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具有絕緣高強(qiáng)度分隔組件的渦旋壓縮機(jī)的制作方法

文檔序號(hào):11128705閱讀:597來源:國知局
具有絕緣高強(qiáng)度分隔組件的渦旋壓縮機(jī)的制造方法與工藝

本公開涉及在渦旋壓縮機(jī)中使用的改進(jìn)的高強(qiáng)度隔熱分隔裝置或消聲板組件。



背景技術(shù):

該部分提供了關(guān)于本公開的不必是現(xiàn)有技術(shù)的背景信息。

渦旋壓縮機(jī)包括:殼體,該殼體容置具有兩個(gè)互相嚙合渦旋部件的渦旋壓縮機(jī)構(gòu);馬達(dá),該馬達(dá)用于驅(qū)動(dòng)渦旋壓縮機(jī)構(gòu);入口,該入口用于接收待壓縮的制冷劑;以及排放口,該排放口用于從殼體排出經(jīng)加壓的處理的制冷劑。特定的渦旋壓縮機(jī)設(shè)計(jì)可以是在高壓側(cè)設(shè)計(jì)下被密閉地或半密閉地密封,該高壓側(cè)設(shè)計(jì)包括位于殼體內(nèi)的高壓側(cè)區(qū)域和低壓側(cè)區(qū)域。高壓區(qū)域或高壓側(cè)對(duì)應(yīng)于渦旋壓縮機(jī)的暴露于與排放氣體條件(例如,在渦旋壓縮機(jī)構(gòu)中處理制冷劑之后)對(duì)應(yīng)的高壓和高溫條件的區(qū)域。低壓區(qū)域或低壓側(cè)對(duì)應(yīng)于渦旋壓縮機(jī)的在渦旋壓縮機(jī)構(gòu)中充分地處理制冷劑之前具有低壓的區(qū)域。

在密閉地或半密閉地密封式馬達(dá)壓縮機(jī)中,制冷劑氣體——作為蒸汽在位于低壓側(cè)上的入口處進(jìn)入殼體——穿過壓縮機(jī)構(gòu)并且在壓縮機(jī)構(gòu)中被處理,其中,制冷劑氣體形成穿過高壓側(cè)排放口的經(jīng)壓縮的加壓制冷劑氣體。在這種渦旋壓縮機(jī)中,消聲板或分離分隔板將高壓側(cè)(處于高溫和高壓的排放制冷劑)與低壓側(cè)(處于低溫和低壓的入口制冷劑或吸入制冷劑)分隔開。當(dāng)對(duì)制冷劑(例如,氣體)進(jìn)行壓縮時(shí),需要做功,從而產(chǎn)生了熱。因此與預(yù)備處理的吸入制冷劑相比,經(jīng)處理的排放氣體具有顯著較高的溫度和壓力。

熱會(huì)不理想地從高壓排放氣體傳遞至低壓側(cè),因此增大了吸入氣體溫度并且不理想地減小了吸入氣體密度。通過對(duì)位于低壓吸入側(cè)或入口側(cè)上的制冷劑氣體進(jìn)行加熱,制冷劑氣體的體積增大,因此,進(jìn)入壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑的質(zhì)量流率低于另外地在制冷劑處于較低溫度的情況下進(jìn)入壓縮機(jī)構(gòu)的氣體的質(zhì)量流率。因此,這種制冷劑加熱會(huì)致使將較少量的入口制冷劑氣體引入至壓縮機(jī)構(gòu),從而導(dǎo)致制冷劑循環(huán)的效率損失。相應(yīng)地,增大制冷劑氣體溫度并且因此減小制冷劑氣體的密度會(huì)不利地影響壓縮機(jī)冷卻性能和功率損耗。如果從高壓力排放側(cè)傳遞至低壓吸入/入口側(cè)的熱被減小,這會(huì)改進(jìn)壓縮機(jī)性能并且提高排放管線溫度。期望的是具有改進(jìn)的高強(qiáng)度穩(wěn)固的分隔件或消聲板,高強(qiáng)度穩(wěn)固的分隔件或消聲板有利地減少從高壓側(cè)至低壓力的熱傳遞以提高壓縮機(jī)性能和效率。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

該部分提供了本公開的總體概述,并非是本公開的全部范圍或本公開的所有特征的全面公開。

本公開提供用于渦旋壓縮機(jī)的高強(qiáng)度隔熱分隔組件。在特定的變型中,高強(qiáng)度隔熱分隔組件包括金屬板和與金屬板成一體的絕緣區(qū)域。在特定的方面中,絕緣區(qū)域具有在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力條件下的小于或等于大約300mW/m·K的熱導(dǎo)率(K)。在特定的其他方面,高強(qiáng)度隔熱分隔組件具有大于或等于大約35,000磅/每平方英寸(大約241兆帕)的抗拉強(qiáng)度。

高強(qiáng)度隔熱分隔組件可以可選地具有大于等于大約0.5mW/m·K并且小于等于大約60mW/m·K的熱導(dǎo)率。

在特定的方面,高強(qiáng)度隔熱分隔組件的金屬板可以可選地是第一金屬板,同時(shí)組件還包括第二金屬板。絕緣區(qū)域可以被夾置在所述第一金屬板與所述第二金屬板之間。在特定的方面,絕緣區(qū)域包括絕緣材料。在特定的其他方面,絕緣材料可以選自:聚合物、聚合物復(fù)合物、泡沫、乳濁粉末、真空粉末,及其組合。在另一些方面,絕緣材料可選地選自:聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨酯、聚酰胺、尼龍、橡膠、彈性體、二氧化硅、玻璃、充氣粉末、充氣纖維、氣凝膠、珍珠巖、蛭石、巖棉、炭黑、真空硅酸鈣、乳濁粉末、真空粉末,及其組合。

在特定的其他方面,絕緣區(qū)域是低壓室或真空室。

在另一些方面,高強(qiáng)度隔熱分隔組件包括形成為位于金屬板的表面上的絕緣涂層的絕緣區(qū)域。在金屬板的與焊接區(qū)域?qū)?yīng)的邊緣區(qū)域上可以沒有絕緣涂層(例如,被移除)。

在其他方面,高強(qiáng)度隔熱分隔組件的絕緣區(qū)域是不同的膜部件,不同的膜部件經(jīng)由機(jī)械互鎖裝置或模內(nèi)(mold-in)特征緊固至金屬板。膜部件可以可選地限定第一排放部。金屬板可以限定第二排放部。膜部件的第一排放部限定坐置部并且包括多個(gè)突片,所述多個(gè)突片在第一位置中徑向地壓縮以用于與位于金屬板上的第二排放部滑動(dòng)接合。在多個(gè)突片膨脹至第二位置之后第二排放部被緊固在第一排放部的坐置部中。

在其他方面,膜能夠是模內(nèi)特征或嵌件模制特征,該模內(nèi)特征或嵌件模制特征可以不是單獨(dú)的附接件。

在其他方面,膜部件可選地包括位于第一接合表面上的多個(gè)突出部,并且金屬板包括位于第二接合表面上的多個(gè)切口。因此,多個(gè)突出部和多個(gè)切口——多個(gè)突出部與多個(gè)切口彼此互補(bǔ)——限定機(jī)械互鎖裝置。當(dāng)?shù)谝唤雍媳砻婧偷诙雍媳砻姹换瑒?dòng)或以另外的方式使其彼此接觸時(shí),多個(gè)突出部將金屬板緊固至膜部件。

在特定的其他變型中,本公開提供一種渦旋壓縮機(jī)。該渦旋壓縮機(jī)包括具有排放口和第一螺旋渦卷的第一渦旋構(gòu)件。渦旋壓縮機(jī)還包括具有第二螺旋渦卷的第二渦旋構(gòu)件。第一螺旋渦卷與第二螺旋渦卷彼此地互相嚙合以限定與用以接納低壓制冷劑的入口流體連通的周邊吸入?yún)^(qū)域。渦旋壓縮機(jī)還包括高強(qiáng)度隔熱分隔組件,該高強(qiáng)度隔熱分隔組件包括金屬板和絕緣區(qū)域,該高強(qiáng)度隔熱分隔組件布置在第一渦旋構(gòu)件和排放室之間,排放室與排放口流體連通。絕緣區(qū)域可以具有在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力條件下的小于或等于大約300mW/m·K的熱導(dǎo)率(K)。在特定的方面,高強(qiáng)度隔熱分隔組件具有大于或等于大約35,000磅/每平方英寸(大約241兆帕)的抗拉強(qiáng)度。渦旋壓縮機(jī)還包括馬達(dá),該馬達(dá)使第二渦旋構(gòu)件相對(duì)于第一渦旋構(gòu)件繞動(dòng)。以這種方式,第一螺旋渦卷與第二螺旋渦卷在周邊吸入?yún)^(qū)域與排放口之間形成具有逐漸變化的體積的至少一個(gè)封閉的空間以產(chǎn)生高壓制冷劑。高強(qiáng)度隔熱分隔組件使位于排放室中的高壓制冷劑與位于周邊吸入?yún)^(qū)域中的低壓制冷劑之間熱傳遞最少或防止位于排放室中的高壓制冷劑與位于周邊吸入?yún)^(qū)域中的低壓制冷劑之間的熱傳遞。

在特定的方面,高強(qiáng)度隔熱分隔組件使位于排放室中的高壓制冷劑與位于周邊吸入?yún)^(qū)域中的低壓制冷劑之間的熱傳遞最少或防止位于排放室中的高壓制冷劑與位于周邊吸入?yún)^(qū)域中的低壓制冷劑之間的熱傳遞,使得低壓制冷劑的溫度從入口到進(jìn)入周邊吸入?yún)^(qū)域之間由于熱傳遞而升高了小于或等于大約30%。在其他方面,高強(qiáng)度隔熱分隔組件的絕緣區(qū)域具有在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力條件下的小于或等于大約300mW/m·K的熱導(dǎo)率(K)。高強(qiáng)度隔熱分隔組件可選地具有大于或等于大約35,000磅/每平方英寸(大約241兆帕)的抗拉強(qiáng)度。

高強(qiáng)度隔熱分隔組件的金屬板可以可選地是第一金屬板并且組件還包括第二金屬板。絕緣區(qū)域可以可選地被夾置在第一金屬板與第二金屬板之間。在特定的方面,絕緣區(qū)域可選地是低壓室、真空室或包括絕緣材料。

在特定的方面,絕緣區(qū)域包括絕緣材料。在特定的其他方面,該絕緣材料可以選自:聚合物、聚合物復(fù)合物、泡沫,及其組合。在另外的其他方面,該絕緣材料可選地選自:聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨酯、聚酰胺、尼龍、橡膠、彈性體、二氧化硅、玻璃、充氣粉末、充氣纖維、氣凝膠、珍珠巖、蛭石、巖棉、炭黑、真空硅酸鈣,及其組合。

在特定的其他方面,絕緣區(qū)域是低壓室或真空室。

在另外其他的方面,高強(qiáng)度隔熱分隔組件包括形成為位于金屬板的表面上的絕緣涂層的絕緣區(qū)域。在金屬板的與焊接區(qū)域?qū)?yīng)的邊緣區(qū)域上可以沒有絕緣涂層(被移除)。

在其他方面,第一金屬板與第二金屬在周緣區(qū)域處通過角焊接頭、搭接焊接頭、對(duì)接焊接頭、插入焊接頭或電阻焊熔核被連結(jié)至彼此以及渦旋壓縮機(jī)的殼體的一部分。

在另外的變型中,提供了操作渦旋壓縮機(jī)的方法。該方法可以包括:將低壓制冷劑引入至壓縮機(jī)構(gòu)的周邊吸入?yún)^(qū)域中,壓縮機(jī)構(gòu)包括具有排放口和第一螺旋渦卷的第一渦旋構(gòu)件和具有第二螺旋渦卷的第二渦旋構(gòu)件。第一螺旋渦卷與第二螺旋渦卷彼此地互相嚙合以在周邊吸入?yún)^(qū)域與排放口之間形成具有逐漸地變化的壓縮體積的至少一個(gè)封閉的空間從而產(chǎn)生高壓制冷劑。該方法還包括:通過使第二渦旋構(gòu)件相對(duì)于第一渦旋構(gòu)件繞動(dòng)而在壓縮機(jī)構(gòu)中對(duì)低壓制冷劑進(jìn)行壓縮,以產(chǎn)生高壓制冷劑,該高壓制冷劑通過第一渦旋構(gòu)件的排放口排出至排放室中。在第一渦旋構(gòu)件與排放室之間布置有高強(qiáng)度隔熱分隔組件。高強(qiáng)度隔熱分隔組件包括金屬板和絕緣區(qū)域,該絕緣區(qū)域具有在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力條件下的小于或等于大約300mW/m·K的熱導(dǎo)率(K)。高強(qiáng)度隔熱分隔組件具有大于或等于大約35,000磅/每平方英寸(大約241兆帕)的抗拉強(qiáng)度。

根據(jù)文中提供的描述,其他的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊妹黠@。在該發(fā)明內(nèi)容中的描述和特定示例僅出于說明的目的并且不意在限制本公開的范圍。

附圖說明

文中描述的附圖僅是出于說明選擇的各實(shí)施方式而不是所有可能的實(shí)施例的目的,并且文中描述的附圖不意在限制本公開的范圍。

圖1為穿過渦旋壓縮機(jī)的上部的中央的部分截面圖。

圖2示出了橫穿常規(guī)消聲板的傳熱機(jī)構(gòu)的示意圖。

圖3為根據(jù)本公開的特定變型的具有作為高強(qiáng)度隔熱分隔組件的消聲板的渦旋壓縮機(jī)的上部的部分截面圖,該高強(qiáng)度隔熱分隔組件包括具有至少一個(gè)絕緣區(qū)域的金屬結(jié)構(gòu)件。

圖4為沿圖3的線4-4截取的細(xì)部圖。

圖5示出了用于根據(jù)本公開的特定方面的高強(qiáng)度隔熱分隔組件的周緣區(qū)域的角焊設(shè)計(jì);

圖6示出了用于根據(jù)本公開的特定的其他方面的高強(qiáng)度隔熱分隔組件的周緣區(qū)域的搭焊設(shè)計(jì);

圖7示出了用于根據(jù)本公開的其他方面的高強(qiáng)度隔熱分隔組件的周緣區(qū)域的對(duì)接焊設(shè)計(jì);

圖8示出了用于根據(jù)本公開的特定方面的高強(qiáng)度隔熱分隔組件的周緣區(qū)域的插入焊設(shè)計(jì);

圖9示出了用于根據(jù)本公開的特定的其他方面的高強(qiáng)度隔熱分隔組件的周緣區(qū)域的電阻焊設(shè)計(jì);

圖10為根據(jù)本公開的特定變型的高強(qiáng)度隔熱分隔組件的各個(gè)部件的分解圖,該高強(qiáng)度隔熱分隔組件包括金屬板結(jié)構(gòu)件和預(yù)成型的絕緣部件膜,該預(yù)成型的絕緣部件膜經(jīng)由機(jī)械互鎖裝置附接至金屬板結(jié)構(gòu)件。

圖11為根據(jù)本公開的特定的其他變型的高強(qiáng)度隔熱分隔組件的各個(gè)部件的分解圖,該高強(qiáng)度隔熱分隔組件包括金屬板結(jié)構(gòu)件和預(yù)成型的絕緣部件膜,該預(yù)成型的絕緣部件膜經(jīng)由另一不同的機(jī)械互鎖裝置附接至金屬板結(jié)構(gòu)件。在特定的其他變型中,絕緣部件膜可以是模制成型特征或經(jīng)由嵌件模制而成型為單件。

圖12示出了根據(jù)本公開的特定的其他變型的高強(qiáng)度隔熱分隔組件,該高強(qiáng)度隔熱分隔組件包括金屬板結(jié)構(gòu)件和在金屬板結(jié)構(gòu)件的上表面和下表面上形成為涂層的兩個(gè)絕緣區(qū)域。

圖13示出了橫穿根據(jù)圖3至圖4中所示的本公開的特定實(shí)施方式的高強(qiáng)度隔熱分隔組件的傳熱機(jī)構(gòu)的示意圖。

圖14示出了橫穿根據(jù)圖10中所示的本公開的特定實(shí)施方式的高強(qiáng)度隔熱分隔組件的傳熱機(jī)構(gòu)的示意圖。

圖15示出了根據(jù)本公開的特定的變型的高強(qiáng)度隔熱分隔組件的另一變型,其中,高強(qiáng)度隔熱分隔組件包括夾置絕緣低壓室或真空室的金屬結(jié)構(gòu)件。

圖16為示出了根據(jù)本公開制備的消聲分隔板的各實(shí)施方式的渦旋壓縮機(jī)性能改進(jìn)的能量效率比(EER)的曲線圖,該消聲分隔板具有不同的絕緣材料(夾置絕緣區(qū)域的TEFLONTM PTFE和通過以不同厚度(分別為1毫米、1.5毫米以及2毫米)的尼龍-66形成的絕緣膜)。

圖17為用于計(jì)算在空氣調(diào)節(jié)和制冷(ARI)標(biāo)準(zhǔn)操作條件(45°/130°/65°F)下操作的渦旋壓縮機(jī)的效率改變百分比的模型,其中,包括將結(jié)合有常規(guī)消聲板的比較渦旋壓縮機(jī)與結(jié)合有根據(jù)本公開的各實(shí)施方式的具有不同絕緣材料的消聲板的渦旋壓縮機(jī)進(jìn)行比較。

圖18是用于計(jì)算在CHEER標(biāo)準(zhǔn)操作條件(45°/100°/65°F)下操作的渦旋壓縮機(jī)的效率改變百分比的模型,其中,包括將結(jié)合有常規(guī)消聲板的比較渦旋壓縮機(jī)與結(jié)合有根據(jù)本公開的各實(shí)施方式的具有不同絕緣材料的消聲板的渦旋壓縮機(jī)進(jìn)行比較。

圖19是用于計(jì)算在正常操作條件下的渦旋壓縮機(jī)的效率改變百分比的模型,其中,包括將結(jié)合有常規(guī)消聲板的比較渦旋壓縮機(jī)與結(jié)合有根據(jù)本公開的各實(shí)施方式的具有不同絕緣材料的消聲板的渦旋壓縮機(jī)進(jìn)行比較。

圖20示出了根據(jù)本公開的特定的其他變型的高強(qiáng)度隔熱消聲分隔組件,該高強(qiáng)度隔熱消聲分隔組件包括金屬板結(jié)構(gòu)件和形成為位于金屬板結(jié)構(gòu)件的上表面和下表面上的涂層的兩個(gè)絕緣區(qū)域,其中,在焊接之前在金屬板結(jié)構(gòu)件的將與金屬板的焊接區(qū)域?qū)?yīng)的邊緣區(qū)域中已經(jīng)移除了下表面絕緣涂層。

貫穿附圖中的若干附圖,對(duì)應(yīng)的附圖標(biāo)記指示對(duì)應(yīng)的部件。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖對(duì)示例性實(shí)施方式進(jìn)行更全面地描述。

提供了示例性實(shí)施方式使得本公開將會(huì)是充分的,并且將充分地將范圍傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。提出了諸如具體組分、部件、設(shè)備和方法的示例之類的許多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)本公開的各實(shí)施方式的詳盡理解。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將明顯的是,不必使用具體細(xì)節(jié),示例性實(shí)施方式可以以許多不同的形式實(shí)施,并且不應(yīng)當(dāng)理解為是對(duì)本公開的范圍的限制。在某些示例性實(shí)施方式中,并未對(duì)公知的過程、公知的設(shè)備結(jié)構(gòu)和公知的技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)地描述。

在此使用的術(shù)語僅用于描述特定的示例性實(shí)施方式而并非意在進(jìn)行限制。如在本文中使用的,單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”以及“所述”可以意在也包括復(fù)數(shù)形式,除非上下文中另外有明確的指示。術(shù)語“包括”、“包括有”、“包含”以及“具有”為包含性的并且因而指明了所述特征、元件、組分、步驟、整體、操作和/或部件的存在,但不排除一個(gè)或更多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組的存在或附加。盡管開放式術(shù)語“包括”應(yīng)當(dāng)理解為用于描述文中所闡述和要求保護(hù)的各種實(shí)施方式的非限制性術(shù)語,在特定的方面,術(shù)語可以替代性地理解為作為替代一種更具有限制和局限性的術(shù)語,比如“由……組成”或“基本上由……組成”。因此,對(duì)于引述組分、材料、成分、元件、特征、整體、操作和/或工藝步驟的任意給定的實(shí)施方式,本公開還特別地包括由所引述的組分、材料、成分、元件、特征、整體、操作和/或工藝步驟組成或基本上組成。在“由……組成”的情況下,替代性的實(shí)施方式排除了任何附加的組分、材料、成分、元件、特征、整體、操作和/或工藝步驟,而在“基本上由……組成”的情況下,實(shí)質(zhì)上影響基本特征和新穎特征的任意附加的組分、材料、成分、元件、特征、整體、操作和/或工藝步驟被排除在這種實(shí)施方式之外,但實(shí)質(zhì)上不影響基本特征和新穎特征的任意組分、材料、成分、元件、特征、整體、操作和/或工藝步驟可以被包括在實(shí)施方式中。

在此描述的任何方法步驟、過程和操作不應(yīng)理解為必須需要其以所描述或示出的特定順序執(zhí)行,除非具體說明為執(zhí)行順序。還應(yīng)理解的是,可以使用附加或替代的步驟,除非另有指示。

當(dāng)部件、元件或?qū)颖惶峒盀樘幱凇霸诹硪辉驅(qū)由稀?、“接合至另一元件或?qū)印?、“連接至另一元件或?qū)印薄⒒颉奥?lián)接至另一元件或?qū)印睍r(shí),其可以直接地在其他部件、元件或?qū)由?,直接地接合至、連接至或聯(lián)接至其他部件、元件或?qū)?,或者,可以存在中介元件或?qū)?。相反,?dāng)元件被提及為“直接地在另一元件或?qū)由稀?、“直接地接合至另一元件或?qū)印?、“直接地連接至另一元件或?qū)印被颉爸苯拥芈?lián)接至另一元件或?qū)印睍r(shí),可以不存在中介元件或?qū)?。用來描述元件之間的關(guān)系的其他詞語(例如“之間”與“直接之間”、“相鄰”與“直接相鄰”等等)應(yīng)當(dāng)以相似的方式理解。如在此使用的,術(shù)語“和/或”包括相關(guān)聯(lián)的列舉項(xiàng)目中的一個(gè)或更多個(gè)的任意和所有組合。

盡管可以在此使用第一、第二、第三等術(shù)語對(duì)各個(gè)步驟、元件、部件、區(qū)域、層和/或部分進(jìn)行描述,但是這些步驟、元件、部件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語所限制,除非上下文另有指示。這些術(shù)語可以僅用來區(qū)別一個(gè)步驟、元件、部件、區(qū)域、層或部分與另一步驟、元件、部件、區(qū)域、層或部分。除非上下文明確地說明,比如“第一”、“第二”和其他數(shù)字術(shù)語之類的術(shù)語在此使用時(shí)意圖不是指次序或順序。因此,下面描述的第一步驟、元件、部件、區(qū)域、層或部分在不脫離示例性實(shí)施方式的教示的前提下可以被稱作第二步驟、元件、部件、區(qū)域、層或部分。

出于易于說明的目的,本文中會(huì)使用比如“前”、“后”、“內(nèi)”、“外”、“在……下面”、“在……下方”、“下”、“在……上方”、“上”等空間或時(shí)間相對(duì)術(shù)語以描述附圖中所示的一個(gè)元件或特征與另一元件(多個(gè)元件)或特征(多個(gè)特征)的關(guān)系。空間上或時(shí)間上的相對(duì)術(shù)語意在涵蓋設(shè)備或系統(tǒng)在使用或操作中的除圖中所描繪的定向之外的不同定向。

在整個(gè)本公開中,數(shù)值代表了近似的測(cè)量值或范圍的極限,以包括給定值的微小偏差和具有與所述值近似的值的實(shí)施方式以及那些具有確切的所述值的實(shí)施方式。除了在具體實(shí)施方式的末尾處提供的可行示例之外,在本說明書(包括所附權(quán)利要求)中的參數(shù)(例如,數(shù)量或條件)的所有數(shù)值均應(yīng)理解為在所有情況下通過術(shù)語“大約”而變化,無論“大約”是否實(shí)際地存在于該數(shù)值之前?!按蠹s”表明所陳述的數(shù)值允許一些輕微的不精確(在某種程度上逼近準(zhǔn)確的值;大致地或適當(dāng)?shù)亟咏撝?;近似?。如果另外地在本領(lǐng)域中不以該一般意義來理解通過“大約”提供的不精確性,則如在本文中使用的“大約”至少表示因參數(shù)的常規(guī)測(cè)量方法和使用這些參數(shù)而可能引起的偏差。

另外,范圍的公開包括所有值的公開以及在整個(gè)范圍內(nèi)的進(jìn)一步劃分的范圍的公開,包括給出的所述范圍的端點(diǎn)和子范圍。

在各方面,本公開涉及壓縮機(jī),比如渦旋壓縮機(jī),該渦旋壓縮機(jī)結(jié)合有改進(jìn)的高強(qiáng)度穩(wěn)固的分離器或消聲板組件以有利地減少從高壓側(cè)至低壓側(cè)的熱傳遞,并且因此提高了壓縮機(jī)效率。示例性渦旋壓縮機(jī)20示出在圖1中。渦旋壓縮機(jī)20包括大致筒狀密閉殼體或殼22。殼22包括蓋24和下殼部25,蓋24和下殼部25被焊接在一起。蓋24在開口26處設(shè)置有制冷劑排放接頭28,在開口26中可以具有通常的排放閥。入口接頭30布置在位于殼22的中間區(qū)域處的開口32上。

附接至殼22的其他主要元件包括橫向延伸分隔件40,在蓋24焊接至殼22的下殼部25的相同位置處圍繞殼22的周緣焊接該橫向延伸分隔件40。因此,由蓋24和分隔件40限定排放室42。橫向延伸分隔件40和排放室42可以基本上形成用于壓縮機(jī)20的排放消聲器。

壓縮機(jī)構(gòu)46可以由馬達(dá)組件48驅(qū)動(dòng)并且可以由主軸承座50支承。壓縮機(jī)構(gòu)46可以包括第一定渦旋構(gòu)件70和第二動(dòng)渦旋構(gòu)件80。定渦旋構(gòu)件70具有附接至定渦旋構(gòu)件70的螺旋渦旋葉片或渦卷72,螺旋渦旋葉片或渦卷72定位成與動(dòng)渦旋80的螺旋渦旋葉片或渦卷82以嚙合的方式接合。螺旋渦旋葉片82從基板部84延伸。定渦旋70具有由基板部76限定的中央布置的排放通道74。定渦旋70還包括環(huán)繞排放通道74的環(huán)形轂部77。在定渦旋70中還形成有環(huán)形凹部88,在環(huán)形凹部88中布置有浮動(dòng)密封組件90。因此,浮動(dòng)密封組件90由定渦旋70支承并且浮動(dòng)密封組件90與坐置部92接合,該坐置部92安裝至分隔件40的一部分或形成分隔件40的一部分以用于將進(jìn)入室94與排放室42密封地分開。

壓縮機(jī)構(gòu)46的動(dòng)渦旋80由電動(dòng)馬達(dá)組件48驅(qū)動(dòng)。曲柄軸52——該曲柄軸52在其上端處具有偏心曲柄銷54——可旋轉(zhuǎn)地軸頸連接在布置于動(dòng)渦旋80的筒形轂60中的驅(qū)動(dòng)襯套/上軸承組件56中。曲柄軸52的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)動(dòng)渦旋80。因此,曲柄軸52由按壓配合在曲柄軸52的下部分(未示出)上的電動(dòng)馬達(dá)組件48可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。

主軸承座50可以緊固至殼22。主軸承座50的上表面設(shè)置有平面推力支承表面62,動(dòng)渦旋80布置在平面推力支承表面62上。如上所指出的,動(dòng)渦旋80的螺旋葉片82定位成與定渦旋70的螺旋葉片72以嚙合的方式接合。

進(jìn)入室94與布置在入口開口32上的壓縮機(jī)入口接頭30流體連通,待壓縮的流體(例如,制冷劑)通過入口開口32被抽吸至限定在互相嚙合的螺旋葉片72、82之間的腔中。在螺旋葉片72、82中處理和壓縮流體之后,流體隨后通過排放通道74釋放。分隔件40包括開口44,經(jīng)壓縮的流體(從定渦旋70排出)能夠穿過開口44而進(jìn)入排放室42。排放通道74中可以設(shè)置有簧片閥組件78或其他已知的閥組件以調(diào)節(jié)從排放通道74通過開口44至排放室42(例如,排放消聲室)中的流動(dòng),該排放室42與開口26和制冷劑排放接頭28流體連通。

浮動(dòng)密封組件90由定渦旋70的環(huán)形凹部88支承,并且浮動(dòng)密封組件90接合坐置部92,該坐置部92安裝至分隔件40或安裝在分隔件40上以用于使進(jìn)入室94與排放室42密封地分開。凹部88和浮動(dòng)密封組件90配合以限定軸向壓力偏置室,該軸向壓力偏置室接收由螺旋葉片72和82壓縮的加壓流體,以在定渦旋70上施加軸向偏壓力從而迫使相對(duì)應(yīng)的螺旋葉片72、82的梢端與相對(duì)的基板表面(定渦旋70的基板部76和動(dòng)渦旋80的基板部84)密封接合。因此,進(jìn)入室94和具有低壓的其他區(qū)域(在對(duì)流體或制冷劑進(jìn)行壓縮之前)對(duì)應(yīng)于壓縮機(jī)20的低壓側(cè)或低壓部。排放室42包含在壓縮機(jī)構(gòu)46中處理之后的高壓的經(jīng)壓縮的流體,并且排放室42被認(rèn)為是高壓側(cè)或高壓部。

如上文討論的,在具有高壓側(cè)設(shè)計(jì)的渦旋壓縮機(jī)中,將高壓側(cè)與低壓側(cè)分隔開的能力能夠提高壓縮機(jī)性能,高壓側(cè)的情況對(duì)應(yīng)于處于高溫(例如,排放管線溫度)和高壓的排放制冷劑,低壓側(cè)的情況對(duì)應(yīng)于處于低溫和低壓的吸入制冷劑。來自高壓側(cè)的排放制冷劑流體的熱能夠傳遞至吸入側(cè)或低壓側(cè),因此增大了吸入流體的溫度。例如,在渦旋壓縮機(jī)吸入側(cè)上的制冷劑的質(zhì)量流率能夠被表示為當(dāng)待壓縮的制冷劑或流體的溫度被加熱時(shí),該制冷劑或流體具有減小的密度(ρsuction),用于減小質(zhì)量流率并且不利地影響壓縮機(jī)冷卻容量和功率消耗。通過根據(jù)本公開的原理減小從排放側(cè)或高壓側(cè)傳遞至吸入側(cè)或低壓側(cè)的潛在的熱,能夠提高渦旋壓縮機(jī)的性能和排放管線溫度。

更具體地,在特定的常規(guī)的密閉地密封的渦旋壓縮機(jī),吸入(輸入或入口)部和排放(出口)部由分離分隔件或消聲板分開。該分隔件通常為由金屬材料形成的單個(gè)板部件。這種分隔件40需要呈現(xiàn)高強(qiáng)度水平,因?yàn)?,分隔?0限定了排放室與吸入壓力之間的分隔件,并且因此分隔件40必須在物理上是穩(wěn)固的并且能夠經(jīng)受高壓和高的溫度差。當(dāng)制冷劑進(jìn)入吸入室或進(jìn)入室94時(shí),該制冷劑處于相當(dāng)?shù)偷臏囟群惋柡蛪毫λ?。在?jīng)受壓縮機(jī)構(gòu)46中的壓縮過程之后,制冷劑進(jìn)入排放室42,該排放室42由蓋24和消聲板/分隔件40封閉和限定。這種經(jīng)處理的制冷劑通常處于相當(dāng)高的壓力和溫度。由于該壓縮過程(例如,通過在壓縮機(jī)構(gòu)46中處理),壓縮產(chǎn)生的熱被添加至制冷劑。因此,與吸入室或進(jìn)入室94相比排放室42具有較高的熱承載區(qū)域。該熱通過熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流現(xiàn)象被直接地通過分隔件40朝向進(jìn)入室94散逸。

在文中未圖示的其他常規(guī)的密閉地密封的渦旋壓縮機(jī)設(shè)計(jì)中,該定渦旋自身將吸入(輸入或入口)側(cè)和排放(輸出)側(cè)進(jìn)行了分隔。這種設(shè)計(jì)試圖取消分離分隔件或消聲板并且因此一起省略了厚的分離器/消聲板。在這種設(shè)計(jì)中,可以使用附接在定渦旋的排放側(cè)的薄的屏蔽件以防止排放室中的制冷劑與排放側(cè)的定渦旋直接地接觸。這種屏蔽件被直接附接至定渦旋而不是附接至殼體,例如,該屏蔽件作為蓋,因此,該屏蔽件僅經(jīng)受一側(cè)上(以及介于屏蔽件與位于另一側(cè)上的定渦旋之間的中性區(qū)域)的高排放壓力。這些屏蔽件設(shè)計(jì)依賴于定渦旋,該定渦旋用作介于排放側(cè)與吸入側(cè)之間的物理分隔件和屏障件,而不是用作聯(lián)接至對(duì)排放室進(jìn)行限定的壓縮機(jī)殼體的不同的分隔分離板。該屏蔽件不暴露于通過與高壓排放側(cè)和低壓吸入側(cè)相接觸所產(chǎn)生的極端壓力差;因此,該屏蔽件不需要在其他設(shè)計(jì)中使用的分離分隔件或消聲板所需要的高物理強(qiáng)度或大的厚度。

通過進(jìn)一步引用背景技術(shù),圖2示出了橫穿很少或不絕熱的常規(guī)的消聲板或分隔件40的傳熱機(jī)構(gòu)的示意圖。如示出的,Td是排放室42內(nèi)的排放溫度。Ts是與入口室94的溫度對(duì)應(yīng)的吸入溫度。T1是沿著上表面(參見圖1中的分隔件40的上表面96)的制冷劑溫度以及T2是沿著下表面(參見圖1中的分隔件40的下表面98)的制冷劑溫度。如可以看到的,分隔件40的熱導(dǎo)率越大,通過傳導(dǎo)的熱傳遞和熱傳遞更大,從而導(dǎo)致了溫度T2和Ts的增加程度更大。該傳遞的熱量使吸入氣體溫度Ts升高。因此,吸入氣體在進(jìn)入壓縮機(jī)構(gòu)46中之前進(jìn)一步過熱。這種效應(yīng)導(dǎo)致了壓縮功率的不必要的增加。此外,更高的吸入氣體溫度(Ts)給予了更高的排放管線溫度(DLT)。更高的DLT需要使制冷系統(tǒng)的下游冷凝器具有更大的尺寸。

根據(jù)本公開的各個(gè)方面,消聲板或分隔件40設(shè)計(jì)成通過具有低的熱傳遞系數(shù)使從壓縮機(jī)中的高壓側(cè)至低壓側(cè)的熱傳遞最少或者防止壓縮機(jī)中的高壓側(cè)至低壓側(cè)的熱傳遞。然而,在過去,由于這樣的部件在功能上需要高強(qiáng)度,所以通過不導(dǎo)熱材料、比如塑料代替現(xiàn)有金屬消聲器或者分隔板一直是技術(shù)挑戰(zhàn)。因此,先前嘗試引入塑料分離器或者消聲板導(dǎo)致了過早失效,因?yàn)樵摬牧显诔惺芊蛛x器或者消聲板所暴露的高溫、高壓以及熱循環(huán)的同時(shí)不能呈現(xiàn)出充足的長時(shí)間強(qiáng)度。

根據(jù)本發(fā)明的特定的方面,提供了一種用于渦旋壓縮機(jī)的高強(qiáng)度隔熱分隔組件。高強(qiáng)度隔熱分隔組件包括金屬結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)絕緣區(qū)域。高強(qiáng)度隔熱分隔組件被用作分離器或分隔件,比如消聲板,其可以布置在具有排放口的第一定渦旋構(gòu)件與同排放口流體連通的排放室之間。

根據(jù)本公開的各個(gè)方面的高強(qiáng)度隔熱分隔組件使排放室中的高壓制冷劑與周緣吸入?yún)^(qū)域中的低壓制冷劑之間的熱傳遞最少或者防止排放室中的高壓制冷劑與周緣吸入?yún)^(qū)域中的低壓制冷劑之間的熱傳遞。在特定的方面,使熱傳遞最小或者防止熱傳遞意在指的是與入口室94的溫度對(duì)應(yīng)的吸入溫度(Ts)的溫度由于從壓縮機(jī)的排放室或者高壓側(cè)傳遞(例如,通過傳導(dǎo)或?qū)α鳠醾鬟f)的熱而升高了小于或等于約30%,由于從壓縮機(jī)的排放室或者高壓側(cè)傳遞的熱,所述溫度升高可選地小于或等于約25%,可選地小于或等于約20%,可選地小于或等于約15%,可選地小于或等于約10%,可選地小于或等于約5%,可選地小于或等于約4%,可選地小于或等于約3%,可選地小于或等于約2%,以及可選地小于或等于約1%。

所謂的“高強(qiáng)度”,在特定的變型中,指的是該分隔組件呈現(xiàn)出大于或等于約35,000磅每平方英寸(約241兆帕)的拉伸強(qiáng)度,可選地大于或等于約40,000磅每平方英寸(約276兆帕),以及在特定的方面,可選地大于或等于約45,000磅每平方英寸(約310兆帕)。

所謂的“絕熱”,在特定的變型中,指的是在分隔組件的絕緣區(qū)域(多個(gè)區(qū)域)中使用的材料在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力條件(約32°F或0℃和約1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓或100千帕的絕對(duì)壓強(qiáng))下呈現(xiàn)出小于或等于約0.5W/m·K(瓦/米·度)的熱導(dǎo)率(K),可選地小于或等于約0.3W/m·K,可選地小于或等于約0.1W/m·K,可選地小于或等于約90mW/m·K(毫瓦/米·開),可選地小于或等于約80mW/m·K,可選地小于或等于約70mW/m·K,任選小于或等于約60mW/m·K,可選地小于或等于約50mW/m·K,可選地小于或等于約40mW/m·K,可選地小于或等于約30mW/m·K,可選地小于或等于約20mW/m·K,可選地小于或等于約10mW/m·K,可選地小于或等于約5mW/m·K,并且在特定的方面,可選地小于或等于約1mW/m·K。

在特定的變型中,熱導(dǎo)率為大于等于約0.3mW/m·K且小于等于約0.5W/m·K。在特定的變型中,分隔組件的整體熱導(dǎo)率與由于將這樣的材料結(jié)合到分隔組件的絕緣區(qū)域(多個(gè)區(qū)域)中的絕緣材料的熱導(dǎo)率水平類似或者相同。

在特定的方面,高強(qiáng)度隔熱分隔組件包括金屬結(jié)構(gòu)件。該組件可以包括多個(gè)絕緣區(qū)域和/或多個(gè)金屬結(jié)構(gòu)件。金屬結(jié)構(gòu)件提供了具有在分隔件或消聲板暴露至的苛刻的壓力和溫度條件中使用的強(qiáng)度和堅(jiān)固性的高強(qiáng)度隔熱分隔組件。在特定的變型中,金屬結(jié)構(gòu)件的厚度為大于等于約1mm且小于等于約15mm。合適的金屬可以包括鋼和任何其等同物。在組件具有多個(gè)金屬結(jié)構(gòu)件時(shí),金屬結(jié)構(gòu)件可以由相同的金屬或者由不同的金屬形成。

因此,在一個(gè)變型中,用于渦旋壓縮機(jī)的高強(qiáng)度隔熱分隔組件(例如,消聲板)包括金屬板結(jié)構(gòu)件和與金屬板結(jié)構(gòu)件一體的絕緣區(qū)域,其中,絕緣區(qū)域在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力條件下具有小于或等于約300mW/m·K的平均熱導(dǎo)率(K)并且高強(qiáng)度隔熱分隔組件具有大于或等于約35,000磅/平方英寸(約241兆帕)的拉伸強(qiáng)度。絕緣區(qū)域可以包括絕緣材料或者絕緣區(qū)域在其它變型中可以限定低壓室或真空室。與金屬板結(jié)構(gòu)件一體的絕緣區(qū)域可以指的是限定了絕緣區(qū)域的金屬板結(jié)構(gòu)件,例如,將絕緣材料夾置在核心區(qū)域中或者在核心區(qū)域中產(chǎn)生低壓室或真空室。在其它方面,一體的絕緣區(qū)域附接至或者聯(lián)接至金屬板結(jié)構(gòu)件,例如,通過將絕緣區(qū)域涂敷在金屬板的一個(gè)或更多個(gè)表面上或者在位于排放區(qū)域的兩個(gè)部件之間具有物理特征或機(jī)械互鎖特征或模制成型特征使得絕緣區(qū)域以可滑動(dòng)的方式接納并緊固至金屬板結(jié)構(gòu)件。

金屬結(jié)構(gòu)件在特定的變型中可以夾置絕緣區(qū)域。在其它方面,高強(qiáng)度隔熱分隔組件具有第一金屬結(jié)構(gòu)件和第二不同的金屬結(jié)構(gòu)件,其中,絕緣區(qū)域是布置在第一金屬結(jié)構(gòu)件與第二金屬結(jié)構(gòu)件之間的室或區(qū)域。第一金屬結(jié)構(gòu)件和第二金屬結(jié)構(gòu)件可以是接合在一起以夾置限定絕緣區(qū)域的核心區(qū)域或內(nèi)部區(qū)域的板。在其它方面,單個(gè)的金屬結(jié)構(gòu)件可以具有形成于其間的限定絕緣區(qū)域的核心區(qū)域或內(nèi)部區(qū)域。替代性地,單個(gè)的金屬結(jié)構(gòu)件可以具有形成在金屬結(jié)構(gòu)件(多個(gè)結(jié)構(gòu)件)的一個(gè)或更多個(gè)外部表面上的絕緣區(qū)域。例如,在特定的方面,絕熱材料可以是涂層,涂層可以布置在金屬結(jié)構(gòu)件或分隔組件的其它結(jié)構(gòu)的上表面和下表面上。在其它變型中,絕緣區(qū)域可以是空隙,例如,低壓室或真空室,絕緣區(qū)域還可以填充有惰性氣體或多種氣體。在分隔組件具有多個(gè)絕緣區(qū)域時(shí),絕緣區(qū)域可以包含相同的絕緣材料或不同的絕緣材料(或者替代性地,可以以組合的方式實(shí)現(xiàn),即在一個(gè)區(qū)域中可以包括低壓室或真空室,在另一區(qū)域中包括絕熱材料)。

在其它變型中,絕緣區(qū)域可以填充有絕熱材料。合適的示例的絕熱材料具有如以上所描述的熱導(dǎo)率水平。在特定的變型中,絕熱材料可以是層,比如聚合涂層。在其它變型中,絕緣材料可以是復(fù)合物,該復(fù)合物包括樹脂和包含絕熱材料的增強(qiáng)相。這樣的復(fù)合物可以是涂層或結(jié)構(gòu)材料(比如通過模制技術(shù))。在其它變型中,絕緣材料可以是泡沫,例如具有其中吹入且分布有氣體的聚合物基質(zhì)材料。在特定的變型中,絕熱材料可以是具有通過在泡沫制造期間將氣體引出而形成的蜂窩結(jié)構(gòu)的膨脹泡沫絕緣物。泡沫也可以是包括聚合物基質(zhì)材料的復(fù)合泡沫,該聚合物基質(zhì)材料包括一個(gè)或更多個(gè)加強(qiáng)相和分布在其中的吹入的氣體。泡沫絕緣物的熱導(dǎo)率取決于用于使絕緣材料發(fā)泡的氣體以及內(nèi)部輻射傳熱和固體傳導(dǎo)的貢獻(xiàn)。

在特定的變型中,根據(jù)本公開的用于絕緣區(qū)域的絕熱材料包括膨脹泡沫材料(例如,橡膠、二氧化硅、玻璃、聚氨酯),氣體填充粉末或纖維絕緣材料(例如,二氧化硅氣凝膠、玻璃纖維、巖棉),乳濁粉末和/或真空粉末(例如,硅酸鈣、炭黑)。用于玻璃填充粉末或纖維材料中的主要絕緣機(jī)制是因?yàn)椴牧蟽?nèi)的小尺寸空隙的而使對(duì)流減少或消除。然而其它合適的絕熱材料包括真空粉末和纖維絕緣材料。氣態(tài)傳導(dǎo)是粉末和纖維絕緣材料內(nèi)的熱傳遞的主要模式中的一種。下面在表1中列出了具有熱導(dǎo)率水平的一些示例的合適的絕緣材料。

表格1

在特定的方面,絕緣材料選自:聚合物、聚合物復(fù)合材料、泡沫,及其組合。在特定的其他變型中,用于根據(jù)本公開的絕緣區(qū)域的絕熱材料包括選自下列的材料:比如包括可商業(yè)上購自DuPont的PTFE的聚四氟乙烯(PTFE)之類的含氟聚合物、聚氨酯、比如尼龍、橡膠和彈性體之類的聚酰胺、二氧化硅、玻璃、氣體填充的粉末或纖維,比如氣凝膠,珍珠巖,包括細(xì)珍珠巖、蛭石、巖棉、炭黑、真空硅酸鈣、其他真空粉末、乳濁粉末、以及這些材料的組合。

在又一變型中,提供了一種操作渦旋壓縮機(jī)的方法。該方法可以包括將低壓制冷劑引入壓縮機(jī)構(gòu)的周邊吸入?yún)^(qū)域,壓縮機(jī)構(gòu)包括具有排放口和第一螺旋渦卷的第一渦旋構(gòu)件和具有第二螺旋渦卷的第二渦旋構(gòu)件。第一螺旋渦卷和第二螺旋渦卷彼此地相互嚙合以在周邊吸入?yún)^(qū)域與排放口之間產(chǎn)生壓縮的體積逐漸改變的至少一個(gè)封閉空間以用于產(chǎn)生高壓制冷劑。該方法還包括通過使第二渦旋構(gòu)件相對(duì)于第一渦旋構(gòu)件繞動(dòng)而在壓縮機(jī)構(gòu)中對(duì)低壓制冷劑進(jìn)行壓縮以產(chǎn)生高壓制冷劑,該高壓制冷劑通過第一渦旋構(gòu)件的排放口排放到排放室中。在第一渦旋構(gòu)件與排放室之間布置有高強(qiáng)度隔熱分隔組件。高強(qiáng)度隔熱分隔組件包括金屬板和絕緣區(qū)域,該絕緣區(qū)域具有在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力條件下小于或等于約300mW/m·K的熱導(dǎo)率(K)。高強(qiáng)度隔熱分隔組件具有大于或等于約35,000磅/每平方英寸(約241兆帕)的拉伸強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度)。雖然所防止的或所減少的熱傳遞的總量的變化取決于壓縮機(jī)的容量和尺寸,但是在一個(gè)示例實(shí)施方式中,高強(qiáng)度隔熱分隔組件在空調(diào)和制冷協(xié)會(huì)(ARI)標(biāo)準(zhǔn)操作條件下使在排放室中的高壓制冷劑與在周邊吸入?yún)^(qū)域的低壓制冷劑之間的熱傳遞最小或防止排放室中的高壓制冷劑與周邊吸入?yún)^(qū)域的低壓制冷劑之間的熱傳遞至小于或等于約350W。該ARI標(biāo)準(zhǔn)在45°/130°/65°F的工作條件下進(jìn)行測(cè)試。在特定的方面,高強(qiáng)度隔熱分隔組件在這種壓縮機(jī)中使熱傳遞最小或防止熱傳遞至小于或等于約500W,可選地小于或等于約750瓦。在特定的其它方面,渦旋壓縮機(jī)中的高強(qiáng)度隔熱分隔組件與具有常規(guī)的消聲器分離板的相同的渦旋壓縮機(jī)相比可以為渦旋壓縮機(jī)提供從大于等于約2%高達(dá)至大于9%的增大的容量增益。此外,在特定的變型中,與具有常規(guī)的消聲器分離板的相同的渦旋壓縮機(jī)相比,具有高強(qiáng)度隔熱分隔組件的渦旋壓縮機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)操作條件(例如,ARI條件或CHEER條件,下文將進(jìn)一步討論)下可以使功率消耗降低了大于或等于約功率消耗的3%,可選地大于或等于約功率消耗的4%,可選地大于或等于約功率消耗的5%。

圖3和4示出了包括根據(jù)本公開的特定的方面的高強(qiáng)度隔熱分離器或分隔組件的渦旋壓縮機(jī)100。為簡略起見,除非本文另有討論,在某種程度上,以下實(shí)施方式和附圖中的部件與在圖1的上下文中描述的相同,可以假定部件具有相同的構(gòu)型和功能并且將不會(huì)本文中明確地討論。分離器或分隔組件110(例如,消聲板)將高壓側(cè)排放室42與低壓側(cè)入口室94劃分開。在螺旋葉片72、82中處理并壓縮流體之后,接著,流體通過排放通道74(排放通道74具有簧片閥組件78)釋放。分隔組件110包括開口112,壓縮流體(排出定渦旋70)可以穿過該開口112而進(jìn)入排放室42中。分隔組件110包括第一金屬結(jié)構(gòu)件或上板120和第二金屬結(jié)構(gòu)件或下板122。上板120和下板122將絕緣材料130夾置在其間以限定絕緣區(qū)域132。絕緣材料130可以是前文所討論的任何材料。因此,絕緣材料130可以預(yù)成型并且接著夾置在上板120與下板122之間以形成絕緣區(qū)域132。替代性地,可以將上板120和下板122放置在一起以形成與絕緣區(qū)域132對(duì)應(yīng)的打開的腔室。接著,絕緣材料130可以被引入到與絕緣區(qū)域132對(duì)應(yīng)的打開的腔室中。

在特定的方面,任選的環(huán)134被用于將絕緣區(qū)域132相對(duì)于外部環(huán)境密封。環(huán)134可以在上板120與下板122之間沿圍繞開口112的各自的內(nèi)周緣布置。環(huán)134可以由與絕緣材料130不同的材料形成,并且可以用來將絕緣區(qū)域132相對(duì)于制冷劑或其它材料密封。在特定的方面,該環(huán)可以是聚合物、比如彈性體,或者該環(huán)可以是金屬。在其它方面,該環(huán)可以是將上板120與下板122熔接的金屬材料(例如,釬焊材料、焊料等)。

上板120可以在周緣區(qū)域136處接合和密封至下板122。如以上提出的,殼22包括接合或焊接至下殼部25的上蓋24。分隔組件110的至少一部分可以在周緣區(qū)域136處接合和焊接至上蓋24和下殼部25。如在圖4中最佳示出的,周緣區(qū)域具有使分隔組件110的下板122橫向地延伸超出上板120的端接端部138的設(shè)計(jì)。因此,下板122接合(例如,通過焊接)至上蓋24和下殼部25。

其它周緣區(qū)域焊接設(shè)計(jì)可以與根據(jù)本公開的分隔組件一起使用。例如,在圖5中示出了用于分隔組件110A的周緣區(qū)域136A的角焊設(shè)計(jì)的一個(gè)變型。分隔組件110A具有上板120A、下板122A和內(nèi)部絕緣區(qū)域132A,該內(nèi)部絕緣區(qū)域132A具有布置在其中的絕緣材料130A。上板120A具有端接邊緣138A。下板122A側(cè)向地延伸以限定超出端接邊緣138A的凸出部140,端接邊緣138A坐靠于下板122A使得上板120A與下板122A相互正交。角式焊接頭142形成在下板122A與上板120A的外表面144之間。這種角式焊接頭142可以圍繞周緣區(qū)域136A的圓周延伸,從而使得周緣區(qū)域136A被焊接并被密封。這樣的角式焊接頭142可以預(yù)成型,并且隨后接著分隔組件110A附接至殼22(如在圖1至圖3中示出的),或者角式焊接頭142可以同時(shí)將分隔組件110A焊接至殼22的一個(gè)或更多個(gè)部分。

另一種焊接設(shè)計(jì)可以是用于在圖6中示出的分隔組件110B的周緣區(qū)域136B的搭接焊設(shè)計(jì)。分隔組件110B具有上板120B、下板122B和內(nèi)部絕緣區(qū)域132B,內(nèi)部絕緣區(qū)域132B具有布置在其中的絕緣材料130B。上板120B具有端接邊緣138B。絕緣材料130B在周緣區(qū)域136B中更薄,使得絕緣材料130B在下板122B與上板120B的外表面144B之間靠近端接邊緣138B的厚度變窄。下板122B側(cè)向地延伸以限定延伸超過端接邊緣138B的凸出部140B。下板122B的凸出部140B完全卷繞在上板120B的端接邊緣138B的周圍并且限定了唇狀部146。凸出部140B以這樣的方式彎曲使得搭接式焊接頭142B因此形成在上板120B的外表面144B與凸出部140B的鄰近于唇狀部146的彎曲部之間。

又一種焊接設(shè)計(jì)可以是用于在圖7中示出的分隔組件110C的周緣區(qū)域136C的對(duì)接焊設(shè)計(jì)。分隔組件110C具有上板120C、下板122C和內(nèi)部絕緣區(qū)域132C,內(nèi)部絕緣區(qū)域132C具有布置在其中的絕緣材料130C。上板120C具有端接邊緣138C,而下板122C具有端接邊緣148。絕緣材料130C在周緣區(qū)域136C中更薄,使得絕緣材料130C在接近下板122C的端接邊緣148和上板120C的端接邊緣138C時(shí)厚度變窄。上板120C和下板122C這兩者在周緣區(qū)域136C中側(cè)向地并且平行于彼此延伸。因此,上板120C的內(nèi)表面150和下板122C的內(nèi)表面152在周緣區(qū)域136C處彼此接觸。因此,對(duì)接式焊接頭142C跨越下板122C的端接邊緣148和上板120C的端接邊緣138C的至少一部分形成。

圖8示出了涉及插入焊接的另一焊接設(shè)計(jì)。分隔組件110D限定了周緣區(qū)域136D。分隔組件110D具有上板120D、下板122D和內(nèi)部絕緣區(qū)域132D,該內(nèi)部絕緣區(qū)域132D具有布置在其中的絕緣材料130D。上板120D具有端接邊緣138D,而下板122D具有端接邊緣148D。絕緣材料130D在周緣區(qū)域136D中更薄,使得絕緣材料130D在接近下板122D的端接邊緣148D和上板120D的端接邊緣138D時(shí)厚度變窄。上板120D和下板122D這兩者在周緣區(qū)域136D中側(cè)向地并且平行于彼此延伸。因此,上板120D的內(nèi)表面150D和下板122D的內(nèi)表面152D在周緣區(qū)域136D處彼此接觸。上板120D可以限定開口154,開口154用于接納可消耗的焊接插入件156。開口154可以包括連續(xù)的環(huán)形結(jié)構(gòu)或凹槽結(jié)構(gòu),或者替代性地可以包括在分隔組件110D的圓周周圍均勻分布并且呈等間隔的多個(gè)開口154??上牡暮附硬迦爰?56可以是被熔接的預(yù)成型金屬材料并且變成了焊接接頭142D的一部分。因此,可消耗的焊接插入件156可以是連續(xù)的結(jié)構(gòu)(例如,坐置在周向凹槽開口154中的環(huán))或離散插入件(例如,坐置在布置的離散開口154中的釘)。

又一種焊接設(shè)計(jì)可以是用于在圖9中示出的分隔組件110E的周緣區(qū)域136E的搭接焊設(shè)計(jì)。分隔組件110E具有上板120E、下板122E和內(nèi)部絕緣區(qū)域132E,內(nèi)部絕緣區(qū)域132E具有布置在其中的絕緣材料130E。上板120E具有端接邊緣138E。絕緣材料130E在周緣區(qū)域136E中更薄,使得絕緣材料130E在接近下板122E的端接邊緣148E和上板120E的端接邊緣138E時(shí)厚度變窄。上板120E和下板122E這兩者在周緣區(qū)域136E中側(cè)向地并且平行于彼此延伸。因此,上板120E的內(nèi)表面150E和下板122E的內(nèi)表面152E在周緣區(qū)域136E處彼此接觸。電阻焊接技術(shù)可以被用于通過上板120E和下板122E傳遞電流以形成限定焊接接頭的電阻焊點(diǎn)熔核160。在特定的方面,電阻焊點(diǎn)熔核160可以是連續(xù)的并且在周緣區(qū)域136E的圓周周圍形成線或環(huán),或者替代性地可以包括在周緣區(qū)域136E的圓周周圍以等間隔分布的多個(gè)離散焊點(diǎn)熔核160。

在圖10中示出的高強(qiáng)度隔熱分離器或分隔組件200的另一變型具有用于將金屬結(jié)構(gòu)件接合至聚合物絕緣部件的機(jī)械互鎖系統(tǒng)的變型。組件200包括呈絕緣部件形式或者作為模制的板的膜210形式的絕緣區(qū)域。絕緣膜210與金屬板230附接或接合。絕緣膜210包括本體部212,該本體部212坐靠于金屬板230的本體部232。本體部212包括傾斜側(cè)部214和平坦的上區(qū)域216。平坦的上區(qū)域216具有第一中央布置的孔口218。如示出的,第一中央布置的孔口218坐置在同中心的凹陷部220中,同中心的凹陷部220從平坦的上區(qū)域216的平面凹陷。絕緣膜210包括與第一中央布置的孔口218對(duì)應(yīng)的延伸的管狀區(qū)域222。延伸的管狀區(qū)域222因此朝向金屬板230延伸并終止于突出凸緣224,該突出凸緣朝向傾斜側(cè)部214徑向向外延伸。因此,坐置部226沿著延伸的管狀區(qū)域222被限定在突出凸緣224與同中心的凹陷部220之間。

金屬板230的本體部232同樣限定了傾斜側(cè)部234、平坦的上區(qū)域236和端接邊緣242。端接邊緣242可以具有突出環(huán)244,突出環(huán)244可以如以上所描述的經(jīng)由周緣區(qū)域焊接附接壓縮機(jī)的殼體或殼。第二中央布置的孔口238形成在平坦的上區(qū)域236中。第二中央布置的孔口238終止于唇狀部240。平坦的上區(qū)域236同樣具有同中心的凹陷部242。本體部232的形狀與絕緣膜210的本體部212的形狀大致共形。

絕緣膜210的延伸的管狀區(qū)域222可以終止于柔性板條或突片228,該柔性板條或突片228在組裝過程期間在延伸的管狀區(qū)域222被迫使向下穿過第二中央布置的孔口238時(shí)允許徑向壓縮。絕緣膜210盡管如在圖10中示出的在形狀上與金屬板230到傾斜側(cè)部234相符合,但是在可以物理上附接至壓縮機(jī)的殼體或殼的端接邊緣242之前終止。當(dāng)絕緣膜210坐靠于金屬板230時(shí),唇狀部240具有的高度和尺寸使得唇狀部240沿著延伸的管狀區(qū)域222在絕緣膜210的突出凸緣224與同中心的凹陷部220之間牢固地坐置在坐置部226內(nèi)。以此方式,機(jī)械互鎖裝置形成在絕緣膜210與金屬板230之間以形成高強(qiáng)度隔熱分離器或分隔組件200。因此,絕緣區(qū)域在排放區(qū)域中經(jīng)由機(jī)械互鎖裝置以可滑動(dòng)的方式被接納并固定至金屬板結(jié)構(gòu),允許快速的配裝組裝技術(shù)。粘合劑可以被用來將絕緣膜和金屬板230進(jìn)一步固定在一起。值得注意的是,同樣可以考慮額外的或其他的機(jī)械互鎖裝置。此外,也可以使用形成單件的模制特征或嵌入模制技術(shù)。此外,絕緣膜210可以設(shè)計(jì)成配裝在金屬板230的相反側(cè)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解的是,絕緣膜210和金屬板230可以具有與示出的那些不同的互補(bǔ)形狀或表面輪廓。

絕緣膜210因此預(yù)成型并且可以由絕緣材料形成,比如具有期望的熱導(dǎo)率水平、在排放溫度和壓力下的期望的堅(jiān)固性和強(qiáng)度以及允許突片228在徑向壓縮和組裝期間被彎曲的柔性的聚合材料。這樣的預(yù)成型部件提供了高強(qiáng)度。一種特別合適的材料是如尼龍-66的脂肪族聚酰胺,盡管同樣可以考慮具有大于或等于至約45兆帕的最小強(qiáng)度的任何其他制冷劑相容的聚合物。這種預(yù)成型的絕緣膜210可以例如通過注射成型被模制成期望的形狀。在特定的變型中,盡管厚度可以在本體部212的不同區(qū)域中變化,但是預(yù)成型的絕緣膜210的最大厚度可以大于等于約0.5mm且小于等于約10mm,可選地大于等于約0.75mm且小于等于約5mm,并且在特定的方面,大于等于約1mm且小于等于約3mm。金屬板230同樣可以例如通過鑄造、壓鑄、鍛壓、燒結(jié)粉末金屬等預(yù)成型成期望的形狀。這樣的形成過程還可以包含金屬結(jié)構(gòu)件的加工。

在圖11中示出的高強(qiáng)度隔熱分離器或分隔組件300的另一變型具有與圖10中的用于將金屬結(jié)構(gòu)件接合至聚合物絕緣部件的機(jī)械互鎖系統(tǒng)的不同的變型。組件300包括呈絕緣部件形式或者形成為模制板的膜310形式的絕緣區(qū)域。絕緣膜310與金屬板330附接或接合。絕緣膜310包括本體部312,本體部312坐靠于金屬板330的本體部332。本體部312包括傾斜側(cè)部314和平坦的上區(qū)域316。平坦的上區(qū)域316具有第一中央布置的孔口318。如示出的,第一中央布置的孔口318坐置在同中心的凹陷部320內(nèi),同中心的凹陷部320從平坦的上區(qū)域316的平面凹陷。多個(gè)切邊突出部322形成在絕緣膜310的內(nèi)表面324上。絕緣膜310的內(nèi)表面324坐靠于金屬板330的上表面333。

金屬板330的本體部332類似地限定傾斜側(cè)部334、平坦的上區(qū)域336以及端接邊緣340。端接邊緣340可以具有突出環(huán)342,該突出環(huán)342能夠經(jīng)由周緣區(qū)域焊接而附接至壓縮機(jī)的殼體或殼,如上文描述的。在平坦的上區(qū)域336中形成有第二中央布置的孔口338。第二中央布置的孔口338在唇緣部344中終止。平坦的上區(qū)域336類似地具有同中心的凹陷部350。多個(gè)切邊槽352形成在絕緣膜310的上表面334上。本體部332的形狀與絕緣膜310的本體部312的形狀大致互補(bǔ)。因此,絕緣膜310沿著傾斜側(cè)部334與金屬板330相符合。如圖11中所示,絕緣膜310在金屬板330的端接邊緣342之前終止,該端接邊緣342能夠物理上附接至壓縮機(jī)的殼體或殼。在這種變型中,當(dāng)絕緣膜310坐靠于金屬板330時(shí),唇緣部344向下突出。絕緣膜310的同中心的凹陷部320平齊地坐置抵靠金屬板330的同中心的凹陷部350。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的,絕緣膜310和金屬板330可以具有與所示的那些不同的互補(bǔ)形狀或表面輪廓。

因此,多個(gè)切邊突出部322與切邊槽352配合并且坐置和鎖定在切邊槽352中,絕緣膜310的內(nèi)表面324能夠通過使用呈切邊突出部322和切邊槽352的形式的機(jī)械互鎖裝置而抵靠于金屬板330的上表面333被鎖定或緊固到位。以這種方式,形成了高強(qiáng)度隔熱分離器或分隔組件300。因此,絕緣膜310經(jīng)由金屬互鎖裝置而可滑動(dòng)地被接收并且緊固至金屬板330,從而允許快速配裝組件的技術(shù)。粘合劑可以用于進(jìn)一步將絕緣膜310和金屬板330緊固在一起。特別地,同樣可以設(shè)想其他的機(jī)械互鎖裝置和物理連接裝置。此外,絕緣膜310可以設(shè)計(jì)成具有配裝在金屬板330的相對(duì)的側(cè)部上的形狀。絕緣膜310和金屬板330可以通過與如上文所述在關(guān)于圖10的上下文中的絕緣膜210和金屬板230相同的材料和相同的過程形成。

在圖12中示出了高強(qiáng)度隔熱分離器或分隔組件600的另一變型具有金屬板結(jié)構(gòu)件,其中,金屬板結(jié)構(gòu)件具有呈表面涂層的形式的兩個(gè)絕緣區(qū)域。組件600包括金屬板602、第一絕緣區(qū)域610以及第二絕緣區(qū)域612。在這種變型中,第一絕緣區(qū)域610和第二絕緣區(qū)域612是形成在金屬板602的上表面604和下表面606上的涂層并且是附接至金屬板602的上表面604和下表面606的涂層。第一絕緣區(qū)域610和第二絕緣區(qū)域612由絕緣材料形成。絕緣材料可以是在排放溫度和壓力下具有期望的導(dǎo)熱水平、期望的穩(wěn)固性和強(qiáng)度的聚合物材料,比如那些包括如先前描述的聚合物。一種特別地合適的材料是聚四氟乙烯(PTFE),該聚四氟乙烯(PTFE)在商業(yè)上可獲得的為TEFLONTM??梢灶愃频卦O(shè)想任意其他的制冷劑可兼容的聚合物。例如,絕緣材料還可以是復(fù)合聚合物涂層。金屬板602的不同的選擇區(qū)域可以由這種第一絕緣區(qū)域610和第二絕緣區(qū)域612來涂覆;然而,涂層布置在使組件600(在渦旋壓縮機(jī)內(nèi)從高壓側(cè)至低壓側(cè))兩側(cè)的熱傳遞最少的區(qū)域中。第一絕緣區(qū)域610和第二絕緣區(qū)域612可以由相同的絕緣材料組分形成或可以由不同的絕緣材料組分形成。此外,第一絕緣區(qū)域610和第二絕緣區(qū)域612可以在替代性的變型中是延伸橫過中央布置的孔口630的表面的單個(gè)連續(xù)的涂層。

如所示的,金屬板602限定傾斜側(cè)部634、平坦的上區(qū)域636以及端接邊緣640。中央布置的孔口630坐置在同中心的凹陷部620中,同中心的凹陷部620從平坦的上區(qū)域636的平面凹陷。端接邊緣640可以具有突出環(huán)642,突出環(huán)642能夠經(jīng)由周緣區(qū)域焊接附接壓縮機(jī)的殼體或殼,如上文所述。第一絕緣區(qū)域610和第二絕緣區(qū)域612附接至金屬板602并且與金屬板602的形狀相符合。如同其他實(shí)施方式,金屬板602可以具有與所示出的不同的形狀或表面輪廓。第一絕緣區(qū)域610和第二絕緣區(qū)域612從中央布置的孔口630延伸至傾斜側(cè)部634,盡管如圖12中所示,第一絕緣區(qū)域610和第二絕緣區(qū)域612兩者在端接邊緣240之前終止,該端接邊緣240能夠物理上附接至壓縮機(jī)的殼體或殼。第一絕緣區(qū)域610和第二絕緣區(qū)域612可以涂覆至作為絕緣聚合物涂層的母體的表面。例如,這種絕緣區(qū)域涂層的母體可以經(jīng)由涂漆、液體噴涂、靜電噴涂、鑄造、浸染等來涂覆。隨后,母體可以例如通過使用光化學(xué)輻射、電子束固化或升高溫度被干燥(以移除一個(gè)或更多個(gè)液體載體)并且可選地被固化或交聯(lián)。在特定的變型中,盡管第一絕緣區(qū)域610和第二絕緣區(qū)域612的厚度可以略微變化,第一絕緣區(qū)域和第二絕緣區(qū)域的最大厚度可以大于等于大約10微米(μm)且小于等于大約100μm,可選地大于等于大約25μm且小于等于大約75μm,并且在特定的方面中,第一絕緣區(qū)域和第二絕緣區(qū)域的最大厚度可以大于等于大約40微米(μm)且小于等于大約60μm。在特定的變型中,對(duì)于每個(gè)相對(duì)應(yīng)的絕緣涂層的合適的厚度可以是大約50μm。由于對(duì)涂層厚度的上限范圍和整體強(qiáng)度的限制,與像圖10至圖11中的結(jié)構(gòu)絕緣部件相比較,或與具有更高強(qiáng)度的其他設(shè)計(jì)(例如,像在圖3至圖4中夾置絕緣區(qū)域)相比較,通過非限制性示例的方式,金屬板上的絕緣區(qū)域涂層可以在一定程度上被限制在特定的應(yīng)用中。因此,具有絕緣區(qū)域涂層的這種變型可以特別地適用于經(jīng)受相對(duì)較低的溫度和較低壓力條件的渦旋壓縮機(jī)應(yīng)用。

如同在圖20中所示的特定的變型中,根據(jù)本公開的特定變型的分隔組件650設(shè)置成避免將絕緣區(qū)域沿著邊緣放置。因此,第一絕緣區(qū)域660和/或第二絕緣區(qū)域662可以從靠近端接邊緣672的邊緣區(qū)域670省略(例如,在涂覆涂層的母體期間通過掩蔽)或在涂覆之后從邊緣區(qū)域670移除。由于在焊接期間的加熱,在絕緣區(qū)域660、662中的絕緣材料可以被損壞,因?yàn)樵谶M(jìn)行焊接之后熱從焊接區(qū)域擴(kuò)散。因此,在特定的變型中,第一絕緣區(qū)域660和/或第二絕緣區(qū)域662可以在將分隔組件650焊接至渦旋壓縮機(jī)殼體或殼之前從邊緣區(qū)域670移除。

圖13和圖14示出了傳熱機(jī)構(gòu)的示意圖。圖13示出了橫過如同圖3至圖4中的根據(jù)本公開的一種實(shí)施方式的高強(qiáng)度隔熱分離器或分隔組件110的傳熱機(jī)構(gòu)。圖14示出了橫過如同圖10中的高強(qiáng)度隔熱分離器或分隔組件200的另一變型的傳熱機(jī)構(gòu)。如所示的,Td是排放室內(nèi)的排放溫度。Ts是與入口室中的溫度對(duì)應(yīng)的吸入溫度。TF-1是分別沿著組件110和組件200的上表面(圖13中的表面400和圖14中的表面410)的制冷劑溫度。TF-2是分別沿著組件110和組件200的下表面(圖13中的表面402和圖14中的表面412)的制冷劑溫度。如能夠觀察到的,組件(例如,100或200)的熱導(dǎo)率越低,通過傳導(dǎo)和熱傳遞發(fā)生的熱傳遞越少,從而使TF-2和Ts溫度的任何增加程度最小。減小所傳遞的熱量能夠使吸入氣體溫度Ts的任何增大程度最小。

圖15示出了根據(jù)本公開的特定變型的高強(qiáng)度隔熱分離器或分隔組件500的另一變型,該高強(qiáng)度隔熱分離器或分隔組件500包括夾置絕緣真空室的金屬結(jié)構(gòu)件。分隔組件500包括開口512,經(jīng)壓縮的流體能夠在被壓縮之后穿過開口512。分隔組件500包括第一金屬結(jié)構(gòu)件或上板520和第二金屬結(jié)構(gòu)件或下板522。上板520和下板522在其之間限定了絕緣區(qū)域530??蛇x環(huán)534用于將絕緣區(qū)域530相對(duì)于外部環(huán)境密封。環(huán)534可以在上板520與下板522之間沿圍繞開口512的相對(duì)應(yīng)的內(nèi)周邊緣布置。在特定的方面,環(huán)可以是聚合物比如彈性體,或者環(huán)可以是金屬。在其他方面,環(huán)可以是將上板520熔接至下板522的金屬材料(例如,釬焊材料、焊料等)。

在這種變型中,絕緣區(qū)域530可以是低壓室或真空室。低壓室可以填充有處于低壓的惰性氣體或絕緣氣體,比如氬、氪、氙及其混合物。合適的真空水平壓力可以小于或等于大約10-2托爾(torr)。絕緣材料130可以是前述討論的任何材料。上板520和下板522可以放置在一起以形成與絕緣區(qū)域132對(duì)應(yīng)的敞開的腔室。絕緣區(qū)域132可以填充有惰性絕緣氣體,或可以抽吸成真空以形成真空室。在減小絕緣區(qū)域132中的壓力之后,口或孔口532可以被密封以形成真空密封。

通過文中包含的特定示例可以進(jìn)一步理解本公開的各實(shí)施方式。提供特定示例僅出于說明根據(jù)本教示如何制造和使用組分、裝置和方法的目的,除非另有清楚地陳述,并且其不意在表示該發(fā)明的給出的實(shí)施方式已經(jīng)或還未制成或測(cè)試。

示例

比較示例1-熱流計(jì)算:常規(guī)的不具有絕緣件的消聲分隔板

比較示例1是常規(guī)的金屬消聲板兩側(cè)的從排放側(cè)至吸入側(cè)的估計(jì)的熱損失。理論的熱傳遞被計(jì)算并且基于傳導(dǎo)和對(duì)流的基本的熱傳遞過程。這種用于常規(guī)的分隔或消聲板的傳熱機(jī)構(gòu)還基于圖2A中所示的機(jī)構(gòu)。

在該測(cè)試模型中,用于渦旋壓縮機(jī)(ZP21K5E-PFV)的在ARI條件(45°/130°/65°F)下對(duì)R410A制冷劑(包括二氟甲烷(HFC-32)和五氟乙烷(HFC-125)的近共沸的混合物的氫氟烴制冷劑)進(jìn)行處理的輸入?yún)?shù)用于執(zhí)行模擬計(jì)算。常規(guī)的鋼消聲板的熱導(dǎo)率為65.2W/m·K。基于渦旋壓縮機(jī)中的部件尺寸和參數(shù),對(duì)消聲板的傳熱阻(R消聲器)被計(jì)算為等于0.001242K/W??倐鳠嶙琛≧消聲器和對(duì)流——被計(jì)算為0.091K/W。因此,總熱傳導(dǎo)(Q)被計(jì)算為807.2W。該結(jié)果指的是常規(guī)的非絕緣消聲器或分隔板中兩側(cè)傳遞了807.2瓦特(watt)的熱。

示例2-熱流計(jì)算:本發(fā)明的具有PTFE絕緣材料的消聲分隔板

類似于上文對(duì)于比較示例1討論的計(jì)算,如下估算出相同ZP21K5E-PFV渦旋壓縮機(jī)的根據(jù)本公開的特定方面制備的具有聚四氟乙烯(PTFE)絕緣區(qū)域的絕緣消聲板(在文中稱為示例2)兩側(cè)的從排放側(cè)至吸入側(cè)的熱損失,其中,ZP21K5E-PFV渦旋壓縮機(jī)處于ARI條件下使用R410A制冷劑。所使用的PTFE是商業(yè)上購自DuPont的TEFLONTM。該P(yáng)TFE與關(guān)于圖3至圖4的上下文中描述的設(shè)計(jì)類似的方式夾置在上板與下板之間。

在該測(cè)試模型中,用于渦旋壓縮機(jī)(ZP21K)的在ARI條件下對(duì)R410A制冷劑(包括二氟甲烷(HFC-32)和五氟乙烷(HFC-125)的近共沸的混合物的氫氟烴制冷劑)進(jìn)行處理的輸入?yún)?shù)包括TEFLONTM涂層的0.30W/m·K的熱導(dǎo)率??倐鳠嶙枋?.10K/W??偟臒醾鲗?dǎo)(Q)被計(jì)算為706.5W。該結(jié)果指的是對(duì)于示例2,僅706.5瓦特的熱在包括PTFE涂層的絕緣分隔組件兩側(cè)傳遞,而比較示例中的常規(guī)的非絕緣消聲板具有807.2瓦特的熱傳遞。因此,與比較示例1的常規(guī)消聲板相比,示例2的本發(fā)明的消聲組件板提供了在熱傳遞方面的大約12.5%的近似減小。

壓縮機(jī)的另外的試驗(yàn)測(cè)試被執(zhí)行以確認(rèn)推薦的設(shè)計(jì)和上文理論的計(jì)算。壓縮機(jī)(型號(hào)ZP21K5E-PFV)被測(cè)試以核實(shí)效益增益。測(cè)試在關(guān)鍵操作點(diǎn)處被完成以評(píng)估根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)的渦旋壓縮機(jī)的性能,例如測(cè)量在預(yù)定的飽和的蒸發(fā)溫度、預(yù)定的飽和的冷凝溫度以及預(yù)定的吸入氣體溫度下的壓縮機(jī)性能。一個(gè)這種標(biāo)準(zhǔn)為空氣調(diào)節(jié)和制冷協(xié)會(huì)(ARI)標(biāo)準(zhǔn)(45°/130°/65°F)。另一評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是CHEER(45°/100°/65°F),該標(biāo)準(zhǔn)更緊密地接近壓縮機(jī)將更頻繁地操作的條件。另一實(shí)證性能評(píng)價(jià)(OP)用于評(píng)估更典型的壓縮機(jī)操作條件以評(píng)估效率獲益。

在不同的ARI、CHEER和OP條件下的各種測(cè)試的匯總結(jié)果如下在表格2中所示。

表格2

基于該試驗(yàn)測(cè)試,本發(fā)明的示例2表示相對(duì)于比較示例1的當(dāng)前EER在ARI條件下的3.9%能效比(EER)增益。與比較示例1相比,對(duì)于示例2而言,容量已經(jīng)增大了3.6%,同時(shí)消耗的功率保持不變。除了容量和EER增益之外,示例2的上殼溫度顯著地被減小了大約6°F。在更典型的操作條件下,觀察到示例2相對(duì)于比較示例1具有高達(dá)8%的性能增益。然而,在低壓差(CHEER)條件下,在示例2與比較示例1之間仍然存在性能獲益,但該性能獲益不如OP和ARI條件下的性能獲益大。

因此,根據(jù)本公開的特定的方面,這些比較結(jié)果表明當(dāng)使用較高壓力和較高溫度排放氣體時(shí)將具有更大的獲益。隨著吸入氣體過度加熱的程度增大,絕緣的TEFLONTM PTFE涂層在消聲板兩側(cè)傳導(dǎo)熱的熱阻更大。由于此,對(duì)于特定的壓縮機(jī)操作條件,已經(jīng)觀察到10W的總功率節(jié)省。吸入氣體的主要指示是中間殼(Mid-Shell)溫度,通過根據(jù)本公開的特定的設(shè)計(jì)該中間殼溫度被觀察到減小了至少13°F。

示例3-熱流計(jì)算:具有尼龍-66絕緣件的本發(fā)明的消聲分隔板

類似于上文對(duì)于比較示例1和示例2討論的計(jì)算,如下估算出根據(jù)本公開的特定方面制備的如圖10中的具有尼龍-66膜絕緣區(qū)域的絕緣消聲板組件(在文中稱為示例3)兩側(cè)的從排放側(cè)至吸入側(cè)的熱損失。尼龍-66絕緣膜形成為1毫米的厚度。在該測(cè)試模型中,用于渦旋壓縮機(jī)(ZP21K5E-PFV)的在ARI條件下對(duì)R410A制冷劑(包括二氟甲烷(HFC-32)和五氟乙烷(HFC-125)的近共沸的混合物的氫氟烴制冷劑)進(jìn)行處理的輸入?yún)?shù)。未列出的變量或參數(shù)可以被假設(shè)為與上述示例2中的變量或參數(shù)相同。尼龍-66的熱導(dǎo)率是0.25W/m·K。總傳熱阻被計(jì)算為0.22K/W??倢?dǎo)熱(Q)是333W。因此,示例3中的具有尼龍-66膜絕緣區(qū)域的絕緣消聲板組件的所計(jì)算的傳熱量是333瓦特。該結(jié)果意味著,對(duì)于示例3,在具有尼龍-66膜的絕緣分隔組件兩側(cè)僅傳熱333瓦特,而比較示例中的常規(guī)的未絕緣的消聲板具有807.2瓦特的熱傳遞。這種設(shè)計(jì)的本發(fā)明的消聲組件板與常規(guī)消聲板相比提供了在傳熱方面大約59%的近似的減小。此外,下文的表格3提供了對(duì)于示例3在不同的測(cè)試條件下的傳熱結(jié)果的匯總。

表格3

類似的壓縮機(jī)性能測(cè)試如在比較示例1和示例2中的情況下的上文描述的方式來執(zhí)行。在下文中比較結(jié)果(計(jì)算的和試驗(yàn)所得)示出在表格4中。為了比較,還包括具有兩個(gè)金屬板的穩(wěn)固的高強(qiáng)度消聲板組件,所述兩個(gè)金屬板夾置包括TEFLONTM PTFE的絕緣區(qū)域。另一穩(wěn)固的高強(qiáng)度消聲板組件具有金屬板,其中在金屬板的上表面和下表面上均具有TEFLONTM PTFE涂層,如同圖12和圖20中所示的設(shè)計(jì)。

表格4

因此,包括布置在金屬板的頂部上的具有1毫米厚度的尼龍-66絕緣膜的分隔消聲板組件能夠提供特別期望的傳熱減少和改進(jìn)的性能。

圖16中包括示出了用于具有這種高強(qiáng)度隔熱分隔組件的壓縮機(jī)的EER改進(jìn)的曲線圖。在圖16中,TEFLONTM PTFE(示例2)與具有不同厚度(厚度分別為1毫米(示例3)、1.5毫米以及2毫米)的絕緣尼龍-66膜進(jìn)行比較。如能夠觀察到的,針對(duì)2毫米厚的尼龍-66膜,在ARI、CHEER和OP條件下的性能發(fā)生最大的改進(jìn)。

在圖17至圖19中,針對(duì)在單個(gè)類型的渦旋壓縮機(jī)中具有不同絕緣材料的分隔或消聲板組件,示出處于不同的性能等級(jí)條件(圖17處于ARI條件、圖18處于CHEER條件,并且圖19處于OP或正常操作條件)下的效率變化百分比的模型。如由本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的,這種條件可以針對(duì)具有不同容量或設(shè)計(jì)的不同的渦旋壓縮機(jī)而變化?,F(xiàn)有的技術(shù)指的是常規(guī)的金屬消聲板,與根據(jù)本公開形成的分隔組件——該分隔組件具有夾置如下不同的絕緣材料的金屬板:TEFLONTM PTFE、二氧化硅、橡膠、玻璃、巖棉、聚氨酯、纖維玻璃、二氧化硅氣凝膠以及真空硅酸鈣——相比較,針對(duì)這些消聲板還示出了吸入氣體溫度。表格5還提供了通過根據(jù)本公開的特定的方面包括絕緣材料的本發(fā)明的消聲板的平均傳熱、以及在ARI條件下針對(duì)1毫米厚的材料的減小百分比。

表格5

如能夠觀察到的,模型預(yù)測(cè)到膨脹的泡沫和以空氣填充的粉末具有較低的熱導(dǎo)率并且因此通過減小所傳遞的熱量而提供了改進(jìn)的性能。EER的1%至19%的增大示出在圖17至圖19中。除了EER增益之外,通過根據(jù)本公開的不同的絕緣類型,吸氣溫度已經(jīng)被顯著地減小了10°F至20°F。在經(jīng)受最大壓差條件的OP操作條件下提供了最大獲益。此外,作為絕緣材料的真空硅酸鈣提供了在所有條件——包括CHEER測(cè)試——下的特別有效的改進(jìn)。

如此,通過具有TEFLONTM PTFE涂層——該TEFLONTM PTFE涂層作為焊接的壓縮機(jī)中的金屬板上的絕緣區(qū)域——的消聲板組件而提供了顯著的性能益處。更具體地,在特定的變型中觀察到2%至9%的容量增益。類似地,除了在OP條件下之外,觀察到在功率消耗中高達(dá)3%的減小。EER增益是顯著的,例如當(dāng)在渦旋壓縮機(jī)中使用這種變型時(shí)EER增益是大約3%至7%。

出于說明和描述的目的已經(jīng)提供各實(shí)施方式的上文描述。各實(shí)施方式的上文描述不意在是排他性的或限制本公開。特定的實(shí)施方式的各個(gè)元件或特征通常不局限于該特定的實(shí)施方式,但在可適用的情況下,其可互換并且可以使用在選定的實(shí)施方式中,即使未具體地示出或描述。特定的實(shí)施方式的各個(gè)元件或特征還可以以許多方式變化。這些變型不被認(rèn)為偏離于本公開,并且所有這種修改意在包括在本公開的范圍內(nèi)。

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