專利名稱：輸送制冷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及輸送制冷系統(tǒng)，尤其涉及其中的制冷壓縮機由內(nèi)燃機驅(qū)動的輸送制冷系統(tǒng)。
如貫穿說明書和各權(quán)利要求所用的那樣，術(shù)語“風(fēng)扇”指任何適宜的空氣輸送裝置，包括離心式風(fēng)扇和軸流扇。
由與本申請相同的受讓人所受讓的美國專利4，878，360和4，922，727公開了一種輸送制冷系統(tǒng)，其中包括一臺制冷劑壓縮機;一部驅(qū)動該壓縮機的內(nèi)燃機，如狄塞爾發(fā)動機;一個冷凝器風(fēng)扇，一個蒸發(fā)器;一臺蒸發(fā)器風(fēng)扇和一個用于蒸發(fā)器風(fēng)扇的可調(diào)速裝置，US4，878，360專利的可調(diào)速裝置包括一個可換皮帶輪，其節(jié)徑根據(jù)線性致動器選擇。US4，922，727專利的可調(diào)速裝置包括一個電離合器和一個單向離合器。正如上述專利所指出的那樣，由于所供負載的空氣需要量并不總是直接與發(fā)動機速度成比例，因此能夠獨立于發(fā)動機的速度來控制蒸發(fā)器風(fēng)扇的速度是有益的。
通常將驅(qū)動制冷劑壓縮機的內(nèi)燃機速度控制在稱作“高速”和“低速”(即2200轉(zhuǎn)/分和1400轉(zhuǎn)/分)兩種速度之一。例如，這種選擇由一只恒溫器自動完成，這只恒溫器響應(yīng)所供負載的溫度偏離期望的或設(shè)定點的溫度的偏差。當恒溫器斷定制冷空間的負載溫度已進入鄰近期望的或“設(shè)定點”的溫度的預(yù)定范圍時，發(fā)動機速度便從高速降至低速。由于制冷負載量降低，因而當發(fā)動機速度降低時，最好是冷凝器風(fēng)扇的速度也下降。但是否希望或不希望蒸發(fā)器風(fēng)扇速度下降則取決于所帶負載的特性。因此，如下述專利所教導(dǎo)的那樣，蒸發(fā)器風(fēng)扇可設(shè)有一個驅(qū)動裝置，該裝置維持氣流常量而不必考慮發(fā)動機是在高速或低速工作。在蒸發(fā)器線圈除霜期間，根本不希望有空氣環(huán)流通過所帶的負載，且通常在除霜期間關(guān)閉位于蒸發(fā)器風(fēng)扇和所供負載之間的活門以防止從蒸發(fā)器風(fēng)扇來的空氣進入所供負載空間。
當下述專利的可調(diào)速蒸發(fā)器風(fēng)扇裝置提供一種可以獨立于發(fā)動機的速度來選擇蒸發(fā)器風(fēng)扇速度的預(yù)期功能時，為蒸發(fā)器風(fēng)扇提供一種無限可調(diào)速驅(qū)動裝置是所希望的，同時也是本發(fā)明的目的。這種裝置的制造，調(diào)整和控制都較容易，且其維修也簡單。
簡單講，本發(fā)明是一種新的、改進的輸送制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有蒸發(fā)器、蒸發(fā)器風(fēng)扇、用于蒸發(fā)器風(fēng)扇的可變速裝置，以及由內(nèi)燃機驅(qū)動的制冷劑壓縮機。所述內(nèi)燃機具有一根輸出軸，壓力油潤滑系統(tǒng)和帶油槽的曲軸箱。
用于蒸發(fā)器風(fēng)扇的可變速驅(qū)動裝置包括一根輸入軸，液壓離合器或液體聯(lián)軸節(jié)，和至少一根輸出軸。液體聯(lián)軸節(jié)的輸入軸根據(jù)需要或直接或通過皮帶輪裝置與內(nèi)燃機的輸出軸相連，其至少一根輸出軸與蒸發(fā)器風(fēng)扇相連。液體聯(lián)軸節(jié)接收從內(nèi)燃機潤滑系統(tǒng)來的油，并將油送回油槽。
按照由實際速度傳感器所提供的蒸發(fā)器風(fēng)扇的實際速度與由制冷系統(tǒng)控制器所提供的期望速度的比，可變速驅(qū)動裝置控制允許油流返回油槽的速度。在優(yōu)選實施例中，將一個常開可控制閥設(shè)置在從液體聯(lián)軸節(jié)至油槽的回油路中，當此閥完全打開時，液體聯(lián)軸節(jié)的輸出速度基本為零。在蒸發(fā)器線圈除霜時，使用常開閥位，以避免在蒸發(fā)器風(fēng)扇和負載之間設(shè)置空氣阻尼器或活門的要求。
由于蒸發(fā)器風(fēng)扇速度的實際值與期望值之比將自動提供一個誤差信號，該信號將控制閥保持蒸發(fā)器風(fēng)扇的期望速度，因此當發(fā)動機速度變化時，如果希望蒸發(fā)空氣不變，則不必提供新的期望速度信號。由于僅要求制冷系統(tǒng)控制器提供一個新的與由實際速度傳感器所提供的實際速度信號相比較的期望速度信號，因此可簡單迅速地改變蒸發(fā)器風(fēng)扇速度。典型的控制裝置是基于微處理機的制冷控制器，但亦可采用其它任何型式的控制器。
參照相應(yīng)的附圖，在考慮以下對典型實施例的詳細描述時，既可更好地理解本發(fā)明，且本發(fā)明的其它優(yōu)點和用途也馬上變得更加清晰;其中

圖1是一種輸送制冷系統(tǒng)的局部簡圖布局部方塊圖，該系統(tǒng)中設(shè)有根據(jù)本發(fā)明的可變速蒸發(fā)器風(fēng)扇速度控制裝置;
圖2是圖1所示液體聯(lián)軸節(jié)的垂直剖視圖。
美國專利4551986和4912933公開了一種類型的輸送制冷系統(tǒng)，這種類型均可利用本發(fā)明的教導(dǎo)加以改進，且這些專利亦均由本申請的受讓人受讓。因此，通過引證將美國專利4，551，986和4，912，933撰入本申請的說明書中。
下面參見諸附圖，尤其參見附圖1，諸附圖表示按照本發(fā)明的輸送制冷系統(tǒng)10。輸送制冷系統(tǒng)10包括制冷劑壓縮機12，該壓縮機12具有與一個閉環(huán)制冷回路(總的以14表示)連接的出口D，用以向上述回路提供高壓氣態(tài)制冷劑;一個從制冷劑回路14吸收低壓氣態(tài)制冷劑的吸入口S。冷凝器16和蒸發(fā)器18是制冷回路的一部分，但為分別表示相應(yīng)的冷凝器和蒸發(fā)器的風(fēng)扇20和22而將其分開表示。冷凝器風(fēng)扇20為冷凝器16提供空氣21，蒸發(fā)器風(fēng)扇22為蒸發(fā)器18提供空氣23。
制冷劑壓縮機12的原動機包括一臺內(nèi)燃機24，例如一臺狄塞爾發(fā)動機。內(nèi)燃機24中設(shè)有使用油的普通壓力油潤滑系統(tǒng)，一般以虛線26表示。潤滑系統(tǒng)設(shè)在帶貯油槽28的曲軸箱28中。發(fā)動機24設(shè)有與制冷劑壓縮機12的驅(qū)動裝置相聯(lián)的輸出軸30。
輸送制冷系統(tǒng)10包括一個用于蒸發(fā)器風(fēng)扇22的可變速驅(qū)動裝置32，該裝置32還設(shè)有以與發(fā)動機24的速度成比例的速度驅(qū)動冷凝器風(fēng)扇20的裝置?？勺兯衮?qū)動裝置32包括一個液體聯(lián)軸節(jié)34;實際速度檢測器36，例如一種電的或使用帶齒的輪子的光學(xué)檢測器系統(tǒng)，這種光學(xué)檢測器系統(tǒng)設(shè)有一個帶齒的輪子37和一個齒狀檢測器39。齒狀檢測器39提供一個響應(yīng)蒸發(fā)器風(fēng)扇22的實際速度的信號AS，提供表示蒸發(fā)器風(fēng)扇22期望速度信號DS的制冷控制裝置38;比測器和閥控制裝置40，裝置40響應(yīng)信號AS和DS，以提供一個用于控制可控閥42的控制信號VCS?？煽亻y42最好是一個常開閥，即當無電信號作用其上時，閥42處于打開位置。閥42亦可為一種電磁驅(qū)動的開關(guān)閥，該閥根據(jù)其通斷時間之比控制平均流速;也可以是一種電驅(qū)動閥，其從常開閥位向關(guān)閉閥位的關(guān)閉角度與該閥或其電信號的大小成比例，亦即與流過該閥的電流之大小成比例。
流體聯(lián)軸節(jié)34包括帶進油口46的殼體44，進油口46與發(fā)動機24的壓力油潤滑系統(tǒng)25相連，以通過油路48回收由此來的油。設(shè)定進油口46和油路48的大小以測定從發(fā)動機24轉(zhuǎn)入的油量26。殼體44上還設(shè)有出油口49，出油口49通過回油路50使油返回貯油槽28，如前所述，回油路50中設(shè)有可控制閥42。殼體44還可設(shè)有與壓力屈服閥54相連的出油口52和溢流油回油路55，油路55使油不經(jīng)可控閥42返回貯油槽28。為保護相關(guān)的油封，設(shè)置閥54以確定允許在液體聯(lián)軸節(jié)34中建立的最高壓力。另外，控制閥42可帶壓力屈服部件，諸如為限制最高油壓而打開此閥的可調(diào)彈簧屈服件。這樣就不必設(shè)置閥54和回油路55了。
最好如圖2垂直剖面所示的那樣，液體聯(lián)軸節(jié)34包括一根輸入軸58，一個稱之為葉輪60的液體聯(lián)軸節(jié)34的外驅(qū)動部分60，一個稱之為渦輪62的液體聯(lián)軸節(jié)34的內(nèi)驅(qū)動轉(zhuǎn)子部分62，一根第一輸出軸64和第二輸出軸66。
殼體44包括縱軸線為70的圓柱形管狀中間體部分68。中間體部分有第一和第二軸向端部69和71，兩者分別由第一和第二端蓋72和74封堵。中間體部分68與第一和第二端蓋72和74一起構(gòu)成包圍葉輪60和渦輪62的空腔76。
輸入軸58分別具有第一和第二軸向端部78和80，在其第一端部上以適宜的方式固定有一個皮帶輪82，例如用一個鍵84，蓋板86和螺栓88固定，輸入軸58于其徑向可旋轉(zhuǎn)地支承在第一端蓋72的中心孔90中，如通過球軸承92和軸密封94支承。輸入軸58的第二端80與葉輪60耦合。
在優(yōu)選實施例中，在輸入軸58和葉輪60之間的耦合裝置還提供一個包圍渦輪62的內(nèi)腔，尤其是該耦合裝置包括平的圓型驅(qū)動板96，該板96固定在輸入軸58的端部80上，以及一個分別具有第一和第二軸向端部100和102的呈圓柱形管件的驅(qū)動環(huán)98。驅(qū)動環(huán)98的第一端100由驅(qū)動板96封堵，其第二端102則圍繞著葉輪60的外圓并與之嚙合。
第二輸出軸66分別具有第一和第二軸向端部106和108，以及貫穿其全長的縱向延伸孔109。第二輸出軸66可旋轉(zhuǎn)地支承于第二端蓋74的中心孔110中，例如通過球軸承112和軸密封114支承。葉輪60具有一個中心孔116，第二輸出軸66的第一軸向端部106通過螺釘118和鍵119固定于中心孔116中。皮帶輪120在鄰近第二輸出軸66的第二軸向端部108處固定于第二輸出軸66上。
葉輪60、驅(qū)動環(huán)98和驅(qū)動板96共同確定一個腔室122，渦輪62即設(shè)置于其中。第一輸出軸64分別具有第一和第二軸向端部124和126，其第一軸向端部被固定于渦輪62的中心孔128中，例如用鍵130固定。第一輸出軸64與第二輸出軸66的縱向孔109同軸地設(shè)置于該孔中，且分別通過第一和第二間隔設(shè)置的軸承132和134支承其軸頸，從而使其可在第二輸出軸66內(nèi)任意旋轉(zhuǎn)。第一輸出軸64的第二端126向外延伸超過第二輸出軸66的第二端108，皮帶輪136被固定于鄰近端部126處，例如可以鍵138、平板140和螺栓142固定。
設(shè)置于由縱向孔109所限定的內(nèi)表面146和第一輸出軸64的外表面144之間軸承132和134需要潤滑。由于引入吸油口46的發(fā)動機油在其進入葉輪60之前即先穿過軸承132和134，因此提供上述潤滑不必考慮渦輪62的輸出速度。第二端蓋74上的孔148引導(dǎo)油26穿過第二輸出軸66的壁到達孔150，孔150設(shè)置于軸承132和134之間。軸承132和134可以是允許油通過的滾針軸承，或者是如圖所示的軸承套，軸承套上分別設(shè)有許多在圓周方向相間布置的縱向延伸的槽152和154。
輸入軸58通過皮帶輪156和與皮帶輪82相連的皮帶158以與發(fā)動機24的速度成比例的速度旋轉(zhuǎn)。輸入軸58驅(qū)動葉輪60，葉輪60驅(qū)動第二輸出軸66和皮帶輪120。皮帶輪120通過與冷凝器風(fēng)扇20相聯(lián)的皮帶輪160以及聯(lián)接皮帶輪160和120的皮帶162與冷凝器風(fēng)扇20相聯(lián)。這樣，冷凝器風(fēng)扇20便以與發(fā)動機24的速度成比例的速度旋轉(zhuǎn)。
油26進入入口46，然后通過在端蓋74中的孔148穿過軸承112到達由葉輪60、驅(qū)動板96和驅(qū)動環(huán)98所限定的旋轉(zhuǎn)中間殼體中，這種布置使得壓力油進入軸承92。當閥42完全打開時，油26以與其進入液體聯(lián)軸節(jié)34相同的速度通過出油口49、油路50和閥42返回油槽28，且用于驅(qū)動液體聯(lián)軸節(jié)的油和油壓均未增，因而第一輸出軸64不轉(zhuǎn)動。如上所述，這種狀態(tài)是在制冷系統(tǒng)10處于為蒸發(fā)器線圈18除霜的除霜操作時使用。輸入液體聯(lián)軸節(jié)34的油26比允許其返回油槽28的油快時，將使聯(lián)軸節(jié)34中的油及相應(yīng)的油壓增加，且隨之使第一輸出軸64的轉(zhuǎn)速增加。可以任意選擇速度，直至當液體聯(lián)軸節(jié)34中被充入油26且以產(chǎn)生最大扭矩的預(yù)定油壓工作時，達到最高速度。在一個實施例中，在油壓為12磅/寸2時獲得最大輸出扭矩。在第一輸出軸64上的皮帶輪136通過皮帶166與皮帶輪164相聯(lián)，這將使得蒸發(fā)器風(fēng)扇22以與第一輸出軸64的速度成比例的速度工作。
首先假設(shè)制冷系統(tǒng)10以低速(如1400轉(zhuǎn)/分)運轉(zhuǎn)，且控制器38提供一個信號DS，該信號的大小表明蒸發(fā)器風(fēng)扇22需要所期望的最大轉(zhuǎn)速。實際速度傳感器36提供一處信號AS，該信號表明蒸發(fā)器風(fēng)扇22的速度低于由所期望的速度信號DS所表示的速度，比測器和閥控制器40將提供關(guān)閉閥42的信號VCS。液體聯(lián)軸節(jié)34將棄滿油26，從而使第一輸出軸64的速度達到液體聯(lián)軸節(jié)34所輸出的最大值。各種皮帶輪的速比均可選取，因而當液體聯(lián)軸節(jié)24充油且發(fā)動機24低速運轉(zhuǎn)時，第一輸出軸64的輸出速度即可提供由蒸發(fā)器風(fēng)扇22來的所期望的最大氣流速度。
當制冷系統(tǒng)10所帶的恒溫器將發(fā)動機24換至高速-2200轉(zhuǎn)/分-時，發(fā)動機24加速并使蒸發(fā)器風(fēng)扇22超過所期望的最高轉(zhuǎn)速。但慎重地選擇液體聯(lián)軸節(jié)34的尺寸為一個相對小的尺寸可防止風(fēng)扇轉(zhuǎn)速激增，如直徑在6英寸左右。驅(qū)動蒸發(fā)器風(fēng)扇22所需功率的增加為速度的立方，且液體聯(lián)軸節(jié)34在出現(xiàn)任何不希望的超速工況之前將打滑。這時，速度傳感器36顯示這樣一個事實，即實際風(fēng)扇的速度已超過期望的風(fēng)扇速度，比測器和閥控制器40將打開閥42以降低風(fēng)扇速度。為獲得期望的平均速度，閥42可在預(yù)定的蒸發(fā)器風(fēng)扇22的期望速度范圍之內(nèi)以開/關(guān)方式工作，或根據(jù)需要，可連續(xù)地控制閥口的尺寸，以使實際速度維持在與期望速度非常接近的水平。由閥42的開/關(guān)控制的速度降幅由在液體聯(lián)軸節(jié)34中油的流速與由回油回路的重力約束所允許的回油量之比所確定。
權(quán)利要求
1.一種輸送制冷系統(tǒng)，包括蒸發(fā)器(18)，蒸發(fā)器風(fēng)扇(22)，冷凝器(16)，冷凝器風(fēng)扇(20)，以及由內(nèi)燃機(24)驅(qū)動的制冷劑壓縮機(12)，內(nèi)燃機上設(shè)有輸出軸(30)，一個壓力油潤滑系統(tǒng)和帶油槽(28)的曲軸箱27，其特征在于用于蒸發(fā)器風(fēng)扇的可變速驅(qū)動裝置(32)包括輸入軸(58)，液體聯(lián)軸節(jié)(34)，第一輸出軸(64)，與第一輸出軸同軸的第二輸出軸(66)，所說的輸入軸與內(nèi)燃機的輸出軸相連接(82，156)，所說的液體聯(lián)軸節(jié)包括與輸入軸相連接的葉輪(60)，與第一輸出軸連接的渦輪(62)，包圍葉輪和渦輪的殼體(44)，殼體上設(shè)有進油口(46)和出油口(49)，液體聯(lián)軸節(jié)通過進油口接收從內(nèi)燃機潤滑油系統(tǒng)的油，并通過出油口使油返回油槽，第一輸出軸與蒸發(fā)器風(fēng)扇連接(136，166，164)，第二輸出軸與冷凝器風(fēng)扇連接(120，162，160)。
2.如權(quán)利要求1所述的輸送制冷系統(tǒng)，其特征在于，第一和第二輸出軸用軸承裝置(132，134)耦聯(lián)，且為了不考慮渦輪的速度對軸承裝置進行潤滑，還包括將油從入油口通過上述的軸承裝置引至葉輪的裝置(148，150，152，154)。
3.如權(quán)利要求1所述的輸送制冷系統(tǒng)，其特征在于，第二輸出軸的速度直接與內(nèi)燃機的速度成比例。
4.如權(quán)利要求1所述的輸送制冷系統(tǒng)，其特征在于設(shè)置限壓裝置(54)以限制液體聯(lián)軸節(jié)中的最大油壓。
5.如權(quán)利要求4所述的輸送制冷系統(tǒng)，其特征在于，限壓裝置包括連接于液體聯(lián)軸節(jié)和內(nèi)燃機油槽之間的回油路(55)，和連接于所述回油路中的壓力屈服閥裝置(54)。
6.如權(quán)利要求1所述的輸送制冷系統(tǒng)，其特征在于，殼體包括第一和第二軸向端部(69，71)，還包括徑向支承輸入軸以使其在殼體的第一軸向端部旋轉(zhuǎn)的裝置(90)，輸入軸具有與內(nèi)燃機輸出軸耦聯(lián)(82，156)的第一端(78)及在殼體內(nèi)的第二端(80)，液體聯(lián)軸節(jié)還包括用于將輸入軸的第二端與葉輪連接的一個板件(96)和管狀件(98)。
7.如權(quán)利要求6所述的輸送制冷系統(tǒng)，其特征在于，渦輪設(shè)置于由板件、管狀件和葉輪共同組成的腔室(122)內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的輸送制冷系統(tǒng)，其特征在于，包括用于將油從殼體上的出油口引至內(nèi)燃機油槽的回油管裝置(50)，在該裝置中設(shè)有帶控制閥(42)的可變速驅(qū)動裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的輸送制冷系統(tǒng)，其特征在于，可控閥裝置是一種常開閥，從而使當該可控閥處于常開閥位時，渦輪的速度基本為零。
10.如權(quán)利要求9所述的輸送制冷系統(tǒng)，其特征在于，可變速驅(qū)動裝置包括提供與蒸發(fā)器風(fēng)扇實際速度成比例的第一信號(AS)的裝置(36)，提供與風(fēng)扇期望速度成比例的第二信號(DS)的裝置(38)，響應(yīng)所述第一和第二信號的比較裝置(40)，該裝置用于提供控制可控閥的信號(VCS)。
全文摘要
一種輸送制冷系統(tǒng)具有蒸發(fā)器，蒸發(fā)器風(fēng)扇，冷凝器，冷凝器風(fēng)扇，用于蒸發(fā)器風(fēng)扇的可變速驅(qū)動裝置，制冷劑壓縮機，和用于壓縮機的內(nèi)燃機。內(nèi)燃機包括輸出軸，壓力油潤滑系統(tǒng)和油槽。可變速驅(qū)動裝置包括液體聯(lián)軸節(jié)。液體聯(lián)軸節(jié)包括第一和第二同心輸出軸，連接于發(fā)動機輸入軸上的葉輪，以及連接于第一輸出軸上的渦輪。
文檔編號F25D11/00GK1060906SQ9110996
公開日1992年5月6日 申請日期1991年10月22日 優(yōu)先權(quán)日1990年10月24日
發(fā)明者羅伯特·凱斯·哈維曼, 羅依爾·維克多·彼特曼 申請人:塞梅爾金公司