板40，該控制面板可以包括模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器42、微處理器44、非易失性存儲器46，以及接口板48。可以在蒸汽壓縮系統(tǒng)14中用作制冷劑的流體的一些實例有:基于氫氟烴(HFC)的制冷劑，例如R-410A、R-407、R_134a ;氫氟烯烴(HFO)天然”制冷劑，如氨(NH3)、R-717、二氧化碳(C02)、R-744 ;或基于烴 類的制冷劑、水蒸汽或任何其他合適類型的制冷劑。在一項示例性實施例中，蒸汽壓縮系統(tǒng)14可以使用以下各項中的每一種的一個或多個:變速驅(qū)動器(VSD) 52、電機50、壓縮機32、冷凝器34、膨脹閥或膨脹裝置36和/或蒸發(fā)器38。與壓縮機32 —起使用的電機50可以由變速驅(qū)動器(VSD) 52來提供動力，或直接由交流電(AC)或直流電(DC)電源來提供動力。VSD52 (如果使用的話)可以從AC電源獲得具有特定的固定線電壓和固定線頻率的交流電，并向電機50提供具有可變電壓和頻率的電力。電機50可以包括能夠由VSD驅(qū)動或直接由AC或DC電源來提供動力的任何類型的電動機。電機50可以是其他任何合適的電機類型，例如，開關(guān)磁阻電機、感應(yīng)電機，或電子整流永磁電機。壓縮機32壓縮制冷劑蒸汽，并通過排氣通道將該蒸汽輸送到冷凝器34。在一項示例性實施例中，壓縮機32可以為離心式壓縮機。由壓縮機32輸送到冷凝器34的制冷劑蒸汽將熱量傳遞給流體，如水或空氣。在熱量傳遞給流體的作用下，制冷劑蒸汽在冷凝器34中冷凝成制冷劑液體。 液體制冷劑從冷凝器34流過膨脹裝置36到達蒸發(fā)器38。在圖3所示的示例性實施例中，冷凝器34是水冷卻的，并且包括連接到冷卻塔56的管束54。輸送到蒸發(fā)器38的液體制冷劑從另一流體吸收熱量，所述另一流體可以與用于冷凝器34的流體類型相同或不同，接著，液體制冷劑會經(jīng)歷相變而成為制冷劑蒸汽。在圖3所示的示例性實施例中，蒸發(fā)器38包括管束，該管束具有連接到冷卻負載62的供給管線60S和返回管線60R。工藝流體(例如，水、乙二醇、氯化鈣鹵水、氯化鈉鹵水，和任何其他合適液體)經(jīng)由返回管線60R進入蒸發(fā)器38，并經(jīng)由供給管線60S離開蒸發(fā)器38。蒸發(fā)器38使管子中的工藝流體的溫度變低。蒸發(fā)器38中的管束可以包括多個管子和多個管束。蒸汽制冷劑通過抽吸管線離開蒸發(fā)器38并返回到壓縮機32，以完成循環(huán)。圖4與圖3類似，圖4所示為具有中間回路64的蒸汽壓縮系統(tǒng)14，該回路并入在冷凝器34與膨脹裝置36之間。中間回路64具有入口管線68，該入口管線可以直接連接到冷凝器34或與該冷凝器流體連通。如圖所示，入口管線68包括位于中間容器70上游的第一膨脹裝置66。在一項示例性實施例中，中間容器70可以為閃蒸罐，也稱為閃蒸式中間冷卻器(flash intercooler)。在一項替代示例性實施例中，中間容器70可以被配置為熱交換器或“表面式經(jīng)濟器(surface economizer)”。在圖4所示的配置中，S卩，中間容器70用作閃蒸罐，此時第一膨脹裝置66會運行以降低從冷凝器34接收到的液體的壓力。在膨脹過程中，液體的一部分蒸發(fā)了。中間容器70可以用于將蒸汽與從第一膨脹裝置66接收到的液體分離，并且還可以允許液體的進一步膨脹。蒸汽可以由壓縮機32從中間容器70通過管線74抽吸到抽吸入口(suction inlet),或者如圖4所示,抽吸到壓力介于吸入壓力與排放壓力之間的端口，或到壓縮中間級。中間容器70中收集到的液體經(jīng)膨脹過程之后，焓降低。來自中間容器70的液體在管線72中流過第二膨脹裝置36，進入到蒸發(fā)器38。如圖5所示，冷卻系統(tǒng)76從冷凝器34 (圖2)經(jīng)由管線78提供液體冷卻流體，并且隨后使流體經(jīng)過節(jié)流裝置80，然后建立了管線78與電機50的電機外殼82之間的第一連接件84。在其他實施例中，從冷凝器34接收的冷卻流體為二相冷卻流體，其具有蒸汽相部分和液相部分。位于電機外殼82內(nèi)的盤管86環(huán)繞電機定子88 (見圖6),并傳輸從冷凝器來的液體從而提供對電機定子的冷卻，所述電機定子相對于電機外殼82而言是不動的電機部件。由于向電機定子提供了冷卻，在冷卻流體經(jīng)過第二連接件90傳輸?shù)倪^程中，隨著盤管86遠離第一連接件84朝向與電機外殼82之間的第二連接件90延伸，若干液相部分成為二相冷卻流體，即，具有蒸汽相部分和液相部分。第二連接件90與管線92流體連通，該管線經(jīng)由管道傳輸所述二相冷卻流體，例如，連接至容器94的管線92，所述容器將所述二相冷卻流體分離為蒸汽相部分96和液相部分98。在第一連接件84與第二連接件90之間的盤管86內(nèi)流動的冷卻流體會被阻止在電機外殼82內(nèi)部發(fā)生循環(huán)，以防其流至相對于電機外殼可移動的電機部件。液相部分98經(jīng)由管線100通過限制件102而被傳輸?shù)秸舭l(fā)器38。蒸汽相部分96隨后借助于電機外殼82與管線104之間的第三連接件106從容器94經(jīng)由管線104傳輸?shù)诫姍C外殼82。用另一種方式表述即是，經(jīng)過第二連接件90傳輸?shù)恼羝嗖糠掷鋮s流體與經(jīng)過第三連接件106傳輸?shù)恼羝嗖糠掷鋮s流體之間流體連通。一旦將蒸汽相部分96引導(dǎo)到電機外殼82內(nèi)部，蒸汽相部分隨后是指蒸汽相部分108，它向位于電機50內(nèi)部的電機各部分(除了電機定子88之外)提供了冷卻，例如，相對于電機外殼82的移動的電機部件，例如，向電機轉(zhuǎn)子129提供了冷卻。一旦蒸汽相部分108在電機外殼82內(nèi)循環(huán)以向電機外殼內(nèi)部的各部件(包括移動的電機部件)提供冷卻，此時，蒸汽相部分便會經(jīng)由管線Iio離開電機外殼或從該電機外殼排放出，并且形成管線110與電機外殼之間的第四連接件112。一旦經(jīng)由管線110離開電機外殼82或從該電機外殼中排放出，蒸汽相部分108便可能會如虛線114所示那樣返回到蒸發(fā)器38并且隨后被提供到壓縮機吸入口，或者可能會如虛線117所示那樣，蒸汽相部分可以直接返回到壓縮機吸入口，例如，經(jīng)過在壓縮機外殼(未圖示)內(nèi)部形成的通道。如圖6所示，類似于冷卻系統(tǒng)76的替代性冷卻系統(tǒng)176向電機定子88提供了冷卻，并且還使蒸汽相部分108在電機外殼182內(nèi)循環(huán),該電機外殼類似于圖5的電機外殼82。然而，并非是將二相冷卻流體在電機外殼82外部的容器94中分離(圖5)，此處的二相冷卻流體經(jīng)由管線116進行傳輸并經(jīng)過蓋118直接進入到電機外殼182中，所述蓋由此界定了隔間133。換言之，對二相冷卻流體的蒸汽相部分和液相部分的分離整合在電機外殼182中。也就是說，一旦將二相冷卻流體引入到電機外殼182的內(nèi)部，液相部分98便會在蓋118的下部中匯集在開口 120附近，并一直積累，直到液相部分的水平達到開口 120為止。在一項實施例中，如果管道或管線116 未全部位于電機外殼的內(nèi)部，那么它可以至少部分位于電機外殼的內(nèi)部。一旦液相部分到達開口 120，該液相部分便會被引導(dǎo)到管線124中，所述管線延伸穿過節(jié)流裝置80到達蒸發(fā)器38。這種布置能夠防止液相部分在電機外殼182的腔室內(nèi)部發(fā)生循環(huán)，并能夠防止液相部分接觸到高速旋轉(zhuǎn)的部件，這些部件會因為與液相部分發(fā)生接觸而受到損壞。蒸汽相部分108在電機外殼182的腔室內(nèi)部進行循環(huán)，穿過開口 126并在軸128與軸承130之間、電機轉(zhuǎn)子129與電機定子88之間，以及在電機外殼182內(nèi)部的其他部件之間隔開。一旦蒸汽相部分108循環(huán)穿過各種開口，經(jīng)過電機外殼182內(nèi)的軸承與其他位置/位于所述軸承與其他位置之間以在電機外殼內(nèi)部提供冷卻，那么蒸汽相部分便會到達大體與蓋118相對的隔間134并會經(jīng)由管線136離開電機外殼，接著被傳輸?shù)秸舭l(fā)器38。另外，隔間134也會收集從軸128與曲徑密封件132之間的壓縮級泄漏出的氣體。如圖7所示，該圖類似于圖6，冷卻系統(tǒng)276與離心式壓縮機等多級壓縮機232的電機250相關(guān)聯(lián)，該系統(tǒng)具有相對的葉輪278、280。在向電機定子88提供冷卻之后，類似于圖6，二相冷卻流體經(jīng)由管線282傳輸?shù)蕉ㄎ辉陔姍C250外部的容器284中，以便將二相冷卻流體的蒸汽相部分108和液相部分286分離開。液相部分286在容器284的下部中匯集，并經(jīng)由延伸穿過節(jié)流裝置290的管線288進行傳輸，隨后該液體部分被提供到蒸發(fā)器38。采用與前述方式類似的方式從容器284中提供蒸汽相部分108對電機250進行冷卻。蒸汽相部分108經(jīng)由管線292返回到蒸發(fā)器38。這種布置能夠防止液相部分286在電機250的電機外殼的腔室內(nèi)部發(fā)生循環(huán)，并能夠防止該液相部分接觸到高速旋轉(zhuǎn)的部件，這些部件會因為與液相部分發(fā)生接觸而受到損壞。如圖8A所示，冷卻系統(tǒng)376包括來自圖6至圖7中各圖的特征。也就是說，所示的冷卻系統(tǒng)376與多級壓縮機332的電機350相關(guān)聯(lián)，如圖7所示的那樣。在如前述那樣向電機定子88提供冷卻之后，二相冷卻流體會經(jīng)由管線378進行傳輸并直接進入到電機外殼382的隔間380中，該隔間與管線388具有連接件，即，開口 386，所述管線定位在隔間的底部或底部附近。換言之，二相冷卻流體的蒸汽相部分和液相部分的分離整合在電機外殼382中。也就是說，一旦將二相冷卻流體引入到電機外殼382內(nèi)部，液相部分384便會匯聚在隔間380的下部中，并會從開口 386處排出。從那里，液相部分會經(jīng)由管線388而被引導(dǎo)到電機外殼382的外部，所述管線延伸穿過節(jié)流裝置390到達蒸發(fā)器38。采用與前述方式類似的方式來提供蒸汽相部分108對電機350進行冷卻。蒸汽相部分108經(jīng)由管線392返回到蒸發(fā)器38。

圖8B為圖8A的替代性實施例。然而，如圖8B進一步所示，在如之前圖8A所述那樣對電機定子88提供冷卻的同時，經(jīng)由管線378傳輸?shù)亩嗬鋮s流體會發(fā)生分叉，其中管線的分叉部分用管線379指代。管線378直接延伸到電機外殼382的隔間380中，而定位在隔間底部或底部附近的管線388則延伸到電機外殼的外部，并如之前所述那樣穿過節(jié)流裝置390。類似地，管線379直接延伸進入到電機外殼382的隔間381中，液相部分385會匯集在此隔間中并與蒸汽相部分308分離開。液相部分108、308會經(jīng)由管線389而被引導(dǎo)到電機外殼382的外部，所述管線延伸穿過節(jié)流裝置391至蒸發(fā)器38。如圖SB所示，提供蒸汽相部分308以對位于電機外殼382右手側(cè)的軸承進行冷卻，然后所述蒸汽相部分再經(jīng)由管線392返回到蒸發(fā)器38。與蒸汽相部分308相比具有更大壓力的蒸汽相部分108 (例如，因為節(jié)流裝置390與391之間的不同設(shè)置)流經(jīng)電機外殼382的右手部分，在電機定子88與電機轉(zhuǎn)子129之間流動，然后經(jīng)由管線392離開電機外殼382。在進一步實施例中，與蒸汽相部分108相關(guān)的壓力水平可以大于蒸汽相部分308的壓力水平。蒸汽相部分308也可以向電機外殼中定位在該電機外殼右手側(cè)中的各部分提供額外的冷卻，例如，向軸承提供冷卻。由于管線378的分叉而向電機外殼的不同隔間或部分提供冷卻流體，可以獲得增大的電機冷卻，這在熱泵等應(yīng)用中尤其有利。如圖9所示，冷卻系統(tǒng)476類似于圖6的冷卻系統(tǒng)176。也就是說，所示的冷卻系統(tǒng)476與單級壓縮機432的電機450相關(guān)聯(lián)，如圖6所示那樣。在如上述那樣向電機定子88提供冷卻之后，二相冷卻流體會經(jīng)由管線478傳輸而直接進入到電機外殼482的隔間480中。換言之，二相冷卻流體的蒸汽相部分和液相部分的分離整合在電機外殼482中。也就是說，一旦將二相冷卻流體引入到電機外殼482的內(nèi)部，液相部分484便會在隔間480的下部中且在開口 486附近匯集，并一直積累，直到液態(tài)相部分484的水平達到開口 486為止。一旦液相部分到達開口 486，該液相部分便會經(jīng)由管線488被引導(dǎo)至電機外殼482的外部，所述管線延伸穿過節(jié)流裝置490到達蒸發(fā)器38。采用與前述方式類似的方式來提供蒸汽相部分108對電機450進行冷卻。蒸汽相部分108經(jīng)由管線492返回到蒸發(fā)器38。
雖然僅示出并描述了本發(fā)明的某些特征和實施例，但是在實質(zhì)上不脫離權(quán)利要求書中所述的標的物的新穎教示和優(yōu)點的情況下，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可做出多種修改和變化(例如，可改變多種元件的大小、尺寸、結(jié)構(gòu)、形狀和比例、參數(shù)值(例如，溫度、壓力等)、安裝布置、材料使用、顏色、定向等)。根據(jù)替代實施例，任何工藝或方法步驟的次序或順序均可以發(fā)生變化或重新排序。因此，應(yīng)理解，所附權(quán)利要求書意在涵蓋屬于本發(fā)明的真實精神內(nèi)的所有此類修改和變化。此外，為了簡要描述各示例性實施例，可能不會描述實際實施方案的所有特征(即，與目前預(yù)期用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式無關(guān)的特征，或與實現(xiàn)所主張的發(fā)明無關(guān)的特征)。應(yīng)了解，如在任何工程或設(shè)計項目中，在開發(fā)任何此類實際實施方案時，可以作出無數(shù)的實施特定的決策。此類開發(fā)可能是復(fù)雜且耗時的，但無論如何，對于了解了本發(fā)明的所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員來說，此類開發(fā)是常規(guī)的設(shè)計、制作和制造操作且無需進行不當 實驗。
權(quán)利要求
1.一種冷卻系統(tǒng)，用于冷卻在蒸汽壓縮系統(tǒng)中向壓縮機提供動力的電機，所述冷卻系統(tǒng)包括: 封閉所述電機的外殼； 定位于所述外殼內(nèi)的腔室； 具有與所述外殼連接的第一連接件的流體回路，所述回路經(jīng)配置以向所述電機提供液體或二相冷卻流體，所述二相冷卻流體可分離為蒸汽相部分和液相部分，所述流體回路進一步具有與所述外殼連接的第二連接件，用以清除與所述流體回路流體連通的冷卻流體，經(jīng)過所述第二連接件傳輸?shù)乃隼鋮s流體為二相冷卻流體，所述流體回路進一步具有與所述外殼連接的第三連接件，用于將經(jīng)過所述第二連接件傳輸?shù)乃稣羝嗖糠纸邮赵谒銮皇抑校⑹怪?在所述腔室中循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括定位在所述第一連接件附近的節(jié)流 裝直。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述節(jié)流裝置定位在所述蒸汽壓縮系統(tǒng)的冷凝器與所述第一連接件之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述流體回路位于所述第一連接件與所述第二連接件之間的的部分與向電機定子提供冷卻相關(guān)聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述流體回路位于所述第一連接件與所述第二連接件之間的的部分會被阻止在所述外殼內(nèi)部發(fā)生循環(huán)，以防其到達可相對于所述外殼移動的部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其包括與所述外殼連接的的第四連接件，用以將從所述第三連接件處接收的所述蒸汽相部分排放掉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其包括定位在所述第二連接件與所述第三連接件之間的管道，用于在這兩者之間傳輸二相冷卻流體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述管道包括容器，所述容器用于將從所述第二連接件離開所述外殼的所述液相部分與所述蒸汽相部分分離開。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述容器定位在所述外殼的外部。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述容器將所述二相冷卻流體的所述液相部分與所述蒸汽相部分分離開，隨后所述蒸汽相部分經(jīng)過所述第三連接件進行傳輸。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述管道包括隔間，所述隔間用于將所述液相部分與所述蒸汽相部分分離開，所述液相部分和蒸汽相部分從所述第二連接件離開所述外殼。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述隔間定位在所述外殼的內(nèi)部。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述隔間將所述二相冷卻流體的所述液相部分與所述蒸汽相部分分離開，隨后所述蒸汽相部分經(jīng)過所述第三連接件進行傳輸。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述壓縮機為多級壓縮機。
15.一種用于對蒸汽壓縮系統(tǒng)中向壓縮機提供動力的電機進行冷卻的方法，其包括: 提供封閉所述電機的外殼； 提供定位于所述外殼內(nèi)的腔室； 提供與具有所述外殼連接的第一連接件的流體回路，所述流體回路經(jīng)配置以向所述電機提供冷卻流體，所述流體回路進一步具有與所述外殼連接的第二連接件，用以清除與所述流體回路流體連通的冷卻流體，所述流體回路進一步具有與所述外殼連接的第三連接件，用于將經(jīng)過所述第二連接件傳輸?shù)睦鋮s流體接收在所述腔室中； 將在所述第一連接件與所述第二連接件之間流動的冷卻流體分離為蒸汽相部分和液相部分，在所述第一連接件與所述第二連接件之間流動的冷卻流體會被阻止在所述外殼內(nèi)部發(fā)生循環(huán)，以防其到達可相對于所述外殼移動的部件；以及 使經(jīng)過所述第三連接件傳輸?shù)乃稣羝?相部分在所述腔室內(nèi)循環(huán)。
全文摘要
一種冷卻系統(tǒng)，用于冷卻在蒸汽壓縮系統(tǒng)中向壓縮機提供動力的電機。所述冷卻系統(tǒng)包括封閉所述電機的外殼，以及定位于所述外殼內(nèi)的腔室。具有與所述外殼連接的第一連接件的流體回路，經(jīng)配置以向所述電機提供液體或二相冷卻流體。所述二相冷卻流體可分離為蒸汽相部分和液相部分。所述流體回路進一步具有與所述外殼連接的第二連接件，以清除與所述流體回路流體連通的冷卻流體。經(jīng)過所述第二連接件傳輸?shù)乃隼鋮s流體為二相冷卻流體。所述流體回路進一步具有與所述外殼連接的第三連接件，用于將經(jīng)過所述第二連接件傳輸?shù)乃稣羝嗖糠纸邮赵谒銮皇抑?，并使之在所述腔室中循環(huán)。
文檔編號F04D29/58GK103237991SQ201180058257
公開日2013年8月7日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者P·德拉米納特, D·J·D·阿爾努 申請人:江森自控科技公司