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壓縮機(jī)容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)和方法

文檔序號(hào):5463573閱讀:1606來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:壓縮機(jī)容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
本申請(qǐng)一般涉及壓縮機(jī),更具體地,涉及壓縮機(jī)容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)
由于變化的環(huán)境條件,熱泵和制冷系統(tǒng)通常在較寬的負(fù)載條件下運(yùn)行。為了在這些變化的條件下有效并且高效地實(shí)現(xiàn)期望的冷卻和/或加熱,常規(guī)熱泵或制冷系統(tǒng)可以包括具有容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓縮機(jī),所述容量調(diào)節(jié)系統(tǒng)基于環(huán)境條件來(lái)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)輸出。

發(fā)明內(nèi)容
提供了一種裝置,所述裝置可以包括壓縮機(jī)構(gòu);與所述壓縮機(jī)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的閥板,所述閥板具有至少一個(gè)與所述壓縮機(jī)構(gòu)流體連通的端口 ;和設(shè)置在所述閥板附近的集管。缸筒可以形成在所述集管中,并且活塞可以設(shè)置在所述集管內(nèi),并且設(shè)置成能夠相對(duì)于所述集管在與所述閥板分開(kāi)的第一位置和與所述閥板接合的第二位置之間移動(dòng)。閥元件可以設(shè)置在所述活塞內(nèi),并且設(shè)置成能夠相對(duì)于所述活塞和集管移動(dòng)。閥元件能夠在與所述閥板分開(kāi)并且允許流體通過(guò)所述端口并進(jìn)入所述壓縮機(jī)構(gòu)的打開(kāi)位置,和與所述閥板接合并且限制流體通過(guò)所述端口并進(jìn)入所述壓縮機(jī)構(gòu)的關(guān)閉位置之間移動(dòng)。 提供了一種裝置,其可以包括壓縮機(jī)構(gòu);與所述壓縮機(jī)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的閥板,所述閥板具有至少一個(gè)與所述壓縮機(jī)構(gòu)流體連通的端口的閥板;和設(shè)置在所述閥板附近的集管。缸筒可以形成在所述集管中,并且活塞可以設(shè)置在所述缸筒內(nèi),并且設(shè)置成能夠相對(duì)于所述缸筒在第一位置和第二位置之間移動(dòng),在所述第一位置中,所述活塞與所述閥板分開(kāi),以便允許流體通過(guò)端口并進(jìn)入所述壓縮機(jī)構(gòu),在所述第二位置中,所述活塞與閥板接合,以便限制流體通過(guò)端口并進(jìn)入所述壓縮機(jī)構(gòu)。密封件可以設(shè)置在所述活塞和所述缸筒之間,并且包括密封腔室,所述在其中容納加壓流體,以將所述活塞偏壓到所述第一位置。閥機(jī)構(gòu)可以與所述缸筒流體連通,并且可以選擇性地將加壓流體供應(yīng)到所述缸筒上,以克服設(shè)置在所述密封腔室內(nèi)的所述加壓流體施加在所述活塞上的力移動(dòng)所述活塞,從而將所述活塞從所述第一位置移動(dòng)到所述第二位置。 提供了一種裝置,所述裝置可以包括壓縮機(jī)構(gòu);與所述壓縮機(jī)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的閥板;和能夠在第一位置和第二位置之間移動(dòng)的壓力響應(yīng)卸荷閥,在所述第一位置中,允許流體通過(guò)所述閥板并進(jìn)入所述壓縮機(jī)構(gòu),在所述第二位置中,限制流體通過(guò)所述閥板并進(jìn)入所述壓縮機(jī)構(gòu)。控制閥可以使所述卸荷閥在所述第一位置和所述第二位置之間移動(dòng),并且可以包括至少一個(gè)能夠在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間移動(dòng)的壓力響應(yīng)閥構(gòu)件,在所述第一狀態(tài)下,對(duì)所述卸荷閥供應(yīng)排放壓力氣體,以迫使所述卸荷閥進(jìn)入所述第一位置和所述第二位 置中的一個(gè),在所述第二狀態(tài)下,從所述卸荷閥排出所述排放壓力氣體,以將所述卸荷閥移 動(dòng)到所述第一位置和所述第二位置中的另一個(gè)。 提供了一種方法,所述方法可以包括選擇性地給腔室提供控制流體、通過(guò)所述控 制流體在設(shè)置于所述腔室內(nèi)的活塞的第一端上施加力,和給所述活塞的內(nèi)部容積提供所述 控制流體。該方法進(jìn)一步包括通過(guò)所述控制流體在設(shè)置于所述活塞內(nèi)的盤上施加力,從而 將所述盤推壓到所述活塞的第二端;在所述控制流體的力的作用下相對(duì)于所述腔室移動(dòng)所 述活塞和所述盤;使壓縮機(jī)的閥板與所述盤接觸;以及,在使所述盤和所述閥板接觸之后, 使所述壓縮機(jī)的所述閥板與所述活塞的本體接觸。 提供了一種方法,所述方法可以包括選擇性地給腔室提供控制流體;通過(guò)所述 控制流體在設(shè)置于所述腔室內(nèi)的活塞的第一端上施加力,以相對(duì)于所述腔室在第一方向上 移動(dòng)所述活塞;以及,引導(dǎo)所述控制流體穿過(guò)形成在所述活塞中的孔,以打開(kāi)閥并允許所述 控制流體穿過(guò)所述活塞。該方法進(jìn)一步包括將所述控制流體連通到卸荷閥,以便將所述卸 荷閥移動(dòng)到允許抽吸壓力氣體進(jìn)入壓縮機(jī)的燃燒腔室的第一位置和防止抽吸壓力氣體進(jìn) 入所述壓縮機(jī)的所述燃燒腔室的第二位置中的一個(gè)。 其他應(yīng)用方面將從這里所提供的說(shuō)明中變得明顯。應(yīng)該理解的是,該說(shuō)明和具體 示例只是用于說(shuō)明,而不是意圖限制本申請(qǐng)的范圍。


這里所描繪的附圖只是用于說(shuō)明,而決不是以任何方式來(lái)限制本申請(qǐng)的范圍。
圖1為結(jié)合有根據(jù)本發(fā)明的閥裝置的壓縮機(jī)的截面圖,其中閥裝置顯示為處于閉 合位置。 圖2為圖1中的閥裝置的透視圖。 圖3為圖1中的閥裝置處于打開(kāi)位置時(shí)的截面圖。 圖4為圖3中的閥裝置的透視圖。 圖5是顯示為處于第一位置的壓力響應(yīng)閥構(gòu)件的截面圖。
圖6是顯示為處于第二位置的壓力響應(yīng)閥構(gòu)件的截面圖。
圖7為根據(jù)本發(fā)明的壓力響應(yīng)閥構(gòu)件處于閉合位置時(shí)的截面圖。
圖8為根據(jù)本發(fā)明的壓力響應(yīng)閥處于第一位置時(shí)的截面圖。
圖9為圖8所示的壓力響應(yīng)閥處于第二位置時(shí)的截面圖。 圖10為根據(jù)本發(fā)明的處于閉合位置和打開(kāi)位置的壓縮機(jī)和閥裝置的截面圖,以 及 圖11為結(jié)合有根據(jù)本發(fā)明的閥裝置的壓縮機(jī)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面的說(shuō)明實(shí)質(zhì)上只是示例性的,而并不意圖限制本申請(qǐng)、其應(yīng)用或使用。應(yīng)該理 解的是,在所有的附圖中,相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示類似的或相應(yīng)的部分和特征。本教導(dǎo)適于與 眾多不同類型的渦旋和旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)結(jié)合,包括密封式機(jī)械設(shè)備、開(kāi)放式驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備和非 密封式機(jī)械設(shè)備。
8
公開(kāi)了閥裝置的多種實(shí)施例允許或抑制流體流動(dòng),并且可用來(lái)例如調(diào)節(jié)到壓縮機(jī)的流體流動(dòng)。閥裝置包括腔室和與腔室連通的控制壓力通道,腔室具有以可滑動(dòng)的方式設(shè)置于其內(nèi)的活塞。與腔室連通的控制壓力對(duì)活塞施加偏壓,用于相對(duì)于閥開(kāi)口移動(dòng)活塞,從而允許或抑制通過(guò)閥開(kāi)口的流體連通。當(dāng)加壓流體與腔室連通時(shí),活塞被偏壓,從而朝閥開(kāi)口移動(dòng),并且活塞可被用來(lái)阻擋例如到壓縮機(jī)的抽吸入口的流體流動(dòng)。閥裝置可以是與壓縮機(jī)的入口間隔開(kāi)但是與之流體連通的單獨(dú)部件,或者可替代地,可以是包含在壓縮機(jī)組件內(nèi)的部件。閥裝置可以與例如壓縮機(jī)一起運(yùn)行,例如,作為可以經(jīng)由外部流動(dòng)控制裝置通過(guò)控制壓力的連通而被控制的獨(dú)立單元。閥裝置還可以可選地包括壓力響應(yīng)閥構(gòu)件和電磁閥,以便選擇性地提供高或低控制壓力流體與控制壓力通道的連通。 參見(jiàn)圖l,壓力響應(yīng)閥裝置或卸荷閥100顯示為包括腔室120,腔室120中設(shè)有活塞組件110,活塞組件110相對(duì)于閥板107中的開(kāi)口 106移動(dòng),以便控制穿過(guò)其中的流體流動(dòng)。通過(guò)將控制壓力與設(shè)置有活塞110的腔室120連通而移動(dòng)活塞110??刂茐毫梢允堑蛪汉透邏褐械囊粋€(gè),其可以通過(guò)例如閥與腔室120連通。為了選擇性地提供高或低控制壓力,閥裝置100可以可選地包括壓力響應(yīng)閥構(gòu)件和電磁閥,它們將在后面進(jìn)行描述。
如圖1和2所示,活塞110能夠抑制穿過(guò)閥裝置100的流體流動(dòng),并且可以用于阻擋到與壓縮機(jī)10的抽吸入口連通的通道104的流體流動(dòng)。雖然下面將閥裝置100描述為與壓縮機(jī)10相關(guān)聯(lián),但是閥裝置100也可以與泵相關(guān)聯(lián),或者可以在其他控制流體流動(dòng)的應(yīng)用中使用。 壓縮機(jī)IO顯示在圖1、10和11中,并且可以包括集管12、壓縮機(jī)構(gòu)14和排放組件16。集管12可以設(shè)置成緊鄰閥板107,并且可以包括至少一個(gè)抽吸腔室18。壓縮機(jī)構(gòu)14可以類似地設(shè)置在集管12內(nèi),并且可以包括至少一個(gè)活塞22,所述活塞22基本容納在形成于集管12中的缸筒24內(nèi)。排放組件18可以設(shè)置在缸筒24的出口處,并且可以包括控制來(lái)自缸筒24的排放壓力氣體的流動(dòng)的排放閥26。 腔室120形成在閥裝置100的本體102中,并且在其內(nèi)以可滑動(dòng)的方式容納活塞110。閥板107可以包括形成在其內(nèi)的通道104,通道104與閥開(kāi)口 106選擇性地連通。閥裝置100的通道104可以提供例如流體與壓縮機(jī)10的入口的連通。本體102可以包括控制壓力通道124,壓力通道124與腔室120連通??刂茐毫梢越?jīng)由控制壓力通道124與腔室120連通,從而相對(duì)于閥開(kāi)口 106移動(dòng)活塞110。本體102可以相對(duì)于壓縮機(jī)構(gòu)14定位成使得閥板107大體設(shè)置在壓縮機(jī)構(gòu)14和本體102之間(圖1、10和11)。
當(dāng)加壓流體與腔室120連通時(shí),活塞IIO朝閥開(kāi)口 106移動(dòng),以抑制通過(guò)閥開(kāi)口106的流體流動(dòng)。在活塞110阻擋流體流到壓縮機(jī)10的抽吸入口以便"卸載"壓縮機(jī)的應(yīng)用中,活塞IIO可以稱作卸荷活塞。在這種壓縮機(jī)應(yīng)用中,加壓流體可以由壓縮機(jī)10的排放壓力氣體提供。來(lái)自壓縮機(jī)10的抽吸腔室18的抽吸壓力氣體也可以與腔室120連通,從而偏壓活塞110離開(kāi)閥開(kāi)口 106。因此,活塞110能夠相對(duì)于閥開(kāi)口 106移動(dòng),從而允許或抑制與通道104的流體連通。 繼續(xù)參見(jiàn)圖l,通過(guò)在設(shè)置有活塞110的腔室120中施加控制壓力而移動(dòng)活塞110。開(kāi)口 106內(nèi)(即基本上在活塞110下方的182處)的容積處于低壓或抽吸壓力,并且可以與例如壓縮機(jī)的抽吸壓力氣體連通。當(dāng)活塞110上方的腔室120處于比活塞110下方的區(qū)域相對(duì)較高的壓力時(shí),相對(duì)壓力差使活塞110在腔室120內(nèi)沿向下的方向被推壓。
可以在安裝于腔室120的壁121中的插入件136中設(shè)置0-形密封圈134,從而在腔室120內(nèi)的加壓流體和低壓通道104之間提供密封。腔室壁121可以與插入件136 —體形成,從而不必使用0-形密封圈134。 活塞110通過(guò)活塞110上方和下方的壓力差以及作用在密封件B的直徑所限定的面積上的壓力被向下推動(dòng)。因此,排放壓力氣體與基本位于活塞110上方的腔室120的連通使得活塞110被移向閥開(kāi)口 106并密封閥開(kāi)口 106。 活塞110可以進(jìn)一步包括設(shè)置在活塞110的開(kāi)口端上的盤形密封元件140。當(dāng)開(kāi)口 106處的閥座108被設(shè)置在活塞110低端上的盤形密封元件140接合時(shí),能夠阻擋通過(guò)開(kāi)口 106的流體流動(dòng)。 活塞110可以包括活塞缸筒114,其中,插塞116靠近活塞缸筒114的上端部設(shè)置在活塞缸筒114中。可替代地,插塞116也可以與活塞缸筒114一體形成?;钊淄?14可以包括將盤形密封元件140、密封件C和密封件載體或盤142保持在活塞110的下端內(nèi)的保持構(gòu)件或唇部118。加壓流體(例如排放壓力氣體)可以通過(guò)端口 P與活塞110的內(nèi)部連通。通過(guò)在端口 P施加排放壓力氣體,將密封元件140移動(dòng)成與閥座108接合,其中所述排放壓力氣體由密封件C捕集在活塞110內(nèi)。具體地,活塞110內(nèi)的加壓流體向下偏壓密封件載體142向下偏壓,密封件載體142將密封件C壓向盤形密封元件140。密封件載體142、密封件C和盤形密封元件140能夠在設(shè)置于活塞110內(nèi)的排放壓力氣體的作用下在活塞缸筒114的下端內(nèi)移動(dòng)。如上所述,活塞110移動(dòng)而與閥座108接合阻止了通過(guò)閥開(kāi)口106的流動(dòng)。 如圖1所示,活塞110具有以可滑動(dòng)的方式設(shè)置在活塞110下部中的盤形密封元件140。保持構(gòu)件118設(shè)置在活塞110的下部,并且與盤形密封元件140接合,以將密封元件140保持在活塞110的下端部?jī)?nèi)。當(dāng)密封元件140關(guān)閉閥開(kāi)口 106時(shí),密封元件140在活塞110內(nèi)的可滑式設(shè)置允許密封元件140相對(duì)于活塞110移動(dòng)。當(dāng)排放壓力氣體與腔室120連通時(shí),排放壓力氣體作用在活塞110頂部上的力使活塞110和密封元件140朝靠近閥開(kāi)口 106的提起的閥座108移動(dòng)。因此,設(shè)置在活塞110上方的高壓氣體和設(shè)置在活塞110下方(閥座108限定的區(qū)域中)的低壓氣體向下推動(dòng)活塞110。施加在盤形密封元件140頂部的排放壓力氣體將盤形密封元件140向下保持在閥開(kāi)口 106上。抽吸壓力氣體還在密封元件140下方設(shè)置在密封件C和閥座108之間的環(huán)面處。 如圖1所示,保持構(gòu)件118的厚度小于閥座108的高度。將保持構(gòu)件118和閥座108的高度之間的相對(duì)差值設(shè)計(jì)成,在活塞110的底部到達(dá)安放有閥開(kāi)口 106和閥座108的閥板107之前,密封元件140接合并且封閉閥座108。具體地,保持構(gòu)件或唇部118的高度小于閥座108的高度,從而當(dāng)密封元件140與閥座108接合時(shí),保持構(gòu)件118仍然不與閥板107接合。之后,活塞IIO可以繼續(xù)移動(dòng)或者行進(jìn)到密封元件140對(duì)閥座108的閉合點(diǎn)上并越過(guò)該點(diǎn),到達(dá)保持構(gòu)件118與閥板107接合的位置。 上述"超程"(over-travel)距離為保持構(gòu)件118座靠在閥板107上之前,活塞110可以行進(jìn)越過(guò)密封元件140接合閥座108并且相對(duì)于閥座108變得固定的點(diǎn)的距離。活塞110的這種"超行程"引起活塞110和密封元件140之間的相對(duì)移動(dòng)。這種相對(duì)移動(dòng)導(dǎo)致密封件C和密封件載體142克服活塞110內(nèi)的壓力而產(chǎn)生位移,該壓力提供了將密封元件140保持在閥座108上的力?;钊淄?14相對(duì)于密封盤元件140的"超程"移動(dòng)量可以導(dǎo)致保持構(gòu)件118和密封元件140之間的輕微分開(kāi)(或距離)D,如圖l所示。在一種結(jié)構(gòu)中,超 程量可以在O. 001到O. 040英寸的范圍內(nèi),標(biāo)稱值為0. 020英寸。 閥板107抑制了活塞110的進(jìn)一步移動(dòng),并且吸收與活塞110的質(zhì)量(減去靜止 密封件載體142、密封件C和密封元件140的質(zhì)量)動(dòng)量相關(guān)的沖擊。具體地,活塞110由 在閥板107上,而不是在之后靜止的安放在閥座108上的密封元件140上施加沖擊的保持 構(gòu)件180抑制。因此,密封元件140并未承受活塞110所施加的任何沖擊,從而減少了對(duì)密 封元件140的損壞,并且延長(zhǎng)了閥裝置100的使用壽命。因此,移動(dòng)活塞110的動(dòng)能由閥板 107而不是由設(shè)置在活塞110上的密封元件140吸收。 包括密封元件140的活塞110可以應(yīng)用于產(chǎn)生重復(fù)關(guān)閉的場(chǎng)合,例如泵流量或者 壓縮機(jī)抽吸流量的占空比調(diào)制,用于控制壓縮機(jī)容量。根據(jù)例子,活塞組件110的質(zhì)量可以 重達(dá)47克,而密封元件140、密封件載體142和密封件C的質(zhì)量分別僅為1. 3克、3. 7克和 0. 7克。通過(guò)將沖擊閥座108的質(zhì)量限定為僅僅為密封元件140、密封件載體142和密封件 C的質(zhì)量,避免了密封元件140和閥座108吸收與具有更大質(zhì)量的活塞組件110相關(guān)的動(dòng) 能。該特征減少了對(duì)密封元件140的潛在損壞,并且使閥功能從大約1百萬(wàn)個(gè)運(yùn)行周期延 伸到4千萬(wàn)個(gè)運(yùn)行周期。活塞110還提供了活塞110的改善的回縮或向上移動(dòng),正如下面 將要描述的。 參見(jiàn)圖3和4,其顯示活塞110處于相對(duì)閥開(kāi)口 106的打開(kāi)狀態(tài)。腔室120可以 放置成與低壓流體源(諸如例如來(lái)自壓縮機(jī)的抽吸壓力氣體)連通,從而允許活塞110移 動(dòng)離開(kāi)閥開(kāi)口 106并且允許從中通過(guò)的抽吸流。閥構(gòu)件126 (如圖5和6所示)必須移動(dòng) 到第二位置,以便將低壓氣體送到控制壓力通道124和腔室120中。只有在低壓氣體(例 如,抽吸壓力氣體)存在于腔室120之后,才將活塞110向上推動(dòng)。換言之,高壓氣體被捕 集在腔室120中,直到通過(guò)將閥構(gòu)件126移動(dòng)到第二位置而將腔室120排到抽吸壓力。當(dāng) 低壓或抽吸壓力與腔室120連通時(shí),活塞110保持在打開(kāi)狀態(tài)。在這種狀態(tài)下,將活塞110 設(shè)置成處于其最大容量,其中抽吸氣體不受限制地通過(guò)閥開(kāi)口 106并且進(jìn)入閥板107內(nèi)的 抽吸通道104中。與活塞110上方的腔室120連通的抽吸壓力氣體允許活塞110相對(duì)于本 體102沿向上的方向移動(dòng)。抽吸壓力氣體可以經(jīng)由閥板107中的抽吸通道104與腔室120 連通。 通過(guò)對(duì)控制容積或通道122提供導(dǎo)致活塞110沿圖3所示的向上方向被偏壓的加 壓流體,可使活塞IIO移動(dòng)離開(kāi)閥開(kāi)口 106。將位于活塞110和腔室120之間的密封件A和 B —起構(gòu)造成在它們之間限定出容積122,在加壓時(shí),容積122使活塞110向上移動(dòng)并且離 開(kāi)閥開(kāi)口 106。具體地,將活塞110和腔室120的配合表面構(gòu)造成在它們之間限定出容積 122,容積122通過(guò)上密封件A和下密封件B以密封的方式保持?;钊鸌IO可以進(jìn)一步包括 臺(tái)肩表面112,設(shè)置在容積122內(nèi)以及密封件A和B之間的加壓流體朝臺(tái)肩112膨脹并且推 壓臺(tái)肩112,從而在腔室120內(nèi)移動(dòng)活塞112。 密封件A用于防止腔室120和活塞110之間的容積122內(nèi)的加壓流體逸出到活塞 110上方的腔室120中。在一種結(jié)構(gòu)中,通過(guò)通道111和孔隙113提供排放壓力氣體,孔隙 113給活塞110和腔室120之間的密封件A和密封件B界定的容積122供給?;钊?10外 側(cè)上由密封件A和密封件B密封的容積始終填充有排放壓力氣體,因此,當(dāng)抽吸壓力氣體設(shè) 置在活塞110上方以及腔室120的靠近控制壓力通道124的頂部?jī)?nèi)時(shí),提供了提升力。專
11用使用氣體壓力來(lái)提升和降低活塞110能夠消除對(duì)彈簧的需求以及與這種彈簧相關(guān)的缺點(diǎn)(例如疲勞極限,磨損和活塞側(cè)向力)。雖然描述了單個(gè)活塞iio,但是當(dāng)壓縮機(jī)或泵包括多個(gè)抽吸路徑時(shí),也可以采用具有多個(gè)活塞110(即,例如并行運(yùn)行)的閥裝置100。
閥裝置100可以是與壓縮機(jī)的入口間隔開(kāi)但是與其流體連通的單獨(dú)部件,或者可替代地,也可以附連到壓縮機(jī)(未顯示)上。閥裝置100可以例如與壓縮機(jī)一起運(yùn)行,作為能夠經(jīng)由外部流動(dòng)控制裝置通過(guò)控制壓力的連通而被控制的獨(dú)立單元。應(yīng)該注意的是,可以采用多種流動(dòng)控制裝置來(lái)選擇性地使抽吸壓力氣體和排放壓力氣體中的一個(gè)與控制壓力通道124連通,從而相對(duì)于開(kāi)口 106移動(dòng)活塞110。 參見(jiàn)圖5和6,閥裝置100可以進(jìn)一步包括靠近控制壓力通道124的壓力響應(yīng)閥構(gòu)件126。壓力響應(yīng)閥構(gòu)件126可以使控制壓力與控制壓力通道124連通,從而移動(dòng)活塞110,如上所述。閥構(gòu)件126能夠響應(yīng)于加壓流體與閥構(gòu)件126的連通而在第一位置和第二位置之間移動(dòng)。當(dāng)加壓流體與閥構(gòu)件126連通時(shí),閥構(gòu)件126可以移動(dòng)到第一位置,從而允許高壓氣體與控制壓力通道124連通,從而將活塞推壓到閉合位置。加壓氣體可以是,例如來(lái)自壓縮機(jī)的排放壓力氣體。在第一位置中,閥構(gòu)件126還可以抑制控制壓力通道124和低壓或抽吸壓力通道186之間的流體連通。 當(dāng)沒(méi)有加壓流體時(shí),閥構(gòu)件126移動(dòng)到第二位置,在該位置上,允許控制壓力通道124和抽吸壓力通道186之間的流體傳送。抽吸壓力可以通過(guò),例如與壓縮機(jī)的抽吸線路連通而提供。為了將低壓氣體輸送到控制壓力通道124和腔室120中,閥構(gòu)件126 (如圖5和6所示)必須移動(dòng)到第二位置。只有在低壓氣體(例如抽吸壓力氣體)位于腔室120中之后,活塞110才被向上推壓。換言之,高壓氣體被捕集在腔室120中,直到通過(guò)閥構(gòu)件126移動(dòng)到第二位置而被排到抽吸壓力。閥構(gòu)件126能夠在控制壓力通道124和抽吸壓力通道186之間的流體連通被抑制的第一位置與控制壓力通道124和抽吸壓力通道186之間的流體連通被允許的第二位置之間移動(dòng)。因此,閥構(gòu)件126能夠選擇性地移動(dòng),用于將抽吸壓力氣體和排放壓力氣體中的一個(gè)與控制壓力通道124連通。 根據(jù)高壓氣體在閥構(gòu)件126上的應(yīng)用,閥構(gòu)件126能夠在圖5所示的第一位置和圖6所示的第二位置之間移動(dòng)。當(dāng)閥構(gòu)件126與加壓流體連通時(shí),閥構(gòu)件126移動(dòng)到第一位置,如圖5所示。加壓流體可以是,例如來(lái)自壓縮機(jī)的排放壓力氣體。
如圖5所示,閥構(gòu)件126包括壓力響應(yīng)從動(dòng)活塞160和密封座168。從動(dòng)活塞160通過(guò)朝密封表面166向下移動(dòng)而響應(yīng)于高壓輸入(例如來(lái)自壓縮機(jī)的排放壓力氣體)。壓力響應(yīng)閥構(gòu)件126包括從動(dòng)活塞160、用于對(duì)止回閥或球164實(shí)施彈簧加載的彈簧162、密封表面166和配合的密封座168、公共端口 170、從動(dòng)活塞外徑上的密封件172、以及排放孔隙174。下面描述從動(dòng)活塞160的操作。 當(dāng)加壓流體與從動(dòng)活塞160連通時(shí),從動(dòng)活塞160保持倚靠在密封表面166上。加壓流體可以是,例如來(lái)自壓縮機(jī)的排放壓力氣體。當(dāng)加壓流體與從動(dòng)活塞160上方的容積連通時(shí),允許加壓流體經(jīng)由位于從動(dòng)活塞160中心的孔178流過(guò)壓力響應(yīng)從動(dòng)活塞160,并且經(jīng)過(guò)止回閥球164。將該處于或接近排放壓力的加壓流體連通到腔室120,用于將活塞向下推向閥開(kāi)口 106 (如先前解釋的),從而阻擋了抽吸流并且對(duì)壓縮機(jī)10進(jìn)行"卸載"。由于加壓流體作用成克服彈簧162的將止回閥球164偏壓離開(kāi)孔178的力,因此在止回閥球164上有壓降。從動(dòng)活塞160上的這種壓差足以將從動(dòng)活塞向下推向表面166,從而提供密
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封。這種密封有效地限制或抑制了高壓氣體到達(dá)通向控制壓力通道124的公共端口 170。 控制壓力通道124可以與一個(gè)或多個(gè)腔室120連通,以便打開(kāi)或關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)活塞110。 公共端口 170和控制壓力通道124朝活塞110引導(dǎo)流入腔室120的排放壓力氣體,從而向 下推動(dòng)活塞110。 只要高壓(S卩,比系統(tǒng)抽吸壓力高)存在于從動(dòng)活塞160上方,則在排氣孔隙174 中發(fā)生了泄漏。排氣孔隙174足夠小,從而當(dāng)在排氣孔隙174上發(fā)生泄漏時(shí)其對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行 效率的影響可以忽略不計(jì)。排氣孔隙174可以具有這樣的直徑其足夠大從而能夠防止被 碎屑堵塞,并且足夠小,以便至少部分地限制從中通過(guò)的流量,從而精調(diào)系統(tǒng)的效率。在一 種結(jié)構(gòu)中,排氣孔隙174可以包括大約為0. 04英寸的直徑。排氣孔隙174在點(diǎn)182處在活 塞110上游進(jìn)行排放(參見(jiàn)圖1),從而活塞110下游通道104處的壓力大體保持為真空。 具體地,當(dāng)加壓流體流推動(dòng)活塞110關(guān)閉從而阻止通過(guò)閥開(kāi)口 106的流動(dòng)時(shí),流過(guò)排氣孔隙 174的流體通過(guò)抽吸通道180排放到活塞110的關(guān)閉或阻擋側(cè)上的位置182 (參見(jiàn)圖1)上。 通過(guò)排氣孔隙174流出的排放流體受到活塞110的阻擋,并且不通過(guò)通道104流通。當(dāng)閥 裝置100控制流向例如壓縮機(jī)10的抽吸入口的流體流動(dòng)時(shí),沒(méi)有排出流體通過(guò)通道104流 到壓縮機(jī)10上將減少壓縮機(jī)10的功率消耗。通過(guò)允許活塞110下游的壓力更快地降到真 空,活塞110上游的排放氣體的排出減少了壓縮機(jī)10的功率消耗。 參見(jiàn)圖6,其顯示從動(dòng)活塞160(或閥構(gòu)件126)處于第二位置,其中抑制了加壓流 體或排放壓力氣體與從動(dòng)活塞160的連通。在該位置中,閥腔室與抽吸壓力通道186連通, 從而將活塞110移到"加載"位置。電磁閥130和從動(dòng)活塞160之間的腔室或通道184的 內(nèi)部容積根據(jù)實(shí)際情況(考慮到設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)限制)盡可能小,使得捕集在其中的加壓流體 量可以快速排出,以便實(shí)現(xiàn)活塞110的快速閉合。當(dāng)加壓流體與從動(dòng)活塞160的連通中斷 時(shí),捕獲在從動(dòng)活塞上方的壓力從排放孔隙174排放。當(dāng)從動(dòng)活塞160上方的壓力下降時(shí), 止回閥164將孔178封閉,這防止了公共端口 170中的壓力流入從動(dòng)活塞160上方的腔室 中。給活塞110上方的腔室120供給的公共端口 170也可以稱作"公共"端口,特別是當(dāng)閥 裝置IOO包括多個(gè)活塞110時(shí)。 從動(dòng)活塞160上存在壓力平衡點(diǎn),由此,通過(guò)排放孔隙174的排放將引起頂側(cè)壓力 的進(jìn)一步降低并且將從動(dòng)活塞160向上提升,從而使從動(dòng)活塞160離開(kāi)密封表面166。此 時(shí),公共端口 170中的壓力從從動(dòng)活塞密封座168排出并且進(jìn)入抽吸壓力通道186。抽吸壓 力通道186通過(guò)公共端口 170建立起抽吸壓力與腔室120的連通,然后當(dāng)活塞110頂部上 的壓力下降時(shí),活塞110升起。此外,從動(dòng)活塞的止回閥164(在未阻止的方向上)上的壓 降的使用將起到減少將活塞110向下推所需的流體質(zhì)量的作用。 使用從動(dòng)活塞160來(lái)驅(qū)動(dòng)活塞110使得活塞110能夠快速響應(yīng)。閥裝置100的響 應(yīng)時(shí)間為排放孔隙174的尺寸和捕集有加壓流體的從動(dòng)活塞160上方的容積的函數(shù)。當(dāng)閥 裝置IOO控制流向例如壓縮機(jī)10的抽吸入口的流體流動(dòng)時(shí),降低公共端口 170的容積將改 善響應(yīng)時(shí)間,并且每個(gè)周期需要更少的制冷劑來(lái)調(diào)制壓縮機(jī)。雖然上述壓力響應(yīng)從動(dòng)活塞 160適于選擇性地給控制壓力通道124提供排放壓力氣體或抽吸壓力氣體中的一個(gè),但是 也可以使用其他提供壓力響應(yīng)閥構(gòu)件的替代性裝置來(lái)代替上述裝置,正如下面要描述的。
參見(jiàn)圖7,顯示了壓力響應(yīng)閥200的替代結(jié)構(gòu),其中,第一實(shí)施例中的從動(dòng)活塞160 由隔膜閥260來(lái)代替。如圖7所示,閥構(gòu)件或隔膜閥260與密封表面166間隔開(kāi),從而通道
13186中的抽吸壓力氣體與公共端口 170及控制壓力通道124連通,用于將活塞110偏壓到打開(kāi)位置。加壓流體(即,排放壓力氣體)與隔膜閥260頂側(cè)的連通導(dǎo)致隔膜閥260向下移動(dòng)并且倚靠密封表面166密封,從而抑制186中的抽吸壓力氣體連通到控制壓力通道124。加壓流體還使止回閥164移動(dòng),從而建立加壓流體與公共端口 170及控制壓力通道124的連通,由此將活塞110移動(dòng)到閉合位置中。在這種結(jié)構(gòu)中,公共端口 170設(shè)置在隔膜閥260下方,并且抽吸壓力通道186設(shè)置在隔膜閥260的中間下方。操作的基本構(gòu)思與圖6所示閥的實(shí)施例相同。 包括上述壓力響應(yīng)閥構(gòu)件126的閥裝置100可以與例如壓縮機(jī)一起操作,作為可以通過(guò)加壓流體(即,排放壓力)與壓力響應(yīng)閥構(gòu)件126的連通而被控制的獨(dú)立單元。應(yīng)該注意的是,可以采用多種流動(dòng)控制裝置來(lái)選擇性地允許或抑制排放壓力與壓力響應(yīng)閥構(gòu)件的連通。 閥裝置100可以進(jìn)一步包括電磁閥130,用于選擇性地允許或抑制排放壓力氣體與壓力響應(yīng)閥構(gòu)件126的連通。 參見(jiàn)圖5-9,提供了與加壓流體連通的電磁閥130。加壓流體可以是例如來(lái)自壓縮機(jī)10的排放壓力氣體。電磁閥130是可移動(dòng)的,以便允許或抑制加壓流體與閥構(gòu)件126或從動(dòng)活塞160的連通。電磁閥130用作建立和斷開(kāi)排放壓力氣體與從動(dòng)活塞160的連通的二-端口 (開(kāi)/關(guān))閥,其根據(jù)先前所描述的方式進(jìn)行響應(yīng)。 與壓力響應(yīng)閥構(gòu)件126相關(guān),電磁閥130基本具有三-端口電磁閥的輸出功能性(即,可以將抽吸壓力氣體或排放壓力氣體導(dǎo)向公共端口 170或控制壓力通道124,以便提起或降下活塞110)。當(dāng)電磁閥130(經(jīng)由導(dǎo)線132)被激勵(lì)而處于打開(kāi)位置時(shí),電磁閥130建立起排放壓力氣體與從動(dòng)活塞160的連通。從動(dòng)活塞160對(duì)此作出響應(yīng),移動(dòng)到其倚靠密封表面166的第一位置,如先前在圖5中所述并且所顯示的。當(dāng)電磁閥130被激勵(lì)并且排放壓力氣體與從動(dòng)活塞160和腔室120連通時(shí),活塞110關(guān)閉閥板107中的開(kāi)口 106附近的抽吸氣體流動(dòng)通道186。當(dāng)電磁閥130被接觸激勵(lì)以便抑制加壓流體的連通時(shí),從動(dòng)活塞160移動(dòng)到第二位置,在該位置處,建立起抽吸壓力與控制壓力通道124和腔室120的連通。如上所述,與活塞110上方的腔室120連通的抽吸壓力沿向上的方向偏壓活塞110。當(dāng)電磁閥130被接觸激勵(lì)并且抽吸壓力與控制壓力通道124連通時(shí),活塞110位于最大容量位置,其中抽吸氣體不受限制地通過(guò)閥開(kāi)口 106流入抽吸通道128。抽吸壓力氣體經(jīng)由閥板107中的抽吸通道128與腔室120連通。 參見(jiàn)圖8和9,提供了壓力響應(yīng)閥300,其可以包括第一 閥構(gòu)件302、第二閥構(gòu)件304、閥座部件306、中間隔離密封件308、上密封件310和止回閥312。壓力響應(yīng)閥300能夠響應(yīng)于電磁閥130被激勵(lì)和被接觸激勵(lì)而移動(dòng),從而促進(jìn)了活塞110在卸載和加載位置之間的移動(dòng)。 第一閥構(gòu)件302可以包括上凸緣部分314、從上凸緣部分314向下延伸的縱向延伸部分316、和縱向延伸通道318。通道318可以完全貫穿第一閥構(gòu)件302延伸,并且可以包括喇叭口形止回閥座320。 第二閥構(gòu)件304可以是設(shè)置在第一閥構(gòu)件302的縱向延伸部分316周圍的環(huán)形盤,并且可以固定連接到第一閥構(gòu)件302上。雖然將第一和第二閥構(gòu)件302、304描述并且顯示為分開(kāi)的部件,但是可替代地,第一和第二閥構(gòu)件302、304也可以形成一體。第一和第
14二閥構(gòu)件302、304(共同稱作從動(dòng)活塞302、304)能夠在本體102內(nèi)在第一位置(圖8)和 第二位置(圖9)之間滑動(dòng),從而分別抑制和允許控制壓力通道124和真空端口 322之間的 流體連通。 中間隔離密封件308和上密封件310可以固定保持在密封件保持器構(gòu)件324內(nèi), 密封件保持器構(gòu)件324固定在本體102內(nèi)。中間隔離密封件308可以設(shè)置在第一閥構(gòu)件 302的縱向延伸部分316周圍(即,在上凸緣部分314的下方),并且可以包括大體為U-形 的橫截面。中間壓力腔室326可以形成在中間隔離密封件308的U-形橫截面和第一閥構(gòu) 件302的上凸緣部分314之間。 上密封件310可以設(shè)置在上凸緣部分314周圍,并且還可以包括形成電磁閥130 基座下面的上部腔室328的大體U-形的橫截面。上部腔室328可以與形成在本體102中 的壓力容器330流體連通。壓力容器330可以包括與抽吸壓力端口 334流體連通的排放孔 隙332。抽吸壓力端口 334可以與諸如壓縮機(jī)的抽吸入口的抽吸氣體源流體連通。供給鉆 孔或通道336、338可以分別形成在本體102和密封件保持器構(gòu)件324中,以便促進(jìn)抽吸壓 力端口 334和中間壓力腔室326之間的流體連通,從而將中間壓力腔室326持續(xù)保持在抽 吸壓力。抽吸壓力可以是小于排放壓力并且大于真空端口 322的真空壓力的任何壓力。本 發(fā)明中的真空壓力可以是低于抽吸壓力的壓力,并且不必為完全真空。
閥座構(gòu)件306可以固定在本體102內(nèi),并且可以包括座表面340和環(huán)形通道342。 在第一位置中(圖8),第二閥構(gòu)件304與座表面340接觸,從而在它們之間形成密封,并且 抑制控制壓力通道124與真空端口 322之間的連通。在第二位置中(圖9),第二閥構(gòu)件304 脫離座表面340,從而允許控制壓力通道124與真空端口 322之間的連通。
止回閥312可以包括與彈簧346接觸的球344,并且可以延伸穿過(guò)閥座構(gòu)件306的 環(huán)形通道342。球344可以選擇性地接合第一閥構(gòu)件302的止回閥座320,從而抑制電磁閥 130和控制壓力通道124之間的排放氣體連通。 繼續(xù)參見(jiàn)圖8和9,其詳細(xì)描述了壓力響應(yīng)閥300的操作。壓力響應(yīng)閥300能夠 選擇性地在第一位置(圖8)和第二位置(圖9)之間移動(dòng)。壓力響應(yīng)閥300可以響應(yīng)電磁 閥130對(duì)排放氣體的釋放而移到第一位置中。具體地,當(dāng)排放氣體從電磁閥130流出,并且 在第一閥構(gòu)件302的上凸緣部分314的頂部施加力時(shí),閥構(gòu)件302、304移入圖8所示的向 下位置中。迫使閥構(gòu)件302、304進(jìn)入所述向下位置能夠?qū)⒌诙y構(gòu)件304與座表面340密 封,從而抑制真空端口 322和控制壓力通道124之間的流體連通。 排放氣體聚集在由上密封件310形成的上腔室328中以及排放氣體貯存器330 中,在該位置處,允許排放氣體通過(guò)排放孔隙332流入抽吸壓力端口 334中。排放孔隙332 具有足夠小的直徑,從而允許排放氣體貯存器在電磁閥130被激勵(lì)時(shí)基本保持在排放壓 力。 允許一部分排放氣體流過(guò)縱向延伸通道318,并且將止回閥312的球344向下壓, 從而產(chǎn)生供排放氣體流到控制壓力通道124(圖8)的路徑。通過(guò)這種方式,允許排放氣體 從電磁閥130流出并且流入腔室120中,從而將活塞110向下壓入卸載位置。
為了將活塞IIO返回到向上(或加載)位置,可以對(duì)電磁閥130解除激勵(lì),從而抑 制排放氣體從那里流過(guò)。排放氣體可以通過(guò)排放孔隙332持續(xù)流出排放氣體貯存器330,并 且流入抽吸壓力端口 334,直到縱向延伸通道318、上部腔室328以及排放氣體貯存器330基本達(dá)到抽吸壓力。此時(shí),就不再有將第二閥構(gòu)件304壓向閥座部件306的座表面340的凈向下力。之后,允許止回閥312的彈簧346將球344偏壓成與止回閥座320密封接合,從而抑制控制壓力通道124與縱向延伸通道318之間的流體連通。 如上所述,中間壓力腔室326被持續(xù)供應(yīng)抽吸壓力(即,中間壓力)的流體,從而在真空端口 322(在真空壓力下)與中間壓力腔室326(在真空壓力下)之間產(chǎn)生了壓差。中間壓力腔室326和真空端口 322之間的壓差在閥構(gòu)件302、304上施加力,從而向上推壓閥構(gòu)件302、304向上移動(dòng)。閥構(gòu)件302、304的充分的向上移動(dòng)允許腔室120和真空端口322之間的流體連通。將腔室120設(shè)置成與真空端口 322流體連通能夠允許占據(jù)腔室120的排放氣體通過(guò)真空端口 322排出。排放氣體從腔室120流到真空端口 322的排出(圖9)可以通過(guò)中間壓力腔室326而幫助向上偏壓力作用在閥構(gòu)件302、304上。由于止回閥302的球344與第一閥構(gòu)件302的閥座320之間的接合,止回閥312靠著止回閥座320的向上偏壓力可以進(jìn)一步幫助閥構(gòu)件302、304向上移動(dòng)。當(dāng)腔室120的壓力排回到抽吸壓力時(shí),允許活塞110向上滑動(dòng)到加載位置,從而增大壓縮機(jī)的容量。 當(dāng)壓縮機(jī)在排放和抽吸壓力基本上平衡、并且活塞110處于卸載位置時(shí)啟動(dòng)的情況下,中間壓力腔室326和真空端口 322之間的壓差在閥構(gòu)件302、304上提供了凈向上力,從而促進(jìn)了腔室120和真空端口 322之間的流體連通。真空端口 322的真空壓力將活塞110向上拉到加載位置,即使中間壓力腔室326和182的上游區(qū)域之間的壓差不足以使活塞IIO向上進(jìn)入加載位置也是如此。這促使在排放和抽吸壓力基本平衡的啟動(dòng)狀況下,將活塞IIO移出卸載位置并且移入加載位置。 現(xiàn)在參見(jiàn)圖10,提供了閥的另一個(gè)實(shí)施例,其包括多個(gè)活塞410(僅僅為了說(shuō)明而顯示為提起和降下),各個(gè)活塞具有以可滑動(dòng)的方式設(shè)置在活塞410下端內(nèi)的簧片或閥環(huán)440。閥環(huán)440的操作類似于先前討論的密封元件140,這是因?yàn)?,?dāng)活塞410移到"下部"位置時(shí),閥環(huán)440頂部上的排放壓力氣體將閥環(huán)440保持為靠在閥座408上。密封件C上方的排放壓力氣體受密封件C的外徑和內(nèi)徑限制。由于活塞410中作用在密封件C上的壓力,閥環(huán)440向閥座408加載,其中密封件C上方具有高壓,密封件C下方具有較低壓力(系統(tǒng)抽吸和/或真空壓力)。當(dāng)活塞410處于卸載(向下)位置并且閥環(huán)440靠在閥座408上時(shí),抽吸壓力很可能在閥環(huán)440的上表面和密封件C的下表面之間泄漏。必須合適地選擇密封件C的表面光潔度和結(jié)構(gòu)特性,以防止在閥環(huán)440的上表面和密封件C的下表面之間的界面上發(fā)生泄漏。 端口板480的使用提供了將抽吸或排放壓力氣體從電磁閥430傳送到單個(gè)或多個(gè)活塞410頂部的腔室420的方法。電磁閥430上控制氣體流量以加載或卸載活塞410的端口稱為"公共"端口 470,其經(jīng)由控制壓力通道424與腔室420連通。在該應(yīng)用中電磁閥430可以是與抽吸和排放壓力氣體以及公共端口 470連通的三-端口閥,公共端口 470根據(jù)活塞410的期望狀態(tài)而充有抽吸或排放壓力氣體。 可以通過(guò)打開(kāi)和關(guān)閉所述多個(gè)活塞410中的一個(gè)或多個(gè)來(lái)調(diào)節(jié)容量,從而控制流體容量??梢允褂妙A(yù)定數(shù)量的活塞410,例如來(lái)阻止抽吸氣體流到例如壓縮機(jī)中。容量減少的百分比大約等于"被阻擋"的缸筒數(shù)與缸筒總數(shù)之比??梢酝ㄟ^(guò)多種公開(kāi)的閥機(jī)構(gòu)特征和控制閥機(jī)構(gòu)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)容量的減少。閥對(duì)排放壓力氣體和抽吸壓力氣體的控制還可以用于封鎖抽吸應(yīng)用中,或者用在以占空比方式啟動(dòng)和關(guān)斷阻擋活塞410來(lái)調(diào)節(jié)容量的方式中。使用多個(gè)活塞410來(lái)增加可用的流動(dòng)面積將會(huì)提高滿載壓縮機(jī)的效率。
此外,可以認(rèn)識(shí)到,形成閥缸筒列的一個(gè)或多個(gè)活塞110可以一起調(diào)制或獨(dú)立調(diào) 制,或者一個(gè)或多個(gè)列不被調(diào)制,而其他列被調(diào)制。所述多個(gè)列可以由具有集管的單個(gè)電磁 閥來(lái)控制,或者各列閥缸筒可以由其自身的電磁閥來(lái)控制。該調(diào)制方法可以包括占空比調(diào) 制,其例如提供了相對(duì)于關(guān)閉時(shí)間范圍為從零到100%的工作時(shí)間,其中,可以將流體的流 動(dòng)阻止預(yù)定的關(guān)閉時(shí)間。此外,所使用的調(diào)制方法可以是數(shù)字的(占空比調(diào)制)、常規(guī)的封 鎖抽吸,或者它們的組合。使用組合方法的益處可能是較為經(jīng)濟(jì)。例如,具有多個(gè)列的壓縮 機(jī)的全范圍容量調(diào)制可以通過(guò)在除一個(gè)列之外的所有的列中使用低成本的常規(guī)封鎖抽吸 來(lái)提供,其中,上述數(shù)字調(diào)制卸載活塞結(jié)構(gòu)設(shè)置在缸筒的所述一個(gè)保留下來(lái)的列中。
圖11顯示了了壓縮機(jī)10的一部分,其包括與壓縮機(jī)10的抽吸入口連通的通道 502,和與壓縮機(jī)10的排放壓力連通的腔室504。圖11所示的壓縮機(jī)10的該部分還包括閥 裝置IOO。包括閥裝置100的壓縮機(jī)10具有至少一個(gè)卸荷閥(即,活塞110),其用于可控 地調(diào)制流向與壓縮機(jī)10的抽吸入口連通的通道502的流體流動(dòng)。 正如先前在圖1中所述及所顯示的,閥裝置100中具有至少一個(gè)閥開(kāi)口 106,閥開(kāi) 口 106通向與壓縮機(jī)10的抽吸入口連通的通道502?;钊?10以可滑動(dòng)的方式設(shè)置在閥 裝置100中的腔室120內(nèi)?;钊?10能夠移動(dòng)成阻擋閥開(kāi)口 106,以便抑制流體穿過(guò)閥開(kāi) 口 106流到通道502。活塞110和腔室120在它們之間限定出容積122,其中,排放壓力與 容積122的連通建立起迫使活塞110離開(kāi)閥開(kāi)口 106的偏壓力。 壓縮機(jī)10進(jìn)一步包括與腔室120連通的控制壓力通道124,其中,控制壓力通道 124使抽吸壓力氣體或排放壓力氣體中的一個(gè)與腔室120連通。排放壓力氣體與腔室120 的連通導(dǎo)致活塞IIO移動(dòng)為阻擋閥開(kāi)口 106,從而抑制流體流過(guò)閥開(kāi)口 106。抽吸壓力氣體 與腔室120的連通以及排放壓力氣體與容積122的連通導(dǎo)致活塞110從閥開(kāi)口 106移開(kāi), 從而允許流體流過(guò)閥開(kāi)口 106。 壓縮機(jī)10可以進(jìn)一步包括靠近控制壓力通道124的閥構(gòu)件126。正如先前在圖5 中所述及所顯示的,閥構(gòu)件126能夠在抑制控制壓力通道124與抽吸通道502連通的第一 位置和控制壓力通道124與抽吸通道502連通的第二位置之間移動(dòng)??商娲?,壓縮機(jī)10 可以包括如圖8和9所示的壓力響應(yīng)閥300,以便選擇性地允許及抑制控制壓力通道124和 抽吸通道502之間的連通。 包括閥裝置100的壓縮機(jī)10可以進(jìn)一步包括用于建立或抑制排放壓力與閥裝置 126(或者壓力響應(yīng)閥300)的連通的電磁閥130。正如先前在圖5-10中所述及所顯示的, 排放壓力氣體與閥構(gòu)件126的連通導(dǎo)致閥構(gòu)件126移動(dòng)到第一位置。在第一位置中,排放 壓力氣體通過(guò)控制壓力通道124與腔室120連通,從而導(dǎo)致活塞IIO移向閥開(kāi)口 106,以便 阻止通過(guò)閥開(kāi)口 106的抽吸流。斷開(kāi)或抑制排放壓力氣體的連通導(dǎo)致閥構(gòu)件126移動(dòng)到第 二位置,在第二位置中,抽吸壓力氣體與腔室120連通,從而迫使活塞IIO離開(kāi)開(kāi)口 106并 且允許抽吸流通過(guò)開(kāi)口 106。 正如先前在圖1中所述及所顯示的,包括閥裝置100的組合可以進(jìn)一步包括閥元 件140,閥元件140以可滑動(dòng)的方式設(shè)置在活塞110內(nèi),并且構(gòu)造為與靠近閥開(kāi)口 106的閥 座108接合。當(dāng)閥元件140與閥座108接合時(shí),閥元件140構(gòu)造為保持固定,而活塞110相 對(duì)于固定的閥元件140滑動(dòng),從而座靠在閥開(kāi)口 106上。通過(guò)這種方式,活塞IIO不會(huì)沖擊
17閥元件140,從而防止了對(duì)閥元件140的損壞。 在前面公開(kāi)的壓縮機(jī)組合中,可以通過(guò)例如電磁閥組件來(lái)控制所述一個(gè)或多個(gè)活塞IIO,所述電磁閥組件將排放壓力或抽吸壓力引導(dǎo)到各個(gè)活塞110的頂部。可以將電磁閥或壓力響應(yīng)閥構(gòu)造為將高于閥構(gòu)件126(或者從動(dòng)活塞160或302、304)的壓力排放到低壓源,例如,卸載活塞閉合側(cè)上的處于抽吸壓力或真空壓力下的腔室。通過(guò)鉆孔和氣體流動(dòng)通道的組合,單個(gè)電磁閥130就能夠同時(shí)操作閥裝置100的多個(gè)卸載活塞110。
應(yīng)當(dāng)注意的是,壓縮機(jī)10和閥裝置100可以替代性地由控制壓力與分開(kāi)的外部流動(dòng)控制裝置(圖8和9)的連通來(lái)操作或控制。此外,包括閥裝置100的壓縮機(jī)10可以包括一個(gè)或多個(gè)上述部件或特征的組合,例如電磁閥130,其可以與壓縮機(jī)IO分開(kāi)或者與之形成一體。
權(quán)利要求
一種裝置,包括壓縮機(jī)構(gòu),與所述壓縮機(jī)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的閥板,所述閥板包括至少一個(gè)與所述壓縮機(jī)構(gòu)流體連通的端口,設(shè)置在所述閥板附近的集管,形成在所述集管中的缸筒,設(shè)置在所述集管內(nèi)的活塞,所述活塞能夠相對(duì)于所述集管在與所述閥板分開(kāi)的第一位置和與所述閥板接合的第二位置之間移動(dòng),設(shè)置在所述活塞內(nèi)的閥元件,所述閥元件能夠相對(duì)于所述活塞和所述集管移動(dòng),所述閥元件能夠在打開(kāi)位置和關(guān)閉位置之間移動(dòng),在所述打開(kāi)位置中,所述閥元件與所述閥板隔開(kāi),并且允許流體通過(guò)所述端口并進(jìn)入所述壓縮機(jī)構(gòu),而在所述關(guān)閉位置中,所述閥元件與所述閥板接合,并且限制流體通過(guò)所述端口以及進(jìn)入所述壓縮機(jī)構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置,其中,所述活塞包括其中設(shè)有加壓流體的內(nèi)部容積。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置,其中,所述加壓流體在所述閥元件上施加力,從而使所述 閥元件向所述活塞的一端移動(dòng)。
4. 如權(quán)利要求2所述的裝置,其中,所述加壓流體為接收自壓縮機(jī)的排放壓力氣體。
5. 如權(quán)利要求1所述的裝置,進(jìn)一步包括設(shè)置在所述活塞的頂表面和所述缸筒的內(nèi)表 面之間的腔室,所述腔室選擇性地接收加壓流體,從而將所述活塞從所述第一位置移動(dòng)到 所述第二位置。
6. 如權(quán)利要求5所述的裝置,其中,所述加壓流體為接收自壓縮機(jī)的排放壓力氣體。
7. 如權(quán)利要求5所述的裝置,進(jìn)一步包括可操作為選擇性地對(duì)所述腔室供應(yīng)加壓流體 的閥構(gòu)件。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置,其中,所述閥構(gòu)件包括電磁閥。
9. 如權(quán)利要求8所述的裝置,進(jìn)一步包括選擇性地允許所述電磁閥和所述腔室之間流 體連通的止回閥。
10. 如權(quán)利要求7所述的裝置,其中,所述閥構(gòu)件響應(yīng)于真空壓力和中間壓力之間的壓差。
11. 如權(quán)利要求io所述的裝置,其中,所述中間壓力被供應(yīng)到由從動(dòng)活塞密封件和從動(dòng)活塞限定的空腔。
12. 如權(quán)利要求7所述的裝置,其中,所述閥構(gòu)件包括至少部分地限定多個(gè)空腔的多個(gè) 從動(dòng)活塞密封件。
13. 如權(quán)利要求1所述的裝置,其中,所述活塞從所述第一位置到所述第二位置的朝向 所述端口的移動(dòng)導(dǎo)致同時(shí)發(fā)生所述閥元件朝向所述端口的移動(dòng)。
14. 如權(quán)利要求13所述的裝置,其中,當(dāng)所述活塞從所述第一位置移動(dòng)到所述第二位 置時(shí),在所述活塞與所述閥板接合之前,所述閥元件與所述閥板接合。
15. 如權(quán)利要求13所述的裝置,其中,當(dāng)所述閥元件處于所述關(guān)閉位置時(shí),所述活塞相 對(duì)于所述閥元件移動(dòng),直到所述活塞接觸所述閥板并處于所述第二位置。
16. 如權(quán)利要求13所述的裝置,其中,當(dāng)所述活塞從所述第一位置移動(dòng)到所述第二位 置時(shí),所述閥元件與所述閥板接合,從而導(dǎo)致所述活塞和所述閥元件之間的相對(duì)移動(dòng)。
17. 如權(quán)利要求1所述的裝置,進(jìn)一步包括設(shè)置在所述活塞和所述缸筒之間的密封件,所述密封件包括密封腔室,所述密封腔室接收將所述活塞偏壓到所述第一位置中的加壓流體。
18. —種裝置,包括壓縮機(jī)構(gòu),與所述壓縮機(jī)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的閥板,所述閥板包括至少一個(gè)與所述壓縮機(jī)構(gòu)流體連通的端□,設(shè)置在所述閥板附近的集管,形成在所述集管中的缸筒,設(shè)置在所述缸筒內(nèi)的活塞,所述活塞能夠相對(duì)于所述缸筒在第一位置和第二位置之間移動(dòng),在所述第一位置中,所述活塞與所述閥板隔開(kāi),以允許流體通過(guò)所述端口并進(jìn)入所述壓縮機(jī)構(gòu),在所述第二位置中,所述活塞與所述閥板接合,以限制流體通過(guò)所述端口以及進(jìn)入所述壓縮機(jī)構(gòu),設(shè)置在所述活塞和所述缸筒之間的密封件,所述密封件包括密封腔室,所述密封腔室接收將所述活塞偏壓到所述第一位置中的加壓流體,與所述缸筒流體連通的閥機(jī)構(gòu),所述閥機(jī)構(gòu)選擇性地對(duì)所述缸筒供應(yīng)加壓流體,以克服由設(shè)置在所述密封腔室內(nèi)的所述加壓流體施加在所述活塞上的力而移動(dòng)所述活塞,從而將所述活塞從所述第一位置移動(dòng)到所述第二位置。
19. 如權(quán)利要求18所述的裝置,進(jìn)一步包括能夠隨所述活塞在所述第一位置和所述第二位置之間移動(dòng)的閥元件,當(dāng)所述活塞處于所述第二位置時(shí),所述閥元件與所述閥板接合,以防止流體流過(guò)所述端口。
20. 如權(quán)利要求19所述的裝置,其中,所述閥元件能夠相對(duì)于所述活塞移動(dòng)。
21. 如權(quán)利要求19所述的裝置,其中,在所述活塞到達(dá)所述第二位置之前,所述閥元件接觸所述閥板。
22. 如權(quán)利要求21所述的裝置,其中,所述閥元件與所述閥板之間的接觸導(dǎo)致所述活塞與所述閥元件之間的相對(duì)移動(dòng)。
23. 如權(quán)利要求22所述的裝置,其中,所述相對(duì)移動(dòng)一直發(fā)生,直到所述活塞與所述閥板接合。
24. 如權(quán)利要求18所述的裝置,其中,所述密封件相對(duì)于所述缸筒是固定的。
25. 如權(quán)利要求18所述的裝置,其中,所述加壓流體為接收自壓縮機(jī)的排放壓力氣體。
26. 如權(quán)利要求18所述的裝置,進(jìn)一步包括穿過(guò)所述活塞形成的注射端口,用于使所述活塞的內(nèi)部容積與所述密封腔室流體連通,所述密封腔室經(jīng)由所述注射端口對(duì)所述內(nèi)部容積供應(yīng)加壓流體。
27. 如權(quán)利要求26所述的裝置,進(jìn)一步包括以可滑動(dòng)的方式支撐在所述活塞內(nèi)的閥元件,所述閥元件在設(shè)置于所述內(nèi)部容積內(nèi)的所述加壓流體的作用下被壓向所述活塞的第一丄山順。
28. 如權(quán)利要求18所述的裝置,其中,所述閥機(jī)構(gòu)包括電磁閥。
29. 如權(quán)利要求18所述的裝置,進(jìn)一步包括選擇性地允許所述電磁閥和所述活塞之間流體連通的止回閥。
30. 如權(quán)利要求18所述的裝置,其中,所述閥機(jī)構(gòu)包括至少部分地由隔離密封件和從 動(dòng)活塞限定的空腔。
31. 如權(quán)利要求30所述的裝置,其中,供給鉆孔提供所述空腔和系統(tǒng)抽吸壓力端口之 間的流體連通。
32. 如權(quán)利要求30所述的裝置,其中,中間壓力被供應(yīng)到所述空腔,以朝向上位置偏壓 所述從動(dòng)活塞。
33. 如權(quán)利要求32所述的裝置,其中,當(dāng)所述從動(dòng)活塞處于所述向上位置時(shí),閥機(jī)構(gòu)允 許排放氣體通過(guò)真空端口排出。
34. 如權(quán)利要求18所述的裝置,進(jìn)一步包括在所述缸筒內(nèi)設(shè)置在所述集管的內(nèi)表面和 所述活塞的外表面之間的腔室,該腔室與所述閥機(jī)構(gòu)流體連通。
35. 如權(quán)利要求34所述的裝置,其中,所述閥機(jī)構(gòu)選擇性地對(duì)所述腔室供應(yīng)加壓流體, 從而將所述活塞從所述第一位置移動(dòng)到所述第二位置。
36. 如權(quán)利要求34所述的裝置,其中,所述閥機(jī)構(gòu)選擇性地排空所述腔室,以允許設(shè)置 在所述密封腔室內(nèi)的所述加壓流體將所述活塞從所述第二位置移動(dòng)到所述第一位置。
37. —種裝置,包括 壓縮機(jī)構(gòu),與所述壓縮機(jī)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的閥板,壓力響應(yīng)卸荷閥,所述壓力響應(yīng)卸荷閥能夠在允許流體通過(guò)所述閥板并進(jìn)入所述壓縮 機(jī)構(gòu)的第一位置和限制流體通過(guò)所述閥板以及進(jìn)入所述壓縮機(jī)構(gòu)的第二位置之間移動(dòng),控制閥,所述控制閥可操作成使所述卸荷閥在所述第一位置和所述第二位置之間移 動(dòng),所述控制閥包括至少一個(gè)能夠在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間移動(dòng)的壓力響應(yīng)閥構(gòu)件,在 所述第一狀態(tài)下,對(duì)所述卸荷閥供應(yīng)排放壓力氣體,以迫使所述卸荷閥進(jìn)入所述第一位置 和所述第二位置中的一個(gè)中,在所述第二狀態(tài)下,從所述卸荷閥排出所述排放壓力氣體,以 將所述卸荷閥移動(dòng)到所述第一位置和所述第二位置中的另一個(gè)中。
38. 如權(quán)利要求37所述的裝置,進(jìn)一步包括可操作成選擇性地對(duì)所述控制閥供應(yīng)所述 排放壓力氣體的電磁閥。
39. 如權(quán)利要求37所述的裝置,其中,所述至少一個(gè)閥構(gòu)件包括穿過(guò)該閥構(gòu)件形成的孔。
40. 如權(quán)利要求39所述的裝置,其中,所述孔延伸穿過(guò)所述閥構(gòu)件,并將所述排放壓力 氣體傳送到所述卸荷閥。
41. 如權(quán)利要求39所述的裝置,進(jìn)一步包括球,所述球在所述閥元件處于所述第二狀 態(tài)時(shí)防止流體通過(guò)所述孔。
42. 如權(quán)利要求41所述的裝置,進(jìn)一步包括偏壓元件,所述偏壓元件將所述球偏壓成 與所述閥元件接合,并且協(xié)同所述球一起迫使所述閥元件進(jìn)入所述第二狀態(tài)。
43. 如權(quán)利要求37所述的裝置,其中,所述排放壓力氣體在到達(dá)所述卸荷閥之前流過(guò) 所述閥構(gòu)件。
44. 如權(quán)利要求37所述的裝置,其中,所述閥構(gòu)件被偏壓到所述第一狀態(tài)和所述第二 狀態(tài)中的一個(gè),從而將所述卸荷閥偏壓到所述第一位置。
45. 如權(quán)利要求37所述的裝置,其中,所述閥構(gòu)件包括與處于比所述排放壓力氣體低的壓力下的流體源流體連通的空腔。
46. 如權(quán)利要求45所述的裝置,其中,當(dāng)所述排放壓力氣體從所述卸荷閥排出時(shí),所述 流體將所述閥元件偏壓到所述第二狀態(tài)中。
47. 如權(quán)利要求45所述的裝置,進(jìn)一步包括與所述卸荷閥選擇性流體連通的真空端 口 ,所述真空端口可操作成接收所述排出的排放壓力氣體。
48. 如權(quán)利要求47所述的裝置,其中,所述真空端口處于比所述流體源低的壓力下。
49. 如權(quán)利要求47所述的裝置,其中,當(dāng)所述閥元件處于所述第一狀態(tài)時(shí),所述閥元件 防止所述真空端口與所述卸荷閥之間連通。
50. 如權(quán)利要求37所述的裝置,進(jìn)一步包括與所述卸荷閥選擇性流體連通的真空端 口 ,所述真空端口可操作成接收所述排出的排放壓力氣體。
51. 如權(quán)利要求50所述的裝置,其中,當(dāng)所述閥元件處于所述第一狀態(tài)時(shí),所述閥元件 防止所述真空端口與所述卸荷閥之間連通。
52. 如權(quán)利要求37所述的裝置,其中,所述壓力響應(yīng)卸荷閥包括腔室和活塞,所述腔室 與所述控制閥流體連通,所述活塞以可滑動(dòng)的方式容納在所述腔室內(nèi)并且能夠在所述第一 位置和所述第二位置之間移動(dòng),所述腔室選擇性地接收來(lái)自所述控制閥的所述排放壓力氣 體,以將所述活塞移動(dòng)到所述第二位置。
53. —種方法,包括 選擇性地對(duì)腔室提供控制流體,通過(guò)所述控制流體在設(shè)置于所述腔室內(nèi)的活塞的第一端上施加力, 對(duì)所述活塞的內(nèi)部容積提供所述控制流體,通過(guò)所述控制流體在設(shè)置于所述活塞內(nèi)的盤上施加力,以將所述盤推壓到所述活塞的~ 丄山柬J而,在所述控制流體的力的作用下相對(duì)于所述腔室移動(dòng)所述活塞和所述盤, 使壓縮機(jī)的閥板與所述盤接觸,在所述盤與所述閥板接觸之后,使所述壓縮機(jī)的所述閥板與所述活塞的本體接觸。
54. 如權(quán)利要求53所述的方法,其中,將所述盤移動(dòng)到所述活塞的所述第二端包括將 所述盤從所述第一端移動(dòng)到所述活塞的相對(duì)端。
55. 如權(quán)利要求53所述的方法,其中,對(duì)所述活塞的內(nèi)部容積提供所述控制流體包括 通過(guò)形成在所述活塞中的端口注射所述流體。
56. 如權(quán)利要求53所述的方法,其中,選擇性地對(duì)所述控制腔室提供所述控制流體包 括對(duì)所述控制腔室提供來(lái)自所述壓縮機(jī)的排放壓力氣體。
57. 如權(quán)利要求53所述的方法,其中,選擇性地向所述控制腔室提供所述控制流體包 括啟動(dòng)電磁閥和壓力響應(yīng)閥中的至少一個(gè)。
58. 如權(quán)利要求53所述的方法,其中,使所述閥板與所述盤接觸防止了通過(guò)所述閥板 的端口實(shí)現(xiàn)流體連通。
59. 如權(quán)利要求58所述的方法,其中,防止通過(guò)所述端口實(shí)現(xiàn)流體連通防止了抽吸壓 力氣體與所述壓縮機(jī)的壓縮腔室連通。
60. 如權(quán)利要求53所述的方法,進(jìn)一步包括將所述控制流體從所述控制腔室排出。
61. 如權(quán)利要求60所述的方法,進(jìn)一步包括對(duì)所述活塞的控制通道供應(yīng)加壓流體,以將所述活塞和所述盤移離所述閥板。
62. 如權(quán)利要求61所述的方法,其中,對(duì)所述控制通道供應(yīng)加壓流體包括對(duì)所述控制 通道供應(yīng)排放壓力氣體。
63. —種方法,包括 選擇性地對(duì)腔室提供控制流體,通過(guò)所述控制流體在設(shè)置于所述腔室內(nèi)的活塞的第一端上施加力,以相對(duì)于所述腔室 在第一方向上移動(dòng)所述活塞,引導(dǎo)所述控制流體穿過(guò)形成在所述活塞中的孔,以打開(kāi)閥并允許所述控制流體穿過(guò)所 述活塞,將所述控制流體連通到卸荷閥,以將所述卸荷閥移動(dòng)到允許抽吸壓力氣體進(jìn)入壓縮機(jī) 的燃燒腔室的第一位置和防止抽吸壓力氣體進(jìn)入所述壓縮機(jī)的所述燃燒腔室的第二位置 中的一個(gè)。
64. 如權(quán)利要求63所述的方法,其中,打開(kāi)所述閥包括克服偏壓構(gòu)件施加在球上的力 而移動(dòng)所述球。
65. 如權(quán)利要求63所述的方法,其中,對(duì)所述腔室提供控制流體包括提供排放壓力氣 體到所述控制腔室。
66. 如權(quán)利要求65所述的方法,其中,提供所述排放壓力氣體包括提供來(lái)自所述壓縮 機(jī)的排放壓力氣體。
67. 如權(quán)利要求63所述的方法,其中,所述活塞在所述第一方向上的充分移動(dòng)導(dǎo)致所 述活塞密封真空端口 ,并且防止了所述真空端口與所述控制腔室之間的流體連通。
68. 如權(quán)利要求63所述的方法,進(jìn)一步包括從所述控制腔室排出所述控制流體。
69. 如權(quán)利要求68所述的方法,進(jìn)一步包括當(dāng)所述控制流體從所述控制腔室排出時(shí), 相對(duì)于所述腔室在第二方向上移動(dòng)所述活塞。
70. 如權(quán)利要求69所述的方法,其中,所述活塞與偏壓構(gòu)件的接合和作用在所述活塞 上的加壓流體中的至少一種導(dǎo)致所述活塞在所述第二方向上的移動(dòng)。
71. 如權(quán)利要求63所述的方法,進(jìn)一步包括在與所述第一方向相反的第二方向上移動(dòng) 所述活塞。
72. 如權(quán)利要求71所述的方法,其中,所述活塞與偏壓構(gòu)件的接合和加壓流體中的至 少一種導(dǎo)致所述活塞在所述第二方向上的移動(dòng)。
73. 如權(quán)利要求71所述的方法,其中,所述活塞在所述第二方向上的充分移動(dòng)使真空 端口和所述控制腔室流體連通。
74. 如權(quán)利要求73所述的方法,進(jìn)一步包括一旦所述真空端口設(shè)置成與所述控制腔室 流體連通,則經(jīng)由所述控制腔室和所述真空端口從所述卸荷閥排出所述控制流體。
全文摘要
提供了一種裝置,所述裝置可以包括壓縮機(jī)構(gòu);與所述壓縮機(jī)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的閥板,所述閥板具有至少一個(gè)與所述壓縮機(jī)構(gòu)流體連通的端口;和設(shè)置在所述閥板附近的集管。缸筒可以形成在所述集管中,并且活塞可以設(shè)置在所述集管內(nèi),并且設(shè)置成能夠相對(duì)于所述集管在與所述閥板分開(kāi)的第一位置和與所述閥板接合的第二位置之間移動(dòng)。閥元件可以設(shè)置在所述活塞內(nèi),并且設(shè)置成能夠相對(duì)于所述活塞和集管移動(dòng)。閥元件能夠在與所述閥板分開(kāi)并且允許流體通過(guò)所述端口并進(jìn)入所述壓縮機(jī)構(gòu)的打開(kāi)位置,和與所述閥板接合并且限制流體通過(guò)所述端口并進(jìn)入所述壓縮機(jī)構(gòu)的關(guān)閉位置之間移動(dòng)。
文檔編號(hào)F04B39/00GK101772643SQ200880100431
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2008年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月23日
發(fā)明者埃內(nèi)斯特·R·貝格曼, 弗蘭克·S·沃利斯, 米奇·M·納普克 申請(qǐng)人:艾默生環(huán)境優(yōu)化技術(shù)有限公司
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