專利名稱：螺桿壓縮機的滑閥系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及螺桿壓縮機領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明涉及螺桿壓縮機滑閥系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
螺桿型壓縮機通常用在制冷和空調(diào)系統(tǒng)中。位于平行相交孔中的互鎖的陰陽轉(zhuǎn)子 限定了嚙合轉(zhuǎn)子葉之間的壓縮穴。由兩個轉(zhuǎn)子組成的壓縮機是最常見的，但是具有設(shè)置三 個或更多轉(zhuǎn)子以便成對作用的其它配置是本領(lǐng)域眾所周知的。流體進入轉(zhuǎn)子對一個軸向端 附近的吸入口，并通過排放口從相反端附近退出。開始，壓縮穴與吸入口連通。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動 時，壓縮穴被截留在陰陽轉(zhuǎn)子葉與轉(zhuǎn)子孔壁之間。當(dāng)壓縮穴沿軸向向下游轉(zhuǎn)移時，壓縮穴變 得更小，從而壓縮其內(nèi)的流體。最后，壓縮穴旋轉(zhuǎn)進入與排放口的連通，從而被壓縮的流體 退出。體積V1定義為壓縮穴初次與吸入口密封隔開之時的壓縮穴體積。體積V2定義為 壓縮穴剛與排放口初次連通之前的穴體積。壓縮機體積流速(容量)取決于V1的大小。假 定轉(zhuǎn)子維持恒定的角速度，則V1的值越大，壓縮機的容量越大。轉(zhuǎn)子、進口、以及轉(zhuǎn)子外殼的 幾何尺寸限定了密封壓縮穴的初始尺寸。因此，對于操作在固定角速度的特定螺桿壓縮機， 容量是固定的。限于操作在固定容量的壓縮機犧牲了效率，特別是在負載條件變化下操作時。因 為壓縮機容量與系統(tǒng)冷卻容量成比例，所以需要改變?nèi)萘恳云ヅ鋭討B(tài)冷卻負載。為了改變 容量同時維持恒定轉(zhuǎn)子角速度，螺桿壓縮機通常結(jié)合滑閥。在傳統(tǒng)兩轉(zhuǎn)子螺桿壓縮機中，滑 閥位于收容互鎖轉(zhuǎn)子的孔的尖端中。滑閥在這種套筒中沿平行于轉(zhuǎn)子軸線的軸線可線性移 動，形成部分孔壁。當(dāng)每組轉(zhuǎn)子齒接觸滑閥時，新的壓縮穴被密封，壓縮開始。改變滑閥的 軸向位置有效地改變壓縮開始的軸向點。由于螺桿轉(zhuǎn)子的幾何尺寸的原因，由相互嚙合的 螺桿轉(zhuǎn)子葉形成的壓縮穴在轉(zhuǎn)子的吸入端最大，且在排放端最小。改變壓縮開始的軸向點 增大或減小V1，從而增大或減小壓縮機容量?；y的軸向位置通常通過致動控制活塞控制。傳統(tǒng)地，控制活塞通過剛性連接桿附接至滑閥。這允許活塞傳遞壓縮力以朝吸入口移動滑閥，或者傳遞拉伸力以朝排放口拉 滑閥?；钊突y組件在由多個鄰接的外殼箱形成的孔中往復(fù)是常見的。但是為了最小 化磨損和防止阻塞，這些外殼的每一個必須被仔細地加工，并被精確地定位，以便沿單個 軸線對齊它們的孔。加工和組裝中的這種精度大大增加了壓縮機成本。在美國專利公開 2005/0123422A1中示出的一種已知系統(tǒng)，使用每端通過非剛性裝置(如球接頭)附接的相 對柔性的桿將運動傳遞至活塞。在美國專利5，081，876中示出的另一個系統(tǒng)，采用磁聯(lián)接 以將控制活塞運動傳遞至測量滑閥位置的外部傳感器。但是這種系統(tǒng)保留剛性桿作為將控 制活塞運動傳遞至滑閥本身的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的示例性實施例中，螺桿壓縮機包括線性往復(fù)滑閥系統(tǒng)。該滑閥系統(tǒng)包括在活塞套筒中軸向可移動的控制活塞，偏置彈簧，滑閥，以及將控制活塞連接至滑閥并能 夠傳輸軸向拉伸力的柔性構(gòu)件。在操作中，螺桿壓縮機排放壓力在第一軸向方向上移動滑 閥，而柔性構(gòu)件在第二軸向方向上移動滑閥。


圖1是旋轉(zhuǎn)螺桿壓縮機的透視圖，部分切除以顯露內(nèi)部組件。圖2A是螺桿壓縮機內(nèi)部的示意圖，顯示了在全卸載位置的滑閥。圖2B是螺桿壓縮機的部分示意圖，顯示了在部分負載位置的滑閥。圖2C是螺桿壓縮機的部分示意圖，顯示了在全負載位置的滑閥。
具體實施例方式圖1提供了螺桿壓縮機10的部分切除透視圖。螺桿壓縮機10包括電機箱12，轉(zhuǎn) 子箱14，出口箱16，滑動箱18，電機定子20，電機轉(zhuǎn)子22，陽螺桿轉(zhuǎn)子24a，陰螺桿轉(zhuǎn)子24b， 滑閥26，控制活塞28，柔性連接構(gòu)件30，吸入進口 32以及排放出口 34。電機箱12附接至轉(zhuǎn) 子箱14，形成螺桿壓縮機10的一個端蓋。電機箱12和轉(zhuǎn)子箱14 一起收容電機定子20，電 機轉(zhuǎn)子22，以及陰陽螺桿轉(zhuǎn)子組24。電機轉(zhuǎn)子22驅(qū)動陽螺桿轉(zhuǎn)子24a或陰螺桿轉(zhuǎn)子24b。 出口箱16附接至轉(zhuǎn)子箱14的端部，與電機箱12相對。出口箱16包含滑閥26?；瑒酉?8 附接至出口箱16的剩余端，形成螺桿壓縮機10的另一個端蓋。控制活塞28在滑動箱18 內(nèi)往復(fù)，通過改變滑閥26的軸向位置改變壓縮機容量。柔性連接構(gòu)件30將控制活塞28連 接至滑閥26。低壓工作流體進入吸入進口 32，被陰陽螺桿轉(zhuǎn)子24a和24b壓縮，并退出排 放出口 34。在所示實施方式中，螺桿壓縮機10包括兩螺桿的壓縮機。但是，在其它實施方 式中，本發(fā)明容易地適用于具有三個，四個或更多螺桿轉(zhuǎn)子的采用往復(fù)滑閥系統(tǒng)的壓縮機。圖2A顯示了旋轉(zhuǎn)螺桿壓縮機10的示意截面圖。鄰接出口箱16的轉(zhuǎn)子箱14的端 部包括吸入腔40，陰陽螺桿轉(zhuǎn)子24，螺桿轉(zhuǎn)子葉42，以及螺桿轉(zhuǎn)子孔44。工作流體通過吸 入腔40進入形成在螺桿轉(zhuǎn)子葉42與螺桿轉(zhuǎn)子孔44之間的壓縮穴。當(dāng)電機轉(zhuǎn)子22旋轉(zhuǎn)陰 陽螺桿轉(zhuǎn)子24時，壓縮穴體積隨壓縮穴朝出口箱16轉(zhuǎn)移而被減小。出口箱16包含排放口 46，排放腔48，以及滑閥26。流體通過排放口 46退出形成 在螺桿轉(zhuǎn)子葉42之間的壓縮穴，并進入排放腔48。排放口 46可為徑向的或軸向的，這取決 于滑閥26的形狀和位置。螺桿壓縮機10通過改變滑閥26的軸向位置控制容量。當(dāng)滑閥26達到其軸向運 動遠離陰陽螺桿轉(zhuǎn)子24的機械極限時，壓縮機10的容量最小。本發(fā)明提供了創(chuàng)新的滑閥 系統(tǒng)50，其中將滑閥26連接至控制活塞頭的裝置是柔性的，而非剛性的。圖2A顯示了在這 種全卸載配置下的滑閥系統(tǒng)50。在圖2A中，滑閥系統(tǒng)50包括控制活塞28，控制活塞套筒54，偏置彈簧56，0型圈密 封件58，第一活塞腔60，第二活塞腔62，第一套筒唇64，第二套筒唇66，柔性連接構(gòu)件30， 連接器70a和70b，滑閥26和控制第一活塞腔壓力的裝置72?；y系統(tǒng)50現(xiàn)在在負載的 中間階段，在全容量的某個百分比處操作?？刂苹钊?8的軸向位置控制滑閥26的軸向位 置以及由此的壓縮機容量?？刂苹钊?8配合在控制活塞套筒54內(nèi)，并能夠沿套筒54的豎 直軸線線性地往復(fù)?？刂苹钊?8可以被從底側(cè)反鉆孔，以允許固定偏置彈簧56座位?？刂苹钊?8在軸向方向上也是足夠伸長的，以在頭的外圍經(jīng)歷不對稱摩擦力時最小化扭轉(zhuǎn) 阻塞。O型圈密封件58防止越過控制活塞28的流體泄漏，將第一活塞腔60與第二活塞腔 62分離。第一套筒唇64限定了控制活塞28運動的極限。當(dāng)控制活塞28擠壓第一套筒唇 64時，滑閥26在全卸載位置。第二套筒唇66位于控制活塞套筒54的基底處。當(dāng)控制活塞 28被全部壓下時，第二套管唇66的尺寸足以提供偏置彈簧56的適當(dāng)保持力。偏置彈簧56 被固定，使得下端擠壓第二套筒唇66且上端位于控制活塞28的底側(cè)中。偏置彈簧56被設(shè) 計為保持壓縮，即使被釋放至其最大長度。如圖2A所示，當(dāng)控制活塞28擠壓第一套筒唇64 時，偏置彈簧56在其最大長度。柔性連接構(gòu)件30將控制活塞28連接至滑閥26。柔性連接構(gòu)件30可以包括能夠 可靠傳遞拉伸負載的任何非剛性元件(例如繩索或線纜)。柔性連接構(gòu)件30可由任何材 料形成，金屬或非金屬，其具有足夠的軸向拉伸強度并能夠忍受周期性負載。柔性連接構(gòu)件 30通過連接器70a被連接至控制活塞28并通過連接器70b被連接至滑閥26。連接器70a 和70b可以包括螺紋連接器或安全地附接柔性連接構(gòu)件30的任何其它裝置。圖2B顯示了在部分負載位置的滑閥系統(tǒng)50。滑閥系統(tǒng)50通過加壓第一活塞腔 60以克服偏置彈簧56的反向力而被致動。偏置彈簧56被設(shè)計使得它擊敗第一活塞腔60 的環(huán)境壓力，使控制活塞28擠壓第一套筒唇64?？刂频谝换钊粔毫?2的裝置隨后增加 第一活塞腔60中的壓力。這種裝置一般包括控制工作流體流動的至少一個電磁閥，該工作 流體例如油。電磁閥允許連續(xù)地而不是逐步地控制腔壓力。當(dāng)?shù)谝换钊?0中的壓力克 服了偏置彈簧56的力，控制活塞28朝著陰陽螺桿轉(zhuǎn)子24被軸向地驅(qū)動。這種運動壓縮偏 置彈簧56并釋放柔性連接構(gòu)件30上的拉力。釋放柔性連接構(gòu)件56上的拉力允許排放腔 48中的壓力朝圖2B所示的部分負載位置移動滑閥26并維持柔性連接構(gòu)件30受拉。圖2C顯示了在全負載位置的滑閥系統(tǒng)50。即使通 過全部壓縮的控制活塞28，柔 性連接構(gòu)件30仍保持受拉。滑閥26定位使得一個軸向端一直暴露給吸入腔40，且另一端 暴露給排放腔48，作為兩個腔之間的有效密封件。由于螺桿壓縮機的性質(zhì)，排放腔48壓力 總是高于吸入腔40壓力。所以排放腔40中的壓力朝吸入腔40偏置滑閥26，即使當(dāng)控制活 塞28被驅(qū)動至全負載位置時，在柔性連接構(gòu)件30中仍維持拉力。偏置彈簧56和柔性連接 構(gòu)件30的尺寸設(shè)計使得當(dāng)控制活塞28在如圖2C所示的全負載位置時，排放壓力可一直驅(qū) 動滑閥26至允許旋轉(zhuǎn)螺桿壓縮機10在全設(shè)計容量下操作的位置。為了卸載壓縮機10，第一活塞腔壓力控制裝置72減小第一活塞腔60壓力，直到偏 置彈簧56能夠迫使控制活塞28再次朝向卸載位置。柔性連接構(gòu)件30朝卸載位置拉滑閥 26，滑閥系統(tǒng)50返回至圖2B的部分負載狀態(tài)或圖2A的全卸載狀態(tài)?；y組件必須經(jīng)常在多個對齊的孔中往復(fù)。如圖2A，2B,和2C所示，滑閥組件50 在下面三個分離配套的孔中致動轉(zhuǎn)子箱14，出口箱16和滑動箱18。如果控制活塞28和 滑閥26如現(xiàn)有技術(shù)那樣通過剛性桿連接，組件的長度會要求這多個孔被精確地對齊。這種 精度需要昂貴的加工和制造工藝以及昂貴的對齊暗榫。柔性連接構(gòu)件30允許系統(tǒng)50容忍 更大的錯位，同時保留將控制活塞28運動在兩個方向上傳遞至滑閥26的能力。通過增加 錯位的系統(tǒng)容限，滑閥系統(tǒng)50降低了系統(tǒng)成本。因為連接構(gòu)件30是柔性的，它不將錯位轉(zhuǎn) 化為作用在控制活塞頭和滑閥上的扭轉(zhuǎn)力。所以，滑閥組件50的孔無需被精確地加工。這 種設(shè)計通過減小滑閥組件中的磨損還具有增加螺桿壓縮機使用壽命的潛力。因為柔性構(gòu)件僅傳遞軸向拉力，錯位創(chuàng)建滑閥系統(tǒng)部件與它們在其中往復(fù)的孔的壁之間的更小摩擦。另 夕卜，設(shè)計為容納由于錯位產(chǎn)生的磨損的軸襯可被取消。柔性連接構(gòu)件30允許滑閥組件50 容忍任何數(shù)目的多個孔之間的更大錯位。它的使用不限于如圖2A，2B和2C中所示的三個 配套的孔。螺桿壓縮機通常結(jié)合滑閥系統(tǒng)作為控制壓縮機容量的裝置。這種系統(tǒng)一般使用剛性桿將控制活塞連接至滑閥，需要內(nèi)部部件精確并由此需要昂貴的對齊。本發(fā)明使用柔性 連接構(gòu)件30替代剛性桿。第一活塞腔60中的控制壓力引起控制活塞28和滑閥26在兩個 方向上一起移動，好像是通過剛性構(gòu)件連接的。以這種方式，柔性連接構(gòu)件30保留了剛性 連接桿的功能，同時容忍更大的錯位。當(dāng)集成在螺桿壓縮機中時，滑閥系統(tǒng)50減小制造成 本和系統(tǒng)磨損，并增加系統(tǒng)的可靠性和壽命。雖然本發(fā)明已經(jīng)通過參考(多個)示例性實施例被描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將 理解的是可進行各種變化且等同物可代替其元件，而不背離本發(fā)明的范圍。另外，可以進行 許多修改以使特定情況或材料適應(yīng)于本發(fā)明的教導(dǎo)，而不背離其根本的范圍。因此，意圖是 本發(fā)明不限于公開的特定(多個)實施方式，而是本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi) 的所有實施方式。
權(quán)利要求
一種滑閥，包括主體部分，其被配置為在螺桿壓縮機的排放口中滑動，以調(diào)節(jié)通過所述螺桿壓縮機的螺桿轉(zhuǎn)子的工質(zhì)的輸出；以及由所述主體承載的脈動阻尼器，以阻尼被排放工質(zhì)中的壓力脈動。
2.如權(quán)利要求1所述的滑閥，其特征在于所述主體部分包括多個壁以限定封閉內(nèi)腔， 所述脈動阻尼器包括延伸進入所述主體的壁的孔，使得從所述螺桿轉(zhuǎn)子排放的工質(zhì)進入所 述封閉內(nèi)腔。
3.如權(quán)利要求2所述的滑閥，其特征在于限定所述主體的多個壁之一包括設(shè)計為配 合在所述螺桿壓縮機的所述螺桿轉(zhuǎn)子之間的V形部。
4.如權(quán)利要求2所述的滑閥，其特征在于所述主體部分包括用于將所述滑閥與致動 機構(gòu)連接的連接裝置。
5.如權(quán)利要求2所述的滑閥，其特征在于所述主體部分包括排放穴，用于從所述螺桿 轉(zhuǎn)子接收工質(zhì)，并將所述工質(zhì)導(dǎo)出所述螺桿壓縮機且使之經(jīng)過所述孔。
6.如權(quán)利要求2所述的滑閥，其特征在于所述孔許可從所述螺桿轉(zhuǎn)子排放的工質(zhì)加 壓所述內(nèi)腔。
7.如權(quán)利要求6所述的滑閥，其特征在于所述內(nèi)腔配置成使得當(dāng)所述工質(zhì)試圖通過 所述孔進入所述內(nèi)腔時，所述內(nèi)腔內(nèi)加壓的工質(zhì)從所述工質(zhì)提取能量。
8.如權(quán)利要求2所述的滑閥，其特征在于當(dāng)所述工質(zhì)進入所述內(nèi)腔時，所述孔減小所 述工質(zhì)中的聲波的振幅。
9.如權(quán)利要求2所述的滑閥，其特征在于所述主體包括延伸進入所述內(nèi)腔的多個孔。
10.如權(quán)利要求9所述的滑閥，其特征在于所述多個孔具有阻尼不同頻率的振動的不 同長度。
11.如權(quán)利要求9所述的滑閥，進一步包括插入所述多個孔的多個管。
12.—種螺桿壓縮機，包括用于在吸入穴處接收工質(zhì)供應(yīng)的外殼；置于所述外殼內(nèi)的一對相互嚙合的螺桿轉(zhuǎn)子，所述螺桿轉(zhuǎn)子用于壓縮所述工質(zhì)并排放 所述工質(zhì)進入壓力穴；在處于所述相互嚙合的螺桿轉(zhuǎn)子對之間的所述壓力穴內(nèi)可移動的滑閥，以調(diào)節(jié)所述螺 桿壓縮機的容量；以及由所述滑閥承載的脈動阻尼器，所述脈動阻尼器用于阻尼從所述相互嚙合的螺桿轉(zhuǎn)子 對排放的所述工質(zhì)中的壓力脈動。
13.如權(quán)利要求12所述的螺桿壓縮機，其特征在于所述滑閥包括具有高壓端和低壓端的半圓柱體；V形壓力頭，其沿所述半圓柱體的處于所述高壓端與所述低壓端之間的側(cè)面設(shè)置，并嵌 套在所述相互嚙合的螺桿轉(zhuǎn)子之間；以及排放穴，其置于所述半圓柱體的所述高壓端，用于將從所述螺桿轉(zhuǎn)子排放的工質(zhì)引導(dǎo) 進入所述壓力穴。
14.如權(quán)利要求12所述的螺桿壓縮機，其特征在于所述脈動阻尼器包括封閉在所述高壓端和所述低壓端之間的所述滑閥內(nèi)的共振腔；阻尼管，其延伸通過所述半圓柱體的所述高壓端，以許可所述工質(zhì)在從所述排放穴排 放后加壓所述共振腔；其中，當(dāng)所述工質(zhì)進入所述共振腔時，所述阻尼管減小所述工質(zhì)的振幅。
15.如權(quán)利要求14所述的螺桿壓縮機，其特征在于所述阻尼管阻尼由所述工質(zhì)產(chǎn)生 的振動。
16.如權(quán)利要求14所述的螺桿壓縮機，其特征在于所述阻尼管的長度和直徑被選擇 以產(chǎn)生固有頻率匹配被排放工質(zhì)的頻率的阻尼管。
17.如權(quán)利要求14所述的滑閥，其特征在于所述半圓柱體的所述高壓端包括多個延 伸進入所述共振腔的阻尼管，以及同心地置于所述半圓柱體的所述高壓端處的多個阻尼管 之間的致動連接器，所述致動連接器用于將所述滑閥與致動機構(gòu)連接。
18.如權(quán)利要求17所述的滑閥，其特征在于所述多個通道具有不同長度。
19.如權(quán)利要求18所述的滑閥，其特征在于所述多個阻尼管包括不銹鋼插入件，這些 插入件壓配合到設(shè)置在所述半圓柱體的所述高壓端上的孔中。
20.一種螺桿壓縮機的滑閥，所述螺桿壓縮機具有一對螺桿轉(zhuǎn)子，所述滑閥包括 限定內(nèi)腔的中空的大致圓柱形主體，所述主體具有第一端和第二端；置于所述主體的所述第一端的端蓋，以在所述第一端封鎖所述內(nèi)腔； 沿所述主體的長度設(shè)置的大致V形的頭部，所述頭部被配置定位在所述壓縮機的所述 螺桿轉(zhuǎn)子之間；置于所述主體的所述第二端的面板，所述面板包括 接收活塞桿的孔；從所述螺桿轉(zhuǎn)子接收排放物質(zhì)的排放部； 封閉所述主體的所述內(nèi)腔的端壁；以及 延伸通過所述端壁并進入所述內(nèi)腔的阻尼通道；其中，所述阻尼通道和所述內(nèi)腔被配置作為亥姆霍茲共振器以從所述螺桿壓縮機的工 質(zhì)提取能量。
21.一種減少螺桿壓縮機中的排放脈動的方法，所述方法包括以下步驟從所述螺桿壓縮機的吸入口傳送工質(zhì)通過螺桿轉(zhuǎn)子組至所述螺桿壓縮機中的壓力口， 以減小所述工質(zhì)的體積；沿所述螺桿轉(zhuǎn)子定位滑閥，使得所述滑閥延伸進入所述壓力口 ；以及 在所述滑閥上定位脈動阻尼器，使得進入所述壓力口的工質(zhì)經(jīng)過所述脈動阻尼器，以 當(dāng)所述工質(zhì)退出所述螺桿轉(zhuǎn)子組時削弱所述工質(zhì)內(nèi)的脈動。
22.如權(quán)利要求21所述的減少排放脈動的方法，其特征在于所述脈動阻尼器包括延 伸進入所述滑閥的多個阻尼開口。
23.如權(quán)利要求22所述的減少排放脈動的方法，進一步包括傳送從所述螺桿轉(zhuǎn)子組排 放的所述工質(zhì)的至少一部分通過所述阻尼開口并使之進入置于所述滑閥內(nèi)的共振腔。
24.如權(quán)利要求22所述的減少排放脈動的方法，進一步包括使所述阻尼開口的固有頻 率匹配來自所述螺桿轉(zhuǎn)子組的所述工質(zhì)的排放頻率。
全文摘要
螺桿壓縮機中使用的滑閥包括主體部分，該主體部分被配置為在螺桿壓縮機的壓力穴中滑動，以調(diào)節(jié)通過壓縮機螺桿轉(zhuǎn)子的工質(zhì)的輸出。滑閥的主體包括限定了封閉內(nèi)腔的多個壁?；y還包括延伸進入主體的壁的孔，使得從螺桿轉(zhuǎn)子排放的工質(zhì)進入封閉內(nèi)腔?？椎某叽绫辉O(shè)計為當(dāng)被排放工質(zhì)流過孔時，阻尼被排放工質(zhì)中的壓力脈動。
文檔編號F01C1/16GK101821479SQ200780101033
公開日2010年9月1日 申請日期2007年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月10日
發(fā)明者P·J·皮萊斯基 申請人:開利公司