專利名稱：壓縮機的制作方法
壓縮機相關(guān)申請的交叉引用本申請要求于2009年3月沈日提交的題為“COMPRESSORS壓縮機)的美國臨時申請No. 61/163，647的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，該臨時申請通過引用方式被納入本文。
背景技術(shù)：
本申請總體涉及容積式壓縮機(positive-displacement compressor)。更具體地，本申請涉及對螺桿式壓縮機的容積比進行控制。在旋轉(zhuǎn)螺桿式壓縮機中，進氣和壓縮可以通過兩個緊密配合的、旋轉(zhuǎn)的、螺旋葉型轉(zhuǎn)子來實現(xiàn)，這兩個轉(zhuǎn)子交替地將氣體吸至螺紋中并將氣體壓縮至較高壓強。螺桿式壓縮機是具有進氣和壓縮循環(huán)(類似于活塞/往復(fù)式壓縮機)的容積式設(shè)備(positive displacement device)。螺桿式壓縮機的轉(zhuǎn)子可被封裝在緊密配合的孔中，這些孔被設(shè)置為具有用于限定壓縮機的入口容積和排出容積的固有幾何特征，以向壓縮機提供固有容積比。壓縮機的容積比應(yīng)與包含該壓縮機的系統(tǒng)的容積比匹配，由此避免壓縮過度或壓縮不足，以及產(chǎn)生無效功。在閉環(huán)式(closed loop)制冷系統(tǒng)中，在熱側(cè)和冷側(cè)熱交換器中形成系統(tǒng)的容積比。固定容積比的壓縮機可用于避免可變?nèi)莘e比機器的成本和復(fù)雜性。具有設(shè)置在殼體內(nèi)的固定入口和排出端口的螺桿式壓縮機可被優(yōu)化用于具體設(shè)定一套抽吸和排出工況/ 壓強。然而，連接有壓縮機的系統(tǒng)很少時時精確運行在相同工況下，尤其是在空氣調(diào)節(jié)的應(yīng)用中。夜間、白天和季節(jié)溫度可影響系統(tǒng)的容積比和壓縮機運行的效率。在負載變化的系統(tǒng)中，冷凝器中釋放的熱量波動，使得高側(cè)壓強上升或下降，導(dǎo)致壓縮機的容積比偏離壓縮機的最優(yōu)容積比。例如，制冷系統(tǒng)可包括壓縮機、冷凝器、膨脹設(shè)備和蒸發(fā)器。壓縮機的效率與蒸發(fā)器和冷凝器內(nèi)的飽和工況相關(guān)。冷凝器和蒸發(fā)器內(nèi)的壓強可被用于在壓縮機的外部建立系統(tǒng)的壓強比。在現(xiàn)有實例中，壓強比/壓縮比可以是4。容積比或Vi通過以下關(guān)系式與壓縮比相關(guān)聯(lián)VilA，其中k是被壓縮的氣體或制冷劑的比熱率(ratio of specific heat)。 通過使用上述關(guān)系式，現(xiàn)有實例的壓縮機幾何結(jié)構(gòu)的固有容積比為3. 23，此容積比使壓縮機在全負載工況下表現(xiàn)最優(yōu)性能。然而，在部分負載、低環(huán)境工況或夜間時，制冷系統(tǒng)中冷凝器的飽和工況降低，而蒸發(fā)器工況保持相對恒定。為了維持壓縮機在部分負載或低環(huán)境工況下的最優(yōu)性能，壓縮機的Vi應(yīng)被降低至2. 5。因此，需要一種系統(tǒng)，其在部分負載或低環(huán)境工況下改變壓縮機的容積比，而不需使用成本高且復(fù)雜的設(shè)備，諸如滑閥。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在一種壓縮機，其包括一個壓縮機構(gòu)。該壓縮機構(gòu)被配置和定位為從進入口通路接收蒸氣并將壓縮的蒸氣提供至排出通路。該壓縮機還包括一個端口，其被定位在壓縮機構(gòu)內(nèi)，用于使壓縮機構(gòu)中的一部分蒸氣旁通到排出通路；一個閥，被配置和定位為控制蒸氣流過所述端口。該閥具有允許蒸氣從壓縮機構(gòu)流至排出通路的第一位置，以及防止蒸氣從壓縮機構(gòu)流至排出通路的第二位置。該壓縮機具有對應(yīng)于閥處于第二位置的第一容積比，以及對應(yīng)于閥處于第一位置的第二容積比。第一容積比大于第二容積比。根據(jù)預(yù)定工況控制該閥，以使壓縮機運行在第一容積比或第二容積比。本發(fā)明還旨在一種螺桿式壓縮機，包括一個接收蒸氣的進入口通路和一個供應(yīng)蒸氣的排出通路；以及一對相互嚙合的轉(zhuǎn)子。該對相互嚙合的轉(zhuǎn)子中的每個轉(zhuǎn)子被定位在相應(yīng)的缸體中。該對相互嚙合的轉(zhuǎn)子被配置為從進入口通路接收蒸氣并將壓縮蒸氣提供至排出通路。該螺桿式壓縮機還包括一個端口，被定位在至少一個轉(zhuǎn)子缸體中，以使由該對相互嚙合的轉(zhuǎn)子形成的壓縮袋(compression pocket)中的一部分蒸氣旁通到排出通路； 以及一個閥，被配置和定位為控制蒸氣流過所述端口。該閥具有允許蒸氣從壓縮袋流至排出通路的打開位置，以及防止蒸氣從壓縮袋流至排出通路的關(guān)閉位置。該壓縮機具有對應(yīng)于閥處于關(guān)閉位置的第一容積比以及對應(yīng)于閥處于打開位置的第二容積比。第一容積比大于第二容積比。根據(jù)預(yù)定工況控制該閥，以使壓縮機運行在第一容積比或第二容積比。由于使用較低容積比帶來的更好的部分負載性能，本發(fā)明相對于固定容積比壓縮機的一個優(yōu)勢是改進的能效等級(EER)。


圖1示出暖通空調(diào)系統(tǒng)的示例性實施方案。圖2示出示例性蒸氣壓縮系統(tǒng)的立體圖。圖3和4示意性示出蒸氣壓縮系統(tǒng)的示例性實施方案。圖5示出具有示例性實施方案的容積比控制系統(tǒng)的壓縮機的局部剖視圖。圖6示出圖5的壓縮機的一部分的放大圖。圖7示出被配置為第一容積比的圖5的壓縮機的橫截面圖。圖8示出被配置為第二容積比的圖5的壓縮機的橫截面圖。圖9示出具有另一示例性實施方案的閥體的圖5的壓縮機的橫截面圖。圖10示出在示例性實施方案中對于選定飽和排出溫度在閥體上的力之差的圖表。圖11示出具有另一示例性實施方案的容積比控制系統(tǒng)的壓縮機的橫截面圖。
圖12示出圖11的壓縮機的橫截面圖。圖13示出用于圖11的壓縮機的孔的樣式的示例性實施方案。圖14示意性示出可與圖11的壓縮機一起使用的容積比控制系統(tǒng)的另一實施方案。圖15示出具有另一示例性實施方案的用于容積比控制系統(tǒng)的閥的壓縮機的橫截面圖。圖16示出具有又一示例性實施方案的容積比控制系統(tǒng)的壓縮機的橫截面圖。圖17示出圖16的壓縮機的橫截面圖。圖18示出具有示例性孔樣式的圖16的壓縮機的橫截面圖。
具體實施方式
圖1示出了一個用于典型商業(yè)設(shè)施的建筑物12中的暖通空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)10的示例性環(huán)境。系統(tǒng)10可包括蒸氣壓縮系統(tǒng)14，其可供應(yīng)冷卻的液體，該冷卻的液體可用于冷卻建筑物12。系統(tǒng)10可包括一個鍋爐16以及一個空氣分配系統(tǒng)，所述鍋爐供應(yīng)加熱的液體，所述加熱的液體可用于給建筑物12供暖，所述空氣分配系統(tǒng)使空氣在建筑物12內(nèi)循環(huán)。該空氣分配系統(tǒng)也可以包括空氣返回管18、空氣供應(yīng)管20和空氣處理器22?？諝馓幚砥?2可包括一個熱交換器，該熱交換器通過導(dǎo)管M連接到鍋爐16和蒸氣壓縮系統(tǒng)14。 根據(jù)系統(tǒng)10的運行模式，空氣處理器22中的熱交換器可從鍋爐16接收加熱的液體或從蒸氣壓縮系統(tǒng)14接收冷卻的液體。系統(tǒng)10被顯示為在建筑物12的每一層具有分立的空氣處理器，但應(yīng)理解所述部件可在兩層或多層之間共享。圖2和3示出了可在HVAC系統(tǒng)10中使用的示例性蒸氣壓縮系統(tǒng)14。蒸氣壓縮系統(tǒng)14可將制冷劑循環(huán)通過一始于壓縮機32且包括冷凝器34、一個(或多個)膨脹閥或裝置36以及蒸發(fā)器或液體冷卻器38的回路。蒸氣壓縮系統(tǒng)14還可包括一個控制面板40，該控制面板可包括模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器42、微處理器44、非易失性存儲器46和接口板48。在蒸氣壓縮系統(tǒng)14中可用作制冷劑的流體的一些實施例是基于氫氟碳(HFC)的制冷劑，如 R-410A,R-407,R-134a ；氫氟烯烴(HFO)；“天然”制冷劑，如氨(NH3)、R_717、二氧化碳(CO2)、 R-744 ；或基于烴的制冷劑、水蒸氣或任何其他合適類型的制冷劑。在一個示例性實施方案中，蒸氣壓縮系統(tǒng)14可使用變速驅(qū)動裝置(VSD) 52、馬達50、壓縮機32、冷凝器34、膨脹閥 36和/或蒸發(fā)器38中的一個或多個。和壓縮機32 —同使用的馬達50可由變速驅(qū)動裝置(VSD) 52供電，或可直接由交流(AC)或直流G)C)電源供電。如果使用了 VSD 52，則該VSD從AC電源接收具有某一固定的線電壓和固定的線頻率的AC電，并且向馬達50提供具有可變電壓和頻率的電。馬達50 可包括任何類型的電動馬達，其可由VSD供電或直接由AC或DC電源供電。馬達50可以是任何其他適合的馬達類型，例如，開關(guān)磁阻馬達、感應(yīng)馬達、電子整流永磁式馬達。在一個替代的示例性實施方案中，其他驅(qū)動機構(gòu)——諸如蒸汽式或燃氣式渦輪機或發(fā)動機——以及相關(guān)聯(lián)的部件可用于驅(qū)動壓縮機32。壓縮機32將制冷劑蒸氣壓縮，并且通過排出通路將該蒸氣遞送到冷凝器34。在一個示例性實施方案中，壓縮機32可以是螺桿式壓縮機。由壓縮機32遞送到冷凝器34的制冷劑蒸氣將熱傳遞給流體，例如水或空氣。由于與流體的熱傳遞，制冷劑蒸氣在冷凝器34 中冷凝成制冷劑液體。來自冷凝器34的液體制冷劑流經(jīng)膨脹裝置36流到蒸發(fā)器38。在圖 3所示的示例實施方案中，冷凝器34是水冷式的，并且包括了連接到冷卻塔56的管束54。遞送到蒸發(fā)器38的液體制冷劑從另一流體——其可以是與用于冷凝器34的流體相同或不同類型的流體——吸收熱，并且相變至制冷劑蒸氣。在圖3示出的示例性實施方案中，蒸發(fā)器38包括連接到冷卻負載62的一個管束，其具有供應(yīng)管線60S和返回管線60R。 過程流體——例如水、乙二醇、氯化鈣鹽水、氯化鈉鹽水或任何其他適合的液體——經(jīng)由返回管線60R進入蒸發(fā)器38，并且經(jīng)由供應(yīng)管線60S離開蒸發(fā)器38。蒸發(fā)器38冷卻了管子中的過程流體的溫度。在蒸發(fā)器38中的管束可包括多個管子和多個管束。蒸氣制冷劑離開蒸發(fā)器38并且通過吸入管線返回壓縮機32以完成該循環(huán)。圖4與圖3相似，其示出了具有中間回路64的蒸氣壓縮系統(tǒng)14，所述中間回路64 被包含在冷凝器34和膨脹裝置36之間。中間回路64具有入口管線68，該入口管線可直接連接至冷凝器34或可與冷凝器34流體連通。如圖所示，入口管線68包括一個定位于中間容器70上游的膨脹裝置66。在一個示例性實施方案中，中間容器70可以是也稱為閃蒸式中冷器(flash intercooler)的閃蒸箱。在一個替代的示例性實施方案中，中間容器70 可被配置為一個熱交換器或“表面式節(jié)約器(surface economizer) 在圖4示出的配置中，即中間容器70被用作閃蒸箱，第一膨脹裝置66運行以降低從冷凝器34接收的液體的壓強。在膨脹過程中，一部分液體被蒸發(fā)。中間容器70可用于將蒸氣與從第一膨脹裝置66 接收的液體分離，并可允許液體的進一步膨脹。蒸氣可由壓縮機32通過管線74從中間容器70抽到吸入入口、壓強介于吸入和排出之間的端口、或壓縮的中間級。收集在中間容器 70中的液體因膨脹過程而處于低焓值。來自中間容器70的液體在管線72中通過第二膨脹裝置36流至蒸發(fā)器38。在一個示例性實施方案中，壓縮機32可包括壓縮機殼體，該殼體包含壓縮機32的工作部件。來自蒸發(fā)器38的蒸氣可被導(dǎo)向至壓縮機32的進入口通路。壓縮機32通過壓縮機構(gòu)壓縮蒸氣并將壓縮的蒸氣通過排出通路傳送至冷凝器34。馬達50可通過驅(qū)動軸被連接至壓縮機32的壓縮機構(gòu)。蒸氣從壓縮機32的進入口通路流動進入壓縮機構(gòu)的壓縮袋。該壓縮袋因壓縮機構(gòu)的運行而減小尺寸，從而壓縮蒸氣。壓縮蒸氣可被排進排出通路。例如，對于螺桿式壓縮機，該壓縮袋被限定在壓縮機各轉(zhuǎn)子的多個表面之間。隨著壓縮機轉(zhuǎn)子彼此接合，壓縮機轉(zhuǎn)子(也稱為葉型部)之間的壓縮袋尺寸減小并在軸向上移動至壓縮機的排出側(cè)。隨著蒸氣在壓縮袋中行進，一個端口可被定位在壓縮機構(gòu)中，在排出端前面。該端口可為壓縮袋中的蒸氣提供一個從壓縮機構(gòu)的中間點至排出通路的流動路徑。一個閥可被用于(完全或部分地)打開并關(guān)閉由該端口提供的流動路徑。在一個示例性實施方案中， 該閥可被用于通過使蒸氣從該端口流至排出通路或使蒸氣不能從該端口流至排出通路來控制壓縮機32的容積比。根據(jù)閥的位置，該閥可向壓縮機32提供兩個(或更多個)預(yù)定容積比。壓縮機32的容積比可通過以下方式計算用進入進入口通路的蒸氣體積(或者是開始壓縮蒸氣之前壓縮袋中的蒸氣體積)除以從排出通路排出的蒸氣體積(或者是在壓縮蒸氣之后從壓縮袋獲得的蒸氣體積)。由于端口被定位在壓縮機構(gòu)的排出端之前或上游， 從端口到排出通路的蒸氣流可增加排出通路處的蒸氣體積，因為來自該端口的具有較大體積的部分地壓縮的蒸氣與來自壓縮機構(gòu)的排出端的具有較小體積的完全或充分地壓縮的蒸氣混合。來自該端口的蒸氣的體積比來自壓縮機構(gòu)的排出端的蒸氣的體積大，因為壓強和體積是反向相關(guān)的，因此相比于較高壓強的蒸氣，較低壓強的蒸氣將具有相應(yīng)更大的體積。因此，壓縮機32的容積比可基于是否允許蒸氣從該端口流出來調(diào)整。當(dāng)閥處于關(guān)閉位置時，即，閥阻止蒸氣從該端口流出，壓縮機32在全負載容積比下運行。當(dāng)閥處于開放位置時，即，閥允許蒸氣從該端口流出，壓縮機在比全負載容積比更小的部分負載容積比下運行。在一個示例性實施方案中，有多種因素可確定全負載容積比和部分負載容積比之間的差異，例如，所述端口的數(shù)量和位置以及閥允許通過所述端口的蒸氣的量都可被用于調(diào)整壓縮機32的部分負載容積比。在另一示例性實施方案中，所述端口 88的配置或形狀可被用于調(diào)整壓縮機32的部分負載容積比。圖5和6示出壓縮機的示例性實施方案。壓縮機132包括壓縮機殼體76，其包含
8壓縮機32的工作部件。壓縮機殼體76包括進入口殼體78和轉(zhuǎn)子殼體80。來自蒸發(fā)器38 的蒸氣可被導(dǎo)向至壓縮機132的進入口通路84。壓縮機132壓縮蒸氣并將壓縮蒸氣通過排出通路82傳送至冷凝器34。馬達50可通過驅(qū)動軸連接至壓縮機132的轉(zhuǎn)子。壓縮機 132的轉(zhuǎn)子可通過相互嚙合的槽脊和凹槽(lands and grooves)而彼此匹配地接合。壓縮機132的每一轉(zhuǎn)子都可在位于轉(zhuǎn)子殼體80內(nèi)的精確加工的缸體86中旋轉(zhuǎn)。在圖5-8示出的示例性實施方案中，端口 88可在缸體86中被定位在轉(zhuǎn)子排出端之前。端口 88可為壓縮袋中的蒸氣提供從轉(zhuǎn)子的中間點到排出通路82的流動路徑。閥90 可被用于(完全或部分地)打開和關(guān)閉由端口 88提供的流動路徑。閥90可被定位在轉(zhuǎn)子下方并基本垂直于蒸氣流地延伸跨越壓縮機132。在一個示例性實施方案中，閥90可通過使蒸氣從端口 88流至排出通路82或使蒸氣不能從端口 88流至排出通路82來自動控制壓縮機32的容積比。根據(jù)閥90的位置，閥90可向壓縮機132提供兩個(或更多個)預(yù)定容積比。一個(或多個)端口 88可在與缸體86的陽轉(zhuǎn)子和/或陰轉(zhuǎn)子相關(guān)聯(lián)的部分處延伸穿過缸體86。在示例性實施方案中，與陽轉(zhuǎn)子相關(guān)聯(lián)的一個(或多個)端口 88的尺寸可以不同于與陰轉(zhuǎn)子相關(guān)聯(lián)的一個(或多個)端口 88的尺寸。排出通路82可部分在閥90下方延伸，且端口 88可包括被流體連接至排出通路82的通道。圖7和8分別示出處于打開位置和關(guān)閉位置的閥90，用于允許或防止蒸氣從端口 88流至排出通路82。在圖7中，閥90被定位在關(guān)閉位置，由此防止或阻止蒸氣從端口 88 流至排出通路82。在閥90處于關(guān)閉位置的情況下，隨著蒸氣朝排出通路82軸向地行進，壓縮機132中轉(zhuǎn)子對蒸氣的壓縮可通過轉(zhuǎn)子使容積減小來實現(xiàn)，這導(dǎo)致壓縮機132在全負載容積比下運行。在圖8中，閥90被定位在打開位置，由此允許蒸氣從端口 88流至排出通路82。在閥90處于打開位置的情況下，隨著蒸氣朝排出通路82軸向地行進，壓縮機132中轉(zhuǎn)子對蒸氣的壓縮可通過轉(zhuǎn)子使容積減小來實現(xiàn)。然而，部分蒸氣可流至端口 88并接著流至排出通路82。換句話說，當(dāng)閥90處于打開位置時，壓縮袋中的部分蒸氣可通過從端口 88行進至排出通路82來繞過轉(zhuǎn)子的一部分。來自轉(zhuǎn)子排出端的排出通路82中的蒸氣和來自端口 88 的蒸氣導(dǎo)致排出處蒸氣的體積更大和壓縮機132的部分負載壓縮比。閥90可包括緊貼地定位在孔104中的閥體或梭狀物102，以避免不必要的泄漏。 閥體102還可包括一個或多個墊圈或密封件，以防止流體泄漏。閥體102可具有變化的直徑，包括較大直徑部分106和較小直徑部分108。在如圖9所示的一個示例性實施方案中， 閥體102可具有對應(yīng)于缸體86中每一端口 88的大直徑部分106。在一個示例性實施方案中，孔104的端部可被密封且孔104的部分或容積可由流體加壓或排出，以使閥體102在孔 104中來回移動。當(dāng)閥體102被定位在關(guān)閉位置時(圖7和9)，閥體102的較大直徑部分 106阻塞或關(guān)閉端口 88。當(dāng)閥體102被定位打開位置時(見圖8)，閥體102的較小直徑部分108被定位為鄰近端口 88，以允許蒸氣從端口 88繞較小直徑部分108流至排出通路82。在示例性實施方案中，根據(jù)吸入壓強(例如，進入進入口通路84的蒸氣壓強)以及排出壓強(例如，從排出通路82排出的蒸氣壓強)，閥90可自動打開或關(guān)閉。例如，吸入壓強可被應(yīng)用至位于閥體102的一個端部處的較大直徑部分106，而排出壓強可被應(yīng)用至位于閥體102另一端部處的較小直徑部分108。處于吸入壓強下的流體可通過內(nèi)部或外部管道被提供至孔104和較大直徑部分106，以在閥體102上產(chǎn)生第一力。應(yīng)用至閥體102的第一力可等于流體壓強(吸入壓強)乘以較大直徑部分106的面積。類似地，處于排出壓強的流體可通過內(nèi)部或外部管道被提供至孔104和較小直徑部分108，以在閥體102上產(chǎn)生與閥體102上的第一力相對的第二力。應(yīng)用至閥體102的第二力可等于流體壓強(排出壓強)乘以較小直徑部分108的面積。當(dāng)?shù)谝涣Φ扔诘诙r，閥體102可保持基本固定的位置。當(dāng)?shù)谝涣Τ^第二力時，閥體102可在孔104內(nèi)被推動或移動，以將閥90定位在打開位置或關(guān)閉位置。在圖7的示例性實施方案中，第一力使閥體102移向關(guān)閉位置。相反，當(dāng)?shù)诙Υ笥诘谝涣r，閥體 102可在孔104內(nèi)被推動或移動，以將閥90定位在與第一力較大時獲得的閥位置的相對的位置處。在圖8的示例性實施方案中，第二力使閥體102移向打開位置。圖10是一圖表， 其顯示了在一個示例性實施方案中對于選定的飽和排出溫度，閥體102上第一力和第二力之間的力之差(以及相應(yīng)的閥位置)，并給出閥體102的特定轉(zhuǎn)換點的實例。該轉(zhuǎn)換點可通過調(diào)整作用在閥體102上的壓強或彈簧力而被移動。在示例性實施方案中，較大直徑部分106和較小直徑部分108的尺寸可設(shè)定為在吸入和排出壓強達到預(yù)定點時允許閥體102能夠自動移動。例如，該預(yù)定點可與預(yù)選定壓縮比或預(yù)選定容積比相關(guān)。在另一示例性實施方案中，閥90可包括機械止動件，例如，位于孔104中的肩部，以限制閥體102向兩個位置(例如，打開和關(guān)閉位置)的運動。在另一示例性實施方案中，閥體102可移向在打開和關(guān)閉位置之間的中間位置，該中間位置允許蒸氣從端口 88的部分流動，以獲得壓縮機132的另一容積比。在另一示例性實施方案中，閥體102可具有多個變化直徑部分，以基于每個變化直徑部分允許的流自端口 88的蒸氣的量為壓縮機132獲得不同的容積比。在另一示例性實施方案中，一個彈簧可定位在孔104中，靠近較大直徑部分106， 以補充第一力。使用彈簧可使關(guān)閉位置和打開位置之間的過渡平滑，并且如果力之差保持在轉(zhuǎn)換點附近，則使用彈簧還可避免位置之間的頻繁轉(zhuǎn)換。在另一示例性實施方案中，彈簧還可被定位在孔104中，靠近較小直徑部分108，以補充第二力。在另一示例性實施方案中，閥體102的位置可由一個或多個電磁閥控制，以改變閥體102每個端部處的壓強?？赏ㄟ^感應(yīng)壓縮機132外側(cè)或外部的吸入和排出壓強并接著調(diào)整閥體102每個端部上的壓強來控制所述電磁閥。在圖11-14示出的示例性實施方案中，端口 288可被定位在缸體286中，位于轉(zhuǎn)子的排出端部之前。端口 288可向壓縮袋中的蒸氣提供從轉(zhuǎn)子的中間點至排出通路282的流動路徑。閥290可被用于(完全或部分地)打開和關(guān)閉由端口 288提供的流動路徑。閥 290可被定位在轉(zhuǎn)子下方并基本平行于壓縮機232中的蒸氣流延伸。在一個示例性實施方案中，根據(jù)系統(tǒng)工況，閥290可通過使蒸氣能夠從端口 288流至排出通路282或使蒸氣不能從端口 288流至排出通路282來控制壓縮機232的容積比。根據(jù)閥四0的位置，閥290可向壓縮機232提供兩個(或更多個)預(yù)定容積比。端口 288可在與陽轉(zhuǎn)子和/或陰轉(zhuǎn)子相關(guān)聯(lián)的缸體286部分處延伸穿過缸體觀6。在示例性實施方案中，與陽轉(zhuǎn)子相關(guān)聯(lián)的端口 288的尺寸可以不同于與陰轉(zhuǎn)子相關(guān)聯(lián)的端口觀8的尺寸。排出通路282可部分在閥290 下方延伸，且端口 288可包括被流體連接至排出通路觀2的通道。圖12示出處于關(guān)閉位置的閥^OA,由此防止或阻止蒸氣從端口 288流至排出通路觀2 ；并示出處于打開位置的閥^OB,由此允許蒸氣從端口 288流至排出通路觀2。在閥290A處于關(guān)閉位置和閥^OB處于打開位置的情況下，隨著蒸氣朝閥^OA和^OB的排出通路282軸向地行進，壓縮機232中轉(zhuǎn)子對蒸氣的壓縮可通過轉(zhuǎn)子使容積減小來實現(xiàn)。然而，部分蒸氣可流至與閥相關(guān)聯(lián)的端口 288并接著流至排出通路觀2。來自轉(zhuǎn)子排出端的排出通路觀2中的蒸氣和來自與閥相關(guān)聯(lián)的端口 288的蒸氣導(dǎo)致排出處蒸氣的體積更大和壓縮機232的第一個部分負載壓縮比。當(dāng)閥^OA和^OB都處于關(guān)閉位置時，隨著蒸氣朝排出通路282軸向地行進，壓縮機232中轉(zhuǎn)子對蒸氣的壓縮可通過轉(zhuǎn)子使容積減小來實現(xiàn)，這導(dǎo)致壓縮機232在全負載容積比下運行。當(dāng)閥^OA和^OB都處于打開位置時，隨著蒸氣朝排出通路282軸向地行進， 壓縮機232中轉(zhuǎn)子對蒸氣的壓縮可通過轉(zhuǎn)子使容積減小來實現(xiàn)。然而，部分蒸氣可流進端口 288并接著流至排出通路觀2。換句話說，當(dāng)^OA和^OB都處于打開位置時，壓縮袋中的部分蒸氣可通過從端口 288行進至排出通路282來繞過轉(zhuǎn)子的一部分。來自轉(zhuǎn)子排出端的排出通路觀2中的蒸氣和來自端口觀8的蒸氣導(dǎo)致排出處蒸氣的體積更大和壓縮機132 的低于第一個部分負載壓縮比的第二個部分負載壓縮比。閥290可包括緊貼地定位在孔204中的閥體202，以避免不必要的泄漏。閥體202 還可包括一個或多個墊圈或密封件，以防止流體泄漏。閥體202可具有基本一致的直徑。在一個示例性實施方案中，孔204的一端可被密封，且可在孔204密封端的附近提供流體接頭 206?？?04的另一端可被暴露至排出壓強下的流體。流體接頭206可被用于調(diào)整孔204 密封端中的流體壓強的幅度，即，對孔204的密封端加壓或排出，以使閥體202在孔204中來回移動。流體接頭206可被連接至閥208(見圖14)，例如比例閥或三向閥，其用于通過流體接頭206向孔204的密封端供應(yīng)不同壓強的流體。閥208可允許處于排出壓強(Pd)的流體、處于低于排出壓強的參考壓強(Pkef)的流體或者處于排出壓強和參考壓強的流體的混合物流至流體接頭206。在一個示例性實施方案中，參考壓強可等于或大于吸入壓強。在另一示例性實施方案中，閥208可利用來自潤滑系統(tǒng)的油來運行。在另一示例性實施方案中，可使用多個閥向流體接頭206供應(yīng)流體。閥208可基于測得的系統(tǒng)參數(shù)(例如，排出壓強、吸入壓強、蒸發(fā)溫度、冷凝溫度或其他適合的參數(shù))通過控制系統(tǒng)來控制。當(dāng)閥體202 被定位在關(guān)閉位置時，閥體202阻塞或關(guān)閉端口觀8。當(dāng)閥體202被定位在打開位置時，閥體202至少部分地遠離端口 288移動，以允許來自端口 288的蒸氣流至排出通路觀2。蒸氣可從端口 288流至排出通路觀2，這是因為壓縮袋中的壓強比排出壓強大。一旦蒸氣進入端口觀8，就可能因蒸氣在孔204中的膨脹而在蒸汽中出現(xiàn)壓降。在一個示例性實施方案中，閥290可根據(jù)向孔204的密封端供應(yīng)流體或從密封端移走流體而打開或關(guān)閉。為了將閥體202移動至關(guān)閉位置，處于排出壓強的流體通過閥208 被供應(yīng)至流體接頭206。處于排出壓強的流體通過克服被施加至閥體202相對側(cè)的力將閥體202遠離孔204的密封端移動，以關(guān)閉或密封端口觀8。相反，為了將閥體202移動至打開位置，處于參考壓強的流體通過閥208被供應(yīng)至流體接頭206。處于參考壓強的流體使得閥體202能夠朝向孔204的密封端移動，以打開或露出端口觀8，因為施加至閥體202相對側(cè)的力大于施加至孔204密封端的閥體202的力。使用閥208來調(diào)整孔204密封端中流體壓強的幅度，這使得閥290能夠根據(jù)具體的系統(tǒng)工況而打開或關(guān)閉。在另一示例性實施方案中，一個彈簧可被定位在孔204的密封端，以補充用于關(guān)閉閥的流體的力。使用彈簧可使關(guān)閉位置和打開位置之間的過渡平滑，并可在力之差位于轉(zhuǎn)換點附近時避免位置之間的頻繁轉(zhuǎn)換。在又一示例性實施方案中，多個閥290可被獨立地控制，以允許一個閥290打開， 同時關(guān)閉另一閥四0。當(dāng)多個閥四0被獨立地控制時，每個閥都可具有相應(yīng)的閥208，其被獨立地控制，以如系統(tǒng)工況所確定的將流體供應(yīng)至閥四0。在另一示例性實施方案中，多個閥 290可被聯(lián)合控制，以具有同時打開或關(guān)閉的閥。當(dāng)多個閥290被聯(lián)合控制時，單個閥208 可用于將流體供應(yīng)至多個閥四0。然而，每個閥290都可具有相應(yīng)的閥208，其接收共同或聯(lián)合控制信號，以打開或關(guān)閉閥四0。在圖15示出的又一示例性實施方案中，孔204可通過通道210被連接至排出通路 282.當(dāng)孔204的尺寸不允許孔204和排出通路282之間的直接流體連接時，可使用通道 210。通道210可具有任何適合的尺寸或形狀，以允許流體從孔204流至排出通路觀2。在圖16-18示出的示例性實施方案中，端口 388可被定位在缸體386中，位于轉(zhuǎn)子的排出端之前。端口 388可向壓縮袋中的蒸氣提供從轉(zhuǎn)子的中間點至排出通路382的流動路徑。閥390可用于(完全或部分地)打開和關(guān)閉由端口 388提供的流動路徑。閥390可被定位在轉(zhuǎn)子下方且處于轉(zhuǎn)子之間的基本中間位置，并基本平行于壓縮機332中的蒸氣流延伸。在一個示例性實施方案中，根據(jù)系統(tǒng)工況，閥390可通過使蒸氣能夠從端口 388流至排出通路382或使蒸氣不能從端口 388流至排出通路382來控制壓縮機332的容積比。根據(jù)閥390的位置，閥390可向壓縮機332提供兩個(或更多個)預(yù)定容積比。端口 388可在與陽轉(zhuǎn)子和/或陰轉(zhuǎn)子相關(guān)聯(lián)的缸體386的部分處延伸穿過缸體386。在示例性實施方案中，與陽轉(zhuǎn)子相關(guān)聯(lián)的端口 388的尺寸可以不同于與陰轉(zhuǎn)子相關(guān)聯(lián)的端口 388的尺寸。圖16示出處于關(guān)閉位置的閥390，由此防止或阻止蒸氣從端口 388流至排出通路 382。當(dāng)閥390處于關(guān)閉位置時，隨著蒸氣朝排出通路382軸向地行進，壓縮機332中轉(zhuǎn)子對蒸氣的壓縮可通過轉(zhuǎn)子使容積的減小來實現(xiàn)，這導(dǎo)致壓縮機332的全負載容積比。圖17示出處于打開位置的閥390，由此允許蒸氣從端口 388流至排出通路382。當(dāng)閥390處于打開位置時，隨著蒸氣朝排出通路382軸向地行進，壓縮機332中轉(zhuǎn)子對蒸氣的壓縮可通過轉(zhuǎn)子使容積減小來實現(xiàn)。然而，部分蒸氣可流進端口 388并接著流至排出通路382。換句話說， 當(dāng)閥390處于打開位置時，壓縮袋中的一部分蒸氣可通過從端口 388行進至排出通路382 而繞過轉(zhuǎn)子的一部分。來自轉(zhuǎn)子排出端的排出通路382中的蒸氣和來自端口 388的蒸氣導(dǎo)致排出處蒸氣的體積更大和壓縮機332低于全負載壓縮比的部分負載壓縮比。閥390可包括緊貼地定位在孔304中的閥體302，以避免不必要的泄漏。閥體302 還可包括一個或多個墊圈或密封件，以防止流體泄漏。閥體302可具有基本一致的直徑。在一個示例性實施方案中，孔304的一端可被密封，且可在孔304密封端的附近提供流體接頭 306?？椎牧硪欢丝杀槐┞吨僚懦鰤簭娤碌牧黧w。流體接頭306可被用于調(diào)整孔204密封端的流體壓強的幅度，即，對孔204的密封端加壓或排出，以使閥體302在孔304中來回移動。流體接頭306可被連接至閥，例如比例閥或三向閥，其用于通過流體接頭306向孔304 的密封端供應(yīng)不同壓強的流體。處于排出壓強(Pd)的流體、處于低于排出壓強的參考壓強 (Peef)的流體或者處于排出壓強和參考壓強的流體的混合物可流至流體接頭306。在另一示例性實施方案中，可使用多個閥向流體接頭306供應(yīng)流體。供應(yīng)流體接頭306的閥可基于測得的系統(tǒng)參數(shù)(例如，排出壓強、吸入壓強、蒸發(fā)溫度、冷凝溫度或其他適合的參數(shù))通過控制系統(tǒng)來控制。當(dāng)閥體302被定位在關(guān)閉位置時，閥體302阻塞或關(guān)閉端口 388。當(dāng)閥
12體302被定位在打開位置時，閥體302遠離端口 388移動，以允許蒸氣從端口 388流至排出通路382。在一個示例性實施方案中，閥390可根據(jù)向孔304密封端供應(yīng)流體或從密封端移走流體而打開或關(guān)閉。為了將閥體302移動至關(guān)閉位置，處于排出壓強的流體被供應(yīng)至流體接頭306。處于排出壓強的流體通過克服被施加至閥體302相對側(cè)的力使得閥體302遠離孔304的密封端移動，以關(guān)閉或密封端口 388。相反，為了將閥體302移動至打開位置，處于參考壓強的流體被供應(yīng)至流體接頭306。處于參考壓強的流體使得閥體302能夠朝向孔 304的密封端移動，以打開或露出端口 388，因為施加至閥體302相對側(cè)的力大于施加至孔 304密封端的閥體302的力。對孔304密封端的加壓或排出使得閥390能夠根據(jù)具體工況而打開和關(guān)閉。在另一示例性實施方案中，一個彈簧可被定位在孔304的密封端，以補充用于關(guān)閉閥的流體的力。使用彈簧可使在關(guān)閉位置和打開位置之間的過渡平滑。在示例性實施方案中，容積比控制系統(tǒng)的端口和/或閥可用來通過以下方式調(diào)整壓縮機的容積比調(diào)整端口和/或閥的尺寸，和/或相對于轉(zhuǎn)子和/或排出路徑定位端口和 /或閥。通過增大端口的尺寸，更大體積的蒸氣可穿過端口。類似地，通過減小端口的尺寸， 更少體積的蒸氣可穿過端口。額外地或替代地，相對于一個閥包括多個端口可增大蒸氣的體積。通過將端口和閥更接近于轉(zhuǎn)子的排出端定位，可降低穿過端口行進的蒸氣的體積差。 類似地，通過將端口和閥更遠離轉(zhuǎn)子的排出端定位，可提高穿過端口行進的蒸氣的體積差。在其他示例性實施方案中，孔和在閥中使用的閥體可具有易于制造的標(biāo)準(zhǔn)形狀。 例如，孔可以為圓柱形，包括直立圓柱形，閥體可以為相應(yīng)的柱形或活塞形，包括直立圓柱形。然而，孔和閥體可具有如所需的能夠打開和關(guān)閉缸體中端口的任何適合形狀。在另一示例性實施方案中，滑閥及其相應(yīng)控制可以與容積比控制系統(tǒng)一起使用。 與容積比控制系統(tǒng)一起使用滑閥可提供更平滑的容積與輸氣量曲線(Vi vs. capacity curve)ο盡管僅示出和描述了本發(fā)明的一些特征和實施方案，但是在本質(zhì)上不偏離在權(quán)利要求中所陳述的技術(shù)方案的新穎性教導(dǎo)和優(yōu)點的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可想到許多修改和變化(例如，在各種元件的大小、尺寸、結(jié)構(gòu)、形狀和比例，參數(shù)值(例如溫度、壓強等)， 安裝布置，材料的使用，顏色，定向等方面的變型)。任何過程或方法步驟的次序或順序可根據(jù)替代實施方案而改變或重新排序。因此，可以理解的是，所附權(quán)利要求旨在覆蓋所有這些落在本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)的修改和改變。另外，為了提供示例性實施方案的簡練說明，并沒有描述實際實施方案的所有特征(例如，那些不涉及目前實施本發(fā)明所預(yù)期的最佳模式的特征，或那些不涉及本發(fā)明要求授權(quán)的特征)。應(yīng)理解的是，在任何實際實施方案的發(fā)展過程中，如在任何工程或設(shè)計項目中，可做出大量的具體實施決策。如此的開發(fā)工作是復(fù)雜和費時的，但仍然是受益本公開內(nèi)容的普通技術(shù)人員設(shè)計、加工和生產(chǎn)的常規(guī)任務(wù)，不需要過多的實驗。
權(quán)利要求
1.一種壓縮機，包括一個壓縮機構(gòu)，該壓縮機構(gòu)被配置和定位為從進入口通路接收蒸氣并將壓縮的蒸氣提供至排出通路；一個端口，被定位在所述壓縮機構(gòu)內(nèi)，用于使所述壓縮機構(gòu)中的一部分蒸氣旁通至所述排出通路；一個閥，被配置和定位為控制蒸氣流過所述端口，該閥具有允許蒸氣從所述壓縮機構(gòu)流至所述排出通路的第一位置，以及防止蒸氣從所述壓縮機構(gòu)流至所述排出通路的第二位置；該壓縮機具有對應(yīng)于所述閥處于第二位置的第一容積比，以及對應(yīng)于所述閥處于第一位置的第二容積比，所述第一容積比大于所述第二容積比；以及根據(jù)預(yù)定工況控制該閥，以使所述壓縮機運行在所述第一容積比或所述第二容積比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機，其中該閥包括定位在孔中的閥體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓縮機，其中根據(jù)施加至所述閥體相對端的力之差，所述閥體能夠在所述孔中在所述第一位置和所述第二位置之間移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓縮機，其中所述孔被定位所述壓縮機構(gòu)中，基本橫向于所述壓縮機構(gòu)中的蒸氣流。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓縮機，其中所述閥體包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一直徑，所述第二部分具有小于所述第一直徑的第二直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓縮機，其中處于第一壓強的第一流體被供應(yīng)至所述孔，以將第一力施加在所述閥體的第一部分上；處于第二壓強的第二流體被供應(yīng)至所述孔，以將第二力施加在所述閥體的第二部分上；以及所述第二壓強大于所述第一壓強。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓縮機，其中響應(yīng)于所述閥體的第一部分被定位在所述孔中遠離所述端口，所述閥處于所述第一位置，以允許蒸氣通過所述端口而流至所述孔中；響應(yīng)于所述閥體的第一部分被定位在所述孔中以關(guān)閉所述端口，所述閥處于第二位置，從而防止蒸氣通過所述端口而流至所述孔中；以及響應(yīng)于所述第二力大于所述第一力，所閥被定位在所述第一位置；并且響應(yīng)于所述第一力大于所述第二力，所述閥被定位在所述第二位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓縮機，其中所述孔被定位在所述壓縮機構(gòu)中，基本平行于所述壓縮機構(gòu)中的蒸氣流。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的壓縮機，其中處于第一壓強的第一流體被供應(yīng)至所述孔，以將第一力施加在所述閥體靠近所述排出通路的第一端上；以及處于第二壓強的第二流體被供應(yīng)至所述孔，以將第二力施加在所述閥體與第一端相對的第二端上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的壓縮機，其中響應(yīng)于所述閥體被定位在所述孔中遠離所述端口，所述閥處于第一位置，以允許蒸氣通過所述端口而流至所述孔中；響應(yīng)于所述閥體被定位在所述孔中以關(guān)閉端口，所述閥處于第二位置，從而防止蒸氣通過所述端口而流至所述孔中；以及響應(yīng)于所述第一力大于所述第二力，所述閥被定位在所述第一位置；并且響應(yīng)于所述第二力大于所述第一力，所述閥被定位在所述第二位置。
11.一種螺桿式壓縮機，包括一個接收蒸氣的進入口通路和一個供應(yīng)蒸氣的排出通路；一對相互嚙合的轉(zhuǎn)子，該對相互嚙合的轉(zhuǎn)子中的每個轉(zhuǎn)子被定位在相應(yīng)的缸體中，該對相互嚙合的轉(zhuǎn)子被配置為從所述進入口通路接收蒸氣并將壓縮的蒸氣提供至所述排出通路；一個端口，被定位在至少一個轉(zhuǎn)子缸體中，以使一部分蒸氣從該對相互嚙合的轉(zhuǎn)子形成的壓縮袋旁通到所述排出通路；一個閥，被配置和定位為控制蒸氣流過所述端口，該閥具有允許蒸氣從所述壓縮袋流至所述排出通路的打開位置，以及防止蒸氣從所述壓縮袋流至所述排出通路的關(guān)閉位置；該壓縮機具有對應(yīng)于所述閥處于關(guān)閉位置的第一容積比以及對應(yīng)于所述閥處于打開位置的第二容積比，所述第一容積比大于所述第二容積比；以及根據(jù)預(yù)定工況控制該閥，以使所述壓縮機運行在所述第一容積比或所述第二容積比。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的螺桿式壓縮機，其中該閥包括定位在孔中的閥體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的螺桿式壓縮機，其中該孔被定位為基本平行于該對相互嚙合的轉(zhuǎn)子中的蒸氣流。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的螺桿式壓縮機，其中該孔被定位在所述缸體之間或靠近一個缸體。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的螺桿式壓縮機，其中該閥包括定位在第一孔中第一閥體和定位在第二孔中的第二閥體；所述第一孔和所述第二孔被定位為靠近相應(yīng)缸體，基本平行于該對相互嚙合的轉(zhuǎn)子中的蒸氣流；以及響應(yīng)于所述第一閥體或所述第二閥體中的至少一個被定位在相應(yīng)孔中遠離相應(yīng)端口， 該閥處于打開位置，以允許蒸氣流過所述端口。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的螺桿式壓縮機，其中處于排出壓強的第一流體被供應(yīng)至所述孔，以將第一力施加在所述閥體靠近所述排出通路的第一端上；處于第二壓強的第二流體被供應(yīng)至所述孔，以將第二力施加在所述閥體與第一端相對的第二端上；以及響應(yīng)于施加至所述閥體的第一力和第二力的差，所述閥體能夠在所述孔中在打開位置和關(guān)閉位置之間移動。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的螺桿式壓縮機，還包括一個控制所述第二流體流動的控制閥，該控制閥被配置為將處于排出壓強的流體或壓強低于排出壓強的流體提供為所述第二流體。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的壓縮機，其中響應(yīng)于所述閥體被定位在所述孔中遠離所述端口，所述閥處于打開位置，以允許蒸氣通過所述端口而流至所述孔中；響應(yīng)于所述閥體被定位在所述孔中以關(guān)閉所述端口，所述閥處于關(guān)閉位置，從而防止蒸氣通過所述端口而流至所述孔中；以及響應(yīng)于所述第一力大于所述第二力，所述閥被定位在打開位置；并且響應(yīng)于所述第二力大于所述第一力，所述閥被定位在關(guān)閉位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的螺桿式壓縮機，其中該孔被定位為基本橫向于該對相互嚙合的轉(zhuǎn)子中的蒸氣流。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的螺桿式壓縮機，其中該閥體包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一直徑，所述第二部分具有小于所述第一直徑的第二直徑；處于吸入壓強的第一流體被供應(yīng)至所述孔且一個彈簧被定位在所述孔中靠近所述閥體的第一位置，以將第一力施加在所述閥體的第一部分上；處于排出壓強的第二流體被供應(yīng)至所述孔，以將第二力施加在所述閥體的第二部分上；響應(yīng)于施加至所述閥體的所述第一力和所述第二力的差，所述閥體能夠在所述孔中在打開位置和關(guān)閉位置之間移動；響應(yīng)于所述閥體的第一部分被定位在所述孔中遠離所述端口，所述閥處于打開位置， 以允許蒸氣通過所述端口而流至所述孔中；響應(yīng)于所述閥體的第一部分被定位在所述孔中以關(guān)閉所述端口，所述閥處于關(guān)閉位置，從而防止蒸氣通過所述端口而流至所述孔中；以及響應(yīng)于所述第二力大于所述第一力，所述閥被定位在打開位置；并且響應(yīng)于所述第一力大于所述第二力，所述閥被定位在關(guān)閉位置。
全文摘要
提供一種用于調(diào)整螺桿式壓縮機的容積比的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可使用轉(zhuǎn)子缸體中的端口使來自壓縮腔的蒸氣旁通至壓縮機的排出通路。可使用閥來打開或關(guān)閉所述端口，以獲得壓縮機中不同的容積比。
文檔編號F04C28/12GK102414448SQ201080019553
公開日2012年4月11日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日
發(fā)明者A·M·康斯托克, W·L·考普庫, 小P·奈米特 申請人:江森自控科技公司