CN1039880A - 压缩机的能力控制阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及压缩机的能力控制阀。基于制冷剂的压力损失随着制冷剂流量的增加而增加以及汽车冷气设备的热负荷体现在高压侧压力HP上这样二个现象，拟利用高压侧压力HP，来改变能力控制阀的控制特性；其关键是，利用压缩机的高压侧压力HP与低压侧压力LP之间的压差，把中间压力AP作为上述低压侧压力LP的一次函数取出，中间压力AP是用来控制压缩空气分流到吸入侧的流量的；在这样的压缩机能力控制阀中设置一种改变上述中间压力AP的机构，其功能特点是：随着上述高压侧压力HP升高，上述低压侧压力LP变低；反之随着上述高压侧压力HP降低，上述低压侧压力LP就升高。

Description

本发明涉及一种适用于汽车冷气设备压缩机等的能力控制阀。
图1和图2表示本发明的一个实施例子，图1是能力控制阀的纵剖面图，图2是能力控制阀的压力特性曲线图。图3和图4表示现有的能力控制阀的一例，图3是该能力控制阀的压力特性曲线图，图4是该能力控制阀的纵剖面图。
申请人曾通过日本实用新型申请昭62-128861号提出过如图3和图4所示能力控制阀。
该能力控制阀1，如图4所示，通过法兰盘4，用螺栓5安装在内部装有卸荷阀2的压缩机机壳3上。
在阀体10上部形成的空间内设置波纹管34，通过锡焊等方法，分别将该波纹管34的上端焊在托架35上，将其下端中部焊在轴导套36上，依靠这样连接，在波纹管34和阀体10之间形成一个腔38。
托架35通过铆接等方法，固定在阀体10的上端，其中部拧有调整装置13。
波纹管34与轴导套36之间安装一个弹簧14，该弹簧14的上端与调整装置13的底部接触，其下端与安置在轴导套36上的档板15的上表面接触。
一方面，在阀体10上开有滑动孔39，轴16装配在孔39内，可以上下滑动，轴16和滑动孔39之间用“O”形圈40密封。轴16的小直径部份既被密封又滑动自如地穿过“O”形圈42，伸向上方，“O”形圈42由固定在阀体10上的夹座41支承着，轴16的上端插入轴导套36的中心孔中，用锡焊等方法固定。
这样一来，滑动孔39和轴16之间被“O”形圈40和42隔开，形成腔43，另外，在“O”形圈40的下方，形成腔44。
把一根细杆19的上端固定在轴16的下端，该细杆19既被密封、又滑动自如地穿过阀体10上的通孔33，伸向下方，其下端与钢球18的上表面接触。
在阀体10下部，即通孔33下方所形成的腔37内，装有上阀座49和其下方的下阀座52，用铆接等方法把盖住腔37下端开口的塞柱56固定在阀体10的下端，通过这种办法将这些阀座固定在腔37内。
上阀座49设有导向室45、阀口46、横向孔48;导向室45内装有钢球18，引导它上下自如地移动，阀口46开在导向室45的上面，依靠钢球18实现开闭，横向孔48则开在导向室45的侧面。细杆19穿过阀口46，横向孔48通过开在阀体10上的横向孔47，与中间压力AP的室66连通。
下阀座52设有阀口51、过滤室61、孔68;阀口51通过钢球18来实现开闭，过滤室61中设有过滤器55，孔68使阀口51与过滤室61连通，孔68的中间形成一个阻尼孔50。
塞柱56中部开有导压孔54，它把高压侧压力HP导入过滤室61。
由上阀座49与下阀室52限定边界的圆锥状间隙里设有弹簧22，该弹簧22将钢球18推向上方，顶在细杆19的下端上。
在滑动孔33和阀口46之间，由阀体10和上阀座49构成一个腔53，此腔53通过流出孔60，与低压侧压力LP的室65连通。
而且，腔38通过压力导入孔57也与低压侧压力LP的室65相连，腔43通过压力导入孔58与压力为中间压力AP的横向孔48相连，腔44通过横向孔59与低压侧压力LP的室65相连。
另外，阀体10的外圆表面和在壳体3上开设的腔69的内圆表面之间安装着“O”形圈62、63、64，“O”形圈62、63之间，是低压侧压力LP的室65，“O”形圈63、64之间是中间压力AP的室66，“O”形圈64的下方是高压侧压力HP的室67。
关于控制阀1的工作情况说明如下。
低压侧压力LP经过室65、压力导入孔57，被导入腔38内，作用在波纹管34上，使它生产位移。此位移通过轴导套36、轴16和细杆19，传递到钢球18，该钢球18上下移动，使阀口46或51的开启度发生变化，通过它来控制中间压力AP。
作用在轴16上的力主要有：
向上的力 F1-导入腔38中的低压侧压力LP对波纹管34的作用力
F2-导入腔44中的低压侧压力LP对轴16和“O”形圈40下面的作用力
向下的力 F3-波纹管34的弹力
F4-导入腔43的中间压力AP的反馈压力对
“O”形圈40上面的作用力
F5-弹簧14的弹力
上述力F1、F2、F4可以表示如下：
F1＝K1×LP、F2＝K2×LP、F4＝K3×AP （1）
这里，K1～K3是由各部份的各种参数决定的常数。
于是，作用在轴16上的力平衡式为：
F1+F2＝F3+F4+F5（2）
根据式（1）和式（2），整理得：
AP＝a×LP+b    （3）
式中，a、b为常数。
在图3的LP-AP特性线图中，式（3）表示直线b-e部份。另外，直线a-b部份是当阀口51大体上呈闭合状态时的特性，而直线e-f部份，即AP为一定值的部份，表示阀口46大致处于闭合状态时的特性。
因此，只要适当地定出式（3）中常数a的值，就可以任意改变压缩机所要求的AP/LP的斜率。另外，由直线a-b转变为直线b-e的b点，通过改变弹簧14的弹力，可以任意决定。
下面，说明装有该能力控制阀1的汽车冷气设备的压缩机的能力控制要点。
如图3所示，假设LP在LP1-LP2的范围内，能力控制阀1对经过卸荷阀2，分流到吸入侧的压缩空气量进行控制。
现在，在压缩机开始运转的工况下，汽车冷气设备的热负荷大的时候，LP变成比LP2高的压力，该LP通过压力导入孔57，被导入腔38，作用在波纹管34上的向上的力变大。于是，克服弹簧14的弹性力，轴16向上方移动，钢球18离开阀口51。这样一来，高压侧压力为HP的空气从室67通过导压孔54、过滤器55，再经过阻尼孔50、孔68、阀口51、导向室45、阀口46、腔53、流出孔60，流向低压侧压力LP的室65。
这种情况下，中间压力AP处于图3的b-e范围内。因此，LP＞LP2，该中间压力AP作用于卸荷阀2的滑阀6的上面，推压滑阀6，抵抗弹簧7，将孔9堵塞。这样，从压缩机的排气侧分流向吸入侧的制冷剂被截住。
汽车冷气设备的热负荷一减小，LP的压力就下降，若不久后达到LP2时，中间压力AP的压力也下降，随之，卸荷阀2的滑阀6由于弹簧7的作用，向上方移动，滑阀6的连通孔8和孔9相通。这样一来，制冷剂从压缩机的排气侧分流到吸入侧。而且，LP在LP2-LP1范围内，从卸荷阀2流出的分流量与低压侧压力LP成正比。
可是，上述传统的能力控制阀1由于安装在压缩机的壳体3上，导入控制阀1的低压侧压力LP和汽车冷气设备蒸发器的压力之间的差，等于制冷剂流过连通该蒸发器与压缩机之间的软管时出现的压力损失值。
因此，制冷剂流量（压力损失）随着热负荷的变化而有大幅度变动的汽车冷气设备，不能靠这种能力控制阀1来正确地控制蒸发器的压力。
另外，汽车冷气设备在夏季等热负荷大的时候，因为有必要使其蒸发器在不致冻结的范围内，发挥最大的致冷能力，所以必需将汽车冷气设备蒸发器的压力定为使蒸发器不冻结的下限值。可是，在春、秋等季节，没有必要使蒸发器压力降低到与夏季相同的下限值，因此，从节省动力角度考虑，希望将蒸发器的压力取为比夏季高的值。
然而，现有的能力控制阀1中，因为中间压力AP是单独地由低压侧压力LP决定的，所以不能满足上述要求。
本发明针对上述课题，着眼于制冷剂的压力损失是随着制冷剂流量的增加而增加的，并且汽车冷气设备的热负荷出现在高压侧压力HP这两点，就想通过高压侧压力HP来改变能力控制阀的控制特性，其关键在于压缩机的能力控制阀有以下特征：在该种阀中设置有机构，其利用压缩机的高压侧压力HP和低压侧压力LP的压差，把中间压力AP作为上述低压侧压力LP的一次函数取出，此中间压力AP是用来控制压缩空气分流到吸入侧的流量的。随着上述高压侧压力HP变高，使上述低压侧压力LP变低，反之，随着上述高压侧压力HP变低，使上述低压侧压力LP增高，就设置这样一种改变上述中间压力AP的机构。
若使用本发明的能力控制阀，就能够作到随着高压侧压力变高，使低压侧压力变低，随着高压侧压力变低，使低压侧压力变高，以此来改变中间压力。
结果，当将压缩机组装到汽车冷气设备上时，就能够随着汽车冷气设备热负荷的变化而正确地控制蒸发器的蒸发压力，既能节省动力、降低油耗、又能增大致冷能力，达到一举两得。
本发明的一个实施例在图1和图2中表示。
如图1所示，从下阀座52的下端面，设有气缸100，有活塞105被密封地且上下滑动自如地插入在该气缸100内。该活塞105的上端面与细杆104的下端接触，该细杆104既被密封、又滑动自如地穿过开设在下阀座52上的孔109，再通过腔102、孔68、阀口51，其上端与钢球18的下表面相接触。
另外，该活塞105依靠设置在其下方的弹簧107被压在上方。
孔68的下端与腔102相通，腔102经阻尼孔110、导压孔103与高压侧压力HP的室67相通。
位于活塞105上方的气缸室108通过均压孔106与低压侧压力LP的室65相通。并且，在阀体10下端设置一个过滤器111，罩在活塞105的下端面和导压孔103的入口上。
其它构成与图4所示的现用控制阀相同，对应的构件用相同符号标注。
然而，高压侧压力HP的气体从室67通过过滤器111，进入导压孔103，再经阻尼孔110、腔102、小孔68，抵达阀口51。
低压侧压力LP从室65经均压孔106，被导入气缸室108，低压侧压力LP作用于活塞105的上端面上。一方面，由于高压侧压力HP作用在活塞105的下端面上，所以靠高压侧压力HP和低压侧压力LP的压差，使活塞105产生一个向上方向的推力，该推力通过细杆104、钢球18、细杆19，传到轴16。
作用于轴16上的力主要有：
向上的力 F1-导入到腔38的低压侧压力LP作用于波纹管34上的力
F2-导入到腔44的低压侧压力LP作用于轴16和“O”形圈40下面的力
F6-作用于活塞105上的由高压侧压力HP和低压侧压力LP之间的压差所产生的力
向下的力 F3-波纹管34的弹力
F4-导入腔43的中间压力AP的反馈压力作用在“O”形圈40上面的力
F5-弹簧14的弹力
上述力F1、F2、F4、F6可以表示成如下形式：
F1＝K1×LP F2＝K2×LP
（4）
F4＝K3×AP F6＝K6（HP-LP）
此处K1、K2、K3、K6是由各部份的各种参数所决定的常数。
于是，作用于轴16上的力平衡式为：
F1+F2+F6＝F3+F4+F5（5）
从式（4）和式（5），整理可得下式：
AP＝a×LP+b+c（HP-LP）    （6）
式中a、b、c均为常数。
在图2表示的LP-AP特性线图中，式（6）表示从折线A、B、C的b点到e点的直线部份。并且，随着HP即（HP-LP）变大，中间压力AP从折线A、经B变化到C。
因此，由图2可知，高压侧压力HP越是高，中间压力AP也变高，随之卸荷阀的孔9处于全开启状态，点C的低压侧压力LP变低。当高压侧压力HP越是低，中间压力AP变低，随之卸荷阀的孔9处于全关闭状态，点d的低压侧压力LP变高。
如上所述，若使用本发明的控制阀，当汽车冷气设备的热负荷大，即高压侧压力HP高时，就能控制蒸发器的压力，使其变低;相反，当汽车冷气设备的热负荷小，即高压侧压力HP低时，就能控制蒸发器的压力，使其变高。

Claims (1)

1、一种压缩机的能力控制阀，其特征在于：利用压缩机的高压侧压力HP与低压侧压力LP之间的压差，把中间压力AP作为上述低压侧压力LP的一次函数取出，中间压力AP是用来控制压缩空气分流到吸入侧的流量的；在这种压缩机能力控制阀中，随着上述高压侧压力HP变高，使上述低压侧压力LP变低，而且随着上述高压侧压力HP变低，而使上述低压侧压力LP变高，设有这种改变上述中间压力AP的机构。
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