專利名稱：具有連續(xù)功率調(diào)節(jié)的渦旋機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及渦旋壓縮機(jī)，更加具體地說(shuō)，涉及這種壓縮機(jī)的延遲吸入型的連續(xù)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通用的夏天高峰需求限制控制在歷史上是驅(qū)動(dòng)需求，而該驅(qū)動(dòng)需求落后于制冷壓縮機(jī)的卸載需要。卸載所使用的傳統(tǒng)方法使室內(nèi)恒溫器大約每隔15分鐘執(zhí)行空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的開(kāi)/關(guān)負(fù)載循環(huán)。這種方法的缺點(diǎn)是，執(zhí)行這個(gè)系統(tǒng)的控制和通信硬件費(fèi)用高于需方控制的節(jié)省，并且由于關(guān)閉循環(huán)較長(zhǎng)，因此這個(gè)系統(tǒng)所提供的舒適性變差了。另一個(gè)通用的方法是變速空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這些調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以使功率連續(xù)地向下調(diào)節(jié)到大約功率的75％-80％。但是，不僅速度變換器較貴，而且它們還由于諧振蕩而減少了功率供給質(zhì)量，因此失去了通用的固有利益。使用兩速或者反向馬達(dá)的兩級(jí)壓縮機(jī)是另一種選擇，但是這些系統(tǒng)只具有有限的功率，因?yàn)樵谒俣雀淖冎g馬達(dá)不得不關(guān)閉1-2分鐘來(lái)確保可靠性。實(shí)現(xiàn)這種卸載的一種可能性是使用功率調(diào)節(jié)壓縮機(jī)。
為了實(shí)現(xiàn)制冷壓縮機(jī)的功率調(diào)節(jié)，因此產(chǎn)生了各種各樣的系統(tǒng)，它們中的大多數(shù)延遲由渦卷件所限制出的運(yùn)動(dòng)流體腔的初始密封位置。在一種形式中，這些系統(tǒng)通常采用一對(duì)排出通道，這些排出通道在吸入壓力和最外一對(duì)運(yùn)動(dòng)流體腔之間連通。典型地，這些通道在外罩的外端的密封位置的360度內(nèi)通到運(yùn)動(dòng)流體腔中。一些系統(tǒng)為每個(gè)這樣的排出通道采用了獨(dú)立的閥件。這些閥件用來(lái)同時(shí)工作，從而確保了兩個(gè)流體腔之間的壓力平衡。其它系統(tǒng)采用了輔助通道來(lái)使兩個(gè)排出通道處于流體連通，因此可以使用一個(gè)閥來(lái)控制功率調(diào)節(jié)。
最近，產(chǎn)生了一種用于延遲吸入型的渦旋壓縮機(jī)的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，閥環(huán)可移動(dòng)地支撐在非軌道運(yùn)行的渦卷件上。設(shè)置了致動(dòng)活塞，該活塞進(jìn)行工作從而使閥環(huán)相對(duì)于非軌道運(yùn)行的渦卷件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而可以有選擇地打開(kāi)和關(guān)閉一個(gè)或者多個(gè)排出通道，這些排出通道與所選擇出來(lái)的運(yùn)動(dòng)流體腔處于連通之中，從而使這些腔與吸口相通。安裝有這種功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的渦旋形的壓縮機(jī)公開(kāi)在美國(guó)專利No.5678985和6123517中，這些專利的內(nèi)容在這里引入以作參考。在這些功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，致動(dòng)活塞通過(guò)流體壓力來(lái)工作，而該流體壓力由電磁閥來(lái)控制。在這種設(shè)計(jì)的一個(gè)變形中，電磁閥和流體壓力供給和排出管路設(shè)置在壓縮機(jī)殼體的外部。在這種設(shè)計(jì)的另一個(gè)變形中，電磁閥設(shè)置在壓縮機(jī)殼體的外部，但是流體壓力供給和排出管路設(shè)置在壓縮機(jī)殼體的內(nèi)部中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決需求限制控制和系統(tǒng)的舒適性和可靠性之間的難題。上述功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供了兩級(jí)渦旋壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)可使用螺線管機(jī)構(gòu)進(jìn)行卸載從而工作在接近65％的功率上。這種螺線管機(jī)構(gòu)可以通過(guò)室內(nèi)恒溫器來(lái)直接致動(dòng)，或者它可以通過(guò)系統(tǒng)控制模塊來(lái)致動(dòng)。如果希望的話，接近65％的這種較小的功率狀態(tài)實(shí)際上可以是不同的百分比。螺線管可以可靠地“飛速接通”(swich on the fly)，因此通過(guò)脈沖寬度調(diào)制控制可以在小功率(即65％)和全功率(100％)之間提供連續(xù)功率控制，因此在高峰需求減少(peak demandreduction)和舒適性之間提供了較好的平衡。
本發(fā)明的控制方案包括兩級(jí)壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)具有整體卸載螺線管和脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制模塊，該控制模塊具有軟件邏輯，該軟件邏輯根據(jù)外部通用的通信信號(hào)、恒溫器信號(hào)和室外環(huán)境溫度控制螺線管的負(fù)載-循環(huán)。還根據(jù)負(fù)載傳感器來(lái)控制負(fù)載-循環(huán)，該傳感器可以是設(shè)置在A/C系統(tǒng)內(nèi)的溫度、壓力、電壓傳感器或者是電流傳感器，該A/C系統(tǒng)顯示壓縮機(jī)的最大負(fù)載工作條件。壓縮機(jī)馬達(dá)在螺線管的負(fù)載循環(huán)期間保持連續(xù)通電。此外，蒸發(fā)器和冷凝器風(fēng)扇速度還與壓縮機(jī)的負(fù)載循環(huán)成比例地相應(yīng)減少，從而使舒適性和系統(tǒng)效率達(dá)到最大。
結(jié)合附圖的后面描述和附加的權(quán)利要求使本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征變得顯而易見(jiàn)。


在示出了目前用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式的附圖中圖1是安裝有本發(fā)明的連續(xù)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的渦旋形壓縮機(jī)的局部剖視圖；圖2是圖1的壓縮機(jī)的局部視圖，它示出了處于關(guān)閉或者未調(diào)節(jié)的位置上的閥環(huán)；
圖3是圖1所示的壓縮機(jī)的平面視圖，其中外殼的頂部被拆下了；圖4是示出了一部分改進(jìn)閥環(huán)的放大視圖；圖5是安裝在圖1的壓縮機(jī)中的閥環(huán)的透視圖；圖6和7是圖4的閥環(huán)的剖視圖，這些剖面各自是沿著線6-6和7-7所截取的；圖8是局部剖視圖，它示出了形成圖1壓縮機(jī)的一部分的渦卷組件，該剖面是沿著線8-8截取的。
圖9是安裝在圖1壓縮機(jī)中的致動(dòng)組件的放大詳細(xì)視圖；圖10是圖1壓縮機(jī)的透視圖，其中外殼的一些部分被斷開(kāi)；圖11是圖1壓縮機(jī)的局部剖視圖；它示出了設(shè)置在非軌道運(yùn)動(dòng)的渦卷中的增壓流體供給通道；圖12是安裝在圖1的壓縮機(jī)中的電磁閥組件的放大剖視圖；圖13是與圖12相同的視圖，但是它示出了改進(jìn)過(guò)的電磁閥組件；圖14是與圖9相同的視圖，但是它示出了改進(jìn)過(guò)的致動(dòng)組件，該致動(dòng)組件適合與圖13的電磁閥組件一起使用；圖15是與圖12和13相同的視圖，但是它示出了本發(fā)明的電磁閥組件的另一個(gè)實(shí)施例；及圖16是示意圖，它示出了本發(fā)明的連續(xù)功率控制系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖，在這些附圖中，相同標(biāo)號(hào)在許多圖中表示相同或者相應(yīng)的零件，在圖1中示出了通常用10來(lái)表示的、密封的渦旋式制冷壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)安裝有本發(fā)明的連續(xù)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
壓縮機(jī)10是美國(guó)專利No.4767293所公開(kāi)的那種，該專利是1988年8月30日公開(kāi)的并且轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人，該專利的公開(kāi)內(nèi)容在這里引入以作參考。壓縮機(jī)10包括密封外殼12，在該外殼12內(nèi)設(shè)置著軌道運(yùn)行和非軌道運(yùn)行的渦卷件14和16，每個(gè)渦卷件包括直立交替的螺旋形外罩18和20，這些外罩限制出運(yùn)動(dòng)流體腔22、24，當(dāng)它們從渦卷件14和16的外邊緣向內(nèi)移動(dòng)時(shí)，這些腔的尺寸大小逐漸減少。
設(shè)置了主支承殼體26，該殼體26由外殼12來(lái)支撐并且可移動(dòng)地軌道運(yùn)行的渦卷件14從而相對(duì)于非軌道運(yùn)行的渦卷件16進(jìn)行相對(duì)的軌道運(yùn)動(dòng)。非軌道運(yùn)行的渦卷件16由主支承殼體26進(jìn)行支撐并且固定到主支承殼體26上，從而相對(duì)于它以美國(guó)專利No.5407335所公開(kāi)的合適方式來(lái)進(jìn)行有限的軸向運(yùn)動(dòng)，該美國(guó)專利于1995年4月18日公布，并且轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人，該專利的內(nèi)容在這里引入以作參考。
驅(qū)動(dòng)軸28由主支承殼體26可旋轉(zhuǎn)地支撐，并且包括偏心銷30，該銷在上端可驅(qū)動(dòng)地連接到軌道運(yùn)行的渦卷件14上。馬達(dá)轉(zhuǎn)子32固定到驅(qū)動(dòng)軸28的下端上并且與定子34配合，該定子34由外殼12支撐到可旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)軸28上。
外殼12包括一消音板36，該消音板36把它的內(nèi)部分成處于基本上是吸入壓力的第一下部室38和處于排出壓力的上部室40。吸入口42設(shè)置成通到下部室38中從而供給用于壓縮的冷卻劑，而排出口44設(shè)置成使直接壓縮過(guò)的冷卻劑從排出室40通到制冷系統(tǒng)中。
因此如前述一樣，渦旋式壓縮機(jī)12是典型的渦旋型式的制冷壓縮機(jī)。在工作中，當(dāng)軌道運(yùn)行的渦卷件14相對(duì)于非軌道運(yùn)行的渦卷件16進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)吸入口42直接通到下部室38中的吸入氣體被吸入到運(yùn)動(dòng)流體腔22和24中。當(dāng)運(yùn)動(dòng)流體腔22和24向內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，吸入氣體被壓縮，并且接著通過(guò)非軌道運(yùn)動(dòng)的渦卷件16內(nèi)的中心排出通道46和消音板36內(nèi)的排出開(kāi)口48而排出到排出室40中。然后，把壓縮過(guò)的制冷劑通過(guò)排出口44而供給到制冷系統(tǒng)中。
在選擇特殊應(yīng)用的制冷壓縮機(jī)時(shí)，在正常情況下選擇這樣的壓縮機(jī)該壓縮機(jī)具有足夠的功率來(lái)為那種應(yīng)用所預(yù)期發(fā)生的大多數(shù)反向工作情況提供足夠的制冷劑流，并且可以選擇稍大的功率來(lái)提供更大的安全系數(shù)。但是，這種“最壞情況”的反向情況在實(shí)際工作期間極少遇到，因此在大多數(shù)工作時(shí)間內(nèi)壓縮機(jī)的過(guò)大功率導(dǎo)致壓縮機(jī)工作在小負(fù)載情況下。這種工作導(dǎo)致該系統(tǒng)的總體工作效率減小。相應(yīng)地，為了在通常遇到的工作情況下提高總體工作效率同時(shí)仍然使制冷壓縮機(jī)可以接受“最壞情況”的工作情況，因此壓縮機(jī)10設(shè)置有連續(xù)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該連續(xù)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)使壓縮機(jī)滿足夏天使用高峰所需要的限制控制和卸載。
連續(xù)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括一環(huán)形閥環(huán)50，它可移動(dòng)地安裝在非軌道運(yùn)行的渦卷件16上；一致動(dòng)組件52，它支撐在殼體12內(nèi)；及控制系統(tǒng)54，它控制致動(dòng)組件的工作。
在圖2和5-7可以最清楚地看出，閥環(huán)50包括通常是圓形的主體部分56，該主體部分56具有一對(duì)沿直徑方向基本上相對(duì)的、徑向向內(nèi)延伸的突出部58和60，而這一時(shí)突出部沿軸向和圓周方向的預(yù)定大小基本上完全相同。合適的基本上相同的沿圓周方向延伸的導(dǎo)向表面62、64和66、68各自設(shè)置成鄰近突出部58和60的軸向相對(duì)側(cè)。此外，兩對(duì)基本上相同的、沿圓周方向延伸的、軸向間隔開(kāi)的導(dǎo)向表面70、72和74、76設(shè)置在主體56上，這些導(dǎo)向表面相互以沿直徑方向基本上相對(duì)的關(guān)系進(jìn)行設(shè)置，并且與相應(yīng)的突出部58和60沿圓周方向間隔接近90度。如所示一樣，導(dǎo)向表面72和74從主體56沿徑向稍稍向內(nèi)突出，如導(dǎo)向表面62和66一樣。優(yōu)選地，導(dǎo)向表面72、74和62、66全部軸向?qū)?zhǔn)并且沿著圓的邊緣，而該圓的半徑稍稍小于主體56的半徑。同樣地，導(dǎo)向表面70和76從主體56沿著徑向稍稍向內(nèi)突出，如導(dǎo)向表面64和68一樣，它們最好與導(dǎo)向表面64和68軸向?qū)?zhǔn)。表面70、76和64、68也沿著圓的邊緣，該圓的半徑稍稍小于主體56的半徑，優(yōu)選地基本上等于表面72、74和62、66所沿著的圓的半徑。主體56還包括沿圓周方向延伸的臺(tái)肩部分78，該臺(tái)肩部分在一端包括軸向延伸的、沿圓周方向面對(duì)的止動(dòng)表面79。臺(tái)肩部分78設(shè)置在突出部60和導(dǎo)向表面70、72之間。銷件80也設(shè)置成在臺(tái)肩部分78的一端附近軸向向上地進(jìn)行延伸。閥環(huán)50可以由合適的金屬如鋁等制成，或者由合適的聚合成分形成，并且把銷80擠壓到適合的開(kāi)口中，或者銷80與之形成一個(gè)整體。
如前面所述，閥環(huán)50設(shè)計(jì)成可移動(dòng)地安裝在非軌道運(yùn)行的渦卷件16上。為了容納閥環(huán)50，非軌道運(yùn)行的渦卷件16包括徑向向外面對(duì)的圓柱形側(cè)壁部分82，該側(cè)壁部分82具有環(huán)形槽84，該槽形成于上端附近。為了使閥環(huán)50裝配到非軌道運(yùn)行的渦卷件16中，一對(duì)沿直徑方向相對(duì)的、基本上相同的、徑向向內(nèi)延伸的凹槽86和88設(shè)置在非軌道運(yùn)行的渦卷件16上，每個(gè)凹槽通到槽84中，這在圖3中可以最清楚地看出。凹槽86和88沿圓周方向延伸的尺寸稍稍大于突出部58和60在閥環(huán)50上的圓周大小。
槽84的尺寸應(yīng)使其在裝配閥環(huán)時(shí)能夠可移動(dòng)地容納突出部58和60，凹槽86和88的尺寸應(yīng)使突出部58和60能夠在槽84內(nèi)移動(dòng)。此外，圓柱形部分82具有這樣的直徑導(dǎo)向表面62、64、66、68、70、72、74和76相對(duì)于非軌道運(yùn)行的渦卷件16可滑動(dòng)地支撐閥環(huán)50的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
非軌道運(yùn)行的渦卷件16還包括一對(duì)通常沿直徑方向相對(duì)的、徑向延伸的通道90和92，這些通道通到槽84的內(nèi)表面中并且通常徑向向內(nèi)地延伸通過(guò)非軌道運(yùn)行的渦卷件16的端板。軸向延伸的通道94使通道90的內(nèi)端與運(yùn)動(dòng)流體腔22形成流體連通，同時(shí)第二軸向延伸的通道使通道92的內(nèi)端與運(yùn)動(dòng)流體腔24形成流體連通。最好地，通道94和96是橢圓形，因此開(kāi)口的尺寸達(dá)到最大，而不會(huì)具有這樣的寬度該寬度大于軌道運(yùn)行的渦卷件14的外罩的寬度。通道94設(shè)置在渦卷外罩20的內(nèi)側(cè)壁表面附近，而通道96設(shè)置在外罩20的外側(cè)壁表面附近。另一方面，如果希望，那么通道94和96可以是圓的，但是，它們的直徑應(yīng)該是這樣的，當(dāng)它通過(guò)時(shí)，該開(kāi)口不能延伸到軌道運(yùn)行的渦卷件14的徑向內(nèi)側(cè)上。
如參照?qǐng)D9所看到的一樣，致動(dòng)組件52包括活塞和氣缸組件98及回復(fù)彈簧組件99。活塞和氣缸組件98包括殼體100，該殼體100具有孔，該孔限制出氣缸104，該氣缸從一端向內(nèi)延伸，并且活塞106可移動(dòng)地設(shè)置在該氣缸104內(nèi)?；钊?06的外端107從殼體100的一端軸向向外伸出，并且包括細(xì)長(zhǎng)的或者橢圓形開(kāi)口108，該開(kāi)口適合于安裝銷80，從而形成一部分閥環(huán)50。細(xì)長(zhǎng)或者橢圓形的開(kāi)口108在工作期間用來(lái)容納銷80相對(duì)于活塞端107的直線運(yùn)動(dòng)的弧形運(yùn)動(dòng)。殼體100的懸掛部分110固定到尺寸大小合適的安裝法蘭112上，該安裝法蘭112適合于使殼體100通過(guò)螺栓116固定到合適的法蘭件114上。例如通過(guò)支承殼體26，使法蘭114也合適地支撐在外殼12內(nèi)。
通道118設(shè)置在懸掛部分110上，該通道118從下端向上延伸，并且通到橫向延伸的通道120中，而通道120也通到氣缸104的內(nèi)端處。第二橫向延伸的通道124設(shè)置在懸掛部分110上，該通道124向外通過(guò)側(cè)壁并且在它的內(nèi)端處與通道118連通。第二相對(duì)較小的、橫向延伸的通道128沿著流體通道120的相對(duì)方向從流體通道118進(jìn)行延伸，并且向外通過(guò)殼體100的端壁130。
銷件132設(shè)置成從殼體100直立，回復(fù)彈簧134的一端連接到該銷件上，而該回復(fù)彈簧的另一端連接到銷80的延長(zhǎng)部分上?；貜?fù)彈簧134是這樣的長(zhǎng)度和強(qiáng)度，以致當(dāng)氣缸104完全通過(guò)通道128來(lái)通風(fēng)時(shí)，把環(huán)50和活塞106推到圖9所示的位置上。
參照?qǐng)D10和12可以最清楚地看到，控制系統(tǒng)54包括閥體136，該閥體具有徑向向外延伸的法蘭137，該法蘭137在一側(cè)上具有錐形表面。閥體136插入到外殼12中的開(kāi)口140中，并且通過(guò)錐形表面138靠近開(kāi)口140的邊緣來(lái)定位，然后焊接在殼體12上，而圓柱形部分300向外突出。閥體的圓柱形部分300包括直徑增大的螺紋孔302，該孔302軸向向內(nèi)延伸并且通到凹入的區(qū)域154中。
閥體136包括殼體142，該殼體142具有第一通道144，該通道從基本上是平的上表面146向下延伸，并且與第二橫向延伸的通道148相交，該通道148向外通到殼體12內(nèi)的開(kāi)口140的區(qū)域中。第三通道150也從表面146向下延伸并且與第四橫向延伸的通道152相交，該通道152也向外通到凹入的區(qū)域154中，該凹入的區(qū)域設(shè)置在主體136的端部上。
支管156通過(guò)合適的固定件密封地固定到表面146上，并且包括附件，這些附件把每個(gè)流體管路160和162的一端連接起來(lái)，從而使它們與相應(yīng)的通道150和144處于密封的流體連通中。
螺線圈組件164用來(lái)密封地固定到閥體136上并且包括細(xì)長(zhǎng)的管形件304，該管形件304具有螺紋附件306，而該螺紋附件306密封地固定到開(kāi)口端上。螺紋附件306適合通過(guò)螺紋與孔302進(jìn)行安裝并且通過(guò)O形環(huán)308來(lái)密封。柱塞168可移動(dòng)地設(shè)置在管形件304內(nèi)并且通過(guò)彈簧174向外偏壓，而該彈簧174壓在管形件304的封閉端308上。閥件176設(shè)置在柱塞168的外端上并且與閥座178配合從而有選擇地關(guān)閉通道148。螺線圈172設(shè)置在管形件304上并且通過(guò)螺母310擰在管形件304的外端上來(lái)固定。
為了把增壓流體供給到致動(dòng)組件52上，軸向延伸的通道179從排出口46向下延伸并且連接到非軌道運(yùn)行的渦卷件16內(nèi)的、通常是徑向延伸的通道180中。通道180徑向延伸并且向外通過(guò)非軌道運(yùn)行的渦卷16的圓周側(cè)壁，這可參照?qǐng)D11最清楚地看到。流體管路160的其它端密封地連接到通道180中，壓縮流體從排出口46供給到閥體136中。沿圓周方向拉長(zhǎng)的開(kāi)口182設(shè)置在閥環(huán)50上，該閥環(huán)50設(shè)置成使流體管路160通過(guò)，同時(shí)使環(huán)50相對(duì)于非軌道運(yùn)行的渦卷件16進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
為了使增壓流體從閥體136供給到致動(dòng)活塞和氣缸組件98中，流體管路162從閥體136進(jìn)行延伸并且連接到通道124中，該通道124設(shè)置在殼體100的懸掛部分110中。
只要使突出部58和60與相應(yīng)的凹槽86和88對(duì)準(zhǔn)并且使突出部58和60移到環(huán)形槽84中，就可使閥環(huán)50很容易地裝配到非軌道運(yùn)行的渦卷件16中。之后，通過(guò)突出部58和60的軸向上表面和下表面與導(dǎo)向表面62、64、66、68、70、72、74和76配合，使閥環(huán)50旋轉(zhuǎn)到理想位置上，從而使閥環(huán)50可移動(dòng)地支撐在非軌道運(yùn)行的渦卷件50上。之后，致動(dòng)組件52的殼體100設(shè)置在安裝法蘭114上，而活塞端107安裝著銷80。然后，使彈簧134的一端連接到銷132上。之后，彈簧134的另一端連接到銷80上，因此完成了裝配過(guò)程。
在裝配閥環(huán)50之前，非軌道運(yùn)行的渦卷件16通過(guò)合適的螺栓184典型地固定到主支承殼體26上時(shí)，在一些情況下優(yōu)選地在把非軌道運(yùn)行的渦卷件16裝配到主支承殼體26之前，把這種連續(xù)功率調(diào)節(jié)零件裝配到非軌道運(yùn)行的渦卷件16中。這只要通過(guò)沿著閥環(huán)50的邊緣提供若干合適設(shè)置的弧形切口186，就可容易地實(shí)現(xiàn)，如圖4所示。這些切口提供了固定螺栓184的入口，而閥環(huán)裝配到非軌道運(yùn)行的渦卷件16中。
在工作時(shí)，一個(gè)或者多個(gè)傳感器188所探測(cè)到的系統(tǒng)工作條件表明需要壓縮機(jī)的全部功率時(shí)，室內(nèi)元件控制模塊190響應(yīng)來(lái)自傳感器188的信號(hào)進(jìn)行工作，從而給螺線管組件164的螺線圈172通電，因此使柱塞168與閥座178脫離接合，因此通道148和152處于流體連通之中。然后，使基本上處于排出壓力中的增壓流體從排出口46通過(guò)通道179、180、流體管路160、通道150、152、148、144、流體管路162和通道124、118和120流到氣缸104中。然后，該流體壓力使活塞106相對(duì)于氣缸104向外移動(dòng)，因此使閥環(huán)旋轉(zhuǎn)，從而把突出部58和60以密封重疊的方式移動(dòng)到通道90和92中。然后，防止吸入到運(yùn)動(dòng)流體腔中的吸入氣體通過(guò)通道90和92排出，該運(yùn)動(dòng)流體腔由相互接合的渦卷件14和16來(lái)限制出。
當(dāng)負(fù)荷情況變到不需要壓縮機(jī)的全部功率時(shí)，傳感器188將把表明這種情況的信號(hào)供給到控制器190中，該控制器使螺線管組件164的線圈172斷電。然后，在彈簧174的偏壓作用下使柱塞168從管形件304中向外運(yùn)動(dòng)，因此使閥176移動(dòng)從而與座178形成密封接合，因此關(guān)閉了通道148和使增壓流體停止流動(dòng)。應(yīng)該注意到，凹口154與排出口46處于連續(xù)的流體連通中，因此連續(xù)地承受排出壓力。排出壓力有助于偏壓閥176，從而使之與閥座178形成流體緊密封接合，及以這種關(guān)系保持相同。
裝在氣缸104內(nèi)的增壓氣體通過(guò)通道128流回到室38中，因此彈簧134使閥環(huán)50旋轉(zhuǎn)回到這樣的位置上在該位置上，突出部58和60不再關(guān)閉通道90和92。彈簧134還使活塞106相對(duì)于氣缸104向內(nèi)移動(dòng)。在這個(gè)位置上，吸入到運(yùn)動(dòng)流體腔中的一部分吸入氣體通過(guò)通道90和92排出，直到運(yùn)動(dòng)流體腔不與開(kāi)口94和96連通時(shí)為止，因此減少了壓縮中的吸入氣體量，從而減少了壓縮機(jī)的功率，該運(yùn)動(dòng)流體腔由相互接合的渦卷件14和16限制出。應(yīng)該注意到，通過(guò)把調(diào)節(jié)系統(tǒng)布置成使壓縮機(jī)10在正常情況下處于減少的工作功率模式下(即螺線圈斷電，因此沒(méi)有流體壓力供給到致動(dòng)活塞氣缸組件)，這個(gè)系統(tǒng)提供了這樣的優(yōu)點(diǎn)壓縮機(jī)在功率減少的模式下進(jìn)行起動(dòng)，因此所需要的起動(dòng)扭矩較小。如果希望的話，那么可以使用費(fèi)用較小的、起動(dòng)扭矩較小的馬達(dá)。
應(yīng)該注意到，閥環(huán)在圖1的調(diào)整位置和圖2的未調(diào)整位置之間的移動(dòng)速度直接涉及到通道128的相對(duì)尺寸大小和供給路線。換句話說(shuō)，由于通道128連續(xù)通到室38中，而該室38處于吸入壓力下，因此當(dāng)螺線管組件164的線圈172通電時(shí)，從排出口46中流出的一部分增壓流體將連續(xù)地排出到吸氣壓力中。該流體量通過(guò)通道128的相對(duì)尺寸大小來(lái)控制。但是，當(dāng)通道128的尺寸大小減小時(shí)，使氣缸104排空所需要的時(shí)間將增加，因此使從減少的功率轉(zhuǎn)換到全功率所需要的時(shí)間增加了。
雖然在上述實(shí)施例中使用設(shè)置在殼體100內(nèi)的通道128來(lái)排放氣缸104的致動(dòng)壓力，從而使壓縮機(jī)10回到減少的功率中，但是不用通道128而在閥體136上合適地設(shè)置排放通道也是可以的。這個(gè)實(shí)施例示出在圖13和14中。圖13示出了改進(jìn)后的閥體136’，該閥體具有排出通道192，該通道192進(jìn)行工作，從而使通道144’出口通到吸入壓力中，并且因此通過(guò)管路162使氣缸104通到吸口中。圖14示出了改進(jìn)過(guò)的活塞和氣缸組件98’，在該組件中，不采用排出通道128。閥體136’和活塞氣缸組件98’的工作和功能在其它情況下與上面所公開(kāi)的基本相同。相應(yīng)地，閥體136和136’、活塞和氣缸組件98和98’的相應(yīng)部分基本上相同，并且每個(gè)通過(guò)相同的標(biāo)號(hào)加上撇號(hào)來(lái)表示。
雖然上述實(shí)施例提供了足夠的相對(duì)較低費(fèi)用的功率調(diào)節(jié)裝置，但也可以使用三通電磁閥，在該電磁閥中，氣缸104的通風(fēng)也通過(guò)閥系來(lái)控制。示出了這種裝置，并且參照?qǐng)D15來(lái)進(jìn)行描述。在這個(gè)實(shí)施例中，閥體194以與上述相同的方式固定到殼體12中，并且包括細(xì)長(zhǎng)的中央孔196，在該中央孔196內(nèi)可移動(dòng)地設(shè)置著滑閥198?；y198通過(guò)殼體12向外延伸到螺線圈200中，并且在螺線圈200通電時(shí)，適合于從閥體194向外進(jìn)行縱向移動(dòng)。當(dāng)線圈200斷電時(shí)，線圈彈簧202進(jìn)行工作從而使滑閥198偏壓到閥體194中。
滑閥198包括細(xì)長(zhǎng)的軸向延伸的中心通道204，該中心通道204的內(nèi)端通過(guò)塞子206來(lái)堵住。設(shè)置了通常是徑向延伸的、軸向隔開(kāi)的三組通道208、210、212，每組包括一個(gè)或者多個(gè)這樣的通道這些通道從中心通道204向外延伸，而每組各自通到軸向間隔開(kāi)的環(huán)形槽214、216和218中。閥體194設(shè)置有第一高壓供給通道220，該供給通道220通到孔196中并且適合于連接到流體管路160中從而把壓縮流體供給閥體194中。閥體中的第二通道222也通到孔196中并且適合于在它的外端連接到流體管路162中，從而使孔196與氣缸104處于流體連通之中。排出通道224也設(shè)置在閥體194中，該通道的一端通到孔196中，而另一端通到殼體12的下部室38中。
在工作時(shí)，當(dāng)螺線圈斷電時(shí)，滑閥198將處于這樣的位置環(huán)形槽214將與通道222連通，而環(huán)形槽218與排出通道224連通，因此可以連續(xù)地使氣缸104換氣。這時(shí)，滑閥198設(shè)置成環(huán)形密封件226和228位于通道220的軸向相對(duì)側(cè)，因此可以防止壓縮流體從排出口46流出。當(dāng)希望致動(dòng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)提高壓縮機(jī)10的功率時(shí)，給螺線圈200通電，因此使滑閥198從閥體194向外移動(dòng)。這將導(dǎo)致環(huán)形槽218不與排出通道224處于流體連通，同時(shí)環(huán)形槽216移動(dòng)成與高壓供給通道220連通。當(dāng)通道222與環(huán)形槽214保持流體連通時(shí)，來(lái)自通道220的增壓流體通過(guò)滑閥198內(nèi)的通道210和208供給到氣缸104中。在滑閥198上設(shè)置輔助的、合適的、軸向間隔開(kāi)的環(huán)形密封件，從而確?；y198和孔196之間的密封關(guān)系。
本發(fā)明的連續(xù)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)非常適合于在最后焊接外殼之前檢測(cè)。為了實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，只需要把增壓流體供給到排出口46中并且把合適的致動(dòng)電力供給到螺線圈中。然后，螺線圈循環(huán)進(jìn)行工作，從而使閥環(huán)產(chǎn)生必須的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此確保了合適地裝配所有的內(nèi)部工作元件。增壓流體通過(guò)使壓縮機(jī)進(jìn)行工作所產(chǎn)生的增壓流體來(lái)供給，或者由合適的外部源來(lái)供給。
現(xiàn)在參照?qǐng)D16說(shuō)明本發(fā)明的控制結(jié)構(gòu)400。結(jié)構(gòu)400包括恒溫器402、室內(nèi)元件控制模塊190、室內(nèi)蒸發(fā)器盤管404、室外元件406、溫度傳感器188和變速送風(fēng)機(jī)410和412。送風(fēng)機(jī)412與室內(nèi)蒸發(fā)器盤管404相連，而送風(fēng)機(jī)410與室外元件406內(nèi)的冷凝器盤管414相連。如圖16所示，結(jié)構(gòu)00包括一個(gè)溫度傳感器188，該溫度傳感器監(jiān)測(cè)冷卻劑管路中的液體制冷劑的溫度，該制冷劑管路在室外元件406和室內(nèi)元件盤管404之間進(jìn)行延伸，一個(gè)溫度傳感器188監(jiān)測(cè)室外環(huán)境空氣溫度。控制模塊190使用這些傳感器中的一個(gè)或者兩個(gè)。
恒溫器402是這樣的裝置它控制室內(nèi)或者建筑物內(nèi)的溫度。恒溫器402可以接受通用的卸載信號(hào)416，該信號(hào)表示需要卸載循環(huán)。通用的卸載信號(hào)416是任選的，并且在存在這種信號(hào)時(shí)，恒溫器402將把該信號(hào)送到控制模塊中，從而開(kāi)始卸載循環(huán)。除了信號(hào)416之外或者取代信號(hào)416，還可以把控制模塊190編程成在任何傳感器188讀出超過(guò)預(yù)定溫度時(shí)使卸載循環(huán)開(kāi)始。
室內(nèi)盤管404是典型制冷循環(huán)的一部分，該循環(huán)包括渦旋壓縮機(jī)12，壓縮機(jī)設(shè)置在室外元件406中。一對(duì)制冷劑管路418和420在室內(nèi)盤管404和室外元件406的渦旋式壓縮機(jī)12之間進(jìn)行延伸。管路420是吸入制冷劑管路，該管路從室內(nèi)盤管404中輸送制冷劑。一個(gè)傳感器188監(jiān)測(cè)管路418內(nèi)的制冷劑的溫度。
室外元件406包括渦旋壓縮機(jī)12、冷凝器414和與冷凝器414相連的送風(fēng)機(jī)410。
控制模塊190使渦旋壓縮機(jī)12工作在它的最大功率處，直到它接受到信號(hào)來(lái)開(kāi)始卸載時(shí)為止。這個(gè)信號(hào)來(lái)自通用的卸載信號(hào)416，當(dāng)室外溫度超過(guò)預(yù)選的溫度、優(yōu)選100°F時(shí)，它可以來(lái)自室外的環(huán)境傳感器188，或者當(dāng)管路418內(nèi)的流體溫度超過(guò)預(yù)定溫度、優(yōu)選105°F時(shí)，這個(gè)信號(hào)來(lái)自流體管路傳感器188中。
在接受到卸載信號(hào)時(shí)，控制模塊190把變速送風(fēng)機(jī)412轉(zhuǎn)換到低速、最好70％的空氣流，并且通過(guò)連通管路424，向渦旋壓縮機(jī)12發(fā)信號(hào)從而使之在全功率(100％)和它的減少功率、優(yōu)選為65％之間跳動(dòng)。除了減少蒸發(fā)器送風(fēng)機(jī)421的速度之外，如果希望的話，變速送風(fēng)機(jī)410的冷凝器風(fēng)扇速度也可與壓縮機(jī)負(fù)載循環(huán)成比例地相應(yīng)減少，從而使舒適性和系統(tǒng)的效率最大。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在40秒的循環(huán)時(shí)間內(nèi)使用45％的負(fù)載循環(huán)(即18秒工作和22秒關(guān)閉)，減少了接近20％的系統(tǒng)功率。在通過(guò)循環(huán)在100％和65％之間的壓縮機(jī)描述了上面的優(yōu)選系統(tǒng)的同時(shí)，如果希望的話壓縮機(jī)可以循環(huán)在其它功率之間。例如設(shè)計(jì)有蒸氣噴射和延遲吸入功率調(diào)節(jié)的壓縮機(jī)設(shè)計(jì)成通過(guò)蒸氣噴射運(yùn)行在120％上，在沒(méi)有蒸氣噴射的情況下運(yùn)行在100％上，及通過(guò)延遲吸入功率調(diào)節(jié)運(yùn)行在65％上。控制模塊190被編程成在任何這些功率之間進(jìn)行連續(xù)循環(huán)。此外，當(dāng)上面所描述的系統(tǒng)具有監(jiān)測(cè)制冷劑溫度和室外環(huán)境溫度的傳感器188時(shí)，可以采用能確定該系統(tǒng)的最大負(fù)載工作條件的其它傳感器。這些包括監(jiān)測(cè)壓力的負(fù)載傳感器430、監(jiān)測(cè)電壓的負(fù)載傳感器432、監(jiān)測(cè)電流的負(fù)載傳感器434、冷凝器盤管中點(diǎn)溫度傳感器436或者監(jiān)測(cè)壓縮機(jī)12在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)的馬達(dá)繞組的溫度的溫度傳感器438，但不局限于此。
控制模塊190可以實(shí)現(xiàn)的其它選擇方案是采用適用的方法，該方法根據(jù)室內(nèi)的恒溫器誤差與設(shè)定值和/或可能的室外環(huán)境采用可變的循環(huán)時(shí)間如10-30秒。這種適用的方法可以更加有效地平衡舒適性與高峰需求減少量，并且延長(zhǎng)了螺線管的壽命。隨著互聯(lián)網(wǎng)通信的出現(xiàn)，現(xiàn)在容易實(shí)現(xiàn)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)接受通用的信號(hào)。因此，許多房子或者一個(gè)房子中的設(shè)備可以異相同步，從而在每個(gè)房子或者在單個(gè)房子中舒適性沒(méi)有任何明顯減少的情況下實(shí)現(xiàn)全部通用位置請(qǐng)求加載。
顯而易見(jiàn)的是，確信所公開(kāi)的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了上述的這些優(yōu)點(diǎn)和特征，同時(shí)應(yīng)該知道，在沒(méi)有脫離附加的權(quán)利要求書的合適范圍或者清楚含義的情況下，本發(fā)明可以改進(jìn)、變形和變化。
權(quán)利要求
1.一種空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它包括渦旋壓縮機(jī)，它包括兩個(gè)渦卷件，兩個(gè)渦卷件具有相互嚙合的外罩，所述壓縮機(jī)可以在最小功率和大功率之間有選擇地進(jìn)行工作，所述最小功率小于所述大功率，并且大于0功率；控制器，它與所述壓縮機(jī)連通，所述控制器進(jìn)行工作，從而響應(yīng)外部通用的卸載控制信號(hào)使所述壓縮機(jī)在所述最小功率和所述大功率之間進(jìn)行循環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，還包括連接到所述控制器中的傳感器，該傳感器探測(cè)這樣的工況該工況表示所述壓縮機(jī)工作在最大負(fù)載量上。
3.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括連接到所述控制器中的壓力傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括連接到所述控制器中的溫度傳感器。
5.如權(quán)利要求2所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述工況是所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)的制冷劑的溫度。
6.如權(quán)利要求2所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述工況是環(huán)境空氣的溫度。
7.如權(quán)利要求4所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括馬達(dá)，該馬達(dá)具有馬達(dá)繞組，所述情況是所述馬達(dá)繞組的溫度。
8.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括因特網(wǎng)連接，所述外部通用信號(hào)通過(guò)所述因特網(wǎng)連接來(lái)提供。
9.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括連接到所述控制器中的恒溫器，所述外部通用信號(hào)提供到所述恒溫器中。
10.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(jī)在所述最小功率和所述大功率之間的所述循環(huán)發(fā)生在固定的循環(huán)時(shí)間。
11.如權(quán)利要求10所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述固定循環(huán)時(shí)間等于或者小于60秒。
12.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(jī)在所述最小功率和所述大功率之間的所述循環(huán)發(fā)生可變的循環(huán)時(shí)間。
13.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括送風(fēng)機(jī)馬達(dá)，所述控制器使所述送風(fēng)機(jī)馬達(dá)的速度隨著所述壓縮機(jī)的所述循環(huán)同時(shí)減少。
14.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括電磁閥，該電磁閥響應(yīng)所述控制器來(lái)使所述壓縮機(jī)在所述大功率和所述最小功率之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
15.如權(quán)利要求14所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，使用脈沖寬度調(diào)制來(lái)使所述壓縮機(jī)進(jìn)行循環(huán)。
16.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，使用脈沖寬度調(diào)制來(lái)使所述壓縮機(jī)進(jìn)行循環(huán)。
17.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個(gè)第一送風(fēng)機(jī)馬達(dá)，與一蒸發(fā)器相連；一個(gè)第二送風(fēng)機(jī)馬達(dá)，與一冷凝器相連，所述控制器隨著所述壓縮機(jī)循環(huán)，同時(shí)減小所述第一、二送風(fēng)機(jī)馬達(dá)的速度。
18.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個(gè)負(fù)載傳感器，監(jiān)測(cè)制冷劑的壓力，所述控制信號(hào)部分來(lái)自所述負(fù)載傳感器。
19.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個(gè)負(fù)載傳感器，監(jiān)測(cè)所述壓縮機(jī)的電壓，所述控制信號(hào)部分來(lái)自所述負(fù)載傳感器。
20.如權(quán)利要求1所述的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個(gè)負(fù)載傳感器，監(jiān)測(cè)所述壓縮機(jī)的供電電流，所述控制信號(hào)部分來(lái)自所述負(fù)載傳感器。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于渦旋型壓縮機(jī)的、改進(jìn)過(guò)的連續(xù)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，電磁閥組件的閥體固定到密封殼體的內(nèi)壁上，致動(dòng)線圈安裝在外表面上。致動(dòng)線圈包括柱塞/閥件，該柱塞/閥件與設(shè)置在閥體上的通道配合，從而有選擇地致動(dòng)使用壓縮流體的功率調(diào)節(jié)裝置。這種結(jié)構(gòu)提供了這樣的優(yōu)點(diǎn)，全部流體壓力管路設(shè)置在密封殼體內(nèi)，因此可以防止?jié)撛诘膿p壞，電磁線圈容易改變/更換從而提供不同的、可得到的工作電壓和/或不正常工作，在最后焊接外殼之前，該系統(tǒng)容易測(cè)試。致動(dòng)線圈通過(guò)脈沖寬度調(diào)制來(lái)控制，從而在需要卸載的時(shí)期期間內(nèi)減少了壓縮機(jī)的負(fù)載需求。
文檔編號(hào)F04C28/08GK1707104SQ20051008332
公開(kāi)日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2001年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月11日
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