CN1432737A - 带有蒸气喷射的涡旋式压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带有蒸气喷射的涡旋式压缩机，该涡旋式压缩机包括一种其中只利用一个蒸气喷射口的蒸气喷射系统。单一的蒸气喷射口将制冷剂蒸汽喷射到最初形成的两个封闭空间中。该涡旋式压缩机的螺旋是用不对称的缠绕物形成的，其中非沿轨道运行的螺旋缠绕物沿着比沿轨道运行的螺旋缠绕物的角度大的方向延伸。

Description

带有蒸气喷射的涡旋式压缩机
技术领域
本发明涉及涡旋类型的机器。更具体地，本发明涉及一种涡旋式压缩机，该涡旋式压缩机包含一个利用贯穿涡旋部件的一个大口的蒸气喷射系统。
背景技术
制冷和空气调节系统通常包括：压缩机、冷凝器、膨胀阀或等效物，以及蒸发器。这些组件依次连接在连续的流动通道内。工作流体流过所述系统并在液相和蒸汽相或气相之间交替变换。
在制冷系统中已使用各种各样类型的压缩机，包括(但不局限于)往复式压缩机、螺杆式压缩机和旋转式压缩机。旋转式压缩机可包括叶片式压缩机和涡旋式压缩机。用两个涡旋部件构成涡旋式压缩机，其中每个涡旋部件具有一个端板和一个螺旋缠绕物(spiral wrap)。以相对的方式布置所述螺旋缠绕物，并且两个螺旋缠绕物相互配合。将涡旋部件安装得使它们相互之间可进行相对地沿轨道运动。在该沿轨道运动期间，所述螺旋缠绕物限定了一连串封闭空间，当所述封闭空间从处于吸入压力较低的径向外部位置向处于压力较高的中心位置向内移动时，每个封闭空间在尺寸上逐渐地减小。压缩气体从中心位置处的封闭空间通过排出通道排出，所述排出通道是穿过一个涡旋部件的端板形成的。
制冷系统现包括蒸气喷射系统，在该蒸气喷射系统中气态形式的制冷剂的一部分被喷射到处于较低吸入压力和较高压力之间的一个压力(或所谓的排放压力)下的封闭空间中。通过喷射口将气态制冷剂喷射到封闭空间中，所述喷射口贯穿两个涡旋部件中的一个。这种气态制冷剂的喷射具有增加所述压缩机的系统容量和效率的作用。在包含蒸气喷射以使最大容量增加的系统中，开发工程师试图提供一种使喷射到封闭袋中的制冷剂气体的量达到最大的系统。通过使喷射的制冷剂气体的量达到最大，能够使所述压缩机的系统容量和效率最大化。
当开发这种蒸气喷射系统时，开发工程师必须确保被喷射的中间加压蒸气不会迁移到压缩机的吸入室中。如果中间加压蒸气确实迁移到吸入区域中，实际上将减少压缩机的容量。因此，通常将蒸气喷射口布置于一个位置中，在密封所述封闭空间以前，该位置不会与封闭空间相通。
人们已经试图将蒸气喷射口布置在一个位置中，它们在该位置中只在密封封闭空间以前打开。其原理是，在任何中间加压的蒸气迁移到吸入室中以前，封闭空间将被密封。虽然这些系统已增加了喷射的制冷剂气体的量，但是增加的制冷剂气体的喷射量低于最佳的量。
因此，蒸气喷射系统的继续开发集中到增加可喷射到封闭空间中的中间加压蒸气的量上。
发明内容
本发明提供了具有喷射系统的这种技术，所述喷射系统使用了单一的大喷射口，并且该喷射系统将中间加压的蒸气制冷剂喷射到涡旋式压缩机的两个不同的封闭袋中，所述涡旋式压缩机具有不对称的螺旋缠绕物。这种单一的大喷射口能够增加喷射到两个封闭空间中的蒸气量，并且不会使喷射的蒸气迁移到压缩机的吸入区域中。
从下文中所作的详细描述中，可以明显地看出本发明的其他适用性。应该理解的是，详细描述和具体实施例(指本发明的优选实施例)只是出于解释的目的而不是限制本发明的保护范围。
附图说明
从以下的详细描述和附图中，我们将能够更充分地理解本发明，其中：
图1是本发明所涉及的包含独特的蒸气喷射系统的涡旋式压缩机的垂直截面图；
图2是在图1的隔板下方所得到的表示本发明的涡旋式压缩机的水平剖视图；
图3是从所述非沿轨道运行的涡旋的叶片侧部所看到的本发明的非沿轨道运行的涡旋的平面图；
图4是位于第一封闭空间初始密封点的涡旋部件的平面图；
图5是位于第二封闭空间初始密封点的涡旋部件的平面图；
图6是位于蒸气喷射口向两个封闭空间打开的点的涡旋部件的平面图；
图7是从所述沿轨道运行的涡旋的叶片侧部所看到的本发明的另一个实施例所涉及的沿轨道运行的涡旋的平面图。
具体实施方式
下面对优选实施例的描述仅仅是示范性的，而绝不是对本发明、发明应用或用法的限制。
现在参考附图，其中在这几个附图中，相同的附图标记表示相同或相应的零件，在附图1中示出了本发明所涉及的包含独特的蒸气喷射系统的涡旋式压缩机，所述涡旋式压缩机用附图标记10表示。下面对优选实施例的描述仅仅是示范性的，而绝不是对本发明、发明应用或用法的限制。
涡旋式压缩机10包括一般为圆柱形的密封外壳12，所述密封外壳12在其上端焊接有盖罩14，在其下端有基底16，在所述基底16上整体形成有多个固定支架(未示出)。盖罩14装配有制冷剂排放接头18，在制冷剂排放接头18中可具有普通排出阀(未示出)。固定于外壳12的其他主要部件包括：横向伸展的隔板20，该隔板20在盖罩14与外壳12焊接的同一点上被焊接在外壳12的边缘上；入口接头22；适当地紧固于外壳12的主轴承壳24；以及具有多个径向向外延伸的支腿的下轴承壳26，所述支腿适当地紧固于外壳12上。将马达定子28压配合在外壳12中，所述马达定子28的横截面一般是四角形的但是将其角部倒圆。马达定子28上的圆角之间的平面提供了马达定子28和外壳12之间的通路，所述通路有助于润滑剂从外壳12的顶部回流到其底部。
在其上端有个偏心曲柄销32的主动轴或曲柄轴30可转动地轴接在主轴承壳24的轴承34中和下轴承壳26的轴承36中。曲柄轴30在其下端具有一个直径较大的同心孔38，所述同心孔38与处于径向向外位置上的较小直径的孔40相通，所述孔40从那里向上延伸到曲柄轴30的顶部。在孔38中布置有搅拌器42。在内壳12的下部充满润滑油，孔38和40起到泵的作用以将润滑油向上泵送到曲柄轴30并最终泵送到压缩机10的需要润滑的各个部分。
曲柄轴30由电动机相对地驱动，所述电动机包括具有电动机绕组44穿过其上的电动机定子28和压配合在曲柄轴30上的电动机转子46，其分别具有上配重48和下配重50。在靠近电动机绕组44处装有普通型的马达保护装置52，这样如果电动机超过了其正常温度范围，电动机保护装置52将使电动机断电。
主轴承壳24的上表面装配有环形平推力轴承表面54，在所述环形平推力轴承表面54上布置有沿轨道运行的涡旋部件56。涡旋部件56包括端板58，在所述端板58的上表面有普通螺旋瓣或螺旋涡卷(缠绕物)60，在其下表面有环形平推力轴承表面62。从下表面向下突出的是其中有轴颈轴承66的圆柱形毂部64，并且在所述圆柱形毂部64中旋转地设有驱动轴衬68，所述驱动轴衬68具有内孔，曲柄销32被驱动地设置于该内孔中。曲柄销32在一个表面(未示出)上具有一个平面，该平面驱动地与在驱动轴衬68的内孔的一部分中的平表面配合以提供径向从动布置，诸如本受让人的美国专利No.4,877,382中所示的，该文献所披露的内容在这里作为参考。
缠绕物60与非沿轨道运行的螺旋缠绕物72啮合，所述非沿轨道运行的螺旋缠绕物72构成非沿轨道运行的涡旋部件74的一部分。在沿轨道运行的涡旋部件56相对于非沿轨道运行的涡旋部件74的沿轨道运行期间形成了流体移动袋，所述流体移动袋被压缩得如一个袋子(pocket)，从径向外部位置向涡旋部件56和74的中心位置移动。以任何期望的将提供非沿轨道运行的涡旋部件74受到限制的轴向移动的方式将非沿轨道运行的涡旋部件74安装于主轴承壳24上。对于本发明来说这种安装的具体方式不是关键性的。
非沿轨道运行(non-orbiting)的涡旋部件74具有一个中心布置的排出口76，该排出口76通过隔板20中的开口78与由盖罩14和隔板20所限定的排放回气管(消音器)80流体连通。由螺旋缠绕物60和72之间的移动袋压缩的流体通过排出口76和开口78排出到排放回气管80中。非沿轨道运行的涡旋部件74在其上表面中具有环形槽82，该环形槽82具有平行同轴侧壁，在其中密封放置有趋向于轴向移动的环形密封组件84，所述环形密封组件84用于隔离所述环形槽82的底部，以便可通过通路86使其与中间流体压力源流体连通。因此，由作用在非沿轨道运行的涡旋部件74的中心部分上的排放压力所产生的力和作用在环形槽82底部上的中间流体压力所产生的力使得非沿轨道运行的涡旋部件74被轴向偏压到沿轨道运行的涡旋部件56上。该轴向偏压以及用于支撑非沿轨道运行的涡旋部件74以限制轴向移动的各种技术，在本受让人的美国专利No.4,877,382中都有更详细的披露。
利用普通十字联轴节88阻止涡旋部件56和74的相对旋转，所述十字联轴节88具有一对可滑动地放置于非沿轨道运行的涡旋部件74中在直径方向上相对的狭缝中的键和第二对可滑动地放置于沿轨道运行的涡旋部件56中在直径方向上相对的狭缝中的键。
涡旋式压缩机10最好是其中允许吸入气体部分地进入外壳12以有助于冷却电动机的“低侧”型的。只要有足够的回吸气流，电动机就会保持在期望的温度限度内。然而当该气流中断时，冷却的损失将使得电动机保护装置52跳闸并断开涡旋式压缩机10。
这种概括地描述的涡旋式压缩机，是本领域已知的或者是申请的受让人的其他未审定专利申请的主题。包含本发明原理的结构的细节是一般用附图标记100表示的独特蒸气喷射系统涉及的细节。蒸气喷射系统100被用于喷射蒸气或气态制冷剂以增加压缩机10的容量和效率。
现在参照图1到3，蒸气喷射系统100包括：贯穿非沿轨道运行的涡旋部件74的端板88的蒸气喷射通道102、通向封闭的流体袋的单一蒸气喷射口104、连接管106、贯穿外壳12的流体喷射口108以及紧固于外壳12外部的蒸气喷射接头110。
蒸气喷射通道102是交叉钻头进给孔(cross drill feed hole)，该交叉钻头进给孔通常从非沿轨道运行的涡旋部件74的外部上的一个位置水平地穿过非沿轨道运行的涡旋部件74延伸到与蒸气喷射口104相通的一个位置。蒸气喷射口104通常从通道102垂直地穿过非沿轨道运行的涡旋部件74以通向如下面所述的由缠绕物60和72所形成的封闭空间或袋中。连接管106从蒸气喷射通道102向流体喷射口108延伸，其中它穿过流体喷射口108以密封地紧固于蒸气喷射接头110上。尽管未示出，来自于制冷系统(未示出)的中间加压的冷冻蒸汽源与蒸气喷射接头110连通以提供用于喷射的冷冻蒸汽。
现在参照图4和图5，示出了相对于缠绕物60和72的蒸气喷射口104的定位。如图4和图5中所示的，缠绕物60和72是不对称设计的。非沿轨道运行的螺旋缠绕物72伸出一附加角度以形成不对称形状。在优选实施例中，非沿轨道运行的螺旋缠绕物72比沿轨道运行的螺旋缠绕物60多伸出170°的角度。螺旋缠绕物60和72的不对称形状使得由缠绕物60和72形成的两个流体袋被最初密封在沿轨道运行的涡旋部件56的轨道移动的不同位置。图4示出了封闭空间120的初始密封点，当沿轨道运行的螺旋缠绕物60的外表面122与非沿轨道运行的螺旋缠绕物72的内表面124啮合时，所述封闭空间120被密封。如图4中所示的，刚好在密封所述封闭空间120之前，由沿轨道运行的螺旋缠绕物60将蒸气喷射口104密封或关闭。这确保了不会使任何的中间加压的冷冻蒸汽迁移到压缩机10的吸入室中。在利用表面122和124对封闭空间120密封的同时，沿轨道运行的螺旋缠绕物60开始揭开或打开蒸气喷射口104以开始将冷冻蒸汽喷射到封闭空间120中。虽然图4示出了在密封封闭空间120的同时蒸气喷射口104打开的情况，如果需要的话，在密封封闭空间120之前或之后打开蒸气喷射口104也在本发明的保护范围内。
图5示出了封闭空间130的初始密封点，当沿轨道运行的螺旋缠绕物60的内表面132与非沿轨道运行的螺旋缠绕物72的外表面134啮合时，所述封闭空间130被密封。如图5中所示的，刚好在密封所述封闭空间130之前，由沿轨道运行的螺旋缠绕物60将蒸气喷射口104密封或关闭。这确保不会使任何中间加压的冷冻蒸汽迁移到压缩机10的吸入室中。在利用表面132和134对封闭空间130密封的同时，沿轨道运行的螺旋缠绕物60开始揭开或打开蒸气喷射口104以开始将冷冻蒸汽喷射到封闭空间130中。虽然图5示出了在密封封闭空间130的同时蒸气喷射口104打开的情况，如果需要的话，在密封封闭空间130之前或之后打开蒸气喷射口104也在本发明的保护范围内。
如图6中所示的，蒸气喷射口104的尺寸明显大于沿轨道运行的螺旋缠绕物60的宽度。这意味着在沿轨道运行的涡旋部件56的循环的一个部分期间，蒸气喷射口104将向着封闭空间120和封闭空间130两者打开。这对于蒸气喷射系统100的运转和操作不存在问题，这是因为在蒸气喷射口104处的冷冻蒸汽的压力总是大于封闭空间120和130中的制冷剂气体的压力。蒸气喷射口104增大的尺寸能够在密封各自的封闭空间的同时，具有能够使单一口打开封闭空间120和130两者的独特能力。另外，蒸气喷射口104增大的尺寸能够增大的中间加压气体喷射量以增强压缩机10的容量和效率。
现在参照图7，示出了沿轨道运行的涡旋部件56＇。除了蒸气喷射通道102和蒸气喷射口104被放置于沿轨道运行的涡旋部件56＇中而不是非沿轨道运行的涡旋部件74中以外，沿轨道运行的涡旋部件56＇与沿轨道运行的涡旋部件56相同。通过利用连接管106或本领域熟知的其他方法，使得贯穿沿轨道运行的涡旋部件56＇的蒸气喷射通道102与外壳12的外部相通。在本受让人的未审定专利申请09/639,004中示出了为蒸气喷射通道102和蒸气喷射口104提供连通的其他方法，所述未审定专利申请09/639,004中所披露的内容在此作为参考。
对于本发明的描述仅仅是示范性的，因此，不脱离本发明的要旨的变化都包括在本发明的保护范围内。不认为所述这些变化脱离本发明的精神和保护范围。

Claims (15)

1.一种涡旋机，包括：
第一涡旋部件，所述第一涡旋部件具有从第一端板延伸的第一螺旋缠绕物，所述第一螺旋缠绕物限定了第一外端；
第二涡旋部件，所述第二涡旋部件具有从第二端板延伸的第二螺旋缠绕物，所述第二螺旋缠绕物限定了第二外端，所述第二螺旋缠绕物与所述第一螺旋缠绕物互相配合；
驱动机构，用于使所述第一涡旋部件和第二涡旋部件相互之间沿轨道运行，当所述第一外端的内表面与所述第二螺旋缠绕物接触时，所述第一涡旋部件和第二涡旋部件形成了第一封闭空间，并且当所述第二外端的内表面与所述第一螺旋缠绕物接触时，所述第一涡旋部件和第二涡旋部件形成了第二封闭空间，在所述涡旋部件的沿轨道运行期间，所述第一封闭空间和第二封闭空间从径向外部位置同时向中心位置移动；
一个贯穿所述第一涡旋部件和第二涡旋部件之一的单一流体喷射通道，在所述涡旋部件的沿轨道运行期间，所述单一流体喷射通道在不同的时间将流体喷射到所述第一封闭空间和第二封闭空间中。
2.如权利要求1所述的涡旋机，其特征在于，所述第一涡旋部件是非沿轨道运行的涡旋部件，而所述第二涡旋部件是沿轨道运行的涡旋部件，所述单一的流体喷射通道贯穿所述第一涡旋部件。
3.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述单一的流体喷射通道同时将流体喷射到所述第一和第二空间中。
4.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，在形成所述第一封闭空间的同时，所述单一的流体喷射通道开始与所述第一封闭空间相通。
5.如权利要求4所述的涡旋式压缩机，其特征在于，当所述单一的流体喷射通道开始与所述第一封闭空间相通时，所述单一的流体喷射通道与所述第二封闭空间是相通的。
6.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，在形成所述第二封闭空间的同时，所述单一的流体喷射通道开始与所述第二封闭空间相通。
7.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，当所述单一的流体喷射通道开始与所述第一封闭空间相通时，所述单一的流体喷射通道与另一个封闭空间是相通的。
8.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，当所述单一的流体喷射通道开始与所述第二封闭空间相通时，所述单一的流体喷射通道与另一个封闭空间是相通的。
9.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，当所述单一的流体喷射通道开始与所述第二封闭空间相通时，所述单一的流体喷射通道与另一个封闭空间是相通的。
10.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述单一的流体喷射通道具有大于每个所述缠绕物的厚度的有效直径。
11.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述第一和第二螺旋缠绕物延伸不同的角度。
12.如权利要求11所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述不同的角度大约为170°。
13.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述第一涡旋部件是非沿轨道运行的涡旋部件，而所述第二涡旋部件是沿轨道运行的涡旋部件，所述第一螺旋缠绕物沿第一角度量延伸，而所述第二螺旋缠绕物沿第二角度量延伸，所述第一角度量大于所述第二角度量。
14.如权利要求12所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述不同的角度量大约为170°。
15.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述第一涡旋部件是非沿轨道运行的涡旋部件，而所述第二涡旋部件是沿轨道运行的涡旋部件，所述单一的流体喷射通道贯穿所述第二涡旋部件。
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