CN102792026A - 包括流量和温度控制装置的压缩机系统 - Google Patents

Abstract

一种用在充满润滑剂的压缩机系统中的热控制阀，所述压缩机系统包括产生控制信号的控制器，所述热控制阀包括：阀体，所述阀体包括热冷却剂入口、被冷却冷却剂入口、混合冷却剂出口、致动器空间以及圆柱形孔。套筒定位在所述圆柱形孔内并且能够在第一位置、第二位置和第三位置之间移动，并且电气致动器至少部分地设置在所述致动器空间内并且能够响应于所述控制信号而操作，以使得所述套筒在所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置之间移动。

Description

包括流量和温度控制装置的压缩机系统

技术领域

本发明涉及压缩机。更具体地，本发明涉及用于管理压缩机系统中的润滑剂/冷却剂的流量和温度的机构。

背景技术

例如包括接触冷却旋转式螺杆空气端（airend）的压缩机系统将诸如油的润滑冷却剂（在本文被称为润滑剂、冷却剂、油等）注入到压缩腔中，以吸收由空气的压缩和润滑产生的热量。油的温度必须保持在一定范围内，以最大化该油的寿命以及最小化在压缩机系统内形成冷凝。注入的油的量和温度也对空气端的总体性能具有影响。

发明内容

在一种构造中，本发明提供一种压缩机系统，所述压缩机系统包括：压缩机，所述压缩机包括气体入口和润滑剂入口，所述压缩机能够操作以压缩气体并且排出被压缩气体和润滑剂的混合流。阀壳体包括热润滑剂入口、被冷却润滑剂入口以及与所述压缩机的润滑剂入口连接的润滑剂出口，并且套筒设置在所述阀壳体内并且能够在第一位置和第二位置之间运动。所述套筒选择性地揭开所述热润滑剂入口以将热润滑剂选择性地引导到所述润滑剂出口以及选择性地揭开所述被冷却润滑剂入口以将被冷却润滑剂选择性地引导到所述润滑剂出口。所述热润滑剂和所述被冷却润滑剂在所述润滑剂出口处混合以限定被引导到所述压缩机的润滑剂入口的大量（bulk）润滑剂。控制器能够操作以被感测参数并且至少部分地响应于感测参数来产生控制信号，并且马达联接到所述套筒并且能够操作以响应于所述控制信号来移动所述套筒。所述套筒的移动能够操作以改变被允许通过第一孔的热润滑剂的量以及改变被允许通过第二孔的被冷却润滑剂的量，从而控制所述大量润滑剂的温度。

在另一构造中，本发明提供一种用在充满润滑剂的压缩机系统中的热控制阀，所述压缩机系统包括产生控制信号的控制器。所述热控制阀包括阀体，所述阀体包括热冷却剂入口、被冷却冷却剂入口、混合冷却剂出口、致动器空间以及圆柱形孔。套筒定位在所述圆柱形孔内并且能够在第一位置、第二位置和第三位置之间移动，并且电气致动器至少部分地设置在所述致动器空间内并且能够响应于所述控制信号而操作，以使得所述套筒在所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置之间移动。

在又一构造中，本发明提供一种控制到压缩机系统的充满润滑剂的压缩机的大量冷却剂流的温度和数量的方法。所述方法包括：将热冷却剂流分为第一冷却剂流和第二冷却剂流；冷却所述第一冷却剂流以产生第三冷却剂流；以及将所述第二冷却剂流和所述第三冷却剂流引导到阀并且从所述阀排放所述大量冷却剂流。所述方法还包括：感测所述压缩机系统的参数并且将被测量的参数传输到控制器；至少部分地响应于被感测参数来产生控制信号；以及至少部分地响应于所述控制信号来操作电气致动器，以将所述阀构造在第一位置、第二位置和第三位置之间。所述大量冷却剂流包括当所述阀处于所述第一位置时仅来自所述第二冷却剂流的冷却剂，所述大量冷却剂流包括当所述阀处于所述第二位置时仅来自所述第三冷却剂流的冷却剂，并且所述大量冷却剂流包括当所述阀处于所述第一位置和所述第二位置之间时来自所述第二冷却剂流和所述第三冷却剂流的冷却剂的混合物。

附图说明

图1是包括流量和温度控制装置的压缩机系统的示意图；

图2是图1的流量和温度控制装置的截面图，其中该装置的套筒处于第一位置；

图3是图1的流量和温度控制装置的截面图，其中该套筒处于第二位置；

图4是图1的流量和温度控制装置的截面图，其中该套筒处于第三位置；

图5是包括流量和温度控制装置的另一压缩机系统的示意图；

图6是处于第一位置的图5的流量和温度控制装置的截面图；

图7是处于第二位置的图5的流量和温度控制装置的截面图；以及

图8是处于第三位置的图5的流量和温度控制装置的截面图。

具体实施方式

在详细地解释本发明的任何实施方式之前，应当理解的是，本发明在其应用方面不局限于在下述说明中阐述或在下述附图中示出的构造细节和部件布置。本发明能够采用其他实施方式并且能够以各种方式被实践或实施。同样，要理解的是，本文所使用的短语和术语用于描述目的并且不应当被认为是限制性的。本文使用的“包括”、“包含”或“具有”及其变形意味着包括之后列出的条目及其等同物以及附加条目。除非以其他方式声明或限定，术语“安装”、“连接”、“支承”和“联接”及其变形被广义地使用并且包括直接以及间接的安装件、连接件、支承件和联接件。此外，“连接”和“联接”不局限于物理或机械的连接件或联接件。

图1示出了压缩机系统20，该压缩机系统包括压缩机空气端（在本文简单地称为压缩机24）、油分离器28、过滤器32、油冷却器36以及控制阀40。压缩机24压缩空气和油，以产生与供应到压缩机24的空气和油相比具有升高压力的空气/油混合物。虽然贯穿本文被称为“空气”和“油”，但是被压缩的气体的具体类型以及被注入以与气体一起压缩的润滑冷却剂的具体类型对于本发明而言不是重要的，并且可以基于压缩机的类型、旨在用途或其他因素而变化。

在压缩机24内被压缩的空气和油经历压力还有温度的增加。空气/油混合物沿如图1所示的空气/油或“压缩机出口”流路44从压缩机24被引导到油分离器28。油分离器28将空气/油混合物分离为两个独立的流，即沿第一出口流路48离开油分离器28的被压缩空气流以及沿第二出口流路52离开油分离器28的油流。第一出口流路48中的被压缩空气能够被供应到任何使用点装置或被供应到压缩机系统20的附加处理部件或组件（未示出），例如冷却器、干燥器、附加压缩机等。在第二出口流路52中的来自油分离器28的油流被引导到过滤器32，在油返回到压缩机24之前，该过滤器过滤掉该油中的污物。

油能够沿两个独立流路中的一个从过滤器32被引导到控制阀40。第一流路56将油从过滤器32直接引导到控制阀40，而不冷却该油。在过滤器32和控制阀40之间的第二流路60引导油通过油冷却器36，该油冷却器沿第二流路60设置。第二流路60的第一部分60A是油冷却器入口流路，并且第二流路60的第二部分60B是油冷却器出口流路。

来自过滤器32的两个流路56、60都引向控制阀40，该控制阀具有引向油供应流路64的单个出口，该油供应流路将油往回供应到压缩机24。通过选择性地约束从流路56、60中的每个通过阀40至阀出口（即，油供应流路64）的流量，该阀40控制流经过滤器32的多少油被引导通过冷却器36以及控制多少油从过滤器32直接传送到阀40。来自过滤器32的第一出口流路56是至阀40的第一入口70A（图2）的入口流路。来自过滤器32的第二出口流路60是至阀40的第二入口70B（图2）的入口流路。

如图2-4所示，控制阀40包括：本体74；套筒76，所述套筒能够在形成于本体74中的腔78内运动；以及热元件或致动器80，所述热元件或致动器被布置在套筒76的端部。阀40的第一入口70A与围绕套筒76的第一环形通道84A连通。阀40的第二入口70B与围绕套筒76的第二环形通道84B连通。第一和第二环形通道84A、84B沿由腔78和套筒76限定的阀40轴线88彼此隔开。套筒76包括与第一环形通道84A选择性连通的第一孔92A以及与第二环形通道84B选择性连通的第二孔92B。第二孔92B大于第一孔92A。两个孔92A、92B都与由套筒76的内部限定的混合腔96连通，所述混合腔在所示构造中是大致中空且圆柱状的。混合腔96与阀出口（且因此油供应流路64）连通，使得被供应到混合腔96的全部油（不管是来自第一入口70A或第二入口70B或来自它们两者）被引导到油供应流路64。从混合腔96通过阀出口被传递到油供应流路64的油也被称为 “大量”油流（或者在油接收自入口70A、70B两者的情况下的“组合”流）。

虽然第一孔92A被示为允许油从第一入口70A进入到混合腔96中的唯一孔并且第二孔92B被示为允许油从所述第二入口70B进入到混合腔96中的唯一孔，但是第一和第二孔92A和92B中的任一个或两者都能够是围绕套筒76隔开的允许油从关于相应环形通道84A、84B的多个角度进入到混合腔96中的多个孔中的一个。不管第一和第二孔92A和92B是仅有的两个孔还是均是相应多个孔的一部分，下述的功能特征都等同地适用。

在大多数操作状况下，至压缩机24的油流不应当超过用于压缩机24的最大性能的预定期望流率。只要压缩机24以低于第一预定设定点的温度操作，套筒76就处于如图2所示的第一位置。在该第一位置中，第一孔92A完全暴露于第一环形通道84A并且第二孔92B完全被阻塞而不与第二环形通道84B连通。因此，来自过滤器32的油流都不通过油冷却器36被供应到阀40。而是，从过滤器32到阀40的全部油流通过第一流路56被提供，该第一流路是在过滤器32和阀40之间的流路，油沿该流路不会被主动地冷却。该流路可以是如图1所示的过滤器32和阀40之间的直接流路。套筒76中的第一孔92A被定尺寸成当套筒76处于第一位置时提供最小的所需油流。如果第一孔92A是与第一环形通道84A连通的多个孔中的一个，那么该多个孔作为整体被定尺寸成当套筒76处于第一位置时提供最小的所需油流。

当压缩机24操作在从第一预定设定点直到第二预定设定点的温度下时，套筒76由致动器80从第一位置逐渐朝向第二位置（图3）移动，如将在下文进一步详细描述的。在该第二位置中，第二孔92B被部分地暴露于第二环形通道84B并且第一孔92A被完全阻塞而不与第一环形通道84A连通。因此，来自过滤器32的油流都不直接通过第一流路56被供应到阀40。而是，从过滤器32至阀40的全部油流通过第二流路60被提供，该第二流路在将油流传输到阀40之前将该油流引导通过油冷却器36。当套筒76处于第二位置时，第二孔92B在套筒76中的被暴露部分提供被冷却油流，该被冷却油流大约等于最小的所需流量（即，大约等于当套筒76处于第一位置时通过第一孔92A提供的油流）。在第一位置与第二位置之间的过渡期间，两个孔92A、92B的部分暴露于相应环形通道84A、84B中，使得“热”油（即，未由油冷却器36冷却）和被冷却油的混合物被提供给油供应流路64。两个孔92A、92B的其余部分被阻塞。在套筒76的第一位置和第二位置之间的过渡期间，总油流（即，“组合流”或“大量流”）始终保持相同（即，大约等于由在第一位置的第一孔92A提供的最小所需流量），这是因为孔92A、92B的被暴露的所述部分的组合尺寸大约等于第一孔92A的尺寸。

当压缩机24在高于第二设定点的温度下操作时，第一孔92A保持关闭并且第二孔92B的增加的较大部分逐渐暴露于第二环形通道84B且因此逐渐暴露于第二入口70B。因此，仅被冷却油被提供给油供应流路64，与在第二位置中的套筒76类似（图3）。然而，当套筒76从第二位置（图3）朝向第三位置（图4）移动时，总油流逐渐增加，从而超过最小流量以提供附加冷却。套筒76中的第二孔92B被定尺寸成当完全打开时（即，当套筒76处于第三位置时完全暴露于第二环形通道84B和第二入口70B）提供最大的冷却油流。如果第二孔92B是与第二环形通道84B连通的多个孔中的一个，那么该多个孔作为整体被定尺寸成当完全打开时提供最大的被冷却油流。

致动器80包括传感器部80A和原动机部80B。传感器部80A定位在阀体74的远离容纳套筒76的腔78的腔100中。腔100以及因此致动器80的传感器部80A与油或空气/油混合物流体连通。图1示出了用于将腔100与油或空气/油混合物流体联接的三条可能路径A、B、C。每条路径A、B、C代表用于将腔100和传感器部80A与压缩机系统20的流体流体地联接的可能管件或布管导管。第一路径A在正好位于压缩机24上游的位置处将腔100联接到油供应流路64。因此，致动器80的传感器部80A感测正好在注入到压缩机24中之前的油的温度并且对该温度作出反应。第二路径B正好在压缩机24的下游将腔100联接到空气/油混合物。因此，致动器80的传感器部80A感测正好从压缩机24被喷出之后的空气/油混合物的温度并且对该温度作出反应。第三路径C正好在油分离器28的下游将腔100联接到油。因此，致动器80的传感器部80A感测正好从被压缩空气/油混合物分离之后的油的温度并对该温度作出反应。

在致动器80的传感器部80A沿图1的路径A被流体地联接的一些构造中，阀40可以物理地联接到压缩机24或者直接布置成邻近于压缩机24的油入口，在该油入口处，油供应流路64将油注入到压缩机24中，使得传感器部80A可以定位成直接在压缩机的油入口中或直接与该油入口邻近。在致动器80的传感器部80A沿图1的路径B被流体地联接的一些构造中，阀40可以物理地联接到压缩机24或者定位成直接邻近于压缩机24的出口，在该出口处，被压缩空气/油混合物从压缩机24被喷出到出口流路44，使得传感器部80A可以直接定位在压缩机出口中或邻近于该压缩机出口。在致动器80的传感器部80A沿图1的路径C被流体地联接的一些构造中，阀40可以物理地联接到油分离器28的出口或过滤器32的入口或者定位成直接邻近于油分离器28的出口或过滤器32的入口，使得传感器部80A可以定位成直接在分离器出口中或过滤器入口中或者直接邻近于分离器出口或过滤器入口。在其他布置中，传感器部80A远离地定位，并且流体沿路径A、B或C中的一个被引导到传感器部80A，以允许传感器部80A感测流体温度。阀40的操作能够被校准，以基于使用可能路径A、B、C中的任何一个来控制油的温度和流量。

在一些构造中，致动器80可以是可从印第安纳州的Caltherm Corporation of Columbus 购买的隔膜式热致动器。致动器80的传感器部80A能够包括膨胀材料104，该膨胀材料被包含在杯108中并且构造成使得原动机部80B以预定线性方式在压缩机24的操作温度范围（即，油或空气/油混合物的温度范围）内运动。在一些构造中，膨胀材料104是蜡，该蜡在压缩机24的操作温度范围内从固相变化为液相。致动器80的原动机部80B能够包括活塞112，该活塞借助插塞120被联接到隔膜116。隔膜116与杯108协作，以限定包含膨胀材料104的腔。致动器80的壳体或活塞引导件124至少部分地包围活塞112和插塞120，并且与杯108协作以将隔膜116夹设到位。活塞引导件124的外部包括阳螺纹128，所述阳螺纹用于使得致动器80接合阀体74的螺纹孔132。

虽然致动器80被描述为包括线性行进的原动机部80B，该原动机部以线性方式致动该套筒76，但是能够用旋转式致动器来替换。阀40能够再构造成借助套筒76在腔78内的旋转运动而选择性地建立和终止入口70A、70B与孔92A、92B之间的流体连通，或者能够设置传动装置以将旋转运动转化为线性运动。

在一些构造中，致动器80可以是机电致动器。在这种构造中，致动器80的传感器部80A能够是构造成输出电信号的电传感器。原动机部80B能够是这样的电动马达，该电动马达构造成使得套筒76基于由传感器部80A感测的流体温度以校准的方式在上述位置之间来回运动。传感器部80A和原动机部80B能够彼此远离地或彼此邻近地定位。

在操作中，阀40操作以控制被传输到压缩机24的油的数量和温度，以保证最小且最有效的数量的油被传输到压缩机24，除非油温需要附加流量。在压缩机启动期间，压缩机24和油都是冷的。油在该较低温度下不会优化地工作，并且期望尽可能快地将油加热到期望温度范围。阀40感测该低的油温并且将套筒保持在如图2所示的位置中。当处于该位置时，油都不会经过油冷却器36。而是油继续循环通过压缩机24，由此加热该油。当油温进入到优化温度范围时，套筒76开始朝向图3中所示的位置朝右运动。在到达图3的位置之前，进入到混合腔96的油中的一些得到足够地冷却以移除一定量的热量，该热量大约等于在操作期间由压缩机24添加的热量，由此将油保持在期望范围内。当压缩机24上的负载增加时，套筒76最终到达图3中所示的点。在该点处，全部油必须被冷却，以保持油处于期望温度范围内并且具有期望流率。当负载进一步增加时，油温增加至高于期望范围。致动器80感测该温度并且将套筒76朝向图4所示的位置移动。在该位置处，阀40允许附加的被冷却油进一步冷却压缩机24。因此当油温指示需要附加流量时，至压缩机24的油的流率仅增加超过最小的预定量。

图5-8示出了包括流量和温度控制装置115的压缩机系统110，该流量和温度控制装置包括机电或电气致动器120。如图1-4的系统那样，图5和图6的系统包括充满油的压缩机125（例如，充满油的螺杆压缩机），该压缩机操作以产生被压缩空气流。油被注入或抽吸到压缩机125中，以改善压缩机125内的密封，从而润滑压缩机125的移动部件以及移除在压缩过程期间产生的压缩热量的一些。系统110还包括油分离器130和油冷却器135，所述油分离器130和油冷却器135与关于图1-4描述的油分离器和油冷却器类似并且将不再详细描述。

流量和温度控制装置115包括流量分配器140、热控制阀145、控制器150以及各种传感器155。流量分配器140定位成从油分离器130接收热油流160并且操作成将该流分配成引导至油冷却器135的第一流165和引导至热控制阀145的第二流170。第一流165在油冷却器135中被冷却并且从油冷却器135作为第三流175被排放。热控制阀145定位成接收第二流170或热冷却剂流以及第三流175或被冷却冷却剂流并且排放第四流180或在期望混合温度下的大量冷却剂流。冷却剂180的第四流通过油过滤器被注入或抽吸到压缩机125中，以完成油流循环。

参考图6，图5的热控制阀145被示为包括阀体185、套筒190以及机电或电气致动器120。阀体185包括被冷却冷却剂入口195、热冷却剂入口200以及混合冷却剂出口205。在优选的构造中，被冷却冷却剂入口195包括比热冷却剂入口200更大的流动面积。阀体185还限定被定尺寸成接收套筒190的圆柱形孔210以及被定尺寸成接收电/机致动器120的一部分的致动器空间215。盖220附接到阀体185，以将机电致动器120的至少一部分密封在阀185内并且防止油从阀体185泄漏。

套筒190包括外圆柱形表面225，该外圆柱形表面定尺寸成紧密地配合在圆柱形孔210内。套筒190能够沿圆柱形孔210轴向（如图6中的箭头所示）移动，并且在其之间提供密封件。套筒190包括：中心孔230，该中心孔接收带螺纹螺母235；以及至少一个流动通道240，该流动通道允许油流通过套筒190。

机电致动器120包括马达245，该马达定位在致动器空间215内并且能够操作以使得与马达245连接的丝杠250旋转。在优选的构造中，步进马达245被用于允许精确地定位丝杠250。然而，其他构造能够根据需要采用标准DC马达或者其他类型的马达。

丝杠250螺纹地接合螺母235，使得丝杠250的旋转产生套筒190的轴向运动。在一些构造中，离合器机构（未示出）被定位在马达245与丝杠250之间，以降低在套筒190的运动被禁止的情况下受损的可能性。销255被相对于阀体185牢固地定位并且接合套筒190以阻止套筒190的旋转，同时仍允许套筒190响应于丝杠250的旋转而自由地轴向运动。

在操作中，信号260被提供给马达245，从而实现马达245的操作。在阀145处于图6所示的第一位置的情况下，仅借助热冷却剂入口200进入到阀体185中的热油借助混合冷却剂出口205流出阀145。该位置代表套筒190的行程的一端。当马达245操作并且使得丝杠250旋转时，套筒190开始朝向第二位置（在图7中示出）移动。当套筒190移动到图6中的位置的右方时，被冷却冷却剂入口195开始揭开。被冷却油现能够流入到套筒190左方的空间中并且通过套筒190到达混合冷却剂出口205。应当注意的是，当被冷却冷却剂入口195开始揭开时，热冷却剂入口200开始被覆盖。在优选的构造中，被冷却冷却剂入口195的被暴露或打开的面积等于热冷却剂入口200的被覆盖或关闭的面积。继续向右方运动的情况下，套筒190将最终占据第二位置，在该第二位置中，热冷却剂入口200被完全覆盖，由此阻塞任何热冷却剂流，并且被冷却冷却剂入口195被部分地打开。在套筒190处于第一位置和第二位置之间的任何位置的情况下，大致相等量的油从阀体185借助混合冷却剂出口205流动。当处于第一位置时，该油的100%都是热油，当处于第二位置时，该油的100%都是被冷却油，并且当定位在第一位置和第二位置之间时，该流是热冷却剂和被冷却冷却剂的混合物。当套筒190进一步向右从第二位置朝向第三位置（在图8中示出）运动时，附加的冷冷却剂能够流经阀145。最终，套筒190到达第三位置（在图8中示出），禁止从该第三位置向右方的附加行进。在该位置中，与当套筒190处于第二位置时相比，更大量的冷却剂流动到压缩机125。因此，阀145能够操作以当套筒190定位在第一位置和第二位置之间时传输第一数量的冷却剂到压缩机。第一数量的冷却剂是大致相同的，而与套筒190在第一位置和第二位置之间的位置无关。然而，冷却剂的温度变化。当套筒190处于第三位置时，第二数量的冷却剂被传输到压缩机125。第二数量大于第一数量。当套筒190从第二位置朝向第三位置移动时，可用的被冷却冷却剂流动面积继续增加。因此，当套筒190从第二位置朝向第三位置移动时，被传输到压缩机125的冷却剂的数量在第一数量和第二数量之间变化。

参考图5，控制器150采用许多输入或传感器155，所述输入或传感器能够被监测并且用于确定向马达245提供什么控制信号260。在一些构造中，马达245能够接收将马达245和丝杠250驱动到特殊位置的详细位置信号，而其他构造采用反馈回路以使得套筒190沿期望方向在第一位置和第三位置之间移动。在所示的构造中，控制器150包括传感器155，该传感器监测许多参数，其中包括压缩机排放温度、油入口温度、排放空气温度、油冷却器排放温度、环境空气温度和环境空气相对湿度。这些参数中的任一个或全部能够被控制器150使用，以产生控制信号260，该控制信号接着被传递到马达245。信号260能够使得马达移动245以将套筒190定位在期望位置或者能够使得套筒190沿期望方向简单地移动期望距离。在该布置中，套筒190的位置以及离开阀145的冷却剂的温度的精确控制是可能的。

图5和图6的布置能够测量环境空气状况，例如温度、压力和/或相对湿度。该布置还能够测量系统压力（例如，在油分离器处或压缩机排放压力）并且能够使用该数据以计算压缩机125内的被压缩混合物的最小所需温度（即，目标空气端/压缩机排放温度），以阻止形成冷凝。该值在规定时间间隔下被计算并且与实际空气端/压缩机排放温度比较，其中这两者之间的任何差异被用于产生信号，以使得阀145沿所需方向移动从而试图消除该差异。于是该阀145能够被调节以保持最优所需空气端/压缩机排放温度，以保证在压缩机125内不形成冷凝。其他设计必须操作在与最坏情况（例如，最高环境空气温度、最高相对湿度以及最高系统排放压力）对应的较高温度下，以保证在压缩机125中不形成冷凝。在比所需更高的温度下的操作可能降低冷却剂和压缩机125的寿命。这对于变速压缩机125（例如，本文所公开的压缩机）来说尤其重要，这是因为当与最坏的情形相比这些操作状况可能极大地变化。

在一个特殊构造中，控制器150通过首先确定目标空气端排放温度来控制控制阀145。目标空气端排放温度是将不会在压缩机125中形成冷凝的最小温度。最有效且成本有效地利用处于尽可能接近目标空气端温度而不会低于目标空气端温度的温度的油（冷却剂、润滑剂等）来操作压缩机125。该目标温度能够通过使用入口温度和贮槽压力来确定。在一个应用中，使用目标压力设定点来取代贮槽压力，这是因为贮槽压力总是在变化，由此使得目标压力不太稳定。为了对此补偿，一些构造向目标空气端排放温度添加一些度（例如，10℉）。

如果采用相对湿度传感器，那么环境空气的相对湿度能够作为因素被考虑到方程中，以计算目标空气端温度。在不采用相对湿度传感器的构造中，能够采用恒定的相对湿度（例如，90%）。一旦计算目标空气端温度，控制器150就操作以定位控制阀145，从而将空气端排放温度保持在目标空气端温度。

存在用于控制阀145的多种控制方法。在一种构造中，采用PID控制系统。该PID回路计算实际空气端排放温度与目标空气端排放温度之间的误差，并且使用具有变化速率的该误差来确定移动控制阀145的步骤数量和方向。在另一构造中，控制器150能够在空气端排放温度与目标空气端排放温度之间进行数次比较，以确定将控制阀145移动多少。这会类似于模糊逻辑控制。控制器150还会查看变化速率以计算空气端排放温度在将来（例如，5秒之后）将是多少。如果实际排放温度处于目标温度的期望范围（例如，正负1度）内并且估计的将来的空气端排放温度处于第二期望范围（例如，目标温度的正负1度）内，那么控制器150能够保持当前阀位置。

然而，如果该系统处于这些期望范围之外，那么控制器150将进行一系列比较，以确定移动阀145多少以及沿何方向移动该阀145。

首先，控制器150计算目标注入冷却剂温度（目标空气端排放温度-（空气端排放温度-入口冷却剂温度））。接下来，控制器150核查进行控制阀145中的极限运动的需要。极限运动可以是移动到完全的第三位置（从油冷却器到空气端的最大油流）或移动到第一位置（不存在来自冷却器的油流，热油直接绕过到该空气端）。如果目标注入冷却剂温度小于冷却器中的油温，那么控制阀145将移动到第三位置。如果目标注入冷却剂温度大于空气端排放温度，那么控制阀145将移动到第一位置。如果不需要任何极限运动，那么控制阀150将计算阀145的正常运动。控制器150将计算行程的百分比（例如，100%会使得阀145从第一位置移动到第三位置或从第三位置移动到第一位置）。

利用下述关系式能够计算所述百分比：

（将来的空气端排放温度-目标空气端排放温度）/（空气端排放温度-冷却器输出温度）。

如果该值是正的，那么阀145将朝向第三位置移动。如果该值是负的，那么阀145将朝向第一位置移动。在优选的构造中，1%=步进马达245的71步。因此，所计算的百分比乘以71，并且马达245沿期望方向移动上述的许多步数。这些运动被定期地（例如，每5秒）计算。

应当注意的是，本文所述和示出的阀利用线性或轴向运动以在第一位置、第二位置和第三位置之间移动。然而，根据需要还能够采用旋转阀或其他阀装置。例如，一种构造采用旋转阀，该旋转阀使得阀元件旋转以暴露和覆盖两个入口端口。在该构造中，步进马达能够直接驱动阀元件或齿轮系，或者能够采用其他传动布置。因此，本发明不应当局限于本文所述的阀装置。

因此，本发明在其中提供一种压缩机系统20，该压缩机系统包括控制阀40，该控制阀能够操作以机械地控制至压缩机24的油的温度和流量。阀40的套筒76配置有多个孔，以基于压缩机24的被感测状况向该压缩机24提供变化的预定流量的被冷却的、未被冷却的或混合的油。本发明的各种特征和优势在下述权利要求书中被阐述。

Claims (20)

1.一种压缩机系统，所述压缩机系统包括：

压缩机，所述压缩机包括气体入口和润滑剂入口，所述压缩机能够操作以压缩气体并且排出被压缩气体和润滑剂的混合流；

阀壳体，所述阀壳体包括热润滑剂入口、被冷却润滑剂入口以及与所述压缩机的润滑剂入口连接的润滑剂出口；

套筒，所述套筒设置在所述阀壳体内并且能够在第一位置和第二位置之间运动，所述套筒选择性地揭开所述热润滑剂入口以将热润滑剂选择性地引导到所述润滑剂出口以及选择性地揭开所述被冷却润滑剂入口以将被冷却润滑剂选择性地引导到所述润滑剂出口，所述热润滑剂和所述被冷却润滑剂在所述润滑剂出口处混合以限定被引导到所述压缩机的润滑剂入口的大量润滑剂；

控制器，所述控制器能够操作以感测参数并且至少部分地响应于被感测参数来产生控制信号；

马达，所述马达联接到所述套筒并且能够操作以响应于所述控制信号来移动所述套筒，所述套筒的移动能够操作以改变被允许通过第一孔的热润滑剂的量以及改变被允许通过第二孔的被冷却润滑剂的量，从而控制所述大量润滑剂的温度。

2.根据权利要求1所述的压缩机系统，还包括润滑剂分离器和润滑剂冷却器，所述润滑剂分离器能够操作以将被压缩气体和润滑剂的混合流分离为被压缩气体流和润滑剂流，所述润滑剂流的至少一部分经过所述润滑剂冷却器以降低所述润滑剂流的所述一部分的温度。

3.根据权利要求2所述的压缩机系统，其中，所述润滑剂冷却器包括与所述被冷却润滑剂入口流体连通的出口，使得所述润滑剂流的所述一部分流经所述润滑剂冷却器至所述被冷却润滑剂入口并且所述润滑剂流的其余部分绕过所述润滑剂冷却器并且流动到所述热润滑剂入口。

4.根据权利要求1所述的压缩机系统，其中，所述第一孔具有第一尺寸，并且所述第二孔具有比所述第一尺寸更大的第二尺寸。

5.根据权利要求1所述的压缩机系统，其中，所述套筒能够在所述第一位置和所述第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述热润滑剂入口完全打开并且所述被冷却润滑剂入口完全关闭，使得流动到所述润滑剂出口的全部润滑剂总计为第一数量，在所述第二位置中，所述热润滑剂入口关闭并且所述被冷却润滑剂入口部分打开，使得全部润滑剂总计为大致等于所述第一数量的第二数量。

6.根据权利要求5所述的压缩机系统，其中，所述套筒还能够在所述第二位置和第三位置之间移动，在所述第三位置中，所述热润滑剂入口关闭并且所述被冷却润滑剂入口完全打开，使得流动到所述润滑剂出口的全部润滑剂流经所述被冷却润滑剂入口并且总计为比所述第一数量更大的第三数量。

7.根据权利要求1所述的压缩机系统，其中，所述马达包括步进马达，所述步进马达能够操作以驱动丝杠，从而移动所述套筒。

8.根据权利要求1所述的压缩机系统，其中，所述参数是从所述压缩机排放的被压缩气体和润滑剂的混合流的排放温度。

9.一种用于充满润滑剂的压缩机系统中的热控制阀，所述压缩机系统包括产生控制信号的控制器，所述热控制阀包括：

阀体，所述阀体包括热冷却剂入口、被冷却冷却剂入口、混合冷却剂出口、致动器空间以及圆柱形孔；

套筒，所述套筒定位在所述圆柱形孔内并且能够在第一位置、第二位置和第三位置之间移动；以及

电气致动器，所述电气致动器至少部分地设置在所述致动器空间内并且能够响应于所述控制信号而操作，以使得所述套筒在所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置之间移动。

10.根据权利要求9所述的热控制阀，其中，所述热冷却剂入口限定第一流动面积，并且所述被冷却冷却剂入口限定比所述第一流动面积更大的第二流动面积。

11.根据权利要求10所述的热控制阀，其中，所述套筒在所述第一位置处完全覆盖所述被冷却冷却剂入口并且完全揭开所述热冷却剂入口，且其中，所述套筒在所述第二位置处部分揭开所述被冷却冷却剂入口并且完全覆盖所述热冷却剂入口，且其中，所述套筒在所述第三位置处完全揭开所述被冷却冷却剂入口并且完全覆盖所述热冷却剂入口。

12.根据权利要求9所述的热控制阀，其中，所述电气致动器包括步进马达。

13.根据权利要求12所述的热控制阀，还包括丝杠，所述丝杠能够旋转地联接到所述步进马达并且能够螺纹接合所述套筒以使得所述套筒响应于所述步进马达的旋转而在所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置之间移动。

14.根据权利要求9所述的热控制阀，其中，热冷却剂流在所述热冷却剂入口处被传输到所述阀，被冷却冷却剂流在所述被冷却冷却剂入口处被传输到所述阀，并且当所述套筒位于所述第一位置和所述第二位置之间时所述阀借助所述混合冷却剂出口排放第一数量的大量冷却剂，以及当所述套筒处于所述第三位置时所述阀排放比所述第一数量的大量冷却剂更多的第二数量的大量冷却剂。

15.根据权利要求14所述的热控制阀，其中，当所述套筒定位在所述第二位置和所述第三位置之间时所述大量冷却剂的数量在所述第一数量和所述第二数量之间变化。

16.一种控制到压缩机系统的充满润滑剂的压缩机的大量冷却剂流的温度和数量的方法，所述方法包括：

将热冷却剂流分为第一冷却剂流和第二冷却剂流；

冷却所述第一冷却剂流以产生第三冷却剂流；

将所述第二冷却剂流和所述第三冷却剂流引导到阀并且从所述阀排放所述大量冷却剂流；

感测所述压缩机系统的参数并且将被测量的参数传输到控制器；

至少部分地响应于被感测参数来产生控制信号；以及

至少部分地响应于所述控制信号来操作电气致动器，以将所述阀构造在第一位置、第二位置和第三位置之间，其中，所述大量冷却剂流包括当所述阀处于所述第一位置时仅来自所述第二冷却剂流的冷却剂，所述大量冷却剂流包括当所述阀处于所述第二位置时仅来自所述第三冷却剂流的冷却剂，并且所述大量冷却剂流包括当所述阀处于所述第一位置和所述第二位置之间时来自所述第二冷却剂流和所述第三冷却剂流的冷却剂的混合物。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述电气致动器包括步进马达，且其中，所述方法还包括：响应于所述控制信号来旋转所述步进马达，以使得丝杠旋转并且使得套筒在所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置之间轴向移动。

18.根据权利要求16所述的方法，还包括：当所述阀定位在所述第一位置和所述第二位置之间时传输所述大量冷却剂流中的第一数量的冷却剂；以及当所述阀定位在所述第三位置时传输所述大量冷却剂流中的第二数量的冷却剂，所述第二数量大于所述第一数量。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述大量冷却剂流中的冷却剂的数量在当所述阀处于所述第二位置时的所述第一数量与当所述阀处于所述第三位置时的第三数量之间连续变化。

20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述参数是所述压缩机的排放温度。

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