CN102414448A - 压缩机 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于调整螺杆式压缩机的容积比的系统。该系统可使用转子缸体中的端口使来自压缩腔的蒸气旁通至压缩机的排出通路。可使用阀来打开或关闭所述端口，以获得压缩机中不同的容积比。

Description

压缩机
相关申请的交叉引用
本申请要求于2009年3月26日提交的题为“COMPRESSOR”(压缩机)的美国临时申请No.61/163,647的优先权和权益，该临时申请通过引用方式被纳入本文。
背景技术
本申请总体涉及容积式压缩机(positive-displacementcompressor)。更具体地，本申请涉及对螺杆式压缩机的容积比进行控制。
在旋转螺杆式压缩机中，进气和压缩可以通过两个紧密配合的、旋转的、螺旋叶型转子来实现，这两个转子交替地将气体吸至螺纹中并将气体压缩至较高压强。螺杆式压缩机是具有进气和压缩循环(类似于活塞/往复式压缩机)的容积式设备(positive displacementdevice)。螺杆式压缩机的转子可被封装在紧密配合的孔中，这些孔被设置为具有用于限定压缩机的入口容积和排出容积的固有几何特征，以向压缩机提供固有容积比。压缩机的容积比应与包含该压缩机的系统的容积比匹配，由此避免压缩过度或压缩不足，以及产生无效功。在闭环式(closed loop)制冷系统中，在热侧和冷侧热交换器中形成系统的容积比。
固定容积比的压缩机可用于避免可变容积比机器的成本和复杂性。具有设置在壳体内的固定入口和排出端口的螺杆式压缩机可被优化用于具体设定一套抽吸和排出工况/压强。然而，连接有压缩机的系统很少时时精确运行在相同工况下，尤其是在空气调节的应用中。夜间、白天和季节温度可影响系统的容积比和压缩机运行的效率。在负载变化的系统中，冷凝器中释放的热量波动，使得高侧压强上升或下降，导致压缩机的容积比偏离压缩机的最优容积比。
例如，制冷系统可包括压缩机、冷凝器、膨胀设备和蒸发器。压缩机的效率与蒸发器和冷凝器内的饱和工况相关。冷凝器和蒸发器内的压强可被用于在压缩机的外部建立系统的压强比。在现有实例中，压强比/压缩比可以是4。容积比或Vi通过以下关系式与压缩比相关联：Vi1/k，其中k是被压缩的气体或制冷剂的比热率(ratio of specificheat)。通过使用上述关系式，现有实例的压缩机几何结构的固有容积比为3.23，此容积比使压缩机在全负载工况下表现最优性能。然而，在部分负载、低环境工况或夜间时，制冷系统中冷凝器的饱和工况降低，而蒸发器工况保持相对恒定。为了维持压缩机在部分负载或低环境工况下的最优性能，压缩机的Vi应被降低至2.5。
因此，需要一种系统，其在部分负载或低环境工况下改变压缩机的容积比，而不需使用成本高且复杂的设备，诸如滑阀。
发明内容
本发明旨在一种压缩机，其包括一个压缩机构。该压缩机构被配置和定位为从进入口通路接收蒸气并将压缩的蒸气提供至排出通路。该压缩机还包括：一个端口，其被定位在压缩机构内，用于使压缩机构中的一部分蒸气旁通到排出通路；一个阀，被配置和定位为控制蒸气流过所述端口。该阀具有允许蒸气从压缩机构流至排出通路的第一位置，以及防止蒸气从压缩机构流至排出通路的第二位置。该压缩机具有对应于阀处于第二位置的第一容积比，以及对应于阀处于第一位置的第二容积比。第一容积比大于第二容积比。根据预定工况控制该阀，以使压缩机运行在第一容积比或第二容积比。
本发明还旨在一种螺杆式压缩机，包括：一个接收蒸气的进入口通路和一个供应蒸气的排出通路；以及一对相互啮合的转子。该对相互啮合的转子中的每个转子被定位在相应的缸体中。该对相互啮合的转子被配置为从进入口通路接收蒸气并将压缩蒸气提供至排出通路。该螺杆式压缩机还包括：一个端口，被定位在至少一个转子缸体中，以使由该对相互啮合的转子形成的压缩袋(compression pocket)中的一部分蒸气旁通到排出通路；以及一个阀，被配置和定位为控制蒸气流过所述端口。该阀具有允许蒸气从压缩袋流至排出通路的打开位置，以及防止蒸气从压缩袋流至排出通路的关闭位置。该压缩机具有对应于阀处于关闭位置的第一容积比以及对应于阀处于打开位置的第二容积比。第一容积比大于第二容积比。根据预定工况控制该阀，以使压缩机运行在第一容积比或第二容积比。
由于使用较低容积比带来的更好的部分负载性能，本发明相对于固定容积比压缩机的一个优势是改进的能效等级(EER)。
附图说明
图1示出暖通空调系统的示例性实施方案。
图2示出示例性蒸气压缩系统的立体图。
图3和4示意性示出蒸气压缩系统的示例性实施方案。
图5示出具有示例性实施方案的容积比控制系统的压缩机的局部剖视图。
图6示出图5的压缩机的一部分的放大图。
图7示出被配置为第一容积比的图5的压缩机的横截面图。
图8示出被配置为第二容积比的图5的压缩机的横截面图。
图9示出具有另一示例性实施方案的阀体的图5的压缩机的横截面图。
图10示出在示例性实施方案中对于选定饱和排出温度在阀体上的力之差的图表。
图11示出具有另一示例性实施方案的容积比控制系统的压缩机的横截面图。
图12示出图11的压缩机的横截面图。
图13示出用于图11的压缩机的孔的样式的示例性实施方案。
图14示意性示出可与图11的压缩机一起使用的容积比控制系统的另一实施方案。
图15示出具有另一示例性实施方案的用于容积比控制系统的阀的压缩机的横截面图。
图16示出具有又一示例性实施方案的容积比控制系统的压缩机的横截面图。
图17示出图16的压缩机的横截面图。
图18示出具有示例性孔样式的图16的压缩机的横截面图。
具体实施方式
图1示出了一个用于典型商业设施的建筑物12中的暖通空调(HVAC)系统10的示例性环境。系统10可包括蒸气压缩系统14，其可供应冷却的液体，该冷却的液体可用于冷却建筑物12。系统10可包括一个锅炉16以及一个空气分配系统，所述锅炉供应加热的液体，所述加热的液体可用于给建筑物12供暖，所述空气分配系统使空气在建筑物12内循环。该空气分配系统也可以包括空气返回管18、空气供应管20和空气处理器22。空气处理器22可包括一个热交换器，该热交换器通过导管24连接到锅炉16和蒸气压缩系统14。根据系统10的运行模式，空气处理器22中的热交换器可从锅炉16接收加热的液体或从蒸气压缩系统14接收冷却的液体。系统10被显示为在建筑物12的每一层具有分立的空气处理器，但应理解所述部件可在两层或多层之间共享。
图2和3示出了可在HVAC系统10中使用的示例性蒸气压缩系统14。蒸气压缩系统14可将制冷剂循环通过一始于压缩机32且包括冷凝器34、一个(或多个)膨胀阀或装置36以及蒸发器或液体冷却器38的回路。蒸气压缩系统14还可包括一个控制面板40，该控制面板可包括模数(A/D)转换器42、微处理器44、非易失性存储器46和接口板48。在蒸气压缩系统14中可用作制冷剂的流体的一些实施例是基于氢氟碳(HFC)的制冷剂，如R-410A、R-407、R-134a；氢氟烯烃(HFO)；“天然”制冷剂，如氨(NH3)、R-717、二氧化碳(CO2)、R-744；或基于烃的制冷剂、水蒸气或任何其他合适类型的制冷剂。在一个示例性实施方案中，蒸气压缩系统14可使用变速驱动装置(VSD)52、马达50、压缩机32、冷凝器34、膨胀阀36和/或蒸发器38中的一个或多个。
和压缩机32一同使用的马达50可由变速驱动装置(VSD)52供电，或可直接由交流(AC)或直流(DC)电源供电。如果使用了VSD 52，则该VSD从AC电源接收具有某一固定的线电压和固定的线频率的AC电，并且向马达50提供具有可变电压和频率的电。马达50可包括任何类型的电动马达，其可由VSD供电或直接由AC或DC电源供电。马达50可以是任何其他适合的马达类型，例如，开关磁阻马达、感应马达、电子整流永磁式马达。在一个替代的示例性实施方案中，其他驱动机构——诸如蒸汽式或燃气式涡轮机或发动机——以及相关联的部件可用于驱动压缩机32。
压缩机32将制冷剂蒸气压缩，并且通过排出通路将该蒸气递送到冷凝器34。在一个示例性实施方案中，压缩机32可以是螺杆式压缩机。由压缩机32递送到冷凝器34的制冷剂蒸气将热传递给流体，例如水或空气。由于与流体的热传递，制冷剂蒸气在冷凝器34中冷凝成制冷剂液体。来自冷凝器34的液体制冷剂流经膨胀装置36流到蒸发器38。在图3所示的示例实施方案中，冷凝器34是水冷式的，并且包括了连接到冷却塔56的管束54。
递送到蒸发器38的液体制冷剂从另一流体——其可以是与用于冷凝器34的流体相同或不同类型的流体——吸收热，并且相变至制冷剂蒸气。在图3示出的示例性实施方案中，蒸发器38包括连接到冷却负载62的一个管束，其具有供应管线60S和返回管线60R。过程流体——例如水、乙二醇、氯化钙盐水、氯化钠盐水或任何其他适合的液体——经由返回管线60R进入蒸发器38，并且经由供应管线60S离开蒸发器38。蒸发器38冷却了管子中的过程流体的温度。在蒸发器38中的管束可包括多个管子和多个管束。蒸气制冷剂离开蒸发器38并且通过吸入管线返回压缩机32以完成该循环。
图4与图3相似，其示出了具有中间回路64的蒸气压缩系统14，所述中间回路64被包含在冷凝器34和膨胀装置36之间。中间回路64具有入口管线68，该入口管线可直接连接至冷凝器34或可与冷凝器34流体连通。如图所示，入口管线68包括一个定位于中间容器70上游的膨胀装置66。在一个示例性实施方案中，中间容器70可以是也称为闪蒸式中冷器(flash intercooler)的闪蒸箱。在一个替代的示例性实施方案中，中间容器70可被配置为一个热交换器或“表面式节约器(surface economizer)”。在图4示出的配置中，即中间容器70被用作闪蒸箱，第一膨胀装置66运行以降低从冷凝器34接收的液体的压强。在膨胀过程中，一部分液体被蒸发。中间容器70可用于将蒸气与从第一膨胀装置66接收的液体分离，并可允许液体的进一步膨胀。蒸气可由压缩机32通过管线74从中间容器70抽到吸入入口、压强介于吸入和排出之间的端口、或压缩的中间级。收集在中间容器70中的液体因膨胀过程而处于低焓值。来自中间容器70的液体在管线72中通过第二膨胀装置36流至蒸发器38。
在一个示例性实施方案中，压缩机32可包括压缩机壳体，该壳体包含压缩机32的工作部件。来自蒸发器38的蒸气可被导向至压缩机32的进入口通路。压缩机32通过压缩机构压缩蒸气并将压缩的蒸气通过排出通路传送至冷凝器34。马达50可通过驱动轴被连接至压缩机32的压缩机构。
蒸气从压缩机32的进入口通路流动进入压缩机构的压缩袋。该压缩袋因压缩机构的运行而减小尺寸，从而压缩蒸气。压缩蒸气可被排进排出通路。例如，对于螺杆式压缩机，该压缩袋被限定在压缩机各转子的多个表面之间。随着压缩机转子彼此接合，压缩机转子(也称为叶型部)之间的压缩袋尺寸减小并在轴向上移动至压缩机的排出侧。
随着蒸气在压缩袋中行进，一个端口可被定位在压缩机构中，在排出端前面。该端口可为压缩袋中的蒸气提供一个从压缩机构的中间点至排出通路的流动路径。一个阀可被用于(完全或部分地)打开并关闭由该端口提供的流动路径。在一个示例性实施方案中，该阀可被用于通过使蒸气从该端口流至排出通路或使蒸气不能从该端口流至排出通路来控制压缩机32的容积比。根据阀的位置，该阀可向压缩机32提供两个(或更多个)预定容积比。
压缩机32的容积比可通过以下方式计算：用进入进入口通路的蒸气体积(或者是开始压缩蒸气之前压缩袋中的蒸气体积)除以从排出通路排出的蒸气体积(或者是在压缩蒸气之后从压缩袋获得的蒸气体积)。由于端口被定位在压缩机构的排出端之前或上游，从端口到排出通路的蒸气流可增加排出通路处的蒸气体积，因为来自该端口的具有较大体积的部分地压缩的蒸气与来自压缩机构的排出端的具有较小体积的完全或充分地压缩的蒸气混合。来自该端口的蒸气的体积比来自压缩机构的排出端的蒸气的体积大，因为压强和体积是反向相关的，因此相比于较高压强的蒸气，较低压强的蒸气将具有相应更大的体积。因此，压缩机32的容积比可基于是否允许蒸气从该端口流出来调整。当阀处于关闭位置时，即，阀阻止蒸气从该端口流出，压缩机32在全负载容积比下运行。当阀处于开放位置时，即，阀允许蒸气从该端口流出，压缩机在比全负载容积比更小的部分负载容积比下运行。在一个示例性实施方案中，有多种因素可确定全负载容积比和部分负载容积比之间的差异，例如，所述端口的数量和位置以及阀允许通过所述端口的蒸气的量都可被用于调整压缩机32的部分负载容积比。在另一示例性实施方案中，所述端口88的配置或形状可被用于调整压缩机32的部分负载容积比。
图5和6示出压缩机的示例性实施方案。压缩机132包括压缩机壳体76，其包含压缩机32的工作部件。压缩机壳体76包括进入口壳体78和转子壳体80。来自蒸发器38的蒸气可被导向至压缩机132的进入口通路84。压缩机132压缩蒸气并将压缩蒸气通过排出通路82传送至冷凝器34。马达50可通过驱动轴连接至压缩机132的转子。压缩机132的转子可通过相互啮合的槽脊和凹槽(lands and grooves)而彼此匹配地接合。压缩机132的每一转子都可在位于转子壳体80内的精确加工的缸体86中旋转。
在图5-8示出的示例性实施方案中，端口88可在缸体86中被定位在转子排出端之前。端口88可为压缩袋中的蒸气提供从转子的中间点到排出通路82的流动路径。阀90可被用于(完全或部分地)打开和关闭由端口88提供的流动路径。阀90可被定位在转子下方并基本垂直于蒸气流地延伸跨越压缩机132。在一个示例性实施方案中，阀90可通过使蒸气从端口88流至排出通路82或使蒸气不能从端口88流至排出通路82来自动控制压缩机32的容积比。根据阀90的位置，阀90可向压缩机132提供两个(或更多个)预定容积比。一个(或多个)端口88可在与缸体86的阳转子和/或阴转子相关联的部分处延伸穿过缸体86。在示例性实施方案中，与阳转子相关联的一个(或多个)端口88的尺寸可以不同于与阴转子相关联的一个(或多个)端口88的尺寸。排出通路82可部分在阀90下方延伸，且端口88可包括被流体连接至排出通路82的通道。
图7和8分别示出处于打开位置和关闭位置的阀90，用于允许或防止蒸气从端口88流至排出通路82。在图7中，阀90被定位在关闭位置，由此防止或阻止蒸气从端口88流至排出通路82。在阀90处于关闭位置的情况下，随着蒸气朝排出通路82轴向地行进，压缩机132中转子对蒸气的压缩可通过转子使容积减小来实现，这导致压缩机132在全负载容积比下运行。
在图8中，阀90被定位在打开位置，由此允许蒸气从端口88流至排出通路82。在阀90处于打开位置的情况下，随着蒸气朝排出通路82轴向地行进，压缩机132中转子对蒸气的压缩可通过转子使容积减小来实现。然而，部分蒸气可流至端口88并接着流至排出通路82。换句话说，当阀90处于打开位置时，压缩袋中的部分蒸气可通过从端口88行进至排出通路82来绕过转子的一部分。来自转子排出端的排出通路82中的蒸气和来自端口88的蒸气导致排出处蒸气的体积更大和压缩机132的部分负载压缩比。
阀90可包括紧贴地定位在孔104中的阀体或梭状物102，以避免不必要的泄漏。阀体102还可包括一个或多个垫圈或密封件，以防止流体泄漏。阀体102可具有变化的直径，包括较大直径部分106和较小直径部分108。在如图9所示的一个示例性实施方案中，阀体102可具有对应于缸体86中每一端口88的大直径部分106。在一个示例性实施方案中，孔104的端部可被密封且孔104的部分或容积可由流体加压或排出，以使阀体102在孔104中来回移动。当阀体102被定位在关闭位置时(图7和9)，阀体102的较大直径部分106阻塞或关闭端口88。当阀体102被定位打开位置时(见图8)，阀体102的较小直径部分108被定位为邻近端口88，以允许蒸气从端口88绕较小直径部分108流至排出通路82。
在示例性实施方案中，根据吸入压强(例如，进入进入口通路84的蒸气压强)以及排出压强(例如，从排出通路82排出的蒸气压强)，阀90可自动打开或关闭。例如，吸入压强可被应用至位于阀体102的一个端部处的较大直径部分106，而排出压强可被应用至位于阀体102另一端部处的较小直径部分108。处于吸入压强下的流体可通过内部或外部管道被提供至孔104和较大直径部分106，以在阀体102上产生第一力。应用至阀体102的第一力可等于流体压强(吸入压强)乘以较大直径部分106的面积。类似地，处于排出压强的流体可通过内部或外部管道被提供至孔104和较小直径部分108，以在阀体102上产生与阀体102上的第一力相对的第二力。应用至阀体102的第二力可等于流体压强(排出压强)乘以较小直径部分108的面积。
当第一力等于第二力时，阀体102可保持基本固定的位置。当第一力超过第二力时，阀体102可在孔104内被推动或移动，以将阀90定位在打开位置或关闭位置。在图7的示例性实施方案中，第一力使阀体102移向关闭位置。相反，当第二力大于第一力时，阀体102可在孔104内被推动或移动，以将阀90定位在与第一力较大时获得的阀位置的相对的位置处。在图8的示例性实施方案中，第二力使阀体102移向打开位置。图10是一图表，其显示了在一个示例性实施方案中对于选定的饱和排出温度，阀体102上第一力和第二力之间的力之差(以及相应的阀位置)，并给出阀体102的特定转换点的实例。该转换点可通过调整作用在阀体102上的压强或弹簧力而被移动。
在示例性实施方案中，较大直径部分106和较小直径部分108的尺寸可设定为在吸入和排出压强达到预定点时允许阀体102能够自动移动。例如，该预定点可与预选定压缩比或预选定容积比相关。在另一示例性实施方案中，阀90可包括机械止动件，例如，位于孔104中的肩部，以限制阀体102向两个位置(例如，打开和关闭位置)的运动。在另一示例性实施方案中，阀体102可移向在打开和关闭位置之间的中间位置，该中间位置允许蒸气从端口88的部分流动，以获得压缩机132的另一容积比。在另一示例性实施方案中，阀体102可具有多个变化直径部分，以基于每个变化直径部分允许的流自端口88的蒸气的量为压缩机132获得不同的容积比。
在另一示例性实施方案中，一个弹簧可定位在孔104中，靠近较大直径部分106，以补充第一力。使用弹簧可使关闭位置和打开位置之间的过渡平滑，并且如果力之差保持在转换点附近，则使用弹簧还可避免位置之间的频繁转换。在另一示例性实施方案中，弹簧还可被定位在孔104中，靠近较小直径部分108，以补充第二力。
在另一示例性实施方案中，阀体102的位置可由一个或多个电磁阀控制，以改变阀体102每个端部处的压强。可通过感应压缩机132外侧或外部的吸入和排出压强并接着调整阀体102每个端部上的压强来控制所述电磁阀。
在图11-14示出的示例性实施方案中，端口288可被定位在缸体286中，位于转子的排出端部之前。端口288可向压缩袋中的蒸气提供从转子的中间点至排出通路282的流动路径。阀290可被用于(完全或部分地)打开和关闭由端口288提供的流动路径。阀290可被定位在转子下方并基本平行于压缩机232中的蒸气流延伸。在一个示例性实施方案中，根据系统工况，阀290可通过使蒸气能够从端口288流至排出通路282或使蒸气不能从端口288流至排出通路282来控制压缩机232的容积比。根据阀290的位置，阀290可向压缩机232提供两个(或更多个)预定容积比。端口288可在与阳转子和/或阴转子相关联的缸体286部分处延伸穿过缸体286。在示例性实施方案中，与阳转子相关联的端口288的尺寸可以不同于与阴转子相关联的端口288的尺寸。排出通路282可部分在阀290下方延伸，且端口288可包括被流体连接至排出通路282的通道。
图12示出处于关闭位置的阀290A，由此防止或阻止蒸气从端口288流至排出通路282；并示出处于打开位置的阀290B，由此允许蒸气从端口288流至排出通路282。在阀290A处于关闭位置和阀290B处于打开位置的情况下，随着蒸气朝阀290A和290B的排出通路282轴向地行进，压缩机232中转子对蒸气的压缩可通过转子使容积减小来实现。然而，部分蒸气可流至与阀290B相关联的端口288并接着流至排出通路282。来自转子排出端的排出通路282中的蒸气和来自与阀290B相关联的端口288的蒸气导致排出处蒸气的体积更大和压缩机232的第一个部分负载压缩比。
当阀290A和290B都处于关闭位置时，随着蒸气朝排出通路282轴向地行进，压缩机232中转子对蒸气的压缩可通过转子使容积减小来实现，这导致压缩机232在全负载容积比下运行。当阀290A和290B都处于打开位置时，随着蒸气朝排出通路282轴向地行进，压缩机232中转子对蒸气的压缩可通过转子使容积减小来实现。然而，部分蒸气可流进端口288并接着流至排出通路282。换句话说，当290A和290B都处于打开位置时，压缩袋中的部分蒸气可通过从端口288行进至排出通路282来绕过转子的一部分。来自转子排出端的排出通路282中的蒸气和来自端口288的蒸气导致排出处蒸气的体积更大和压缩机132的低于第一个部分负载压缩比的第二个部分负载压缩比。
阀290可包括紧贴地定位在孔204中的阀体202，以避免不必要的泄漏。阀体202还可包括一个或多个垫圈或密封件，以防止流体泄漏。阀体202可具有基本一致的直径。在一个示例性实施方案中，孔204的一端可被密封，且可在孔204密封端的附近提供流体接头206。孔204的另一端可被暴露至排出压强下的流体。流体接头206可被用于调整孔204密封端中的流体压强的幅度，即，对孔204的密封端加压或排出，以使阀体202在孔204中来回移动。流体接头206可被连接至阀208(见图14)，例如比例阀或三向阀，其用于通过流体接头206向孔204的密封端供应不同压强的流体。阀208可允许处于排出压强(PD)的流体、处于低于排出压强的参考压强(PREF)的流体或者处于排出压强和参考压强的流体的混合物流至流体接头206。在一个示例性实施方案中，参考压强可等于或大于吸入压强。在另一示例性实施方案中，阀208可利用来自润滑系统的油来运行。在另一示例性实施方案中，可使用多个阀向流体接头206供应流体。阀208可基于测得的系统参数(例如，排出压强、吸入压强、蒸发温度、冷凝温度或其他适合的参数)通过控制系统来控制。当阀体202被定位在关闭位置时，阀体202阻塞或关闭端口288。当阀体202被定位在打开位置时，阀体202至少部分地远离端口288移动，以允许来自端口288的蒸气流至排出通路282。蒸气可从端口288流至排出通路282，这是因为压缩袋中的压强比排出压强大。一旦蒸气进入端口288，就可能因蒸气在孔204中的膨胀而在蒸汽中出现压降。
在一个示例性实施方案中，阀290可根据向孔204的密封端供应流体或从密封端移走流体而打开或关闭。为了将阀体202移动至关闭位置，处于排出压强的流体通过阀208被供应至流体接头206。处于排出压强的流体通过克服被施加至阀体202相对侧的力将阀体202远离孔204的密封端移动，以关闭或密封端口288。相反，为了将阀体202移动至打开位置，处于参考压强的流体通过阀208被供应至流体接头206。处于参考压强的流体使得阀体202能够朝向孔204的密封端移动，以打开或露出端口288，因为施加至阀体202相对侧的力大于施加至孔204密封端的阀体202的力。使用阀208来调整孔204密封端中流体压强的幅度，这使得阀290能够根据具体的系统工况而打开或关闭。
在另一示例性实施方案中，一个弹簧可被定位在孔204的密封端，以补充用于关闭阀的流体的力。使用弹簧可使关闭位置和打开位置之间的过渡平滑，并可在力之差位于转换点附近时避免位置之间的频繁转换。
在又一示例性实施方案中，多个阀290可被独立地控制，以允许一个阀290打开，同时关闭另一阀290。当多个阀290被独立地控制时，每个阀都可具有相应的阀208，其被独立地控制，以如系统工况所确定的将流体供应至阀290。在另一示例性实施方案中，多个阀290可被联合控制，以具有同时打开或关闭的阀。当多个阀290被联合控制时，单个阀208可用于将流体供应至多个阀290。然而，每个阀290都可具有相应的阀208，其接收共同或联合控制信号，以打开或关闭阀290。
在图15示出的又一示例性实施方案中，孔204可通过通道210被连接至排出通路282。当孔204的尺寸不允许孔204和排出通路282之间的直接流体连接时，可使用通道210。通道210可具有任何适合的尺寸或形状，以允许流体从孔204流至排出通路282。
在图16-18示出的示例性实施方案中，端口388可被定位在缸体386中，位于转子的排出端之前。端口388可向压缩袋中的蒸气提供从转子的中间点至排出通路382的流动路径。阀390可用于(完全或部分地)打开和关闭由端口388提供的流动路径。阀390可被定位在转子下方且处于转子之间的基本中间位置，并基本平行于压缩机332中的蒸气流延伸。在一个示例性实施方案中，根据系统工况，阀390可通过使蒸气能够从端口388流至排出通路382或使蒸气不能从端口388流至排出通路382来控制压缩机332的容积比。根据阀390的位置，阀390可向压缩机332提供两个(或更多个)预定容积比。端口388可在与阳转子和/或阴转子相关联的缸体386的部分处延伸穿过缸体386。在示例性实施方案中，与阳转子相关联的端口388的尺寸可以不同于与阴转子相关联的端口388的尺寸。
图16示出处于关闭位置的阀390，由此防止或阻止蒸气从端口388流至排出通路382。当阀390处于关闭位置时，随着蒸气朝排出通路382轴向地行进，压缩机332中转子对蒸气的压缩可通过转子使容积的减小来实现，这导致压缩机332的全负载容积比。图17示出处于打开位置的阀390，由此允许蒸气从端口388流至排出通路382。当阀390处于打开位置时，随着蒸气朝排出通路382轴向地行进，压缩机332中转子对蒸气的压缩可通过转子使容积减小来实现。然而，部分蒸气可流进端口388并接着流至排出通路382。换句话说，当阀390处于打开位置时，压缩袋中的一部分蒸气可通过从端口388行进至排出通路382而绕过转子的一部分。来自转子排出端的排出通路382中的蒸气和来自端口388的蒸气导致排出处蒸气的体积更大和压缩机332低于全负载压缩比的部分负载压缩比。
阀390可包括紧贴地定位在孔304中的阀体302，以避免不必要的泄漏。阀体302还可包括一个或多个垫圈或密封件，以防止流体泄漏。阀体302可具有基本一致的直径。在一个示例性实施方案中，孔304的一端可被密封，且可在孔304密封端的附近提供流体接头306。孔的另一端可被暴露至排出压强下的流体。流体接头306可被用于调整孔204密封端的流体压强的幅度，即，对孔204的密封端加压或排出，以使阀体302在孔304中来回移动。流体接头306可被连接至阀，例如比例阀或三向阀，其用于通过流体接头306向孔304的密封端供应不同压强的流体。处于排出压强(PD)的流体、处于低于排出压强的参考压强(PREF)的流体或者处于排出压强和参考压强的流体的混合物可流至流体接头306。在另一示例性实施方案中，可使用多个阀向流体接头306供应流体。供应流体接头306的阀可基于测得的系统参数(例如，排出压强、吸入压强、蒸发温度、冷凝温度或其他适合的参数)通过控制系统来控制。当阀体302被定位在关闭位置时，阀体302阻塞或关闭端口388。当阀体302被定位在打开位置时，阀体302远离端口388移动，以允许蒸气从端口388流至排出通路382。
在一个示例性实施方案中，阀390可根据向孔304密封端供应流体或从密封端移走流体而打开或关闭。为了将阀体302移动至关闭位置，处于排出压强的流体被供应至流体接头306。处于排出压强的流体通过克服被施加至阀体302相对侧的力使得阀体302远离孔304的密封端移动，以关闭或密封端口388。相反，为了将阀体302移动至打开位置，处于参考压强的流体被供应至流体接头306。处于参考压强的流体使得阀体302能够朝向孔304的密封端移动，以打开或露出端口388，因为施加至阀体302相对侧的力大于施加至孔304密封端的阀体302的力。对孔304密封端的加压或排出使得阀390能够根据具体工况而打开和关闭。
在另一示例性实施方案中，一个弹簧可被定位在孔304的密封端，以补充用于关闭阀的流体的力。使用弹簧可使在关闭位置和打开位置之间的过渡平滑。
在示例性实施方案中，容积比控制系统的端口和/或阀可用来通过以下方式调整压缩机的容积比：调整端口和/或阀的尺寸，和/或相对于转子和/或排出路径定位端口和/或阀。通过增大端口的尺寸，更大体积的蒸气可穿过端口。类似地，通过减小端口的尺寸，更少体积的蒸气可穿过端口。额外地或替代地，相对于一个阀包括多个端口可增大蒸气的体积。通过将端口和阀更接近于转子的排出端定位，可降低穿过端口行进的蒸气的体积差。类似地，通过将端口和阀更远离转子的排出端定位，可提高穿过端口行进的蒸气的体积差。
在其他示例性实施方案中，孔和在阀中使用的阀体可具有易于制造的标准形状。例如，孔可以为圆柱形，包括直立圆柱形，阀体可以为相应的柱形或活塞形，包括直立圆柱形。然而，孔和阀体可具有如所需的能够打开和关闭缸体中端口的任何适合形状。
在另一示例性实施方案中，滑阀及其相应控制可以与容积比控制系统一起使用。与容积比控制系统一起使用滑阀可提供更平滑的容积与输气量曲线(Vi vs.capacity curve)。
尽管仅示出和描述了本发明的一些特征和实施方案，但是在本质上不偏离在权利要求中所陈述的技术方案的新颖性教导和优点的情况下，本领域的技术人员可想到许多修改和变化(例如，在各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例，参数值(例如温度、压强等)，安装布置，材料的使用，颜色，定向等方面的变型)。任何过程或方法步骤的次序或顺序可根据替代实施方案而改变或重新排序。因此，可以理解的是，所附权利要求旨在覆盖所有这些落在本发明的实质内的修改和改变。另外，为了提供示例性实施方案的简练说明，并没有描述实际实施方案的所有特征(例如，那些不涉及目前实施本发明所预期的最佳模式的特征，或那些不涉及本发明要求授权的特征)。应理解的是，在任何实际实施方案的发展过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施决策。如此的开发工作是复杂和费时的，但仍然是受益本公开内容的普通技术人员设计、加工和生产的常规任务，不需要过多的实验。

Claims (20)

1.一种压缩机，包括：
一个压缩机构，该压缩机构被配置和定位为从进入口通路接收蒸气并将压缩的蒸气提供至排出通路；
一个端口，被定位在所述压缩机构内，用于使所述压缩机构中的一部分蒸气旁通至所述排出通路；
一个阀，被配置和定位为控制蒸气流过所述端口，该阀具有允许蒸气从所述压缩机构流至所述排出通路的第一位置，以及防止蒸气从所述压缩机构流至所述排出通路的第二位置；
该压缩机具有对应于所述阀处于第二位置的第一容积比，以及对应于所述阀处于第一位置的第二容积比，所述第一容积比大于所述第二容积比；以及
根据预定工况控制该阀，以使所述压缩机运行在所述第一容积比或所述第二容积比。
2.根据权利要求1所述的压缩机，其中该阀包括定位在孔中的阀体。
3.根据权利要求2所述的压缩机，其中根据施加至所述阀体相对端的力之差，所述阀体能够在所述孔中在所述第一位置和所述第二位置之间移动。
4.根据权利要求3所述的压缩机，其中所述孔被定位所述压缩机构中，基本横向于所述压缩机构中的蒸气流。
5.根据权利要求4所述的压缩机，其中所述阀体包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一直径，所述第二部分具有小于所述第一直径的第二直径。
6.根据权利要求5所述的压缩机，其中：
处于第一压强的第一流体被供应至所述孔，以将第一力施加在所述阀体的第一部分上；
处于第二压强的第二流体被供应至所述孔，以将第二力施加在所述阀体的第二部分上；以及
所述第二压强大于所述第一压强。
7.根据权利要求6所述的压缩机，其中：
响应于所述阀体的第一部分被定位在所述孔中远离所述端口，所述阀处于所述第一位置，以允许蒸气通过所述端口而流至所述孔中；
响应于所述阀体的第一部分被定位在所述孔中以关闭所述端口，所述阀处于第二位置，从而防止蒸气通过所述端口而流至所述孔中；以及
响应于所述第二力大于所述第一力，所阀被定位在所述第一位置；并且响应于所述第一力大于所述第二力，所述阀被定位在所述第二位置。
8.根据权利要求3所述的压缩机，其中所述孔被定位在所述压缩机构中，基本平行于所述压缩机构中的蒸气流。
9.根据权利要求8所述的压缩机，其中：
处于第一压强的第一流体被供应至所述孔，以将第一力施加在所述阀体靠近所述排出通路的第一端上；以及
处于第二压强的第二流体被供应至所述孔，以将第二力施加在所述阀体与第一端相对的第二端上。
10.根据权利要求9所述的压缩机，其中：
响应于所述阀体被定位在所述孔中远离所述端口，所述阀处于第一位置，以允许蒸气通过所述端口而流至所述孔中；
响应于所述阀体被定位在所述孔中以关闭端口，所述阀处于第二位置，从而防止蒸气通过所述端口而流至所述孔中；以及
响应于所述第一力大于所述第二力，所述阀被定位在所述第一位置；并且响应于所述第二力大于所述第一力，所述阀被定位在所述第二位置。
11.一种螺杆式压缩机，包括：
一个接收蒸气的进入口通路和一个供应蒸气的排出通路；
一对相互啮合的转子，该对相互啮合的转子中的每个转子被定位在相应的缸体中，该对相互啮合的转子被配置为从所述进入口通路接收蒸气并将压缩的蒸气提供至所述排出通路；
一个端口，被定位在至少一个转子缸体中，以使一部分蒸气从该对相互啮合的转子形成的压缩袋旁通到所述排出通路；
一个阀，被配置和定位为控制蒸气流过所述端口，该阀具有允许蒸气从所述压缩袋流至所述排出通路的打开位置，以及防止蒸气从所述压缩袋流至所述排出通路的关闭位置；
该压缩机具有对应于所述阀处于关闭位置的第一容积比以及对应于所述阀处于打开位置的第二容积比，所述第一容积比大于所述第二容积比；以及
根据预定工况控制该阀，以使所述压缩机运行在所述第一容积比或所述第二容积比。
12.根据权利要求11所述的螺杆式压缩机，其中该阀包括定位在孔中的阀体。
13.根据权利要求12所述的螺杆式压缩机，其中该孔被定位为基本平行于该对相互啮合的转子中的蒸气流。
14.根据权利要求13所述的螺杆式压缩机，其中该孔被定位在所述缸体之间或靠近一个缸体。
15.根据权利要求11所述的螺杆式压缩机，其中：
该阀包括定位在第一孔中第一阀体和定位在第二孔中的第二阀体；
所述第一孔和所述第二孔被定位为靠近相应缸体，基本平行于该对相互啮合的转子中的蒸气流；以及
响应于所述第一阀体或所述第二阀体中的至少一个被定位在相应孔中远离相应端口，该阀处于打开位置，以允许蒸气流过所述端口。
16.根据权利要求13所述的螺杆式压缩机，其中：
处于排出压强的第一流体被供应至所述孔，以将第一力施加在所述阀体靠近所述排出通路的第一端上；
处于第二压强的第二流体被供应至所述孔，以将第二力施加在所述阀体与第一端相对的第二端上；以及
响应于施加至所述阀体的第一力和第二力的差，所述阀体能够在所述孔中在打开位置和关闭位置之间移动。
17.根据权利要求16所述的螺杆式压缩机，还包括一个控制所述第二流体流动的控制阀，该控制阀被配置为将处于排出压强的流体或压强低于排出压强的流体提供为所述第二流体。
18.根据权利要求16所述的压缩机，其中：
响应于所述阀体被定位在所述孔中远离所述端口，所述阀处于打开位置，以允许蒸气通过所述端口而流至所述孔中；
响应于所述阀体被定位在所述孔中以关闭所述端口，所述阀处于关闭位置，从而防止蒸气通过所述端口而流至所述孔中；以及
响应于所述第一力大于所述第二力，所述阀被定位在打开位置；并且响应于所述第二力大于所述第一力，所述阀被定位在关闭位置。
19.根据权利要求12所述的螺杆式压缩机，其中该孔被定位为基本横向于该对相互啮合的转子中的蒸气流。
20.根据权利要求19所述的螺杆式压缩机，其中：
该阀体包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一直径，所述第二部分具有小于所述第一直径的第二直径；
处于吸入压强的第一流体被供应至所述孔且一个弹簧被定位在所述孔中靠近所述阀体的第一位置，以将第一力施加在所述阀体的第一部分上；
处于排出压强的第二流体被供应至所述孔，以将第二力施加在所述阀体的第二部分上；
响应于施加至所述阀体的所述第一力和所述第二力的差，所述阀体能够在所述孔中在打开位置和关闭位置之间移动；
响应于所述阀体的第一部分被定位在所述孔中远离所述端口，所述阀处于打开位置，以允许蒸气通过所述端口而流至所述孔中；
响应于所述阀体的第一部分被定位在所述孔中以关闭所述端口，所述阀处于关闭位置，从而防止蒸气通过所述端口而流至所述孔中；以及
响应于所述第二力大于所述第一力，所述阀被定位在打开位置；并且响应于所述第一力大于所述第二力，所述阀被定位在关闭位置。
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