容量可调节的涡旋式压缩机 |
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| 申请号 | CN201480012708.7 | 申请日 | 2014-02-06 | 公开(公告)号 | CN105026764A | 公开(公告)日 | 2015-11-04 |
| 申请人 | 艾默生环境优化技术有限公司; | 发明人 | 基里尔·M·伊格纳季耶夫; 迈克尔·M·佩列沃兹奇科夫; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种容量调节组件，其可以包括控制 阀 以及在 控制阀 与设置在 压缩机 壳体内的吸入压 力 区域之间延伸的第一管线，由此，该吸入压力区域与延伸穿过压缩机的壳体的吸入气体入口接头连通。该容量调节组件可以额外地包括在控制阀与设置在压缩机壳体内的中间压力区域之间延伸的第二管线，由此，该中间压力区域与限定在动涡旋盘与定涡旋盘之间的压缩腔室连通。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种压缩机，包括： |
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| 说明书全文 | 容量可调节的涡旋式压缩机[0001] 相关申请的交叉引用 [0002] 本申请要求于2014年2月6日提交的美国专利申请No.14/173,983,以及于2013年2月6日提交的美国临时申请No.61/761,453,的优先权。上述申请的全部公开内容通过参引并入本文中。 技术领域[0003] 本公开涉及容量可调节的涡旋式压缩机。 背景技术[0004] 本部分提供了与本公开有关的背景信息，该背景信息不一定为现有技术。 [0005] 涡旋式压缩机通常包括驱动压缩机构的驱动轴以及在壳体组件内支承驱动轴的主轴承座。压缩机构包括动涡旋盘、定涡旋盘和十字滑块联接器。该十字滑块联接器防止动涡旋盘与定涡旋盘之间的相对旋转。发明内容 [0006] 本部分提供了本公开的总体概述，并且不是对其完全范围或其特征的全面公开。 [0007] 提供了一种压缩机，该压缩机可以包括：壳体，该壳体限定有开口，该开口接纳与设置在壳体内的吸入压力区域连通的吸入气体入口接头；轴承座，该轴承座相对于壳体固定；和压缩机构，该压缩机构位于壳体内，支承在轴承座上并与吸入压力区域连通。该压缩机构可以包括动涡旋盘和定涡旋盘，动涡旋盘和定涡旋盘包括在其间限定压缩腔室的螺旋涡卷。动涡旋盘和定涡旋盘中的至少一者可以限定中间通道，该中间通道提供了压缩腔室与设置在壳体内的中间压力区域之间的连通。该压缩机可以另外包括容量调节组件，该容量调节组件包括控制阀、第一管线和第二管线，由此，第一管线在吸入压力区域与控制阀之间延伸，并且第二管线在中间压力区域与控制阀之间延伸。控制阀可以选择性地打开以在中间压力区域与吸入压力区域之间提供连通，从而将动涡旋盘与定涡旋盘分开以减小压缩机的容量。 [0008] 根据附加特征，第一控制阀可以设置在壳体的外面，并且第一管线和第二管线可以延伸穿过壳体。根据其他特征，第一控制阀、第一管线和第二管线均可以设置在壳体内。根据其他特征，第一管线和第二管线均可以设置在壳体内，并且第一控制阀延伸穿过壳体。 [0009] 根据其他特征，第一控制阀可以包括阀体、电磁线圈和阀杆。阀体可以限定在第一管线与第二管线之间延伸的第一孔。阀杆在第一控制阀关闭时延伸到第一孔中，以防止第一管线与第二管线之间的连通。根据其他特征，中间通道可以限定在动涡旋盘中，并且中间压力区域可以限定在动涡旋盘与轴承座之间。 [0010] 根据其他特征，密封组件可以设置在动涡旋盘与轴承座之间，该密封组件防止中间压力区域与设置在壳体内的排出压力区域之间连通。密封组件可以使动涡旋盘朝向定涡旋盘偏置。密封组件可以包括弹簧和聚合材料中的至少一者。根据一个特征，密封组件可以至少部分地设置在轴承座中的凹槽中，并且弹簧可以使聚合材料朝向动涡旋盘偏置。根据另一特征，密封组件可以至少部分地设置在动涡旋盘中的凹槽中，并且弹簧可以使聚合材料朝向轴承座偏置。 [0011] 根据其他特征，定涡旋盘可以限定吸入通道和排出通道。吸入通道可以提供吸入压力区域与压缩腔室之间的连通。排出通道可以提供压缩腔室与排出压力区域之间的连通。中间通道可以在吸入通道与排出通道之间的位置处从压缩腔室延伸。 [0012] 根据其他特征，压缩机可以包括吸入阀组件，该吸入阀组件包括盖和弹簧。弹簧可以使盖朝向吸入气体入口接头的端表面偏置。在该盖与吸入气体入口接头的端表面接合时盖防止吸入气体入口接头与吸入压力区域之间连通。定涡旋盘可以限定孔，吸入阀组件可以设置在该孔中，并且弹簧可以被捕获在盖与定涡旋盘的在该孔的端部处的端表面之间。 [0013] 根据其他特征，容量调节组件还可以包括第一止回阀、第二止回阀和第三管线。第一止回阀可以在第二管线与第三管线之间的交叉部与中间压力区域之间的位置处设置在第二管线中。第二止回阀可以设置在第三管线中。第三管线可以在第二管线与设置在壳体内的排出压力区域之间延伸。 [0014] 根据其他特征，容量调节组件可以还包括第二控制阀、第三管线和第四管线。第三管线可以将第二控制阀布置成与吸入压力区域连通。第四管线可以将第二控制阀布置成与设置在壳体内的排出压力区域连通。第二控制阀可以选择性地打开以提供排出压力区域与吸入压力区域之间的连通，从而将动涡旋盘与定涡旋盘分开以减小压缩机的容量。 [0015] 根据其他特征，密封组件可以至少部分地设置在动涡旋盘中的凹槽中。密封组件可以包括密封件和偏置构件。偏置构件可以使密封件偏置成抵靠在定涡旋盘上，以在吸入压力区域与中间压力区域之间产生密封。 [0017] 提供了一种容量调节组件，并且该容量调节组件可以包括控制阀和在控制阀与设置在压缩机壳体内的吸入压力区域之间延伸的第一管线，由此，该吸入压力区域与延伸穿过压缩机的壳体的吸入气体入口接头连通。该容量调节组件可以额外地包括在控制阀与设置在压缩机壳体内的中间压力区域之间延伸的第二管线，由此，该中间压力区域与限定在动涡旋盘与定涡旋盘之间的压缩腔室连通。 [0018] 根据其他特征，第一控制阀可以选择性地打开以在吸入压力区域与中间压力区域之间提供连通。根据其他特征，第一控制阀可以包括电磁阀。根据其他特征，第一控制阀可以包括阀体、电磁线圈和阀杆。阀体可以限定在第一管线与第二管线之间延伸的孔。阀杆可以在第一控制阀关闭时延伸到该孔中，以防止第一管线与第二管线之间连通。 [0019] 根据其他特征，容量调节组件可以包括第一止回阀、第二止回阀和第三管线。第一止回阀可以设置在第二管线中，并且第二止回阀可以设置在第三管线中。第三管线可以构造成在第二管线与设置在壳体内的排出压力区域之间延伸。 [0020] 根据其他特征，容量调节组件可以包括第二控制阀、第三管线和第四管线。第三管线可以构造成将第二控制阀布置成与吸入压力区域连通。第四管线可以构造成将第二控制阀布置成与设置在壳体内的排出压力区域连通。第二控制阀可以选择性地打开以在排出压力区域与吸入压力区域之间提供连通，从而将动涡旋盘与定涡旋盘分开以减小压缩机的容量。 [0021] 提供了一种压缩机，该压缩机可以包括：壳体，该壳体限定开口，该开口接纳延伸到设置在壳体内的吸入压力区域中的吸入气体入口接头；轴承座，该轴承座相对于壳体固定；和压缩机构，该压缩机构位于壳体内，支承在轴承座上并与吸入压力区域连通。压缩机构可以包括动涡旋盘和定涡旋盘，动涡旋盘和定涡旋盘包括在其间限定压缩腔室的螺旋涡卷。动涡旋盘和轴承座之间可以限定有中间压力区域。此外，动涡旋盘可以限定在压缩腔室与中间压力区域之间延伸的中间通道。容量调节组件可以包括控制阀、第一管线和第二管线，由此，第一管线在吸入压力区域与控制阀之间延伸，并且第二管线在中间压力区域与控制阀之间延伸。控制阀可以选择性地打开以允许气体从中间压力区域流向吸入压力区域。 [0022] 根据其他特征，密封组件可以设置在动涡旋盘与轴承座之间。密封组件可以防止中间压力区域与设置在壳体内的排出压力区域之间连通。 [0023] 根据其他特征，压缩机可以包括吸入阀组件，该吸入阀组件包括盖和弹簧。弹簧可以使盖朝向吸入气体入口接头的端表面偏置。在该盖与吸入气体入口接头的端表面接合时盖可以防止吸入气体入口接头与吸入压力区域之间连通。 [0024] 根据其他特征，密封组件可以设置在动涡旋盘与定涡旋盘之间。密封组件可以防止中间压力区域与吸入压力区域之间连通。 [0025] 提供了一种压缩机，该压缩机可以包括：壳体，该壳体限定了设置在壳体内的吸入压力区域和设置在壳体内的排出压力区域；轴承座，该轴承座相对于壳体固定；和压缩机构，该压缩机构位于壳体内，该压缩机构支承在轴承座上并与吸入压力区域连通。压缩机构可以包括动涡旋盘和定涡旋盘，动涡旋盘和定涡旋盘包括在其间限定压缩腔室的螺旋涡卷。容量调节组件可以包括控制阀，该控制阀与吸入压力区域以及与排出压力区域和设置在壳体内的中间压力区域中的至少一者连通。容量调节组件还可以包括控制模块，该控制模块以脉冲方式使控制阀打开及关闭，以使动涡旋盘与定涡旋盘分开及重新接合，从而改变压缩机的容量。 [0026] 根据其他特征，控制模块可以利用脉冲宽度调制(PWM)信号来打开及关闭控制阀。根据其他特征，控制模块可以利用PWM信号来控制动涡旋盘与定涡旋盘接合时的第一时段与第一时段和动涡旋盘与定涡旋盘分开时的第二时段的总和的比值。 [0029] 图1为根据本公开的压缩机组件的截面图； [0030] 图2为图1的压缩组件的一部分的截面图； [0031] 图3为图1的压缩组件的一部分的立体图； [0032] 图4为根据本公开的压缩机组件的第一替代性实施方式的局部截面图； [0033] 图5A和图5B为根据本公开的压缩机组件的第二替代性实施方式的一部分的截面图； [0034] 图6为示出了作用在根据本公开的压缩机组件的动涡旋盘和定涡旋盘上的力的自由体受力图； [0035] 图7为示出了根据本公开的压缩机组件内的压力在压缩机容量被调节时的曲线图； [0036] 图8为根据本公开的压缩机组件的第三替代性实施方式的一部分的截面图； [0037] 图8A为图8的压缩机组件的在图8中所示的圆圈8A内的一部分； [0038] 图9为根据本公开的压缩机组件的第四替代性实施方式的一部分的截面图； [0039] 图10为根据本公开的压缩机组件的第五替代性实施方式的一部分的截面图；以及 [0040] 图11为根据本公开的压缩机组件的第六替代性实施方式的一部分的截面图。 [0041] 在整个附图的一系列视图中，对应的附图标记指示对应的零部件。 具体实施方式[0042] 现在将参照附图对示例性实施方式进行更全面地描述。 [0043] 提供了示例性实施方式使得本公开将会是详尽的，并且将充分地将范围传达给本领域技术人员。提出了诸如具体部件、装置和方法的示例之类的许多具体细节以提供对本公开的实施方式的详尽理解。对于本领域技术人员而言将明显的是，不必使用具体细节、示例性实施方式可以以许多不同的方式实施、并且不应当理解为是对本公开的范围的限制。在某些示例性实施方式中，并未对公知的过程、公知的装置结构和公知的技术进行详细的描述。 [0044] 在此使用的术语仅用于描述特定的示例性实施方式的目的而并非意在进行限制。如在此使用的，除非上下文另有明确说明，单数形式“一”、“一个”以及“该”也可以意在包括复数形式。术语“包括”、“包括了”、“包含”和“具有”是包含性的并且因而指明了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件的组的存在或添加。除非作为执行顺序具体说明，在此描述的方法步骤、过程和操作不应理解为必须需要其以所描述或示出的特定顺序执行。还应理解的是，可以使用附加或替代的步骤。 [0045] 当元件或层被提及为处于“在另一元件或层上”、“接合至另一元件或层”、“连接至另一元件或层”、或“联接至另一元件或层”时，其可以直接地在其他元件或层上，直接地接合至、连接至或联接至其他元件或层，或者，可以存在居间元件或层。相反，当元件被提及为“直接地在另一元件或层上”、“直接地接合至另一元件或层”、“直接地连接至另一元件或层”或“直接地联接至另一元件或层”时，可以不存在居间元件或层。用来描述元件之间的关系的其他词语(例如“在…之间”与“直接在…之间”、“相邻”与“直接相邻”等等)应当以相似的方式理解。如在此使用的，术语“和/或”包括相关联的列举项目中的一个或多个的任意和所有组合。 [0046] 尽管可以在此使用第一、第二、第三等术语对各个元件、部件、区域、层和/或部分进行描述，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应当被这些术语所限制。这些术语可以仅用来区别一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分。除非上下文明确说明，比如“第一”、“第二”的术语和其他数字术语在此使用时意图不是指次序或顺序。因此，下面描述的第一元件、部件、区域、层或部分在不脱离示例性实施方式的教示的前提下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部分。 [0047] 出于易于说明的目的，本文中会使用比如“内”、“外”、“在……下面”、“在……下方”、“下”、“在……上方”、“上”等空间相对术语以描述附图中所示的一个元件或特征与另一元件(多个元件)或特征(多个特征)的关系。空间相对术语可以意在涵盖装置在使用或操作中的除图中所描绘的定向之外的不同定向。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为“在其他元件或特征的下方”或“在其他元件或特征的下面”的元件将被定向成“在其他元件或特征的上方”。因而，示例术语“在……下方”可涵盖在……上方和在……下方这两个定向。装置可以以其他方式定向(旋转九十度或者处于其他定向)，并且文中使用的空间相对描述词被相应地解释。 [0048] 本教示适于结合到许多不同类型的涡旋式和旋转式压缩机中，包括气密式机器、开放式驱动机器或非气密式机器。出于示例的目的，压缩机10被示出为高压侧型的气密式涡旋制冷剂压缩机，即，其中，气密壳体的内部填充有排放气体。 [0049] 参照图1，压缩机10可以包括气密壳体组件12、轴承座组件14、马达组件16、压缩机构18、密封组件20、制冷剂排出接头22、容量调节组件24、吸入气体入口接头26以及吸入阀组件28。壳体组件12可以容置轴承座组件14、马达组件16、压缩机构18、密封组件20以及吸入阀组件28。 [0050] 壳体组件12可以形成压缩机外壳并且壳体组件12可以包括圆筒形壳体30、位于圆筒形壳体30上端部处的端盖32以及位于圆筒形壳体30下端部处的基部36。制冷剂排出接头22可以在形成在端盖32中的第一开口40处附接至壳体组件12，而吸入气体入口接头26在形成在端盖32中的第二开口42处附接至壳体组件12。 [0051] 轴承座组件14可以在多个点处以任何期望的方式——例如铆固——固定至壳体30。轴承座组件14可以包括轴承座46和轴承48。轴承座46可以将支承部48容置在其中并且轴承座46可以在其轴向端表面上限定环状平坦表面54。 [0052] 马达组件16总体上可以包括马达定子58、转子60和驱动轴62。马达定子58可以压配合到壳体30中。驱动轴62可以由转子60以可旋转的方式驱动并且可以以可旋转的方式支承在轴承座组件14内。转子60可以压配合在驱动轴62上。驱动轴62可以包括其上具有平坦部66的偏心曲柄销64(图1)。 [0053] 压缩机构18总体上可以包括动涡旋盘68和定涡旋盘70。动涡旋盘68可以包括端板72，该端板72在其上表面上具有螺旋叶片或螺旋涡卷74。圆筒状毂76可以从端板72的下表面向下突出并且圆筒状毂76可以在其下表面上具有环状平坦表面78。动涡旋盘68上的环状平坦表面78和轴承座46上的环状平坦表面54可以彼此隔开，使得表面54与表面78之间设置有间隙。 [0054] 圆筒状毂76可以具有以可旋转的方式设置在其中的驱动衬套80。驱动衬套80可以包括内孔，在该内孔中以驱动的方式设置有曲柄销64。曲柄销平坦部66可以驱动地接合驱动衬套80的内孔的一部分中的平坦表面以提供径向柔性驱动装置。十字滑块联接器82可以与动涡旋盘68、定涡旋盘70接合以防止在动涡旋盘68由驱动轴62驱动时动涡旋盘68与定涡旋盘70之间相对旋转。 [0055] 定涡旋盘70可以包括端板84，该端板84在其下表面上具有螺旋涡卷86。压缩腔室88可以限定在动涡旋盘68的螺旋涡卷74与定涡旋盘70的螺旋涡卷86之间。 [0056] 吸入阀组件28可以通过允许吸入气体进入压缩腔室88同时防止气体沿反方向流动通过吸入气体入口接头26而用作止回阀。参照图2和图3，吸入阀组件28可以设置在形成在定涡旋盘70中的轴向孔89中并且可以包括盖90和弹簧92，该弹簧92使盖90朝向吸入气体入口接头26的下轴向端表面94偏置。如图2中所示，吸入气体入口接头26的下轴向端表面94延伸到轴向孔89中并与盖90相对。弹簧92可以被捕获在盖90与定涡旋盘70的位于轴向孔89的底部处的上轴向端表面95之间。盖90和定涡旋盘70可以相配合以限定吸入室96。 [0057] 根据由于设置在吸入气体入口接头26内的气体的压力而作用在盖90的上表面上的力与由于弹簧92以及由于设置在吸入室96内的气体的压力而作用在盖90的下表面上的力的平衡，盖90选择性地接合吸入气体入口接头26的下轴向端表面94。当作用在盖90的上表面上的力大于作用在盖90的下表面上的力时，盖90与吸入气体入口接头26的下轴向端表面94脱离接合。转而，允许吸入气体绕盖90流动并流入到吸入室96中，如由图3中的箭头(X)所示。当作用在盖90的上表面上的力小于作用在盖90的下表面上的力时，盖90与吸入气体入口接头26的下轴向端表面94接合，如图2中所示。转而，防止设置在吸入室96内的气体通过盖90穿过吸入气体入口接头26而离开压缩机10。 [0058] 设置在吸入室96中的气体可以处于吸入压力下并且可以通过形成在定涡旋盘70中的靠近压缩机构18的外周的吸入通道98进入压缩腔室88。在正常操作期间，设置在压缩腔室88中的气体在动涡旋盘68相对于定涡旋盘70环绕时被朝向压缩机构18的中心径向向内迫压。在气体朝向压缩机构18的中心移动时，气体的压力增大直到气体到达排出压力为止。因而，气体的在压缩机构18的中心处的压力大于气体的在压缩机构18的外周处的压力。排出压力气体可以通过限定在定涡旋盘70中的位于压缩机构的中心处或靠近压缩机构的中心的排出通道100离开压缩腔室88。排出压力气体可以填充由壳体组件12限定的排出室102并且可以通过制冷剂排出接头22离开压缩机10。 [0059] 中间通道104可以延伸穿过动涡旋盘68并且可以提供压缩腔室88与中间室106之间的连通。中间通道104可以从位于吸入通道98与排出通道100之间(例如，在压缩机构18的中心与压缩机构18的外周之间)的位置处的压缩腔室88延伸。因而，设置在中间室106内的气体可以处于比设置在吸入室96内的气体吸入压力大并且比设置在排出室102内的气体排出压力小的中间压力下。 [0060] 密封组件20可以防止中间室106与排出室102之间连通。密封组件20还可以与动涡旋盘68上的环状平坦表面78接合，以使动涡旋盘68朝向定涡旋盘70偏置。密封组件20可以包括弹簧和/或诸如弹性体之类的弹性材料或聚合材料，并且密封组件20可以至少部分地设置在限定在轴承座46中的环状凹槽108中。在作用在动涡旋盘68上的净力沿方向(Y；图2)迫压动涡旋盘68时，密封组件20的轴向柔性允许动涡旋盘68远离定涡旋盘70轴向地移动，同时仍保持轴承座46与动涡旋盘68之间的密封。 [0061] 容量调节组件24可以将动涡旋盘68与定涡旋盘70选择性地分开以减小压缩机10的容量。当对压缩机10的需求减小时，可以减小压缩机10的容量以提高压缩机10的效率。容量调节组件24可以包括诸如电磁阀之类的控制阀110、在吸入室96与控制阀110之间延伸的第一管线112以及在控制阀110与中间室106之间延伸的第二管线114。第一管线112可以如所示地在压缩腔室88与吸入阀组件28之间的位置处进入吸入室96。在各种实施中，第一管线112和第二管线114的平行于壳体30的纵向轴线延伸的部分可以包括第三管线，该第三管线与第一管线112和第二管线114的垂直于壳体30的纵向轴线延伸的部分分开并附接至此部分。 [0062] 在如图2中所示的实施方式中，控制阀110设置在壳体组件12的外面，第一管线112延伸穿过壳体30和定涡旋盘70，并且第二管线114延伸穿过壳体30和动涡旋盘68。 在该构型中，控制阀110可以附接至壳体30的外表面。然而，在其他构型中，控制阀110可以设置在壳体组件12内。例如，参照图4，控制阀110可以在壳体30的内表面31附近且在定涡旋盘70与轴承座46之间附接至壳体30。在该构型中，第一管线112和第二管线114可以设置在壳体组件12内。 [0063] 在其他构型中，控制阀110的需要维修的部件可以至少部分地设置在壳体组件12的外面，而控制阀110的其余部分可以设置在壳体组件12内。例如，参照图5A和图5B，控制阀110可以包括阀杆116、电磁线圈118和阀体119，阀杆116、电磁线圈118和阀体119至少部分地设置在壳体组件12的外面，而第一管线112和第二管线114可以设置在壳体组件12内。该布置提供了通往控制阀110的内部组件的路径以便更换例如阀杆116和/或电磁线圈118。阀体119限定了径向孔119a和轴向孔119b，该径向孔119a接纳阀杆116，该轴向孔119b在阀杆116缩回时提供第一管线112与第二管线114之间的连通。当控制阀110关闭时(图5A)，阀杆116相对于电磁线圈118径向向内地移动以防止第一管线112与第二管线114之间的连通。当控制阀110打开时(图5B)，阀杆116缩回到电磁线圈118内以允许气体流过阀体119的轴向孔119b。 [0064] 动涡旋盘68根据作用在动涡旋盘68的上表面上的力以及作用在动涡旋盘68的下表面上的力来接合定涡旋盘70或与定涡旋盘70脱离接合。参照图6，作用在动涡旋盘68的上表面上的力包括力(Fcc)和力(Fns)，该力(Fcc)由设置在压缩腔室88内的气体的压力引起，该力(Fns)通过与定涡旋盘70接触而引起。作用在动涡旋盘68的下表面上的力包括力(Fd)、力(Fic)以及力(Fsl)，该力(Fd)由设置在排出室102内的排出压力气体的压力引起，该力(Fic)由设置在中间室106内的中间压力气体的压力引起，该力(Fsl)由作用在轴承座46和动涡旋盘68上的密封组件20引起。通过与定涡旋盘70接触而引起的力(Fns)等于将动涡旋盘68迫压成与定涡旋盘70接触的净力(Fnt)，该净力(Fnt)可以使用下面的等式计算： [0065] (1)Fnt＝Fd+Fic+Fsl-Fcc [0066] 参照图2和图6，控制阀110在正常操作期间关闭，以防止中间室106与吸入室96之间连通。当控制阀110关闭时，中间室106内的压力(Pic)大于吸入室96内的压力(Ps)且小于排出室102内的压力(Pd)。因此，将动涡旋盘68迫压成与定涡旋盘70接触的净力(Fnt)为正，并且动涡旋盘68保持与定涡旋盘70接合。 [0067] 当对压缩机10的需求减小时，控制阀110可以打开以提供中间室106与吸入室96之间的连通。当控制阀110打开时，来自中间室106的中间压力气体可以流动穿过第二管线114、穿过控制阀110并穿过第一管线112而到达吸入室96。转而，中间室106内的压力(Pic)减小并且吸入室96中的压力(Ps)增大。因此，将动涡旋盘68迫压成与定涡旋盘70接触的净力(Fnt)变为负，并且动涡旋盘68开始轴向地移动成与定涡旋盘70脱离接合。 [0068] 中间室106内的压力(Pic)可以继续减小直至中间室106内的压力(Pic)与吸入室96中的压力(Ps)相等为止。此时，动涡旋盘68与定涡旋盘70分开并且压缩机10的容量减小。转而，来自排出室102的排出压力气体(Pd)填充吸入室96和中间室106。因此，吸入室96中的压力(Ps)和中间室106内的压力(Pic)增大直到所述两个压力等于排出室102中的压力(Pd)为止。 [0069] 当对压缩机10的需求增大时，控制阀110可以关闭以防止吸入室96与中间室106之间连通。转而，将动涡旋盘68迫压成与定涡旋盘70接触的净力(Fnt)可以再次为正，并且动涡旋盘68可以轴向地移动成与定涡旋盘70接合。因此，吸入室中的压力(Ps)和中间室中的压力(Pic)可以返回至图7中所示的在控制阀110打开之前的水平。 [0070] 控制模块120可以以脉冲的方式打开及关闭控制阀110以改变压缩机10的容量。在一个示例中，控制模块120可以利用脉冲宽度调制(PWM)信号来打开及关闭控制阀110。 该PWM信号可以表示期望的周期时间和/或期望的占空比。周期时间可以是压缩机10被加载时(即，当动涡旋盘68和定涡旋盘70接合时)的第一时段与压缩机10被卸载时(即，当动涡旋盘68和定涡旋盘70脱离接合或分开时)的第二时段的总和。第一时段可以在压缩机10开始加载时开始并且可以在压缩机10开始卸载时结束。第二时段可以在压缩机10开始卸载时开始并且可以在压缩机10开始加载时结束。因而，周期时间可以是单个周期的时段，该单个周期的时段可以由单个加载事件和单个卸载事件构成。 [0071] 周期时间可以是预定时段(例如，5秒与一分钟之间的时段、10秒与30秒之间的时段、以及/或者等于10秒或20秒的时段)。优选地，周期时间将大大小于系统负载的时间常数，系统负载的时间常数通常可以在约一分钟至几分钟的范围内。在优选实施方式中，周期时间可以比负载的热时间常数小多达4倍至8倍或者甚至更大。系统的热时间常数可以被定义为需要使压缩机运行的时间长度，以使得系统能够将负载从上限温度冷却至蒸发器压力达到下限的程度，在上限温度处，系统被设定成接通，在蒸发器压力达到下限的程度处，压缩机停机。 [0072] 占空比可以是在压缩机10加载时的第一时段与周期时间的比值。控制模块120可以调整压缩机10的占空比以使压缩机10的容量基本上在零与百分之百之间变化。 [0073] 控制模块120可以产生PWM信号。另外，控制模块120可以基于PWM信号产生阀控制信号并且可以将阀控制信号输出至控制阀110。控制阀110可以响应于阀控制信号而打开及关闭。在一个示例中，阀控制信号可以是电压信号并且/或者控制阀110可以响应于阀控制信号在完全打开位置与完全关闭位置之间致动。控制模块120可以包括在容量调节组件24中。 [0074] 继续参照图2，密封组件20的刚度以及轴承座46上的环状平坦表面54与动涡旋盘68上的环状平坦表面78之间的间隙量会影响用以使动涡旋盘68和定涡旋盘70脱离接合以及重新接合所需的时段。例如，增大密封组件20的刚度以及/或者减小环状平坦表面54与78之间的空隙会增加用以使动涡旋盘68和定涡旋盘70脱离接合所需的时间，这是因为在动涡旋盘68与定涡旋盘70之间存在的空隙越小时，中间室106中的压力减小地越缓慢。另外，密封组件20与环状平坦平面54和/或与环状平坦平面78之间的接触会增加摩擦损失。 [0075] 减小密封组件20的刚度以及/或者增大环状平坦表面54与环状平坦表面78之间的空隙会增加用以使动涡旋盘68和定涡旋盘70重新接合所需的时间，这是因为在动涡旋盘68与定涡旋盘70之间存在的空隙越大时，中间室106中的压力增大地越缓慢。另外，动涡旋盘68可能会摆动，这会增加噪声和振动。因而，密封组件20的刚度以及环状平坦表面54与环状平坦表面78之间的间隙量可以基于包括涡旋脱离接合时段和涡旋重新接合时段、摩擦损失、噪声及振动的一些因素之间的平衡来选定。 [0076] 如上文所讨论的，密封组件20可以防止中间室106与排出室102之间连通并且可以将动涡旋盘68朝向定涡旋盘70偏置。密封组件20可以设置在主轴承座46中的环状凹槽108中，并且可以包括使密封件偏置成抵靠动涡旋盘68上的环状平坦表面78的弹簧。 [0077] 替代性地，参照图8和图8A，密封组件20可以设置在动涡旋盘68中的环状凹槽122中，并且可以包括使密封件偏置成抵靠主轴承座46上的环状平坦表面54的弹簧。在不同的实施(未示出)中，密封组件20可以设置在主轴承座46的环状凹槽108中，或者密封组件20可以设置在动涡旋盘68的环状凹槽122中。 [0078] 动涡旋盘68上的环状平坦表面126与定涡旋盘上的环状平坦表面128之间的间隙量影响在压缩机10卸载时(例如，在动涡旋盘68与定涡旋盘70脱离接合时)由压缩机10消耗的功率量。环状平坦表面126与环状平坦表面128之间的空隙或间隙随着密封件 20压缩和膨胀而在最小间隙与最大间隙之间变化。增大环状平坦表面126与环状平坦表面128之间的最大间隙减小了在压缩机10卸载时由压缩机10消耗的功率。然而，增大最大间隙也会增加使动涡旋盘68与定涡旋盘70重新接合所需的时间量，这是因为从中间室 106通过环状平坦表面80与环状平坦表面82之间的空隙到吸入室96的泄漏。 [0079] 为了防止这种泄漏，可以使用柔性环状密封件130以在动涡旋盘68的环状平坦表面126与定涡旋盘70的环状平坦表面128之间形成密封。环状密封件130可以由诸如弹性体之类的聚合物形成。另外，可以使用诸如弹簧之类的环状偏置构件132以使环状密封件130偏置成抵靠在定涡旋盘70的环状平坦表面128上，从而在动涡旋盘68与定涡旋盘70脱离接合时保持动涡旋盘68与定涡旋盘70之间的密封。环状密封件130和环状偏置构件132如所示的可以邻近动涡旋盘68的外周136设置在动涡旋盘68中的环形凹槽134中。替代性地，环状密封件130和环状偏置构件132可以设置在定涡旋盘70中的环形凹槽(未示出)中，并且环状偏置构件132可以使环状密封件130偏置成抵靠在动涡旋盘68上。 [0080] 在不同的实施中，环状密封件130和环状偏置构件132可以用于形成动涡旋盘68的环状平坦表面138与主轴承座46的环状平坦表面140之间的密封。在一个示例中，环状密封件130和环状偏置构件132可以设置在动涡旋盘68中的环状凹槽(未示出)中，并且环状偏置构件132可以使环状密封件130偏置成抵靠在主轴承座46的环状平坦表面140上。在另一示例中，环状密封件130和环状偏置构件132可以设置在主轴承座46中的环状凹槽(未示出)中，并且环状偏置构件132可以使环状密封件130偏置成抵靠在动涡旋盘68的环状平坦表面138上。 [0081] 如上文所论述的，当对压缩机10的需求减小时，控制阀110可以打开，以允许来自中间室106的中间压力气体流动到吸入室96，从而增大吸入室96中的压力。转而，将动涡旋盘68迫压成与定涡旋盘70接触的净力变为负，并且动涡旋盘68开始轴向地移动成与定涡旋盘70脱离接合。因而，当控制阀110打开时，增大中间室106中的压力可以使吸入室96中的压力增大，从而减少使压缩机10卸载(即，使动涡旋盘68与定涡旋盘70脱离接合)所需的时间。 [0082] 根据压缩机10的操作条件，中间室106中的压力可以大于或小于排出室102中的压力。因而，为了减少使动涡旋盘68与定涡旋盘70脱离接合所需的时间，吸入室96可以布置成与排出室102和中间室106中的任一处于最大压力下的一者连通。因此，第三管线142在第二管线114与中间室106之间延伸，以便将控制阀110布置成与排出室102连通。 另外，止回阀144设置在第二管线114中并且止回阀146设置在第三管线142中，以便控制排出室102和中间室106中的在控制阀110打开时布置成与吸入室96连通的那一者。止回阀144在第二管线114中设置在第二管线114与第三管线142的交叉部与中间室106之间。第三管线142、止回阀144以及/或者止回阀146可以包括在容量调节组件24中。 [0083] 在控制阀110打开时，中间室106中的压力大于排出室102中的压力的情况下，则来自中间室106的气体通过止回阀144流向吸入室96。另外，中间室106与排出室102之间的压力差引起止回阀146关闭，从而防止了排出室102与吸入室96之间连通。在控制阀110打开时，排出室102中的压力大于中间室106中的压力的情况下，则来自排出室102的气体通过止回阀146流动到吸入室96。另外，中间室106与排出室102之间的压力差使得止回阀144关闭，从而防止了中间室106与吸入室96之间连通。当控制阀110关闭时，止回阀144、146防止中间室106与排出室102之间的连通。 [0084] 在不同的实施中，可以使用多个控制阀而不是使用止回阀144、146来控制气体从排出室102和中间室106流向吸入室96。例如，参照图9，控制阀110控制中间室106与吸入室96之间的连通，并且诸如电磁阀之类的控制阀150控制排出室102与吸入室96之间的连通。第四管线152可以从第一管线112延伸至控制阀150，并且第五管线154可以从控制阀150延伸至排出室102。控制模块120可以以类似于控制模块120控制控制阀110的方式(例如，以利用PWM信号的脉冲方式)对控制阀150进行控制。 [0085] 控制模块120可以以至少两种不同方式来控制控制阀110、150。在一种方式中，控制模块120可以打开或关闭控制阀110、150这两者以使动涡旋盘68与定涡旋盘70脱离接合或重新接合。在另一种方式中，控制模块120可以基于压缩机10和/或包括压缩机10的气候控制系统的一个或多个操作条件来单独地打开或关闭控制阀110、150。操作条件可以包括吸入压力、饱和蒸发器温度、系统排出压力以及/或者饱和冷凝器温度。 [0086] 仅例如，控制模块120可以利用位于吸入室96中的吸入压力传感器156来测量吸入压力。控制模块120可以利用位于排出室102中的排出压力传感器158来测量系统排出压力。附加地或替代性地，控制模块120可以基于饱和蒸发器温度和/或饱和冷凝器温度来估计或推算吸入压力和系统排出压力。控制阀150、第四管线152、第五管线154、吸入压力传感器156以及/或者排出压力传感器158可以包括在容量调节组件24中。 [0087] 控制模块120可以基于压缩机10是否过度压缩、是否压缩不足或者是否接近固有压力比操作来单独地打开或关闭控制阀110、150。当排出压力与吸入压力的比值小于固有压力比时，压缩机10可以是过度压缩的。当吸入压力与排出压力的比值大于固有压力比时，压缩机10可以是压缩不足的。当吸入压力与排出压力的比值在固有压力的预定范围内时，压缩机10可以接近固有压力比操作。 [0088] 固有压力比为在涡旋腔室88开始布置成与排出通道100连通时涡旋腔室88内的压力与在涡旋腔室88开始与吸入通道98密封隔开时涡旋腔室88内的压力的比值。固有压力比可以基于压缩机10的固有体积比以及被压缩的介质的多变系数比如利用下述关系来预先确定： [0089] PR＝VRPC [0090] 其中，PR为固有压力比，VR为固有体积比，PC为被压缩的介质的多变系数。固有体积比为在涡旋腔室88开始与吸入通道98密封隔开时的涡旋腔室88内的体积与在涡旋腔室88开始布置成与排出通道100连通时的涡旋腔室88内的压力的比值。 [0091] 当压缩机10过度压缩时，控制模块120可以打开控制阀110以使动涡旋盘68与定涡旋盘70脱离接合，与此同时控制阀150保持关闭。当压缩机10压缩不足时，控制模块120可以打开控制阀150以使动涡旋盘68与定涡旋盘70脱离接合，与此同时控制阀110保持关闭。当压缩机10接近固有压力比进行操作时，控制模块120可以打开控制阀110、150这两者以使动涡旋盘68与定涡旋盘70脱离接合。 [0092] 在图8和图9中，密封组件20被示出为设置在动涡旋盘68中的环状凹槽122中，并且密封组件20包括密封件和弹簧，该弹簧使密封件偏置成抵靠在主轴承座46上的环状平坦表面54上。应该理解的是，密封组件20的密封件和密封组件20的弹簧可以相应地类似于在图8A中示出的环状密封件130和环状偏置构件132。 [0093] 图10示出了图8和图8A的实施方式的变型，其中，密封组件20以及主轴承座46和动涡旋盘68上的对应的接界被以如图2中所示的方式进行构造。换句话说，主轴承座46限定了环状凹槽108，密封组件20设置在环状凹槽108中，并且密封组件20的弹簧使密封组件20的密封件偏置成抵靠在动涡旋盘68上的环状平坦表面78上。另外，此动涡旋盘68与图8中的动涡旋盘68的描述相反，其没有限定环状凹槽122。 [0094] 图11示出了图9的实施方式的变型，其中，密封组件20以及主轴承座46和动涡旋盘68上的对应的接界被以如图2中所示的方式进行构造。换句话说，主轴承座46限定了环状凹槽108，密封组件20设置在环状凹槽108中，并且密封组件20的弹簧将密封组件20的密封件偏置成抵靠在动涡旋盘68上的环状平坦表面78上。另外，动涡旋盘68没有限定环状凹槽122。 [0095] 已经出于说明和描述的目的提供了实施方式的前述描述。该描述并非意在是穷尽性的或限制本公开。特定实施方式的各单个元件或特征一般不限于该特定实施方式，而是在适用的情况下可互换并且可被用在即使未具体地示出或描述的选定实施方式中。特定实施方式的各单个元件或特征也可以以多种方式变化。这种变化不应被认为背离了本公开，并且意在将所有这种修改包括在本公开的范围内。 [0096] 在本申请中，包括以下定义，术语模块可以用术语电路代替。术语模块可以指以下部件、为以下部件的一部分或包括以下部件：例如在芯片上系统中的，专用集成电路(ASIC)；数字分立电路、模拟分立电路或混合的模拟/数字分立电路；数字集成电路、模拟集成电路或混合的模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的(共享、专用或分组的)处理器；储存由处理器执行的代码的(共享、专用或分组的)存储器；提供所描述的功能性的其他适当的硬件部件；或者上述一部分或全部的组合。 [0097] 如以上所使用的，术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指程序、例程、功能、类别和/或对象。术语共享处理器包含执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器。术语分组处理器包含与额外的处理器结合来执行来自一个或多个模块的一些或全部代码的处理器。术语共享存储器包含储存来自多个模块的一些或全部代码的单个存储器。术语分组存储器包含与额外的存储器结合来储存来自一个或多个模块的一些或全部代码的存储器。术语存储器可以是术语计算机可读介质的子集。术语计算机可读介质不包含通过介质传送的暂态电信号和暂态电磁信号，并且因此可以被认为是有形且非暂态的。非暂态有形计算机可读介质的非限制性示例包括非易失性存储器、易失性存储器、磁存储器以及光存储器。 [0098] 可以通过由一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序来部分地或完全地实现本申请中所描述的设备和方法。计算机程序包括存储在至少一个非暂态有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括和/或依赖于存储的数据。 |
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