專利名稱：螺桿壓縮機中的氣動滑閥的制作方法
背景技術：
本發(fā)明涉及一種回轉(zhuǎn)壓縮機中氣體的壓縮作用，更具體地說，本發(fā)明涉及利用一種氣態(tài)介質(zhì)來控制在致冷螺桿壓縮機中的一個滑閥的位置。
在致冷系統(tǒng)中使用壓縮機，以將來自蒸發(fā)器的一種致冷劑氣體的壓力升高到冷凝器壓力(更普遍地是分別被稱為吸氣壓力和排氣壓力)，該壓力下能最大限度的利用致冷劑來冷卻所希望的介質(zhì)。在這類系統(tǒng)中通常使用許多種壓縮機，其中包括回轉(zhuǎn)螺桿壓縮機?；剞D(zhuǎn)螺桿壓縮機應用所安裝的凸形轉(zhuǎn)子和凹形轉(zhuǎn)子，供在工作室內(nèi)旋轉(zhuǎn)，該工作室容積被加工成一對平行交叉的端部扁平氣缸的形狀，其允許公差接近嚙合的螺桿轉(zhuǎn)子的外部尺寸和形狀。
一臺螺桿壓縮機具有低壓端和高壓端，它們分別確定通往工作室的吸氣口和排氣口。在吸氣壓力下致冷劑氣體從壓縮機的低壓端處的吸氣區(qū)進入吸氣口，并被運送到該嚙合的轉(zhuǎn)子和工作室內(nèi)壁之間形成的人字形壓縮腔室內(nèi)。
當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，該壓縮腔室相對吸氣口關閉，并且隨著腔室的體積減小而產(chǎn)生氣體壓縮作用。該壓縮腔室圓周式軸向延伸到壓縮機的高壓端，在這里它與排氣口連通。
螺桿壓縮機最典型地是應用滑閥裝置。利用該滑閥裝置在連續(xù)工作的范圍內(nèi)控制壓縮機的容量?；y組件的閥部設置在轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)并構成該轉(zhuǎn)子殼體的一部分。該滑閥組件閥部分的某些表面與轉(zhuǎn)子殼體協(xié)同工作，以限定壓縮機的工作室。
滑閥可徑向活動以暴露一部分工作室及其中轉(zhuǎn)子到螺桿壓縮機內(nèi)處于吸氣壓力下的一個位置，但不是吸氣口。當滑閥打開越來越大程度時，更大部分的工作室及其中螺桿轉(zhuǎn)子容易通過滑閥受到吸氣壓力，而不是通過吸氣口。那樣暴露的轉(zhuǎn)子和工作室部分避免了在壓縮過程中的嚙合，并且壓縮機的容量成比例減小。因此，滑閥在滿載和卸載兩個極端位置之間的定位，就象壓縮機及在其中應用的系統(tǒng)的容量一樣，容易受到控制。在歷史上，滑閥已用油進行液壓式定位，該油在壓縮機內(nèi)具有各種各樣的別的用途。
在致冷應用中，這種油在螺桿壓縮機中的別的用途包括軸承潤滑和將油噴入壓縮機工作室內(nèi)經(jīng)受壓縮的氣體中。噴射的油在嚙合的螺桿轉(zhuǎn)子之間及轉(zhuǎn)子和工作室內(nèi)表面之間起一種密封劑作用。噴射的油還起潤滑作用，并防止轉(zhuǎn)子之間的過度磨損。最后，在某些應用中，油被噴入工作室以冷卻經(jīng)受壓縮的致冷劑，反過來該致冷劑減少了壓縮機中的熱膨脹，并使起動時具有更嚴密的轉(zhuǎn)子間隙。
這種油最典型地來源于一個油分離器，在油分離器中使用排氣壓力將分離器中油槽內(nèi)的油驅(qū)動到壓縮機的噴射口和軸承表面，并用以控制滑閥的位置。在這種情況下，在相對壓力較高的油源(油分離器)和處于相對較低壓力下的壓縮機內(nèi)的一個位置之間的壓差被利用來最終使油在用過之后返回到油分離器。
在此方面，已用于螺桿壓縮機中其預定目的的油被從其使用位置排出或排放到壓縮機內(nèi)或應用壓縮機的系統(tǒng)中一個壓力相對比較低的位置。在典型情況下，或是在第一種情況下使用，這種油被排出或排放到一個在吸氣壓力下，或是在處于壓縮機吸氣和排氣壓力中間的某些壓力下含有致冷劑氣體的位置。
這種油在其排出、排放或使用的位置處與致冷劑氣體混合，或變成這種油夾帶在致冷劑氣體中，并在排氣壓力下，以從壓縮機中排放的壓縮致冷劑氣流形式輸送回到油分離器中。該油在分離器中與致冷劑氣體分離，并沉降在油槽中，最常是使用油分離器中存在的排氣壓力使油從該油槽中通回上述的壓縮機位置，供進一步使用。但是，即使在發(fā)生分離過程之后，油分離器的油槽中油都會有致冷劑氣泡和/或一些溶解的致冷劑。事實上，該分離后的油可能會有10-20％致冷劑(以重量計)，取決于所用的特定油和致冷劑的溶解度性質(zhì)。
在利用這種油來給螺旋式壓縮機中滑閥液壓定位時的一個困難和缺點涉及到這一事實，即用于那種目的的油如上所述典型地含有一些溶解的致冷劑和/或致冷劑氣泡。由于使用這種流體給活塞(用其驅(qū)動壓縮機的滑閥)液壓定位的結果，滑閥的響應有時可能是不一致的、不穩(wěn)定的和/或滑閥的位置可能隨著液壓流體蒸汽(所謂“放氣”)中夾帶的溶解的致冷劑量變化或隨著夾帶的致冷劑氣泡破裂而改變。
當滑閥的驅(qū)動活塞安裝于其中的氣缸中壓力排掉時，產(chǎn)生致冷劑從液壓流體中放氣，而造成壓縮機卸載，及夾帶在其中的致冷劑氣泡破裂造成液壓的流體中體積的變化，這種體積變化影響那種流體保持滑閥位置或在第一種情況下使滑閥適當定位的能力。另外，在某些條件下，如壓縮機起動時的環(huán)境溫度會引起壓縮機排放口下游的系統(tǒng)壓力要比壓縮機工作室內(nèi)氣體經(jīng)受壓縮的氣體壓力低，該油分離器中的壓力可能不足以引起滑閥移動或?qū)Π踩煽康膲嚎s機操作十分敏感。
在用油來對致冷螺桿壓縮機中的滑閥進行液壓定位時，還有另外一個缺點與下面事實有關，即致冷劑氣泡的量和其中所含的溶解的流體致冷劑隨時間及隨輸送到滑閥驅(qū)動氣缸的特定批號潤滑劑的特性和組成不同而變化。在這方面，最典型的是通過一個條件來控制滑閥，即將加載電磁閥或卸載電磁閥打開一預定的時間周期，使滑閥的運動是隨著該預定的時間周期可重復并且是一致的。那種條件又取決于下面的條件，即在這種時間周期中通往滑閥驅(qū)動氣缸或從中排出的油的特性和組成是一致的。
但是，由于供應給滑閥驅(qū)動氣缸或從滑閥驅(qū)動氣缸中排出的油的特性和組成相對于其中所含的致冷劑性質(zhì)和量是不一致的，所以在任何特定的時間周期內(nèi)滑閥的運動都不能精確重復或預測。從控制觀點來看，這種缺乏一致性和可重復性是不利的，并且降低了壓縮機的效率。
因此需要有一種裝置，利用該裝置來控制滑閥在致冷螺桿壓縮機中的位置，該螺桿壓縮機消除與使用液壓流體有關的缺點，在該液壓流體中存在溶解的致冷劑和/或致冷劑氣泡，并能在所有壓縮機和系統(tǒng)的工作條件下，更精確和一致的控制滑閥的位置，這些工作條件包括下游的系統(tǒng)壓力低于壓縮機工作室內(nèi)部壓縮腔所達到的壓力。
本發(fā)明概要本發(fā)明的一個目的是利用一種氣體而不是一種液壓流體來控制螺桿壓縮機中滑閥的位置。
本發(fā)明還有另外一個目的是在給致冷螺桿壓縮機中的滑閥定位時，應用致冷劑氣體而不是用液壓流體，以保證在一預定的時間范圍內(nèi)用于給滑閥定位的輸送給滑閥驅(qū)動氣缸或從該氣缸排出的驅(qū)動流體量是一致的和可重復的。
本發(fā)明還有一個目的是消除與使用系統(tǒng)潤滑劑對螺桿壓縮機中的滑閥進行液壓定位有關的響應性降低的情況，在該潤滑劑中存在流體致冷劑和致冷劑氣泡。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種裝置，當系統(tǒng)的工作條件造成壓縮機內(nèi)部的壓力大于其下游的系統(tǒng)工作壓力時，利用該裝置來實現(xiàn)靈敏而精確的控制螺桿壓縮機中滑閥的位置。
在此方面，本發(fā)明的一個特別目的是在腔中氣體壓力超過工作室下游氣體壓力的情況下，利用螺桿壓縮機的工作室內(nèi)壓縮腔中可以使用的氣體壓力來提供一個滑閥控制。
本發(fā)明還有另外一個目的是利用多個可獲得的處于較高壓力下的氣源中的一個來控制螺桿壓縮機中滑閥的位置。
本發(fā)明的這些目的和其它的目的從下面的優(yōu)選實施例說明和所附的圖將會了解，這些目的和其它目的是在具有滑閥的螺桿壓縮機中實現(xiàn)的，該滑閥的位置通過使用一種氣態(tài)介質(zhì)來加以控制。該介質(zhì)最好是一種流體，此流體包括在壓縮機內(nèi)經(jīng)受壓縮的氣體，并且該介質(zhì)來源于在其中應用壓縮機和氣體的系統(tǒng)，或是來源于壓縮機工作室內(nèi)的一個位置。利用一根桿將壓縮機滑閥連接到一個滑動式設置在驅(qū)動氣缸中的活塞上。
加載電磁閥和卸載電磁閥開動并控制氣態(tài)流體進入氣缸或從氣缸中排出流體，以便這樣給滑閥定位，使壓縮機以在其中應用該壓縮機的系統(tǒng)要求的速度產(chǎn)生壓縮的致冷劑氣體。加載電磁閥通過一個共用管道與兩個不同的致冷劑氣源連通流動。通過打開加載電磁閥，使氣體進入氣缸，在該氣缸中設置滑閥驅(qū)動活塞，該滑閥驅(qū)動活塞反過來又使該滑閥在進一步使壓縮機加載的方向上運動。
打開卸載電磁閥使驅(qū)動氣缸排出到壓力比較低的位置，該位置反過來又使滑閥在降低壓縮機上負載的方向上運動。在兩個或多個氣源和加載電磁閥之間設置一個止回閥裝置，以便供應給加載電磁閥驅(qū)動滑動活塞的氣體自動地從兩個或兩個以上氣源其中壓力是最高的一個中出來。
本發(fā)明的一個主要優(yōu)點是它在所謂“熱起動”條件下對滑閥組件定位的能力。當一個致冷系統(tǒng)必須在環(huán)境條件下起動時，存在熱起動的情況，導致初始的冷凝器溫度比較低，該冷凝器溫度或是接近、或是低于蒸發(fā)器溫度，而初始蒸發(fā)器溫度比較熱，或是接近或是超過冷凝器溫度。在先有技術系統(tǒng)中，此處利用該系統(tǒng)油分離器中的液壓流體給壓縮機的滑閥定位，熱起動條件多次防止在油分離器內(nèi)產(chǎn)生足夠的壓力，以便用足夠的力將油排出分離器，十分快地將滑閥定位離開卸載位置。結果，由于油壓不足以適應該系統(tǒng)內(nèi)的溫度條件，所以在實際穩(wěn)態(tài)操作之前，該冷凍系統(tǒng)可能反復關閉。
本發(fā)明的另一個重要的優(yōu)點是它以更一致和可重復的方式控制滑閥位置的能力，因而在改變操作條件的情況下增加了壓縮機的效率。這是因為在一預定的時間范圍內(nèi)輸送到滑閥驅(qū)動氣缸的致冷劑氣體的量和組成比液壓流體的情況更可定量和更一致，該液壓流體在操作中無論是以氣泡形式或是以不可溶解的形式都含有不同的和不可預測的致冷劑。
本發(fā)明通過從兩個或兩個以上這種氣源中的一個氣源提供一種氣態(tài)流體來克服這種不利性，該氣態(tài)流體呈致冷劑氣體形式，它是壓縮機在其中應用的致冷系統(tǒng)的工作流體，這種氣體處于較高的壓力，并在壓縮機開動時立即可用于給螺桿壓縮機滑閥定位。在熱起動條件下，正好在其通到排放口的開水前壓縮機工作室中壓縮腔室內(nèi)所產(chǎn)生的壓力高于其下游的壓力。在那種意義上，該壓縮機將這些條件下的致冷劑氣體“過度壓縮”到一個壓力，壓縮腔室剛一打開通到排氣口，該壓力便下降。
在本發(fā)明中，在熱起動條件下，利用這種過度壓縮來立即提供一種足夠壓力的驅(qū)動流體，以實現(xiàn)滑閥的運動對壓縮機加負載。這時，因為系統(tǒng)工作條件正?；撕?或達到了穩(wěn)態(tài)工作，所以從壓縮機排氣口下游出來的氣體將自動接管將滑閥驅(qū)動到這種程度的功能，以至在壓縮機內(nèi)停止產(chǎn)生過度壓縮。


圖1是本發(fā)明的一種螺桿滑閥位置控制裝置的剖面/示意圖。
圖2是圖1中壓縮機的軸承殼體部分放大圖，圖示出一個打開的加載電磁閥和出自壓縮機工作室中的滑閥驅(qū)動流體源。
圖3是圖1中壓縮機轉(zhuǎn)子殼體部分的放大圖，示出一個打開的加載電磁閥和從壓縮機排氣通路出來的滑閥活塞驅(qū)動流體源。
圖4是圖1中壓縮機轉(zhuǎn)子殼體的放大圖，示出一個打開的卸載電磁閥和將滑閥驅(qū)動流體排出到壓縮機內(nèi)一個壓力比較低的位置。
圖5是沿著圖1中線5-5所取的剖面圖。
圖6是圖1中實施例之外的另一個視圖，示意示出雙止回閥而不是單一止回閥組件的使用及從該系統(tǒng)油分離器來的驅(qū)動流體。
優(yōu)選實施例的說明首先參看圖1，致冷系統(tǒng)10包括一個壓縮機組件12，一個油分離器14，一個冷凝器16，一個膨脹裝置18和一個蒸發(fā)器20，它們?nèi)即B起來，致冷劑通過它們流動。壓縮機組件12包括一個轉(zhuǎn)子殼體22和一個軸承殼體24，它們合在一起被稱之為壓縮機殼體。一個凸形轉(zhuǎn)子26和一個凹形轉(zhuǎn)子28設置在壓縮機的工作室30內(nèi)，該壓縮機由轉(zhuǎn)子殼體22、軸承殼體24和滑閥組件34的閥部分32協(xié)同限定。滑閥組件34在本優(yōu)選實施例中是一種所謂功率控制滑閥組件，它還另外包括連接桿36和驅(qū)動活塞38。凸形轉(zhuǎn)子26或凹形轉(zhuǎn)子28其中一個利用一個原動機如電動機40驅(qū)動。
在吸氣壓力下，致冷劑氣體從蒸發(fā)器20流向壓縮機12低壓端處的連通吸氣區(qū)42和42A。在吸氣壓力下氣體流入吸氣口44，在此情況下是流到轉(zhuǎn)子的下面，并進入安放在轉(zhuǎn)子26和28與工作室30的內(nèi)表面之間的壓縮腔內(nèi)。利用轉(zhuǎn)子的反面轉(zhuǎn)動和嚙合，使壓縮腔尺寸減小，并呈圓周形延伸到壓縮機的高壓端，現(xiàn)在在這里壓縮氣體通過排氣口46流出工作室并流入排氣通道48。
關于排氣口46和一般意義上螺桿壓縮機的排氣口，排氣口46包括兩部分。第一部分是徑向部分46A，它在滑閥組件閥部分32的排氣端上形成，而第二部分是軸向部分46B，它在軸承殼體的排氣面中形成。這兩個排氣口部分的幾何形狀及與滑閥組件的滑動部分的相互作用控制著壓縮機的功率和效率。
排氣口46的兩個部分都影響壓縮機的功率，直至滑閥組件34卸載足夠遠，以致徑向排氣口不再位于螺桿轉(zhuǎn)子上方時為止。在那種情況下，只有軸向口以滑塊活動來確定壓縮機的功率。因此，在壓縮機起動期間，當滑閥組件34處于完全卸載位置時，排氣口46的軸向部分將是該排氣口的唯一活動部分。
排放的氣體有油夾帶于其中，它從排氣口和排氣通道中出來通向油分離器14中，在油分離器中油與壓縮的致冷劑氣體分離，并沉降到油槽50中。在油分離器14的氣體部分52中的排氣壓力作用于油槽50中的油上，以驅(qū)動這種油通過供應管線54、56和58到達壓縮機12內(nèi)的各個不同位置。在此方面，油供應管線54提供油給潤滑軸承60，而供應管線56使油通向轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)的噴射通道62。供應管線58使油通向壓縮機高壓端處的軸承64。
滑閥驅(qū)動活塞38設置在軸承罩24內(nèi)的驅(qū)動氣缸66中，正如將要看到的那樣，驅(qū)動氣缸66內(nèi)滑閥驅(qū)動活塞的位置是轉(zhuǎn)子殼體22內(nèi)滑閥組件的閥部分32的位置的決定因素。由于暴露于通道48中排氣壓力的閥部分32和活塞38端面的相對表面積，及由于靠接壓縮機滑動止擋68的閥部分32的端面暴露于吸氣壓力，而面向氣缸66的活塞38的端面被排氣壓力或更高壓力下的流體選擇性作用于其上，所以氣態(tài)流體通過孔口69進入氣缸66將引起滑閥在箭頭70的方向上運動，以給壓縮機加載。
在圖1中，圖解說明滑閥組件34和靠接滑塊止擋68的閥部分32一起處于滿負荷位置。在那個位置，工作室30及凸形和凹形螺桿轉(zhuǎn)子暴露于通過吸氣口44的壓縮機吸氣面積。
當滑閥組件34這樣被定位，以致閥部分32移動離開滑塊止擋68時，工作室30及凸形轉(zhuǎn)子26和凹形轉(zhuǎn)子28的上面部分易受轉(zhuǎn)子殼體中吸氣壓力部分影響，此外，它們通過吸氣口44暴露于吸氣區(qū)42中。那樣暴露的凸形轉(zhuǎn)子26和凹形轉(zhuǎn)子28的上面部分變成不能參與密閉的壓縮腔的確定或不能參與壓縮過程，并且壓縮機的功率相應地減小。
另外現(xiàn)在參看圖2和5，用于控制滑閥驅(qū)動活塞38的優(yōu)選實施例將在“過度壓縮”情況的范圍內(nèi)說明，這里在壓縮機工作室內(nèi)密封壓縮腔中的壓力高于排氣通道48中的壓力。當由于致冷系統(tǒng)在其中工作或壓縮機/系統(tǒng)在其中起動的環(huán)境的結果使壓縮機排氣口下游的系統(tǒng)壓力比較低時，就發(fā)生那種情況。
應該注意，當壓縮機停止運轉(zhuǎn)，滑閥將被定位到全部卸載的位置，以致由壓縮機電動機開動時所產(chǎn)生的電流保持在一定范圍內(nèi)，在圖2的過度壓縮情況下，及在其中應用壓縮機12的致冷系統(tǒng)的負載增加時，如在起動時，利用控制器72將信號傳送到定位加載電磁閥74，以便能穿過它流動。在打開位置，致冷劑氣體形式的氣動流體被允許流經(jīng)加載螺線管并進入驅(qū)動氣缸66，以便使這種流體能對滑閥驅(qū)動活塞38起作用，并造成它在箭頭70的方向上運動。
在過度壓縮情況下的氣體源是壓縮機12的工作室30內(nèi)部的密閉壓縮腔。這種工作室被設置成通過往復式止回閥組件76與加載電磁閥74流通，該往復式止回閥組件76設置在轉(zhuǎn)子殼體24內(nèi)的孔78中。而且，該孔78也能如后面將要說明的那樣，通過通道80與排氣通道48連通。
與孔78連通的還有通道82和84。通道84在孔78和加載電磁閥74之間連通。通道82經(jīng)過開口30A在工作室30中的一個密閉壓縮腔和鏜孔78之間連通。開口30A那樣設置，以便當平均腔室壓最高時，在凸形轉(zhuǎn)子側或凹形轉(zhuǎn)子側上，正好在壓縮腔通到排氣口的開口前面，連通從該密閉壓縮腔中出來的氣體。
往復式止回閥組件76屬市場上可以買到的類型，并利用定位彈簧86和閉合螺母88在孔78內(nèi)固定就位。墊圈90和92分別作為彈簧86和閥76的底面起作用，而密封圈94和96在閥組件76和孔78的內(nèi)表面之間提供一種不透水的密封。閥組件76本身設置了一個軸向運行的通道98，在該通道98中滾動地設置一個小球100。通道98通過開口98A與通道84連通，開口98A與由閥組件76限定的圓槽98B連通。
當工作室30內(nèi)位于開口30A處的氣體壓力高于排氣通道48中排氣口46下游的氣體壓力時，如圖2所示，該壓縮腔中的較高壓力經(jīng)過開口30A和通道82通入孔78，然后通入閥組件76的通道98。那個壓力作用在小球100上并抵抗排氣通道48中的壓力，該通道48經(jīng)過通道80與通道98相通，以便如圖所示將小球100定位壓住閥組件76內(nèi)的底座。
應該注意，開口30A可以通往工作室的凸形轉(zhuǎn)子側或凹形轉(zhuǎn)子側，并可將其定位成正好在壓縮腔到排氣口的開口前面與壓縮腔連通。還應注意，開口30A可以通過利用鉆入轉(zhuǎn)子殼體和/或滑閥的滑動部分的徑向通道(圖中未示出)徑向通入這個腔室中。另外還應注意，通道80可以不與排氣通道48連通，而是直接從孔78引到油分離器14或引到連接壓縮機組件的排氣通道48到油分離器的管道，而得到同樣的結果。
當小球100安裝在如圖2所示的閥組件76中時，通道80從通道84被關閉，并且通道84被打開通向來自工作室30的氣流。該氣體從加載電磁閥74通向驅(qū)動氣缸66，以便通過在箭頭70的方向上移動驅(qū)動活塞38和滑閥組件來進一步給壓縮機加負載。
這時，因為滑閥組件在箭頭70方向上被定位到以致壓縮機12按照對它的要求被加載的程度，控制器72關閉電磁閥74，因而使氣缸66與通道84隔離，并且與其兩個氣動驅(qū)動流體源隔離。通過閉合加載電磁閥74收集的氣缸66中的氣體保持活塞38和滑閥組件34的位置固定，直至加載電磁閥74再次打開，或至卸載電磁閥102打開時為止，正如將要進一步說明的那樣。
現(xiàn)在參看圖3，圖3是壓縮機最典型的穩(wěn)態(tài)工作狀況的代表，將說明利用從排氣通道48出來的氣動流體在箭頭70方向上將驅(qū)動活塞38定位以進一步給壓縮機12加負載。當致冷系統(tǒng)10工作的條件是這樣，以致排氣口46下游的工作壓力大于工作室30中位于開口30A處通往通道82的壓力時，這時就發(fā)生這種情況。
在那種情況下，從排氣通道48經(jīng)過通道80連通到閥組件76的比較高的壓力作用在小球100上，以將小球100對著通道82中比較低的壓力定位，結果關閉了與通道84連通的通道82。因而排氣通道48處于和通道84連通的狀態(tài)，并且一旦加載電磁閥打開，和滑閥驅(qū)動氣缸66連通來提供動力，滑閥組件34的驅(qū)動活塞38利用此動力造成進一步給壓縮機加負載。
應該知道，小球100在閥組件76內(nèi)的位置和給壓縮機12進一步加負載的氣態(tài)驅(qū)動流體源取決于氣體源的哪一個處于較高壓力下，是排氣通道48還是工作室30。那個源頭將自動地是氣動滑閥驅(qū)動流體源，一旦加載電磁閥打開，該驅(qū)動流體立即可以使用。
現(xiàn)在參看圖4和5，圖4和5示出了壓縮機12的卸載情況。在要求降低壓縮機功率的情況下，利用控制器72關閉加載電磁閥74并打開卸載電磁閥102。卸載電磁閥102在打開位置時的定位使氣缸66處于通過通道104與壓縮機12內(nèi)的一個位置如軸承空腔106連通，該軸承空腔中的壓力最好等于或接近吸氣壓力。
因此打開卸載電磁閥102使氣缸66排空并且裝在氣缸內(nèi)的壓力高得多的流體排出到壓縮機組件內(nèi)壓力低得多的位置，同時造成滑閥組件34在箭頭108方向上運動。在此方面，滑閥組件的表面積被設計成這樣，以便在氣缸66被排空的情況下，作用于該表面積上的氣體力的最后效果是在箭頭108方向上推動滑閥組件。閉合卸載電磁閥102使滑閥組件34在該方向上停止運動，并保持滑閥的位置和在壓縮機上的負載固定不變，直至下一次打開加載電磁閥或卸載電磁閥時為止。
軸承空腔106最好是排放或排出(例如經(jīng)過通道110和開口30B)到壓縮機工作室的所謂“空”腔中，該壓縮機空腔的壓力等于或接近吸氣壓力。這種腔是密閉腔。也就是說，是一種由吸氣而關閉的腔室，在腔室中壓縮過程還沒有開始發(fā)生。
現(xiàn)在參看圖6中的另一個實施例，圖6示出本發(fā)明的一個稍加修改的實施例。在圖6的實施例中，往復式止回閥組件76用單個的止回閥176A和176B代替，它們各經(jīng)過管道85與加載電磁閥74連通。管道82連接到止回閥176B上。另外，除了一個滑閥驅(qū)動流體源是流經(jīng)轉(zhuǎn)子殼體中通道48的氣體外，止回閥176A經(jīng)過管線178與油分離器14的放氣部分52連通。應該知道，象閥組件76一樣，單個止回閥176A和176B能夠安裝在轉(zhuǎn)子殼體22內(nèi)，或者如示意圖所示，可以設置在壓縮機外面的管路中。
圖6的實施例在軸承空腔106上也稍有不同，不是經(jīng)過開口30B在軸向上排入工作室30內(nèi)的一個空腔中，如圖1-5所示，軸承罩的端面經(jīng)過通道180排出，該軸承罩與轉(zhuǎn)子殼體通道182對齊并連通。通道182象圖1-5實施中的開口30B一樣，打開通向工作室30內(nèi)的空腔中。另外圖6的實施例象圖1-5中的實施例一樣在各方面都以同樣的方式起作用。
應該知道，有時候在系統(tǒng)開動之后并且一旦該系統(tǒng)已連續(xù)工作一定時間，則用來驅(qū)動滑閥組件的氣動流體將變得比系統(tǒng)最初開動時含有更多的油，因為只是在系統(tǒng)開動之后及只是在足夠的壓力之后，它才在油分離器內(nèi)出現(xiàn)，此油被驅(qū)動到壓縮機中，用于軸承潤滑和噴油。但是，在系統(tǒng)開動時，在壓縮機的工作室內(nèi)未發(fā)現(xiàn)任何可觀量的油，因為，當壓縮機關閉時，利用設備(圖中未示出)將工作室與油分離器隔開，以保證油分離器中油的供給不從中流出進入壓縮機工作室。在這方面，重要的是保證當壓縮機再次開動時，立即可供應足夠的油用于潤滑。
在本發(fā)明的壓縮機中，以一種方式更快和更可靠地實現(xiàn)在系統(tǒng)開動時滑閥組件的氣體驅(qū)動，它克服了在液壓滑閥驅(qū)動裝置中發(fā)現(xiàn)的致冷劑氣體脫氣和氣泡破裂兩種不利的影響。當滑閥的響應性對壓縮機的安全、可靠和連續(xù)工作很重要時，本發(fā)明同時還有利地使用致冷劑過度壓縮作用。
應該注意，利用將氣缸66的孔口69設置在其底部或下面區(qū)域，避免了任何可能進入氣缸66的油或流體產(chǎn)生，因為任何這種流體都將隨每次卸載要求從氣缸66中排走。因而實現(xiàn)了活塞38的純粹氣體驅(qū)動，而不會在很大程度上影響流體。
應該注意，利用來自系統(tǒng)內(nèi)的致冷劑氣體，在該系統(tǒng)中應用壓縮機來氣體驅(qū)動，而不是液壓驅(qū)動壓縮機的滑閥，及利用在某些工作條件下，壓縮機內(nèi)產(chǎn)生的過度壓縮，可以利用本發(fā)明的壓縮機實現(xiàn)在所謂熱起動條件下一個螺桿壓縮機功率控制滑閥的成功而快速的驅(qū)動。當壓縮機起動時在系統(tǒng)冷凝器和系統(tǒng)蒸發(fā)器之間的溫差使得在油分離器中難以產(chǎn)生足夠的壓力，以保證用一種即時方式將充分加壓的油供給壓縮機時，就出現(xiàn)熱起動條件。在這方面，當吸氣壓力與排氣壓力達到一預定差值，該差值足以在差壓安全控制裝置再次關閉壓縮機的時刻之前將油驅(qū)動到壓縮機中時，可以認為實現(xiàn)了一次成功的“熱起動”。
本發(fā)明的壓縮機在實驗室裝置中實現(xiàn)“熱起動”是成功的，這里在起動時冷凝器溫度比蒸發(fā)器溫度低30°F。作為對比，以前的液壓驅(qū)動的滑閥驅(qū)動方案常常要求冷凝器溫度至少高出蒸發(fā)器溫度10°F來完成一次成功的起動，也就是說，在一次起動中，油分離器內(nèi)非?？斓爻霈F(xiàn)壓力，以保證以一種即時方式將充分加壓的油供給壓縮機。
還應注意，本發(fā)明的氣體驅(qū)動裝置的一個另外優(yōu)點是它的執(zhí)行過程可通過僅在軸承殼體中形成的流道和不需要與壓縮機轉(zhuǎn)子殼體中的通道對準或連通的通道來完成。另外還應注意，本發(fā)明同樣適用于控制除功率控制滑閥之外的滑閥和螺桿壓縮機。例如，本發(fā)明的滑閥驅(qū)動裝置適用于控制所謂體積比控制滑閥及適用于控制螺桿壓縮機中多個滑閥，而不管它們的用途、數(shù)量或類型可能是什么。
正如已經(jīng)指出的那樣，和在這類應用中最一般使用的液壓流體在夾帶的氣泡和/或溶解的致冷劑方面的相當不一致組成相比，由于致冷氣體在用作驅(qū)動流體時的一致性，所以本發(fā)明的壓縮機更可預測地和更準確地被控制。由于用來控制本發(fā)明中滑閥組件位置的氣態(tài)介質(zhì)一致性的結果，實現(xiàn)了更精密得多和可重復的滑閥位置控制，并提高了壓縮機效率。
當利用一個優(yōu)選實施例和另一個實施例說明本發(fā)明時，應當知道，還可以構想別的按照權利要求屬于本發(fā)明的范圍的實施例，它們對該技術的專業(yè)人員來說是很顯而易見的。
權利要求
1.一個致冷螺桿壓縮機具有一個吸氣口和一個排氣口，該壓縮機包括一個殼體，該殼體確定了一個工作室，與上述壓縮機的吸氣口和排氣口連通；一個設置在上述工作室內(nèi)的凸形轉(zhuǎn)子；一個設置在上述工作室內(nèi)的凹形轉(zhuǎn)子；它與上述凸形轉(zhuǎn)子嚙合，上述凸形轉(zhuǎn)子和凹形轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)將上述工作室內(nèi)的工作流體從一吸氣壓力壓縮到一排氣壓力；一個滑閥，該滑閥具有一個驅(qū)動活塞；一個第一管道，用于在足夠移動滑閥的壓力下沿給所述壓縮機加負載的方向，選擇性地將致冷劑氣體從壓縮機內(nèi)的至少一個位置通到所述驅(qū)動活塞上；和一個第二管道，用于選擇性地將通到所述驅(qū)動活塞的致冷劑氣體排放到所述壓縮機內(nèi)一個位置，該位置處的壓力小于排氣壓力，以便沿壓縮機卸載的方向移動所述滑閥。
2.按照權利要求1所述的壓縮機，其中所述閥是一個功率控制滑閥，而其中所述第一管道從第一和第二致冷劑氣體源其中的一個連通致冷劑氣體。
3.按照權利要求2所述的壓縮機，其中所述第一和第二致冷劑氣體源當中至少一個的壓力等于或超過該壓縮機工作時的排氣壓力，并且其中第一管道從處于較高壓力的第一和第二致冷劑氣體源當中一個連通致冷劑氣體。
4.按照權利要求3所述的壓縮機，其中第一致冷劑氣體源位于上述排氣口的上游，而第二致冷劑氣體源位于上述排氣口的下游。
5.按照權利要求4所述的壓縮機還包括閥裝置，這些閥裝置對于上述第一和第二致冷劑氣體源的相應壓力很敏感，用于打開第一管道與上述壓力較高的致冷劑氣體源相通，并關閉第一管道與另一個致冷劑氣體源隔開。
6.按照權利要求5所述的壓縮機，其中上述閥裝置是自動操作的，根據(jù)上述另一個致冷劑氣體源中的壓力超過上述壓力較高的致冷劑氣體源中壓力的情況，來打開上述第一管道通向另一個致冷劑氣體源，而關閉上述第一管道與上述壓力較高的致冷劑氣體源隔開。
7.按照權利要求6所述的壓縮機，其中上述閥裝置包括一個設置在所述第一管道內(nèi)的閥組件，并且還包括第一和第二電磁閥，上述第一電磁閥這樣設置在第一管道內(nèi)，以致當?shù)谝浑姶砰y打開時，發(fā)生致冷劑氣體經(jīng)過第一管道流動，上述第二電磁閥這樣設置在第二管道內(nèi)，以致當?shù)诙姶砰y打開時，發(fā)生致冷劑氣體經(jīng)第二管道排出。
8.按照權利要求4所述的壓縮機，其中上述第一致冷劑氣體源是一個利用上述凸形轉(zhuǎn)子和凹形轉(zhuǎn)子在上述工作室內(nèi)確定的密閉壓縮腔。
9.按照權利要求8所述的壓縮機，其中所述連通到上述驅(qū)動活塞的致冷劑氣體被排至的位置是一個在上述工作室內(nèi)確定的密閉壓縮腔，其中所含的致冷劑氣體的壓縮還未開始。
10.按照權利要求9所述的壓縮機，其中所述閥裝置包括一個設置在第一管道內(nèi)的閥組件，并且還包括第一和第二電磁閥，該第一電磁閥這樣設置在第一管道內(nèi)，以致當該第一電磁閥打開時，發(fā)生致冷劑氣體經(jīng)過上述第一管道流動，該第二電磁閥這樣設置在第二管道內(nèi)，以致當該第二電磁閥打開時，發(fā)生致冷劑氣體經(jīng)過第二管道排出。
11.按照權利要求10所述的壓縮機，其中所述第一和第二管道是在所述殼體內(nèi)部確定的通道。
12.按照權利要求11所述的壓縮機，所述殼體包括一個轉(zhuǎn)子殼體和一個軸承殼體，上述第一和第二管道是在所述軸承罩內(nèi)確定的通道。
13.一個致冷系統(tǒng)包括一個油分離器；一個冷凝器；一個計量閥；一個蒸發(fā)器；和一個螺桿壓縮機，該螺桿壓縮機在工作時，于工作室內(nèi)將一氣態(tài)工作流體從吸氣壓力壓縮到排氣壓力，該工作室與一個吸氣口和一個排氣口連通，該壓縮機具有一個由氣態(tài)工作流體驅(qū)動的滑閥，該氣態(tài)工作流體出自上述致冷系統(tǒng)內(nèi)的一個位置，無論何時只要該壓縮機在工作，該位置的壓力等于或超過上述排氣口下游處的，但在上述油分離器中或其上游的工作流體的壓力。
14.按照權利要求13所述的致冷系統(tǒng)，其中上述氣態(tài)工作流體是選擇性出自該致冷系統(tǒng)內(nèi)至少兩個位置其中處于較高的壓力下的一個。
15.按照權利要求14所述的致冷系統(tǒng)，其中上述兩個位置都在上述壓縮機的內(nèi)部。
16.按照權利要求14所述的致冷系統(tǒng)，其中所述位置中，一個位置是上述工作室，而另一個位置是上述油分離器。
17.按照權利要求14所述的致冷系統(tǒng)還包括一個第一管道和第二管道，該第一管道在上述致冷系統(tǒng)內(nèi)至少兩個位置和滑閥之間選擇性連通，而上述第二管道在該滑閥和壓縮機的工作室內(nèi)一個位置之間選擇性連通，而壓縮機內(nèi)氣態(tài)工作流體的壓力低于排氣壓力。
18.按照權利要求17所述的致冷系統(tǒng)，其中，氣態(tài)工作流體選擇性出自上述至少兩個位置的其中一個位置位于排氣口的上游，而氣態(tài)工作流體選擇性出自的第二個位置位于排氣口的下游。
19.按照權利要求18所述的致冷系統(tǒng)還包括閥裝置，該閥裝置對氣態(tài)工作流體出自的上述第一和第二位置的各自壓力自動作出響應，用于打開上述第一管道裝置通向上述第一和第二位置中壓力較高的一個位置，和用于關閉第一管道裝置與上述第一和第二位置中的另一個位置隔開。
20.按照權利要求19中所述的壓縮機，其中所述閥裝置包括一個設置在上述第一管道中的閥組件，并且還包括第一和第二電磁閥，該第一電磁閥這樣設置在第一管道內(nèi)，以致當?shù)谝浑姶砰y被打開時，出現(xiàn)氣態(tài)工作流體經(jīng)過該第一管道流動，該第二電磁閥這樣設置在第二管道內(nèi)，以致當該第二電磁閥打開時，出現(xiàn)氣態(tài)工作流體經(jīng)所述第二管道排出。
21.一種控制致冷螺桿壓縮機中滑閥位置的方法，該螺桿壓縮機在具有一個吸氣口和一個排氣口的工作室內(nèi)將一種氣態(tài)工作介質(zhì)從一吸氣壓力壓縮到一排氣壓力，所述方法包括以下步驟將上述氣態(tài)工作流體供給處于吸氣壓力下的壓縮機中；在上述壓縮機中工作室中壓縮該氣態(tài)工作流體；通過上述排氣口從該壓縮機工作室中排放該氣態(tài)工作流體；控制滑閥的位置，以便用氣態(tài)工作流體給上述壓縮機加負載，該氣態(tài)工作流體出自所述壓縮機中的一個位置，該位置的壓力至少與從壓縮機工作室中排放后的該氣態(tài)工作流體的壓力一樣高。
22.按照權利要求21所述的方法還包括選擇控制上述滑閥位置的步驟，以便利用出自兩個位置其中一個的氣態(tài)工作流體給上述壓縮機加負載，上述兩個位置其中一個位置位于排氣口的下游，而另一個位置位于該排氣口的上游并位于上述工作室中。
23.按照權利要求22所述的方法，其中上述選擇步驟包括自動選擇從上述兩個位置中壓力較高的一個位置出來的氣態(tài)工作流體、而不用從該系統(tǒng)外部選擇信號和控制裝置的步驟。
24.按照權利要求23所述的方法，其中上述選擇從兩個位置中壓力較高的一個位置出來的氣態(tài)工作流體的步驟包括選擇從上述排氣口下游和壓縮機內(nèi)部一個位置出來的氣態(tài)工作流體的步驟。
25.按照權利要求23所述的方法還包括將用于給上述壓縮機加負載的氣態(tài)工作流體排出到上述工作室內(nèi)一個密閉壓縮腔中的步驟，該腔室中壓力低于排氣壓力，以便給該壓縮機卸載。
全文摘要
利用一種氣態(tài)介質(zhì)控制致冷系統(tǒng)中一個螺桿壓縮機滑閥的位置,這種氣態(tài)介質(zhì)出自兩個或兩個以上這種流體源中壓力較高的一個。流體源最好是壓縮機工作室內(nèi)一個密閉壓縮腔中的致冷劑氣體和壓縮機排氣口下游排氣通道中的致冷劑氣體。將多個這種氣源連接到一個電磁閥上,當該電磁閥打開時,讓氣體作用在一個控制滑閥位置的活塞上。由于有一個止回閥裝置,總是一個處于較高壓力的氣源作用在滑閥驅(qū)動活塞上。當在滑閥位置控制中有利地利用壓縮機過度壓縮時,避免了與利用液壓流體而不是一種氣態(tài)介質(zhì)來調(diào)節(jié)壓縮機容量有關的致冷劑氣體放氣和氣泡破裂所產(chǎn)生的不利影響。
文檔編號F04B49/02GK1176680SQ95197711
公開日1998年3月18日 申請日期1995年12月6日 優(yōu)先權日1995年2月24日
發(fā)明者R·L·拉科斯克, A·L·布特爾沃思, G·E·安德爾森 申請人:美國標準公司