專利名稱：具有容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的渦旋機(jī)的制作方法
總的來說，本發(fā)明涉及渦旋壓縮機(jī)，更具體地說，是涉及上述壓縮機(jī)中的一個吸入延遲型容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
通常，由于環(huán)境條件的變化，致冷和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)會在相當(dāng)寬范圍的負(fù)載工況下運(yùn)行。為了在上述變化的條件下有效地實(shí)現(xiàn)所希望的冷卻效果，就希望能在利用壓縮機(jī)的上述系統(tǒng)中加入能改變壓縮機(jī)容量(或功率)的裝置。
為實(shí)現(xiàn)此類容量調(diào)節(jié)已研制出了多種系統(tǒng)，這類系統(tǒng)的絕大多數(shù)是采用下述方法延遲由渦旋形件(以后簡稱渦形件)所限定出的運(yùn)動的流體袋穴的初始密封點(diǎn)。此類系統(tǒng)的一種形式是通常具有一對泄放通道，該通道使吸入壓力與最外側(cè)的一對運(yùn)動流體袋穴導(dǎo)通。典型情況下，這些通道通常在包繞件最外端密封點(diǎn)的360°范圍內(nèi)的某一位置與可移動流體袋穴相通。有些系統(tǒng)為每一個上述泄放通道設(shè)置一單獨(dú)的閥件，這些閥同時(shí)工作以確保兩個流體袋穴之間壓力平衡。還有的系統(tǒng)采用了附加通道以使兩個泄放通道流體連通，從而就可利用一單個閥來控制容量調(diào)節(jié)。
上述第一種類型的系統(tǒng)有可能發(fā)生下述情況兩個閥可能不同時(shí)工作。舉例說，若兩個閥中的一個發(fā)生故障，兩個流體袋穴之間就會發(fā)生壓力失衡，這就使十字聯(lián)軸節(jié)上的應(yīng)力增加從而縮短了壓縮機(jī)的使用壽命。進(jìn)一步說，上述壓力失衡會造成工作噪聲增加到一種讓人無法接受的水平。即使是兩個閥在工作運(yùn)轉(zhuǎn)速度上只有輕微的差異，也會造成由于暫時(shí)壓力失衡所產(chǎn)生的有害噪聲。
雖然上述第二種類型的系統(tǒng)消除了第一種系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的壓力失衡現(xiàn)象，但它需要采用額外的昂貴機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)為使兩泄放通道內(nèi)部連通提供了一個貫穿渦形端板的連接通道。另外，這一額外的連接通道在壓縮機(jī)處于滿容量狀態(tài)時(shí)增大了壓縮機(jī)的再膨脹體積，從而也就降低了壓縮機(jī)效率。
然而，本發(fā)明通過利用一由一致動器操縱的閥圈來確保泄放通道同時(shí)打開和關(guān)閉，從而避免了流體袋穴中哪怕是暫時(shí)的壓力失衡，這樣即可克服上述問題。本發(fā)明中的閥圈采用一環(huán)圈的形式，它旋轉(zhuǎn)地安裝在非軌道運(yùn)轉(zhuǎn)的渦形件上，并包括有可使一個，兩個或多個泄放通道同時(shí)打開和關(guān)閉的部件。其一種形式為具有一致動器，該致動器最好是使閥件從一開啟的降低容量的位置移動到一閉合位置；還有一回復(fù)彈簧，該彈簧可使閥件返回到一最佳開啟位置。另一種形式為省去回復(fù)彈簧，利用致動器驅(qū)動閥件在開啟和閉合位置之間運(yùn)動。因而，只需最少的部件就實(shí)現(xiàn)了容量調(diào)節(jié)。進(jìn)一步說，本發(fā)明的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)最好按下述設(shè)計(jì)在啟動和關(guān)機(jī)時(shí)，壓縮機(jī)處于降低容量的工作方式狀態(tài)下。容量降低的啟動方式減小了所需的啟動扭矩，因?yàn)榇藭r(shí)壓縮機(jī)只壓縮很少量的致冷劑。由于啟動扭矩較小，就可采用低扭矩高效率的電機(jī)。同樣，關(guān)機(jī)時(shí)采用容量降低的工作狀態(tài)會減小由于渦形件反轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的噪聲，從而使用戶滿意程度得以提高。另外，本發(fā)明的系統(tǒng)是按下述設(shè)計(jì)的即便是致動系統(tǒng)失效，壓縮機(jī)仍可按已降低容量方式或已調(diào)節(jié)好的容量方式連續(xù)工作。這一點(diǎn)是大家所希望的，因?yàn)樵谕ǔＫ苡龅降墓ぷ鬟\(yùn)轉(zhuǎn)條件下，壓縮機(jī)在其絕大部分的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間中處于調(diào)節(jié)好的容量方式或容量降低的方式下運(yùn)轉(zhuǎn)的。
結(jié)合附圖，利用下文說明和所附權(quán)利要求將對本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征予以說明。


圖1是組合有本發(fā)明容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的密封渦旋壓縮機(jī)的局部截面圖。
圖2是圖1中所示壓縮機(jī)某一部分的放大視圖，該部分具有一處于閉合位置的閥圈；圖3是圖1中壓縮機(jī)除去頂部外殼后的平面圖；圖4是裝在圖1中壓縮機(jī)上的閥圈的透視圖；圖5和圖6是圖4中閥圈分別沿線5-5和6-6剖切后的截面圖；圖7所示是構(gòu)成圖1中壓縮機(jī)的一部分的渦形組件的局部截面圖，所示截面圖是沿線7-7剖切后的截面。
圖8是按本發(fā)明的裝在圖1中壓縮機(jī)上的致動組件的放大視圖；圖9是按本發(fā)明的拆去閥圈的非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件的平面圖；圖10是圖9中非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件沿線10-10剖切后的局部截面圖；圖11是圖9中非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件上某一部分的放大細(xì)節(jié)圖；圖12是示出按本發(fā)明的致動組件和閥圈之間內(nèi)部連通的放大細(xì)節(jié)圖；圖13是類似圖1的局部的截面圖，但所示出的是本發(fā)明的另一實(shí)施例；圖14是裝在圖13中實(shí)施例上的致動組件的放大細(xì)節(jié)圖；圖15是類似圖1的局部截面圖，但所示出的是本發(fā)明的另一實(shí)施例；圖16是按本發(fā)明的有所改變的致動器殼體的透視圖；圖17-19是類似圖7的視圖，但所指示的是本發(fā)明實(shí)施例的變型；圖20-21是類似圖8的視圖，但所指示的是按本發(fā)明的另外兩種致動組件。
現(xiàn)參閱附圖，特別是參閱圖1，圖中示出了按本發(fā)明的統(tǒng)一由標(biāo)號10所指示的密封渦旋型致冷壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)裝有一容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
壓縮機(jī)10的類型已在1988年8月30日發(fā)表的美國4,767,293號專利中分開，4,767,293號專利已交付給本專利申請的代理人，該專利在本文中引作參考文件。壓縮機(jī)10包括有一外罩12，在外罩12內(nèi)設(shè)置有運(yùn)轉(zhuǎn)和非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件14和16，渦形件14和16包括有直立的相互交插的螺旋包繞部18和20，包繞部18和20限定出運(yùn)動的流體袋穴22和24，22和24在它們從渦形件14和16外周緣向內(nèi)運(yùn)動時(shí)其尺寸逐漸減小。
設(shè)置有一主支承殼體26，該殼體由外罩12支撐，而該殼體26可運(yùn)動地支撐運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件14以使14相對于非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16作相對的軌道運(yùn)動。非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16利用一適當(dāng)方式由主支承殼體支撐并固定于該殼體上從而限制其相對于殼體的軸向運(yùn)動，該適當(dāng)?shù)姆绞揭言?995年4月18日分布的美國5,407,335號專利中公開，該專利已交付給本專利申請的代理人，已公開的該專利在本文中引作參考文件。
一驅(qū)動軸28由主支承殼體26旋轉(zhuǎn)地支撐，該軸在其頂端有一偏心銷30，該偏心銷30與運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件14驅(qū)動連接。一電動機(jī)轉(zhuǎn)子32固定在驅(qū)動軸28的底端，它與由外罩12所支撐的定子34協(xié)同工作從而使驅(qū)動軸28旋轉(zhuǎn)。
外罩12具有一消音板36、36將罩內(nèi)部分隔成兩部分大體上為吸入壓力的第一下部腔38和處于排出壓力的上部腔40，設(shè)置有一個與下部腔38導(dǎo)通用來為壓縮而供入致冷劑的吸入口42；在排出腔40處設(shè)置有一排出口44以使已壓縮的致冷劑導(dǎo)入致冷系統(tǒng)。
進(jìn)一步說明，渦旋壓縮機(jī)12通常即是指上述渦旋型致冷壓縮機(jī)。工作運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，通過吸入口42進(jìn)入下部腔38的吸入氣流在運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件14相對于非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16作軌道運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)被吸入可運(yùn)動的流體袋穴22和24中。當(dāng)運(yùn)動的流體袋穴22和24向內(nèi)移動時(shí)，此吸入氣流被壓縮然后通過非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16中的中心排出通道46和消音板36上的排出口48排放到排出腔40中。然后通過排出口44將已壓縮的致冷劑送入致冷系統(tǒng)。
在為一特定應(yīng)用場合選擇一致冷壓縮機(jī)時(shí)，人們通常選擇具有足夠的容量的壓縮機(jī)，從而在上述應(yīng)用場合中所能預(yù)料的最惡劣工作條件下能夠提供適量的致冷劑流；并且人們可能會選擇容量略大些的壓縮機(jī)以增大安全保險(xiǎn)系數(shù)。然而，上述最惡劣條件在實(shí)際工作中很少發(fā)生，因此在壓縮機(jī)工作運(yùn)轉(zhuǎn)中有很大一部分時(shí)間壓縮機(jī)是處于一種負(fù)載較小的工作條件，從而上述多余的壓縮機(jī)容量未能有效利用。上述操作會造成系統(tǒng)總運(yùn)行效率的降低。因此，為了在常見工作條件下提高總的運(yùn)行效率，并且仍能使致冷壓縮機(jī)承受“最惡劣”工作條件，就得在壓縮機(jī)10中設(shè)置一容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
本發(fā)明的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括一環(huán)形閥圈50，它可運(yùn)動地安裝在非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16上；一個同樣由非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16支撐的致動組件52；和一個用來控制致動組件工作的控制系統(tǒng)54。
如圖2和圖4到6所示，閥圈50具有一大體上呈環(huán)形的主體部56，56具有一對沿直徑方向相對放置并沿徑向向內(nèi)延伸的凸塊58和60，兩凸塊具有大體上相同的預(yù)定軸向和圓周方向尺寸。在凸塊58，60沿軸向相反的兩側(cè)的鄰近位置，分別提供了適當(dāng)?shù)拇篌w上同樣是沿圓周方向延伸的引導(dǎo)表面62，64和66，68，另外，兩對大體上相同地沿圓周方向延伸相互分隔開的引導(dǎo)表面70，72和74，76設(shè)置在主體56上，70，72和74，76大體上沿直徑方向相對放置，分別與相應(yīng)的凸塊58和60沿圓周方向有約90°的間隔。如圖所示，與引導(dǎo)表面62和66類似引導(dǎo)表面72和74從主體56上沿徑向略為向內(nèi)凸出，引導(dǎo)表面72，74以及62，66最好能軸向?qū)R并且所處的圓周其半徑應(yīng)略小于主體56的半徑。與此類似，與引導(dǎo)表面64，68類似引導(dǎo)表面70，76從主體56上沿徑向略為向內(nèi)凸出，并且也均沿軸向?qū)R。同樣，表面70，76和64，68所處的圓周，其半徑應(yīng)略小于主體56的半徑并且最好與表面72，74和62，66所處圓周的半徑大體相等。主體56還具有一個沿圓周方向延伸的階梯部78，階梯部78在其一端包括有一沿軸向延伸的周向光滑止動表面79。階梯部78處在凸塊60和引導(dǎo)表面70，72之間。在鄰近于階梯部78一端的位置還設(shè)置有一沿軸向向上延伸的銷件80。閥圈50可由合適的金屬，比如鋁來制造，或可由合適的聚合物制成，銷80既可壓入閥圈50上適當(dāng)?shù)拈_孔中或與閥圈50做成一體。
如前所述，閥圈50應(yīng)設(shè)計(jì)成可移動地安裝在非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16上。為了容納閥圈50，非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件6具有一沿徑向向外經(jīng)加工的光滑圓柱形側(cè)壁部82，82在其頂端的鄰近位置形成有一環(huán)形槽口84。為使閥圈50與非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16組裝到一起，參閱圖3所示，在非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16上設(shè)置有一對大體相等的凹槽86，88，它們沿直徑方向相對放置，并沿徑向向內(nèi)延伸，它們與槽口84相通。凹槽86、88沿圓周方向的延伸尺寸略大于閥圈50上凸塊58和60的圓周方向的尺寸。
槽口84的尺寸應(yīng)做成，當(dāng)閥圈裝入時(shí)它可移動地容納凸塊58和60；并且凹槽86，88的尺寸應(yīng)足以使凸塊移入槽口84中。另外，圓柱形部82的直徑應(yīng)按下述來確定引導(dǎo)表面62，64，66，68，70，72，74和76可滑動地支承閥圈50相對于非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16還包括一對通道90和92，90，92大致沿直徑方向相對設(shè)置并沿徑向延伸，且與槽口84的內(nèi)表面相通，而且大體上沿徑向向內(nèi)延伸穿過非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16的端板。一軸向延伸的通道94使通道90的內(nèi)端與運(yùn)動流體袋穴22流體連通，并且第二個沿軸向延伸的通道96使通道92的內(nèi)端與運(yùn)動流體袋穴24流體連通。通道94和96最好為橢圓形，從而可使開口尺寸達(dá)到最大，并且不會使其寬度超過運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件14上包繞部的寬度。通道94位于渦旋包繞部20一內(nèi)側(cè)壁表面的鄰近位置處，而通道96位于包繞部20一外側(cè)壁表面的鄰近位置處。如果需要，通道94和96可為圓形，但其直徑應(yīng)符合下述，當(dāng)通道穿入渦形件14時(shí)其開口不能延伸到運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件14的徑向內(nèi)側(cè)。
致動組件52包括一個活塞和作動筒組件98和一個回復(fù)彈簧組件99?；钊妥鲃油步M件98具有一殼體100，該殼體100具有一限定出作動筒104的孔，該孔從殼體一端向內(nèi)延伸，一活塞106移動地設(shè)置在孔104中。活塞106的一個外端107沿軸向從殼體100的一端處向外伸出，外端107具有一狹長的開孔108，開孔108用來接納銷80，銷80閥圈50的一個部件。狹長的或橢圓開口孔設(shè)計(jì)是用來與銷80在工作過程中相應(yīng)于活塞端107的直線運(yùn)動所做的弧線運(yùn)動相適配。殼體100的懸垂部110包括有一較大直徑的開口112，一流體通道114由此開口處向上延伸，如圖8所示。流體通道114與一橫向延伸的通道116貫通，通道116與作動筒的端部連通。相對較小一些的第二個橫向延伸的通道118沿與流體通道116相反的方向從流體通道114處開始延伸，并且穿過殼體100的一端壁120向外開口。殼體100還有一個與之一體的安裝凸緣122，該凸緣從殼體處向上凸出并橫向向外延伸。安裝凸緣122就位于平面124上，平面124位于非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16上，124具有一對間隔分布的孔口126，128分別用來接納定位銷130和132，平面124還有一中心開口，該開口用來接納合適的螺紋緊固件134，該堅(jiān)固件容納于非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16上的螺紋孔136中。如圖11所示，定位銷130和132應(yīng)在一開始就壓入非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16的平面124上適當(dāng)?shù)目卓谥校瑥亩谘b配和工作運(yùn)行中均使殼體100處于合適位置，這樣就不需要采用多個螺紋緊固件來完成上述固定操作。
一合適的大體呈L型的匹配件(管接頭)138固定在外罩12上并從罩12向外延伸，其外端與一流體管路140相連。在匹配件138內(nèi)設(shè)置有一大直徑開口142，它用來接納一彈性流體耦聯(lián)件144的一個端部。流體耦聯(lián)件144的相反端被承納于殼100的大直徑開口112中，因此流體可從流體管路140通過匹配件138和耦聯(lián)件144導(dǎo)入殼100中的作動筒104中。在耦聯(lián)件144兩相對端的鄰近位置處設(shè)置有諸如O形圈一類的適配密封件146和148；從而確保在較大直徑的開口112，142處實(shí)現(xiàn)流體密封。應(yīng)注意到；流體耦聯(lián)件144是由彈性材料制成的并且與開口112和142是滑動配合，這樣就可適應(yīng)于非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16由于其在安裝過程中的軸向屈服性所形成的輕微軸向運(yùn)動。
回復(fù)彈簧組件99包括有一個擋板150，150用來覆蓋并抵靠著殼100的安裝凸緣122。擋板還具有一對用來容納定位銷130和132的間隔分布開口；和一個容納螺紋緊固件134的中心開口，緊固件134用來將擋板150和殼體100固定在非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16上。如上所述，采用定位銷130和132可使擋板在工作過程中處于正確位置并且也就無需多個螺紋緊固件了。擋板150在殼體100的上方復(fù)蓋延伸并與之有一定間隔，擋板150具有一懸銷152，懸銷的一端固定有一個螺旋彈簧154。彈簧154的另一端固定在閥圈50上的直立銷80上。
只要將凸塊58和60與相應(yīng)的凹槽86和88對齊并將凸塊58，60移入環(huán)形槽口84即可輕易地將閥圈50組裝到非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16上。然而閥圈50旋轉(zhuǎn)到所要求的位置，此位置處凸塊58和60上沿軸向的上下表面與引導(dǎo)表面62，64，66，68，70，72，74和76協(xié)同工作從而在非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16上可移動地支撐閥圈50。在此之后，致動組件52的殼體100就位于定位銷130和132上，并且活塞端107已裝納了銷80。然后彈簧154的一端可與銷152連接，并將擋板裝到定位銷130，132上，并將螺紋緊固件134安裝好，接著，可把彈簧154的另一端與銷80相連，這樣也就完成了整個組裝過程。
如上文所述，在組裝閥圈50和致動組件52之前需先利用合適的螺栓155將非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16固定在主支承殼體26上，然而在某些情況下在將非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16組裝到主支承殼體26上之前最好先把所述容量調(diào)節(jié)部件裝在非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16上。這一點(diǎn)可以通過沿閥圈50的外周邊適當(dāng)位置處設(shè)置一組弧形切口157來輕松實(shí)現(xiàn)，這類切口可以在閥圈已固定到非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16上后使人們?nèi)阅芫o固螺栓155，在圖17中示出了這一變型。
再一次參閱圖1，控制系統(tǒng)54包括一流體管路156，管路156的一端與排出口44相連，另一端則與一雙向電磁閥158相連。流體管路140構(gòu)成了控制系統(tǒng)的一部分，它也與電磁閥158相連。設(shè)置有一控制模塊160，它按照系統(tǒng)的工作條件，比如說根據(jù)從溫度自動調(diào)節(jié)器162所接收到的信號來控制電磁閥158的工作。
工作時(shí)在壓縮機(jī)啟動過程中控制模塊160確保電磁閥158處于閉合狀態(tài)，從而防止流體管路156和140發(fā)生流體連通。因此，致動組件52的作動筒104通過通道116和118與處于吸入壓力的腔38相連通，因而可確保由回復(fù)彈簧154所施加的力能使閥圈50保持在圖1中所示的位置，此種情況下，凸塊58和60沿圓周方向從通道90和92處移出。因此，在渦旋包繞部在其外端實(shí)現(xiàn)表面的初始密封后，直至運(yùn)動流體袋穴向內(nèi)移至它們不再與通道94、96流體連通的某一點(diǎn)之前，運(yùn)動的流體袋穴22和24利用通道94，90和96，92始終與處于吸入壓力的下部腔38流體連通。因此，當(dāng)閥圈50處于使通道90，92與吸入氣流腔38相連通的位置時(shí)，渦旋包繞部18和20的有效工作長度就會減小，壓縮比也就減小，因而壓縮機(jī)的容量也就降低了。應(yīng)注意到壓縮機(jī)容量的調(diào)節(jié)或降低程度可在一給定的范圍內(nèi)選擇，該范圍取決于通道94和96的位置。這些通道應(yīng)這樣設(shè)置即在從后側(cè)表面進(jìn)入密封嚙合的點(diǎn)算起向內(nèi)移至不超過360°的任一位置點(diǎn)，這些通道均與相應(yīng)的吸入袋穴連通。若這些通道位置比上述位置還要靠里，袋穴內(nèi)流體就會開始被壓縮，因而在這些這些位置下的連通會損失功率并降低了效率。
還應(yīng)注意到通過確保啟動時(shí)通道90和92與吸入壓力相通，壓縮機(jī)所需的啟動扭矩明顯減小。這就保證了能夠采用更有效率的低啟動扭矩的電機(jī)，因而進(jìn)一步有助于提高系統(tǒng)總效率。
任何情況下，只要系統(tǒng)工作條件與由控制模件160所接收到的指示條件相同，壓縮機(jī)10將繼續(xù)在這種降低容量的工作方式下運(yùn)行。然而，倘若可能由于從溫度自動調(diào)節(jié)器162送入控制器160的信號所指示的系統(tǒng)條件需增大容量時(shí)，控制器160就要驅(qū)使電磁閥158進(jìn)入開啟位置，從而使處于排出壓力下的流體從排出口44經(jīng)流體管路156、140，接頭158耦聯(lián)件144和通道114和116流入作動筒104。處于排出壓力下的流體作用于作動筒104的力克服彈簧154的作用力而振動活塞106從作動筒104向外運(yùn)動并驅(qū)動閥圈如圖3所示沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動直至止動表面79運(yùn)動至與殼體100上的接合表面164進(jìn)入嚙合為止。當(dāng)閥圈50處于該位置時(shí)凸塊58和60已沿槽口84滑移至如圖2所示位置，在該位置凸塊50和60分別覆蓋并關(guān)閉通道92和90，從而防止流體吸入袋穴進(jìn)一步的與通道92、90溝通，因而使壓縮機(jī)10負(fù)荷增大至其滿額定負(fù)荷。只要系統(tǒng)的工作條件需要，電磁閥將保持在其通電開啟位置從而持續(xù)向作動筒104供入具排出壓力的流體而使活塞106保持在其伸出位置，于是壓縮機(jī)10處于其滿額定容量狀態(tài)。
一旦系統(tǒng)條件表明系統(tǒng)有必要回復(fù)至容量減小的狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，控制模件160將使電磁閥158斷電從而關(guān)斷管路156與140之間的流體連通，在管路140和作動筒104中的流體排出壓力通過管路118與吸入壓力腔38中的吸入壓力相連通，于是允許彈簧154使閥圈50回至其原始位置，通道90和52處于與在吸入壓力下的腔室38流體連通的狀態(tài)。
應(yīng)注意到因凸塊58和60設(shè)置在同一環(huán)圈上所以保證了通道92和90同時(shí)開啟和關(guān)閉。這樣也就確保在兩運(yùn)動流體吸入袋穴之間甚至短暫的壓力不平衡也不會發(fā)生，這種壓力不平衡會引起應(yīng)力磨損和/或工作噪聲的增大。再者，應(yīng)注意到由于通常情況下電磁閥設(shè)定于關(guān)閉位置，因此不論是電磁閥還是控制模件的故障均不會對壓縮機(jī)的繼續(xù)工作形成阻礙。這一特性有利于采用高效、低啟動扭矩的電動機(jī)，因?yàn)檫@樣的電動機(jī)是無法起動滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)的壓縮機(jī)。此外，本發(fā)明的調(diào)節(jié)系統(tǒng)最好設(shè)計(jì)成在停機(jī)過程中使壓縮機(jī)回復(fù)至降低負(fù)荷運(yùn)行方式以利于減少由于反轉(zhuǎn)引起的停機(jī)噪聲。
在上述本發(fā)明的調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有非常有效的控制壓縮機(jī)容量的措施的同時(shí)，連續(xù)地使排氣經(jīng)泄放通道118通向吸入腔在某些應(yīng)用場合下是不理想的和/或可能降低已調(diào)節(jié)負(fù)荷和滿負(fù)荷運(yùn)行之間的轉(zhuǎn)換速度，因此如圖13和14所示本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，這種泄放通道118已取消。
在這最佳實(shí)施例中，采用一種三通路電磁閥166取代雙通路電磁閥158，并且設(shè)有使電磁閥166連接吸入口42的流體管路168。壓縮機(jī)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的其它部分與前述實(shí)例相同，故用相同標(biāo)號加“1”號來表示。進(jìn)一步說，本實(shí)施例的工作運(yùn)轉(zhuǎn)與上文所述實(shí)施例的工作運(yùn)轉(zhuǎn)基本相同，區(qū)別僅在于當(dāng)壓縮機(jī)10’處于容量已降低的工作方式下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電磁閥處在斷電位置，此時(shí)流體管路140’通過利用流體管路168而與吸入口42’流體連通。
圖15示出本發(fā)明的另一實(shí)施例170，在該實(shí)施例中相對應(yīng)的零部件用同樣標(biāo)號“””表示，在此實(shí)例中，電磁閥158”位于壓縮機(jī)外罩12”內(nèi)，它與一根從電磁閥158”處延伸的流體管路172相連并經(jīng)消音板36”通向排出腔40”。這種實(shí)例取消了任何外部管路面僅需有電磁閥158”穿過外罩12”與控制模件160勢相連的電氣連接。除此之外該實(shí)施例的功能和運(yùn)行實(shí)質(zhì)上與前述的實(shí)施例是等同的。但應(yīng)該提到，若有需要，圖13所示，上述三通路電磁閥也可由一兩通路的電磁閥158”所替代。
現(xiàn)參閱圖16，圖中示出一種有所改變的致動器殼體174，殼體174大體上與上述的殼體100相同，不同之處僅在于殼體的兩端中間處設(shè)有一銷176。銷176用來作為彈簧154某一端的固定柱，從而不需設(shè)置一個如上文所述的單獨(dú)的擋板。銷176既可與殼體174做成一體。也可壓入設(shè)置在殼體上的一適當(dāng)?shù)目變?nèi)。此外，如圖16所示為取代把定位銷130和132壓裝在非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件16內(nèi)這一方法，定位銷可壓裝在殼體174或100上擋板部的適當(dāng)孔內(nèi)，需要時(shí)或者甚至可與擋板部做成一體。
如上所述通道94和96的位置按下述設(shè)定在包繞部外端的360°范圍內(nèi)與壓縮機(jī)腔室22和24相連通，在某些場合下希望能比現(xiàn)有設(shè)定提供更大程度的調(diào)節(jié)量。圖17描述了一種按本發(fā)明的有所改變實(shí)施例1其中非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件178設(shè)有一對大致徑向相對的通道180，182，其位置與通道94，96的位置相比沿圓周方向向內(nèi)大約90°。如上述，通道180和182各自與大致沿徑向向外延伸的通道181，183相連通，通道181，183按與上文所述大體相同的方式根據(jù)閥件的位置有選擇與一吸入壓力區(qū)相連。由于通道180和182所處位置是沿圓周方向向內(nèi)超過360°，這樣吸入氣體在連通吸入壓力之前會發(fā)生某種程度的壓縮，然而這種壓縮在極大多數(shù)情況下很輕微，而且取決于這些通道所處位置向內(nèi)的程度有多大。
按本發(fā)明的另一個有所改變的實(shí)施例示于圖18中。該實(shí)例中非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件184設(shè)有兩對通道186、188、190、192。通道186和188的位置分別與通道94和96所設(shè)定的位置大致相同并各自經(jīng)大致沿徑向延伸的通道194、196(各自與上述的通道90和92相對應(yīng))有選擇地與大體上具有吸入壓力的區(qū)域相連通。通道190和192分別相對于通道196、188處于沿圓周方向向內(nèi)的位置上并各自包含一沿渦形件184的一弦線延伸的通道198，200，通道198、200分別在與通道194和196相鄰的位置在渦形件184的外周表面處向外開口。在此實(shí)例中，閥件50上凸塊58和60的尺寸應(yīng)按下述能實(shí)現(xiàn)有選擇地開啟或關(guān)閉各自對應(yīng)的通道194、198和196，200。在此實(shí)例中，在運(yùn)轉(zhuǎn)和非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件的側(cè)表面之間的密封嚙合后沿點(diǎn)沿圓周方向向內(nèi)運(yùn)動至內(nèi)部的一對通道190、192之前壓縮不會開始。于是該實(shí)例避免了圖17所示的實(shí)施例中由于輕微壓縮造成的功率損失，但要求加工出具這一對額外通道。除此之外該實(shí)施例的運(yùn)行工作實(shí)質(zhì)上與前述的相同。應(yīng)該提到圖18的實(shí)施例中對致動器組件做某種修改就可實(shí)現(xiàn)包含兩級的分級調(diào)節(jié)，即按上述當(dāng)致動器處于其正常非激勵通電位置時(shí)能實(shí)現(xiàn)最大調(diào)節(jié)量的第一種工況，當(dāng)致動器工作使閥件50沿圓周方向運(yùn)動至第一預(yù)定距離，此時(shí)凸塊58和60復(fù)蓋并關(guān)閉通道198和200，這就實(shí)現(xiàn)了中等調(diào)節(jié)量的第二種工況，和當(dāng)使閥件進(jìn)一步沿圓周方向移過一段距離使得凸塊復(fù)蓋并關(guān)閉住兩對通道時(shí)實(shí)現(xiàn)滿負(fù)載的第三種工況。
在某些應(yīng)用場合，可能要求調(diào)節(jié)量比上述實(shí)施例所能實(shí)現(xiàn)的調(diào)節(jié)量小些。在圖19中示出符合這種要求的實(shí)施例，在這實(shí)施例中非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件202設(shè)有一僅向一壓縮腔開口的單一通道204，同時(shí)有選擇地經(jīng)通道206連通吸入腔。如上述，使通道206與吸入壓力相連通可由閥件50按上述同樣方法來控制。采用單一通道的調(diào)節(jié)措施會引起壓縮袋穴之間的壓力不平衡，但這種壓力不平衡在某種情況下會產(chǎn)生一些有利的副作用，因在十字聯(lián)軸節(jié)上作用了一扭矩載荷而可能使噪音減小。
所有上述實(shí)施例中的致動器組件均采用了活塞和作動筒的配置，但本發(fā)明還可采用其他類型的致動器以使閥件50實(shí)施沿圓周方向的運(yùn)動。如在圖20所示的實(shí)例，致動組件52可由一電磁閥式致動組件208所取代，致動組件208與致動組件52類似，它包含一桿件210和回復(fù)彈簧212，兩者均與閥件50的銷80相連接。然而殼體214包含有一電磁線圈216，當(dāng)線圈216通電激勵時(shí)驅(qū)動桿件210從線圈內(nèi)向外運(yùn)動從而引起閥件50作圓周方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。當(dāng)電磁線圈斷電(去激勵)，回復(fù)彈簧使桿件210縮回從而使閥件50轉(zhuǎn)回至其初始調(diào)節(jié)位置，電磁線圈216的通電激勵與斷電去激勵的控制實(shí)質(zhì)上與上述方法相類同。
圖21還示出另一種有所改變的致動組件218。致動組件218是采用一可逆轉(zhuǎn)電動機(jī)驅(qū)動一小齒輪220轉(zhuǎn)動而帶動一外端與閥件50上的銷80相連的齒條222。在此實(shí)例中，當(dāng)可逆轉(zhuǎn)電動機(jī)驅(qū)動的小齒輪220工作時(shí)，會驅(qū)動齒條222并帶動閥件50作朝向和背離調(diào)節(jié)位置的運(yùn)動，其動作原理同上述但不需要有回復(fù)彈簧。還可作些改變，即小齒輪220可設(shè)置成僅驅(qū)動齒條222并帶動閥件運(yùn)動進(jìn)入全負(fù)載運(yùn)行位置并使其保持在該位置上。這時(shí)可使用一回復(fù)彈簧使閥件回至調(diào)節(jié)位置。這樣做的好處是當(dāng)驅(qū)動電動機(jī)、齒輪或齒條萬一發(fā)生故障時(shí)能提供一種故障安全保護(hù)功能。
應(yīng)提到圖20和圖21所示的兩種致動組件是如同上述固定在非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件上的。再者，這兩種致動組件中的任一種均可用于上述的任一種實(shí)施例中。
現(xiàn)已可理解，本發(fā)明的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供了一種用來調(diào)節(jié)渦形致冷壓縮機(jī)容量的十分可靠、在故意時(shí)保證安全的配置，它僅需制造和組裝少量的零部件就能實(shí)現(xiàn)。再者，由于設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)能保證壓縮機(jī)在容量減小的情況下啟動固而可采用高效率低啟動扭矩的電動機(jī)，這樣更大大改進(jìn)了整個壓縮機(jī)系統(tǒng)的效率。
很明顯，所公開的本發(fā)明最佳實(shí)施例均經(jīng)周密計(jì)算以提供上面提到的各種優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)。很容易理解，本發(fā)明是易于在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)在并不背離其精神實(shí)質(zhì)情況下作種種改變、修改和變化的。
權(quán)利要求
1.一渦旋型壓縮機(jī)的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括有-第一渦旋形件(簡稱渦形件)，它有一第一端板和一豎立于該端板上的第一螺旋包繞部；一第二渦形件，它有一第二端板和一豎立于該端板上的第二螺旋包繞部，所述第一和第二螺旋包繞部相互交插從而限定出至少兩個運(yùn)動的流體袋穴，當(dāng)所述包繞部相互間作沿旋轉(zhuǎn)軌道的相對運(yùn)動而使袋穴從徑向外部位置移入到徑向內(nèi)部位置時(shí)，袋穴的尺寸縮??；-第一流體通道，它在一個所述運(yùn)動的流體袋穴與一基本上是處于吸入壓力下的區(qū)域之間延伸；-第二流體通道，它在另一個所述運(yùn)動的流體袋穴與一基本上是處于吸入壓力的區(qū)域之間延伸；和一個閥件，它的工作基本上能做到使所述第一和第二流體通道同時(shí)開啟和關(guān)閉從而實(shí)現(xiàn)所述渦旋型壓縮機(jī)的容量調(diào)節(jié)。
2.一按權(quán)利要求項(xiàng)1的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述閥件使上述兩流體通道同時(shí)完全開啟。
3.一按權(quán)利要求項(xiàng)1或2的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述閥件使上述兩流體通道同時(shí)完全關(guān)閉。
4.一按前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述閥件在其完全開啟和完全關(guān)閉的位置之間有一些中間(或過渡)位置，從而能實(shí)現(xiàn)中等程度的調(diào)節(jié)。
5.一按前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括有一致動組件，所述致動組件的工作使上述閥件在第一(斷電)去激勵位置和第二(通電)激勵位置之間運(yùn)動，在所述去激勵位置，上述第一和第二通道與上述基本上處于吸入壓力下的區(qū)域相連通，在所述激勵位置，上述第一和第二通道與上述基本上處于吸入壓力下的區(qū)域相互隔離關(guān)閉。
6.一按權(quán)利要求項(xiàng)5的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)上述壓縮機(jī)啟動時(shí)上述致動組件斷電去激勵，從而要采用一種低啟動扭矩的電動機(jī)來驅(qū)動上述壓縮機(jī)。
7.一按權(quán)利要求項(xiàng)5或6中任一項(xiàng)的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)上述壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)上述致動組件斷電去激勵。
8.一按權(quán)利要求項(xiàng)5、6或7中任一項(xiàng)的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上致動組件是依靠流體壓力驅(qū)動的。
9.一按權(quán)利要求項(xiàng)5-8中任一項(xiàng)的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述致動組件包含一使含上述閥件運(yùn)動的電磁閥。
10.一按前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述閥件是一旋轉(zhuǎn)支承于上述第一和第二渦形件中之一上的環(huán)圈。
11.一按權(quán)利要求項(xiàng)10的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述環(huán)圈包含第一和第二部，它們可相對于上述第一和第二通道進(jìn)入或退出相互疊合復(fù)蓋關(guān)系。
12.一按權(quán)利要求項(xiàng)5至11中任一項(xiàng)的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述致動組件包含一可運(yùn)動地設(shè)置在一作動筒內(nèi)的活塞，所述活塞與上述閥件相連接，和一可選擇地使壓力流體供入所述作動筒的流體管路，從而上述活塞能使上述閥件沿第一方向從上述第一位置移至上述第二位置。
13.一按權(quán)利要求項(xiàng)12的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述致動組件包含一回復(fù)彈簧，當(dāng)上述壓力流體不再供入時(shí)該彈簧起作用，使上述閥件從上述第二位置移回至上述第一位置。
14.一按權(quán)利要求項(xiàng)12或13中任一項(xiàng)的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述壓力流體的供給是來自上述壓縮機(jī)排出的加壓致冷劑。
15.一按權(quán)利要求項(xiàng)5至14中任一項(xiàng)的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述致動組件包含一與上述閥件連接的齒條和由一電動驅(qū)動的小齒輪，它用來驅(qū)動所述齒條。
16.一按前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括一與上述運(yùn)動的流體袋穴中之一相連通的第三流體通道和一與上述運(yùn)動的流體袋穴中的另一個相連通的第四流體通道，所述第三流體通道相對上述第一流體通道處在沿圓周方向內(nèi)的位置，和所述第四流體通道相對于上述第二流體通道處在沿圓周方向向內(nèi)的位置。上述單個閥件的工作可使所述第三和四流體通道基本上能實(shí)現(xiàn)同時(shí)開啟和關(guān)閉。
17.一按權(quán)利要求項(xiàng)16的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述單個閥件可從第一位置運(yùn)動至第二位置，在所述第一位置時(shí)上述第一、第二、第三和第四流體通道均開啟，在所述第二位置時(shí)上述第三和第四流體通道關(guān)閉。
18.一按權(quán)利要求項(xiàng)16或17中任一項(xiàng)的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述閥件可運(yùn)動至第三位置，在該位置上述第一、第二、第三和第四流體通道均關(guān)閉。
19.一按權(quán)利要求項(xiàng)中任一項(xiàng)的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上述閥件可在上述開啟和關(guān)閉位置之間的一些中間位置工作，從而可實(shí)現(xiàn)中等程度容量的調(diào)節(jié)。
全文摘要
一渦旋型致冷壓縮機(jī)的高效、低費(fèi)用和可靠的容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它有一實(shí)現(xiàn)滿容量和降低容量之間調(diào)節(jié)的單一致動器，包含一旋轉(zhuǎn)支承于非運(yùn)轉(zhuǎn)渦形件上的環(huán)形閥圈，它的工作能同時(shí)使一個或多個通道開啟或關(guān)閉從而避免壓縮機(jī)工作中在相對兩壓縮流體袋穴間哪怕短暫的壓力不平衡，或在一改型實(shí)例中提供一受控的壓力不平衡以在十字聯(lián)軸節(jié)上產(chǎn)生一降噪音扭矩。再者調(diào)節(jié)系統(tǒng)在啟動和停機(jī)時(shí)降低容量就可使系統(tǒng)采用高效、低啟動扭矩電機(jī)并使停機(jī)噪聲下降。
文檔編號F04C28/00GK1158945SQ96121579
公開日1997年9月10日 申請日期1996年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月19日
發(fā)明者里查德·達(dá)納·布魯克, 羅伯特·克里斯托弗·斯托弗 申請人:科普蘭公司