專利名稱：渦旋式機械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦旋式機械裝置。更具體地說，本發(fā)明涉及渦旋式壓縮機的容量調(diào)制。
背景技術(shù)：
渦旋式機械供作制冷系統(tǒng)及空調(diào)和熱泵應(yīng)用中的壓縮機用，正變得越來越流行。渦旋式機械裝置的流行，主要是由于它們極有效運轉(zhuǎn)的能力。一般，這些機械包括一對相互嚙合的螺旋型線(spiral wrap)，使這對螺旋型線的其中之一相對于另一個作圓周軌道運動，以便限定一個或多個運動室，隨著這些運動室從外部的吸氣孔口朝中央的排氣孔口移動，它們的尺寸逐漸縮小。通常是設(shè)置一臺電動機，該電動機運轉(zhuǎn)以便通過一合適的驅(qū)動軸來驅(qū)旋轉(zhuǎn)渦旋件(scroll member)。在正常運轉(zhuǎn)期間，這些渦旋式機械設(shè)計成具有固定的壓縮比。
空調(diào)和制冷系統(tǒng)碰到很寬范圍的負荷要求。對系統(tǒng)的設(shè)計人員來說，采用固定壓縮比的壓縮機來滿足這種寬范圍的負荷要求，可能存在各種各樣的問題。使固定壓縮比的壓縮機適合寬范圍負荷要求的一種方法，是將一容量調(diào)制系統(tǒng)加到壓縮機中。現(xiàn)已證明，為了更好地適應(yīng)系統(tǒng)可以承受的寬范圍負荷，容量調(diào)制是加到空調(diào)和制冷系統(tǒng)中的理想部件。已經(jīng)利用許多不同的方法來提供這種容量調(diào)制部件。這些現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的范圍從控制吸氣入口到使壓縮的排氣旁路直接回到壓縮機的吸氣區(qū)域中。在渦旋式壓縮機情況下，容量調(diào)制常常是通過延遲吸氣的方法來完成，該方法包括沿著壓縮室的路線在不同位置處設(shè)置一些孔口，當這些孔口打開時，就能使相互嚙合的渦旋型線之間形成的壓縮室與吸氣氣源連通，因此延遲了開始壓縮吸入氣體的地點。這種容量調(diào)制的延遲吸氣法實際上減小了壓縮機的壓縮比。盡管這類系統(tǒng)在減小壓縮機的容量時是有效的，但它們只能提供一種預(yù)定的或分階段的壓縮機卸負荷量。卸負荷的量或階段的尺寸依賴于卸負荷孔口沿著型線或壓縮過程的定位。盡管通過在沿著壓縮過程的不同位置處加入多個卸負荷孔口，能夠提供多個分階段的卸負荷，但隨著孔口數(shù)量增加，這種方法變得費用越來越高，并且它要求有額外的空間，來適應(yīng)對打開和關(guān)閉每組孔口上的每個孔口的單獨控制。

發(fā)明內(nèi)容
然而，本發(fā)明能利用一種無限可變的容量調(diào)制系統(tǒng)來克服這些缺點，該容量調(diào)制系統(tǒng)具有只用單組控制來將容量從100％的全容量調(diào)制降到實際上為零容量的能力。此外，本發(fā)明的系統(tǒng)能使壓縮機和/或制冷系統(tǒng)的工作效率達到最大，用于任何所希望的壓縮機卸負荷程度。
在本發(fā)明中，壓縮機的卸負荷是通過在壓縮機的運行周期中使兩個渦旋件周期地進行軸向分離來完成的。更具體地說，本發(fā)明提供一種裝置，其中利用一電磁閥使一個渦旋件相對于另一個渦旋件在軸向上運動，該電磁閥以脈沖寬度調(diào)制方式操縱。用于電磁閥的脈沖寬度調(diào)制操縱方式提供一個泄漏路線。該泄漏路線跨過渦旋型線的頂端從較高的壓縮腔到達較低的壓縮腔，并最終返回吸氣，該較高的壓縮腔由相互嚙合的渦旋型線限定。通過控制脈沖寬度調(diào)制頻率并因此控制渦旋型線頂端的密封和非密封之間的相對時間，可以用單個控制系統(tǒng)達到壓縮機無限度的卸負荷。此外，通過檢測制冷系統(tǒng)內(nèi)部的各種狀態(tài)，可以這樣對規(guī)定的容量選定每個周期的壓縮機加負荷和卸負荷持續(xù)時間，以使整個系統(tǒng)效率達到最大值。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下根據(jù)本發(fā)明，提供一種渦旋式機械，其包括第一渦旋件，它具有第一端板和自所述第一端板延伸的第一渦旋型線；第二渦旋件，它具有第二端板和自所述第二端板延伸的第二渦旋型線，上述第一和第二渦旋件與相互交插的第一和第二渦旋型線一起定位；驅(qū)動件，它用于使上述渦旋件彼此相對地作圓周軌道運動，因而上述螺旋型線將在吸氣壓力區(qū)和排氣壓力區(qū)之間形成一些逐漸改變體積的腔；一種用于使上述第一和第二渦旋件在第一和第二關(guān)系之間運動的機構(gòu)，在第一關(guān)系處，第一和第二渦旋件的密封表面處于密封關(guān)系，以便封閉上述各腔，而在第二關(guān)系處，第一和第二渦旋件的密封表面中的至少一個被隔開，以便限定所述腔之間的泄漏路線；和流體注入系統(tǒng)，它與上述渦旋件其中之一有關(guān)，用于將流體注入上述腔中的至少一個中。
優(yōu)選的方案如下優(yōu)選地，上述機構(gòu)以脈沖寬度調(diào)制方式操縱。
優(yōu)選地，上述注入所述腔中的所述至少一個中的流體是蒸氣。
優(yōu)選地，上述機構(gòu)包括一個電磁閥。
優(yōu)選地，上述電磁閥以脈沖寬度調(diào)制方式操縱。
優(yōu)選地，上述機構(gòu)包括一個流體操縱的活塞，該活塞固定到第一渦旋件上，上述活塞可以啟動，以便將力施加到第一渦旋件上，使該第一渦旋件在上述第一和第二關(guān)系之間運動。
優(yōu)選地，當?shù)谝粶u旋件處于第二關(guān)系時，上述驅(qū)動件持續(xù)運行。
優(yōu)選地，上述流體操縱的活塞以時間脈沖方式操縱，以便調(diào)制渦旋式機械的容量。
優(yōu)選地，上述流體注入系統(tǒng)包括一個電磁閥，該電磁閥用于控制流體流到上述渦旋件中的所述一個的流量。
優(yōu)選地，上述電磁閥以脈沖寬度調(diào)制方式操縱。
優(yōu)選地，上述注入其中一個腔中的流體是蒸氣。
優(yōu)選地，上述注入所述腔中所述至少一個中的流體是蒸氣。
優(yōu)選地，上述流體注入系統(tǒng)包括電磁閥，該電磁閥用于控制流體流到上述渦旋件中的所述一個的流量。
優(yōu)選地，上述電磁閥以脈沖寬度調(diào)制方式操縱。
優(yōu)選地，上述注入所述腔中的一個中的流體是蒸氣。
下面詳述的本發(fā)明各種不同實施例，提供各種各樣的裝置，利用這些裝置，一個渦旋件可以相對于另一個渦旋件在軸向上作往復(fù)運動，以便適應(yīng)全范圍的壓縮機卸負荷。用單個控制系統(tǒng)提供全范圍容量調(diào)制的能力，及選擇加負荷和卸負荷運行持續(xù)時間的能力二者結(jié)合，以便以較低成本提供一種極有效的系統(tǒng)。
從后面的詳細說明，所附權(quán)利要求和附圖，對該領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明的其它優(yōu)點和目的將變得很明顯。


在附圖中，圖示出目前打算用于實施本發(fā)明的最佳方式，其中圖1是在全容量下運行的本發(fā)明渦旋式制冷壓縮機剖視圖；圖2是在減少容量下運行的圖1所示渦旋式制冷壓縮機剖視圖；圖3是在圖2所示箭頭3-3方向上所取的環(huán)形和偏置裝置詳圖；圖4是在全容量下運行的本發(fā)明另一實施例渦旋式制冷壓縮機剖視圖；圖5是本發(fā)明另一實施例的渦旋式制冷壓縮機剖視圖；圖6是圖5所示壓縮機的頂部剖視圖；圖7是圖5所示活塞組件放大的剖視圖；圖8是圖7所示排氣接管的頂視圖；圖9是圖5所示偏置彈簧的正視圖；圖10是圖5所示非旋轉(zhuǎn)渦旋件(non-orbiting scroll member)的側(cè)視圖；圖11是圖10所示非旋轉(zhuǎn)渦旋件的橫斷面頂視圖；圖12是圖5所示注射接管放大的剖視圖；圖13是圖12所示接管的端視圖；圖14是利用本發(fā)明容量控制系統(tǒng)的制冷系統(tǒng)原理圖；和圖15是本發(fā)明另一實施例的制冷系統(tǒng)原理圖；和圖16是曲線圖，它示出利用本發(fā)明容量控制系統(tǒng)的壓縮機容量。
具體實施例方式
現(xiàn)在參看附圖，在各附圖中，同樣的標號表示全部若干視圖中同樣或?qū)?yīng)的部件，圖1示出一種渦旋式壓縮機，該渦旋式壓縮機包括按照本發(fā)明的獨特容量控制系統(tǒng)，并且它一般用標號10表示。渦旋式壓縮機10一般是受讓人的美國專利No.5,102,316中所述的類型，其公開內(nèi)容在此處合在一起供參考。渦旋式壓縮機10包括外部機殼12，在機殼12內(nèi)部設(shè)置一臺驅(qū)動電機，該驅(qū)動電機包括定子14和轉(zhuǎn)子16；曲軸18，轉(zhuǎn)子16固定到該曲軸18上；上軸承箱20和下軸承箱(未示出)，它們用于支承曲軸18和壓縮機組件24。
壓縮機組件包括一個旋轉(zhuǎn)渦旋件(orbiting scroll member)26，該旋轉(zhuǎn)渦旋件26支承在上軸承箱20上，并通過曲柄銷28和驅(qū)動襯套30驅(qū)動式連接到曲軸18上。將一非旋轉(zhuǎn)渦旋件32設(shè)置成與旋轉(zhuǎn)渦旋件26嚙合，并利用多個螺栓34和相關(guān)的套筒件36將其軸向運動式固定到上軸承箱20上。設(shè)置一個歐氏(Oldham)聯(lián)軸節(jié)38，它與渦旋件26和32協(xié)同操作，以防止它們之間相對旋轉(zhuǎn)。靠近機殼12的上端設(shè)置一個隔板40，并用該隔板40將機殼12內(nèi)部分成排氣室42和吸氣室44，排氣室42位于其上端處，而吸氣室44位于其下端處。
在運行時，隨著旋轉(zhuǎn)渦旋件26相對于非旋轉(zhuǎn)渦旋件32作圓周旋轉(zhuǎn)運動，將吸入氣體通過吸氣接管46吸入機殼12的吸氣室44中。從吸氣室44，通過入口48將吸入氣體吸進壓縮機24中，該入口48設(shè)置在非旋轉(zhuǎn)渦旋件32中。設(shè)置在渦旋件26和32上的相互嚙合的渦旋型線限定氣體的運動腔，由于渦旋件26作圓周軌道運動的結(jié)果，隨著氣體運動腔徑向上向里運動，它們尺寸逐漸縮小，因此壓縮由入口48進入的吸入氣體。然后穿過轂體50和通道52將壓縮的氣體排入排氣室42中，該轂體50設(shè)置在渦旋件36中，而通道52在隔板40中形成。敏感排氣閥54最好是密封式設(shè)置在轂體50的內(nèi)部。
非旋轉(zhuǎn)渦旋件32還有一環(huán)形槽56，該環(huán)形槽56在非旋轉(zhuǎn)渦旋件32的上表面中形成。一浮動密封件58設(shè)置在槽56內(nèi)部，并被中等高壓的氣體從排氣室42偏置貼著隔板40，以便密封吸氣室44。通道60貫穿非旋轉(zhuǎn)渦旋件32，以便將中等高壓的氣體供給到槽56中。
容量控制系統(tǒng)66示出與壓縮機10相結(jié)合?？刂葡到y(tǒng)66包括排氣接管68、活塞70、殼體上的安裝件72、三通電磁閥74、控制模件76和傳感器陣列78，該傳感器陣列具有一個或多個合適的傳感器。排氣接管68用螺紋擰入或用別的方法固定在轂體50內(nèi)部。排氣接管68限定一個內(nèi)腔80和多個排氣通道82。排氣閥54設(shè)置在腔體80內(nèi)部。因此，高壓氣體克服了排氣閥54的偏置負荷以便打開排氣閥54，并讓高壓氣體流入腔體80，穿過通道82并流入排氣室42。
現(xiàn)在參看圖1和3，首先通過使排氣接管68上的多個突出部(tab)84與活塞中形成的多個匹配槽86對準，將排氣接管68裝配到活塞70上。然后排氣接管68旋轉(zhuǎn)到圖3所示的位置，以便使突出部84與槽86不再對準。定位銷88保持突出部84和槽86不再對準，而盤簧90將兩個元件偏置在一起。
殼體上的安裝件72密封式固定到機殼12上，并滑動式容納活塞70。活塞70和殼體上的安裝件72限定一壓力室92。壓力室92通過管道94流動式連接到電磁閥74上。電磁閥74通過管道96與排氣室42成流體連通形式，并通過管道98與吸入接管46并因此與吸氣室44成流體連通形式。密封件100位于活塞70和殼體上的安裝件72之間?；钊?0、密封件100和殼體上的安裝件72相結(jié)合，提供一種自動定心密封系統(tǒng)，以便提供活塞70和殼體上的安裝件72之間的精確對準。
為了將非旋轉(zhuǎn)渦旋件32偏置成與旋轉(zhuǎn)渦旋件26密封接觸，用于如圖1所示的滿負荷運行，利用控制模件76使電磁閥74停止啟動(或使其啟動)到圖1所示的位置。在此位置，排氣室42通過管道96、電磁閥74和管道94與室92直接連通。在室42和92排氣壓力下的高壓流體將作用在活塞70相對的兩側(cè)上，因此能用于使非旋轉(zhuǎn)渦旋件32正常的向旋轉(zhuǎn)渦旋件26方向偏移，如圖1所示，以便使每個渦旋件的軸向端部與對置渦旋件的對應(yīng)端板密封式接觸。兩個渦旋件26和32的軸向密封使壓縮機24能在100％容量下運行。
為了給壓縮機24卸負荷，將通過控制模件76使電磁閥74啟動(或使其停止啟動)到圖2所示的位置。在此位置，吸氣室44通過吸氣接管46，管道98，電磁閥74和管道94與室92直接連通。在處于排氣壓力下的高壓流體卸壓以便從室92釋放到吸氣口的情況下，活塞70相對兩側(cè)上的壓力差將使非旋轉(zhuǎn)渦旋件32如圖2所示向上運動，以便使每個渦旋件頂端的軸向端部與其對應(yīng)的端板分開而形成間隙102，該間隙102能使較高的高壓腔放氣到較低的高壓腔，并且實際上是放氣到吸氣室44。在這種情況下，驅(qū)動電機持續(xù)運行。一個波形彈簧104保持在調(diào)制非旋轉(zhuǎn)渦旋件32期間浮動密封件58和隔板40之間的密封關(guān)系，該波動彈簧104在圖9中示出。間隙102的形成將顯著地消除了吸入氣體的連續(xù)壓縮。當這種卸負荷發(fā)生時，排氣閥54將運動到它的閉合位置，因而防止高壓流體從排氣室42或下游制冷系統(tǒng)回流。當吸入氣體的壓縮作用重新開始時，將使電磁閥74停止啟動(或使其啟動)到圖1所示的位置，在此位置，再次形成室92和排氣室42之間的流體連通。這再次使處于排氣壓力下的流體能反抗活塞70，以便在軸向上接觸渦旋件26和32。軸向密封接觸重新形成壓縮機24的壓縮作用。
控制模件76與傳感器陣列連通，以便提供控制模件76所需要的信息，來確定制冷系統(tǒng)特定條件所需要的卸負荷程度，該制冷系統(tǒng)包括那時已有的渦旋式壓縮機10。根據(jù)此信息，控制模件76將以脈沖寬度調(diào)制方式操縱電磁閥74，以便可供選擇地將室92安放成與排氣室42和吸氣室44連通。因此，被流體操縱的活塞以時間脈沖方式操縱，以便調(diào)制渦旋式壓縮機的容量。以脈沖寬度調(diào)制方式操縱電磁閥74所用的頻率將決定壓縮機24運行的容量百分率。當檢測條件改變時，控制模件76將改變電磁閥74的工作頻率，并因此改變壓縮機24在加負荷和卸負荷狀態(tài)下運行時的相對時間周期。電磁閥74工作頻率的改變能使壓縮機在滿負荷或100％容量及完全卸負荷或0％容量之間運行，或者是在根據(jù)系統(tǒng)需要之間無限量位置其中任一位置處運行。
現(xiàn)在參看圖4，圖4示出一種按照本發(fā)明另一實施例的獨特容量控制系統(tǒng)，該容量控制系統(tǒng)一般用標號166表示。圖4還示出容量控制系統(tǒng)與壓縮機10相關(guān)聯(lián)。容量控制系統(tǒng)166與容量控制系統(tǒng)66相同，但它用兩通電磁閥174代替三通電磁閥74?？刂葡到y(tǒng)166包括排氣接管68、活塞170、殼體上的安裝件72、電磁閥174、控制模件76和傳感器陣列78。
活塞170除了限定一個通路106和管孔108之外，其余與活塞70相同，上述通路106和管孔108在壓力室92和排氣室42之間延伸。通路106和管孔108結(jié)合，能用兩通電磁閥174代替三通電磁閥74，并省去管道96。由于省去了管道96，所以也省去接管和穿過機殼12的孔。密封件100位于活塞170和密封接管72之間，以便提供用于活塞170和接管72的自動對準式密封系統(tǒng)。
電磁閥174以與電磁閥74相同的方式操縱。壓力室92通過管道94流動式連接到電磁閥174上。電磁閥174還通過管道98與吸氣接管46并因此與吸氣室44成流體連通。
為了將非旋轉(zhuǎn)渦旋件32偏置成與旋轉(zhuǎn)渦旋件26密封接觸，用于正常的滿負荷運行，利用控制模件76使電磁閥174停止啟動(或使其啟動)，以便阻斷流體在管道94和管道98之間流動。在此位置，室92通過通路106和管孔108與排氣室42連通。在室42和92內(nèi)的排氣壓力下，高壓流體將作用在活塞170相對的兩側(cè)上，因此能使非旋轉(zhuǎn)渦旋件32朝旋轉(zhuǎn)渦旋件26方向正常偏置，以便使每個渦旋件的軸向端部與對置的渦旋件對應(yīng)端板密封式接觸。兩個渦旋件26和32的軸向密封使壓縮機24能在100％容量下運行。
為了給壓縮機24卸負荷，將利用控制模件76使電磁閥174啟動(或使其停止啟動)到圖4所示的位置。在此位置，吸氣室44通過吸氣接管46、管道98、電磁閥174和管道94與室92直接連通。在高壓流體卸壓以便從室92吸氣的排氣壓力情況下，活塞170相對兩側(cè)上的壓力差將使非旋轉(zhuǎn)渦旋件32向上運動，以便使每個渦旋件頂端的軸向端部與其對應(yīng)的端板分開，并且較高的高壓腔將放氣到較低的高壓腔，并實際上放氣到吸氣室44中。加入管孔108，以便控制排出氣體在排氣室42和室92之間的流動。因此，當室92連接到壓縮機的吸氣側(cè)時，在活塞170相對兩側(cè)上將形成壓力差。在本實施例中還加入波形彈簧104，以便在調(diào)制非旋轉(zhuǎn)渦旋件32期間，保持浮動密封件58和隔板40之間的密封關(guān)系。當形成間隙102時，將消除連續(xù)壓縮吸入的氣體。當這種卸負荷發(fā)生時，排氣閥54將運動到它的閉合位置，因而防止高壓流體從排氣室42回流到下游的制冷系統(tǒng)上。當重新開始壓縮吸入氣體時，將使電磁閥174停止啟動(或使其啟動)，以便再次阻止流體在管道94和98之間流動，同時通過通路106和管孔108使室92被排氣室42加壓。與圖1-3所示的實施例相同，控制模件76與傳感器陣列78連通，以便提供控制模件76所需要的信息，來確定所要求的卸負荷程度，并因此確定以脈沖寬度調(diào)制方式操縱電磁閥174所用的頻率。
現(xiàn)在參看圖5，圖5示出一種渦旋式壓縮機，該渦旋式壓縮機包括按照本發(fā)明另一實施例的獨特容量控制系統(tǒng)，并且這一般用標號210表示。
渦旋式壓縮機210包括機殼212，其內(nèi)部設(shè)置一臺驅(qū)動電機，該驅(qū)動電機包括定子214和轉(zhuǎn)子216；曲軸218，轉(zhuǎn)子216固定到該曲軸218上；上軸承箱220和下軸承箱222，它們用于旋轉(zhuǎn)式支承曲軸218和壓縮機組件224。
壓縮機224包括一個旋轉(zhuǎn)渦旋件226，該旋轉(zhuǎn)渦旋件226支承在上軸承箱220上，并通過曲柄銷228和驅(qū)動襯套230驅(qū)動式連接到曲軸218上。將非旋轉(zhuǎn)渦旋件232定位成與旋轉(zhuǎn)渦旋件226嚙合，并利用多個螺栓(未示出)和相關(guān)聯(lián)的套筒件(未示出)軸向滑動式固定到上軸承箱220上。設(shè)置一個歐氏聯(lián)軸節(jié)238，該聯(lián)軸節(jié)238與渦旋件226和232協(xié)同操作，以防止它們之間的相對旋轉(zhuǎn)。在機殼212的上端附近設(shè)置一塊隔板240，并用該隔板240將機殼212內(nèi)部分成排氣室242和吸氣室244，該排氣室242位于機殼212上端處，而吸氣室244位于機殼212的下端處。
在運行時，隨著旋轉(zhuǎn)渦旋件226相對于非旋轉(zhuǎn)渦旋件232作圓周軌道運動，吸入氣體通過吸氣接管246引入機殼212的吸氣室244中。從吸氣室244中，通過入口248將吸入氣體吸入到壓縮機224內(nèi)，入口248設(shè)置在非旋轉(zhuǎn)渦旋件232中。設(shè)置在渦旋件226和232上的相互嚙合的渦旋型線限定氣體的運動腔，隨著它們徑向向里運動，由于渦旋件226作圓周軌道運動，氣體運動腔的尺寸逐漸縮小，因此壓縮通過入口248進入的吸入氣體。然后通過排氣孔口250和通道252將壓縮后的氣體排出到排氣室242中，該排氣孔口250設(shè)置在渦旋件226中，而通道252在隔板240中形成。壓敏排氣閥254最好是密封式設(shè)置在排氣孔口250內(nèi)部。
非旋轉(zhuǎn)渦旋件232還有一環(huán)形槽256，該環(huán)形槽在非旋轉(zhuǎn)渦旋件232的上表面中形成。一浮動密封件258設(shè)置在槽256的內(nèi)部，并被中等的高壓氣體偏置壓著隔板240，以便密封吸氣室244。通道260貫穿非旋轉(zhuǎn)渦旋件232，以便將中等的高壓氣體供給到槽256中。
圖示出容量控制系統(tǒng)266與壓縮機210相關(guān)聯(lián)?？刂葡到y(tǒng)266包括排氣接管268、活塞270、殼體上的安裝件272、電磁閥174、控制模件76和傳感器陣列78，該傳感器陣列78具有一個或多個合適的傳感器。排氣接管268用螺紋擰入或是用其它方法固定到排氣孔口250的內(nèi)部。排氣接管268限定一個內(nèi)腔280和多個排氣通道282。排氣閥254設(shè)置在接管268下面和內(nèi)腔280下面。因此，高壓氣體克服了排氣閥254的偏置負荷，以便打開排氣閥254并讓高壓氣體流入內(nèi)腔280，穿過通道282并流入排氣室242。
現(xiàn)在參看圖5、7和8，它們更詳細地示出排氣接管268和活塞270的組件。排氣接管268限定一個環(huán)形凸緣284。壓著凸緣284密封的是唇形密封件286和浮動止動器288。將活塞270壓配合或是用其它方法固定到排氣接管268上，并且活塞270限定一個環(huán)形凸緣290，該環(huán)形凸緣290將密封件286和止動器288夾在凸緣290和凸緣284之間。排氣接管268限定通路106和管孔108，它們貫穿排氣接管268，以便使排氣室242與壓力室292流動式連接，該壓力室由排氣接管268、活塞270、密封件286、止動器288和機殼212限定。殼體上的安裝件272固定一個孔的內(nèi)部，該孔由機殼212限定并滑動式容納排氣接管268、活塞270、密封件286和止動器288的組件。壓力室292通過管道94流動式連接到電磁閥174上，并且以上述用于控制系統(tǒng)166相同的方式，通過管道98與吸氣接管246及因此與吸氣室244連接?；钊?70、密封件286和浮動止動器288的組合，提供一種自動定心的密封系統(tǒng)，以便提供與殼體上的安裝件272的內(nèi)孔精確對準。密封件286和浮動止動器包括足夠的徑向柔量(radial compliance)，以便接管272的內(nèi)孔和排氣孔口250內(nèi)孔之間的任何對不準情況都被密封件286和浮動止動器288適應(yīng)，排氣接管268固定在上述排氣孔口250的內(nèi)部。
為了將非旋轉(zhuǎn)渦旋件232偏置成與旋轉(zhuǎn)渦旋件226密封接觸用于正常的滿負荷運行，利用控制模件76使電磁閥174停止啟動(或使其啟動)，以便阻止流體在管道94和管道98之間流動。在此位置，室292通過通路106和管口108與排氣室242連通。在室242和292內(nèi)處于排氣壓力下的高壓流體將壓著活塞270相對的兩側(cè)起作用，因此能用于使非旋轉(zhuǎn)渦旋件232正常偏向旋轉(zhuǎn)渦旋件226，以便使每個渦旋件的軸向端部與對置的渦旋件端板密封式接觸。兩個渦旋件226和232的軸向密封使壓縮機224能在100％的容量下運行。
為了使壓縮機224卸負載，將利用控制模件76使電磁閥174啟動(或使其停止啟動)到圖4所示的位置。在此位置，吸氣室244通過吸氣接管246、管道98、電磁閥174和管道94與室292直接連通。在高壓流體卸壓以便從室292吸氣的排氣壓力情況下，活塞270相對兩側(cè)上的壓力差將使非旋轉(zhuǎn)渦旋件232朝上運動，以便使每個渦旋件頂端的軸向端部與其對應(yīng)的端板分開，并且較高的高壓腔將放氣到較低的高壓腔，而實際上是放氣到吸氣室244。加入管孔108，以便排出氣體在排氣室242和室292之間的流動。因此，當室292連接到壓縮機的吸氣側(cè)時，在活塞270相對的兩側(cè)上將形成壓力差。在該實施例中還加入波形彈簧104，以便在調(diào)制非旋轉(zhuǎn)渦旋件232期間，保持浮動密封件258和隔板240之間的密封關(guān)系。當形成間隙102時，將省去連續(xù)壓縮吸入的氣體。當這種卸負荷發(fā)生時，排氣閥254將運動到它的閉合位置，因此防止高壓流體從排氣室242回流到下游的制冷系統(tǒng)上。當重新開始壓縮吸入的氣體時，電磁閥174將停止啟動(或使其啟動)到再次阻止流體在管道94和98之間流動，同時讓室292通過通路106和管孔108被排氣室242加壓。與圖1-3所示的實施例相同，控制模件76與傳感器陣列78連通，以便提供控制模件76所需要的信息，來確定所需要的卸負荷程度，并因此確定以脈沖寬度調(diào)制方式操縱電磁閥174所用的頻率。
現(xiàn)在參看圖6、10和11，它們更詳細地示出用于壓縮機210的流體注入系統(tǒng)。壓縮機210包括具有在吸氣室244和排氣室242中間某一點處將流體注入中高高壓運動室的能力。流體注射接管310貫穿機殼212并流動式連接到注射管312上，該注射管312再流動式連接到注射接管314上，而注射接管314固定到非旋轉(zhuǎn)渦旋件232上。非旋轉(zhuǎn)渦旋件232限定一對徑向通道316，其中每個徑向通道316，都在注射接管314和一對軸向通道318之間延伸。軸向通道318通向壓縮機非旋轉(zhuǎn)渦旋件232相對側(cè)邊上的運動室，以便象該技術(shù)中眾所周知的那樣，按照控制系統(tǒng)的要求，將流體注入這些運動室中。
現(xiàn)在參看圖12和13，它們更詳細地示出接管310。接管310包括里面部分320和外面部分322。里面部分320包括一L形通道324，該L形通道324在其末端處密封式容納注射管312。外面部分322從機殼212的外部延伸到機殼212的內(nèi)部，此處它是單獨的或是與里面部分320成為整體。焊接或釬焊連接將接管310固定并密封到機殼212上。外面部分322限定一個孔330，該孔330是L形通道324的延伸部分。外面部分322還限定一個圓筒形孔332，制冷系統(tǒng)的管道固定到該圓筒形孔332上。
圖14示出一種蒸氣注入系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供壓縮機210的流體注入系統(tǒng)用的流體。壓縮機210在制冷系統(tǒng)中示出，該制冷系統(tǒng)包括冷凝器350、第一膨脹閥或節(jié)流閥352、閃蒸罐(flash tank)或節(jié)熱器(economizer)354、第二膨脹閥或節(jié)流閥356、蒸發(fā)器358和一系列將各元件相互連接的管道360，如圖14所示。壓縮機210用電動機操縱，以便壓縮制冷劑氣體。然后用冷凝器350使壓縮的氣體液化。液化的制冷劑通過膨脹閥352并在閃蒸罐354中膨脹，在此處它分成氣體和液體。氣態(tài)的致冷劑進一步通過管道362，再通過接管310引入壓縮機210中。另一方面，剩余的液體制冷劑在膨脹閥356中進一步膨脹，然后在蒸發(fā)器358中蒸發(fā)并再引入壓縮機210中。
閃蒸罐354與蒸氣注入系統(tǒng)的其余部分相結(jié)合，能使壓縮機的容量增加到超過壓縮機210的固定容量。典型的是，在標準空調(diào)狀態(tài)下，壓縮機的容量能增加約20％，以便提供具有其容量120％的壓縮機，如圖16中的曲線圖所示。為了能控制壓縮機210的容量，將電磁閥364設(shè)置在管道362的內(nèi)部。壓縮機210容量的百分率增加量可以通過以脈沖寬度調(diào)制方式操縱電磁閥364進行控制。電磁閥364當與壓縮機210的容量控制系統(tǒng)266相結(jié)合，以脈沖寬度調(diào)制方式操縱時，能將壓縮機210的容量設(shè)置在沿著圖16所示線路的任何地方。
圖15示出按照本發(fā)明另一實施例的制冷系統(tǒng)原理圖。除了閃蒸罐354已被熱交換器354’代替之外，圖15所示的制冷系統(tǒng)與圖14所示的制冷系統(tǒng)相同。壓縮機210用電動機操縱，以便壓縮制冷劑氣體。然后用冷凝器350將壓縮后的氣體液化。然后將液化的制冷劑送到熱交換器354’的液體側(cè)，而其中第二部分液化的制冷劑通過膨脹閥352，然后以汽態(tài)和液態(tài)送到熱交換器354’的蒸氣側(cè)。通過膨脹閥352的這部分制冷劑被直接通過熱交換器的這部分制冷劑加熱，以便提供注入壓縮機210的蒸氣。然后這種汽態(tài)制冷劑通過管道362，以便由接管310引入壓縮機210中。另一方面，直接通過熱交換器354’的液體制冷劑在膨脹閥356中膨脹，然后在蒸發(fā)器358中蒸發(fā)，以便再引入壓縮機210的吸氣側(cè)中。與圖14所示的系統(tǒng)相同，電磁閥364設(shè)置在管道362的內(nèi)部，以便當和容量控制系統(tǒng)結(jié)合使用時，能將壓縮機210的容量設(shè)置在沿著圖16所示路線的任何地方。
盡管上述詳細說明描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但應(yīng)該理解，不脫離所附權(quán)利要求的范圍和全部意思，本發(fā)明可以進行修改，變動和變換。
權(quán)利要求
1.一種渦旋式機械，其包括第一渦旋件，它具有第一端板和自所述第一端板延伸的第一渦旋型線；第二渦旋件，它具有第二端板和自所述第二端板延伸的第二渦旋型線，上述第一和第二渦旋件與相互交插的第一和第二渦旋型線一起定位；驅(qū)動件，它用于使上述渦旋件彼此相對地作圓周軌道運動，因而上述螺旋型線將在吸氣壓力區(qū)和排氣壓力區(qū)之間形成一些逐漸改變體積的腔；一種用于使上述第一和第二渦旋件在第一和第二關(guān)系之間運動的機構(gòu)，在第一關(guān)系處，第一和第二渦旋件的密封表面處于密封關(guān)系，以便封閉上述各腔，而在第二關(guān)系處，第一和第二渦旋件的密封表面中的至少一個被隔開，以便限定所述腔之間的泄漏路線；和流體注入系統(tǒng)，它與上述渦旋件其中之一有關(guān)，用于將流體注入上述腔中的至少一個中。
2.按照權(quán)利要求1所述的渦旋式機械，其特征在于上述機構(gòu)以脈沖寬度調(diào)制方式操縱。
3.按照權(quán)利要求2所述的渦旋式機械，其特征在于上述注入所述腔中的所述至少一個中的流體是蒸氣。
4.按照權(quán)利要求1所述的渦旋式機械，其特征在于上述機構(gòu)包括一個電磁閥。
5.按照權(quán)利要求4所述的渦旋式機械，其特征在于上述電磁閥以脈沖寬度調(diào)制方式操縱。
6.按照權(quán)利要求1所述的渦旋式機械，其特征在于上述機構(gòu)包括一個流體操縱的活塞，該活塞固定到第一渦旋件上，上述活塞可以啟動，以便將力施加到第一渦旋件上，使該第一渦旋件在上述第一和第二關(guān)系之間運動。
7.按照權(quán)利要求6所述的渦旋式機械，其特征在于當?shù)谝粶u旋件處于第二關(guān)系時，上述驅(qū)動件持續(xù)運行。
8.按照權(quán)利要求6所述的渦旋式機械，其特征在于上述流體操縱的活塞以時間脈沖方式操縱，以便調(diào)制渦旋式機械的容量。
9.按照權(quán)利要求8所述的渦旋式機械，其特征在于上述流體注入系統(tǒng)包括一個電磁閥，該電磁閥用于控制流體流到上述渦旋件中的所述一個的流量。
10.按照權(quán)利要求9所述的渦旋式機械，其特征在于上述電磁閥以脈沖寬度調(diào)制方式操縱。
11.按照權(quán)利要求10所述的渦旋式機械，其特征在于上述注入其中一個腔中的流體是蒸氣。
12.按照權(quán)利要求6所述的渦旋式機械，其特征在于上述注入所述腔中所述至少一個中的流體是蒸氣。
13.按照權(quán)利要求1所述的渦旋式機械，其特征在于上述流體注入系統(tǒng)包括電磁閥，該電磁閥用于控制流體流到上述渦旋件中的所述一個的流量。
14.按照權(quán)利要求13所述的渦旋式機械，其特征在于上述電磁閥以脈沖寬度調(diào)制方式操縱。
15.按照權(quán)利要求14所述的渦旋式機械，其特征在于上述注入所述腔中的一個中的流體是蒸氣。
全文摘要
渦旋式壓縮機，它包括一個容量調(diào)制系統(tǒng)。容量調(diào)制系統(tǒng)有一活塞，該活塞與非旋轉(zhuǎn)渦旋件連接，當壓力室配置成與壓縮機的吸氣室連通時，該非旋轉(zhuǎn)渦旋件與旋轉(zhuǎn)渦旋件脫離接觸。當壓力室配置成與排氣室連通時，非旋轉(zhuǎn)渦旋件運動到與旋轉(zhuǎn)渦旋件接觸。當壓力室配置成與來自吸氣室的流體連通時，兩個渦旋件之間的接觸被斷開。電磁閥控制壓力室和吸氣室之間的連通。通過以調(diào)制脈沖寬度的方式操縱閥，壓縮機的容量能在0和100％之間無限地改變。
文檔編號F01C1/04GK1995756SQ200710002368
公開日2007年7月11日 申請日期2000年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月21日
發(fā)明者羅伊·J·德普克, 馬克·巴斯, 詹姆斯·F·福格特, 杰弗里·A·赫德爾斯頓 申請人:科普蘭公司