CN101495820B - 用于风扇和制冷剂系统的自动驱动器 - Google Patents

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Abstract

一种制冷剂系统设置用于至少一个器流体运动装置的可变速度驱动器，其中可变速度驱动器通过自动机械驱动器来提供。在所披露的实施例中，用于驱动流体运动装置的滑轮之一具有可变直径以便改变流体运动装置驱动的速度。滑轮可包括通过弹簧或永磁体力在一个方向上并通过液压或电磁力在相反方向上偏压的两个板。控制器调节递送给板的液体或电磁力大小，以便实现流体运动装置的所需速度。

Description

用于风扇和制冷剂系统的自动驱动器
技术领域
本发明针对一种设置用于例如在制冷剂系统内操作的风扇的流体运动装置的可变速度驱动器，其中可变速度通过用于风扇驱动器的自动机械控制器来实现。
背景技术
制冷剂系统用于许多应用中以便调节环境。特别是，空气调节器和热泵用来冷却和/或加热例如进入环境的空气的二次流体。环境的冷却或加热负载可随着周围情况、居住程度、可感测和潜在的负载要求的其它变化而变化，并且温度和/或湿度设定点通过环境的居住者调节。
希望的是具有用于流体运动装置的可变速度控制器，例如在室内和室外热交换器上运动空气的风扇。作为一个实例，在压缩机速度或操作模式存在变化时希望风扇速度变化。如公知那样，压缩机速度会需要被调节以便适应内部和外部热负载的要求。另外，为了具有在多种模式下操作的能力，制冷剂系统可设置经济器循环，并且压缩机会装备卸载功能。在压缩机在卸载或经济状态下运行时，希望相应地改变风扇速度，以便在将被调节的环境中保持操作参数，例如温度和湿度。另外，风扇速度会需要随着居住程度变化来调节，或者保持所需的显热比，从而为环境的居住者提供一定程度的舒适性。同样，希望的是减小风扇速度以便通过减小风扇吸取功率来改善系统效率。
在另一实例中，还希望的是调节风扇速度以响应周围情况的变化或者冷却需求的变化。例如，为了提供安全和可靠的制冷剂系统操作，在高环境温度下冷凝器风扇速度可增加，以便减小排放压力(在低环境温度下会需要相反的功能)，或者会需要升高蒸发器风扇速度，以便防止线圈霜冻。
过去，如果希望可变速度风扇操作，需要设置可变频率装置。但是，可变速度驱动器是昂贵的，并且不能结合在传统系统控制器中。同样，可变速度驱动器对于制冷剂系统造成另外的效率损失和可靠性问题。
过去，为了改变风扇速度，用于风扇的机械驱动器被手动调节。作为一个实例，这种风扇通常通过机械滑轮(pulley)驱动，并且机械师手动调节滑轮上的设置，以便设置风扇速度。但是，这种技术不能匆忙的调节风扇速度，并且通常只在初始设置/配置下操作。因此，这种选择不能使得风扇速度变化以响应恒定变化的操作条件和冷却要求。
因此，需要一种用于设置在制冷剂系统内的空气运动装置的自动机械可变速度驱动器。
发明内容
在本发明的所披露实施例中，用于风扇的驱动器结合了自动可变直径的滑轮系统。在所披露的实施例中，通过带驱动(或者驱动带)的锥形形状的两个板(两个可调节滑轮半件)相互朝向和离开运动，以便改变带和板之间的接触表面的直径。在此直径变化时，风扇操作的速度同样变化。
在所披露的实施例中，液压流体可注入与滑轮板相关的腔室中，以便相互朝向和离开地驱动这些板。弹簧在与液体流体施加的力相反地偏压板。
在另一实施例中，电流可提供给电线圈，以便产生电磁力，从而相互朝向和离开地驱动滑轮板。
在又一实施例中，永磁体用来代替弹簧。
本发明还可用于结合有卸载器功能、经济器功能和其它任选控制和特征的制冷剂系统中。风扇速度可根据是否启动这些功能来变化。同样，所需风扇速度可根据热负载或系统操作调节来改变，例如冷凝器或蒸发器制冷剂压力。本领域普通技术人员将理解到风扇速度何时变化。本发明提供简单方式来改变风扇速度。
本发明的这些和其它特征可从下面的说明书和附图中最好地理解，下面是附图的简单描述。
附图说明
图1是结合本发明的制冷剂系统的示意图；
图2是按照本发明的可调节滑轮的视图；
图3A表示本发明的另一特征。
图3B表示另一任选的实施例。
具体实施方式
制冷剂系统20表示在图1中，并且结合压缩机22以便压缩制冷剂，并且将其递送到下游冷凝器或此实例中的室外热交换器24。风扇26在热交换器24上吹送空气，并且与马达驱动器28相关。同样，任选的经济器回路表示在图1中。室外热交换器24下游的是经济器热交换器100。如公知那样，制冷剂经由分支管线102分支(tap)，通过经济器膨胀装置103并且与经济器热交换器100内的制冷剂主流热交换。分支的制冷剂通常作为蒸气经由经济器管线104返回到压缩机22内的中间压缩点。
经济器热交换器100的下游的是主膨胀装置30，并且主膨胀装置30的下游是蒸发器，或者此实例中的室内热交换器32。风扇34设置马达驱动器36，并在蒸发器32上吹送空气。系统控制器38控制风扇马达驱动器36的速度，将在下面描述。类似的控制器38还可与风扇马达驱动器28(未示出)相关，但是实际上它比控制器38使用频率低。控制器38可连通或者结合到制冷剂系统控制器18上。系统控制器38还可控制制冷剂系统20内的其它部件。
抽吸管线110将制冷剂从蒸发器32返回到压缩机22。旁通管线106使得局部压缩的制冷剂的至少一部分有选择地从压缩机22旁通回到抽吸管线110。卸载器阀108打开或关闭此旁通管线。当然，单个压缩机22可通过两个压缩机级代替，并且卸载器功能可将制冷剂从两级之间的点旁通。
如图2A所示，驱动器36可包括具有通常是锥形形状的两个相对板40的自动调节滑轮。如所示，板40具有一起提供用于滑轮带42的接触表面的内部锥形表面41。滑轮带42通过连接在马达上的另一滑轮驱动，如下面描述，并且继而驱动板40，以便转动风扇26或34。类似地，可调节滑轮可位于连接在马达上的驱动侧上。
中央芯46承载使得板40相互离开偏压的弹簧48。腔室50从泵和储槽52有选择地接收液压流体，以便相互朝向地压迫板40返回。控制器38控制液压流体到腔室50的流动，继而控制板的位置。通过调节板相互朝向和离开的位置，并且如图2A和2B清楚所示，滑轮带可在外部位置142(图2A)之间并操作内部位置44(图2B)运动。与滑轮带位于其外部位置142时相比，在内部位置44，风扇将在较低速度下操作。因此，通过控制板40的位置，控制器38可实现可变风扇速度。明显足够的是，作用在滑轮板40上的弹簧力和液压力可颠倒方向(并且还互相相对)，使得液压力将滑轮板40相互离开地推动以及弹簧力将它们拉在一起。另外，如图2C所示，机械弹簧48可通过永磁体48M代替，并且液压系统50-52可通过电磁系统150代替，提供相同的操作功能。作为一个实例，电磁线圈150可被激励或断开，以便相互靠近或离开地运动板40。此外，如果可调节滑轮位于驱动器(马达)端上，那么与外部位置142相比，内部位置44将与较高风扇速度相关。
图3A和3B表示电马达驱动第一滑轮60经由带42驱动第二滑轮39。可调节张紧构件62包括可调节以便在带在位置142和44之间运动时确保保持张力足以使得带42适当操作的轮子64。应该注意到对于带42来说可以实现无限数量的位置，并因此可以提供无限数量的速度。可调节张紧构件还可通过泵和储槽52来驱动。明显的是，也可使用其它公知的带张紧机构(例如可调节的螺旋式机构)。
用于滑轮39的调节示意地在此申请中表示。但是，自动滑轮驱动系统是公知的。本领域普通技术人员在理解此申请的教导的情况下能够提供适当的驱动系统。
通常，虽然图1表示制冷剂从压缩机22流到作为冷凝器操作的室外热交换器24，此申请还可延伸到在相反方向上流动，其中室内热交换器32作为冷凝器操作，以便加热通过风扇34递送到将被调节的环境的空气。
用于制冷剂系统20的控制器18确定所需的风扇速度，并且调节板的位置，从而实现所需风扇速度。本领域普通技术人员将理解到何时并如何确定所需风扇速度变化。
如图1所示，适当定位的压力传感器P或温度感测器T可提供室内和室外环境情况的反馈以及制冷剂系统20内的操作参数。任何这些特征及其组合可用来确定所需风扇速度。再者，本领域普通技术人员将理解到所需风扇速度是什么。本发明针对提供一种用于可变速度风扇功能的有效方式，以满足广泛的应用和操作条件，以及确保安全和可靠的制冷剂系统操作。
应该理解到本发明可同样有利于空气调节、加热、通风和制冷领域之外的带驱动应用。同样，应该理解到虽然本发明相对于在热交换器上吹送空气的风扇进行描述，本发明同样适用于用于经由这些热交换器泵送二次循环液体的冷却应用的带驱动泵。另外，本发明可用于开式驱动带驱动压缩机。
本领域普通技术人员将理解到所披露的实施例的多种变型也在本发明的范围内。为此，应该研究下面的权利要求，以便确定本发明的真实范围和内容。

Claims (25)

1.一种制冷剂系统，包括：
用于压缩制冷剂的压缩机，所述压缩机将制冷剂向下游递送到冷凝器，来自于所述冷凝器的制冷剂向下游到膨胀装置，并从所述膨胀装置向下游到蒸发器，所述制冷剂从所述蒸发器返回到所述压缩机，用于使流体运动穿过至少一个所述冷凝器和所述蒸发器的至少一个流体运动装置，所述流体运动装置包括自动机械驱动机构，其中所述自动机械驱动机构可以操作以便改变所述至少一个流体运动装置的驱动速度，以及用于确定用于所述至少一个流体运动装置的所需驱动速度并且控制所述自动机械驱动机构以便实现所述所需驱动速度的控制器，
其特征在于，所述自动机械驱动机构包括在驱动滑轮上被驱动以便驱动被驱动滑轮的带，并且至少一个所述驱动和被驱动滑轮具有可变直径，以便调节所述流体运动装置的所述驱动速度，所述控制器改变所述可变直径，以便调节所述驱动速度。
2.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，所述被驱动滑轮具有可变直径。
3.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，所述驱动滑轮具有可变直径。
4.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，偏压件在一个方向上施加偏压力以压迫所述驱动滑轮和被驱动滑轮中的至少一个的板，并且可变力阻碍所述偏压件偏压，以便在相反方向上压迫所述板，其中所述板的所得位置限定所述带和所述板之间的有效接触直径，从而改变所述流体运动装置的所述驱动速度。
5.如权利要求4所述的制冷剂系统，其特征在于，所述偏压力通过弹簧产生。
6.如权利要求4所述的制冷剂系统，其特征在于，所述偏压力通过永磁体产生。
7.如权利要求4所述的制冷剂系统，其特征在于，所述可变力通过液压驱动器产生。
8.如权利要求4所述的制冷剂系统，其特征在于，所述可变力通过电磁驱动器产生。
9.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，带张紧装置可以调节，以便在所述至少一个滑轮的直径变化以改变所述流体运动装置的速度时确保所述滑轮带内的足够张紧。
10.如权利要求9所述的制冷剂系统，其特征在于，所述带张紧装置通过具有所述自动机械驱动机构的公共驱动器驱动。
11.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，用于所述蒸发器的流体运动装置设置所述自动机械驱动机构。
12.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，用于所述冷凝器的流体运动装置设置所述自动机械驱动机构。
13.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，经济器回路定位在所述冷凝器和所述主膨胀装置之间，所述经济器回路包括用于将制冷剂从主流动管线分支并将所述分支的制冷剂经过经济器膨胀装置并接着返回到所述压缩机内的中间压缩点的分支，所述控制器根据所述经济器循环被启动或者没有被启动来改变所述流体运动装置的驱动速度。
14.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，所述压缩机设置在卸载模式下操作的选项。
15.如权利要求14所述的制冷剂系统，其特征在于，所述压缩机通过阀在所述卸载模式下操作，所述阀有选择地开启以便将至少部分压缩制冷剂的至少一部分旁通返回到抽吸，并且根据所述阀是否打开或关闭，所述控制器改变所述流体运动装置的所述驱动速度。
16.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，控制器根据至少一个系统操作参数来确定所需驱动速度。
17.如权利要求16所述的制冷剂系统，其特征在于，所述至少一个系统操作参数选自包括压力、温度和马达电流的组中。
18.如权利要求1所述的制冷剂系统，其特征在于，控制器根据环境状况来确定所述所需驱动速度。
19.一种操作制冷剂系统的方法，包括如下步骤：
提供用于压缩制冷剂的压缩机，所述压缩机将制冷剂向下游递送到冷凝器，来自于所述冷凝器的制冷剂向下游到膨胀装置，并从所述膨胀装置向下游到蒸发器，所述制冷剂从所述蒸发器返回到所述压缩机，用于使流体运动穿过至少一个所述冷凝器和所述蒸发器的至少一个流体运动装置，所述流体运动装置包括自动机械驱动机构，其中所述自动机械驱动机构可以操作以便改变所述至少一个流体运动装置的驱动速度，以及
确定用于所述至少一个流体运动装置的所需驱动速度并且控制所述自动机械驱动机构以便实现所述所需驱动速度，
其特征在于，所述自动机械驱动机构包括在驱动滑轮上被驱动以便驱动被驱动滑轮的带，控制所述自动机械驱动机构的所述步骤包括改变至少一个所述滑轮的有效直径的步骤。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，带张紧装置被调节，以便在所述至少一个滑轮的有效直径变化时，在所述带内实现足够张紧。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，经济器循环设置在制冷剂系统内，并且利用所述经济器循环操作或者不操作来确定所述驱动速度。
22.如权利要求19所述的方法，其特征在于，卸载器功能设置用于所述压缩机，并且利用所述卸载器功能是否操作，来确定所述所需驱动速度。
23.如权利要求19所述的方法，其特征在于，控制器根据至少一个系统操作参数来确定所需驱动速度。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述至少一个系统操作参数选择包括压力、温度和马达电流的组中。
25.如权利要求19所述的方法，其特征在于，控制器根据环境状况来确定所述所需驱动速度。
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