啟動時不同持續時間的壓縮機反轉的製作方法
2023-06-29 14:46:46 1
專利名稱：啟動時不同持續時間的壓縮機反轉的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種獨特的方法，通過iffi縮機反轉不同的一段時間而將帶液 啟動帶來的不利影響降低到最小。
背景技術：
渦旋壓縮機是廣泛應用於製冷壓縮運行中的一類壓縮機。 一禾中已知的渦旋壓 縮機包括包圍在密閉壓縮機殼體內的壓縮元件和電動機。在壓縮機殼體內還存 在有一定量的潤滑劑。在這種壓縮機中，製冷劑在其路徑中穿過電動機而到達
壓縮元件的入口，從而冷卻戶;M電動機。
渦旋壓縮機中一對渦旋元件具有相互適配以限定壓縮室的渦巻(wmps)。 當其正向旋轉時，將產生常規的壓縮過程，其中製冷齊U被限制在所述渦巻之間 並朝向排出口壓縮。
啟動時，位於壓縮機油箱中的油可能包含有一些液體製冷劑。在啟動時，所 述油箱和電動機是冷的，沒有進^f頁熱。在油箱中沒有預熱的油/製冷劑混合物 的存在將會產生一些不利影響。
這一問題在聯運的製冷齊U系統中更為明顯，製冷作用出現在用於^t輸水
果或其他食物產品的大型貨櫃中。聯運的製冷貨櫃最初被裝到船上，運輸到火 車上，然後運送到卡車上。必須保證在M運輸過程中的製冷作用。之後貨櫃 被返回到較遠的地方儲存。因此，在其絲周期中，貨櫃的製冷系統經常會長 時間停止運行。
在冷啟動期間，所述問題將會變得更加嚴重。在特定的環境條件下，當所述 製冷系統停止運行時，包含在系統中的大部分液體製冷劑將會浸入壓縮機油箱 內。這樣，位於壓縮機油箱內的油將被液體製冷齊嚇釋。這是所不希望發生的， 因為在啟動時它會導致液體製冷劑穿過渦旋元件。這將使軸承和渦旋元件遭到 破壞。同時，油被製冷齊彌釋後會導致較低的潤滑粘度，也會不利於軸承的壽
5目前在啟動時使渦旋壓縮機反轉操作是已知的。見美國專利US6648604。 當反轉操作時，製冷劑不會被壓縮和通過壓縮元件。這樣，電動機的熱量不會 被製冷劑蒸汽帶走。電動機浸在戶腿油/製冷劑的混合物中，並因itbffl3I加熱該 混合物。於是限制在油箱中的製冷劑被蒸發掉，而且油溫升高。
由於油/製冷劑混合物已經由電動機轉子和轉子配重攪動，，在油/製冷劑混 合物中旋轉，出現其他的製冷劑蒸發。經過較短的時間後反轉停止，電動機正 向旋轉並開始常規的壓縮過程。而這時油被預熱，並且包含在油中的液體製冷 劑較少。
J^技術已被應用於渦旋壓縮機，也可以應用在其他類型的壓縮機中，例 如螺旋壓縮機。
通過增加反轉時間可以大大減小帶液啟動帶來的嚴重後果。但是由於反轉 運行時電動機產生的熱量幾乎全部散失在壓縮機殼體內，增加上述時間^t成 不希望的壓縮元件的過熱。當過熱很快產生(15至25秒)時，戰問題在高溫 環境情況下尤為明顯。在這種情況下，可能會導致戶/M壓縮機內部線路斷開(這 是所不希望的，因為壓縮機將不能按要求啟動)禾卩/或犧牲壓縮機的可靠性，因 為產生的熱量將破壞電動機的迭片結構和標記(score)渦旋元件。如果在啟動 時所述壓縮機電動機的電壓低於最佳壓力值，類似瞎況同樣也會發生。在這禾中 情況下，也會產生不希望的過熱。
因此在壓縮機反轉運行時可能出現過熱的情況下，需要進一步優化該反轉運 行操作。
發明內容
在本發明所公開的實施例中，壓縮機在啟動時反轉一定時間，上述時間根 據條件進fi^擇和變化。在所公開的一個實施例中，使上述反轉時間變化的條 件是環境溫度。環境溫度的範圍是可以確定的，所述反轉時間的遞增量 (incremental changes)將根據，環境溫度的範圍進行設定。可替換地，可以給 出禾擁》驢的遊賣變化雜續改^^腿反轉時間的一些公式。
其他^f牛，比如線路電壓和/或電ffi/頻率的比率可以用來改變所述反轉的時 間。電流隨著電壓的下降而增加，從而增加內部電動機線路斷開的可能性。因 此斷氏操作電壓將會使反瓶行的時間M^。本發明的上述及其他技術特徵將通過以下說明書和附圖而更加容易理解， 以下是附圖的簡要說明。
圖1是結合到本發明的渦旋壓縮機的視圖。
圖2是冷藏貨櫃的示意圖。
圖3是螺旋壓縮機的視圖。
圖4是本發明的一個實施例的圖表視圖。
具體實施例方式
圖1示出了實現本發明的壓縮機20。如圖所示，密閉的壓縮機殼體21容納 有包括固定渦旋39，動渦旋33以及曲軸箱5的壓縮機泵單元22。出口51形成 在與進口24密封的位置。電動機28位於密閉的壓縮機殼體21內，並且具有與 定子30間隔設置的轉子29。戶腿電動機驅動軸32，進而驅動渦旋壓縮機的動 渦旋33。
如圖所示，油34充滿油箱35，轉子29和軸32的底部在戶/M油箱中旋轉。 眾所周知，油通過位於軸32內的通道37向上輸送至鵬滑軸承及固定渦旋39和 動渦旋33。所述固定渦旋由曲軸箱43支承，而所述軸由下部的軸承環45支承。
在常規的運行過程中，所述轉子及軸正向旋轉，所述渦旋壓縮機壓縮流體。 流體通M口 24而JSA壓縮機殼體21內，其中一部分流體穿過所述電動機以 預熱導入壓縮機進口的氣體。另一部分流體^t接送到壓縮泵22內。目前為止 所描述的壓縮機都還是現有技術中已知的。
附圖2表満嶺系統41的前視圖，其可用於聯運製冷。戶腿製冷系統41 包括鵬42，壓縮機20，以及連接到壓縮機排出管路51的冷凝器50。控制器 44控制0M風扇和壓縮機電動機。並且，所述控制器與公知的反相單元46 M， 該反相單元可以使輸入到電動機的電力反相，從而使其反轉。也可以採用實現 反相旋轉的其它方法。
壓縮機20剛啟動時，油34中可包含有相對較多的液體製冷劑。另外油34 和電動機28都相對較冷。
當所述壓縮機在反轉之前沒有進行轉動而直接正向啟動時，吸入壓力將迅速下降，並且會出現製冷劑和油的混合物發泡的現象。這將使製冷齊訴B油的液
1^混合物與進入的蒸汽一同被吸入壓縮機泵單元22中。所述液體吸入泵單元22
將可能損壞渦旋壓縮機的渦巻。此外，由於油和製冷齊啲混^t/會離開壓縮機， 油將被泵出到壓縮機的密折殼體外。也就是說，油量將會部分損耗。這將導致 由於啟動時缺少潤滑油而使軸承和渦旋壓縮機的渦巻遭到破壞。
在現有的系統中，當需要啟動壓縮機時，控制器44開始反向操作電動機28。 當動渦旋元件相對於固定渦旋元件反向移動時，流體不會被壓縮並且油和製冷 齊啲混合物也不會被吸入到泵單元22中。此外，在反轉過程中，轉矩要比戶脫 流體經過泵元件時小得多。這樣，泵元件就不會出現過應力，軸承負載、耦合 負載以及齒側負載都非常小，且各元件在啟動時的磨損也最小化。這樣也不會 有液體混合物吸入，不會損壞渦旋壓縮機的渦巻。戶脫油仍存留在壓縮油箱內。 由於沒有製冷劑被吸入到進口 24，因此不會使製冷劑蒸汽穿過戶，壓縮機。因 此電動機不會被進入的製冷劑冷卻因而M變熱。
由電動機產生的熱量被分散至油箱並使油34被fflM加熱。這使得油中的制 冷劑蒸發掉。通過轉子和軸在混合物中旋轉來攪動油和製冷劑的混合物又額外 加劇了製冷劑從油中的蒸發。反轉持續短暫的時間(比如大約15秒至4辨中) 之後停止。實際上，在許多系統中，風扇會在壓縮機正向啟動之前開啟一小段 時間(即45秒)。因ltLLM壓縮機的反轉可以發生在風扇啟動的過程中。這樣
戰反轉根本不會艦製冷系統的啟動。當完成反轉之後，正向旋轉便開始了。 正向旋轉開始時，就在壓縮機已經反轉運行之後，油中的液體製冷劑相比 沒有在之前進行反轉的情況要少得多。因此油和製冷劑的混合物不會被吸入泵 單元內，並且油也不會離開壓縮機殼體。而且由於相當大量的製冷劑已經從油 中蒸發掉，油的粘性增加，從而有利於軸承的潤滑。因此壓縮機損壞的風險降 至最低。而且，只有在某些^^牛下才需要進行反轉。例如，只有當停機時間超 過最小值時才需要反轉。渦旋壓縮機的反向操作延長可能會因為過熱而導致損 壞電動機和渦巻。在現有系統中，當環境溫度高於設定極限值時便不需要進行 反轉。
附圖3示意性表示了一個螺旋壓縮機60。眾所周知，一對相互嚙合的螺旋 轉子62和64限定了壓縮腔。電動機66驅動一個螺旋壓縮機元件64。入口或吸 入管路68輸送製冷抓該製冷劑由相互嚙合的螺旋62和64壓縮並送到出口 70。
8壓縮機的相似之處在於當轉子被反向驅動時沒 有有效的壓縮。因此，這是非典型的、與標準螺旋壓縮機設計相反的，從而在 除了常規運行方向之外的其它方向驅動壓縮機。然而，在上文所述過程中，也 可以利用某些短時間的反向驅動以實現與，類似的有利效果。
如圖4所示，本發明隨環境溫度來改變反轉運行時間。如圖2所示，環境
溫度傳，100可包括在戶;M製冷系統中並與控制器44連通。
如圖所示，使用階梯函數X，其中所述反轉時間隨環境溫度以階梯方式變 化。例如，當環境鵬低於50。F時，需要l倂中的時間。如果感應的環境鵬 在50至70。之間，需要更短的時間(比如45秒)。如果環境、，在70至90。之 間，需要更短的時間(比如30秒)，而當環境溫度在90至110。之間時，需要更 短的反轉時間(比如10秒)。當環境溫度高於110°F時，可能就根本不需要反 轉。當然，上述所有的數值只是簡單的稱列。也可以使用其他任何的時間間隔 和溫度範圍。通過隨著環境溫度的增加而減少反轉的時間，所述電動機及其他 的壓縮機內部元件在反轉過程中發生過熱的可能性被大大減小了。同樣，內部 的電動機線路斷開的電動mif兆閘的可能性也被降到最低。
或者，所述反轉時間可以隨糹顯度的連續函數而變化，如圖由函數Y所示。 為示例說明，這種函數Y圖示為具有不變的斜率，可是如果需要，具有變化斜 率的函數也可用於該目的。
在另一個實施例中，除了根據環境溫度改變所述反轉時間之外，也可利用 其他系統條4牛。特別地，可利用線電壓來改變時間間隔。比如，所述反轉時間 可根據輸入電壓和運行頻率而進行調整。如果戶，電壓低於某一極限值和域如 果電Jl/頻率的比率低於某一極限值，可以減少戶艦時間。此外，微調可以基於 所有三個參數(如環境溫度，電壓以及頻率)的組合調整所述反轉時間。或者 上述任兩個參數的組合也可以用於此目的。電動機將以減小的電壓和/或電ffi/ 頻率M趨於過熱。同樣，基於電壓或電ffi/頻率條件的所述反轉時間的變化可 以階梯或連續方式進行改變。
當然，可以選擇其他的參數來改變戶腿反轉時間，例如，諸如蒸發器或冷 凝器的換熱器的^it和/或壓力測量值。在啟動時所述換熱器的線圈溫度可以被 用來指示所述壓縮機溫度，而所述換熱器內的壓力也可以被用來指示壓縮機內 部溫度或環境溫度。所述溫度傳 可以安裝在所述換熱器或與相關的管道的內部或外部。內部^J度傳感器可以安裝在壓縮機內而外部溫度傳感器可以安裝 在壓縮機殼體上。
任何對基於內部或外部溫度的所述反轉時間進行的調整都涉及至u壓縮mag
行時的壓縮機電動機的溫度或壓縮機內部其他任何地方的溫度，並因此被用作 其他參數來改變所述反轉時間。由於希望電動機溫度或壓縮機內部其他地方的 鵬升高，戶腿反轉的時間翻每會M^，而不管其是以階梯的或連續的方式。
應用本發明的製冷系統可以用於許多不同的應用中，包括但不僅限於空 調系統，熱泵系統，船用貨櫃單元，制7 重拖車單元，以及超市製冷系統。
已經給出了本發明的一個優選實施例，但本領域技術人員應該清楚，可以 在本發明範圍內進行適當的改動。因此，要研究以下的權利要求從而確定了本 發明實際的保護範圍和內容。
權利要求
1、一種壓縮機，包括電動機和泵單元，當按一個方向旋轉時所述泵單元不會有效的壓縮流體，但當其按相反的第二方向旋轉時可以壓縮流體；控制器，用以確定所述壓縮機的啟動是必要的；所述控制器使所述電動機按所述一個方向旋轉一定時間，所述一定時間根據系統條件而變化；和當經過所述一定時間後，所述控制器將停止按所述一個方向旋轉，隨後開始按所述第二方向旋轉。
2、 如權利要求1所述的壓縮機，其特徵在於，所述壓縮機是這種類型的， 當流體被驅動至所述泵單元的入口時，其進入密閉的壓縮機殼體並冷卻BW電 動機，使得在按所述一個方向旋轉的過程中，所述流體不能有效地穿過所述電動機，並且戶誠電動機將mii加熱。
3、 如權利要求1所述的壓縮機，其特徵在於，所述泵單元是一個渦旋泵單元。
4、 如權利要求1所述的壓縮機，其特徵在於，所述泵單元是一個螺旋泵單元。
5、 如權利要求1所述的壓縮機，其特徵在於，所述的一定時間是根據^^ ^#變化的。
6、 如權利要求5所述的壓縮機，其特徵在於，所述的^^^j牛是環境^ 綠
7、 如權禾腰求6戶做的壓縮機，其特徵在於，戶腿的一定時間隨戶艦環境 ^it劍牛的升高而M^。
8、 如權利要求7所述的壓縮機，其特徵在於，0M—定時間階梯式地減少。
9、 如權利要求7所述的壓縮機，其特徵在於，所述一定時間隨環境溫變的 增加而^^賣地M^。
10、 如權利要求5所述的壓縮機，其特徵在於，所述糹，^#對應於所述 壓縮機的鉱
11、 如權禾腰求5戶腿的壓縮機，其特徵在於，戶瓶St^[牛對應於換熱器或關聯管道的溫度。
12、 如權利要求1戶腿的壓縮機，其特徵在於，戶艦一定時間是根據除溫 度以外的其它條件變化的。
13、 如權利要求12戶脫的壓縮機，其特徵在於，戶艦一定時間是根據系統 電力^i，變化的。
14、 如權利要求13所述的壓縮機，其特徵在於，所述的系統電力^j牛是電壓和頻率中的至少一個。
15、 如權利要求14所述的壓縮機，其特徵在於，所述的系統電力參數是輸 入線電壓。
16、 如權利要求14戶腿的壓縮機，其特徵在於，戶腿的系統電力參數是電 壓與頻率的比率。
17、 一種操作壓縮機的方法，其包括以下步驟a) 提供包括有電動機和泵單元的壓縮機，當按一個方向旋轉時戶，泵單元 不會有效的壓縮流體，但當其按相反的第二方向旋轉時可以壓縮流體；b) 確定0M壓縮機的啟動是必要的；c) 初始使所述電動機按戶，一個方向旋轉一定時間，所述一定時間是根據 系統^#^變化的；禾口d) 當經過戶皿一定時間後，停止按所述一個方向的旋轉，隨後開始按所述 第二方向旋轉。
18、 如權利要求17戶脫的方法，其特徵在於，戶腿壓縮機是這種類型的， 當流體被驅動至所述泵單元的入口時，其進入密閉的壓縮機殼體並冷卻所述電 動機，使得在按所述一個方向旋轉的過程中，所述流體不能有效地穿過所述電動機，並且戶;M電動機將fflii加熱。
19、 如權利要求17戶脫的方法，其特徵在於，步驟a)中提供的戶腿泵單 元是一個渦IS單元。
20、 如權利要求17所述的方法，其特徵在於，步驟a)中提供的戶，泵單 元是一個螺旋泵單元。
21、 如權利要求17戶腿的方法，其特徵在於，戶腿的一定時間根據糹鵬條 件變化的。
22、 如權利要求21戶艦的方法，其特徵在於，戶腿的糹鵬^(牛是環境 鵬餅。
23、 如權利要求22所述的方法，其特徵在於，所述的一定時間隨戶;M環境 ，割牛的升高而^K
24、 如權利要求23戶腿的方法，其特徵在於，戶脫一定時間階梯式地M^、。
25、 如權禾腰求23戶艦的方法，其特徵在於，戶腿一定時間隨環境鵬的 增加而連續地M^，至少直到預定的環境鵬極限值。
26、 如權禾傻求2i戶腿的方法，其特徵在於，戶; ^鵬剝牛對應於戶腿壓縮機的鵬。
27、 如權禾腰求21戶服的方法，其特徵在於，0f^鵬斜牛對應於換熱器 或關聯管道的溫度。
28、 如權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述一定時間是根據除^Jt 以外的其它斜，變化的。
29、 如權利要求28所述的方法，其特徵在於，戶皿一定時間是根據系統電 力^#變化的。
30、 如權禾腰求29戶腿的方法，其特徵在於，戶腿的系統電力^[牛是電壓 和頻率中的至少一個。
31、 如權利要求30戶誠的方法，其特徵在於，戶腿的系統電力剝牛是輸入 線電壓。
32、 如之前的權利要求30所述的方法，其特徵在於，j5，的系統電力劍牛 是電壓與頻率的比率。
全文摘要
在啟動時操作壓縮機的方法中，使壓縮機反轉持續一較短時間。該壓縮機是在反轉時不會壓縮流體類型的。其目的是通過加熱和攪動油箱中的油和製冷劑的混合物，而使液體製冷劑從所述油中蒸發掉。這使得在更少製冷劑吸入到壓縮機泵，並使啟動時泵出壓縮機的油量最小化時得到更良好的正向啟動。同時，油的粘性增加，從而改善軸承的潤滑。經過較短時間後反轉停止，壓縮機開始正向轉動。所述反轉持續的較短時間根據系統條件的不同而變化。在一個實施例中，隨環境溫度的升高可通過減少所述反轉時間實現變化。在另一個實施例中，可利用供電條件，比如輸入電壓和/或電壓與頻率的比率來改變反轉時間。
文檔編號F04B49/00GK101657640SQ200780052115
公開日2010年2月24日 申請日期2007年3月13日 優先權日2007年3月13日
發明者A·利夫森, J·D·斯卡切拉 申請人:開利公司