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用於壓縮機容量控制的抽吸截流卸載器閥的製作方法

2023-10-10 06:17:09 3

專利名稱:用於壓縮機容量控制的抽吸截流卸載器閥的製作方法
用於壓縮機容量控制的抽吸截流卸載器閥
背景技術:
製冷和空調系統通常構造成具有用於系統容量控制的手段,從而允許系統改善溫度控制精度、可靠性及能量效率。當前,製冷和空調系統的容量控制最常見的方法是通過單元循環(響應於溫度或系統壓力中的起伏來打開和關閉壓縮機)而完成。然而,單元循環不允許嚴格的溫度控制, 所以常在被調節/受製冷的空間內產生不適和/或不希望的溫度變化。位於壓縮機下遊的抽吸管線上的抽吸調節閥是另一種常用於系統容量控制的裝置。然而,抽吸調節閥昂貴並且對於系統容量控制而言效率差。為了克服這一點,已經開發了集成到壓縮機的抽吸截流卸載器閥。Sandkoetter 的美國專利申請公開號2006/0218959中公開了一種這樣的抽吸截流卸載器閥。不幸的是, Sandkoetter中所公開的抽吸截流卸載器閥僅適用於在單級壓縮機中運行,其中,僅由並行操作的低級氣缸來完成壓縮。而且,Sandkoetter公開了所有氣缸單元44在低部分負載範圍內具有相同的切換間隔,並且所有抽吸截流卸載器閥優選地在高部分負載範圍內以相同的切換間隔操作以避免壓縮機活塞的平衡問題。通過在低或高部分負載範圍內以相同切換間隔操作所有閥會極大地降低抽吸截流卸載器閥的使用壽命,因為即使當通過僅操作一個閥就可以達到降低的壓縮機容量時,也都必須打開和關閉每個閥。在Sandkoetter的申請中,也沒有對於任何閥的循環數目的計數或監視。因此,不可能在閥之間分配循環佔空比 (cycling duty)。

發明內容
一種往復式壓縮機包括第一氣缸和第二氣缸、第一和第二抽吸截流卸載器閥組件以及控制器。第一和第二抽吸截流卸載器閥組件集成到壓縮機並能夠快速循環以中斷至第一和第二氣缸的製冷劑流。控制器構造成以快速循環操作第一抽吸截流卸載器閥組件和第二抽吸截流卸載器閥組件中的至少一個並監視至少一個抽吸截流卸載器閥的快速循環數目。另一方面,一種多級壓縮機具有至少一級作為低壓級以及至少另一級作為高壓級,並具有至少一個抽吸截流卸載器閥組件,該至少一個抽吸截流卸載器閥組件能夠快速循環以中斷至一個或多個低級氣缸的製冷劑流。多級壓縮機具有控制器,該控制器構造成以快速循環操作低級上的至少一個抽吸截流卸載器閥組件。


圖IA是往復式壓縮機的一個實施例的剖面圖,其具有高壓縮級和低壓縮級並具有電連接到抽吸截流卸載器閥組件的控制器。圖IB是往復式壓縮機的另一個實施例的剖面圖,其具有電連接到抽吸截流卸載器閥組件的控制器。圖2A是圖IA或圖IB的壓縮機的抽吸截流卸載器閥組件、氣缸蓋及氣缸體在抽吸截流卸載器閥組件處於完全加載位置時的局部剖面圖。
圖2B是圖IA或圖IB的壓縮機的氣缸體、氣缸蓋及抽吸截流卸載器閥組件在抽吸截流卸載器閥組件處於完全卸載位置時的局部剖面圖。圖3A是圖2A的完全加載位置的抽吸截流卸載器閥組件和氣缸蓋的一部分的局部剖視圖。圖;3B是圖2B的完全卸載位置的抽吸截流卸載器閥組件和氣缸蓋的一部分的局部剖視圖。
具體實施例方式圖IA示出多級往復式壓縮機IOM的剖面圖,其具有電連接到(一個或多個)抽吸截流卸載器閥組件14的控制器12。在該多級壓縮機內,壓縮分兩步完成,其中,壓縮的第一級(從抽吸壓力到中間壓力)由(一個或多個)低級氣缸完成並且壓縮的第二級(從中間壓力到排放壓力)由(一個或多個)高級氣缸完成。除了抽吸截流卸載器閥組件14外,壓縮機10 還包括低級氣缸蓋16L、高級氣缸蓋16H、外殼18、氣缸體20、低級氣缸組22L、高級氣缸組 22H、低級氣缸ML、高級氣缸MH、活塞沈、連接杆28、曲軸30、油槽32、抽吸歧管34以及中間歧管36。低級和高級氣缸蓋16L和16H中的每個都包括抽吸壓力空間(plenum)38和壓力空間40。多級往復式壓縮機IOM具有與低級氣缸蓋16L互連的一個或多個抽吸截流卸載器閥組件14。至少一個抽吸截流組件14能夠以快速循環模式操作。應注意,多級壓縮機IOM 可具有一個抽吸截流組件14且這一個組件14能夠以快速循環模式操作。在諸如圖IA所示那樣的實施例中,壓縮機IOM可具有兩個或更多個抽吸截流卸載器閥組件14,其中,兩個抽吸截流卸載器閥組件都以快速循環模式操作,或僅有一個抽吸截流組件14以快速循環模式操作。抽吸截流卸載器閥組件14集成到壓縮機10M。多級壓縮機IOM的外殼18具有形成氣缸體20的上部。氣缸體20形成一個或多個低級氣缸組22L以及高級氣缸組22H。 氣缸體20限定了低級氣缸24L和高級氣缸MH。延伸穿過氣缸體20的氣缸24L和24H布置成鄰近於氣缸蓋16L和16H以及抽吸截流卸載器閥組件14。低級氣缸蓋16L固定到氣缸體20,放在低級氣缸組22L中的低級氣缸24L上面。類似地,高級氣缸蓋16H固定到氣缸體 20,放在高級氣缸組22H中的高級氣缸24H上面。每個氣缸組22L或22H包括至少一個氣缸24L或24H並可包括多個氣缸24L或MH,氣缸蓋16L或16H放在其上面。活塞沈布置在低級和高級氣缸24L和MH內並可在其中往復運動。活塞沈與連接杆28互連,連接杆28在多級壓縮機IOM中內部地延伸以與曲軸30的偏心部分互連。曲軸30可旋轉地布置在壓縮機IOM內並延伸穿過油槽32。抽吸歧管34和中間歧管36由氣缸體20限定。抽吸歧管34與油槽32連通或與直接抽吸管線(未示出)連通。抽吸歧管34 延伸到低級氣缸蓋16L以與每個氣缸蓋16L內的抽吸壓力空間38流體連通。在一個實施例中,當壓縮機IOM處於完全加載操作模式時,即所有抽吸截流卸載器閥組件14都常關從而不以脈寬調製方式循環時,低壓製冷劑從抽吸管線(未示出)穿過進入埠(未示出)進入多級壓縮機IOM0回顧單氣缸組22L的操作,(一個或多個)低級氣缸 24L內的(一個或多個)活塞沈的往復運動從抽吸管線(未示出)抽出製冷劑。製冷劑被抽到抽吸歧管34內,並從那裡製冷劑被抽到低級氣缸蓋16L內的抽吸壓力空間38內。製冷劑從抽吸壓力空間38進入(一個或多個)低級氣缸ML內,在這裡其被(一個或多個)活塞26壓縮。簧片閥(未示出)位於每個低級氣缸24L上方以控制至每個低級氣缸ML的製冷劑流。在離開(一個或多個)低級氣缸24L後,高壓蒸氣製冷劑通過另一個簧片閥(未示出) 排放到壓力空間40內。在完全加載模式中,抽吸截流卸載器閥14的第一部分與壓力空間 40流體連通並構造成允許(處於中間排放壓力的)製冷劑保持打開抽吸截流卸載器閥14的活塞部分以允許製冷劑流穿過抽吸壓力空間38到(一個或多個)低級氣缸ML。中間壓力的製冷劑從低級氣缸蓋16L的壓力空間40最終通到中間歧管36。中間壓力的製冷劑被從中間歧管36抽到高級氣缸蓋16H的抽吸壓力空間38,在這裡重複(一個或多個)高級氣缸 24H內的製冷劑的壓縮。然而,在高級氣缸蓋16H上並不需要抽吸截流卸載器閥14。應理解,抽吸截流卸載器閥組件的數目可以等於一,或可以是多個組件。低級氣缸的數目也可以等於一,但其也可以是多個氣缸。一個卸載器閥組件也可以控制至一個或多個氣缸的流。當多級往復式壓縮機IOM處於完全卸載模式時,即所有抽吸截流卸載器閥組件14 都常開從而不以脈寬調製方式循環時。在此情況下,每個抽吸截流卸載器閥組件14的第一部分布置成阻塞從壓力空間40到抽吸截流卸載器閥組件14的活塞部分的製冷劑流。此構造允許抽吸截流卸載器閥組件14的偏壓活塞部分移動到其大體上阻止穿過抽吸壓力空間 38至lj(一個或多個)低級氣缸ML的製冷劑流的位置。如接下來所將詳述的,控制器12可以設置有控制邏輯,該控制邏輯允許多級壓縮機IOM的第一級上的抽吸截流卸載器閥組件14中的一個或多個以快速循環操作(例如,採用脈寬調製技術)以在當抽吸截流卸載器閥組件14處於完全卸載位置時多級壓縮機IOM所實現的容量和當抽吸截流卸載器閥組件14處於完全加載位置時多級壓縮機IOM所實現的容量之間提供連續可變量的容量(部分負載的操作)。在一種布置中,低壓級可以僅有一個抽吸截流閥組件並僅有一個氣缸,其中,該抽吸截流閥能夠以快速循環模式操作。如果第一級設置有多個抽吸截流閥,那麼控制器12也可以設置有控制邏輯,該控制邏輯允許第一抽吸截流卸載器閥組件14和第二抽吸截流卸載器閥14以這樣的模式交替快速循環,即允許抽吸截流卸載器閥組件14之一以快速循環操作,同時其他抽吸截流卸載器閥組件14不以快速循環操作而是處於完全加載位置或完全卸載位置。例如,第一抽吸截流卸載器閥組件 14可以以快速循環操作達第一時間段。在第一時間段期間,第二抽吸截流卸載器閥組件14 不以快速循環操作。在第一時間段結束時,第二抽吸截流卸載器閥組件14則以快速循環操作達第二時間段。在第二時間段期間,第一抽吸截流卸載器閥組件14不以快速循環操作。 以這種方式,抽吸截流卸載器閥組件14可以交替快速循環以實現連續可變的部分負載系統容量。如果低級僅配備有一個抽吸截流閥,那麼該閥可以以快速循環模式操作。如果有多於一個的抽吸截流閥安裝在低級上,則改變以快速循環操作的抽吸截流卸載器閥組件14 同時其他閥(如果有的話)不以快速循環操作的樣式(pattern)可以對壓縮機IOM內的每個閥重複。交替序列可以被修改,例如,不是單個抽吸截流卸載器閥組件14以快速循環操作, 而是多個抽吸截流卸載器閥組件14可以以快速循環操作而同時單個(或多個)抽吸截流卸載器閥組件14不以快速循環操作。在又一實施例中,壓縮機IOM內的所有抽吸截流卸載器閥組件14都可以以快速循環操作以實現部分負載系統容量。在一個實施例中,一個或多個抽吸截流卸載器閥組件14可通過在完全加載位置和完全卸載位置之間以0. 3秒和180秒之間的單個循環周期快速循環來實現部分負載系統操作。此循環周期短到足以應付製冷或空調系統的反應的慣性。在循環周期期間的抽吸截流卸載器閥組件的操作可變化。例如,在180秒周期內,一個抽吸截流卸載器閥組件14可以在完全加載位置(或近似完全加載位置)操作達10秒然後在完全卸載位置(或近似完全卸載位置)操作達170秒。替代地,抽吸截流卸載器閥14可以在完全卸載位置操作達20秒然後在完全加載位置操作達160秒。因此,在單個循環周期期間,各種不同的操作樣式是可能的。在又一個例子中,抽吸截流卸載器閥組件14以5秒的循環周期操作。在此實施例內, 抽吸截流卸載器閥組件14可以在完全加載位置操作達1秒然後在完全卸載位置操作達4 秒。替代地,抽吸截流卸載器閥組件14可以在完全卸載位置操作達2秒然後在完全加載位置操作達3秒,等等。如這些例子所示的,即使在抽吸截流卸載器閥組件採用相同的循環周期時,也可以實現抽吸截流卸載器閥組件操作的各種樣式,產生壓縮機的不同的卸載水平。 由於一個或多個閥的快速脈寬調製,蒸發器(未示出)內僅出現小的溫度起伏。這些溫度起伏不會削弱受調節空間的精確溫度控制。與示出具有低壓縮級和高壓縮級的壓縮機IOM的圖IA相比,圖IB中,壓縮機IOS 具有能夠以快速循環模式操作的至少兩個抽吸截流閥組件14。該實施例監視所述至少兩個抽吸截流閥組件14的循環數目。通過監視所述至少兩個抽吸截流閥組件14的循環數目, 控制器12可以調節每個閥所經歷的快速循環的量。因此,快速循環可以在閥之間分解以提高所述至少兩個抽吸截流閥組件14的壽命。圖IB示出單個低級壓縮往復式壓縮機IOS的剖面圖,其具有電連接到多個抽吸截流卸載器閥組件14的控制器12。應理解,在其他實施例中,單個低級壓縮機可具有相互並行連接的多於一個的低級壓縮級。除了抽吸截流卸載器閥組件14外,壓縮機10還包括氣缸蓋16L、外殼18、氣缸體20、氣缸組22L、氣缸ML、活塞沈、連接杆28、曲軸30、油槽32和抽吸歧管34。每個氣缸蓋16L包括抽吸壓力空間38和壓力空間40。壓縮機IOS包括排放歧管42。更具體地,單級往復式壓縮機IOS具有與氣缸蓋16L互連的抽吸截流卸載器閥組件14。壓縮機IOS的外殼18具有形成氣缸體20的上部。氣缸體20形成一個或多個氣缸組22L。氣缸體20限定氣缸ML。延伸穿過氣缸體20的氣缸ML布置成鄰近於氣缸蓋16L。 氣缸蓋16L固定到氣缸體20,放在氣缸組22L中的氣缸24L上面。每個氣缸組22L包括至少一個氣缸24L並可以包括多個氣缸ML,氣缸蓋16L放在其上面。活塞沈布置在氣缸ML內並可在其內往復地運動。活塞沈與連接杆觀互連,連接杆28在單級壓縮機IOS中內部地延伸以與曲軸30的偏心部分互連。曲軸30可旋轉地布置在壓縮機IOS內並延伸穿過油槽32,油槽32是可選的但示於圖IB所示的實施例內。 抽吸歧管34和排放歧管42由氣缸體20限定。每個氣缸蓋16L在其內具有抽吸壓力空間 38和壓力空間40,其在活塞的衝程的一部分期間與下面的氣缸24L選擇性連通。抽吸歧管34與油槽32連通或者直接與抽吸管線(未示出)連通。抽吸歧管34延伸到氣缸蓋16L以與每個氣缸蓋16L內的抽吸壓力空間38流體連通。排放歧管42通過閥板內的埠與壓力空間40選擇性流體連通。排放歧管42還流體連通排放管線(未示出)以允許從氣缸M排放的製冷劑通到加熱或冷卻系統的其他部件。壓縮機IOS的抽吸截流卸載器閥組件14能夠以類似於圖IA所示多級壓縮機IOM 的抽吸截流卸載器閥組件14那樣的方式操作。因此,當壓縮機IOS處於完全加載操作模式時,即所有抽吸截流卸載器閥組件14都激活但不以脈寬調製模式循環時。回顧單氣缸組 22L的操作,製冷劑通過抽吸歧管34抽出並從那裡抽到氣缸蓋16L內的抽吸壓力空間38 內。製冷劑從抽吸壓力空間38進入(一個或多個)氣缸ML內,在這裡被(一個或多個)活塞沈壓縮。在離開(一個或多個)氣缸24L後,高壓蒸氣製冷劑進入壓力空間40。在完全加載模式中,抽吸截流卸載器閥14的第一部分與壓力空間40流體連通並被定位成允許(處於排放壓力的)製冷劑迫使打開抽吸截流卸載器閥14的活塞部分以允許製冷劑流穿過抽吸壓力空間38到氣缸ML。製冷劑從氣缸蓋16L的壓力空間40通到排放歧管42。被壓縮的製冷劑從排放歧管42通過出口埠(未示出)離開壓縮機IOS前往加熱或冷卻系統的其它部件。當單級往復式壓縮機IOS處於完全卸載模式時,即所有抽吸截流卸載器閥組件14 都常開從而不以脈寬調製方式循環時,壓縮機IOS如上所述地操作直至被壓縮製冷劑從 (一個或多個)氣缸24L排放到壓力空間40內的時刻。因為所有的抽吸截流卸載器閥組件 14都不激活,所以每個抽吸截流卸載器閥組件14的第一部分布置成阻塞從壓力空間40到抽吸截流卸載器閥組件14的活塞部分的製冷劑排放流。該構造允許抽吸截流卸載器閥組件14的偏壓活塞部分移動到其大體上阻止製冷劑流穿過抽吸壓力空間38到(一個或多個) 氣缸ML的位置。控制器12可以設置有控制邏輯,該控制邏輯允許第一抽吸截流卸載器閥組件14 和第二抽吸截流卸載器閥14以這樣的模式交替快速循環,即允許抽吸截流卸載器閥組件 14之一以快速循環操作同時其他抽吸截流卸載器閥組件14不以快速循環操作而是處於完全加載位置或完全卸載位置。例如,第一抽吸截流卸載器閥組件14可以以快速循環操作達第一時間段。在第一時間段期間,第二抽吸截流卸載器閥組件14不以快速循環操作。在第一時間段結束時,第二抽吸截流卸載器閥組件14則以快速循環操作達第二時間段。在第二時間段期間,第一抽吸截流卸載器閥組件14不以快速循環操作。以此方式,抽吸截流卸載器閥組件14可以交替快速循環以實現連續可變的部分負載系統容量。閥組件的交替循環可以通過控制器12實現,所述控制器12監視並計數每個閥的快速循環的數目並基於此計數使第一和第二抽吸截流卸載器閥組件14交替,以確保第一抽吸截流卸載器閥組件14不以快速循環模式操作比第二抽吸截流卸載器閥組件14顯著更多的循環數目。以此方式,可以降低任何單個閥組件上由於快速循環引起的磨損。控制器12可僅計數一個閥組件14上的循環數目,並且當該循環數目接近該閥上的極限時,則以快速循環模式操作另一個閥,同時可停止以快速循環模式操作第一個閥。該計數不需要是直接的,而是可例如基於壓縮機服務的天數或者壓縮機操作的小時數等等進行估計。在這種情況下,例如,閥之間的切換可以基於一個閥以快速循環模式操作多少天相比其他閥而做出。使閥的循環交替降低了每個閥經歷的循環總數以實現期望的系統部分負載容量。因此,抽吸截流卸載器閥的壽命和壓縮機的可靠性可以通過使閥的循環交替而提高。單級壓縮機IOS的抽吸截流卸載器閥組件14中的一個或多個可以以脈寬調製模式操作以在當抽吸截流卸載器閥組件14處於完全卸載位置時單級壓縮機IOS所實現的容量和當抽吸截流卸載器閥組件14處於完全加載位置時單級壓縮機IOS所實現的容量之間提供連續可變的容量(部分負載操作模式)。控制器12也可以設置有控制邏輯,該控制邏輯允許第一抽吸截流卸載器閥組件14和第二抽吸截流卸載器閥組件14的快速循環以快速循環交替,使得當抽吸截流卸載器閥組件14之一以快速循環操作的同時其他抽吸截流卸載器閥組件14不以快速循環操作而是處於完全加載位置或完全卸載位置。所交替的抽吸截流卸載器閥組件14的樣式、序列和數目可以以上面參照多級壓縮機IOM (圖1A)所討論的方式來變化。圖2A是壓縮機IOS或IOM的一部分在抽吸截流卸載器閥組件14處於完全加載位置情況下的局部剖視圖。圖2B是壓縮機IOS或IOM的一部分在抽吸截流卸載器閥組件14 處於完全卸載位置情況下的局部剖視圖。除了抽吸截流卸載器閥組件14、低級氣缸蓋16L、 氣缸體20、低級氣缸ML、活塞沈及抽吸歧管34外,壓縮機IOS或IOM還包括閥板44、緊固件46、抽吸埠 48A和48B、抽吸閥50、排放埠 52A和52B、排放閥M及通道埠 56。除了抽吸壓力空間38和壓力空間40外,氣缸蓋16還包括通道58、導引壁60和抽吸截流壁 62。抽吸截流卸載器閥組件14包括通道58、通道58A和58B、壓力室64、活塞室66、閥活塞 68、閥70、螺線管72、閥體74和偏壓彈簧76。在圖2A和2B中,低級氣缸蓋16L放在氣缸體20和低級氣缸24L上面。閥板44 位於氣缸體20和低級氣缸蓋16L之間。緊固件46將低級氣缸蓋16L固定到氣缸體20。閥板44限定抽吸埠 48A和48B。抽吸埠 48A在抽吸歧管34和抽吸壓力空間38之間延伸穿過閥板44。抽吸埠 48B在抽吸壓力空間38和低級氣缸24L之間延伸穿過閥板44。抽吸閥50連接到閥板44並選擇性地蓋住抽吸埠 48B。抽吸閥50可以選擇性地從抽吸埠 48B上方移動以允許製冷劑進入低級氣缸ML。排放埠 52A在低級氣缸24L和壓力空間 40之間延伸穿過閥板44。排放閥M連接到閥板44並與閥板44相互作用以選擇性地蓋住或暴露排放埠 52A。排放埠 52B在壓力空間40和中間或排放歧管36或42之間延伸穿過閥板44。通道埠 56延伸穿過低級氣缸蓋16L以允許通道58與壓力空間38連通。通道 58延伸穿過低級氣缸蓋16L的殼和抽吸截流卸載器閥組件14的定子殼部分。導引壁60是低級氣缸蓋16L中的內壁,其尺寸設置成接收抽吸截流卸載器閥組件14的可移動部分。類似地,抽吸截流壁62布置成鄰近於抽吸埠 48A以延伸到抽吸壓力空間38內。抽吸截流壁62與抽吸截流卸載器閥組件14的另一個可移動部分相互作用以阻止製冷劑流穿過抽吸壓力空間38到低級氣缸ML。通道58從壓力空間40 (穿過通道埠 56)延伸到壓力室64。通道58A從壓力室 64穿過抽吸截流閥組件14的定子部分延伸到抽吸壓力空間38 (導引壁60周圍),而通道 58B從壓力室64穿過抽吸截流閥組件14的定子部分延伸以與活塞室66連通。閥活塞68 被接收在導引壁60 (其限定活塞室66)之間並可相對於其運動。閥70延伸穿過壓力室64 並與螺線管72互連,螺線管72在壓力室64內可移動地致動閥70。當抽吸截流閥組件14 進入完全卸載位置時,閥70阻塞通道58與壓力室64的流體連通。當抽吸截流閥組件14 進入完全加載位置時,閥70阻塞通道58A與壓力室64的流體連通。活塞室66在其內接收閥活塞68。閥活塞68連接到閥體74,閥體74延伸穿過抽吸壓力空間38。閥體74的從閥活塞68延伸出去的部分構造成接收偏壓彈簧76。偏壓彈簧76布置在抽吸壓力空間38內並接觸閥體74和低級氣缸蓋16L的壁。在圖2A和2B中,抽吸埠 48A提供製冷劑從抽吸歧管34流體連通到抽吸壓力空間38的路徑。抽吸埠 48B提供製冷劑由活塞沈往復運動而從抽吸壓力空間38被抽到低級氣缸ML的路徑。抽吸閥50選擇性地蓋住抽吸埠 48B以大體上阻塞製冷劑從抽吸壓力空間38到低級氣缸24L的流體連通,並且從抽吸埠 48B上方可選擇性運動以在活塞沈衝程的抽吸部分期間允許製冷劑進入低級氣缸ML。排放埠 52A允許高壓的被壓縮製冷劑在活塞26的排放衝程期間從低級氣缸24L流體連通到壓力空間40。(一個或多個)排放閥M選擇性的蓋住(一個或多個)排放埠 52A以大體上阻塞製冷劑從低級氣缸24L流體連通到壓力空間40,直至製冷劑是足夠的壓力以將(一個或多個)排放閥M抬離閥板44。 排放埠 52B提供被壓縮製冷劑從壓力空間40流體連通到中間或排放歧管36或42的路徑。通道58從壓力空間40 (穿過通道埠 56)延伸到壓力室64以允許製冷劑與其連通。在圖2A所示的完全加載位置,從壓力室64延伸到抽吸壓力空間38的通道58A大體上被閥70阻塞,閥70被螺線管72致動到該阻塞位置。因此,製冷劑被從壓力空間40穿過通道58導向壓力室64,並從壓力室64穿過通道58導入活塞室66內。被壓縮的高壓製冷劑造成內部壓力在活塞室66內累積到足以克服偏壓彈簧76在閥體74上的偏壓的水平。當克服此偏壓時,閥活塞68和閥體74在活塞室66和抽吸壓力空間38內移動到一位置,其允許製冷劑在閥體74和抽吸截流壁62之間穿過抽吸壓力空間38流動,使得製冷劑可以穿過 (一個或多個)抽吸埠 48B與低級氣缸24L連通。在圖2B中所示的完全卸載位置,螺線管72致動閥70離開阻塞製冷劑穿過通道 58A連通的位置。閥70的致動將閥70移動到阻塞製冷劑穿過通道58連通的位置。因此, 高壓的被壓縮製冷劑大體上被阻止進入活塞室66。通過抽吸壓力空間38和活塞室66 (穿過通道58A和58B)之間的連通,以及通過允許製冷劑從活塞室66洩放回通道58內的洩放孔(未示出),活塞室66內的製冷劑的壓力得以下降。通過降低活塞室66內的壓力,施加在閥活塞68上的壓力不足以克服偏壓彈簧76 的偏壓。偏壓彈簧76使閥活塞68和閥體74在活塞室66和抽吸壓力空間38內移動到一位置,其大體上阻止製冷劑在閥體74和抽吸截流壁62之間穿過抽吸壓力空間38流動。因此,當抽吸截流閥組件14處於完全卸載位置時,閥體74和抽吸截流壁62的構造和布置不允許製冷劑流到低級氣缸24L。如前面所討論的,抽吸截流卸載器閥組件14可以以脈寬調製模式操作以在當抽吸截流卸載器閥組件14處於完全卸載模式時壓縮機10 (圖IA和1B)所實現的容量和當抽吸截流卸載器閥組件14處於完全加載位置時壓縮機IOS或IOM所實現的容量之間提供連續可變的容量(部分負載操作模式)。更具體地,螺線管72可以由控制器12(圖IA和1B)激活以在脈寬調製模式下操作並通過如下方式提供連續可變容量以快速方式移動閥70以阻塞和疏通通道58和58A以允許/禁止壓力空間40和活塞室66之間的連通(從而導致閥活塞68和閥體74相對於抽吸截流壁62運動以阻塞/疏通製冷劑穿過抽吸壓力空間38到低級氣缸ML的流動)。螺線管70可快速地或者如系統慣性所決定的慢速地在圖2A的完全加載位置和圖2B的完全卸載位置之間循環。在一個實施例中,抽吸截流卸載器閥14和螺線管72的循環周期在0. 3秒和180秒之間。在另一個實施例中,該循環周期在3秒和30 秒之間。在又一個實施例中,抽吸截流卸載器閥組件14的循環周期大約是15秒。抽吸截流卸載器閥組件14的螺線管72的脈寬調製允許更大的壓縮機10容量控制,從而允許抽吸截流卸載器閥組件14調節期望的壓縮機10容量。更大的壓縮機10容量控制允許製冷或空調系統實現改善的溫度控制精度、可靠性和能量效率。如前面所討論的,控制器12 (圖IA和1B)也可以設置有控制邏輯,該控制邏輯允許第一抽吸截流卸載器閥組件14和第二抽吸截流卸載器閥組件14交替循環模式,使得在抽吸截流卸載器閥組件14之一以脈寬調製模式操作的同時其他抽吸截流卸載器閥組件14 不以脈寬調製模式操作而是處於完全加載位置或完全卸載位置。所交替的抽吸截流卸載器閥組件14的樣式、序列及數目可以以上面參照多級壓縮機IOM (圖1A)所討論的方式來變化。圖3A示出處於完全加載位置的抽吸截流卸載器閥組件14和低級氣缸16L的一部分。圖:3B示出處於完全卸載位置的抽吸截流卸載器閥組件14和低級氣缸16L的該部分。 低級氣缸蓋16L包括抽吸壓力空間38、通道58和導引壁60。除了通道58、通道58A和58B、 壓力室64、活塞室66、閥活塞68、閥70和螺線管72外,抽吸截流卸載器閥組件14還包括可移動的偏壓構件78和洩放孔80。通道埠 56延伸穿過低級氣缸蓋16L以允許通道58與壓力空間40連通。通道 58延伸穿過低級氣缸蓋16L的殼和抽吸截流卸載器閥組件14的定子殼部分。導引壁60是低級氣缸蓋16L中的內壁,其尺寸設置成接收抽吸截流卸載器閥組件14的可移動部分。類似地,抽吸截流壁62布置成鄰近於抽吸埠 48A以延伸到相鄰的抽吸壓力空間38內。抽吸截流壁62與抽吸截流卸載器閥組件14的另一個可移動部分相互作用以阻止製冷劑流穿過抽吸壓力空間38到低級氣缸ML。通道58從壓力空間40 (穿過通道埠 56)延伸到壓力室64。通道58A從壓力室 64穿過抽吸截流閥組件14的定子部分延伸到抽吸壓力空間38 (導引壁60周圍),而第二通道58B從壓力室64穿過抽吸截流閥組件14的定子部分延伸以與活塞室66連通。閥活塞68被接收在導引壁60 (其限定活塞室66)之間並可相對於其運動。閥70延伸穿過壓力室64並與螺線管72的可移動偏壓構件78部分互連,其在壓力室64內致動閥70。當抽吸截流閥組件14進入完全卸載位置時,閥70阻塞通道58與壓力室64的流體連通。當抽吸截流閥組件14進入完全加載位置時,閥70阻塞通道58A與壓力室64的流體連通。洩放孔 80延伸到抽吸截流卸載器閥組件14的定子部分內並與通道58連通。通道58從壓力空間40 (穿過通道埠 56)延伸到壓力室64以允許製冷劑與其連通。在圖3A所示的完全加載位置,從壓力室64延伸到抽吸壓力空間38的通道58大體上被閥70阻塞,閥70被螺線管72致動到該阻塞位置。因此,製冷劑從壓力空間40穿過通道 58被導到壓力室64,並從壓力室64穿過通道58B被導入活塞室66內。被壓縮的高壓製冷劑造成內部壓力在活塞室66內累積到足以克服偏壓彈簧76 (圖2A)在閥體74上的偏壓的水平。在克服此偏壓時,閥活塞68和閥體74在活塞室66和抽吸壓力空間38內移動到一位置,其允許製冷劑在閥體74和抽吸截流壁62之間穿過抽吸壓力空間38流動,使得製冷劑可以穿過(一個或多個)抽吸埠 48B (圖2A)與低級氣缸24L連通。在圖;3B所示的完全卸載位置,螺線管72致動閥70離開阻塞製冷劑穿過通道58A 連通的位置。閥70的致動將閥70移動到阻塞製冷劑穿過通道58連通的位置。因此,高壓的被壓縮製冷劑大體上被阻止進入活塞室66。通過抽吸壓力空間38和活塞室66之間(穿過通道58A和58B)的連通以及通過允許製冷劑沿一個方向從活塞室66洩放回到通道58 內的洩放孔80,活塞室66內的製冷劑的壓力得以降低。
通過降低活塞室66內的壓力,施加在閥活塞68上的壓力不足以克服偏壓彈簧76 (圖2B)的偏壓。偏壓彈簧76使閥活塞68和閥體74在活塞室66和抽吸壓力空間38內移動到一位置,其大體上阻止製冷劑在閥體74和抽吸截流壁62 (圖2B)之間穿過抽吸壓力空間38流動。因此,當抽吸截流閥組件14處於完全卸載位置時(圖2B),閥體74和抽吸截流壁62的構造和布置不允許製冷劑流到低級氣缸ML。雖然具體描述了所示的抽吸截流卸載器閥組件14和壓縮機IOM和IOS的實施例, 但本文所述的快速循環和/或使閥循環交替的方式可等同地應用於採用了設計為阻塞和疏通一個或多個氣缸以改變穿過壓縮機的製冷劑流的閥的任何壓縮機。另外,在壓縮機的其他實施例中氣缸的尺寸可以是不同的。本發明適用於用不同類型製冷劑進行操作的壓縮機,所述壓縮機可用於加熱、冷卻所調節的空間以及對所調節的空間提供溼度控制。一些製冷劑類型包括但不限於R410A、R134a, R404A、C02以及R22。儘管已經參照(一個或多個)示範實施例描述了本發明,但本領域技術人員將會理解的是,在不背離本發明範圍的情況下可作出各種改變,並可用等同物替換其元件。另外, 根據本發明的教導,在不背離其實質範圍的情況下,可作出許多修改以適應具體情況或材料。因此,所意圖的是,本發明不限於所公開的(一個或多個)具體實施例,而是本發明將會包括落在所附權利要求範圍內的所有實施例。
權利要求
1.一種往復式壓縮機,所述壓縮機包括第一氣缸和第二氣缸;第一抽吸截流卸載器閥,其集成到所述壓縮機並能夠快速循環以中斷至所述第一氣缸的製冷劑流;第二抽吸截流卸載器閥組件,其集成到所述壓縮機並能夠快速循環以中斷至所述第二氣缸的製冷劑流;以及控制器,其構造成以所述快速循環操作所述第一抽吸截流卸載器閥組件或第二抽吸截流卸載器閥組件中的至少一個並監視至少一個抽吸截流閥的快速循環的數目。
2.如權利要求1所述的往復式壓縮機,其中,所述壓縮機包括三個或更多個抽吸截流卸載器組件,並且其中,所述抽吸截流卸載器組件中的至少一個以所述快速循環操作,同時所述抽吸截流卸載器組件中的至少一個不以所述快速循環操作。
3.如權利要求1所述的往復式壓縮機,其中,所述快速循環包括交替循環模式,其以所述快速循環操作所述第一抽吸截流卸載器閥組件,同時所述第二抽吸截流卸載器閥組件不以所述快速循環操作而是處於完全卸載位置或完全加載位置,所述完全卸載位置阻塞製冷劑流到所述第二氣缸,所述完全加載位置允許製冷劑不中斷地流到所述第二氣缸。
4.如權利要求3所述的壓縮機,其中,所述控制器以所述快速循環操作所述第一抽吸截流卸載器閥組件達第一時間段,並且所述控制器在所述第一時間段期間不以所述快速循環操作所述第二抽吸截流卸載器閥組件,然後所述控制器以所述快速循環操作所述第二抽吸截流卸載器閥組件達第二時間段並且在所述第二時間段期間不以所述快速循環操作所述第一抽吸截流卸載器閥組件。
5.如權利要求1所述的往復式壓縮機,其中,所述控制器為每個閥計數循環的數目並基於所述計數使所述第一和第二抽吸截流卸載器閥交替以確保所述第一抽吸截流卸載器閥不比所述第二抽吸截流卸載器閥快速循環顯著更多的次數。
6.如權利要求1所述的壓縮機,其中,當以所述快速循環操作時,所述第一和第二抽吸截流卸載器閥組件的循環周期在0. 3秒和180秒之間。
7.如權利要求1所述的壓縮機,還包括第三氣缸,並且其中,所述第一氣缸是低級氣缸,所述第二氣缸是低級氣缸,並且所述往復式壓縮機是多級壓縮機。
8.如權利要求7所述的壓縮機,其中,所述第一抽吸截流卸載器閥組件和所述第二抽吸截流卸載器閥組件二者同時以所述快速循環操作。
9.如權利要求1所述的壓縮機,其中,快速循環是通過所述第一和第二抽吸截流卸載器閥組件的脈寬調製來實現的。
10.一種往復式壓縮機,所述壓縮機包括第一氣缸和第二氣缸;第一抽吸截流卸載器閥組件,其集成到所述壓縮機並能夠快速循環以中斷至所述第一氣缸的製冷劑流;第二抽吸截流卸載器閥組件,其集成到所述壓縮機並能夠快速循環以中斷至所述第二氣缸的製冷劑流;以及控制器,其構造成以快速循環操作所述第一抽吸截流卸載器閥組件或第二抽吸截流卸載器閥組件作為交替循環模式,所述交替循環模式以所述快速循環操作所述第一抽吸截流卸載器閥組件,同時所述第二抽吸截流卸載器閥組件不以所述快速循環操作。
11.如權利要求10所述的壓縮機,其中,所述控制器以所述快速循環操作所述第一抽吸截流卸載器閥組件達第一時間段,並且所述控制器在所述第一時間段期間不以所述快速循環操作所述第二抽吸截流卸載器閥,然後所述控制器以快速循環所述操作所述第二抽吸截流卸載器閥組件達第二時間段並且在所述第二時間段期間不以所述快速循環操作所述第一抽吸截流卸載器閥組件。
12.如權利要求10所述的往復式壓縮機,其中,所述控制器為每個閥計數循環的數目並基於所述計數使所述第一和第二抽吸截流卸載器閥交替以確保所述第一抽吸截流卸載器閥不比所述第二抽吸截流卸載器閥快速循環顯著更多的次數。
13.如權利要求10所述的壓縮機,其中,當以所述快速循環操作時,所述第一和第二抽吸截流卸載器閥組件的循環周期在0. 3秒和180秒之間。
14.如權利要求10所述的壓縮機,還包括第三高級氣缸,並且其中,所述第一氣缸是低級氣缸,所述第二氣缸是低級氣缸,並且所述往復式壓縮機是多級壓縮機。
15.如權利要求10所述的壓縮機,其中,快速循環是通過所述第一和第二抽吸截流卸載器閥組件的脈寬調製來實現的。
16.一種多級往復式壓縮機,所述壓縮機包括低級氣缸和高級氣缸,所述高級氣缸設置成接收所述低級氣缸內被壓縮的製冷劑; 至少一個抽吸截流卸載器閥組件,其與壓縮機集成並能夠快速循環以中斷至所述低級氣缸的製冷劑流;以及控制器,其構造成以所述快速循環操作所述至少一個抽吸截流卸載器閥組件。
17.如權利要求15所述的壓縮機,其中,當以所述快速循環操作時,所述至少一個抽吸截流卸載器閥組件的循環周期在0. 3秒和180秒之間。
18.如權利要求15所述的壓縮機,其中,快速循環是通過所述第一抽吸截流卸載器閥組件的脈寬調製來實現的。
19.如權利要求15所述的多級壓縮機,還包括 第二低級氣缸;以及第二抽吸截流卸載器閥組件,其能夠快速循環以中斷至所述第二低級氣缸的製冷劑流。
20.如權利要求18所述的多級壓縮機,其中,所述控制器以快速循環同時操作所述第一抽吸截流卸載器閥組件和第二抽吸截流卸載器閥組件二者。
全文摘要
一種往復式壓縮機包括第一氣缸和第二氣缸、第一和第二抽吸截流卸載器閥組件以及控制器。第一和第二抽吸截流卸載器閥組件集成到壓縮機並能夠快速循環以中斷至第一和第二氣缸的製冷劑流。控制器以快速循環操作第一抽吸截流卸載器閥組件或第二抽吸截流卸載器閥組件中的至少一個並監視快速循環的數目。另一方面,一種多級壓縮機包括低壓級和高壓級以及至少一個抽吸截流卸載器閥組件,該至少一個抽吸截流卸載器閥組件能夠快速循環以中斷至低級氣缸的製冷劑流。
文檔編號F04B1/04GK102472269SQ201080033000
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月12日 優先權日2009年7月20日
發明者利夫森 A., F. 塔拉斯 M. 申請人:開利公司

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