用于螺杆式压缩机的润滑剂控制阀 |
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| 申请号 | CN201280017224.2 | 申请日 | 2012-02-08 | 公开(公告)号 | CN103459852A | 公开(公告)日 | 2013-12-18 |
| 申请人 | 特灵国际有限公司; | 发明人 | J·赫格; R·梅费尔德; | ||||
| 摘要 | 一种 压缩机 系统包括 润滑剂 储存器、螺杆式压缩机以及 阀 。螺杆式压缩机包括壳体，该壳体限定压缩腔室，压缩腔室具有吸入端口、排出端口、位于吸入端口与排出端口之间的第一润滑剂馈送端口、以及位于排出端口与第一润滑剂馈送端口之间的第二润滑剂馈送端口。阀与润滑剂储存器 流体 连通、经由第一润滑剂馈送通道与第一润滑剂端口流体连通、以及经由第二润滑剂馈送通道与第二润滑剂馈送端口流体连通。该阀在第一 位置 与第二位置之间可移动。在第一位置，阀将润滑剂储存器流体连接至第一润滑剂馈送通道以将润滑剂引导到第一润滑剂馈送端口。在第二位置，阀将润滑剂储存器流体连接至第二润滑剂馈送通道以将润滑剂引导到第二润滑剂馈送端口。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种压缩机系统，包括： |
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| 说明书全文 | 用于螺杆式压缩机的润滑剂控制阀技术领域[0001] 本发明涉及螺杆式压缩机，且更具体地涉及用于螺杆式压缩机的阀。 背景技术[0002] 螺杆式压缩机通常包括用于将油喷射到压缩腔室和压缩机的轴承内的油喷射系统。该油喷射系统提供压缩腔室内的润滑、冷却和改进的密封。油喷射系统通常使用制冷系统压力，包括压缩流体压力和油压力，以将油喷射到压缩腔室和压缩机的轴承内。例如，油可由于系统排出压力与喷射端口处压力之间的压力差而被喷射。在其中系统压力等于或小于喷射端口处压力的运行状态期间通常不喷射油。 [0003] 为了提高压缩机效率，有时理想的是将油在接近于压缩机的排出端口的喷射端口处喷射到压缩腔室内。但是，将喷射端口定位在压缩机的排出端口附近的一个缺点是当油压相对低时，压缩腔室内相对高的压力可能阻碍油的喷射。这样，多种目前的油喷射系统将喷射端口更靠近压缩机的吸入口定位，牺牲效率以降低没有油喷射到压缩腔室内的可能性。 发明内容[0004] 在一实施例中，本发明提供一种压缩机系统，包括适于容纳润滑剂的润滑剂储存器和螺杆式压缩机。螺杆式压缩机包括壳体，该壳体限定压缩腔室，压缩腔室具有吸入端口、排出端口、位于吸入端口与排出端口之间的第一润滑剂馈送端口、以及位于排出端口与第一润滑剂馈送端口之间的第二润滑剂馈送端口。螺杆式压缩机还包括驱动转子和空转转子，驱动转子由壳体支承并设置在压缩腔室内，空转转子由壳体支承并设置在压缩腔室内。空转转子由驱动转子驱动以从吸入端口向排出端口沿压力增加的方向压缩并移动流体，形成第一压力区域处的压力。压缩机系统还提供阀，该阀与润滑剂储存器流体连通、经由第一润滑剂馈送通道与第一润滑剂端口流体连通、以及经由第二润滑剂馈送通道与第二润滑剂馈送端口流体连通。该阀基于第一压力区域处的压力在第一位置与第二位置之间可移动。 在第一位置，阀将润滑剂储存器流体连接至第一润滑剂馈送通道以将润滑剂引导到第一润滑剂馈送端口。在第二位置，阀将润滑剂储存器流体连接至第二润滑剂馈送通道以将润滑剂引导到第二润滑剂馈送端口。 [0005] 在另一实施例中，本发明提供一种运行压缩机系统的方法。该压缩机系统包括适于容纳润滑剂的润滑剂储存器和螺杆式压缩机。螺杆式压缩机包括限定压缩腔室的壳体，压缩腔室具有吸入端口、排出端口、位于吸入端口与排出端口之间的第一润滑剂馈送端口、以及位于排出端口与第一润滑剂馈送端口之间的第二润滑剂馈送端口。该方法包括提供阀，该阀与润滑剂储存器流体连通、经由第一润滑剂馈送通道与第一润滑剂端口流体连通、以及经由第二润滑剂馈送通道与第二润滑剂馈送端口流体连通。该方法还包括从吸入端口向排出端口沿压力增加的方向压缩并移动流体，形成第一压力区域处的压力，基于第一压力区域处的压力在第一位置与第二位置之间移动阀，当阀处于第一位置时将润滑剂储存器流体连接到第一润滑剂馈送通道，以将润滑剂引导到螺杆式压缩机的第一润滑剂馈送端口，以及当阀处于第二位置时将润滑剂储存器流体连接到第二润滑剂馈送通道，以将润滑剂引导到螺杆式压缩机的第二润滑剂馈送端口。 附图说明[0007] 图1是制冷系统的示意图，包括压缩机系统，该压缩机系统体现本发明的各方面，该压缩机系统包括处于第一位置的阀。 [0008] 图2是图1所示制冷系统的示意图，阀处于第二位置。 [0009] 图3是压缩机系统的立体图。 [0010] 图4是沿图3的剖面线4-4截取的压缩机系统的一部分的剖视图。 [0011] 图5是制冷系统的示意图，包括压缩机系统的另一实施例，该压缩机系统包括处于第一位置的阀。 [0012] 图6是图5所示制冷系统的示意图，阀处于第二位置。 [0013] 图7是制冷系统的示意图，包括压缩机系统的又一实施例，该压缩机系统包括处于第一位置的阀。 [0014] 图8是图7所示制冷系统的示意图，阀处于第二位置。 [0015] 图9是制冷系统的示意图，包括压缩机系统的又一实施例，该压缩机系统包括处于第一位置的阀。 [0016] 图10是图9所示制冷系统的示意图，阀处于第二位置。 具体实施方式[0017] 在详细解释本发明的任意实施例之前，应理解本发明的应用不限于以下说明书中阐述或附图中示出的结构和部件布置的细节。本发明可具有其它实施例或可以各种方式实践和实施。此外，应理解，本文使用的措辞和术语是为了说明和描述本发明的一个或多个实例的目的，而不应认为是限制。本发明能够实施为本文未具体描述的形式。 [0018] 图1和2示出实施本发明的压缩机系统10。在所示实施例中，压缩机系统10是制冷系统14的一部分，制冷系统14可运行以使制冷剂循环来冷却一区域。尽管所示压缩机系统10描述为与制冷系统14一起使用，但在其它实施例中，压缩机系统10可以是需要压缩流体的其它系统或过程的一部分，诸如天然气应用或空气运行的构造机械。 [0019] 除了压缩机系统10之外，制冷系统14还包括冷凝器18、膨胀阀22以及蒸发器26。压缩机系统10压缩制冷剂并将压缩的制冷剂输送到冷凝器18。冷凝器18接收压缩的制冷剂并从制冷剂去除热量。膨胀阀22从冷凝器18接收制冷剂并将制冷剂引导到蒸发器26。 当制冷剂穿过膨胀阀22时，制冷剂的压力和温度降低。蒸发器26从膨胀阀22接收冷的制冷剂并促进制冷剂与二次流体（例如空气）或结构之间的热交换。然后制冷剂循环回到压缩机系统10以进行压缩。 [0020] 在所示实施例中，压缩机系统10包括润滑剂储存器30、螺杆式压缩机34以及控制阀38。润滑剂储存器30定位在冷凝器18与螺杆式压缩机34之间以容纳或存储润滑剂（例如油）直到需要为止。润滑剂储存器30包括分离器以在制冷系统14运行期间将润滑油从制冷剂分开。在某些实施例中，分离器可例如是离心式分离器、聚结板分离器等。 [0021] 所示螺杆式压缩机34包括压缩机壳体42、电动机46、驱动转子50以及空转转子（idler rotor）54。尽管压缩机34示出和描述为具有两个转子50、54的螺杆式压缩机，但在其它实施例中，压缩机34可以是三转子压缩机、门转子压缩机等。压缩机壳体42限定压缩腔室58，该压缩腔室58具有吸入端口62、排出端口66、位于吸入端口62与排出端口66之间的第一润滑剂馈送端口70、以及位于排出端口66与第一润滑剂馈送端口70之间的第二润滑剂馈送端口74。吸入端口62与蒸发器26流体连通以从蒸发器26接收制冷剂并将制冷剂引导入压缩腔室58。排出端口66与润滑剂储存器30连通以将压缩的制冷剂和润滑剂从压缩腔室58输送到储存器30。 [0022] 在所示实施例中，电动机46定位在压缩机壳体42内并联接到驱动转子50。在其它实施例中，电动机46可仅部分地定位在压缩机壳体42内或可支承在壳体42外。电动机46驱动（例如转动）驱动转子50以对压缩腔室58内的制冷剂或其它流体进行压缩，并将制冷剂从吸入端口62移动到排出端口66。 [0023] 驱动转子50和空转转子54由压缩机壳体42支承并设置在压缩腔室58内。所示驱动转子50包括螺杆78和轴82。轴82联接到电动机46以通过电动机46转动。类似于驱动转子50，空转转子54包括螺杆86和杆（未示出）。空转转子54的螺杆86与驱动转子50的螺杆78相互啮合，使得当驱动转子50通过电动机46转动时驱动转子50驱动空转转子54。当驱动转子50和空转转子54转动时，螺杆78、86对压缩腔室58内的制冷剂进行压缩并从吸入端口62沿压力P增加的方向将制冷剂移动到排出端口66。 [0024] 所示螺杆式压缩机34还包括支承驱动转子50和空转转子54的轴承94、98。轴承94、98支承在压缩机壳体42内并围绕轴82的与吸入端口62相邻的各周围部分和轴82的与排出端口66相邻的各部分。轴承94、98便于转子50、54相对于压缩机壳体42转动。所示压缩机壳体42限定轴承馈送端口100以在压缩机系统10运行期间向与吸入端口62相邻的轴承94供给润滑剂。在某些实施例中，压缩机壳体42还可限定轴承馈送端口以将润滑剂供给到与排出端口66相邻的轴承98。 [0025] 控制阀38定位成在润滑剂储存器30与螺杆式压缩机34之间流体连通，从而选择性地将润滑剂从储存器30引导到润滑剂馈送端口70、74。所示阀38在第一位置（图1）与第二位置（图2）之间可移动，在第一位置将润滑剂引导到压缩机34的第一润滑剂馈送端口70，在第二位置将润滑剂引导到压缩机34的第二润滑剂馈送端口74。第一润滑剂馈送端口 70位于压缩腔室58的相对低体积比（VR）部分（例如在VR约1.1处）。第二润滑剂馈送端口74位于压缩腔室58的较高VR部分（例如在VR大于2处）。第一和第二润滑剂馈送端口 70、74通过阀38与润滑剂储存器30连通，以将润滑剂从储存器输送到压缩腔室58。 [0026] 在所示实施例中，阀38是滑阀，并包括阀壳体102、阀芯106和偏置件110。在其它实施例中，可替代地采用其它适当类型的阀。阀壳体102限定接纳阀芯106的空腔114、入口118以及多个出口122、126。入口118经由入口通道130与润滑剂储存器30连通，以将润滑剂从储存器30供给到空腔114。第一出口122经由第一润滑剂馈送通道134与第一润滑剂馈送端口70连通，以将润滑剂从空腔114供给到第一润滑剂馈送端口70。第二出口126经由第二润滑剂馈送通道138与第二润滑剂馈送端口74连通，以将润滑剂从空腔114供给到第二润滑剂馈送端口74。在所示实施例中，孔口或限制部142定位在每个通道134、 138内以限制穿过通道134、138的流体流动。 [0027] 图3和4更详细地示出压缩机壳体42和阀38。在所示实施例中，阀38直接安装（例如螺栓连接、螺钉连接、焊接等）到压缩机壳体42。在这些实施例中，润滑剂馈送通道134、138是通过将阀壳体110内的出口122、126与压缩机壳体42内的端口70、74对准而形成的直接连接。在其它实施例中，阀38可联接到压缩机壳体42、但与压缩机壳体42间隔开。在这些实施例中，润滑剂馈送通道134、138可以是在阀壳体110与压缩机壳体42之间延伸的分开的管道或管线。 [0028] 返回参照图1和2，阀芯106在空腔114内相对于阀壳体102可移动，以选择性地打开和关闭（例如解除阻塞和阻塞）出口122、126。如图1所示，阀芯106穿梭或滑动到第一位置以打开第一出口122并阻塞第二出口126。在该位置，阀38将润滑剂储存器30流体连接到第一润滑剂馈送通道134以将润滑剂引导到第一润滑剂馈送端口70。如图2所示，阀芯106穿梭或滑动到第二位置以打开第二出口126并阻塞第一出口122。在该位置，阀38将润滑剂储存器30流体连接到第二润滑剂馈送通道138以将润滑剂引导到第二润滑剂馈送端口74。 [0029] 在所示实施例中，阀芯106基于第一压力区域处的压力与第二压力区域处的压力之间的压力差在第一与第二位置之间致动。在图1和2所示的实施例中，第一压力区域包括润滑剂储存器30，而第二压力区域包括压缩腔室58与第二润滑剂馈送端口74相邻的部分。润滑剂储存器30内的压力与压缩机34的排出端口66处的压力大致相同。当压缩腔室58与第二润滑剂馈送端口74相邻处的压力大于或等于润滑剂储存器30内的压力时（即，当第二压力区域处的压力大于或等于第一压力区域处的压力时），阀芯106移动到第一位置（图 1）。当润滑剂储存器30内的压力大于压缩腔室58与第二润滑剂馈送端口74相邻处的压力时（即，当第一压力区域处的压力大于第二压力区域处的压力时），阀芯106移动到第二位置（图2）。 [0030] 如图1和2所示，阀壳体102还限定经由先导通道150与压缩腔室58流体连通的先导入口146。孔口或限制部152定位在先导通道150内以限制通过通道150的流体流动。在某些实施例中，可省略孔口152。尽管先导通道150示意性地示出为通过第二润滑剂馈送端口74与压缩腔室58流体连通，但先导通道150实际上通过分开端口与压缩腔室58流体连通，分开端口大致平行于第二润滑剂馈送端口74、但与第二润滑剂馈送端口74间隔开。 即，分开端口与第二润滑剂馈送端口74在沿压力P增加方向到吸入端口62相同相对距离处，但从第二润滑剂馈送端口74横向偏移。在某些实施例中，先导入口146与第二润滑剂馈送端口74连通。先导入口146将信号压力从压缩腔室58引导到空腔114。该信号压力进入与阀芯106的第一端154相邻的空腔114（在图1和2中阀芯106的右侧上）。 [0031] 所示阀芯106包括凹陷环形部分158和从凹陷部分158延伸到阀芯106的中心区域的流出孔162。凹陷部分158允许润滑剂通过入口118流入阀壳体102的空腔114。凹陷部分158还允许润滑剂围绕阀芯106流动到出口122、126和流出孔162。流出孔162将润滑剂朝向阀芯106的第二端166引导（在图1和2中阀芯106的左侧上）。 [0032] 先导入口146和流出孔162由此分别建立阀芯106的第一端154和第二端166处的压力。先导入口146将流体朝向所示阀芯106的右侧引导，使得阀芯106的第一端154处的压力大致等于压缩腔室58与第二润滑剂馈送端口74相邻处的压力（即，第二压力区域处的压力）。流出孔162将流体朝向所示阀芯106的左侧引导，使得阀芯106的第二端166处的压力大致等于润滑剂储存器30内的压力（即，第一压力区域处的压力）。当阀芯106的第一端154处的压力超过阀芯106的第二端166处的压力时，阀芯106穿梭或滑动到第一位置（图1）。当阀芯106的第二端166处的压力超过阀芯106的第一端154处的压力时，阀芯106穿梭或滑动到第二位置（图2）。 [0033] 偏置件110定位在阀壳体102内并联接到阀芯106以将阀芯106偏置到第一位置（到图1和图2的左部）。在所示实施例中，偏置件110是螺旋弹簧。在其它实施例中，也可替代地采用其它适当的偏置件。如果润滑剂储存器30内的压力等于或仅稍高于压缩腔室58内的压力，则偏置件110抑制阀芯106过早运动到第二位置（图2）。在压缩系统10启动时，偏置件110还将阀38预定位在第一位置（图1）。 [0034] 运行时，电动机46对驱动转子50的轴82进行驱动，以使驱动转子50和空转转子54转动。流体（例如制冷剂）通过压缩机壳体42内的吸入端口62从蒸发器26被引导到螺杆式压缩机34的压缩腔室58。流体被转子50、54压缩并从吸入端口62向排出端口66沿压力P增加的方向移动，在压缩腔室58内形成逐渐增加的压力。流体继续穿过压缩腔室58到达排出端口66。排出端口66将压缩流体（例如制冷剂和润滑剂）从螺杆式压缩机34引导到润滑剂储存器30。 [0035] 在压缩机系统10启动时，阀38处于第一位置（图1）以将润滑剂（例如油）从润滑剂储存器30引导到第一润滑剂馈送端口70。在该位置，相对低压的润滑剂被输送到压缩腔室58的低压部分以润滑转子50、54。当润滑剂的压力小于腔室58在第二润滑剂馈送端口74处的压力时，这种布置便于将润滑剂供给到转子50、54。否则，润滑剂可通过第二润滑剂馈送端口74被吹回。 [0036] 当螺杆式压缩机34继续运行时，通过排出端口33排出到润滑剂储存器30的流体的压力增加，在储存器30内形成增加的压力。当润滑剂储存器30内的压力大于压缩腔室58与第二润滑剂馈送端口74相邻处的压力和偏置件110的偏置力时，阀38移动到第二位置（图2），以将润滑剂从润滑剂储存器30引导到第二润滑剂馈送端口74。在该位置，相对高压的润滑剂被输送到压缩腔室58的高压部分以润滑转子50、54。这种布置通过在更靠近排出端口66的位置将润滑剂供给到转子50、54而提高压缩机系统10的效率。 [0037] 在螺杆式压缩机34的某些运行条件下，转子50、54可能过度压缩压缩腔室58内的流体，使得腔室58内的压力高于排放到储存器30的流体的压力。在这些条件期间，如果阀38保持在第二位置（图2），来自储存器30的润滑剂会通过第二馈送端口74被吹回且不会到达转子50、54。但是，在这些条件期间，先导入口146将来自压缩腔室58的高压流体引导到阀38的空腔114内，以将阀38移回第一位置（图1）。然后将润滑剂从润滑剂储存器30通过第一润滑剂馈送端口70引导到转子50、54，第一润滑剂馈送端口70处于压缩腔室 58的相对低压部分。 [0038] 图5和6示出与制冷系统14一起使用的压缩机系统210的另一实施例。所示压缩机系统210类似于上面讨论的压缩机系统10，且相同的部分给予相同的附图标记。这里对于压缩机系统210的特征和构件以及这些特征和构件的替代方式的讨论参照图1-4的压缩机系统10，下文不再具体讨论。 [0039] 在所示实施例中，压缩机壳体42限定轴承馈送端口214。轴承馈送端口214与邻近吸入端口62的轴承94流体连通。尽管未示出，在某些实施例中，压缩机壳体42还可限定与邻近排出端口66的轴承98流体连通的轴承供给端口。 [0040] 如图5所示，轴承馈送端口214经由第三润滑剂馈送通道222与阀38流体连通，以在阀38处于第一位置时将润滑剂输送到轴承94。如图6所示，轴承馈送端口214经由第四润滑剂馈送通道226与阀38流体连通，以在阀38处于第二位置时将润滑剂输送到轴承94。润滑剂馈送通道222、226分别通过大致平行于第一出口122和第二出口126、但与之间隔开的出口与阀38的空腔114连通。 [0041] 孔口或限制部230、232定位在每个通道222、226内以限制穿过通道222、226的润滑剂流动。第二孔口232具有比第一孔口230小的直径，使得当阀38处于第二位置时比阀38处于第一位置时有更少润滑剂供给到轴承94。这种布置提高了压缩机系统10的效率。 在启动期间，轴承94通过孔口230被供以润滑剂以确保转子50、54转动的适当润滑。当螺杆式压缩机34继续运行时，可将较少量的润滑剂供给到轴承94以保持轴承94的适当润滑。第二孔口232的较小直径比孔口230引导较少的润滑剂到轴承94，由此提高系统10的效率。 [0042] 图7和8示出与制冷系统14一起使用的压缩机系统310的另一实施例。所示压缩机系统310类似于上述压缩机系统10，且相同的部分给予相同的附图标记。这里对于压缩机系统310的特征和构件以及这些特征和构件的替代方式的讨论参照图1-4的压缩机系统10，下文不再具体讨论。 [0043] 类似于上述压缩机系统10，处于所示压缩机系统310内的阀38基于第一压力区域与第二压力区域之间的压力差在第一位置（图7）与第二位置（图8）之间移动。在所示实施例中，第一压力区域包括润滑剂储存器30，而第二压力区域包括压缩腔室58在第二润滑剂馈送端口74下游的部分。阀38的先导入口146通过位于第二润滑剂馈送端口74与排出端口66之间的端口314与螺杆式压缩机34的压缩腔室58流体连通。即，该端口314沿压力P增加方向沿压缩腔室58比第二润滑剂馈送端口74定位更远。 [0044] 所示阀38不包括偏置件（例如图1和2所示的偏置件110）以将阀芯106偏置到第一位置（图7）。而是，通过将端口314定位在第二润滑剂馈送端口74与排出端口66之间，往复件106直到润滑剂储存器30内的压力显著大于压缩腔室58邻近第二馈送端口74处的压力才移动到第二位置（图8）。用这种布置，当阀38处于第二位置时，润滑剂较不易于通过第二馈送端口74被吹回。在某些实施例中，阀38可仍包括偏置件或其它构件以将往复件106重新定位在第一位置。 [0045] 尽管未示出，但所示压缩机系统310也可包括类似于图5和6所示且以上讨论的轴承馈送端口214的轴承馈送端口。 [0046] 图9和10示出与制冷系统14一起使用的压缩机系统410的另一实施例。所示压缩机系统410类似于上述压缩机系统10，且相同的部分给予相同的附图标记。这里对于压缩机系统410的特征和构件以及这些特征和构件的替代方式的讨论参照图1-4的压缩机系统10，下文不再具体讨论。 [0047] 类似于上述压缩机系统10，处于所示压缩机系统410内的阀38基于第一压力区域与第二压力区域之间的压力差在第一位置（图9）与第二位置（图10）之间移动。在所示实施例中，第一压力区域包括润滑剂储存器30，且第二压力区域包括压缩腔室58的吸入端口62。用该布置，当吸入端口62处的压力大于或等于润滑剂储存器30内的压力时，阀芯106移动到第一位置（图9）。当润滑剂储存器30内的压力大于吸入端口62处的压力和偏置件 110的力时，阀芯106移动到第二位置（图10）。 [0048] 尽管未示出，但所示压缩机系统410也可包括类似于图5和6所示且以上讨论的轴承馈送端口214的轴承馈送端口。 |
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