CN109428440B - 电机和磁力轴承的制冷剂气体冷却 - Google Patents

电机和磁力轴承的制冷剂气体冷却 Download PDF

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Abstract

可变孔口流动装置控制制冷剂流入压缩机中的压缩机电机壳体。可变孔口流动装置可包括例如电子膨胀阀、热膨胀阀或控制制冷剂流入压缩机电机壳体的换向阀。一个或多个制冷剂流可以通过固定的孔口、可变孔口流量装置的阀座、或通过压缩机电机壳体的密封件泄漏，提供除了通过可变孔口流动装置的流外的到压缩机电机壳体内部的基线制冷剂流。

Description

电机和磁力轴承的制冷剂气体冷却
技术领域
本发明涉及一种压缩机，特别是用于控制压缩机内的冷却气体流动的阀。
背景技术
压缩机部件，尤其是电机、轴和轴承(如磁力轴承)在压缩机运行时需要冷却。例如，可以通过从压缩机排出的压缩气体流来提供冷却。然而，由于再循环和风阻损失，压缩气体流可能导致低效率。压缩机部件的冷却需求可随压缩机的运行速度和其排出时产生的压力而变化。当前系统使用固定尺寸的孔以允许压缩气体进入压缩机电机的壳体以冷却压缩机组件。
发明内容
流量控制装置可以设置在压缩机的蜗形壳体和压缩机的电机壳体之间，其允许流体从蜗形壳体流入电机壳体中以进行控制。这可以减少再循环和风阻损失，同时满足压缩机部件(例如电机，轴和轴承)的可变冷却需求。
在一个实施例中，压缩机包括蜗形壳体，所述蜗形壳体接收来自压缩机的排放，电机壳体，所述电机壳体容纳至少一些压缩机电机，以及换向阀组件，所述换向阀组件包括第一空间和第二空间，包含换向阀，
在换向阀上的不同点具有至少两个不同横截面积。
换向阀可以包括允许气体从蜗形壳体传递到电机壳体的孔口，换向阀的位置控制朝向电机壳体的孔口打开尺寸。换向阀可以阻塞在蜗形壳体和电机壳体之间的一个或多个开口。换向阀阻挡一个或多个开口的程度可以基于换向阀的位置。可以通过弹簧和/或气体压力来控制换向阀的位置，并且可以通过一个或多个阀来控制换向阀的气体压力，所述阀提供阀组件中的第一空间与低压端口或高压端口之间的连接。在一个实施例中，一个或多个阀由控制器控制。在一个实施例中，一个或多个阀是一个三通双位电磁阀。在一个实施例中，一个或多个阀是两个单独的二通阀。
阀组件实施例包括换向阀、第一空间和第二空间，所述换向阀具有不同横截面积的至少两个部分，以及所述第一空间和第二空间具有大于换向阀的不同横截面积的面积。
在一个实施例中，提供了一种用于控制制冷剂从蜗形壳体到压缩机电机壳体流动的方法。该方法包括从蜗形壳体接收制冷剂流并引导制冷剂流通过蜗形壳体和压缩机电机壳体之间的一个或多个开口，其中一个或多个开口的面积由一个阀控制。一个或多个开口可以是例如电子膨胀阀、热膨胀阀、换向阀中的孔和/或包括在任何这种阀中的阀座。一个或多个开口可以是孔，一个或多个孔可以被换向阀阻挡。阀的位置可以由控制器确定。控制器可以调节阀门的位置，例如通过打开或关闭一个或多个控制阀，以更改作用在换向阀表面上的压力。
在一个实施例中，压缩机包括连接到制冷剂源的冷却管线、电机壳体、位于电机壳体内的至少一个轴承、位于电机壳体内的压缩机电机、以及流体连接到冷却管线和电机壳体并配置为从制冷剂源向电机壳体提供可变制冷剂流的计量装置。在一个实施例中，制冷剂源是压缩机的蜗形壳体。在一个实施例中，轴密封件允许制冷剂源和电机壳体之间的流体连通。在一个实施例中，计量装置包括在冷却管线和电机壳体内部之间的固定孔口。在一个实施例中，冷却管线和电机壳体内部之间的固定流动路径形成在阀的阀座中。在一个实施例中，计量装置包括电子膨胀阀。在一个实施例中，计量装置包括热膨胀阀。
在一个实施例中，控制器接收压缩机运行参数数据并确定阀的位置。压缩机运行参数数据可包括来自电机壳体内的温度数据和/或电机壳体内的气体密度。
在一个实施例中，计量装置包括与制冷剂源流体连通的入口、与压缩机电机壳体的内部流体连通的孔口、自动膨胀阀、以及构造成接收自动膨胀阀的阀座。在该实施例中，自动膨胀阀电连接至控制器，该控制器接收压缩机运行参数数据并确定自动膨胀阀的位置。在一个实施例中，自动膨胀阀和阀座控制通过孔口的制冷剂流。在一个实施例中，计量装置还包括具有固定尺寸的第二孔口。在一个实施例中，阀座构造成当自动膨胀阀处于完全伸出位置时允许制冷剂流过孔口。
在一个实施例中，提供了一种用于控制制冷剂流入压缩机电机壳体的方法。该方法包括向压缩机电机壳体内部提供制冷剂基线流，以及向压缩机电机壳体内部提供可变制冷剂流。在该实施例中，通过自动膨胀阀控制可变制冷剂流。方法实施例可以进一步包括将基线流和可变流组合到冷却流中，并且引导冷却流以压缩机电机壳体内的内部部件的旋转方向行进。在一个实施例中，通过具有固定尺寸的孔口提供基线流。在一个实施例中，通过压缩机电机壳体的轴密封处的泄漏提供基线流。在一个实施例中，自动膨胀阀是电子膨胀阀。在一个实施例中，自动膨胀阀是热膨胀阀。
附图说明
图1显示了制冷剂回路的示意图。
图2示出了一种压缩机，其中阀门允许流体从蜗形壳体流至电机壳体。
图3A和3B示出了蜗形壳体和压缩机电机壳体的示意图，其中阀安装在蜗形壳体和压缩机电机壳体之间。图3C示出了图3A和3B中所示的换向阀的剖视侧视图。
图4A和4B示出了蜗形壳体和压缩机电机壳体之间的替代阀的示意图。
图5示出了用于控制制冷剂流入压缩机电机壳体的实施例的示意图。
具体实施方式
设置在蜗形壳体和压缩机电机壳体之间的可变流量控制装置可以通过计量基于压缩机电机需求提供的冷却剂量来提高压缩机效率，从而减少再循环和风阻损失，同时满足压缩机冷却的需求。
图1是根据一个实施例的制冷剂回路2的示意图。制冷剂回路2通常包括压缩机10、冷凝器4、膨胀装置6和蒸发器8。压缩机10可以是动态位移压缩机(dynamic displacementcompressor)，例如离心式压缩机。制冷剂回路2是示例，并且可以修改为包括附加部件。例如，在一个实施例中，制冷剂回路2可以包括其他部件，例如，但不限于，省煤器热交换器、一个或多个流量控制装置、接收罐、干燥器、吸液式热交换器等。
制冷剂回路2通常可以应用在用于控制空间(通常称为调节空间)中的环境条件(例如，温度、湿度、空气质量等)的各种系统中。这种系统的示例包括但不限于HVACR系统，运输制冷系统等。
压缩机10、冷凝器4、膨胀装置6和蒸发器8流体连接。制冷剂回路2可以根据通常已知的原理运行。制冷剂回路2可构造成加热或冷却液态工艺流体(例如，传热流体或介质，例如，但不限于，水、乙二醇等)，在这种情况下，制冷剂回路2通常可代表液体冷却器系统。制冷剂回路2可替代地被配置为加热或冷却气态过程流体(例如，传热介质或流体，例如但不限于空气等)，在这种情况下，制冷剂回路2通常可代表空调或热泵。
在运行中，压缩机10将工作流体(例如，诸如制冷剂等的传热流体)从相对较低压的气体压缩至相对较高压的气体。相对较高压的气体也处于相对较高的温度，其从压缩机10排出并流过冷凝器4。工作流体流过冷凝器4并将热量排放到工艺流体(例如，空气等)，从而冷却工作流体。现在为液体形式的冷却的工作流体流到膨胀装置6。在冷凝器4包括过冷却器部分的实施例中，液体工作流体可在流到膨胀装置6之前流过过冷器部分。在过冷却器部分中，工作流体可以进一步过冷。膨胀装置6降低工作流体的压力。结果，一部分工作流体转变成气态。现在处于混合液态和气态的工作流体流到蒸发器8。工作流体流过蒸发器8并从加热工作流体的工艺流体(例如，水、乙二醇、空气等)吸收热量，并将其转化为气态形式。然后，气态工作流体返回压缩机10。在制冷剂回路运行时，例如，在冷却模式下(例如，在启用压缩机10的同时)，上述过程继续。
图2示出了压缩机，其中蜗形壳体和电机壳体之间的流体流由可变流量阀控制。具有排放锥面26的蜗形壳体20和压缩机电机壳体22通过阀组件24连接，阀组件24允许从蜗形壳体20到压缩机电机壳体22的流体连通。级间管线28将流体从排放锥面26运送到压缩机的第二级。回流管线18允许流体从压缩机电机壳体22的内部流到蜗形壳体20的抽吸部分。
蜗形壳体20接收来自压缩机的排放。压缩机的排放是压缩流体，例如制冷剂。蜗形壳体可以是例如压缩机的聚集蜗壳。蜗形壳体20的至少一部分可以接收来自多级压缩机的第一级或中间级的排放。蜗形壳体20可包括例如引导压缩机排放的排放锥面26。排放锥面26可以是换向阀组件24连接到蜗形壳体20的部分。在一个实施例中，换向阀组件24可以连接到排放锥面26下游的级间管线28并从级间管线28提供气体到压缩机电机壳体22。换向阀组件24可从具有中间气体压力的多级压缩机内的任何点接收气体。
压缩机电机壳体22包含压缩机部件，例如压缩机轴、轴承系统(例如磁力轴承)以及驱动压缩机的电机。压缩机电机壳体22可能需要制冷剂来冷却容纳在其中的那些部件，这可以由从压缩机排出通过蜗形壳体20的制冷剂流提供。诸如压缩机电机和轴之类的部件可以在运行期间移动并且当压缩机电机壳体22内存在过量流体压力(例如来自制冷剂气体)时由于再循环和风阻引起失效。压缩机电机壳体22可以通气到压缩机的吸入口。从压缩机电机壳体22到压缩机的吸入口的通气可以是外部的，例如通过将压缩机电机壳体连接到蜗形壳体20的吸入部分的回流管线18。从压缩机电机壳体22到排出口的通气也可以是内部的，例如通过形成在压缩机电机壳体22中的开口。
阀组件24可包括例如下文图3、图4或图5中所示和所述的组件。阀组件24可以控制从蜗形壳体20进入压缩机电机壳体22的制冷剂流动。阀组件24可以在蜗形壳体20和压缩机电机壳体22之间提供第一流速和第二流速，第一流速和第二流速具有不同的值。阀组件24可提供可在最大值和最小值之间连续变化的流速，例如基于施加到换向阀或自动膨胀阀的位置(例如电子膨胀阀或热力膨胀阀)的气体和/或弹簧压力。可以通过控制开口或孔的尺寸和/或数量来提供流速，通过开口或孔，流体可从蜗形壳体20进入压缩机电机壳体22。在一个实施例中，阀组件24可以由，例如通过一个或多个端口以及通过控制端口与阀组件24内的空间之间连接一个或多个电磁阀提供的电子信号或气体压力控制。在一个实施例中，阀组件24可以由控制器控制，该控制器将信号发送到电子膨胀阀或热膨胀阀。在这些实施例的任一个中，控制器可以基于数据来控制阀，所述数据包括例如压缩机电机内的温度、压缩机负载、压缩机速度设置、压缩机的存储设计参数或压缩机的其他运行数据。控制器可以使用脉冲宽度调制，通过动态地改变阀位置以提供进入压缩机电机壳体22中的制冷剂的中间流速。控制器使用的数据可以包括脉冲宽度调制所需的函数，以实现某些流量值。
图3A和图3B示出了蜗形壳体20和压缩机电机壳体22的示意图，其中换向阀组件24中安装有换向阀30连接蜗形壳体20和压缩机电机壳体22。在图3A和图3B所示的实施例中，蜗形壳体20包含来自压缩机的排出流。压缩流体可以经由孔口32从蜗形壳体20行进入压缩机电机壳体22，孔口32的尺寸由换向阀30的位置控制。换向阀30可以包括引导件36和密封件38。换向阀30的位置可由流体压力控制，第一空间34与第一端口44和第二端口42中的至少一个流体连通，流体连通由阀40a或阀40b和40c确定。可在换向阀组件内提供第二空间48，以允许换向阀30在位置之间行进。第二空间的尺寸可以设定成使得不是换向阀30的所有截面都能穿过它，例如具有一个横截面，大于换向阀30的一个截面的横截面的横截面积，但是小于换向阀30的另一截面的横截面积。
蜗形壳体20是壳体，其在压缩机(诸如离心压缩机)的运行期间从压缩机的排出接收压缩的制冷剂。蜗形壳体20可以接收来自多级压缩机的第一级或中间级的排放。蜗形壳体20可包括例如接收压缩机排出的排放锥面。蜗形壳体20可以收集压缩的制冷剂并将其引向另一个压缩级，或朝向包括压缩机的制冷回路，例如冷凝器、膨胀装置和蒸发器。这种制冷剂回路通常可以应用在空间中(通常称为调节空间)用于控制环境条件(例如，温度、湿度、空气质量等)的各种系统中。这种系统的示例包括但不限于HVACR系统，运输制冷系统等。
图3C示出了图3A和图3B中使用的换向阀30的详细视图。换向阀30至少具有第一截面50和第二截面52，第一截面50具有第一横截面面积56，第二截面52具有第二横截面面积58。第一横截面面积56大于第二横截面面积58。换向阀30可包括穿过换向阀30的中空部分54，以提供允许流体流过换向阀30的一部分的孔口32。换向阀30可在换向阀组件24内移动，其中运动部分地受到换向阀组件24内可用的横截面面积约束。换向阀组件24中的第二空间48可具有大于第二横截面面积58，但小于第一横截面面积56的横截面积。结果，第一截面50不能进入第二空间48，但是第二截面52可以在第二空间48内移动。在一个实施例中，可以有换向阀30的第三截面62，其具有第三横截面面积64，其中第三横截面面积64大于第一横截面面积。来自蜗形壳体20的制冷剂流66可以进入换向阀30的中空部分54。在中空部分54内，制冷剂流66可以在表面60上施加压力。施加在表面60上的压力通过作用在换向阀30的第三截面62上弹簧和/或气体压力抵消，使换向阀组件24内换向阀30处力平衡。制冷剂流可以离开换向阀30并经由孔口32进入压缩机电机壳体22，孔口32可以基于换向阀30的位置被换向阀组件24部分地阻挡。
回到图3A和图3B，换向阀30可以通过一个或多个导向件36在换向阀组件24内对准。导向件可以是例如聚合物环(例如浸渍的特氟龙、尼龙、迭尔林或类似的材料)。导向件可以设置在换向阀30的外表面上，并且从换向阀30的外表面延伸到限定换向阀组件24内的内部空间的表面。导向件保持换向阀30和换向阀组件24内空间之间的对准，以当换向阀在换向阀组件的内部空间内移动时，使换向阀的接触和摩擦最小化。引导件36可以是围绕换向阀30圆周的周向线性引导件，并且换向阀30对准为使得其沿着换向阀组件24内的轴线以直线行进。
密封件38限制换向阀组件的内部空间内的流动。密封件可以是油封件或动态无油密封件。密封件是否上油或无油可以基于使用阀的压缩机。密封件38可以由标准密封材料制成。密封件38在第二空间48和第一空间34之间提供压力分离。空间34和48之间的压力分离可用于提供作用在换向阀30上的力，以便控制其位置。在图3A和图3B所示的实施例中，密封件38设置在孔口32和第一空间34之间的换向阀30上。
换向阀30可以通过流体压力和/或弹簧定位。弹簧(未示出)可以放置在换向阀组件24内的第一空间34中，使得它向换向阀30施加力。弹簧也可以位于第二空间48内。弹簧的位置和刚度可以基于端口44提供的低压和端口42提供的高压之间的压力差。在图3所示的实施例中，可以通过流体压力向换向阀30施加力。第一空间34可以经由一个或多个管线、内部通道或允许端口和第一空间34之间流体连通的管连接到第一端口44或第二端口42中的至少一个。第一端口44可以提供在第一次压力(小于来自第二端口42的流体压力)下的流体。例如，第一端口44可以连接到压缩机的吸入口。第二端口42提供的压力高于第一端口44的流体，例如通过与压缩机排放连接，例如通过连接到蜗形壳体20的管线。在图3A所示的实施例中，阀24允许在使第一端口44流体连通的第一空间34和使第二端口42流体连通的第一空间34之间切换。阀40a是3端口，2通电磁阀。阀40a可以由例如控制器46控制，控制器46连接到阀并且引导端口至与第一空间34流体连通的地方。控制可以基于，例如，在来自压缩机电机壳体22内的温度传感器的温度读数、压缩机正在运行的当前速度或压缩机的其他运行参数。在图3B所示的实施例中，连接第一空间34与第一端口44的管线和连接第一空间与第二端口42的管线分别由单独的二通阀40b和40c控制。在存在多个单独的两通阀40b和40c的实施例中，第一空间34与第一端口44和第二端口42之间的流体连通可以通过例如打开一个阀同时关闭另一个阀来控制，以及相反。阀可以由连接到每个阀40b和40c的控制器46控制。
如图3A和图3B所示，当阀40a或阀40b和40c处于第一空间34与高压第二端口42流体连通的位置时，第一空间34内的压力更高，推动换向阀30。该力抵消了从蜗形壳体20内的压力接收并作用在换向阀30内的表面60上的力。力的平衡使换向阀30定位成使得只有一部分孔口允许流体从蜗形壳体流入电机壳体。当阀40a或阀40b和40c处于第一空间34与低压第一端口44流体连通的位置时，换向阀30上的第一空间34内的压力小于由蜗形壳体20内的压力所施加的力。这可能导致换向阀处于一位置，在该位置，孔口32的大部分允许流体从蜗形壳体20流入压缩机壳体22的流动通道32中。流动通道可以是例如围绕换向阀30的部分延伸到压缩机壳体22的环形流动。由第一空间34内的流体压力提供的力可以由例如弹簧补充。
在图3C所示的实施例中，孔口32延伸穿过换向阀30，在换向阀30内形成中空部分54，其允许制冷剂流66从蜗形壳体20行进到压缩机电机壳体22中。孔口32包括：第一端暴露在蜗形壳体20内并且能够从流过蜗形壳体20的流体接收制冷剂。孔口32包括通向压缩机电机壳体22的一个或多个开口，允许已进入孔口32的流体进入压缩机电机壳体。一个或多个开口可以在换向阀30的第一位置部分地暴露于压缩机电机壳体22，提供第一区域，制冷剂可以通过该第一区域流入壳体。在换向阀30的第二位置，一个或多个开口中的更多或全部可以暴露于压缩机电机壳体22，提供大于第一区域的第二区域，制冷剂可以通过该第二区域流入压缩机电机壳体22中。在孔口32具有多于一个开口的实施例中，开口可以是供给环形空间的一系列孔。可以控制换向阀30和阀组件内围绕它的间隙，以减少孔口32的未暴露于压缩机电机壳体22的部分的泄漏。
图4A和4B示出了控制蜗形壳体20和压缩机电机壳体22之间的流动的另一实施例的示意图。在图4所示的实施例中，蜗形壳体20具有提供蜗形壳体20和压缩机电机壳体22之间的流体连通的第一开口72和第二开口74。当第一开口72处于第一位置时，第一开口72可被换向阀70阻挡。在图4A和图4B所示的实施例中，第一轴向密封和引导件78位于换向阀70的一端，第二轴向密封件和引导件76位于换向阀70的另一端。第一空间80通过阀84a或阀84b和84c与第一端口86或第二端口82中的至少一个流体连通。
蜗形壳体20接收来自压缩机的排放。压缩机的排放是高压流体，例如制冷剂。蜗形壳体20可以接收来自多级压缩机的第一级或中间级的排放。蜗形壳体20可包括例如接收压缩机排放的排放锥面。压缩机壳体22包含压缩机部件，例如压缩机轴、磁力轴承和驱动压缩机的电机。压缩机壳体22可能需要制冷剂来冷却容纳在其中的那些部件，这可以由从压缩机排放通过蜗形壳体20的制冷剂流提供。压缩机电机壳体22内的至少一些压缩机部件(例如轴和压缩机电机)在运行期间移动，并且可以由于来自压缩机壳体22内的任何过压(例如来自制冷剂气体)的再循环或风阻损失来导致效率降低。
蜗形壳体20和电机壳体22之间的流体连通可以由第一开口72和第二开口74提供。这些开口可以是孔。当换向阀70处于第一位置时，至少第一开口72可被换向阀70阻挡。通过换向阀70从第一位置移动到第二位置可暴露第一开口72。在一个实施例中，可以存在单个开口，该单个开口在第一位置被换向阀70部分地阻挡，并且当换向阀70处于第二位置时其较少受阻。在一个实施例中，可以存在多个开口，这些开口可以基于换向阀70的位置而被阻塞或暴露。第一开口72和第二开口74可允许来自蜗形壳体20内的压缩制冷剂进入压缩机电机壳体22。第一开口72和第二开口74可具有不同的尺寸。第一开口72和第二开口74的尺寸可以基于所需的流速和蜗形壳体20和压缩机电机壳体22之间的压差。
换向阀70具有至少两个不同的横截面面积92和94。换向阀70可以封闭在换向阀组件24内，换向阀70的运动受到换向阀70部件间的横截面积和换向阀组件24内的空间48和80的横截面积之间的差异的约束。换向阀70可以在换向阀70的第一侧96上接收来自蜗形壳体20的压力。换向阀70可以接收来自位于第一空间80的另一侧的(不同于接收来自蜗形壳体20的压力的第一侧)流体和/或弹簧的压力。换向阀70可以是实心的或空心的。
第一轴向密封和引导件78位于换向阀处于其较大横截面的位置。第一轴向密封和引导件78可用于减少流体从第一空间80的泄漏。第二轴向密封和引导件76可位于换向阀70的与第一轴向密封和引导件相对端。第二轴向密封和引导件76可以减少来自蜗形壳体的流体泄漏。在一个实施例中，当换向阀70处于换向阀组件62内的第一位置时，第二轴向密封和引导件76阻挡第一开口72。每个轴向密封和引导件78和76也可定位换向阀70以维持换向阀组件62内的换向阀70的对齐。第一轴向密封和导向件54和第二轴向密封和导向件56可以是有油或动态无油密封件。第一轴向密封和引导件54和第二轴向密封和引导件56可包括围绕换向阀70的圆周的周向线性引导件，并对准换向阀70，使得其沿着换向阀组件24内的轴线以直线行进。标准密封件、导向件或其组合可用于第一轴向密封和导向件54、78和第二轴向密封和导向件56、76。
换向阀70可以通过流体压力和/或弹簧定位。弹簧(未示出)可以放置在第一空间80或第二空间48内，使得它向换向阀70施加力。在图4A和图4B所示的实施例中，可以通过流体压力向换向阀70施加力。第一空间80可以经由一个或多个管线或管连接到第一端口86或第二端口82中的至少一个，所述管线或管允许该端口和第一空间80之间的流体连通。第一端口86可以以第一压力(小于来自第二端口82的流体压力)提供流体。例如，第一端口86可以连接到压缩机的吸入口。第二端口82提供压力高于第一端口86的流体，例如通过连接到压缩机的排出口。在图4A所示的实施例中，三通阀84a允许在使第一空间80与第一端口86流体连通和使第一空间80与第二端口82流体连通之间切换。阀84a可以是例如三端口，两通电磁阀。阀84a可以由例如连接到阀并且引导端口至于第一空间80流体连通的控制器88控制。该控制可以基于例如来自压缩机电机壳体22内的温度传感器90的温度读数、压缩机正在运行的当前速度、或其他运行参数。在一个实施例中，连接第一空间80与第一端口86的管线和连接第一空间与第二端口82的管线可各自由单独的二通阀84b和84c控制。在存在多个单独的二通阀84b和84c的实施例中，第一空间80与第一端口56和第二端口58之间的流体连通可以通过例如打开阀84b或84c中的一个同时关闭另一个阀来控制，或相反。
如图4所示，当阀84a或阀84b和84c处于第一空间80与较高压力的第二端口82流体连通的位置时，第一空间80内的压力较高，推动换向阀70。该力抵消了从蜗形壳体20内的压力接收的力。力的平衡使换向阀70定位成使得换向阀70阻挡第一开口72。这可能限制流体从蜗形壳体20流入压缩机电机壳体22。当阀84a或阀84b和84c处于第一空间80与较低压力的第一端口86流体连通的位置时，换向阀70上的第一空间80内的压力小于蜗形壳体20内的压力所施加的力。这可能导致换向阀处于第一开口72暴露的位置，允许流体从蜗形壳体20流入压缩机壳体22。第一空间80内的流体压力提供的力可以通过，例如作用在换向阀70上的弹簧补充。
在运行期间，由蜗形壳体20提供并作用在换向阀70上的压力可以由压缩机运行的速度确定。在运行期间，可以基于压缩机电机壳体22内的压缩机电机元件的冷却需求来控制提供给第一空间80的压力。在正常运行期间，第一空间80可以通过阀门84a或阀门84b和84c保持与高压第二端口88的流体连通。当第一空间80与较高压力的第二端口88流体连通时，第一空间80内的压力维持换向阀70的位置，使得开口72被阻塞，但是开口74允许一些制冷剂流进入压缩机电机壳体22。当压缩机电机壳体22内的温度(例如由温度传感器90测量)超过阈值时，压缩机可能需要额外的冷却。当温度传感器90测量的温度超过阈值时，第一空间80可以通过阀84a或阀84b和84c与高压第二端口88低压第一端口86流体连通。这降低了第一空间80中的压力，并且通过从蜗形壳体20内的流体施加的压力使换向阀70进一步移动到第一空间中。换向阀70的运动暴露出开口72以及开口74，允许更大流量的流体从蜗形壳体20行进到压缩机电机壳体22。阀门位置可以是例如基于电机输入功率和电机温度。电机输入功率可用作前馈控制，例如当电机输入功率超过预定值时，通过从低流量阀位置移动到高流量阀位置，或者当输入功率低于预定值时从高流量阀位置移动到低流量阀位置。电机温度可以反馈控制，例如当压缩机电机壳体22内测量的温度超过预定值时，从低流量阀位置移动到高流量阀位置，当测量温度低于预定值时，从高流量阀位置移动到低流量阀位置。控制可以基于特定的温度范围或输入功率范围或多个预定值，预定值的特定范围与特定阀位置或阀位置运行相关，例如阀位置的脉冲宽度调节控制。
图5示出了用于控制制冷剂流入压缩机电机壳体114的实施例的示意图，并且其中额外的制冷剂在轴密封件112处进入压缩机电机壳体114。
制冷剂流100分成制冷剂流102和制冷剂流104，制冷剂流102被引导至控制流体流入压缩机电机壳体114的计量装置130。制冷剂流100可以是，例如多级压缩机的级间流或压缩机排放和/或在压缩的第一级(类似于轴密封件112)轴密封件处的泄漏。
流100是来自压缩机的制冷剂流。流100可以来自多级压缩机的第一级，例如来自图2中所示实施例的蜗形壳体20或排放锥面26。流100可任选地包括来自压缩机的节能器的制冷剂流。流100可包括类似于轴密封件112的轴密封件的泄漏。
流102进入计量装置130。在一个实施例中，流102的一部分穿过第一孔口106并进入压缩机电机壳体114内的空间。流102的另一部分由自动膨胀阀110控制经孔口108进入压缩机电机壳体。在一个实施例中，流102的一部分通过阀座124的几何结构进入压缩机电机壳体114，例如间隙126，即使当自动膨胀阀110处于最大限度地阻碍制冷剂流过第二孔口108的位置。流102可以通过冷却管线引导到计量装置130，例如图2中的阀组件24所示。
流102是流100的一部分，其已经被引至计量装置130。计量装置130可以是例如图2所示实施例中的阀组件24。计量装置130控制流入压缩机电机壳体的流量。在图5所示的实施例中，计量装置130包括第一孔口106和第二孔口108，以及控制通过第二孔口108的流量的自动膨胀阀110。然而，在一个实施例中，孔口106可以不存在或者孔口108和自动膨胀阀110可以不存在。
第一孔口106可允许制冷剂的基线流进入压缩机电机壳体114。制冷剂的基线流在所有运行条件下提供给压缩机电机壳体114。制冷剂的基线流是进入压缩机电机壳体114的制冷剂流，其不被主动控制。制冷剂的基线流可以是具有固定限制的流。通过固定限制的基线流量可取决于压缩机运行条件，例如通过整个系统的压力。制冷剂的基线流可以通过第一孔口106、阀座124和/或轴密封件112的设计来确定。制冷剂的基线流量可以是预定量的制冷剂，由例如流量、压缩机电机壳体114内的压力、压缩机电机壳体和诸如压缩机的第一级或第二级或高压排放的排放气体之间的压力差、或压缩机电机壳体114内的气体密度、或其组合限定。第一孔口106的尺寸是固定的。第一孔口106可以从一些实施例中排除，例如进入压缩机电机壳体114的制冷剂基线流通过轴密封件112处的泄漏和/或通过阀座124的几何结构提供的实施例中。在一个实施例中，通过第一孔口106提供制冷剂的基线流。在一个实施例中，制冷剂的基线流流过第一孔口106并且在轴密封件112处泄漏。在一个实施例中，制冷剂的基线流流过第一孔口106并流过具有阀座124的尺寸或几何结构的阀座124。
第二孔口108是允许制冷剂流进入压缩机电机壳体114的孔口。即使当自动膨胀阀110处于完全伸出位置并且至少部分地阻碍通过第二孔口108的流动时，第二孔口108可允许制冷剂的基线流进入压缩机电机壳体114，例如通过允许一些气体通过第二孔口108的阀座124的几何结构(例如形状或尺寸)。
自动膨胀阀110是可控阀，其可以延伸到阀座124中以限制或阻止制冷剂通过第二孔口108流入压缩机电机壳体114。自动膨胀阀110可以是例如电子膨胀阀(EXV)或热力膨胀阀(TXV)。在一个实施例中，自动膨胀阀110是可控精确流量控制阀，例如针阀、比例阀或压力调节阀。在一个实施例中，自动膨胀阀110可以由简单的电磁阀代替，提供可控的二元(例如，关/开)流动。在使用电磁阀的实施例中，螺线管的打开/关闭状态可以随时间变化以随时间改变流量，例如通过脉冲宽度调制。自动膨胀阀110可被控制以提供通过第二孔口108的可变流量。自动膨胀阀110的位置可以由控制器122控制。
控制器122可以基于压缩机和/或冷却器运行数据来控制自动膨胀阀110的运行。控制器使用的压缩机运行数据可包括温度数据、压缩机负载数据、压缩机电机壳体114内的气体密度、或与部件冷却要求和通过制冷剂流入压缩机电机壳体114来冷却这些部件相关的其他运行参数。温度数据可以是例如，压缩机电机壳体114内的温度或在压缩机电机壳体114内的特定部件(例如轴承118或电机120)的温度。压缩机负载数据可包括例如压缩机的运行速度和/或压缩机的吸入压力、高压气体的温度和/或压力、压缩机电机壳体114内的气体温度和/或压力、轴承温度和/或电机温度。控制器122可以使用预测模型，例如基于运行条件变化计算预期的稳态部件温度。在一个实施例中，控制器122控制自动膨胀阀110的运行，以基于使用预测模型确定的一个或多个预测的部件温度来预先调节冷却流。
阀座124接收自动膨胀阀110的一部分以控制通过第二孔口108的流体。在一个实施例中，阀座124可以配置成使得当膨胀阀110完全伸展时，自动膨胀阀110和阀座124完全阻塞制冷剂流入第二孔口108。在一个实施例中，阀座124可以配置成允许制冷剂的基线流进入压缩机电机壳体114，例如基于阀座124的尺寸或形状或开口或在阀座124内形成的通道。在图5所示的实施例中，阀座构造成允许制冷剂的基线流通过阀座开口126进入压缩机电机壳体114。阀座开口126是阀座中的间隙，即使当自动膨胀阀110完全伸展时，允许制冷剂流过自动膨胀阀110。在一个实施例中，制冷剂的基线流流过阀座124。阀座开口126可以从一些实施例中排除，例如通过轴密封件112处和/或流过第一孔口106的泄漏提供制冷剂基线流的实施例。在一个实施例中，制冷剂的基线流流过阀座124并流过第一孔口106。在一个实施例中，制冷剂的基线流流过阀座124并在轴密封件112处泄漏。
流104的一部分可以通过轴密封件112处的泄漏进入压缩机电机壳体114。轴密封件112处于电机120驱动的轴离开压缩机电机壳体114的位置。流104可以被引导至或通过轴密封件112，导致一些流104通过轴密封件112泄漏到压缩机电机壳体114中。通过轴密封件112的泄漏可以将一些或全部制冷剂的基线流提供到压缩机电机壳体114的内部。在一个实施例中，制冷剂的基线流通过轴密封件112的泄漏。在一个实施例中，制冷剂的基线流量是通过轴密封件112的泄漏和通过第一孔口106的流。在一个实施例中，制冷剂的基线流是通过轴密封件112的泄漏和通过阀座124(具有阀座124的尺寸或几何结构)的流。在一个实施例中，制冷剂的基线流是轴密封件112处的泄漏，流过第一孔口106，并且流过阀座124。
进入压缩机电机壳体114的制冷剂流联合成冷却制冷剂流116。冷却制冷剂流116可被引导以具有与压缩机电机壳体114内的内部部件的旋转相同方向的速度，以减少再循环和风阻。轴承118和压缩机电机120由冷却制冷剂流116冷却。来自冷却轴承118和压缩机电机120的气体可以经由流128返回到压缩机以再次压缩，例如通过引入多级压缩机压缩的第一级。例如，可以将流128引入在多级压缩机的入口导叶和第一级叶轮入口之间的多级压缩机中。
方面：
应了解，方面1-15中的任一方面可与方面16-20中的任一方面组合。方面21-34中的任何方面可以与方面35-37和/或方面38-43中的任何方面组合，并且方面35-37中的任何方面可以与方面38-43中的任何方面组合。
方面1.一种压缩机，包括：
蜗形壳体，所述蜗形壳体接收所述压缩机的排放，
电机壳体，所述电机壳体包围一个或多个所述压缩机的电机部件，以及
换向阀组件，所述换向阀组件允许流体从接收排放的所述蜗形壳体进入所述电机壳体内的空间，其中所述换向阀组件包括：
换向阀，所述换向阀其至少具有第一阀横截面积和第二阀横截面积，其中所述第一横截面积大于所述第二横截面积
第一空间，所述第一空间具有大于所述第一阀横截面积的第一空间横截面积，
第二空间，所述第二空间具有大于所述第二阀横截面积并且小于所述第一阀横截面积的第二空间横截面积，并且
密封件，所述密封件设置在所述换向阀上。
方面2.根据方面1所述的压缩机，其中所述换向阀包括开口，所述流体可以通过所述开口流动，而且暴露于所述电机壳体内部通过其所述流体可以流过的所述开口的一部分基于所述换向阀的位置而变化。
方面3.根据方面1-2中任一方面所述的压缩机，其中至少两个孔提供所述蜗形壳体和所述电机壳体之间的流体连通，并且其中当处于第一位置时，所述换向阀阻挡至少一个孔，当处于第二位置时，所述换向阀阻挡较少的多个孔。
方面4.根据方面1-3中任一方面所述的压缩机，其中弹簧位于所述第一空间中。
方面5.根据方面1-4中任一方面所述的压缩机，还包括连接所述第一空间、低压端口和高压端口的流体管线。
方面6.根据方面5所述的压缩机，其中所述流体管线包括三通电磁阀。
方面7.根据方面6所述的压缩机，还包括控制器，所述控制器连接到所述三通电磁阀并引导所述三通电磁阀的位置。
方面8.根据方面5所述的压缩机，其中所述流体管线包括在所述第一空间和所述低压端口之间的第一两通阀，以及在所述第一空间和所述高压端口之间的第二两通阀。
方面9.根据方面8所述的压缩机，还包括连接到所述第一两通阀和所述第二两通阀的控制器，所述控制器引导所述第一两通阀和所述第二两通阀的位置。
方面10.根据方面1-9中任一方面所述的压缩机，其中所述密封件是动态无油密封件。
方面11.根据方面10所述的压缩机，其中所述动态无油密封件位于所述具有所述第一阀横截面的换向阀的部分上。
方面12.根据方面1-11中任一方面所述的压缩机，还包括周向线性引导件，所述周向线性引导件在所述换向阀组件内对准所述换向阀。
方面13.根据方面1-12中任一方面所述的压缩机，其中，所述密封件包括引导件，所述引导件使所述换向阀在所述换向阀组件内对准。
方面14.根据方面13所述的压缩机，其中所述密封件位于具有所述第二阀横截面的所述换向阀的部分上。
方面15.根据方面1-14中任一方面所述的压缩机，其中所述流体的流速基于所述换向阀的位置。
方面16.一种用于压缩机的阀组件，包括：
换向阀，所述换向阀具有至少具有第一阀横截面积和第二阀横截面积，其中所述第一阀横截面积大于所述第二阀横截面积，
第一空间，所述第一空间具有大于所述第一阀横截面积的第一空间横截面积，
第二空间，所述第二空间具有大于所述第二阀横截面积并且小于所述第一阀横截面积的第二空间横截面积，以及
至少一个孔口，所述孔口使接收压缩流体蜗形壳体的一部分与压缩机电机壳体的内部容积流体连通。
方面17.根据方面16所述的阀组件，其中所述至少一个孔口包括在所述换向阀中的开口，所述流体可以通过所述开口流动，并且其中暴露于压缩机电机壳体的内部容积，流体通过其可流动的所述开口的一部分的尺寸，基于所述换向阀的位置而变化。
方面18.根据方面16-17中任一方面所述的阀组件，其中所述至少一个孔口包括所述阀组件中的至少两个孔，并且其中所述换向阀在处于第一位置时阻挡所述孔中的至少一个，并且在第二位置阻挡较少的多个孔。
方面19.根据方面16-18中任一方面所述的阀组件，还包括连接所述第一空间、低压端口和高压端口的流体管线。
方面20.根据方面19所述的阀组件，其中所述流体管线包括三向电磁阀。
方面21.一种压缩机，包括：
冷却管线，所述冷却管线流体连接到制冷剂源，
电机壳体，
至少一个轴承，所述轴承位于所述电机外壳内，
压缩机电机，所述压缩机电机位于所述电机壳体内，以及
计量装置，所述计量装置流体连接到所述冷却管线和所述电机壳体，并配置成从所述制冷剂源提供可变制冷剂流到所述电机壳体。
方面22.根据方面21所述的压缩机，其中所述制冷剂源是所述压缩机的蜗形壳体。
方面23.根据方面21-22中任一方面所述的压缩机，还包括轴密封件，其中所述电机壳体经由所述轴密封件与所述制冷剂源流体连通。
方面24.根据方面21-23中任一方面所述的压缩机，其中所述计量装置还包括位于所述冷却管线和所述电机壳体内部之间的固定孔口。
方面25.根据方面21-24中任一方面所述的压缩机，其中所述计量装置还包括阀和形成在所述阀的阀座中的固定流动路径。
方面26.根据方面21-25中任一方面所述的压缩机，其中所述计量装置包括电子膨胀阀。
方面27.根据方面21-25中任一方面所述的压缩机，其中所述计量装置包括热膨胀阀。
方面28.根据方面21-25中任一方面所述的压缩机，其中所述计量装置包括电磁阀。
方面29.根据方面28所述的压缩机，其中根据脉冲宽度调制来控制所述电磁阀。
方面30.根据方面21-29中任一方面的压缩机，其中所述压缩机是多级压缩机，并且所述制冷剂源包括级间流和密封泄漏。
方面31.根据方面21-30中任一方面所述的压缩机，还包括控制器，其中所述控制器接收压缩机运行参数数据并确定所述阀的位置。
方面32.根据方面31所述的压缩机，其中所述压缩机运行参数数据包括所述电机壳体内的气体密度。
方面33.根据方面31-32中任一方面所述的压缩机，其中所述压缩机运行参数包括来自所述电机壳体内的温度数据。
方面34.根据方面21-30中任一方面所述的压缩机，还包括控制器，其中所述控制器接收冷却器运行参数数据并决定所述阀的位置。
方面35.一种计量装置，包括：
与制冷剂源流体连通的入口，
与压缩机电机壳体内部流体连通的孔口，
自动膨胀阀，
阀座，所述阀座构造成接收所述自动膨胀阀，其中所述自动膨胀阀和所述阀座控制通过所述孔口的制冷剂流，
其中所述自动膨胀阀电连接到控制器以接收所述自动膨胀阀的位置信息，其中所述控制器接收压缩机运行参数数据，并确定所述自动膨胀阀的位置。
方面36.根据方面35所述的计量装置，还包括具有固定尺寸的第二孔口。
方面37.根据方面35-36中任一方面所述的计量装置，其中所述阀座构造成当所述自动膨胀阀处于完全伸出位置时允许制冷剂流过所述孔口。
方面38.一种向压缩机电机壳体内部提供制冷剂的方法，包括：
向所述压缩机电机壳体内部提供制冷剂基线流量，以及
向所述压缩机电机壳体内部提供可变制冷剂流，其中所述可变制冷剂流通过自动膨胀阀控制。
方面39.根据方面35所述的方法，还包括：
将所述基线流和所述可变流联合至冷却流中，以及
引导所述冷却流沿所述压缩机电机壳体内的内部部件的旋转方向行进。
方面40.根据方面38-39中任一方面所述的方法，其中通过具有固定尺寸的孔口提供所述基线流。
方面41.根据方面38-40中任一方面所述的方法，其中通过在所述压缩机电机壳体的轴密封件处的泄漏来提供所述基线流。
方面42.根据方面38-41中任一方面所述的方法，其中所述自动膨胀阀是电子膨胀阀。
方面43.根据方面38-41中任一方面所述的方法，其中所述自动膨胀阀是热膨胀阀。
本申请中公开的实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的实施例。本发明的范围由所附权利要求而不是前面的描述限定；并且在等同权利要求的含义和范围内的所有变化都包含在其中。

Claims (15)

1.一种压缩机，其特征在于，包括：
蜗形壳体，
电机壳体，
至少一个轴承，所述轴承位于所述电机壳体内，
压缩机电机，所述压缩机电机位于所述电机壳体内，以及
计量装置，所述计量装置包括：
入口，所述入口被配置为接收制冷剂流，所述制冷剂流是从直接来自所述蜗形壳体的部分流量；
孔口，所述孔口与所述电机壳体的内部直接流体连通；
自动膨胀阀；以及
阀座，所述阀座被配置为接收所述自动膨胀阀，其中所述自动膨胀阀和所述阀座控制通过所述制冷剂流通过所述孔口，
其中，所述自动膨胀阀与控制器电连接，以接收所述自动膨胀阀的位置信息，其中所述控制器接收压缩机运行参数数据，并确定所述自动膨胀阀的位置；以及
轴密封件；
其中，所述制冷剂流和来自所述轴密封件的泄漏被配置为形成冷却流，当所述压缩机电机处于工作状态时，所述冷却流沿所述压缩机电机壳体内的内部部件的旋转方向行进。
2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述计量装置还包括形成在所述阀座中的固定流动路径。
3.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述自动膨胀阀是电子膨胀阀。
4.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述自动膨胀阀是包括热膨胀阀。
5.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机是多级压缩机。
6.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，还包括控制器，其中所述控制器接收压缩机运行参数数据并决定所述自动膨胀阀的位置。
7.如权利要求6所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机运行参数数据包括所述电机壳体内的气体密度。
8.如权利要求6所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机运行参数包括来自所述电机壳体内的温度数据。
9.一种计量装置，其特征在于，包括：
与压缩机的蜗形壳体流体连通的入口，
与所述压缩机的电机壳体内部流体连通的孔口，
自动膨胀阀，
阀座，所述阀座构造成容纳所述自动膨胀阀，其中所述自动膨胀阀和所述阀座控制通过所述孔口的制冷剂流，
其中所述自动膨胀阀电连接到控制器以接收所述自动膨胀阀的位置信息，其中所述控制器接收压缩机运行参数数据，并决定所述自动膨胀阀的位置。
10.如权利要求9所述的计量装置，其特征在于，还包括具有固定尺寸的第二孔口。
11.如权利要求9所述的计量装置，其特征在于，所述阀座构造成当所述自动膨胀阀处于完全伸出位置时允许制冷剂流过所述孔口。
12.一种向压缩机电机壳体内部提供制冷剂的方法，其特征在于，包括：
从压缩机的蜗形壳体向所述压缩机电机壳体内部提供制冷剂基线流，
从所述压缩机的所述蜗形壳体向所述压缩机电机壳体内部提供可变制冷剂流，其中所述可变制冷剂流通过自动膨胀阀控制，其中，所述自动膨胀阀从直接来自所述压缩机的所述蜗形壳体的部分流量中接收所述制冷剂，
将所述基线流和可变流联合至冷却流中，以及
引导所述冷却流沿所述压缩机电机壳体内的内部部件的旋转方向行进，并且所述基线流包括所述压缩机电机壳体的轴密封件处的泄漏。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，通过具有固定尺寸的孔口提供所述基线流。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述自动膨胀阀是电子膨胀阀。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述自动膨胀阀是热膨胀阀。
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