本发明提供了一种多台压缩机压缩系统，其中单台压缩机位于单 根驱动轴的相对侧。单个马达转子压配合到驱动轴的中心部分并且位 于单个马达定子内。这样，两台压缩机都由单台马达的相同的转子和 定子所驱动。多台压缩系统的输出控制由脉宽调制(PWM)容量控制 系统来完成，所述控制系统结合到相对设置的一台或两台压缩机中。 当将PWM容量控制系统安装到一台压缩机中时，容量可从50％到100 ％变化。当将PWM容量控制系统安装到两台压缩机中时，容量可从 0％到100％变化。必要时可采用蒸汽喷射系统将一台或两台压缩机的 容量增加到容量的大约120％，从而进一步增加了双压缩系统的工作 范围。必要时可将不止一台的这些双压缩机/单马达系统容纳于单个壳 体中。
除了PWM容量控制系统外，压缩机还配备有套筒导向弹簧 (sleeve-guide spring)和止推环以减小任何可能出现在压缩机容量调 节过程中的噪声。套筒导向弹簧迫使固定涡卷抵靠在套筒导向螺栓的 头部，同时止推环限制沿轨道运动的涡卷件可能出现的任何摆动。这 两个部件都能够用于减小在压缩机容量调节过程中的噪声。
从下文详细的说明中，本发明的其它应用领域将变得明显。应该 理解的是，在指示本发明的优选实施例的同时，详细的说明和具体的 实施例仅仅只用于示例的目的，并不是用于限制本发明的范围。
附图说明
从详细的说明和附图中，将更加全面地了解本发明，其中：
图1为本发明的马达压缩机系统的透视图；
图2为穿过图1所示马达压缩系统的垂直剖面图；
图3为图1所示的活塞组件的放大的剖视图；
图4为图3所示的活塞组件的俯视图；
图5为图1所示可调节的压缩机的端部视图，它示出了蒸汽喷射 系统；
图6为图1所示可调节的压缩机的不沿轨道运动的涡卷件的侧视 图，它示出了蒸汽喷射系统；
图7为图1所示可调节的压缩机的不沿轨道运动的涡卷件的俯视 剖面图，它示出了蒸汽喷射系统；
图8为图1所示蒸汽喷射装置的放大的剖视图；
图9为图8所示装置的端视图；
图10为采用了本发明的容量控制系统和蒸汽喷射系统的制冷系 统的示意图；
图11为本发明另一实施例的壳体组件的分解透视图；
图12为图11所示端盖的剖视图；
图13为用于图1-10所示压缩机系统的沿轨道运动和不沿轨道允 许的涡卷件的安装系统的透视图。
最优实施例的详细说明
优选实施例的下述说明从本质上来讲仅仅是示范性的，绝不是想 要对本发明、其应用或者用途进行限制。
在图1中示出了本发明的多台压缩机的压缩系统，它通常由附图 标记10表示。压缩系统10包括多件式密封壳体组件12，该组件设有 位于其每一端部处的、采用螺栓连接的隔板组件14和端盖16。
壳体组件12包括中央壳体18和一对中间壳体20，其中每一中间 壳体20位于中央壳体18的相对端处。每一中间壳体20如图1所示通 过螺栓固定到中央壳体18上。一个中间壳体20限定了用于为壳体组 件12内的马达提供电和诊断连接的电连接通道22。中央壳体18具有 单个吸入口装置24和单个排出口装置26。
参照图2，每一隔板组件14包括外板28和横向延伸的隔板30。 每块外板28通过螺栓连接到壳体组件12的相应的中间壳体20和相应 的端盖16之间。每一隔板30可密封地与相应的外板28接合从而在压 缩系统10的相对端处限定排放压力腔32，和位于两隔板组件14之间 的单个吸入压力腔34。每一排放压力腔32通过导管36与排放装置26 连通，其中所述导管36如图1所示与中央壳体18的主体分隔开。类 似地，吸入压力腔34通过导管38与吸入口装置24连通，其中所述导 管38如图1所示与中央壳体18的主体分隔开。导管36和38与中央 壳体18的主体成分离的形式限制了每一导管和中央壳体18的主体之 间的热传递。必要时排气阀(未示出)可位于导管36内的任何地方。
压缩机安装框架40由端盖16、隔板组件14和壳体组件12形成。
固定到壳体组件12上的压缩系统10的主要元件包括一对两件式 (two-piece)主支承组件42和马达定子44。在其相对端处具有一对 偏心曲柄销52的单根驱动轴或曲轴50可旋转地由一对轴承54轴颈支 承，每一轴承固定在相应的主支承组件42内。每一曲柄销52具有位 于一表面上的驱动平面。如图2所示，驱动平面彼此在旋转相位上相 差180°，以降低排放脉动并且使压缩系统10中的驱动轴弯曲最小化。
油泵58被固定到其中一个主支承组件42上，并且油泵58的叶轮 通过采用驱动销孔由曲轴50驱动。曲轴50具有从一端延伸的轴线延 伸孔62和从相对端延伸的轴向延伸孔64。轴向孔62与径向孔连通以 接收来自油泵58的润滑油并且向压缩系统10的一侧提供润滑油。轴 向孔64与径向孔连通以接收来自油泵58的润滑油并且向压缩系统10 的相对侧提供润滑油。径向排气孔与轴向孔64连通。另外，一对径向 孔将润滑油供给至主支承组件42，其中所述一对径向孔中的一个从轴 向孔62延伸，另一个从轴向孔64延伸。从轴向孔64延伸的第二组径 向孔将润滑油供给至穿过马达定子44的线圈76用于冷却的目的。壳 体组件12的下部限定了油槽78，该油槽78充满有润滑油，其润滑油 的高度水平线稍低于马达定子44的下端以下的水平面。油泵58从油 槽78抽油并且使润滑油通过曲轴50内的各个孔泵送至压缩系统10 的部件中。
曲轴50由电马达旋转地驱动，该电马达包括马达定子44、穿过 马达定子44的线圈76和压配合到曲轴50上的转子80。一对平衡块 82被固定到与相应曲柄销52相邻的曲轴50的相对端上。
每一两件式主支承组件42的上表面设有平坦的推力支承表面84， 在该表面上设置有相应的沿轨道运动的涡卷件86，此涡卷件具有从端 板90处向外延伸的普通的螺旋叶片或涡卷88。圆筒状的轮毂92从每 一沿轨道运动的涡卷件86的每一端板90的下表面处向外突出，所述 圆筒状轮毂92具有位于此处的轴颈轴承，并且在其中可旋转地设置有 驱动衬套96，该衬套具有内孔，其中相应的曲柄销52可驱动地位于 该内孔内。每一曲柄销52具有位于一表面上的驱动平面，该驱动平面 与形成于每一驱动衬套96的一部分内壳中的平面可驱动地相接合，从 而提供径向柔性的驱动布置，例如在受让人的美国专利4877382中所 示的那样，这里将此专利的内容引入以供参考。正如早先以详细说明 过的那样，驱动平面彼此的转动相位差为180°。还提供了一对 Oldham连接件98，其中一个设置在每一沿轨道运动的涡卷件86和每 一两件式主支承组件42之间。每一Oldham连接件98键连接于相应 的沿轨道运动的涡卷件86和相应的不沿轨道运动的涡卷件100上以防 止沿轨道运动的涡卷件86发生旋转。必要时每一Oldham连接件98 可键连接于相应的沿轨道运动的涡卷件86和相应的主支承组件42上。
每一不沿轨道运动的涡卷件100还设有从端板104处向外延伸的 涡卷102，该端板被设置成与相应的沿轨道运动的涡卷件86的相应的 涡卷88相啮合。每一不沿轨道运动的涡卷件100具有位于中心处的排 放通道106，该通道与位于中心的开槽108连通，开槽108依次与相 应的排放压力腔32流体连通。环形凹槽112也形成在每一不沿轨道运 动的涡卷件100内，在所述每一不沿轨道运动的涡卷件100内设置有 相应的浮动密封组件114。
凹槽108和112以及浮动密封组件114相互配合以限定轴向的压 力偏压腔，该偏压腔接收被相应涡卷88和102所压缩的加压流体，从 而将轴向偏压力作用在相应的不沿轨道运动的涡卷件100上，由此促 使相应的涡卷88、102的顶部分别与端板104和90的相对端板表面密 封地接合。浮动密封组件114优选地是在受让人的美国专利 No.5156539中更为详细描述的那种类型，这里将该专利所披露的内容 引入以供参考。不沿轨道运动的涡卷件100设计成以合适的方式，例 如在前述美国专利No.4877382或者受让人的美国专利No.5102316中 所披露的那种方式安装用于限制相对于两件式主支承组件42的轴向 运动，这里将该专利所披露内容引入以供参考。
壳体组件12限定了吸入压力腔34，该压力腔通过导管38接收来 自吸入口装置24的压缩气体。吸入压力腔34内的气体在两组相互啮 合的涡卷件86和100的径向外部处被吸入，并且由两组涡卷88、102 所压缩，然后通过排放通道106和凹槽108排放到排放压力腔32内。 压缩气体通过导管36和排放装置26从每一排放压力腔32内排出。
现在参照图2，压缩系统10包括根据本发明的实施例的独特的容 量控制系统和蒸汽喷射系统。压缩系统10包括位于压缩系统10的每 一压缩机内的容量控制系统212和蒸汽喷射系统214。
对于每一台压缩机来说，容量控制系统212都是相同的并且包括 排放装置216、活塞218、壳体装置220、电磁阀222、控制模块224 和具有一个或多个适用传感器的传感器阵列226。排放装置216螺纹 地接合或者以其它方式固定在开槽108内，并且如图3所示，排放装 置216限定一内腔228和多个排放通道230。排气阀232位于排放装 置216的下方。这样，受压的气体将克服排气阀232的偏压载荷从而 将排气阀232打开并且允许加压的气体通过排放通道230流入到腔 228和排放压力腔32内。
现在参照图2和图3，将更为详细地示出排放装置216和活塞218 组件。排放装置216限定了环形的凸缘234。唇密封236和浮动保持 环238抵靠于凸缘234而密封。活塞218以压配合或其它方式固定在 排放装置216上，并且活塞218限定了环形凸缘240，该环形凸缘夹 在唇密封236和浮动保持环238之间，而浮动保持环位于凸缘240和 凸缘234之间。排放装置216限定了通道242和孔口244，所述孔口 244延伸穿过排放装置216从而流体地将排放压力腔32和压力腔246 相连，其中压力腔246由排放装置216、活塞218、唇密封236、浮动 保持环238以及壳体装置220限定。壳体装置220固定在端盖16上并 且可滑动地容纳排放装置组件216、活塞218、唇密封236和浮动保持 环238。如图2所示，壳体装置220可与端盖16为一体，或者壳体装 置220可以为通过螺栓或者现有技术中已知的其它装置连接到端盖16 的单个部件。压力腔246通过管250流体连接到电磁阀222上，并且 通过管252与吸入压力腔34相连。活塞218、唇密封236和浮动保持 环238的组合产生了自定中心的密封系统，从而与壳体装置220的内 孔形成精确的对准。唇密封236和浮动保持环238具有足够的径向柔 性，从而介于开口凹槽108的内孔之间的任何偏移都可由唇密封236 和浮动保持环238调节，其中排放装置216固定在开槽108的内孔内。
对于正常的全负荷工况下，为了将不沿轨道运动的涡卷件100偏 压成与沿轨道运动的涡卷件86形成密封接合，响应传感器阵列226 的信号，通过控制模块224使电磁阀222停止工作(或者使其启动) 从而阻止管250和管252之间的流体流动。在这种情况下，压力腔246 通过通道242和孔口244与排放压力腔32连通。位于压力腔32和246 内处于排放压力下的加压流体将作用于活塞218的相对侧，从而允许 不沿轨道运动的涡卷件100朝沿轨道运动的涡卷件86进行正常偏压， 以使每一涡卷件的轴向端与相对的涡卷件的相应端板密封地接合。两 涡卷件86和100的轴向密封使压缩系统10以100％的容量进行操作。
为了使压缩系统10卸载，控制模块224响应传感器阵列226的信 号将电磁阀222启动(或者使之停止工作)。当电磁阀222启动(或者 使其停止工作)时，吸入压力腔34将通过管252、电磁阀222和管250 与压力腔246直接连通。正如图2所示，通过释放从压力腔246吸入 的加压流体的排放压力，活塞218相对侧上的压差将使不沿轨道运动 的涡卷件100朝远离沿轨道运动的涡卷件86的方向运动，以使每一涡 卷件顶部的轴向端与它相应的端板相分离，并且较高压力的腔 (pocket)将向较低压力的腔排放气体并且最终将气体排放到吸入压 力腔34。孔口244构成为控制排放压力腔32和压力腔246之间的排 出气体的流量。因此，当压力腔246与压缩机的吸入侧相连时，将在 活塞218相对侧上产生压差。波形弹簧260构成为在不沿轨道运动的 涡卷件100的调节期间保持浮动密封组件114和隔板组件14之间的密 封关系。当在两涡卷件86和100之间产生间隙时，将消除对吸入气体 进行的连续压缩。当卸载发生时，排气阀232将向关的位置运动，从 而防止压力高的流体从排放压力腔32或者下游的制冷系统中发生回 流。当恢复对吸入气体的压缩时，电磁阀222将停止工作(或者被启 动)从而又再次阻止管250和252之间流体的流动，以允许压力腔246 通过通道242和孔口244对排放压力腔32施压。
控制模块224与传感器阵列226连通以为控制模块224提供所需 的信息，从而确定在此刻包括压缩系统10在内的制冷系统的特殊工况 所需的卸载程度。根据此信息，控制模块224将以脉宽调制模式对电 磁阀222进行操作以使压力腔246交替地与排放压力腔32和吸入压力 腔34连通。电磁阀222在脉宽调制模式下的操作频率将决定压缩系统 10的一组涡卷件86和100的百分比操作容量。当被感应的条件发生 改变时，控制模块224将改变电磁阀222的操作频率，从而改变压缩 系统10的一组涡卷件86和100在加载条件和卸载条件下被操作的相 对时间段。电磁阀222操作频率的变化可使得一组涡卷件86和100 在满负荷或者100％容量和全卸载或者0％容量或者在响应系统需求 之间的任何精确设定值处进行操作。由于压缩系统10的两台压缩机包 括容量控制系统212，因此将会带来压缩系统10的容量在0％和100 ％之间变化的效果。
现在参照图5、6和7，它们更为详细地示出了压缩系统10的蒸 汽喷射系统214。对于两台压缩机来说，压缩系统10包括使蒸汽在吸 入压力腔34和排放压力腔32中间一点处喷射到中间受压活动腔内的 能力。对于每一蒸汽喷射系统214来说，蒸汽喷射装置270延伸穿过 壳体组件12并且流体地连接到喷射管272上，该喷射管又依次流体地 连接到固定在不沿轨道运动的涡卷件100上的喷射装置274上。不沿 轨道运动的涡卷件100限定了一对径向通道276，每一条径向通道都 延伸在喷射装置274和一对轴向通道278之间。轴向通道278开向位 于压缩系统10的一不沿轨道运动的涡卷件100的相对侧上的活动腔， 从而按照现有技术中熟知的控制系统的需求将蒸汽喷射到这些活动腔 内。
现在参照图8和9，它们更为详细地示出了蒸汽喷射装置270。蒸 汽喷射装置270包括内部280和外部282。内部280包括L形通道284， 该通道在一端可密封地容纳有喷管272。外部282从壳体组件12的外 部延伸至壳体组件12的内部，其中它可与内部280成为一个单元或者 形成一体。焊接或者铜焊连接部286将蒸汽喷射装置270固定并密封 在壳体组件12上。外部282限定了孔290，该孔为L形通道284的延 伸部。外部282还限定了圆筒形孔292，其中制冷系统的管部固定于 该孔292上。
图10示出了用于对压缩系统10的蒸汽喷射系统提供蒸汽的蒸汽 喷射系统214。压缩系统10示出在制冷系统中，如图10所示，该制 冷系统包括冷凝器294、第一膨胀阀或节流阀296、闪蒸罐或者节约器 298、第二膨胀阀或者节流阀300、蒸发器302和连接部件用的一系列 的管304。压缩系统10由马达操纵从而压缩制冷气体。被压缩的气体 然后由冷凝器294液化。液化后的制冷剂穿过膨胀阀296并且在闪蒸 罐298中膨胀，在闪蒸罐中它被分离成气体和液体。气体制冷剂进一 步穿过管道306通过蒸汽喷射装置270被导入到压缩系统10内。另一 方面，其余液体制冷剂在膨胀阀300内进一步膨胀，然后在蒸发器302 中蒸发，又进入到压缩系统10中。
闪蒸罐298和蒸汽喷射系统214的其它部分的结合允许压缩系统 10的每一组涡卷件86和100的容量增加到压缩系统10的每一组涡卷 件86和100的固定容量之上。通常，在标准的空调状态下，其中一台 压缩机的容量可以大约增加20％从而将使一组涡卷件具有它容量的 120％，该容量为压缩系统10的容量的110％。如果两台压缩机都大 约增加20％的话，那么压缩系统10的容量将增加至其正常容量的120 ％。为了能控制压缩系统10的每一组涡卷件86和100的容量，将电 磁阀308设置于管道306中。如果需要独立地操作两台压缩机的蒸汽 喷射系统214，那么可将用于每台压缩机的另外的电磁阀308与单独 的管道相结合。压缩系统10的每组涡卷件86和100容量的增加百分 比可通过在脉宽调制模式下操作电磁阀308而得到控制。当连同压缩 系统10的容量控制系统212一起在脉宽调制模式下被操作时，电磁阀 308允许压缩系统10的容量位于0％到120％之间的任何值。
现在参照图11和12，它们示出了本发明的壳体组件312。壳体组 件312包括一对端盖316和中央壳体318。每一端盖316都为单片状 的整体结构，该整体结构包括中央壳体20、端盖16和导管36的延伸 部，并且该结构消除了对隔板组件14的需要。这些部件的一体化降低 了复杂性和成本。端盖316限定了与浮动密封组件114接合的表面320 以及与由中央壳体318限定的导管36连通的排放通道322。与图2类 似，排气阀可被设置在导管36内的任何地方，必要时导管36还可包 括由端盖316限定的导管36的延伸部。
中央壳体318限定了排放装置26和导管36，该导管与中央壳体 318的主体分离。另外，中央壳体318限定了电连接通道326，该通道 用于给设置于中央壳体318内的马达提供电力和诊断。一端盖316限 定了吸入口装置24，这样就消除了对导管38的需要。
图2中示出的位于壳体组件12内的马达和压缩机被设计成装配在 壳体组件312内。因此，上述用于图2的马达和压缩机的描述同样也 适用于壳体组件312。
每一端盖316适于与图2中示出的类似的方式包括容量控制系统 212。以与端盖16类似的方式，壳体装置220可与端盖316形成一体， 或者也可为连接到端盖316上的单独部件。
另外，中央壳体318可适于包括上述的蒸汽喷射系统214。因此， 上述用于图1-10的有关容量控制系统212和蒸汽喷射系统214的描述 同样适用于包括端盖316的壳体组件。
现在参照图2和图14，它们示出了不沿轨道运动的涡卷件100和 沿轨道运动的涡卷件86的安装系统。如前所述，不沿轨道运动的涡卷 件100被安装成能相对于两件式主支承组件42具有被限制的轴向运 动。
不沿轨道运动的涡卷件100包括凸缘部380，该凸缘部380具有 位于其内的开口382。在开口382内，安装有加长的圆筒形衬套384， 该衬套的下端位于主支承组件42上。具有头部垫圈390的螺栓388 延伸穿过轴线延伸的孔392，并延伸到位于主支承组件42内的螺纹开 口内，其中所述孔392位于衬套384内。如图所示，衬套384的孔392 的直径稍大于螺栓388的直径，从而它们之间可进行一定的相对运动， 以使得不沿轨道运动的涡卷件100能最终精确定位。一旦不沿轨道运 动的涡卷件100并且因此衬套384已经被定位后，可对螺栓388施以 适当力矩从而将衬套384固定地夹紧在主支承组件42和垫圈390之 间。垫圈390用于确保衬套384上均匀的周向载荷并且为螺栓388的 头部提供支承面，从而避免在对螺栓388施以最终的力矩时衬套384 的任何潜在的移动。应该注意的是，如图13所示，衬套384的轴向长 度足以允许不沿轨道运动的涡卷件100轴向地沿着衬套384在远离沿 轨道运动的涡卷件86和主支承组件42的方向上可滑动地进行运动。 这样就为轴向柔性安装装置提供了作为限制这种运动的前挡块 (positive stop)的垫圈390和螺栓388的头部。衬套384的外径稍小 于开口382的之间，从而允许不沿轨道运动的涡卷件100进行滑动。
向外突出的凸缘部380的轴向中心线被定位在凸缘部380的作用 质心。通过将凸缘部380设置在与所承受的作用力的作用质心相同的 高度上，衬套384可以平稳的(equal)并且共面，并且可减小和/或 消除涡卷件翻转力矩的任何力臂。
偏压弹簧396位于衬套384的周围和不沿轨道运动的涡卷件100 和主支承组件42之间。在压缩系统10进行正常的操作期间，由于凹 槽108和112内的加压流体，因此作用于每一不沿轨道运动的涡卷件 100上的轴向偏压力将克服弹簧396的偏压力，并且促使涡卷88和102 分别与端板104和90的相对端板表面形成密封接合。在调节压缩系统 10的期间，在涡卷88和102以及端部104和90的相对端板表面之间 分别产生了间隙。不沿轨道运动的涡卷件100的凸缘部380可在垫圈 390和主支承组件42之间浮动。这个运动与位于衬套284和凸缘部380 内的开口382之间微小的轴向间隙一道产生了扰人的噪声。弹簧396 使不沿轨道运动的涡卷件100的凸缘部380偏压在垫圈上，从而消除 了位于这些部件之间的任何游隙或间隙，因此也就消除了扰人的噪声。
沿轨道运动的涡卷件86的摆动为与压缩系统10的调制相关的另 一问题以及另一扰人的噪声源。在压缩系统10的正常操作期间，每一 不沿轨道运动的涡卷件100抵靠于沿轨道运动的涡卷件86的轴向偏压 也使得沿轨道运动的涡卷件86偏压于主支承组件42的平坦支承表面 84上。在压缩系统10的调节中，由不沿轨道运动的涡卷件100施加 的此偏压负荷将被释放并且在沿轨道运动的涡卷件86和平坦的支承 表面84之间将形成间隙。由曲轴50的偏心曲柄销52对沿轨道运动的 涡卷件86进行连续的驱动将使得沿轨道运动的涡卷件86发生摆动， 从而产生扰人的噪声。止推环400包括多个用于将相应的止推环400 连接到每一两件式支承组件42上的多个凸缘402。止推环400还包括 环状体404，该环状体与沿轨道运动的涡卷件86的端板90相邻设置。 这样，沿轨道运动的涡卷件86的端板90被夹在止推环400的环状体 404和两件式主支承组件42的平坦的支承面84之间。这些部件之间 的微小间隙被保持以允许沿轨道运动的涡卷件86不受限制的轨道运 动。这样，当压缩系统10的调节开始时，沿轨道运动的涡卷件86的 摆动以及由此产生的任何扰人的噪声都将被减小和/或消除。
本发明的描述从本质上来说都仅仅是示范性的，并且因此不偏离 于本发明主旨的变形都应在本发明的范围之内。这些变形不被认为是 偏离于本发明的精神和范围的。