CN1114763C - 制冷螺旋压缩机及具有该压缩机的制冷系统和操作方法 - Google Patents

Abstract

采用一来源于两个或多个流体源的气态介质对制冷系统中的螺旋压缩机中的滑阀的位置进行控制，该两个流体原在滑阀加载螺线管打开时均与滑阀驱动活塞流动连通。较佳为气源是压缩机工作腔的关闭压缩囊而排出通道在压缩机工作腔下游。只要压缩机工作，则提供足够高压力的气体以保证压缩机在压缩机运转范围内的所有条件下加载。

Description

制冷螺旋压缩机及具有该压缩机的制冷系统和操作方法

技术领域

本发明涉及一旋转压缩机中的气体压缩。具体地说，本发明涉及当压缩机运行时通过采用可由多于一个气源提供气体介质对一制冷螺旋压缩机的滑阀位置的控制。

背景技术

压缩机在制冷系统中用于将制冷气体的压力从一蒸发器提高到一冷凝器压力(更通用地是分别指吸入压力和排出压力)，它能最大限度地利用致冷剂对所需介质进行冷却。包括旋转螺旋压缩机在内的许多类型的压缩机通常采用这种系统。螺旋压缩机采用将雌雄转子安装成在一工作腔中旋转。螺旋压缩机中的工作腔为一成形为一对与配置在其中的相互啮合的螺旋转子的外部尺寸和形状紧密配合的平行相交的平端气缸的容积。

一螺旋压缩机具有分别限定打开到工作腔内的吸入口和排出口的低压端和高压端。致冷剂气体以吸入压力从一吸入区域在低压端处进入，并传送到一在相互啮合的转子与工作腔室的内壁之间形成的人字形压缩囊中。

当转子旋转时，压缩囊从吸入口关闭，而当囊的容积减少时则发生气体压缩。通过转子的旋转而使它与排出口连接，将压缩囊周向和轴向地配置在压缩机的高压端。

螺旋压缩机最典型的是采用滑阀配置，这种结构可在一连续工作范围控制压缩机的能力。滑阀组件的阀部配置在转子壳体内并构成转子壳体的一部分。滑阀组件的阀部的某些表面与转子壳体配合以对压缩机的工作腔进行限定。

滑阀可轴向移动以将工作腔的一部分和其中的转子在一螺旋压缩机内暴露到一吸入压力处的吸入口以外的位置。当滑阀打开到愈来愈大的程度时，工作腔的大部分和其中的转子即暴露于吸入压力。转子和工作腔部分暴露到免于在压缩过程中啮合而且压缩机的能力成比例减少。

滑阀在满负荷与无负荷两个极端位置之间的定位是相当容易控制的，因此可控制压缩机和其中采用压缩机的系统的能力。滑阀在过去曾经采用油液压定位，它在压缩机内具有多种其它用途。

在制冷应用方面，油在螺旋压缩机中的这些其它用途包括轴承润滑及将这些油注入压缩机工作腔中正在压缩的气体内，以同时用于密封和气体冷却的目的。在这方面，注入油作为相啮合螺旋转子之间以及转子与工作腔的内表面之间的密封剂。它也对转子本身进行润滑并防止转子之间的过渡磨损。最后，注入油用于对正在压缩的制冷气体进行冷却，这反过来减少了压缩机的热膨胀，并能在一开始使转子与工作腔的间隙更紧密。

这种油最典型地来源于一油分离器，其中采用排出压力将油驱动到压缩机注入口和轴承表面，并控制压缩机滑阀的位置。在每种情况下，较高压力的油源(油分离器)与一处于较低压力的压缩机内的位置之间的压力差均有利于将油从分离器驱动到压缩机并在使用后将其返回油分离器。

在这种情况下，已在一螺旋压缩机中用于其目的的油被从其使用位置流出或排放到压缩机内或采用该压缩机的系统中的一较低压力位置。在典型情况下，这些油被流出或排放到或在第一种情况下用于一以吸入压力或是中间压缩机吸入及排出压力的一些压力包含致冷剂气体的位置。

这些油在其流出、排放或使用位置与致冷剂气体混合并变为卷吸在其中，并以排出压力沿从压缩机排出的压缩致冷剂气体流回到油分离器。将油在分离器中与致冷剂气体分离并置于油槽中。然后常采用存在于油分离器中的排出压力再次将其引导回到上述压缩机位置以供进一步使用。

即使在出现分离过程之后，油分离器油槽中的油还会包含致冷剂气泡和/或溶解的致冷剂。实际上，根据所使用的具体油和致冷剂的溶解特性，分离的油在重量方面可包含10-20％的致冷剂。

在螺旋压缩机中采用油对滑阀进行液压定位的一个困难和缺点涉及这一事实，即，如上所述，油通常至少包含一些溶解的致冷剂和/或致冷剂气泡。由于采用这些流体使活塞液压定位而驱动压缩机滑阀，滑阀反应有时不一致，不稳定和/或滑阀位置因卷吸在液压流体蒸汽(所谓“汽化逸出”)中的溶解的致冷剂或卷吸的致冷剂气泡破裂而漂移。

致冷剂从液压流体中的汽化逸出可发生在其中容置有驱动活塞的滑阀的气缸中的压力流出而使压缩机卸荷时，和/或卷吸在液压流体中的致冷剂气泡破裂破裂引起该流体体积变化时。这反过来影响到流体将滑阀保持在一所需位置上或在第一种情况下将滑阀适当定位的能力。而且，在某些情况下，例如压缩机处的环境温度上升引起压缩机排出口下游的系统压力低于压缩机工作腔某些部分中正在压缩的气体的压力，油分离器中的压力不足以引起滑阀移动而使压缩机加载或对于压缩机的安全和可靠运行足够敏感。

在螺旋压缩机中采用油对滑阀进行液压定位的另一个缺点涉及这一事实，即，致冷剂气泡的数量和其中所包含的溶解的液体致冷剂随着时间和传送到滑阀驱动气缸的具体批量润滑剂的特性和成分而变化。有鉴于此，滑阀的控制通常是假定一加载或卸荷电磁阀打开一段预定时间引起一预定体积流体的运动和可重复并与该段时间一致的滑阀移动。该假定反过来意味着假定在该段时间期间引导至滑阀或从滑阀驱动气缸流出的油的特性和成分是一致的。

然而，考虑到其中包含的致冷剂的性质和数量，由于供应到滑阀驱动气缸及由此流出的油的特性和成分的不一致性，在任何特定时间段期间的滑阀运动都不是精确一致的、可重复的或可预计的。从控制立场来说，这种缺乏一致性和可重复性是不利的并且降低了压缩机的效率。

由已转让给本发明受让人并援引于此的美国专利5519273可知，通过采用气体介质而不是液压介质在螺旋压缩机中控制滑阀位置的结构具有很大的优点。该专利揭示了一种通过某些零件和部件的运动和相互作用从处于高压的压缩机或采用该压缩机的系统内的一个或两个气源选择性地供应致冷剂气体的结构。已发现通过可运动件的定位将这些气源从多个气源的一个向另一个的重复改变会产生不利后果而使可运动件如弹簧断裂或零件磨损。作为跨越磨损的密封表面的气体泄漏或通过装设适当的部件的失效的部件操作故障的结果，这些情况潜在地减少通过这些系统实现的优点、可靠性和滑阀定位控制程度。

在这方面，美国专利5519273的梭式止回阀结构的试验表明，支承表面因运动件反复冲击经多次循环后会磨损和/或弹簧会断裂。其结果是跨越原来作为密封表面的表面会形成泄漏通道。而且，如弹簧或其它运动件的断裂潜在地使美国专利5519273的梭式止回阀不能工作或阻塞为驱动压缩机滑阀或保持其位置所必需的气体流动。

发明内容

因此需要一种籍以通过采用一气体介质在一制冷螺旋压缩机中控制滑阀位置的结构，这种结构能消除与采用液压流体有关的缺点，能在压缩机的设计工作范围内在可预见的压缩机及系统运行状态下对滑阀位置进行更精确和一致的控制，并能消除由于断裂或磨损导致失去或降低对滑阀的控制。本发明的一个目的是在一采用气体而不是液压流体的螺旋压缩机中控制滑阀的位置。

本发明的另一个目的是在一制冷螺旋压缩机中采用制冷气体而不是液压流体对滑阀进行定位，以保证在一段预定时间期间传送到滑阀驱动油缸或由此流出的工作流体的数量和一致性是可重复的。

本发明的又一个目的是消除采用其中存在液体致冷剂和致冷剂气泡的系统润滑剂作为将滑阀在一螺旋压缩机中液压定位有关的响应性降低。

本发明的再一个目的是提供一种结构，以当系统运行状态产生大于其下游的系统压力的压缩机内部压力时在一螺旋压缩机中实现对滑阀位置的响应和精确的控制。

有鉴于此，本发明的一个具体目的是提供在压缩囊中的气体压力超过工作腔下游的气体压力的情况下采用能用于一螺旋压缩机的工作腔中的压缩囊的气体压力的滑阀控制。

本发明的又一个具体目的是通过采用源于两个或多个处所的气体在一螺旋压缩机中控制滑阀位置，只要一驱动螺线管打开，这些气源均能提供并与滑阀驱动活塞打开流动连通。

本发明的又一个具体目的是取消使用运动件，在用于螺旋压缩机的较早的气体驱动滑阀中已发现其与运动有关的磨损和这种磨损引起的气体泄漏。

由以下结合附图对于较佳实施例的描述将进一步理解本发明的这些和其它目的，这些目的的实现是通过一种具有一滑阀的螺旋压缩机，该滑阀的位置系通过采用其中使用压缩机的系统的工作流体加以控制的。该工作流体为气态形式，系源于该压缩机或使用压缩机的系统内至少两个不同位置，当滑阀加载螺线管打开时，这些气源均能与滑阀驱动活塞打开流动连通。较佳的气源为一在压缩机的工作腔中的关闭的压缩囊及由此导出的排出通道。

压缩机滑阀通过一杆与其可滑动地配置在一驱动油缸中的驱动活塞连接。加载和卸载电磁阀工作并受到控制以允许气态流体进入或由驱动油缸排出，从而将滑阀定位成使压缩机以一按照采用该压缩机的系统的需要的速度产生压缩的致冷剂气体。加载电磁阀通过一公共导管与致冷剂气体的两个不同气源打开流动连通。通过打开加载电磁阀，可使气体进入其中装设有驱动活塞的滑阀的油缸，从而反过来使滑阀沿一进一步使压缩机加载的方向移动。

在多个气源与加载电磁阀之间最好装设一限制器。该限制器以这样一种方式作用以调节由两个气源提供气体的流量，这种方式保证以一足以加载压缩机的气体在压缩机预计在其所谓运转条件下工作的所有状态下均可连续这样做。

本发明的主要优点除了它不采用运动件外，还在于其通过在所谓“热起动”状态下对滑阀组件进行定位对压缩机加载的能力。热起动状态存在于当一制冷系统必须在这样的环境条件下起动，这种条件使初始的冷凝器温度相对冷到接近或低于蒸发温度、而初始的冷凝器温度相对热到接近或高于冷凝器温度。在采用从系统油分离器的液压流体对压缩机滑阀进行定位的现有技术的系统中，热起动状态多次防止在油分离器内建立足够压力而以足够的力将油排出分离器，从而足够快地将滑阀定位到其卸载位置以外。其结果是制冷系统由于因系统内部和周围温度条件引起油压不足而可能在实现稳态运转之前反复停车。

本发明的另一重要优点是其以更为一致和可重复的方式控制滑阀位置的能力，从而增强了压缩机在变化的运转条件下的效率。这是由于在一段预定时间内传送到滑阀起动油缸中的致冷剂气体的数量和成分与运转中以气泡或溶解形式包含有可变及不可预计数量致冷剂的液压流体的情况相比更为定量化和一致。

另外，如上所述，由于本发明的限制器的结构不采用运动件，消除了磨损和断裂，故这种控制结构较现有技术结构更为可靠。

附图说明

图1为本发明的螺旋压缩机滑阀控制结构的剖面示意图。

图2为图1压缩机的轴承壳体部的放大图，表示一打开加载的螺线管和从与滑阀驱动活塞打开流动连通的两个气源对压缩机加载。

图3为图1压缩机的轴承壳体的放大图，表示一打开卸载螺线管和滑阀驱动流体流到压缩机内一相对低压位置以使压缩机卸载。

图4为沿图1中4-4线的剖面图。

图5为与图2相当但示出另一实施例的图。

较佳实施例描述

首先参照图1，制冷系统10包括一压缩机组件12、一油分离器14、一冷凝器16、一膨胀装置18和一蒸发器20，所有这些均为串联连接以以供致冷剂在其中流动。压缩机组件12包括一转子壳体22和一轴承壳体24，它们一起被称为压缩机壳体。在压缩机的工作腔30内设置有一雄转子26和一雌转子28。

工作腔30系由转子壳体22、轴承壳体24和滑阀组件34的阀部32一起加以限定。在一较佳实施例中被称为所谓能力控制滑阀组件的滑阀组件34另外还包括连接杆36和驱动活塞38。雄转子26和雌转子28中的一个系通过一主运动器例如电动机40加以驱动。

从蒸发器20将致冷剂气体以吸入压力引导到被限定在压缩机12的低压端的连通吸入区域42和42A。气体以吸入压力流入吸入口44，这种情况下在转子下方和区域42外面，并进入一被限定在转子26、28与工作腔30内表面之间的压缩囊。通过转子的反转和啮合，压缩囊尺寸减少并被周向设置到压缩机的高压端，在该处压缩气体通过排出口46流出工作腔并进入排出通道48。

关于排出口46以及一般意义上的螺旋压缩机中的排出口，排出口46包括两个部分，第一部为形成在滑阀组件的阀部32的排出端上的径向部46A，第一部为形成在轴承壳体排出面中的轴向部46B。带有滑阀组件的阀部32的排出口部分46A和46B的几何关系和相互作用控制压缩机12的能力并在许多情况下控制其效率。

在这方面，排出口46的两个部分影响压缩机能力，直至滑阀组件34卸载而足以使径向排出部46A不再位于螺旋转子上方为止。在这种情况下，只有轴向口有效地决定压缩机能力。因此，在压缩机起动过程中，当滑阀组件34在完全卸载位置时，排出口46的轴向部将是排出口的唯一的作用部。

其中卷吸有油的排出气体经连接管道49被引导到排出口46和排出通道48外面并经连接管道49被导至油分离器14。在那里将油从压缩的致冷剂气体中分离并导入油槽50。油分离器14的气体部52中的排出压力作用在油槽50中的油上而将这些油压入并穿过供油线路54、56和58而到压缩机12内需要润滑、密封或冷却的各个位置。例如，供油线路54系为润滑轴承60而供油，而供油线路56系为转子壳体中的喷射通道62供油，以用于密封和气体冷却之目的。供油线路58系将油引导至压缩机高压端处的轴承64上，以供润滑之目的。

应当理解，排出压力是气体加以压缩并从压缩机的工作腔排出的压力。如下面将要讨论的，在某些运转条件下，排出口46下游的压力可小于将气体压缩到并从压缩机的工作腔排出的压力。当条件为压缩机排出口下游的压力小于气体离开排出口时的排出压力时，由于从压缩机的工作腔排出的气体与排出口下游的气体混合并使压力均等化，故从工作腔排出的气体的压力将相应下降。因此，在某种意义上，排出压力是气体在压缩机的压缩机构内经压缩后从工作腔经压缩机的排出口排出时的压力。在一个系统的意义上，排出压力是在将压缩气体从压缩机传送到压缩机下游的部件以供系统内使用时的压力。该两者不必相同(尽管它们可以相同)，如下面所述，后者可低于前者。

将滑阀起动活塞38配置在轴承壳体24内的驱动油缸66中。将会理解，滑阀起动活塞在油缸66内的位置取决于在压缩机壳体内具体地说在转子壳体22内的滑阀组件的阀部32的位置。由于阀部32与活塞38的面的相对表面区域暴露于排出通道48中的排出压力，并由于抵靠压缩机的滑动挡块68的阀部32的端面暴露于吸入压力，而面向油缸66内的活塞38的面则根据排出压力(或更高)处的气态流体选择性地动作，气态流体穿过小孔69进入油缸66将引起滑阀沿箭头方向70运动而使压缩机加载。

图1中表示滑阀组件34在满负载位置，滑阀组件的阀部32与滑动挡块68抵靠。在该位置上，工作腔30和雌雄螺旋转子仅通过吸入口44直接暴露于压缩机的吸入区域42。

应当理解，当滑阀组件34被定位成将阀部32与滑动挡块68移开时，工作腔30以及雄转子26和雌转子28的上部直接暴露于转子壳体中的吸入区域42A。转子另外还通过吸入口44暴露于吸入区域42。暴露雄转子26和雌转子28的上部使它们不能参与一关闭的压缩囊的限定或参与压缩过程，并相应减少了压缩机的能力。

现另外参照图2和4，控制装置72与加载电磁阀74电气连接。加载电磁阀74通过通道76和小孔69与滑阀驱动油缸66连通。通过一密封螺母79封闭的孔78被限定在一转子壳体24中并通过通道80与排出通道48打开流动连通，而工作腔30穿过通道82且加载电磁阀74穿过通道84。

在该较佳实施例中配置在孔78中的是一其性质为多孔并允许气体在其中穿过的烧结青铜柱塞86。柱塞86因其多孔性而同时起着限制和调节穿过孔78的气体流量的作用，并作为一籍以防止穿过孔78的颗粒或气体中的其它异物进入加载电磁阀74。

由图2可见，通道82通过开口30A与工作腔30中的一关闭压缩囊打开流动连通并与孔78连通。开口30A(见图4中的虚线30A)设置成正好在压缩囊至排出口46打开之前与关闭压缩囊外面的气体连通，此时压缩囊平均压力在其最高处。对于工作腔，开口30A可设置在雄转子或雌转子侧，以将其适当装设而与关闭压缩囊连通，并能径向打开到压缩囊内而不是通过工作腔的端面(如图示)，例如采用通过钻入并穿过转子壳体和/或滑阀的滑动部的径向通道(未示)。

应当注意，通道80能从孔78直接通到油分离器14的气体部52或通到连接压缩机的排出通道48与油分离器的导管49，而不是通过通道80与压缩机的排出通道48连通。在这方面，本发明考虑用于滑阀驱动的一个气源在采用压缩机的系统中可为任何位置，而排出气体籍以在其压力有目的地降低之前通过，例如在冷凝器16中发生的那样。

当连通通道82的关闭压缩囊中的压力高于排出通道48中的压力时，将存在一“过压缩”情况。这种情况典型地出现在当作为制冷系统10正在运转或当压缩机/系统起动的环境条件的一个结果而使压缩机排出口的相应压力相对低时。但这种情况并非“正常”、“稳态”的运转情况，它们均落在压缩机的运转范围内并且必须将压缩机设计得包括这种情况。

如上所述，滑阀组件在压缩机停车时位于完全卸载位置，以使压缩机马达所用电流在压缩机下一起动时仍在范围内。其结果是，只要作为对一热负载进行冷却的一个结果而要求起动压缩机12，就需沿对压缩机加载的方向尽快移动滑阀组件。

当小孔26附近的工作腔30中的气体的压力高于排出通道48中的气体压力时，与可通过通道80进入孔78的低压气体相反，从工作腔来的高压气体将流入孔78内。其结果是，将此时来源于工作腔30的在这种条件下提供的最高压力气体导向并使滑阀驱动活塞38工作而沿箭头70方向移动以使压缩机加载。在加载过程中，排出通道48中的气体压力开始超过压缩机工作腔中开口30A处的气体压力，用来使压缩机加载的气源将自动移动而无需任何压缩机零件或部件向排出通道48移动。

当沿箭头70方向将滑阀组件设置成使压缩机12按照其要求加载的程度时，控制装置72关闭加载电磁阀74从而将油缸66与通道84及驱动流体的源隔离。通过关闭加载电磁阀74封闭在油缸66中的气体保持活塞38和滑阀组件34位置恒定，直至接着将加载电磁阀74打开或如下进一步说明的那样将卸载电磁阀102打开为止。

如上所述，当实现更典型的稳态运转条件时，排出通道48中的压力将开始超过工作腔中关闭囊中开口30A处的压力。这反过来将引起通过通道80进入孔78的气体压力超过通过通道82进入孔78的气体压力。当加载电磁阀74在这种条件下打开时，现从排出通道48来的高压气体即通过通道80、孔78和通道84使滑阀活塞38沿对压缩机加载方向移动。这些气体将与现通过通道82进入孔78的低压气体相反动作，并将以足够高的压力移动滑阀组件以对压缩机加载。

虽然烧结柱塞86将动作以限制和调节进入和通过孔78的气体流量，其车辆特性选择为保证以足够高压向滑阀驱动油缸68提供足够的气体流量，以保证活塞38沿一方向移动而使压缩机在压缩机运转范围内的所有条件下加载。采用由烧结材料如青铜制造的柱塞的额外的好处是其多孔性将允许一受到限制但适当的气体流量通过它以供滑阀驱动之用，但会捕获存在于气流中并会损坏或进入并固定在加载螺线管中的颗粒和碎片。

理论上，可通过对两个气源中的一个在由这些管道限定的各流动通道会聚到加载螺线管74上游的一单一流动通道内之前必须通过的管道确定尺寸而取消对限制器例如柱塞86的需要。但是，由于压力条件在压缩机运转的关键时期内连续和迅速变化，并由于两个气源在其会聚处彼此相对，最好并且十分容易的是装设一限制器例如柱塞86，其作用是“调节”从籍以与孔78打开流动连通的两个气源通过其的气体流量。通过采用具有预定材料和多孔性特点的限制器，可保证将从可向它连续提供的至少两个位置中的一个来的足够高压力的气体引至滑阀驱动油缸，以在压缩机的运转范围内沿一在所有条件下使压缩机加载的方向驱动滑阀。

参照图3和4，这些图示出压缩机12的卸载状态。在要求降低压缩机能力的情况下，通过控制器72将加载电磁阀74关闭并打开卸载电磁阀102。卸载电磁阀102在打开位置的定位使滑阀驱动油缸66通过通道76和104例如当压缩机运转时最好在或靠近吸入压力处的轴承孔穴106与压缩机12内的一位置流动连通。

因此，卸载电磁阀102的开口与油缸66相通，并且包含在其内的压力高得多的气体流向压缩机组件内压力高得多的位置。这引起滑阀组件34沿箭头108方向移动以使压缩机卸载。

有鉴于此，滑阀组件的表面区域被设计成使作用在其上的气体力的净作用为沿一使压缩机卸载的方向驱动滑阀组件。卸载电磁阀102的关闭使滑阀组件34沿该方向的移动停止，并保持滑阀位置和压缩机上的减少的负载恒定，直至加载电磁阀或卸载电磁阀下一次打开。

轴承孔穴106最好例如通过通道110和开口30B(图4中虚线所示)排出或通至在压缩机的工作腔内的在或者靠近吸入压力的一所谓“闲置”囊。这样一个囊是一个关闭囊，即一与吸入关闭的包含有气体的囊，其中压缩过程还未开始出现。当压缩该囊中的气体并通过排出口从工作腔压出时，排出或通至该囊的油即被返回油分离器。

现参照图5的又一实施例，在该实施例中，柱塞86用分别限定一第一小孔204和一第二小孔206的一第一限制器200和一第二限制器202代替。限制器200配置在通道80与通道84之间。同样，限制器202配置在通道82与通道84之间。因此，流出通道80和/或82进入孔78的气体必须首先分别穿过小孔204和206以进入并穿过通道84。

被允许流过限制器200和202的气体的压力取决于其相应的小孔的尺寸。在每种情况下，小孔尺寸是按照压缩机的运转特性预先确定的以保证在压缩机所运转范围内的所有条件下，能将气体从一足以使滑阀组件沿一使压缩机加载的方向移动的压力的位置提供至滑阀驱动油缸。

应当理解，由于压缩机运转条件变化，当在至少两个气源位置处的气体的压力变化而使一个气源位置处的压力高于另一处时，驱动滑阀的气源将从一个气源变化到另一个。在所谓正常压缩机运转条件下，用于驱动滑阀以使压缩机加载的气体通常为来源于压缩机工作腔下游的气体。在压缩机工作腔中的气体处于一高于压缩机排出口下游的气体的情况下，用于驱动滑阀的气源将变化到工作腔，而无需移动压缩机或采用压缩机的系统中的任何零件或部件或变化其位置。

总的来说，系统起动时滑阀组件的气体驱动在本发明的压缩机中以这样一种方式更快更可靠地实现，这种方式克服了液压滑阀起动结构中的致冷剂气体汽化逸出和气泡破裂的有害影响。本发明还在当滑阀响应性对于压缩机的安全、可靠和继续运行很关键时有利地采用了致冷剂气体的过压缩。

通过在采用压缩机的系统内利用致冷剂气体驱动而不是液压驱动压缩机滑阀，并通过利用压缩机在某些运行条件下出现的过压缩，能实现螺旋压缩机能力控制滑阀在所谓热起动条件下的成功和立即驱动。热起动条件出现在当系统冷凝器与系统蒸发器之间的温差在压缩机起动时难以在油分离器中建立足够的压力以保证以即时方式将适当加压的油供应至压缩机。在这方面，当在否则一压差安全控制将使压缩机停车的时间之前实现一足以将油驱动到压缩机中的对于排出压力的预定吸入差时，即认为是一成功的“热起动”。

本发明的压缩机已在实验室条件下成功地实现了“热起动”，其中起动时冷凝器温度为32°F，低于蒸发温度。反过来说，现有技术的液压驱动滑阀运行图往往要求冷凝器温度至少为10°F，高于蒸发温度以保证成功起动，即其中在油分离器中的压力提高得足够快，以保证将适当加压的油以即时方式供应至压缩机。

还应注意，本发明的气体驱动结构的另外的优点在于，通过采用仅在轴承壳体和无需与压缩机的转子壳体中的通道对准或连通的通道中形成的流动通道，即能实现其应用。还需注意，本发明对于能力控制滑阀以外的滑阀和螺旋压缩机的控制同样适用。例如，本发明的滑阀驱动结构适用于对所谓容积比控制滑阀进行控制以及对螺旋压缩机中的多个滑阀进行控制而不管其目的、数量或类型是什么。

如上所述，本发明的压缩机由于致冷剂气体被用作为驱动液体时与在这些应用中最典型的液压流体因卷吸气泡和/或溶解致冷剂而相对不一致相比的一致性，故能可预计地并精确地加以控制。作为用于对本发明中滑阀组件位置进行控制的气体介质的一致性的一个结果，可实现滑阀位置的精确得多和可重复的控制，并增强压缩机的效率。

虽然已结合一较佳的和可替换的实施例对本发明作了描述，但熟悉本领域并对此有所考虑的人员应理解，落在本发明权利要求范围内的其它实施例对他们来说是显而易见的。

Claims (28)

1.一种具有一吸入和排出口的制冷螺旋压缩机，包括：

一壳体，所述壳体限定一位于所述压缩机所述排出口下游的排出通道以及一与所述压缩机的所述吸入口和排出口流体连通的工作腔；

一配置在所述工作腔中的雄转子；

一配置在所述工作腔中与所述雄转子啮合的雌转子，所述雄转子和所述雌转子的转动进行运转，将所述工作腔内的气态工作流体从一吸入压力压缩到一排出压力；

一滑阀，所述滑阀具有一位于驱动气缸中的驱动活塞；

一用于驱动所述活塞的第一气源，所述第一气源是所述排出通道；

一用于驱动所述活塞的第二气源，所述第二气源是所述工作腔；其特征在于，

还包括设置在所述活塞与所述第一和第二气源之间的阀装置，所述阀装置位于所述第一和第二通道汇合之处的下游，所述第一和第二气源均设置成当所述阀装置打开时与所述活塞流体连通；所述压缩机具有在所述第一气源和所述驱动气缸之间连通的第一通道以及在所述第二气源和所述驱动气缸之间连通的第二通道，所述第一和第二通道在所述驱动气缸的上游汇合。

2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述第一和第二气源中的至少一个的压力等于或超过当所述压缩机运转时气体在所述压缩机的工作腔中被压缩到的压力。

3.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于，通过所述压缩机的气体流动为沿一从所述吸入口进入工作腔并从所述排出口排出的方向，所述第一气源在所述排出口的下游。

4.如权利要求3所述的压缩机，其特征在于，还包括用于对从所述第一和第二气源到所述活塞的气体流量进行限制的装置，所述用于限制流量的装置在所述第一和第二气源的下游但在所述阀装置的上游。

5.如权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述第二气源为限定于所述工作腔中的关闭压缩囊，所述第二通道在所述阀装置打开时连通所述关闭压缩囊与所述驱动油缸。

6.如权利要求5所述的压缩机，其特征在于，所述用于限制流量的装置是多孔的并且与所述第一和第二气源连续打开流动连通，从所述第一和第二气源来的气体被约束穿过所述用于限制流量的装置以流到所述驱动油缸中。

7.如权利要求6所述的压缩机，其特征在于，所述用于限制流量的装置为一烧结柱塞。

8.如权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述用于限制流量的装置包括一第一限制器和一第二限制器，从所述第一气源来的气体流动在流到所述驱动油缸之前经所述被约束的第一通道以穿过所述第一限制器，从所述第二气源来的气体流动在流到所述驱动油缸之前经所述被约束的第二通道以穿过所述第二限制器。

9.一种制冷系统，包括：

一油分离器；

一冷凝器；

一配量阀；

一蒸发器；以及

一螺旋压缩机，所述螺旋压缩机在运转过程中将一气态工作流体在一与一吸入和排出口连通的工作腔中从一吸入压力压缩到一排出压力，所述螺旋压缩机包括：

一壳体，所述壳体限定一位于所述压缩机所述排出口下游的排出通道以及一与所述压缩机的所述吸入口和排出口流体连通的工作腔；

一配置在所述工作腔中的雄转子；

一配置在所述工作腔中与所述雄转子啮合的雌转子，所述雄转子和所述雌转子的转动进行运转，将所述工作腔内的气态工作流体从一吸入压力压缩到一排出压力；

一滑阀，所述滑阀具有一位于驱动气缸中的驱动活塞；

一用于驱动所述活塞的第一气源，所述第一气源是所述排出通道；

一用于驱动所述活塞的第二气源，所述第二气源是所述工作腔；其特征在于，

还包括设置在所述活塞与所述第一和第二气源之间的阀装置，所述阀装置位于所述第一和第二通道汇合之处的下游，所述第一和第二气源均设置成当所述阀装置打开时与所述活塞流体连通；所述压缩机具有在所述第一气源和所述驱动气缸之间连通的第一通道以及在所述第二气源和所述驱动气缸之间连通的第二通道，所述第一和第二通道在所述驱动气缸的上游汇合。

10.如权利要求9所述的制冷系统，其特征在于，所述滑阀具有一驱动活塞，还包括在所述驱动活塞与至少两个用于气态工作流体的气源位置之间的阀装置，所述滑阀在所述阀装置打开时被驱动以进一步对所述压缩机加载，所述至少两个用于气态工作流体的气源位置在所述阀装置打开时均与所述活塞流体连通。

11.如权利要求10所述的制冷系统，其特征在于，通过所述制冷系统的气体流动系从所述蒸发器到所述螺旋压缩机的吸入口，然后进入并通过所述螺旋压缩机的所述工作腔，然后并通过所述螺旋压缩机的所述排出口从所述工作腔排出，所述至少两个用于气态工作流体的气源位置的第一个在所述螺旋压缩机的所述排出口的下游。

12.如权利要求11所述的制冷系统，其特征在于，所述至少两个用于气态工作流体的气源位置的第二个在所述吸入口的下游但在所述螺旋压缩机的所述排出口的上游。

13.如权利要求12所述的制冷系统，其特征在于，所述用于气态工作流体的第二个气源位置为一在所述工作腔中的关闭压缩囊。

14.如权利要求13所述的制冷系统，其特征在于，还包括用于对从至少两个用于气态工作流体的气源位置来的气体流量进行限制的装置，所述用于限制流量的装置在所述至少两个气源位置的下游，但在所述阀装置的上游。

15.如权利要求14所述的制冷系统，其特征在于，所述至少两个用于气态工作流体的气源位置的至少一个的压力至少等于当所述压缩机运转时将气态工作流体在所述工作腔中压缩到的压力。

16.如权利要求15所述的制冷系统，其特征在于，所述螺旋压缩机在所述排出口下游限定一排出通道，所述制冷系统包括一驱动油缸，所述滑阀活塞配置在所述油缸中且所述排出通道为用于气态工作流体的第一气源位置，所述压缩机限定一与所述第一气源位置连通的第一通道和一与所述第二气源位置连通的第二通道。

17.如权利要求16所述的制冷系统，其特征在于，所述第一和第二通道在所述阀装置的上游汇合，所述用于限制流量的装置是多孔性的并同时与所述第一通道和所述第二通道连续打开流动连通，从所述至少两个用于气态工作流体的气源位置来的气体被约束而流过所述用于限制流量的装置以流到所述滑阀驱动油缸中。

18.如权利要求17所述的制冷系统，其特征在于，所述用于限制流量的装置为一烧结柱塞。

19.如权利要求16所述的制冷系统，其特征在于，所述用于限制流量的装置包括一第一限制器和一第二限制器，从所述第一气源通过所述第一通道的气流在流到所述驱动活塞之前被加以约束以流过所述第一限制器，从所述第二气源通过所述第二通道的气体在流到所述驱动活塞之前被加以约束以流过所述第二限制器。

20.如权利要求13所述的制冷系统，其特征在于，所述用于工作流体的第二气源位置为所述油分离器。

21.如权利要求13所述的制冷系统，其特征在于，所述用于工作流体的第二气源位置在所述压缩机的下游，但在油分离器的上游。

22.一种在一在具有一吸入口和一排出口的工作腔中将气态工作流体从一吸入压力压缩到一排出压力的制冷螺旋压缩机中控制活塞驱动滑阀的位置的方法，包括以下步骤：

将所述气态工作流体以一吸入压力供至所述压缩机；

对在所述压缩机的工作腔的气态工作流体进行压缩；

通过所述排出口以一排出压力从所述压缩机的所述工作腔排出所述气态工作流体；以及

采用所述气态工作流体控制滑阀的位置以对所述压缩机加载，所述气态工作流体来源于所述压缩机中至少两个气源中的至少一个，当所述滑阀定位成进一步对所述压缩机加载时，两个气源同时与所述滑阀的驱动活塞流动连通；所述控制步骤还包括使所述工作流体来源于所述排出口的下游和所述工作腔的步骤，包括在与所述至少两个用于气态工作流体的气源位置中的每一个打开连通的压缩机中限定通道的步骤和使所述通道在所述滑阀驱动活塞上游汇合的步骤。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述控制步骤还包括对所述滑阀驱动活塞的气态工作流体的流动进行限制的步骤。

24.一种在一在具有一吸入口和一排出口的工作腔中将气态工作流体从一吸入压力压缩到一排出压力、并采用该气态工作流体驱动所述滑阀的制冷螺旋压缩机中控制活塞驱动滑阀的位置的方法，包括以下步骤：

提供一用于驱动所述滑阀的气态工作流体用第一气源位置；

提供一用于驱动所述滑阀的气态工作流体用第二气源位置；

对所述压缩机的工作腔中的气态工作流体进行压缩；

经所述排出口将被压缩的气态工作流体从所述工作腔排出；以及

通过将所述第一气源位置和所述第二气源位置设置为同时与所述滑阀流体连通驱动所述滑阀，以对所述压缩机进一步加载。

25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述压缩机在所述排出口的下游限定一排出通道，所述排出通道为所述第一气源位置，所述第二气源位置为工作腔，并包括对所述压缩机的所述排出通道与所述滑阀之间的第一通道进行限定的步骤和对所述工作腔与所述滑阀之间的第二通道进行限定的步骤。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括对从所述第一和第二气源位置到所述滑阀的气体流量进行限制的步骤。

27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，还包括使所述第一通道和所述第二通道在所述滑阀下游汇合的步骤。

28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述限制步骤包括通过采用一第一限制器对从所述排出通道到所述滑阀的流量进行限制的步骤和通过采用一第二限制器对从所述工作腔到所述滑阀的气体流量进行限制的步骤。

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