CN101018988B - 压缩机、制冷剂循环以及控制压缩机的方法 - Google Patents

压缩机、制冷剂循环以及控制压缩机的方法 Download PDF

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Abstract

一种防止压缩机的无动力输入的反向旋转的方法，其包括将电磁阀设置在压缩机排气口附近。该阀优选为在马达动力切断之后立即促动，以便阻止制冷剂流动而膨胀回到压缩机的压缩腔。所述的压缩机是涡旋式压缩机，也可以是螺杆式压缩机。这两种压缩机在经压缩的制冷剂从压缩机排气口经压缩元件再次膨胀到压缩机吸气口时容易出现不希望的无动力反向旋转。通过阻止制冷剂流动，防止了无动力反向旋转。高压开关直接设置在电磁阀上游，如果在压缩机正常运行中阀出现故障并阻止制冷剂流动，则立即使得压缩机停机。该高压开关防止压缩机在排气管被阻挡的情况下继续运行，这是通过向控制器发送一信号从而切断压缩机马达的动力来实现的。压力差开关可按相似方式使用，以用于避免阀两侧的不希望的压力差。另外，阀本身可以设置流动旁通装置，以便在阀两侧的压力差超过安全极限时打开。

Description

压缩机、制冷剂循环以及控制压缩机的方法
技术领域
本发明涉及一种靠近压缩机排气管路的阀，该阀可防止经压缩的制冷剂倒流到压缩机泵送单元中，并防止由此导致的在压缩机停机时出现的压缩机反向运行。
背景技术
压缩机可用于绝大多数的制冷剂压缩应用场合。在压缩机中，制冷剂通常被引入吸气腔，该吸气腔围绕用于压缩机泵送单元的马达。吸入的制冷剂冷却马达，并最终移动到压缩机泵送单元的压缩腔内，并在其中被压缩，制冷剂再流经排气端口以便进入排气腔。从排气腔，制冷剂流入压缩机排气管，并随后向下游进入制冷剂系统的下一个部件。
广泛使用的一种常用压缩机类型是涡旋式压缩机。在涡旋式压缩机中，第一涡旋件具有基部和从基部延伸的大致螺旋形的涡卷部，第二涡旋件具有基部和从其基部延伸的大致螺旋形的涡卷部。两个涡卷部相互配合以便限定压缩腔。第一涡旋件受迫相对于第二涡旋件转动，并且当两个涡旋件披此转动时，压缩腔的尺寸减小，因此可压缩夹在其中的制冷剂。
涡旋式压缩机具有这样的问题，即，所谓的在无动力输入的情况下出现反向旋转。涡旋式压缩机优选为沿优选方向受驱动而转动。如果第一涡旋件沿相反的方向转动，则可能出现不希望的噪音和对压缩机的潜在损坏，这是由于转动的涡旋件超速运行和轴配重而造成的。
在涡旋式压缩机停机时，非常大量的制冷剂存在在冷凝器中以及在压缩机下游的排气管路附近。在停机时，经压缩的制冷剂膨胀经过压缩腔，并且反向驱动正在转动的涡旋件。这是不希望的。
有时安装在涡旋式压缩机中的排气止回阀用于阻止制冷剂膨胀经过涡旋件，并由此防止反向旋转。该止回阀可能具有可靠性的问题，这是由于止回阀在长期使用之后可能磨损和疲劳断裂。因此，对于在无动力输入情况下的反向旋转及其相关的内部止回阀的使用还存在问题。
在螺杆式压缩机中也存在相似的问题，如果没有适当的装置来阻止制冷剂的反向流动的话，在螺杆式压缩机中制冷剂可能膨胀经过螺杆压缩元件。螺杆元件的反向旋转可能损坏螺杆式压缩机的螺杆。
发明内容
在本发明所披露的实施例中，电磁阀设置在排气管中或在压缩机壳体外部靠近压缩机的排气管路中.优选的是，在压缩机马达停机之后不久，关闭该阀.如果在压缩机马达停机之前或压缩机马达停机时立即关闭该阀，则可能出现制冷剂压力增大的潜在问题，这是因为在停机之后该马达将在一短时间段内继续正向运行.然而，如果该阀在马达停机之后的一长时间段之后才关闭，则来自冷凝器和排气管路的制冷剂将反向膨胀流经涡旋件，从而使得涡旋件反向运行.因此，对于优化性能而言在短的时间范围内关闭该阀是非常必要的.这样，在披露的实施例中，优选的是，该阀在停机之后的0.1-1.0秒之间关闭.本发明披露了电磁阀，但是使用其它类型的阀也在本发明的范围内.
在另一特征中，高压开关定位在该电磁阀的上游。如果该电磁阀在压缩机运行的过程不经意地关闭，该高压开关将快速地感测到压力的不希望的增大。如果检测到过压情况，该高压开关优选为与控制器连接，该控制器使得马达停机。
具体地，一方面，本发明提供了一种压缩机，其包括：压缩机壳体和压缩机泵送单元；用于驱动所述压缩机泵送单元的马达；所述压缩机泵送单元是容易在无动力输入情况下出现反向旋转的类型，所述压缩机泵送单元具有压缩腔，其用于压缩制冷剂并将经压缩的制冷剂输送到排气腔中；带动力的截止阀，以便在所述排气腔与下游的热交换器之间的位置处阻止制冷剂流动。
另一方面，本发明提供了一种制冷剂循环，其包括：压缩机，所述压缩机是容易在无动力输入情况下出现反向旋转的类型，所述压缩机具有压缩腔，其用于压缩制冷剂并将经压缩的制冷剂输送到排气腔中；位于该压缩机下游的热交换器，制冷剂从该排气腔流向下游的所述热交换器；和带动力的截止阀，以便在所述排气腔与下游的热交换器之间的位置处阻止制冷剂流动。
再一方面，本发明提供了一种控制压缩机的方法，其包括以下步骤：(1)在压缩机泵送单元内压缩制冷剂，该压缩机泵送单元是容易在无动力输入情况下出现反向旋转的类型；(2)切断向用于驱动该压缩机泵送单元的马达供应的动力；和(3)借助促动一带动力的阀，阻止经压缩的制冷剂流动膨胀经过该压缩机泵送单元。
附图说明
参照以下的详细描述和附图，可更好地理解本发明的这些和其他的特征。在附图中：
图1是依据本发明的制冷剂循环的示意图；
图2示出了可选择的部件；和
图3示出了另一可选择的部件。
具体实施方式1。
图1所示的压缩机20具有压缩机泵送单元22。吸气管24将吸入的制冷剂输送到吸气压力腔25。从该吸气压力腔25，制冷剂可向上流入压缩腔27，该压缩腔形成在转动的涡旋件30和不转动的涡旋件32之间。对于采用涡旋件的压缩机泵送单元22而言已知的是，如上所述，在停机时可能出现无动力输入情况下的反向旋转的问题。尽管本发明示出了涡旋式压缩机，但是具有无动力输入情况下的反向旋转的问题的任何类型的压缩机(例如螺杆式压缩机)均可借助本发明获得有益的技术效果。
所示的排气腔34位于紧靠固定涡旋件32的下游。如图所示，没有设置止回阀以便分隔开排气腔34和离开固定涡旋件端口36的制冷剂出口。在这种情况下，止回阀的作用由阀部件40来代替。如图所示，制冷剂从排气腔34流经排气管38，并向下游朝向冷凝器48、主膨胀装置50、和蒸发器52流动。
尽管本发明所示的压缩机20具有紧靠下游的冷凝器48，但是应当理解本发明的压缩机还可用于选择性地将制冷剂从排气管38引导到冷凝器48或蒸发器52的制冷剂循环.这种选择性的引导可借助例如采用四通换向阀122来实现(参见图2).这种制冷剂循环可用于热泵系统，并且对于本领域的普通技术人员而言是公知的.另外，该制冷剂系统还可提供有蒸气喷射、液体喷射、或旁通卸载能力(参见图3).
马达37驱动一轴39，以便使得转动的涡旋件30相对于不转动的涡旋件32进行转动。尽管所示的不转动的涡旋件32是固定涡旋件，但是本发明也可覆盖不转动的涡旋件可轴向移动的涡旋式压缩机。
本说明书所述的本发明涉及一种由电磁阀控制器44操纵的阀部件40，以便阻止来自冷凝器48的制冷剂在压缩机停机时经排气管38反向流动。同样，还可采用其它类型的截止阀。
如图所示，控制器46与阀控制器44进行通信连接，并且还与用于马达37的(位于压缩机的内侧或外侧的)截止阀47进行通信连接。另外，可选的高压开关42感测排气管38中的压力，并与控制器46进行通信连接。
当控制器46使得马达37停机时，其促动电磁阀控制器44以便驱动该阀40到关闭位置，如图1所示。在该促动之前，该阀40处于缩回位置，在该位置其不阻止流经排气管38的流动。对于安全考虑而言，优选的是，采用这样类型的阀，该阀在供应给该阀的动力被切断之后可保持常开的位置。
优选的是，该促动在信号已经发送以便使得马达37停机之后的一短的时间段内进行。这使得马达停止正向旋转，并在该阀40阻挡经压缩的制冷剂流动之前，防止进一步的压缩。另一方面，所希望的是，该阀40移动成便于在停机之后立即阻止所述流动，以便防止制冷剂从下游位置反向回流经过排气管38，并防止潜在的无动力输入情况下的反向运行状况。在所述实施例中，该时间段在0.1-1.0秒之间。当然，其它时间段也在本发明的范围内。
另外，由于阀控制器44可能出现故障并驱动该阀40至其关闭位置，因此当压缩机运行时，采用了高压开关42。如果高压开关42感测到排气管38中的压力高于预期的或所希望的压力，其向控制器46发送一信号。控制器46随后在操作中使得马达37停机，以便评价该故障。如果在所采用的电磁阀两侧的压力差超过某一预定数值则迫使该电磁阀打开，采用这样的电磁阀也落在本发明的保护范围内，在这种情况下根本不需要采用高压开关42。
图2示出了压缩机120，同样，该压缩机可以是螺杆式或涡旋式压缩机，或者容易出现无动力输入情况下的反向旋转的任何类型的压缩机。图2和图3所示的任何详细内容均可用于螺杆式压缩机或以上所述的涡旋式压缩机。如图所示，用作上述阀的阀40安装在压缩机120的排气管路上。如图2所示，压缩机120是具有四通阀122的热泵系统的一部分，该四通阀可选择性地引导制冷剂流向冷凝器48或蒸发器52。这样，本发明可在冷却模式或供热模式下应用。
图3示出了另一可行的部件。在图3中，同样，压缩机120可以是螺杆式或涡旋式压缩机。节约器热交换器202提供了节约器功能以及将先前压缩的制冷剂的一部分喷射回到压缩机120的中间压缩腔中。图2和图3所示的部件是公知的。正是由于引入了阀40以及可选的高压开关42才使得本发明具有创造性。
尽管已经披露了本发明的优选实施例，但是本领域的普通技术人员应当认识到可以在不脱离本发明的范围的情况下进行各种变型.因此，后附的权利要求应当被认真地研究以便确定本发明的真正的范围和实质.

Claims (32)

1.一种压缩机，其包括：
压缩机壳体和压缩机泵送单元；
用于驱动所述压缩机泵送单元的马达；
所述压缩机泵送单元是容易在无动力输入情况下出现反向旋转的类型，所述压缩机泵送单元具有压缩腔，其用于压缩制冷剂并将经压缩的制冷剂输送到排气腔中；
带动力的截止阀，以便在所述排气腔与下游的热交换器之间的位置处阻止制冷剂流动。
2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机泵送单元是涡旋式压缩机泵送单元。
3.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机泵送单元是螺杆式压缩机泵送单元。
4.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述带动力的截止阀位于压缩机排气管上。
5.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述带动力的截止阀位于压缩机排气管路上。
6.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，用于控制所述带动力的截止阀的控制器在所述马达停机之后在预定时间段内促动所述带动力的截止阀。
7.如权利要求6所述的压缩机，其特征在于，在向所述马达供应的动力被切断之后的0.1-1.0秒之间所述控制器促动所述带动力的截止阀。
8.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，压力开关位于所述带动力的截止阀的上游，该压力开关与用于所述电动马达的控制器进行通信连接，该压力开关在操作中识别所述带动力的截止阀上游的不希望的高压，并且如果感测到不希望的高压则停止该马达的运行。
9.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述带动力的截止阀是电磁动力阀。
10.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，如果所述带动力的截止阀上游的压力超过安全压力，则停止所述马达的运行。
11.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述带动力的截止阀是常开阀。
12.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，一压力差开关定位成便于感测所述带动力的截止阀两侧的压力差，所述压力差开关与用于所述带动力的截止阀的控制器进行通信连接，所述压力差开关在操作中识别所述带动力的截止阀两侧的不希望的高压力差，并且如果感测到不希望的高压力差则将所述带动力的截止阀打开。
13.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，如果所述带动力的截止阀两侧的压力差超过安全压力差，所述带动力的截止阀从其关闭位置打开。
14.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述带动力的截止阀是设置有流动旁通装置的阀，当该阀两侧的压力差超过安全压力差时该流动旁通装置打开。
15.一种制冷剂循环，其包括：
压缩机，所述压缩机是容易在无动力输入情况下出现反向旋转的类型，所述压缩机具有压缩腔，其用于压缩制冷剂并将经压缩的制冷剂输送到排气腔中；
位于该压缩机下游的热交换器，制冷剂从该排气腔流向下游的所述热交换器；和
带动力的截止阀，以便在所述排气腔与下游的热交换器之间的位置处阻止制冷剂流动。
16.如权利要求15所述的制冷剂循环，其特征在于，所述压缩机具有压缩机泵送单元，所述压缩机泵送单元是涡旋式压缩机泵送单元。
17.如权利要求15所述的制冷剂循环，其特征在于，所述压缩机具有压缩机泵送单元，所述压缩机泵送单元是螺杆式压缩机泵送单元。
18.如权利要求15所述的制冷剂循环，其特征在于，所述带动力的截止阀位于压缩机排气管上。
19.如权利要求15所述的制冷剂循环，其特征在于，所述带动力的截止阀位于压缩机排气管路上。
20.如权利要求15所述的制冷剂循环，其特征在于，所述压缩机包括压缩机泵送单元和用于驱动所述压缩机泵送单元的马达；并且用于控制所述带动力的截止阀的控制器在所述马达停机之后在预定时间段内促动所述带动力的截止阀。
21.如权利要求20所述的制冷剂循环，其特征在于，在向所述马达供应的动力被切断之后的0.1-1.0秒之间所述控制器促动所述带动力的截止阀。
22.如权利要求15所述的制冷剂循环，其特征在于，所述压缩机包括压缩机泵送单元和用于驱动所述压缩机泵送单元的马达；并且压力开关位于所述带动力的截止阀的上游，该压力开关与用于所述电动马达的控制器进行通信连接，该压力开关在操作中识别所述带动力的截止阀上游的不希望的高压，并且如果感测到不希望的高压则停止该马达的运行。
23.如权利要求15所述的制冷剂循环，其特征在于，所述带动力的截止阀是电磁动力阀。
24.如权利要求15所述的制冷剂循环，其特征在于，所述压缩机包括压缩机泵送单元和用于驱动所述压缩机泵送单元的马达；并且如果所述带动力的截止阀上游的压力超过安全压力，则停止所述马达的运行。
25.如权利要求15所述的制冷剂循环，其特征在于，所述带动力的截止阀是常开阀。
26.如权利要求15所述的制冷剂循环，其特征在于，一压力差开关定位成便于感测所述带动力的截止阀两侧的压力差，所述压力差开关与用于所述带动力的截止阀的控制器进行通信连接，所述压力差开关在操作中识别所述带动力的截止阀两侧的不希望的高压力差，并且如果感测到不希望的高压力差则将所述带动力的截止阀打开。
27.如权利要求15所述的制冷剂循环，其特征在于，如果所述带动力的截止阀两侧的压力差超过安全压力差，所述带动力的截止阀从其关闭位置打开。
28.如权利要求15所述的制冷剂循环，其特征在于，所述带动力的截止阀是设置有流动旁通装置的阀，当该阀两侧的压力差超过安全压力差时该流动旁通装置打开。
29.如权利要求15所述的制冷剂循环，其特征在于，该制冷剂循环是空调循环。
30.如权利要求15所述的制冷剂循环，其特征在于，该制冷剂循环是热泵循环。
31.如权利要求15所述的制冷剂循环，其特征在于，该制冷剂循环包括节约器支路。
32.一种控制压缩机的方法，其包括以下步骤：
(1)在压缩机泵送单元内压缩制冷剂，该压缩机泵送单元是容易在无动力输入情况下出现反向旋转的类型；
(2)切断向用于驱动该压缩机泵送单元的马达供应的动力；和
(3)借助促动一带动力的阀，阻止经压缩的制冷剂流动膨胀经过该压缩机泵送单元。
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