CN104838143B - 具有容量调节和可变容积比的压缩机 - Google Patents
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Abstract
一种压缩机,其可以包括限定了吸入压力区域和排出压力区域的外壳组件。第一涡旋构件可以包括第一排出端口和第一调节端口。第二涡旋构件可以包括第一可变容积比端口。容量调节阀组件可以与第一调节端口流体连通并且能够在打开位置与关闭位置之间移位,以经由第一调节端口选择性地提供第一中间压缩腔与吸入压力区域之间的连通。可变容积比阀组件可以与第一可变容积比端口流体连通。可变容积比阀组件能够在打开位置与关闭位置之间移位,以经由第一可变容积比端口选择性地提供第二中间压缩腔与排出压力区域之间的连通。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年11月6日提交的美国实用新型申请No.14/073,246的优先权以及于2012年11月30日提交的美国临时申请No.61/731,594的权益。以上申请的全部公开内容均通过参引并入本文。
技术领域
本公开涉及压缩机以及压缩机的容量调节和可变容积比。
背景技术
本部分提供了与本公开相关的背景信息,该背景信息并不一定是现有技术。
常规的涡旋压缩机可以包括改变压缩机的操作容量的多个不同输出调整组件中的一个或更多个输出调整组件。输出调整组件可以包括流体通道,这些流体通道延伸穿过涡旋构件以选择性地提供压缩机的压缩腔与压缩机的另一压力区域之间的流体连通。
发明内容
本部分提供了本公开的总体概述,并且不应当理解为本公开的全部范围或其所有特征。
所提供的是一种压缩机,并且该压缩机可以包括外壳组件,该外壳组件限定了吸入压力区域和排出压力区域。第一涡旋构件可以设置在外壳组件内并且可以包括:从第一涡旋构件的第一侧延伸的第一螺旋涡卷以及限定第一排出端口和第一调节端口的第一端板。第二涡旋构件可以设置在外壳组件内并且可以包括:从第二涡旋构件延伸的第二螺旋涡卷以及限定第一可变容积比端口的第二端板。第二螺旋涡卷可以与第一螺旋涡卷以啮合方式接合以形成与吸入压力区域流体连通的吸入腔、中间压缩腔以及与排出压力区域流体连通的排出腔。中间压缩腔中的第一中间压缩腔可以与第一调节端口流体连通,并且中间压缩腔中的第二中间压缩腔可以与第一可变容积比端口流体连通。
容量调节阀组件可以位于外壳组件内并且可以与第一调节端口流体连通,并且容量调节阀组件能够在打开位置与关闭位置之间移位,以经由第一调节端口选择性地提供第一中间压缩腔与吸入压力区域之间的连通。可变容积比阀组件可以位于外壳组件内并且可以与第一可变容积比端口流体连通。可变容积比阀组件能够在打开位置与关闭位置之间移位,以经由第一可变容积比端口选择性地提供第二中间压缩腔与排出压力区域之间的连通。
其他应用领域将从本文中提供的描述变得清楚。该概述部分中的描述和具体示例仅意在说明的目的而非意在限制本公开的范围。
附图说明
本文中描述的附图仅是为了说明所选定的实施方式而非所有可能的实施形式,并且不意在限制本公开的范围。
图1为根据本公开的压缩机的截面图;
图2为图1的动涡旋构件和可变容积比阀组件的截面图;
图3为图1的定涡旋构件和容量调节阀组件的截面图,图中容量调节阀组件处于关闭位置;以及
图4为图1的定涡旋构件和容量调节阀组件的截面图,图中容量调节阀组件处于打开位置。
在整个附图中的各图中,对应的附图标记指示对应的零部件。
具体实施方式
以下描述本质上仅是示例性的并且不意在限制本公开、应用或用途。应当理解,在整个附图中,对应的附图标记指示类似的或对应的零部件和特征。
本教示适于结合到许多不同类型的涡旋和旋转压缩机中,包括封闭式机器、开放驱动式机器和非封闭式机器。出于示例性的目的,如在图1中示出的竖向截面中所示,压缩机10被示出为低压侧型的封闭式涡旋制冷剂压缩机,即,在该压缩机中马达和压缩机在封闭外壳中通过吸入气体来冷却。
出于示例性的目的,如在图1中示出的竖向截面中所示,压缩机10被示出为低压侧型的封闭式涡旋制冷剂压缩机,即,在该压缩机中马达和压缩机在封闭外壳中通过吸入气体来冷却。
参照图1,压缩机10可以包括封闭外壳组件12、支承壳体组件14、马达组件16、压缩机构18、密封组件20、制冷剂排出配件22、排出阀组件24、吸入气体进气配件(未示出)、容量调节阀组件26以及可变容积比(VVR)阀组件28。外壳组件12可以容置支承壳体组件14、马达组件16、压缩机构18以及VVR阀组件28。
外壳组件12可以大体形成压缩机壳体,并且外壳组件12可以包括筒形外壳30、位于其上端处的端盖32、横向延伸分隔件34、以及位于其下端处的基部36。端盖32和分隔件34可以大体限定排出室38。排出室38可以大体形成用于压缩机10的排出消音器。尽管被示出为包括排出室38,但是应当理解,本公开同样适用于直接排出构型。制冷剂排出配件22可以在端盖32中的开口40处附接至外壳组件12,并且制冷剂排出配件22可以限定第一排出通道。吸入气体进气配件(未示出)可以在开口(未示出)处附接至外壳组件12。分隔件34可以限定第二排出通道44,通过排出通道44提供压缩机构18与排出室38之间的连通。
支承壳体组件14可以以诸如铆接/变形压接之类的任何期望的方式在多个点处附连至外壳30。支承壳体组件14可以包括主支承壳体46、设置在主支承壳体46中的轴承48、衬套50以及紧固件52。主支承壳体46中可以容置轴承48,并且可以在主支承壳体46的轴向端表面上限定环形平坦推力支承表面54。
马达组件16可以大体包括马达定子58、转子60以及驱动轴62。马达定子58可以压配合到外壳30。驱动轴62可以由转子60以可旋转的方式驱动,并且可以以可旋转的方式支撑在轴承48内。转子60可以压配合在驱动轴62上。驱动轴62可以包括偏心曲柄销64,在偏心曲柄销64上具有平坦部66。
压缩机构18可以大体包括动涡旋68和定涡旋70。动涡旋68可以包括端板72,端板72在该端板72的上表面上具有螺旋叶片或涡卷74并且在端板72的下表面上具有环形平坦的推力表面76。推力表面76可以与主支承壳体46上的环形平坦推力支承表面54接触。可以从推力表面76向下突出有筒形毂78,并且驱动衬套80可以以可旋转的方式设置在该筒形毂78中。驱动衬套80可以包括内孔,曲柄销64驱动地设置该内孔中。曲柄销平坦部66可以与驱动衬套80的内孔的一部分中的平坦表面驱动地接合,以提供径向柔性驱动结构。动涡旋68和定涡旋70可以与十字滑块联接器82接合以防止动涡旋68与定涡旋70之间的相对旋转。
定涡旋70可以包括端板84,该端板84限定了第一排出端口92,并且该端板84具有:从端板84的第一侧延伸的螺旋涡卷86、延伸到端板84的与第一侧相反的第二侧中的环形凹部88、以及与紧固件52接合的一系列径向向外延伸的凸缘部90(图1)。紧固件52可以将定涡旋70相对于主支承壳体46旋转固定同时允许定涡旋70相对于主支承壳体46轴向移位。排出阀组件24可以联接至定涡旋70的端板84,并且可以大体防止反向流动的情况。螺旋涡卷74、86可以以啮合的方式彼此接合,从而限定了腔94、96、98、100、102、104。应当理解,腔94、96、98、100、102、104在整个压缩机操作中改变。
第一腔——即图1中的腔94——可以限定与压缩机10的以吸入压力(Ps)进行操作的吸入压力区域106连通的吸入腔,并且第二腔——即图1中的腔104——可以限定经由第一排出端口92与压缩机10的以排出压力(Pd)操作的排出压力区域108连通的排出腔。第一腔与第二腔中间的腔——即图1中的腔96、98、100、102——可以形成以吸入压力(Ps)与排出压力(Pd)之间的中间压力操作的中间压缩腔。端板84可以附加地包括与中间压缩腔中的一个中间压缩腔流体连通的偏压通道110。
另外参照图2,动涡旋68的端板72可以包括第一VVR端口112、第二VVR端口114以及第二排出端口116。第一排出端口92和第二排出端口116可以各自与排出腔连通。第一VVR端口112可以与第一中间压缩腔连通,并且第二VVR端口114可以与第二中间压缩腔连通。第一VVR端口112和第二VVR端口114可以位于第一排出端口92和第二排出端口116的径向外侧。偏压通道110可以与中间压缩腔中的下述一个中间压缩腔流体连通:该一个中间压缩腔位于与第一VVR端口112和第二VVR端口114流体连通的中间压缩腔的径向外侧,并且该一个中间压缩腔以比与第一VVR端口112和第二VVR端口114流体连通的中间压缩腔更低的压力进行操作。
VVR阀组件28可以包括阀壳体118、VVR阀120以及偏压构件122。阀壳体118可以限定阀止动区域124和环形壁126,环形壁126位于动涡旋68的毂78内并从阀止动区域124轴向地延伸。阀止动区域124可以轴向地位于驱动轴62与端板72之间。可以在阀止动区域124的面向动涡旋68的轴向端中限定环形凹部128,并且环形凹部128可以形成内阀引导件130。动涡旋68的毂78可以形成外阀引导件132。动涡旋68的限定第一VVR端口112和第二VVR端口114的端板72的轴向端表面可以形成用于VVR阀120的阀座125。
密封件134可以围绕环形壁126并且可以与环形壁126和毂78接合,从而使压缩机的吸入压力区域与第一VVR端口112、第二VVR端口114以及第二排出端口116隔离。在阀壳体118的环形壁126内可以定位有驱动轴承136,并且驱动轴承136可以围绕驱动衬套80和驱动轴62。销138可以与阀壳体118以及动涡旋68的毂78接合以禁止阀壳体118与动涡旋68之间的相对旋转。
VVR阀120可以轴向地位于阀壳体118的阀止动区域124与动涡旋68的端板72的阀座125之间。VVR阀120可以包括与第一VVR端口112和第二VVR端口114径向对准的环形本体140,环形本体140围绕第二排出端口116并限定与第二排出端口116径向对准的中央孔口142。内阀引导件130可以延伸穿过中央孔口142,并且外阀引导件132可以围绕环形本体140的外周边以引导VVR阀120在打开位置与关闭位置之间的轴向移位。偏压构件122可以将VVR阀120迫压向关闭位置,并且VVR阀120可以经由第一VVR端口112和第二VVR端口114、通过中间压缩腔内的流体加压而移位至打开位置。
当处于关闭位置时,VVR阀120可以叠置于第一VVR端口112和第二VVR端口114并与阀座125密封地接合,从而使第一VVR端口112和第二VVR端口114与第二排出端口116的连通隔离/隔断。当处于打开位置时,VVR阀120可以从阀座125轴向地偏移,从而提供了第一VVR端口112和第二VVR端口114与第二排出端口116之间的连通。当VVR阀120处于打开位置时,第一中间压缩腔和第二中间压缩腔可以处在与排出腔的连通。
更具体地,当VVR阀120处于打开位置时,可以限定从第一中间压缩腔和第二中间压缩腔至第一排出端口92的流动路径。可以限定穿过第一VVR端口112和第二VVR端口114、至阀壳体118与动涡旋68的端板72之间的空间、至第二排出端口116、至第一排出端口92的流动路径。
另外参照图3和图4,定涡旋70的端板84可以附加地包括第一调节端口144和第二调节端口146。第一调节端口144和第二调节端口146可以各自与中间压缩腔中的一个中间压缩腔流体连通。偏压通道110可以与中间压缩腔中的下述一个中间压缩腔流体连通:该一个中间压缩腔以比中间压缩腔中的与第一调节端口144和第二调节端口146流体连通的中间压缩腔更高的压力进行操作。
定涡旋构件70可以包括环形毂148,环形毂148具有第一部分150和第二部分152,第一部分150和第二部分152彼此轴向地隔开,并且在第一部分150与第二部分152之间形成了台阶状区域154。第一部分150可以轴向地位于第二部分152与端板84之间并且可以具有外径向表面156,外径向表面156限定了大于或等于由第二部分152的外径向表面158限定的第二直径(D2)的第一直径(D1)。
容量调节阀组件26可以包括调节阀环160、调节提升环162、保持环164以及调节控制阀组件166。调节阀环160可以包括内径向表面168、外径向表面170、限定了环形凹部174和阀部176的第一轴向端表面172、以及第一通道178第二通道180。内径向表面168可以包括第一部分182和第二部分184,在第一部分182与第二部分184之间限定了第二轴向端表面186。第一部分182可以限定比由第二部分184限定的第四直径(D4)的更小第三直径(D3)。第一直径(D1)与第三直径(D3)可以大致彼此相等,并且第一部分150、第一部分182可以经由径向地位于第一部分150与第一部分182之间的密封件188彼此密封地接合。更具体地,密封件188可以包括O型环密封件并且可以位于调节阀环160的第一部分182中的环形凹部190内。替代性地,O型环密封件可以位于环形毂148中的环形凹部中。
调节提升环162可以位于环形凹部174内并且可以包括环形本体,环形本体限定了内径向表面192、外径向表面194、第一轴向端表面196以及第二轴向端表面198。内径向表面192和外径向表面194可以经由第一密封件204和第二密封件206与环形凹部174的侧壁200、202密封地接合。更具体地,第一密封件204和第二密封件206可以包括O型环密封件并且可以位于调节提升环162的内径向表面192和外径向表面194中的环形凹部208、210中。调节阀环160和调节提升环162可以配合以在环形凹部174与第一轴向端表面196之间限定调节控制室212。第一通道178可以与调节控制室212流体连通。第二轴向端表面198可以面向端板84并且可以包括一系列突出部214,所述一系列突出部214之间限定了径向流动通道216。
密封组件20可以形成浮动密封组件并且可以与定涡旋70和调节阀环160密封地接合以限定轴向偏压室218。更具体地,密封组件20可以与环形毂148的外径向表面158以及调节阀环160的第二部分184密封地接合。可以在密封组件20的轴向端表面220、调节阀环160的第二轴向端表面186以及环形毂148的台阶状区域154之间轴向地限定轴向偏压室218。第二通道180可以与轴向偏压室218流体连通。
保持环164可以相对于定涡旋70轴向地固定并且可以位于轴向偏压室218内。更具体地,保持环164可以位于环形毂148的第一部分150中的凹部内并且轴向地位于密封组件20与调节阀环160之间。保持环164可以形成用于调节阀环160的轴向止动件。调节控制阀组件166可以包括螺线管操作阀,并且调节控制阀组件166可以与调节阀环160中的第一通道178和第二通道180以及和吸入压力区域106流体连通。
在压缩操作期间,调节控制阀组件166可以以第一模式和第二模式进行操作。在第一模式(图3)下,调节控制阀组件166可以提供调节控制室212与吸入压力区域106之间的流体连通,从而以全容量操作压缩机。更具体地,调节控制阀组件166在以第一模式进行操作期间可以提供第一通道178与吸入压力区域106之间的流体连通。在第二模式(图4)下,调节控制阀组件166可以提供调节控制室212与轴向偏压室218之间的流体连通,从而以部分容量操作压缩机10。更具体地,调节控制阀组件166在以第二模式进行操作期间可以提供第一通道178与第二通道180之间的流体连通。
由轴向偏压室218提供的压力可以向上迫压调节阀环160,并且该压力提供了第一调节端口144和第二调节端口146与吸入压力区域106之间的流体连通。部分容量可以为全容量的大约百分之五十。压缩机10可以通过对容量调节阀组件26的脉宽的调制而以部分容量与全容量之间的容量在第一模式与第二模式之间进行操作。
Claims (20)
1.一种压缩机,包括:
外壳组件,所述外壳组件限定吸入压力区域和排出压力区域;
第一涡旋构件,所述第一涡旋构件设置在所述外壳组件内,所述第一涡旋构件包括限定第一排出端口和第一调节端口的第一端板、并且具有从所述第一端板的第一侧延伸的第一螺旋涡卷;
第二涡旋构件,所述第二涡旋构件设置在所述外壳组件内、并且包括限定第一可变容积比端口的第二端板、并且具有第二螺旋涡卷,所述第二螺旋涡卷从所述第二端板延伸并且与所述第一螺旋涡卷以啮合方式接合以形成与所述吸入压力区域流体连通的吸入腔、中间压缩腔和与所述排出压力区域流体连通的排出腔,所述中间压缩腔中的第一中间压缩腔与所述第一调节端口流体连通,并且所述中间压缩腔中的第二中间压缩腔与所述第一可变容积比端口流体连通;
容量调节阀组件,所述容量调节阀组件位于所述外壳组件内并且与所述第一调节端口流体连通,所述容量调节阀组件能够在打开位置与关闭位置之间移位以经由所述第一调节端口选择性地提供所述第一中间压缩腔与所述吸入压力区域之间的连通;以及
可变容积比阀组件,所述可变容积比阀组件位于所述外壳组件内并且与所述第一可变容积比端口流体连通,所述可变容积比阀组件能够在打开位置与关闭位置之间移位以经由所述第一可变容积比端口选择性地提供所述第二中间压缩腔与所述排出压力区域之间的连通。
2.根据权利要求1所述的压缩机,还包括驱动轴,所述驱动轴与所述第二涡旋构件接合并且驱动所述第二涡旋构件相对于所述第一涡旋构件的绕动移位。
3.根据权利要求2所述的压缩机,其中,所述第一涡旋构件为定涡旋构件。
4.根据权利要求1所述的压缩机,其中,所述第一涡旋构件能够相对于所述第二涡旋构件轴向地移位。
5.根据权利要求1所述的压缩机,其中,当所述第一调节端口通过所述容量调节阀组件而被关闭时,所述压缩机以全容量进行操作,而当所述第一调节端口通过所述容量调节阀组件而被打开时,所述压缩机以相对于所述全容量的减小容量进行操作,所述容量调节阀组件适于以脉宽调制方式在所述第一调节端口的打开与关闭之间进行循环,从而提供所述减小容量与所述全容量之间的压缩机操作容量。
6.根据权利要求5所述的压缩机,其中,所述容量调节阀组件适于以脉宽调制方式在所述第一调节端口的打开与关闭之间进行循环,从而提供所述全容量的百分之五十与所述全容量之间的压缩机操作容量。
7.根据权利要求1所述的压缩机,其中,所述容量调节阀组件包括:
调节阀环,所述调节阀环轴向地位于密封组件与所述第一端板之间、并且与环形毂的外径向表面和所述密封组件密封接合以限定与所述第一端板中的偏压通道流体连通的轴向偏压室,所述调节阀环能够在第一位置与第二位置之间轴向地移位,所述调节阀环在处于所述第一位置时抵靠所述第一端板并且关闭所述第一调节端口、并且在处于所述第二位置时相对于所述第一端板轴向地移位并且打开所述第一调节端口;
调节提升环,所述调节提升环轴向地位于所述调节阀环与所述第一端板之间并且与所述调节阀环密封接合以限定调节控制室;以及
调节控制阀组件,所述调节控制阀组件能够以第一模式和第二模式进行操作并且与所述调节控制室流体连通,所述调节控制阀组件控制所述调节控制室内的操作压力,并且所述调节控制阀组件在以所述第一模式进行操作时在所述调节控制室内提供第一压力从而使所述调节阀环移位至所述第一位置、并且所述调节控制阀组件在以所述第二模式进行操作时在所述调节控制室内提供大于所述第一压力的第二压力从而使所述调节阀环移位至所述第二位置并且减小所述压缩机的操作容量。
8.根据权利要求7所述的压缩机,其中,当所述调节阀环从所述第一位置移位至所述第二位置时,所述调节阀环轴向地移位离开所述调节提升环。
9.根据权利要求7所述的压缩机,其中,所述调节阀环包括从所述轴向偏压室延伸至所述调节控制阀组件的第一通道和从所述调节控制室延伸至所述调节控制阀组件的第二通道。
10.根据权利要求7所述的压缩机,其中,所述第一压力为所述压缩机内的吸入压力,并且所述第二压力为所述轴向偏压室内的操作压力。
11.根据权利要求7所述的压缩机,其中,所述调节控制阀组件与所述轴向偏压室流体连通,所述调节控制阀组件在以所述第二模式进行操作时提供所述调节控制室与所述轴向偏压室之间的流体连通。
12.根据权利要求11所述的压缩机,其中,所述调节控制阀组件与所述吸入压力区域流体连通,所述调节控制阀组件在以所述第一模式进行操作时提供所述调节控制室与所述吸入压力区域之间的流体连通。
13.根据权利要求7所述的压缩机,其中,所述调节阀环限定环形凹部,在所述环形凹部中设置有所述调节提升环。
14.根据权利要求7所述的压缩机,其中,所述调节提升环在所述调节阀环处于所述第二位置时抵靠所述第一端板。
15.根据权利要求14所述的压缩机,其中,所述调节提升环包括突出部,在所述突出部之间限定径向流动通道,所述突出部在所述调节阀环处于所述第二位置时抵靠所述第一端板。
16.根据权利要求7所述的压缩机,其中,所述容量调节阀组件包括保持环,所述保持环相对于所述第一涡旋构件轴向地固定并且限定用于所述调节阀环的轴向止动件。
17.根据权利要求1所述的压缩机,还包括驱动轴,所述驱动轴与所述第二涡旋构件接合并且驱动所述第二涡旋构件相对于所述第一涡旋构件的绕动移位,所述第二端板限定与所述可变容积比阀组件连通的第二排出端口。
18.根据权利要求17所述的压缩机,其中,所述可变容积比阀在处于所述关闭位置时隔断经由所述可变容积比端口的所述第二中间压缩腔与所述排出腔之间的连通、并且在处于所述打开位置时提供经由所述可变容积比端口的所述第二中间压缩腔与所述排出腔之间的连通。
19.根据权利要求18所述的压缩机,其中,当所述可变容积比阀处于所述打开位置时,限定有经由所述可变容积比端口且经由所述第二排出端口的从所述第二中间压缩腔至所述第一排出端口的流动路径。
20.根据权利要求18所述的压缩机,其中,所述第二涡旋构件包括驱动毂,所述驱动毂从所述第二端板延伸并且与所述驱动轴接合,所述可变容积比阀位于所述驱动毂内且轴向地位于所述驱动轴与所述第二端板之间。
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