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经济型往复式 压缩机

阅读：58发布：2023-01-23

专利汇可以提供经济型往复式压缩机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且压缩机 (22)具有：外壳 (32)，其界定：具有多个气缸 (76、77)的第一气缸组 (70)；气缸盖(100)；吸入口(26)；排出口(28)；以及节约器口(30)；多个活塞，每个活塞单独地与气缸中的相应一个气缸相关；以及由外壳保持用于绕着曲轴轴线旋转并耦接到活塞的曲轴(202)。第一组气缸盖分成：第一吸入室 (130)；第二吸入室(132)；以及单个排出室(128)。第二气缸组气缸盖分成：单个吸入室(120)；以及单个排出室(124)。第一气缸组第一吸入室耦接到吸入口。第一气缸组第二吸入室耦接到节约器口。第一气缸组排出室耦接到排出口。，下面是经济型往复式压缩机专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种压缩机(22)，其包括：
外壳(32)，其界定：
具有多个气缸(76、77)的第一气缸组(70)；
气缸盖(100)；
吸入口(26)；
排出口(28)；以及
节约器口(30)；
多个活塞，每个活塞单独地与所述气缸中的相应一个气缸相关；以及由所述外壳保持用于绕着曲轴轴线旋转并耦接到所述活塞的曲轴(202)，
其中：
第一组气缸盖分成：第一吸入室(130)；第二吸入室(132)；以及单个排出室(128)；
第二气缸组气缸盖分成：单个吸入室(120)；以及单个排出室(124)；
所述第一气缸组第一吸入室耦接到所述吸入口；
所述第一气缸组第二吸入室耦接到所述节约器口；以及
所述第一气缸组排出室耦接到所述排出口。
2.如权利要求1所述的压缩机，其中：
所述节约器口在所述第一气缸盖上。
3.如权利要求1所述的压缩机，其中：
所述节约器口和所述排出口在所述第一气缸盖上。
4.如权利要求1所述的压缩机，其中：
所述外壳(32)还界定：
具有多个气缸(78、79)的第二气缸组(72)；以及
对于所述第二气缸组，界定气缸盖(102)；
所述第二气缸组气缸盖分成：单个吸入室(120)；以及单个排出室(124)；
所述第二气缸组吸入室耦接到所述吸入口；以及
所述第二气缸组排出室耦接到所述排出口。
5.如权利要求4所述的压缩机，其中：
所述第一气缸组和所述第二气缸组具有相同的配流盘。
6.如权利要求4所述的压缩机，其中：
所述第一气缸组的第一气缸和所述第二气缸组的所述气缸具有第一排量；以及与所述第二吸入室相关的所述第一气缸组的第二气缸具有不同于所述第一排量的第二排量。
7.如权利要求4所述的压缩机，其中：
所述第一气缸组第一吸入室和所述第二气缸组吸入室经由所述压缩机的集油槽(140)耦接到所述吸入口。
8.如权利要求4所述的压缩机，其中：
所述外壳界定第三气缸组(74)。
9.如权利要求4所述的压缩机，其中：
所述外壳界定第三气缸组(74)，所述第三气缸组具有分成单个吸入室(122)和单个排出室(126)的气缸盖(104)。
10.如权利要求9所述的压缩机，其中：
所述第三气缸组吸入室耦接到所述吸入口；以及
所述第三气缸组排出室耦接到所述排出口。
11.如权利要求10所述的压缩机，其中：
所述第一气缸组、第二气缸组和第三气缸组各自确切地具有两个气缸。
12.如权利要求10所述的压缩机，其中：
所述第二气缸组是中心气缸组；以及
所述第一气缸组排出室和第三气缸组排出室经由所述第二气缸组排出室耦接到所述排出口。
13.一种用于使用如权利要求4所述的压缩机的方法，所述方法包括：
将第一流传递到所述吸入口；
将第二流传递到所述节约器口；
将所述第一流分成到所述第一气缸组第一吸入室和所述第二气缸组吸入室的相应的第一分支流和第二分支流；
使所述第一分支流穿过所述第一气缸组的第一气缸到所述第一气缸组排出室；
使所述第二分支流穿过与所述第一气缸组排出室并联的所述第二气缸组气缸；
使所述第二流穿过所述第一气缸组的第二气缸到所述第一气缸组排出室；以及使组合流从所述第一气缸组排出室和所述第二气缸组排出室穿过从所述排出口出来。
14.如权利要求1所述的压缩机，还包括：
电动机(200)，其耦接到所述曲轴以驱动所述曲轴的旋转。
15.如权利要求1所述的压缩机，其中：
在所述第一吸入室和所述第二吸入室之间的所述第一气缸组气缸盖的壁(134)与在所述第一气缸组的排出室和所述第一气缸组的第一吸入室和第二吸入室之间的壁(250)交叉。
16.如权利要求1所述的压缩机，其中：
所述第一气缸组气缸盖的一部分(260)阻止所述第一气缸组第二吸入室与所述第一气缸盖的配流盘中的口连通，所述口与所述压缩机的集油槽连通。
17.如权利要求16所述的压缩机，其中：
所述第一气缸组气缸盖的所述部分(260)是与另一壁(250)交叉的壁，所述另一壁将所述第一气缸组排出室与所述第一气缸组第二吸入室分开。
18.一种系统，其包括如权利要求1所述的压缩机且还包括：
排热换热器(40)；
膨胀装置(42)；
吸热换热器(44)；
从所述排出口连续地穿过所述排热换热器、膨胀装置和吸热换热器返回到所述吸入口的制冷剂流路(24)；以及
从所述制冷剂流路形成分支以返回到所述节约器口的节约器流路(50)。

说明书全文

经济型往复式压缩机

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求于2015年5月13日提交的且标题为“Economized Reciprocating Compressor”的美国专利申请号62/160,803的权益，所述美国专利申请的公开内容通过引用如整体阐述般全部并入本文。

[0003] 发明背景

[0004] 本公开涉及蒸汽压缩系统。更特别地，本公开涉及经济型往复式压缩机。

[0005] 已经提出了各种经济型往复式压缩机。在一个例子中，存在分级压缩，制冷剂的主要流连续地穿过气缸的两级，且节约器流在级间被引入。该多级压缩引入额外的阀流损失和摩擦(因为来自蒸发器的制冷剂流需要穿过两组阀和两组活塞(在第一级和第二级中))。它还限制冷却容量，因为两个级中的只有一个经由压缩机吸入口将制冷剂从蒸发器汲取到压缩机内。

[0006] 另一最近的提议涉及隔离气缸组。因此，一个气缸组的进气在压缩机吸入口处而另一气缸组的进气在压缩机节约器口处，且都排出到压缩机排出口。在双气缸组配置中，这将与吸入体积流速与节约器体积流速的近似1:1的率相关。在三气缸组情形(其中两个气缸组从吸入口汲取)中，这将具有近似2:1的比率。吸入流进气与节约器口进气的这样低的比率是不合乎需要的，因为它导致工作效率降低并减小容量。发明概要

[0007] 本公开的一个方面涉及压缩机，其包括：外壳，其界定：具有多个气缸的第一气缸组；气缸盖；吸入口；排出口；以及节约器口；多个活塞，每个活塞单独地与气缸中的相应一个气缸相关；以及由外壳保持用于绕着曲轴轴线旋转并耦接到活塞的曲轴。第一组气缸盖分成：第一吸入室；第二吸入室；以及单个排出室。第二气缸组气缸盖分成：单个吸入室；以及单个排出室。第一气缸组第一吸入室耦接到吸入口。第一气缸组第二吸入室耦接到节约器口。第一气缸组排出室耦接到排出口。

[0008] 在任何其它实施方式中的一个或多个实施方式中，节约器口在第一气缸盖上。

[0009] 在任何其它实施方式中的一个或多个实施方式中，节约器口和排出口在第一气缸盖上。

[0010] 本公开的另一方面涉及压缩机，其中：外壳还界定：具有多个气缸的第二气缸组；以及对于第二气缸组，界定气缸盖。第二气缸组气缸盖分成：单个吸入室；以及单个排出室。
第二气缸组吸入室耦接到吸入口。第二气缸组排出室耦接到排出口。

[0011] 在任何其它实施方式中的一个或多个实施方式中，第一气缸组和第二气缸组具有相同的配流盘。

[0012] 在任何其它实施方式中的一个或多个实施方式中，第一气缸组的第一气缸和第二气缸组的气缸具有第一排量。与第二吸入室相关的第一气缸组的第二气缸具有不同于第一排量的第二排量。

[0013] 在任何其它实施方式中的一个或多个实施方式中，第一气缸组第一吸入室和第二气缸组吸入室经由压缩机的集油槽耦接到吸入口。

[0014] 在任何其它实施方式中的一个或多个实施方式中，外壳界定第三气缸组。

[0015] 在任何其它实施方式中的一个或多个实施方式中，外壳界定第三气缸组，其具有分成单个吸入室和单个排出室的气缸盖。

[0016] 在任何其它实施方式中的一个或多个实施方式中，第三气缸组吸入室耦接到吸入口；以及第三气缸组排出室耦接到排出口。

[0017] 在任何其它实施方式中的一个或多个实施方式中，第一、第二和第三气缸组各自确切地具有两个气缸。

[0018] 在任何其它实施方式中的一个或多个实施方式中，第二气缸组是中心气缸组。第一气缸组排出室和第三气缸组排出室经由第二气缸组排出室耦接到排出口。

[0019] 在任何其它实施方式中的一个或多个实施方式中，用于使用压缩机的方法包括：将第一流传递到吸入口；将第二流传递到节约器口；将第一流分成到第一气缸组第一吸入室和第二气缸组吸入室的相应的第一和第二分支流；使第一分支流穿过第一气缸组的第一气缸到第一气缸组排出室；使第二分支流穿过与第一气缸组排出室并联的第二气缸组气缸；使第二分支流穿过第一气缸组的第二气缸到第一气缸组排出室；以及使组合流从第一气缸组排出室和第二气缸组排出室穿过从排出口出来。

[0020] 在任何其它实施方式中的一个或多个实施方式中，电动机耦接到曲轴以驱动曲轴的旋转。

[0021] 在任何其它实施方式中的一个或多个实施方式中，在第一吸入室和第二吸入室之间的第一气缸组气缸盖的壁与在第一气缸组的排出室和第一气缸组的第一和第二吸入室之间的壁交叉。

[0022] 在任何其它实施方式中的一个或多个实施方式中，第一气缸组气缸盖的一部分阻止第一气缸组第二吸入室与第一气缸盖的配流盘中的口连通，该口与压缩机的集油槽连通。

[0023] 在任何其它实施方式中的一个或多个实施方式中，第一气缸组气缸盖的该部分是与另一壁交叉的壁，另一壁将第一气缸组排出室与第一气缸组第二吸入室分开。

[0024] 在任何其它实施方式中的一个或多个实施方式中，系统包括压缩机且还包括：排热换热器；膨胀装置；吸热换热器；从排出口连续地穿过排热换热器、膨胀装置和吸热换热器返回到吸入口的制冷剂流路；以及从制冷剂流路形成分支以返回到节约器口的节约器流路。

[0025] 在附图和下面的描述中阐述了一个或多个实施方式的细节。从描述和附图以及从权利要求中，其它特征、目的和优点将显而易见。

[0026] 附图简述

[0027] 图1是蒸汽压缩系统的示意图。

[0028] 图2是压缩机的部分示意性垂直剖面图。

[0029] 图3是现有技术配流盘的平面图。

[0030] 图4是示出在三气缸组压缩机中的交叉流的部分横向示意性剖面图。

[0031] 图5是现有技术气缸盖的衬垫的平面图。

[0032] 图6是经济型气缸盖的衬垫的平面图。

[0033] 图7是经济型气缸盖的等距视图。

[0034] 图8是第二现有技术气缸盖的衬垫的平面下侧视图。

[0035] 图9是第二经济型气缸盖的衬垫的平面下侧视图。

[0036] 图10是第二经济型气缸盖的等距视图。

[0037] 在不同附图中的相似的参考数字和名称指示相似的元件。

具体实施方式

[0038] 图1示出具有用于在正常操作模式中沿着循环主要流路24驱动制冷剂流的压缩机22的蒸汽压缩系统20。压缩机具有吸入口26和排出口28。压缩机还包括节约器口30。压缩机具有被示意性地示为32的壳体，口在壳体中形成。

[0039] 在正常操作模式中，主要制冷剂流路24在返回到吸入口26之前穿过第一换热器40(例如充当排热换热器的冷凝器或气体冷却器)、膨胀装置42(例如电子膨胀阀等)和第二换热器44(例如用作排热换热器的蒸发器)在下游从排出口28连续地前进。

[0040] 图1还示出分支流路50作为节约器流路，其从在会合点52处的主要流路24分叉/形成分支并最终返回到节约器口30。在示例性节约器中，节约器换热器60将在会合点52的下游的主要流路和节约器流路置于与彼此的热连通中以将热从主要流路传递到节约器流路。为此，节约器换热器60具有在彼此的热交换关系中的沿着主要制冷剂流路的支腿62和沿着节约器流路的支腿64。支腿62是膨胀装置42的上游而支腿64是沿着节约器流路的膨胀装置
66(例如电子膨胀阀等)的下游。可选的节约器涉及闪蒸罐节约器。

[0041] 图1将示例性壳体32示意性地示为进一步界定多个气缸。在所示例子中，有三个气缸组70、72和74。每个示例性气缸组具有两个气缸76、77；78、79；80、81。每个气缸具有一个或多个吸入或吸气口90和排出或排气口92(例如除了总压缩机吸入口26和排出口28以外还有例如在配流盘中的压缩机内部口)。气缸组的相应气缸盖100、102、104将与排出口连通的一个或多个排出室从与吸入口连通的一个或多个吸入或吸气室分离。以常规方式，第二和第三气缸盖各自界定单个吸入室120、122和单个排出室124、126。在基准压缩机(当前的压缩机从基准压缩机被重新设计)中，第一气缸组可具有类似的布置。示例性压缩机的第一气缸组70的气缸盖100保持它的基准排出室128，但将作为单个吸入室的东西分成与第一气缸76的吸入口连通的第一吸入室130和与第二气缸77的吸入口连通的第二吸入室132。这可通过添加越过作为基准气缸盖的单个吸入室的东西的隔壁134来实现。如下面进一步讨论的，这个配置允许第一气缸组的第二气缸经由节约器口被送料，而压缩机的其余气缸从吸入口被送料。因此，第二气缸吸入室132可被称为节约器室。这允许吸入流与节约器流的近似5:1的比率。这可与(三气缸组压缩机的)整个气缸组从节约器口被送料的情况相反，因此具有
2:1的比率。

[0042] 在示例性基准压缩机中，压缩机吸入口26与集油槽140连通，且经由集油槽到吸入室。这个连通可由穿过气缸外壳(例如其界定气缸的孔)向外延伸的一个或多个通路提供。在这个例子中，有两个通路142、144，一个在气缸组的任一端处。在第一气缸组的重新设计中，第二通路144被消除(例如，如下面讨论的，该通路的一部分可被消除，其它部分待决)。
该通路用可穿过气缸外壳延伸或从节约器口30直接进入气缸盖内的通路150代替。

[0043] 在示例性基准压缩机中，压缩机排出口28经由通路160耦接到第二气缸组的排出室126。通路160可简单地在气缸盖102内。第一气缸组的排出室128和第三气缸组的排出室176经由相应的通路162、164(交叉通路)耦接到第二气缸组的排出室124。

[0044] 压缩机的示例性布局是W布局，其中三个气缸组绕着曲轴轴线圆周地以一定间隔隔开，每个气缸组的气缸轴向地间隔开并通常径向地面向外。示例性布置将气缸组126放置在三个气缸组的靠近的组的中心中。

[0045] 图2示出具有电动机200的压缩机，电动机200驱动由外壳保持的曲轴202，用于绕着中心纵轴500旋转。示例性视图是通过第二气缸组的简化垂直剖面图。

[0046] 图3示出插在气缸外壳和气缸组之一的气缸盖之间的配流盘152。对于两个示例性气缸中的每个，吸入口包括三个开口以及排出口包括三个开口。开口可由簧片阀(未示出)密封。在相对的纵向端处，有沿着相应的通路142和144的口143、145，其可用作使吸入气体从集油槽向外穿到吸入室内的吸入气体入口。在横向端处，可以有提供排出功能的口155。根据哪个气缸被涉及，口156可提供吸入功能或交叉功能。图4将第二中心气缸组的两个横向口示为交叉口。因为三个口之一在吸入室旁边，分隔盖158放置在吸入室内以为第二气缸组隔离吸入流。

[0047] 图5示出基准压缩机的两个外侧/横向气缸组的气缸盖。图6示出图7的修改的气缸盖的修改的衬垫。在具有来自中心气缸组的排出物的示例性三气缸组压缩机中，基准衬垫代表在两个外壳/横向气缸组上可用的配置。衬垫还提供基准压缩机的气缸盖布局的部分示意图(衬垫材料的各种支腿相应于气缸盖的壁，以及在支腿之间的各种间隙相应于各种室或通路)。衬垫具有相应于气缸盖的侧壁240的周边带220。排出室124、126经由衬垫的支腿230和气缸盖的相应壁250从吸入室120、122分离。基准吸入室包括与图3的两个吸入气体入口143、145(和在外侧/横向气缸组的情况下的155)配准的部分；因此，衬垫具有开放区域。图6示出图5的衬垫的修改的版本，其中受支配的气缸组转换成经济型气缸组(例如在上面的例子中的第一气缸组)。

[0048] 为了形成示例性当前第一组气缸盖100，添加额外的壁134和相关衬垫支腿234(图6)，其将隔壁250(和支腿230)连接到侧壁240(和周边带220)。此外，第二气缸77的吸入口与相邻吸入气体入口的连通必须被阻断。这可以用几个方式中的一个或多个完成。首先，可在配流盘的重新设计中移除相邻吸入气体入口145。其次，气缸盖可简单地被形成(例如铸造)有表面260(图7)以阻断吸入室132与相邻吸入气体入口145的连通。图6示出密封这个表面的额外衬垫支腿258。

[0049] 图7示出具有节约器口30的气缸盖外壳作为与吸入室132(其用作节约器室)的外壳连通的一部分。

[0050] 可选的修改可涉及修改基准中心气缸组以变成经济型气缸组。图8示出基准中心气缸组的基准衬垫。通常类似于图5的衬垫，它也包括代表围绕排出流交叉口/通路162或164的气缸盖的壁的一部分320。

[0051] 图9示出表示与图6对图5类似的相对于图8的修改的已修改的衬垫。衬垫支腿334和气缸盖壁336可类似于支腿234和壁134。

[0052] 图10示出相关修改的中心气缸组盖。在基准系统中，两个横向气缸组盖没有口，且中心气缸组盖具有排出口。然而，图7的第一修改将横向气缸组盖修改为具有节约器口30，图10的第二修改替代地将中心气缸组盖修改为具有节约器口30和排出口28。

[0053] 可在重新设计非经济型压缩机到如上所讨论的经济型压缩机的配置或重新制造现有的非经济型压缩机以成为经济型的时引入各种非对称性。与节约器流相关的气缸的排量可相对于其它气缸(例如与节约器流相关的气缸可具有比其它气缸更小的直径)来改变。为了适应在轴承载荷中的变化，可对经济型压缩机改变连接连杆小头轴承或其它轴承。例如，修改的压缩机可具有滚针轴承，而不是经济型气缸的连杆小头轴承的流体膜轴承。

[0054] 可以用另外方式使用常规或还未发展的材料和技术来制造压缩机和系统。

[0055] 在描述和下面的权利要求中“第一”、“第二”等的使用仅为了在权利要求内的区分，且并不一定指示相对或绝对重要性或时间顺序。类似地，在权利要求中将一个元件识别为“第一”(或类似术语)并不阻止这样的“第一”元件识别在另一权利要求中或在描述中被称为“第二”(或类似术语)的元件。

[0056] 在跟随有包含国际单位或其它单位的插入语的英制单位中给出度量的场合，插入语的单位是转换且不应暗示在英制单位中不存在的精确度。

[0057] 本文描述了一个或多个实施方式。然而，将理解，可进行各种修改。例如，当应用于现有的基本系统时，这样的配置或它的相关使用的细节可影响特定实施的细节。相应地，其它实施方式在所附权利要求的范围内。

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