CN105473956A - 一种包括流控制器和电磁致动器的压缩机 - Google Patents

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Abstract

公开了一种离心压缩机。压缩机包括叶轮、电磁致动器和流控制嵌件。流控制嵌件能够响应电磁致动器选择性地移动，以调节叶轮排出的流体流。

Description

一种包括流控制器和电磁致动器的压缩机
背景技术
离心制冷压缩机是公知的，并且包括由马达驱动的一个或更多个叶轮。在离心压缩机的工作过程中，制冷剂从叶轮向外排出。一种公知的压缩机类型包括构造成用于调节叶轮排出的流体流的无叶片式扩压器。另一种公知的压缩机类型包括叶片式扩压器。叶片式扩压器公知为包括能转动扩压器叶片或使侧壁相对于扩压器移动的机械和/或液压致动器。
发明内容
本公开的一个示例性实施例涉及一种离心压缩机。压缩机包括叶轮、电磁致动器和流控制嵌件。流控制嵌件能够响应电磁致动器选择性地移动，以调节叶轮排出的流体流。
本公开的另一个示例性实施例涉及一种用于调节流体流量的方法。该方法包括从叶轮排出流体流，以及将流控制嵌件布置成响应电磁致动器以便调节叶轮排出的流体流量。
可从以下附图和详述中最佳理解本公开的这些特征和其它特征。
附图说明
附图可简要地描述如下：
图1是制冷系统的高度示意性视图。
图2示意性示出图1的电磁致动器。
图3A示出了叶片式扩压器的示例。
图3B示出了流控制嵌件的示例。
图3C示出图3A的叶片式扩压器和图3B的流控制嵌件。
图4示出永磁体阵列的示例。
图5A-5C示意性地示出可替代的电磁致动器布置。
具体实施方式
图1示意性示出制冷系统10的示例。在该示例中，制冷系统10包括用于使制冷剂循环的离心制冷压缩机12。压缩机12包括内部设置有电动马达16的壳体14。在一个示例中，电动马达16包括径向设置在转子20外侧的定子18。转子20被机械地联接至转子轴22，该转子轴绕轴线X转动以便驱动叶轮24以压缩制冷剂。虽然只示出了一个叶轮24，但本公开可与具有多于一个叶轮的压缩机相关地使用。此外，虽然示出的是制冷系统10，但是应当理解，本公开适用于其他系统。
压缩机12与制冷回路L流体连通。虽然没有示出，但已知制冷回路(如制冷回路L)包括冷凝器、蒸发器和膨胀装置。
在压缩机12的工作过程中，制冷剂通过入口端24I进入叶轮24，从其出口端24O径向向外排出。在出口端24O的下游，制冷剂穿过喉部26，最终回到制冷剂回路L。应当理解，在至少一个示例中，喉部26可以包括扩压器27(图3A)。在该示例中，扩压器27包括多个扩压器叶片27V。
可移动的流控制嵌件28径向布置于叶轮24的出口端24O的下游，并可移动以便选择性地调节叶轮24排出的流体流量。在该示例中，流控制嵌件28通过电磁致动器30可以沿大体上的轴向方向A移动，该方向大体上平行于叶轮24的旋转轴线X。在叶片式扩压器27被包括在喉部26中的示例中，流控制嵌件28包括突起28P(图3B)，该突起对应于相邻的扩压器叶片27V之间的空间S(图3C)。在该示例中的突起28P轴向移入和移出相邻的扩压器叶片27V之间的空间S(例如，如图3C所示)。
电磁致动器30由控制器32控制。控制器32为电子控制器，并且，如现有技术所公知的那样，所述控制器能够被编程以实现多种功能，包括发送指令以便控制系统的各个部件。在一个示例中，控制器32与两个独立的电路连通。一个电路为控制电路，其电压(信号)很低。另一个电路是电源电路，其承载电流和高电压(例如，250伏直流电压)。
在图示的示例中，控制器32与位置传感器34A连通(例如，通过控制电路)，位置传感器被构造成用于通过感知位置传感器34A与安装到流控制嵌件的传感器目标34B之间的距离来检测流控制嵌件28相对于喉部26的相对位置。在该示例中，控制器32使用来自位置传感器34A的信息以便通过控制流入线圈44的电流来控制电磁致动器30产生的力。不过位置传感器34A和传感器目标34B是可选的，在控制器32向电磁致动器30下指令时可使用表明流控制嵌件28位置的其他信息(例如压力差)。位置传感器部件34A可以是构造成以便产生对应于位置传感器34A与传感器目标34B之间距离的信号(能由控制器32解读)的任何公知部件。控制器32还与变压或变流电源(未示出)连通，以便将期望电平的电流提供给电磁致动器30，如将以下描述的。
图2示出电磁致动器30的细节。在该示例中，电磁致动器30包括电磁体36和第一永磁体38及第二永磁体40。电磁体36包括芯部42和设置在芯部42内的线圈44。控制器32构造成以便将可变电平的电流供给线圈44(例如，通过电源电路)。电磁体36产生的磁场基于流过线圈44的电流的电平而改变。另一方面，永磁体38、40产生大体上恒定的磁场。
应当理解，虽然图1和图2只示出本公开的局部剖视图，电磁体36可以构造成周向地围绕旋转轴线X连续延伸。在一个示例中，多组第一永磁体38和第二永磁体40相对于旋转轴线X周向地相隔90°。在另一示例中，多组永磁体38、40周向地相隔120°。所述多组永磁体38、40可以以任何角度间隔开，但是，在一些示例中，重要的是使永磁体围绕旋转轴线X均等地隔开。
在该示例中，第一永磁体38安装到壳体上并且相对于流控制嵌件28是静止的。第二永磁体40可与流控制嵌件28一起移动。第一永磁体38布置成以便产生第一磁场向量V1，所述第一磁场向量与由第二永磁体40产生的磁场向量V2大致相反。这导致第一永磁体38与第二永磁体40之间具有斥力FR，所述斥力使流控制嵌件沿方向D2朝喉部区域26偏置，并且远离电磁致动器30。
控制器32构造成将一定流量的电流供给线圈44以产生吸力FA，所述吸力克服第一永磁体38与第二永磁体40的斥力FR沿方向D1吸引流控制嵌件28。控制器32由此可以改变流过线圈44的电流的电平以选择性地调节流控制嵌件28的位置。
在打开位置，控制器32提供一定流量的电流通过线圈44，导致吸力FA产生，所述吸力大体上克服斥力FR以使流控制嵌件28移动到以下位置：在该位置中，喉部区域26中的流体流基本上不受流控制嵌件28的抑制。另一方面，在闭合位置，控制器32基本上不将任何电流供给线圈44，因此流控制嵌件28将处于斥力FR的影响下，并且将会移动以基本上阻塞喉部区域26。控制器32还可将一定电平的电流供给线圈44以将流控制嵌件28置于轴向地处于打开位置与闭合位置之间的任何数量的中间位置上，其中，喉部区域26中的流体流被部分阻塞。
在一个示例中，在闭合位置，流控制嵌件28使喉部区域26相对于打开位置大体上减小80％。在另一个示例中，流控制嵌件28使喉部区域26相对于打开位置减小50％。此数量可以根据需要变化，并且取决于流控制嵌件28的所选轮廓。
在图1和图2的示例中，流控制嵌件28被附接到移动目标结构，在所述示例中，所述移动目标结构是盘35，该盘用于支撑第二永磁体40和流控制嵌件28。虽然未示出，但移动目标结构35可沿关于壳体14设置的轴向导向件移动。在一个示例中，传感器目标34B附接至所述移动目标结构35，第二永磁体40也是如此。然而，在其它示例中，不存在运动目标结构35，并且传感器目标34B和第二永磁体40可直接附接到流控制嵌件28。在该示例中，移动目标35是对电磁体36生成的磁场反应灵敏的磁性结构。在无移动目标结构35的示例中，流控制嵌件28将会至少部分地具有磁性并因此构造成以便响应电磁体36生成的磁场。
本公开在用于制冷剂压缩机和其他类型的气密的工作环境时可能特别有益。在某种程度上，这是因为不需要机械部件来调节流控制嵌件28的位置。因此，叶轮24排出的流体流量可以在不需要监控和维护机械部件的情况下进行调节，这样进而提高了系统的效率和可靠性。本公开还通过减少移动部件的数量简化了现有系统(其包括各种机械和/或液压元件)。更进一步地，本公开在保持增大的压力恢复并产生整体效率(归因于叶片式扩压器)的同时扩大了压缩机的稳定运行范围(相对于包括无叶片式扩压器的压缩机而言)。
图4示意性地示出了一示例，其中，第一永磁体38包括永磁体38a-38d的半海尔贝克阵列(或部分海尔贝克阵列)。应当理解的是，第二永磁体40在一个示例中包括类似的布置，以这样一种方式使得产生的磁通处于与第一永磁体38的磁通相反的方向上。如现有技术中公知的那样，海尔贝克阵列是在该阵列的一侧增强磁场而在另一侧将磁场消减到接近零的永磁体布置。在该示例中，外永磁体38a和38d产生沿周向向量VRA、VRD指向内永磁体38b和38c的磁通。这样使磁体38a-38d之间的磁通聚集，增加(例如，增强)沿向量V1、由中间磁体38b和38c生成的磁通。这样进而将斥力FR最大化。
图5A-5C示出三种可替代的电磁致动器布置。在第一示例中，在图5A中，两组永磁体38、40包括在电磁体36的径向相对的两侧。在图5B的示例中，两个电磁体36被设置并置于第一永磁体38和第二永磁体40的径向相对的两侧。图5C的示例还包括两个电磁体36，但是这些电磁体36被设置在移动目标结构35的相对的轴向两侧。本领域的技术人员可选择合适的致动器布置。
虽然不同的示例具有图中所示的具体部件，但本公开的实施例并不限于那些特定的组合。可以将一个示例的某些部件或特征与另一个示例的特征或部件结合起来使用。
本领域的技术人员将会理解，上述实施例是示例性的和非限制性的。也就是，本发明的修改将会落入权利要求的范围之内。因此，以下权利要求应加以研究以确定它们的真实范围和内容。

Claims (20)

1.一种离心压缩机，包括：
叶轮；
电磁致动器；以及
流控制嵌件，所述流控制嵌件能够响应所述电磁致动器选择性地移动，以调节所述叶轮排出的流体流。
2.根据权利要求1所述的离心压缩机，其中，所述离心压缩机是包括在制冷系统中的。
3.根据权利要求1所述的离心压缩机，所述离心压缩机包括控制器，所述控制器与所述电磁致动器连通以选择性地移动所述流控制嵌件。
4.根据权利要求3所述的离心压缩机，其中，所述电磁致动器包括具有线圈的至少一个电磁体，其中，流过所述线圈的电流的电平决定所述电磁体产生的磁场，并且其中，所述控制器构造成用于控制流过所述线圈的电流的电平。
5.根据权利要求4所述的离心压缩机，其中，所述电磁致动器包括第一永磁体和第二永磁体，所述第一永磁体相对于所述流控制嵌件静止，所述第二永磁体能够与所述流控制嵌件一起移动。
6.根据权利要求5所述的离心压缩机，其中，所述第一永磁体和所述第二永磁体提供沿第一方向驱动所述流控制嵌件的第一力。
7.根据权利要求6所述的离心压缩机，其中，所述控制器构造成用于控制流过所述线圈的电流的电平以提供沿与所述第一方向相反的第二方向驱动所述流控制嵌件的第二力。
8.根据权利要求7所述的离心压缩机，其中，所述流控制嵌件能够基于流过所述线圈的电流的电平而在打开位置、闭合位置以及任何数量的中间位置之间移动。
9.根据权利要求8所述的离心压缩机，其中，当所述流控制嵌件处于打开位置时，所述叶轮排出的流体流基本上不受所述流控制嵌件抑制。
10.根据权利要求9所述的离心压缩机，其中，当所述流控制嵌件处于闭合位置时，所述叶轮排出的流体流基本上被所述流控制嵌件阻塞。
11.根据权利要求10所述的离心压缩机，其中，当所述流控制嵌件位于中间位置时，所述流控制嵌件轴向地置于所述打开位置与闭合位置之间，所述叶轮排出的流体流部分地被所述流控制嵌件抑制。
12.根据权利要求2所述的离心压缩机，所述离心压缩机包括位置传感器，所述位置传感器具有能够与所述流控制嵌件一起移动的至少一个部件，所述控制器与所述位置传感器连通。
13.根据权利要求5所述的离心压缩机，其中，所述第一永磁体和第二永磁体都是由相应的半-海尔贝克阵列设置的，每个半-海尔贝克阵列具有多个永磁体。
14.根据权利要求1所述的离心压缩机，其中，扩压器被包括在所述叶轮的下游，其中，所述扩压器为具有多个扩压器叶片的叶片式扩压器，所述流控制嵌件选择性地移入和移出相邻的扩压器叶片之间的通道。
15.根据权利要求1所述的离心压缩机，所述离心压缩机包括能够与所述流控制嵌件一起移动的移动目标，所述移动目标至少部分地具有磁性，使得所述移动目标对所述电磁致动器反应灵敏。
16.根据权利要求1所述的离心压缩机，其中，所述流控制嵌件至少部分地具有磁性，使得所述流控制嵌件对所述电磁致动器反应灵敏。
17.一种用于调节流体流的方法，所述方法包括：
从叶轮排出流体流；
布置响应电磁致动器的流控制嵌件以调节所述叶轮排出的流体流。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，布置所述流控制嵌件的步骤包括将一定流量的电流供给所述电磁致动器以控制所述流控制嵌件的位置。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述布置步骤包括使所述流控制嵌件响应供给至所述电磁致动器的电流而在打开位置、闭合位置以及所述打开位置与闭合位置之间的任何数量的中间位置之间移动。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述布置步骤包括将电流供给至所述电磁致动器的线圈，并且其中，控制器构造成用于控制流过所述线圈的电流的电平。
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