CN101400889B - 具有热气体旁路口的滑阀 - Google Patents
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Abstract
压缩机包括具有能够与排放增压室(22)和吸入增压室(20)流体连通的通道的滑阀(24)。可以轴向调节该滑阀(24)以便基于确定容量要求的系统控制方案控制压缩机中阳转子(14)与阴转子(12)之间压缩的致冷剂的量。当该滑阀处于完全卸载位置或部分卸载位置时，该通道(28)与排放增压室(22)和吸入增压室(20)流体连通。当该滑阀(24)处于完全负载位置时，压缩机壳阻断通往该通道的开口。滑阀中的开口(36)的位置确定滑阀在轴向运动的哪一点开始流体旁路。
Description
发明背景
本发明涉及压缩机，它包括具有装在滑阀中的热气体旁路的滑阀。
压缩机和在其中安装它们的蒸发压缩系统根据应用和周围(即室外温度、被冷却介质的温度、及被冷却介质的容积/流速)必需能在其全容量和某个降低的容量处工作。可以希望具有能连续在全负荷容量的最小可能的百分比处工作的压缩机/系统以避免压缩机/系统的开/关循环和避免由开/关循环导致的被冷却介质的温度波动。
由于需要在某些时间在小于全负荷容量处工作，压缩机必需具有改变它们压缩的致冷剂的量的方法。在许多例子中，螺旋压缩机使用滑阀作为它们的卸载机构。由于滑阀向着压缩机的排气末端移动，所以压缩机的位移或扫过的容积减少，这转而降低压缩机吸进、压缩和排放的致冷剂的量。可以希望具有螺旋压缩机实现全负载的最低可能的百分比同时最小化滑阀必需向着压缩机的排放末端运动的量。
螺旋压缩机还可以使用“抬起”或“提升”阀、吸入节流阀、或(内或处作用的)热气体旁路，以实现部分地卸载或卸载工作。特别是，热气体旁路从排放增压室或排放管线排放致冷剂(已经被压缩的)回到吸入增压室因而置换某些否则将经吸入凸缘进入压缩机的致冷剂。旁路管线需要一个电磁阀以控制经旁路管线的卸载。所有这些方法降低经过具有变化的效率大小的蒸发压缩系统循环的致冷剂量。如果结合滑阀使用这些方法的任一个以进一步降低通过它压缩机卸载的量，则它们将要求附加的压缩机/系统控制器。因此，在技术中就需要对于滑阀允许压缩机的较大负载但不需要增加压缩机的长度或尺寸或者附加的卸载控制。
发明概述
本发明提供一种压缩机，它包括滑阀和位于滑阀内的通道，该通道可以与压缩机的排放增压室和吸入增压室流体连通。
在蒸发压缩系统中使用的压缩机包括具有位于壳体的腔中的阳转子和阴转子。该压缩机包括吸入口，该吸入口将吸入增压室连通到腔容积，以及排放口，该排放口将排放增压室连通到腔容积。致冷剂在吸入压力从吸入增压室进入腔并在阳转子与阴转子之间被压缩。该致冷剂引出腔并在排放压力流入排放增压室。
滑阀被置于邻近阳转子和阴转子。可以轴向调节滑阀的位置以控制吸入的致冷剂的量并在压缩机中被压缩。当滑阀处在全卸载位置或接近全卸载位置时，位于滑阀内的通道与吸入增压室和排放增压室流体地连通。该通道具有一轴向部分，该部分经过滑阀平行于滑阀沿其运动的轴线延伸。该通道还包括从轴向部分延伸到滑阀侧壁的径向部分形成一个开口。当滑阀处于全负载或部分负载位置时壳体阻塞开口同时在全卸载位置变成开放。
当在其中压缩机/蒸发压缩系统工作的环境改变时，压缩机的需要的容量也改变。例如，当冷凝温度降低时，系统并因此压缩机不需要在全容量处工作以便从要冷却的介质除去热。当冷凝温度降低时，基于要冷却的介质中希望的温度控制器从全负载位置向全卸载位置移动滑阀。在滑阀的轴向运动的一个预定位置，通到通道的开口不再被压缩机壳体阻塞。此时，压缩的致冷剂经通道从接近排放增压室的高压区运动到接近吸入增压室的腔的低压区。滑阀中开口的位置确定滑阀轴向运动的哪一点流体旁路开始。
当滑阀处于全卸载位置时压缩机的位移容积(或在其初如状态的腔容积)将是其最小。通道与吸入增压室和排放增压室二者流体地连通。壳体不再阻塞开口，允许致冷剂从排放增压室经通道流动到吸入增压室。通过减少位移容积到可能的最小容积并且旁路已经被压缩回到吸入增压室的一部分致冷剂，引出压缩机的被压缩的致冷剂的量减少；因而降低系统的容量.当存在的环境状态使蒸发器要求降低的致冷剂量以实现从被冷却的介质希望的热传递时容量的减少防止压缩机必须在工作和非工作模式之间循环。
当滑阀处于通道开口部分地被壳体阻塞和部分地开放到排放增压室的位置时，开口的形状控制冷剂进入到通道中的量。因此不需要附加的机构以控制卸载。
本发明的这些和其它特征从以下说明和附图可以被最好地理解，以下是简要描述。
附图简述
图1是本发明的蒸发压缩系统的示意图；
图2是本发明的压缩机的侧视图；
图3是本发明的压缩机中的滑阀的示意视图；
图4是本发明的处于全负载位置的滑阀的示意视图；
图5是本发明的处于全卸载位置的滑阀的示意视图；
图6是本发明的处于部分负载位置的滑阀的示意视图；
图7a是在本发明滑阀中的开口的一个实施例的说明；
图7b是在本发明滑阀中的开口的第二实施例的说明；
图7c是在本发明滑阀中的开口的第三实施例的说明；
图7d是在本发明滑阀中的开口的第四实施例的说明。
优选实施例的详述
图1表示蒸发压缩系统100，如空调系统，包括压缩流体，如致冷剂，并输送致冷剂下行到冷凝器102的压缩机10。在该冷凝器102中，致冷剂排出热到外流体介质，如空气或水。该致冷剂运动到膨胀装置106并被膨胀到低压。该致冷剂从蒸发器108的另一流体介质接受热。然后该致冷剂流动到压缩机10，完成循环。
放置容量控制机构112连接到压缩机10。该容量控制机构控制压缩机10内的滑阀24的位置。该容量控制机构112调节连接到滑阀24的活塞以控制该滑阀的位置。
图2表示压缩机10。在一个实施例中，该压缩机10是一个双螺旋式压缩机。但是，根据本发明螺旋压缩机的其它型式(单螺旋或三螺旋)可能有利。处啮合状态的阳转子14和阴转子16置于壳体12的腔18中。该压缩机10包括吸入增压室20和排放增压室22。致冷剂在吸入压力从吸入增压室20进入腔18。致冷剂在阳转子14与阴转子16之间通过，在该处致冷剂在压缩腔(腔容积)26内被压缩。该致冷剂引出腔18并以排放压力流入到排放增压室22中。
图3表示邻近阴转子16和阳转子14(在图3中置于阴转子16后面)放置的滑阀24。通过容量控制机构112沿轴线A可以轴向地调节滑阀24的位置以调节压缩腔26的容积并控制在阳转子14和阴转子16之间被压缩的致冷剂的量。也就是，滑阀24可以减少阳转子14与阴转子16之间的压缩腔26的位移容积以便减少被压缩的致冷剂的量。另外，该滑阀24可以增加压缩腔26(图2中表示的)容积以增加被压缩的致冷剂的量。这样，滑阀24可以变化被压缩的致冷剂的量。
安装到滑阀24的活塞27控制滑阀24的位置。容量控制机构112通过增加或降低活塞腔29内的压力调节活塞27的位置。当调节活塞腔29内的压力时沿轴线A轴向地移动活塞27。该活塞27连接到滑阀24。当调节活塞27的位置时，因而同样调节滑阀24的位置。
压缩腔26的可能容积在阳转子14和阴转子16的吸入端31处开始并延续到阳转子14和阴转子16的排放端33。因此，滑阀24的一端35的位置确定沿阳转子14和阴转子16的长度何处开始压缩。例如，当滑阀24置于尽可能靠近吸入增压室20时，压缩腔26在吸入端31开始以提供压缩腔26的最大位移容积。这被称为全负载位置并提供离开压缩机10的被压缩的致冷剂的最大量。相应地，当滑阀24轴向地向排放增压室22运动时，滑阀24的末端35移离阳转子14和阴转子16的吸入端31，腔容积开始在尺寸上减少，提供部分的负载位置。当滑阀24达到运动的末端并且置于尽可能接近排放增压室时，压缩腔26的位移容积处于最小容积。这被称为全卸载位置并提供离开压缩机10的被压缩致冷剂的最低量。
除去控制压缩腔26的位移容积的大小，当在某些位置时，滑阀24从排放增压室24经通道28，或热气体旁路口，卸载致冷剂到吸入增压室。通道28允许滑阀24进一步改变被压缩的致冷剂的量，该致冷剂通过返回一部分致冷剂到吸入增压室20引出压缩机10。由于滑阀24内的通道28的位置，不需要进一步的控制以完成附加的卸载。通过减少压缩机10的位移容积低到其最小可能和实际的量同时旁路一些被压缩的致冷剂从排放增压室回到吸入增压室，由压缩机10提供的压缩量降低并允压缩机10连续地运行，即使当系统对致冷剂流动的要求是低的。这就提供一种比经过运行和静止模式循环的压缩机10更有效的蒸发压缩系统100。
图4示意性地表示如上所述的本发明处于全负载位置的滑阀24。该全负载位置对应于最接近吸入增压室20并提供压缩机10的最大位移容积的滑阀24的位置。压缩机10的最大位移容积对应于离开压缩机10的被压缩致冷剂的最大量。当压缩机/系统必需传送最大容量时希望此位置。通道28位于滑阀24内。在所示实施例中，通道28具有轴向部分30，该轴向部分通过滑阀24平行于滑阀24沿其运动的轴线A延伸。径向部分32从轴向部分30延伸到滑阀24的至少一个侧壁34，形成一个开口36。在滑阀24的全负载位置中，壳体12阻塞开口36，防止致冷剂在吸入增压室20与排放增压室22之间连通。
当滑阀24处于上述全负载位置时，阻塞通道28以避免与排放已经压缩的蒸汽回到吸入增压室有关的低效率。由于对系统容量减少的需要，需要较小的压缩机位移容积。因而容量控制机构112调节滑阀24的位置。向着全卸载位置调节该滑阀24。通过减小压缩腔26的位移容积并允许排放增压室22与吸入增压室20之间经过通道28的流体连通，压缩机10并因此系统的容量减小。
图5表示上述处于完全卸载位置的滑阀24。该完全卸载位置对应于尽可能靠近排放增压室的滑阀24的位置并提供被压缩的致冷剂的最低容积。当滑阀24处于完全卸载位置时压缩腔26的初始状态是在其最小容积处。当需要最小压缩机/系统容量时希望这样的位置。因为希望具有仅在全容量的一部分工作的压缩机10，而不是在全容量，尽最大可能降低离开压缩机10的被压缩致冷剂的量。
在全卸载位置，通道28与吸入增压室20和排放增压室22二者流体地连通。壳体12不再阻塞侧壁34中的开口36，由于吸入增压室20中的较低压力允许压缩的致冷剂径通道28从排放增压室22流动到吸入增压室20。通过降低压缩腔26的位移容积到可能的最小容积并旁路已经被压缩的致冷剂的一部分回到吸入增压室20，引出压缩机10的被压缩的致冷剂的量减少。因此，减少压缩机10的容量，允许该压缩机10连续地运行以防止在运行模式和静止模式之间循环。
图6表示处于部分负载位置也就是在完全负载位置与完全卸载位置之间的滑阀24。由于被冷却环境改变，需要的压缩机10的容量变化。例如，当室外环境温度降低时，冷凝器102内的致冷剂的温度和压力下降。压缩机10无需在相同的容量水平工作以实现系统100内的蒸发器108中的要求温度。当环境温度降低时，滑阀24开始从完全负载位置向完全卸载位置移动以减少离开压缩机10的被压缩致冷剂的量。在滑阀24轴向运动中的预定位置处，开口36达到不再被壳体12阻塞的一点。在此点处，压缩的致冷剂从经过通道28连接的高压排放增压室22运动到低压吸入增压室20。滑阀24中开口36的轴向位置确定在滑阀24轴向运动的哪一点流体旁路开始。基于压缩机应用的参数技术人员应该知道对于附加的致冷剂卸载的要求的轴向位置。当蒸发压缩系统100中被冷却环境变化时，要求的容量大小将同样变化。容量控制机构112因而在完全负载位置与完全卸载位置之间调节滑阀的位置。因此，滑阀24的位置连续变化。
图7a、7b、7c和7d表示滑阀24和开口36的几个实施例。当滑阀24处于部分负载位置时，在该位置开口36部分地被壳体12塞阻同时部分地对排放增压22打开，如图6，开口36的形状控制进入到通道28中的致冷剂的量。在图7a中，开口实际上是二个孔38a和38b。当滑阀24处于图6所示位置时，孔的一个38b可以被壳体12阻塞，同时另一孔38a暴露到排放增压室22。在图7b中，开口40表示成与通道28的轴向部分30成一角度。开口40的形状能使进入通道28的致冷剂的量在滑阀24的整个运动中增加。同样，图7c表示一个长圆形的开口42，它平行于通道28的轴向部分30。该长圆形的开口42将要求比暴露开口40需要的位移量更多的位移。图7d表示在上述第一实施例中描述的开口36。开口36提供连接到通道28的轴向部分30的单个孔。
虽然表示几个实施例，但是可以采用其它开口36的形状和位置。技术人员将知道对于每个压缩机应用的开口36的要求形状和位置。
虽然已经公开了本发明的优选实施例，但技术人员将意识到某些修改将处于本发明的范围以内。为此，应了解以下权利要求以确定本发明的实际范围与内容。
Claims (14)
1.一种压缩机，包括：
壳体，它包括与吸入增压室和排放增压室流体地连通的腔；
位于所述腔中彼此啮合的一对转子，以便将流体从所述吸入增压室处的吸入压力压缩到所述排放增压室处的排放压力；
邻近所述转子对的滑阀，包括通道，它具有部分地沿所述滑阀的轴向长度延伸的轴向部分和在所述轴向部分与所述滑阀的侧壁之间延伸的径向部分，所述轴向部分从所述滑阀的吸入端延伸，以及所述径向部分在所述侧壁中限定一个开口，
其中当所述滑阀在所述壳体内处于全卸载位置时所述通道与所述排放增压室处于流体连通以允许所述流体从所述排放增压室流动到所述吸入增压室；以及
其中当所述滑阀在所述壳体内处于完全负载位置时所述通道被所述壳体阻塞以防止所述排放增压室与所述吸入增压室之间的流体连通，从而防止所述流体从所述排放增压室流动到所述吸入增压室。
2.如权利要求1所述的压缩机，其中当所述滑阀在所述壳体内处于部分地卸载位置时所述通道与所述排放增压室处于流体连通，并且所述侧壁中的所述开口部分地暴露到所述排放增压室以便能使所述流体从所述排放增加压室流动到所述吸入增压室。
3.如权利要求1所述的压缩机，其中所述开口具有基本上均匀的横截面。
4.如权利要求1所述的压缩机，其中所述通道包括在所述滑阀的所述轴向部分与所述侧壁之间延伸的第二径向部分以产生在所述侧壁中的第二开口，以及当所述滑阀处于所述全卸载位置时所述第二开口完全暴露到所述排放增压室，并且当所述滑阀处于完全负载位置时所述第二开口被所述壳体阻塞。
5.如权利要求1所述的压缩机，还包括连接到所述滑阀的控制机构，其中所述滑阀在所述壳体内的位置由所述控制机构控制。
6.一种压缩机，包括：
壳体，包括与吸入增压室和排放增压室流体地连通的腔；
位于所述腔内彼此啮合的一对转子，以便将流体从所述吸入增加室处的吸入压力压缩到所述排放增压室处的排放压力；以及
邻近所述转子对的滑阀，它包括通道，该通道包括侧壁、部分地沿所述滑阀的轴向长度延伸的轴向部分和在所述滑阀的所述轴向部分与所述侧壁之间延伸的径向部分以便在所述侧壁中限定一个开口，
其中当所述滑阀处于全卸载位置和部分卸载位置的一个时所述通道允许所述流体沿所述通道从所述排放增压室流动到所述吸入增压室，以及所述通道被所述壳体阻塞，以便当所述滑阀处于全负载位置时防止所述流体从所述排放增压室流动到所述吸入增压室。
7.如权利要求6所述的压缩机，其中所述全卸载位置对应于所述侧壁中的所述开口完全暴露到所述排放增压室以允许所述流体沿所述通道从所述排放增压室流动到所述吸入增压室。
8.如权利要求6所述的压缩机，其中所述全负载位置对应于所述侧壁中的所述开口被所述压缩机的壳体阻塞以防止所述流体沿所述通道从所述排放增压室流动到所述吸入增压室。
9.如权利要求6所述的压缩机，其中所述开口具有基本上均匀的横截面。
10.如权利要求6所述的压缩机，其中所述通道包括在所述滑阀的所述轴向部分与所述侧壁之间延伸的第二径向部分以产生所述侧壁中的第二开口，以及当所述滑阀处于所述全卸载位置时所述第二开口完全暴露给所述排放增压室，并且当所述滑阀处于完全负载位置时所述第二开口被所述壳体阻塞。
11.如权利要求6所述的压缩机，其中控制机构被连接到所述滑阀，其中所述滑阀在所述壳体内的位置由所述控制机构控制。
12.控制如权利要求1-11中任一项所述压缩机的容量的一种方法，其包括以下步骤：
使用压缩机的一对转子将流体从吸入增压室处的吸入压力压缩到排放增压室处的排放压力；以及
经过滑阀中邻近一对转子的通道选择性地输送一部分流体从排放增压室到吸入增压室以控制所述压缩机的容量，其中所述通道包括部分地沿所述滑阀的轴向长度延伸的轴向部分和在所述轴向部分与所述滑阀的侧壁之间延伸的径向部分。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述选择性地输送步骤包括调节滑阀的位置以使由通道限定的开口与排放增压室流体地连通以便允许流体从排放增压室流动到吸入增压室。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述选择性地输送步骤包括调节滑阀的位置以便用壳体阻塞滑阀中的通道以防止排放增压室与吸入增压室之间经通道的流体连通。
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