CN101115907B - 压缩机设备及重制造压缩机或重建该压缩机的构造的方法 - Google Patents

Abstract

一种具有卸载滑阀(100)的压缩机(20)。该阀设有具有在第一状态和第二状态之间的量程的阀元件(102)，该第二状态相对于该第一状态是被卸载的。在于第一状态和第二状态之间移动期间，该阀元件的(102)第一表面(200)与壳体的(22)的第二表面(202)滑动接合。该压缩机包括润滑第一表面(200)和第二表面(202)的机构。

Description

压缩机设备及重制造压缩机或重建该压缩机的构造的方法

技术领域

本发明涉及压缩机。更具体地说，本发明涉及致冷压缩机。

背景技术

螺旋型压缩机一般用于空气调节和致冷应用。在这种压缩机中，互相啮合的公叶轮转子(lobed rotor)与母叶轮转子或公螺纹与母螺纹绕着它们的轴心进行旋转，用以将工作流体(致冷剂)从低压入口端泵送到高压出口端。在旋转期间，公转子的连续叶轮用作活塞，活塞向下游驱动致冷剂并且将其压缩在一对相邻母转子叶轮和壳体之间的空间内。同样，母转子的连续叶轮产生了在一对相邻公转子叶轮和壳体之间的空间内的致冷剂压缩。其中发生压缩的公转子和母转子的叶间空间形成了压缩穴(或者描述成共用压缩穴的公部分和母部分在啮合区结合)。在一个实施过程中，公转子与电气驱动马达同轴并且由在其叶轮工作部分的入口和出口侧的轴承支承。可以有多个与特定公转子接合的母转子或者反之亦然。

当叶间空间中的一个暴露于入口端口时，致冷剂本质上以吸入压力进入空间。当转子继续旋转时，在旋转期间的一些时刻，空间不再与入口端口相通并且切断致冷剂往空间的流动。在封闭入口端口之后，在转子继续旋转时压缩致冷剂。在旋转期间的一些时刻，每个空间都与相关的出口端口相交并且终止封闭的压缩过程。入口端口和出口端口可以每个都是径向、轴向的，或者是轴向端口和径向端口的混合组合。

当不需要全容量的操作时，经常希望通过延迟入口端口的关闭而暂时减少通过压缩机的致冷剂质量流(有或没有压缩机体积指数的减小)。这种卸载经常由具有阀元件的滑阀提供，阀元件具有它的位置(当平移阀时)控制压缩穴的各自吸入侧的关闭和排出侧的打开的一个或多个部分。滑阀卸载移动的主要作用在于减少初始的被截留吸入体积(和因此的压缩机容量)；体积指数的减小是典型的副作用。示范性的滑阀公开在美国专利申请公开No.20040109782A1和美国专利Nos.4,249,866和6,302,668中。

发明内容

根据本发明的一个方面，压缩机设备包括：具有沿着流动路径的第一端口和第二端口的壳体；一个或多个工作元件，其协同该壳体在吸入位置和排出位置之间限定沿着该流动路径的压缩通道；卸载滑阀。该阀设有具有在第一状态和第二状态之间的量程的阀元件，第二状态相对于第一状态是被卸载的。在在第一状态和第二状态之间移动的期间，阀元件的第一表面与壳体的第二表面滑动接合。压缩机包括润滑第一表面和第二表面的机构。该量程是线性平移的量程，该第二表面在转子箱内。该机构具有以下特征中的至少一个：至少部分地形成在从该转子箱的下游面延伸到排出正压室(plenum)内的支承件上；和，形成为至少部分地通过该壳体的转子箱的通路，该通路通常从定位在该排出正压室中的油累积物内的端口向上。

在各种实施中，该机构可以包括通过或沿着支承件的通道，以便阀元件延伸到排出正压室中。该机构可以包括通过或沿着壳体的通道。在重制造压缩机或重建从初始的基准构造的压缩机构造中，可以提供该机构。

根据本发明的另一个方面，用于重制造压缩机或重建该压缩机的构造的方法包括提供初始的这种压缩机或构造，其具有：壳体；一个或多个工作元件，其协同该壳体在吸入位置和排出位置之间限定压缩通路；和卸载滑阀，其设有具有在第一状态和第二状态之间的量程的阀元件，该第二状态相对于该第一状态是被卸载的，在在该第一状态和第二状态之间移动的期间，该阀元件的第一表面与该壳体的第二表面滑动接合。该方法还包括调节这种压缩机或构造以便包括用于润滑该第一表面和第二表面的机构，该调节包括修改延伸到排出正压室中的支承件。

在附图和下面的说明中陈述了本发明的一个或多个实施例的细节。本发明的其它特征、目的和优势将通过说明和图示以及通过权利要求而变得明显。

附图说明

图1是压缩机的纵向截面图。

图2是图1沿着线2-2的压缩机排出正压室的横向截面图，其显示了滑阀支承件。

图3是图2在完全加载状态、沿着线3-3的排出正压室的滑阀组件的截面图。

图4是图3在相对被卸载的状态的滑阀的视图。

图5是第一选择性的滑阀支承件的视图。

图6是第二选择性的滑阀支承件的视图。

图7是装配的第三选择性的滑阀支承件的部分示意图。

图8是图7的选择性的滑阀支承件的视图。

图9是装配的第四选择性的滑阀支承件的部分示意图。

图10是在转子壳体中的滑阀润滑通道的部分示意图。

在各种图示中的相似标号和标示表示相似的元件。

具体实施方式

图1显示了具有壳体组件22的压缩机20，壳体组件22包含驱动转子26和28的马达24，转子26和28具有各自的纵向轴心500和502。在示范性的实施例中，转子26具有在第一端31和第二端32之间延伸的公叶轮主体或工作部分30。工作部分30与母转子28的母叶轮主体或工作部分34啮合。工作部分34具有第一端35和第二端36。每个转子都包括从相关工作部分的第一端和第二端延伸的轴部(例如，与相关工作部分整体形成的轴端39、40、41和42)。这些轴的轴端中的每个都由一个或多个轴承组件44安装在壳体上，以便绕着相关的转子轴心旋转。

在示范性的实施例中，马达是具有转子和定子的电动马达。转子26和28之一的轴的轴端中的一个可以结合到马达的转子上，以便允许马达绕着那个转子的轴心对其驱动。当绕着轴心以运转着的第一方向如此驱动时，转子以相反的第二方向驱动另一个转子。示范性的壳体组件22包括具有在沿着马达长度的大致中间的上游/入口端面49和本质上与转子主体端32和36共面的下游/排出端面50的转子壳体48。许多其它的构造是可能的。

示范性的壳体组件22进一步包括马达/入口壳体52，马达/入口壳体52具有在上游端的压缩机入口/吸入端口53并且具有安装于转子壳体下游面的下游面54(例如，用穿过两个壳体件的螺栓安装)。组件22进一步包括出口/排出壳体56，出口/排出壳体56具有安装于转子壳体下游面的上游面57并且具有出口/排出端口58。示范性的转子壳体、马达/入口壳体和出口壳体56可以各自形成为经受进一步精加工的铸件。

壳体组件22的表面与啮合的转子主体30和34结合以对压缩穴限定入口端口和出口端口，压缩穴压缩和驱动致冷剂流体504从吸入(入口)正压室60到排出(出口)正压室62(图2)。许多对的公和母压缩穴由壳体组件22、公转子主体30和母转子主体34形成。每个压缩穴都是由啮合的转子的外表面、在转子箱和其沿着滑阀的延续部分中的公和母转子的孔壁的圆柱形表面的部分以及面57的部分界定的。

图2显示了在出口/排出端口58处的示范性的流动途径的进一步细节。提供的止回阀70具有安装在出口壳体56的突出部分74内的阀元件72。示范性的阀元件72是前面密封的提升阀，其具有与头部78整体形成并且从头部78沿着阀轴线520向下游延伸的杆/轴76。头部具有接合了压缩偏压弹簧82(例如，金属线圈)的上游端的背面/下侧表面80。弹簧的下游端接合套管/导杆86的面向上游的肩部84。套管/导杆86可以与壳体整体形成或相对于壳体安装，并且具有滑动地容纳杆以便在打开状态(未示出)和图2的封闭状态之间往复移动的中心孔88。弹簧82将元件72朝着封闭状态向上游偏压。在封闭状态，头部上游表面的环形外围承坐部分90在离开排出正压室的端口94的下游端靠着环形座92。

为了容量控制/卸载，压缩机具有设有阀元件102的滑阀100。阀元件102具有沿着在转子之间的啮合区(即，沿着高压尖顶(cusp))的部分104。示范性的阀元件具有在排出正压室处的第一部分106(图3)和在吸入正压室处的第二部分108。阀元件是可移动的以控制压缩机容量而提供卸载。示范性的阀通过平行于转子轴心的线性平移而移动。

图3显示了阀元件在其运动量程内的最上游位置。在此位置，压缩穴相对地关闭了上游并且容量是相对最大值(例如，用于转子的至少90％的最大位移体积，并且经常约为99％)。图4显示了阀元件移动到最下游位置。在此被卸载的状态，容量减少了(例如，达到小于图3位移体积或最大位移体积40％的位移体积，并且经常小于30％)。在示范性的滑阀中，在两个位置之间的移动由弹簧力和流体压力的组合驱动。主弹簧120将阀元件从加载的状态偏压到被卸载的状态。在示范性的阀中，弹簧120是围绕将阀元件结合于活塞124的轴122的金属线圈弹簧。活塞安装在形成在连接于出口壳体的滑动壳体元件130内的气缸128的孔(内部)126内。轴经过出口壳体中的孔132。弹簧压缩在活塞下侧134和出口壳体之间。气缸内部的近端部分136通过在孔和轴之间的间隙与排出正压室压力平衡地流体相通。顶部空间138通过电子控制式电磁阀140和142(示意性地显示)结合于以下其中之一：处于或接近排出状态的高压流体源144(例如，结合于油分离器)；和可以处于或接近吸入状态的低压放液口/贮水池150(例如，回油)。气缸内的顶部空间并且在连接阀140和142的管道网络端部示意性地显示了端口146。在示范性的实施中，部分管道网络可以形成在壳体部件的铸件内。

图3的加载位置/状态可以通过适当的控制阀140和142将顶部空间138结合于源144并且将其与放液口/贮水池150隔离而达到。图4的被卸载位置/状态可以通过适当的控制阀140和142将顶部空间138结合于放液口/贮水池150并且将其与源144隔离而达到。中间(部分加载)状态(未示出)可以通过使用用于连接至每个的、适当选择的时间跨度交替连接顶部空间138至源144或放液口/贮水池150而达到，也许与以下相结合：以适当选择的时间跨度(例如，通过适当的调制技术)将顶部空间138与源144和放液口/贮水池150隔离。

返回到图2，看见了滑阀元件102和转子壳体的互相配合。滑阀元件102具有单独凸起的圆形圆柱外表面部分200。这紧密地容纳在由从转子壳体端表面50延伸的圆形圆柱内表面部分202限定的转子壳体孔内。在装载和卸载期间，在表面200和202之间有线性滑动相互作用。图2进一步显示了元件102的凹入圆形圆柱外表面部分206和208，其分别紧密接近转子26和28的叶轮。在表面200和202之间的滑动相互作用可以潜在地损害表面200和202之一个或是两者。因此，可能希望为阀元件102提供另外的支承件并且希望提供润滑。

为了对阀元件102提供另外的支承件，在排出正压室62内设置了搁板状支承件220(图2)。示范性的支承件220包括靠着转子壳体排出端表面50紧固的安装法兰222。与之整体形成的套筒部分224从法兰222相反的表面延伸。套筒224具有上部/内侧表面225，其局部地对准表面202，以与之结合地接合表面200。套筒具有第一和第二纵向边缘226和228以及远端或轮缘230。沿着在边缘226和228之间的表面200的示范性环形跨度为90至180°，更狭窄地为120至160°。

支承件220可以进一步包括用于协助在一方面上的表面200和在另一方面上的表面202和225之间的滑动相互作用的润滑的特征。一个特征包括边缘226和228朝向元件102的倾斜。当致冷剂流体540排出压缩穴并且通过表面206和208时，夹带的油可以落在边缘表面226和228上。倾斜对该油在表面200和225之间进行导引。当阀在装载和卸载循环期间往复运动时，一些油进一步向上游和向下游传递以润滑在表面200和202之间的相互作用。示范性的倾斜至少为5°(所显示的大致为10°)。在表面226和228上的可以另外体积的油累积通过更为渐增的倾斜而达到(例如，到30至45°)。或者，另外的体积的油累积可以使用多面的表面而达到，其中至少最靠近阀102的表面具有较大的倾斜(例如，以下论述的图5中的这种表面340和342)。

更进一步的润滑特征可以并入支承件220内。这些特征可以补充或代替从边缘进入在滑阀表面200和支承件表面225之间的细微间隙的泄漏/渗漏流体。这些特征可以更充分地导引润滑流体。图5显示了具有法兰322和套筒部分324的选择性支承件320。在内侧/上表面326的凹入圆柱形部分和法兰322的上游面328之间的接合处具有斜面330。少量的油可以被截留在此斜面中(例如，长为4mm的15°斜面)以维持润滑。初始被收集在一个或两个边缘上的油将流下通道的侧面(由斜面和相邻转子壳体面形成)，以累积在底部和润滑表面200中(以及从那里的表面202和326)。

图5进一步显示了表面326中的环形通道332，其从套筒部分的远端334稍微凹进。通道332结合边缘336和338，以便部分地接收通过边缘收集的油。示范性的边缘是双面的，其中每个都具有处于较为微弱的倾斜(例如，10°)的横向外侧部分340以及在其内侧并且更加倾斜的部分342(例如，30°的角度)。

图6显示了还有另一个选择性的支承件420，其具有法兰422和套筒部分424。套筒424具有内侧/上表面426。斜面430形成在与法兰上游表面428的接合处。去除区442沿着边缘436和438以及面440内侧中的每一个进行延伸。然而，起初去除区没有达到远端434，而是正好在其前面终止。去除区还延伸通过法兰422，以与斜面相通。因此，操作中，去除区442由于未去除的远端部分444而可以靠着阀元件截留充分累积的油。该油然后可以导引至斜面430以提供较大的环形覆盖区域。

图7显示了选择性的支承件460，其中法兰464部分地浸入在排出正压室中的油累积物466内。一个或多个通道468从一个或多个在法兰外围上低处的入口469延伸(例如，每侧上有一个通道)。通道延伸通过法兰并且进入转子壳体48达到膛壁202内的出口端口470。示范性的端口470接近滑阀元件表面200与表面206在一侧的表面206和在另一侧的表面208的接合处。端口470到吸入状态的更紧密的物理接近有助于造成油的压致流动560，以润滑表面200和202。图8显示了在与在转子箱端面50上的相关的中间端口(未标号)对准的法兰的上游面的中间端口472。

图9显示了选择性的支承件480，其中，为了容易加工，通道481由在法兰吸入侧面中的敞开通道482(由面50封闭)与在沿着表面202底端延伸的转子箱孔内的敞开通道484相结合地形成。通道具有入口486和出口488。

图10显示了选择性的实施例，其中通道490从在累积物466的表面下面的表面50中的入口端口491独自延伸通过转子壳体并且到达在表面202中的出口端口492。对于此结构，支承件(未示出)是任选的。

已经介绍了本发明的一个或多个实施例。然而，应理解的是，可以不背离本发明的精神和范围地进行各种更改。例如，在重建或重制造情况下，现有的压缩机构造的细节可以尤其影响或支配实施的细节。因此，其它实施例在以下权利要求的范围内。

Claims (12)

1.一种压缩机设备(20)，包括：

壳体(22)，其具有沿着流动路径的第一端口(53)和第二端口(58)；

一个或多个工作元件(26、28)，其协同所述壳体在吸入位置(60)和排出位置(62)之间限定沿着所述流动路径的压缩通道；

卸载滑阀(100)，其设有具有在第一状态和第二状态之间的量程的阀元件(102)，所述第二状态相对于所述第一状态是被卸载的，在在所述第一状态和第二状态之间移动的期间，所述阀元件(102)的第一表面(200)与所述壳体(22)的第二表面(202)滑动接合；以及

用于润滑所述第一表面(200)和第二表面(202)的机构；

其中，

所述量程是线性平移的量程；

所述第二表面(202)在转子箱(48)内；以及

所述机构具有以下特征中的至少一个：

至少部分地形成在从所述转子箱(48)的下游面(50)延伸到排出正压室(62)内的支承件(220、320、420、460、480)上；和

形成为至少部分地通过所述壳体(22)的转子箱(48)的通路(468、481、490)，所述通路通常从定位在所述排出正压室(62)中的油累积物内的端口(469、486、491)向上。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述机构包括从所述支承件的安装法兰延伸的所述支承件的套筒部分的倾斜边缘(226、228；336、338；436、438)。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：

所述套筒部分具有延伸到所述安装法兰内的通常凹入圆柱形上表面(225、326、426)；以及

所述机构包括在所述上表面和所述安装法兰上游面的接合处的斜面。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于：

所述机构包括在所述上表面内的至少部分地环形的通道。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：

所述机构包括沿着所述支承件的边缘形成并且协同所述阀元件截留油的纵向通道。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述一个或多个工作元件包括：

具有第一旋转轴线(500)的公叶轮转子(26)；以及

具有第二旋转轴线(502)并且与所述公叶轮转子啮合的母叶轮转子(28)。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于：

在所述第一状态，所述压缩机至少为最大位移体积的90％；以及

在所述第二状态，压缩机小于所述第一状态的位移体积的40％。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：

所述机构包括所述通路，所述通路从所述壳体(22)的转子箱(48)的排出端面(50)延伸。

9.一种用于重制造压缩机(20)或重建所述压缩机的构造的方法，包括：

提供初始的这种压缩机或构造，其具有：

壳体(22)；

一个或多个工作元件(26、28)，其协同所述壳体在吸入位置(60)和排出位置(62)之间限定压缩通路；和

卸载滑阀(100)，其设有具有在第一状态和第二状态之间的量程的阀元件(102)，所述第二状态相对于所述第一状态是被卸载的，在在所述第一状态和第二状态之间移动的期间，所述阀元件(102)的第一表面(200)与所述壳体(22)的第二表面(202)滑动接合；以及

调节这种压缩机或构造以便包括用于润滑所述第一表面(200)和第二表面(202)的机构，所述调节包括修改延伸到排出正压室(62)中的支承件(220、320、420、460、480)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述修改包括在所述支承件的上表面添加通道。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述添加包括添加通过所述壳体(22)的转子箱(48)的通路(490)。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述添加包括添加至少部分地通过所述壳体(22)的转子箱(48)的通路(468、481、490)，所述通路通常从定位在所述排出正压室(62)中的油累积物内的端口(469、486、491)向上。

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