专利名称：具有中止吸入容量调节的压缩机的制作方法
技术领域：
本发明的领域本发明通常涉及制冷压缩机。尤其地，本发明涉及往复活塞式制冷压缩机，该压缩机安装了借助于使用中止吸入的容量调节。
本发明的背景技术和概述由于环境条件的改变，制冷和空调系统通常工作在较宽范围的负荷情况下。在这些变化的情况下为了有效地并高效地实现理想的冷却，因此最好安装一种这样的系统，该系统可以改变该系统中的制冷压缩机的容量。
各种各样的系统被发展来实现容量调节。在制冷压缩机的现有技术中所发现的各种各样的卸载和容量控制全部具有各种缺点和/或耐久性问题。这些现有技术的系统中的一些可以满意地进行工作，但是它们需要相当多的外部管子或者其它零件，这些外部管子或者其它零件在运输期间会被损坏，和/或在安装之后可能被偶然损坏。此外，安装时所需要的野外工作和这些外部系统的维护容易产生这样的错误该错误在实际工作期间产生了问题，并且增加了野外工作的费用。
在压缩机的制造过程期间，进行安装容量调节系统的其它设计。除了一个零件之外(该零件在所期望的压缩机使用寿命期间典型地是唯一需要维护的元件)，这些设计使全部主要零件在压缩机的内部。这个外部零件如此构造，以致它容易进行维护，同时还设置成可克服偶然损坏的危险。
虽然证明现有技术的内部系统可以满意地进行工作，但仍然需要提高这些容量调节系统的可靠性和使用寿命。
本发明提供了一种具有容量调节系统的产品，该调节系统使用活塞来堵住吸入口，从而减少压缩机的容量。在驱动期间供给到活塞中的高压气体被节流，从而减少了活塞的撞击速度。活塞撞击速度的减少提高了活塞、活塞密封件和活塞座的可靠性和使用寿命。
下文所提供的详细描述使本发明的另外适用范围变得显而易见。应该知道，这些详细描述和具体例子虽然简要说明本发明的优选实施例，但只是用来解释的，而并不是用来限制本发明的范围的。
附图的简要描述从详细描述和附图中可以更加完全地理解本发明，附图中
图1是安装有本发明的容量调节系统的三排径向往复运动的压缩机的局部剖视端视图；图2图1所示的内部卸载阀的放大横剖视图，该阀处于全容量位置；图3图2所示的内部卸载阀的放大横剖视图，其中卸载阀处于减少的容量位置；图4本发明的另一个实施例的内部卸载阀的放大横剖视图，其中卸载阀处于全容量位置；及图5图4所示的内部卸载阀的放大横剖视图，其中卸载阀处于减少的容量位置。
优选实施例的详细描述事实上，下面对优选实施例的描述只是示例性，而不是用来限制本发明、它的应用或者使用的。
现在参照附图，在附图中，相同的标号在整个的许多视图中表示相同或者相应的零件，图1示出了本发明的多缸制冷压缩机的主体即缸体部分，该压缩机通常用标号10来表示。压缩机10显示有三个圆柱形排(bank)12、14和16。尽管只图解了圆柱形排14和16，但是应该知道，每个气缸排可以包括一个、两个或者多个气缸，并且所图解的结构典型地是公知的商业做法，并且就压缩机本身而言只是图解性的。
每个气缸排12、14和16限制出压缩气缸20，而在该气缸20内可滑动地设置着活塞22。气缸排14显示有容量控制系统24，而气缸排16没有示出容量控制系统24。如下面所详细描述的一样，一个或者多个气缸排12、14和16可以包括容量控制系统24。气缸排16包括缸盖26，该缸盖26盖住气缸20，并且限制出吸入室28和排出室30。吸入阀32控制吸入室28和气缸20之间的连通，并且排出阀34控制排出室30和气缸20之间的连通。吸入通道36在吸入室28和压缩机10的公用吸入室(未示出)之间进行延伸，而公用吸入室又通到压缩机的入口中。排出室30通过排出通道(未示出)而与压缩机10的出口连通。
现在参照图1和2，气缸排14安装有容量控制系统24。容量控制系统24包括缸盖40、控制活塞组件42和电磁阀组件44。缸盖40盖住气缸20并且它限制出吸入室46和排出室48。吸入阀32控制吸入室46和气缸20之间的连通，并且排出阀34控制排出室48和气缸20之间的连通。吸入通道50在吸入室46和压缩机10的公用吸入室之间进行延伸。排出室30通过排出通道(未示出)而与压缩机10的出口连通。缸盖40限制出排出压力室52、吸入压力室54(参见图2)和控制通道56，排出压力室52在排出室48和电磁阀组件44之间进行延伸，吸入压力通道54在吸入室46和电磁阀组件44之间进行延伸，控制通道56在电磁阀组件44和控制室58之间进行延伸，而该控制室58由缸盖40形成。
控制活塞组件42可滑动地设置在控制室58内，并且它包括阀体即活塞60和偏压弹簧62。活塞60可滑动地设置在控制室58内，而在活塞60和控制室58之间设置着密封件。偏压弹簧62设置在活塞60和气缸排14之间，而密封件64连接到活塞60中。当活塞组件42处于它的关闭位置时，密封件64使气缸排14接合到缸体吸入通道50中。偏压弹簧62推动活塞组件42进入到打开位置上。
电磁阀组件44包括阀体66和电磁阀68。阀体66被固定到缸盖40上，并且它限制出与排出压力通道52连通的排出控制通道70、与吸入压力通道54连通的吸入控制通道72和与控制通道56连通的公用控制通道74。排出阀座76设置在排出控制通道70和公用控制通道74之间，吸入阀座78设置在吸入控制通道72和公用控制通道74之间。
电磁阀68包括螺线圈80和针阀82。针阀82设置在阀座76和78之间，并且在第一位置和第二位置之间进行运动。在它的第一位置上，排出控制通道70和公用控制通道74之间的连通被堵塞，但是吸入控制通道72和公用控制通道74之间被连通。在它的第二位置上，排出控制通道70和公用控制通道74之间被连通，但是吸入控制通道72和公用控制通道74之间的连通被阻止。借助于偏压件84，使针阀82和电磁阀68在正常情况下偏压到它的第一位置上，这实现了压缩机的全容量。驱动螺线圈80移动针阀82，并且因此使电磁阀68运动到它的第二位置上，这导致压缩机10以减少的容量进行工作。
现在参照图2，容量控制系统24示出在它的全容量或者第一位置上。在这个位置上，螺线圈80断电，并且针阀82被压靠在排出阀座76上。针阀82压靠在排出阀座76上使排出控制通道70关闭并且使吸入控制通道72打开。因此，控制室58通过公用控制通道74、吸入阀座78、吸入控制通道72和吸入压力通道54而与压缩机10的公用吸入室连通。吸入压力的流体反作用在活塞60的上、下表面上，并且借助于偏压弹簧62使活塞60从气缸排14中推开。活塞60离开气缸排14的运动使吸入通道50与吸入室46处于连通，从而允许吸入气体进行自由流动，并且允许气缸排14进行全容量工作。
现在参照图3，容量控制系统24示出在它的减少容量或者第二位置上。在这个位置上，螺线圈80通电，并且针阀82被压靠在吸入阀座78上。针阀82压靠在吸入阀座78上使吸入控制通道72关闭并且使排出控制通道70打开。因此，控制室58通过公用控制通道74、排出阀座76、排出控制通道70和排出压力通道52而与压缩机10的出口的排出压力连通。排出压力的流体反作用在活塞60的上表面上，从而反抗偏压弹簧62所产生的力而推动活塞60与气缸排14形成接合。活塞60和密封件64与气缸排14的接合使吸入通道50关闭，这阻止了处于吸入压力下的流体进入到吸入室46中。气缸排14的容量基本上减少到0。排出控制通道70设置有小孔90，该小孔90限制处于排出压力下的流体从控制通道70流动到控制室58中。借助于限制处于排出压力下的流体流到控制室58中，使活塞60的速度减少，这就减少了活塞60和气缸排14之间的撞击力。撞击力的减少使得活塞60、密封件62和气缸排14的座上的损坏和磨损减少了。这又明显地提高了压缩机10的可靠性。
在优选实施例中，活塞60的直径接近1英寸，并且它的冲程接近0.310英寸。就这些尺寸大小而言，小孔90的优选直径位于0.020英寸和0.060英寸之间，更加优选的是，该优选直径位于0.030英寸和0.050英寸之间。
使用已知的方式计算出的数据列于下表
本发明被描述成只有气缸排14安装容量控制系统24，但是在本发明的范围内，在一个以上的气缸排但不是所有缸体上具有容量控制系统24，因为需要排出增压流体来移动活塞60。就具有三个气缸排的本发明而言，安装一个容量控制系统可以使压缩机10的容量在2/3容量和全容量之间进行改变。安装两个容量控制系统24可以使压缩机10的容量在1/3容量和全容量之间进行改变。
螺线圈80被描述为在断电时使针阀82位于提供全容量的第一位置上，并且在通电时使针阀82位于提供减少的容量的第二位置上。在本发明的范围内，可以使螺线圈80工作在脉冲宽度调制方式，从而在完全减少的容量和全容量之间提供极小量的容量。以这种方法，并借助于在两个缸体上安装容量控制系统24，压缩机10的容量可以在1/3容量和全容量之间选择成任何容量。
现在参照图4和5，图中示出了容量控制系统124。除了喷孔90已从排出控制通道70移位到衬垫92中之外(该衬垫92设置在缸盖40和阀体66之间)，容量控制系统124与容量控制系统24相同。容量控制系统124的工作和功能与在上面所描述的容量控制系统24的相同。图4图解了处于全容量的容量控制系统124，而图5图解了处于减少的容量的容量控制系统124。
本发明的描述实质上只是示例性，因此，没有脱离本发明的要点的各种变型规定为本发明的范围内。这些变型不能被认为脱离了本发明的精神实质和范围。
权利要求
1.一种制冷压缩机，它具有缸体，该缸体限制出多个气缸，并且具有缸盖、位于缸盖中的排出室和位于缸盖中的吸入室，该排出室与所有的气缸进行压力导通，而吸入室与至少一个气缸处于压力连通中；通道，该通道把压缩机入口连接到所述吸入室中；位于缸盖中的卸载阀，该阀具有活塞，该活塞借助于排出压力下的流体沿着一个方向进行运动，从而关闭所述的卸载阀，并且借助于吸入压力下的流体沿着相反方向进行运动，从而打开所述卸载阀；流体伺服阀，该流体伺服阀致动所述卸载阀，所述伺服阀安装在缸盖上，从而把所述卸载阀连接到吸入室中，从而在希望给所述至少一个气缸进行加载时允许吸入压力下的流体打开所述卸载阀；及通道，该通道具有流动限制小孔，该小孔设置在所述排出室和所述卸载阀之间，当所述卸载阀关闭时，所述小孔充分限制流动到所述伺服气缸中的气流，从而减少了活塞的速度和撞击，因此提高了可靠性和使用寿命。
2.如权利要求1所述的压缩机，还包括用来打开所述伺服阀的电磁阀。
3.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于还包括用来把所述的伺服阀推到所述打开位置上的偏压件。
4.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述偏压件把所述推到所述打开位置上。
5.如权利要求1所述的压气机，还包括衬垫，该衬垫设置在缸体和气盖之间，所述小孔是所述衬垫中的一个孔。
6.如权利要求1所述的压气机，其特征在于，所述伺服阀具有阀座件，所述通道局部延伸通过所述阀座件，所述小孔与所述阀座件隔开。
7.在一种多缸制冷压缩机中，它具有所有气缸的公用入口；排出室，该排出室与所有的气缸处于压力连通；进入室，该室位于在至少一个气缸和所述入口之间的流动管路中；及卸载阀，该卸载阀可以移动，从而打开和关闭所述入口和所述进入室之间的连通；其特征在于还包括所述卸载阀的致动器，该致动器包括流体马达；伺服阀，该伺服阀可移动来打开和关闭所述流体马达和所述排出室之间的连通；及小孔，该孔设置在所述排出室和所述流体马达之间，所述伺服阀包括滑阀，从而可交替地把流体马达连接到排出室中或者所述进入室中。
8.在一种多缸制冷压缩机中，它具有所有气缸的公用入口；排出室，它与所有的气缸处于压力连通；进入室，该室位于在至少一个气缸和所述入口之间的流动管路中；及卸载阀，该卸截阀可以移动，从而打开和关闭所述入口和所述进入室之间的连通；其特征在于还包括所述卸载阀的致动器，该致动器包括流体马达；伺服阀，该伺服阀可移动来打开和关闭所述流体马达和所述排出室之间的连通；及小孔，该孔设置在所述排出室和所述流体马达之间，所述伺服阀包括滑阀和伺服阀的电动控制器，该滑阀可交替地把流体马达连接到排出室中或者所述进入室中，流体马达和伺服可以通过来自所述排出室的流体压力来致动。
9.在一种制冷压缩机，它具有缸体，该缸体限制出多个气缸，并且具有缸盖、位于缸盖中的排出室和位于缸盖中的吸入室，该排出室与所有的气缸处于压力连通，而吸入室与至少一个气缸处于压力连通中；通道，该通道把压缩机入口连接到所述吸入室中；位于缸盖中的卸载阀，该卸载阀可以运动从而关闭和打开所述入口和吸入室之间的通道；位于缸盖中的流体伺服气缸；位于所述伺服气缸中的活塞，该活塞驱动所述卸载阀；安装在缸盖的外部上的伺服滑阀，该伺服阀把所述伺服气缸连接到排出室或者吸入室中；及小孔，该孔设置在所述排出室和所述流体伺服气缸之间。
10.按照权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述的活塞与孔的直径的比范围是50.0∶1-16.7∶1。
11.按照权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述的活塞与孔的直径的比的范围是33.3∶1-20.0∶1。
12.按照权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述的活塞与孔的面积的比的范围是2500∶1-277∶1。
13.按照权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述的活塞与孔的面积的比的范围是1110∶1-401∶1。
14.按照权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述的活塞位移与孔的直径的比的范围是12.2∶1-4.05∶1。
15.按照权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述的活塞位移与孔的直径的比的范围是8.1∶1-4.86∶1。
16.按照权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述的活塞位移与孔的面积的比的范围是77.4∶1-85.9∶1。
17.按照权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述的活塞位移与孔的面积的比的范围是344∶1-124∶1。
18.按照权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述的活塞的直径为1.0英寸和所述的孔的直径范围为0.020-0.060英寸。
19.按照权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述的活塞的直径为1.0英寸和所述的孔的直径范围为0.030-0.050英寸。
20.按照权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述的活塞的排量为0.0243英寸3和所述的孔的直径范围为0.020-0.060英寸。
21.按照权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述的活塞的排量为0.243英寸3和所述的孔的直径范围为0.030-0.050英寸。
全文摘要
一种容量控制系统具有阀，该阀关闭通到多缸压缩机中的一个或者多个气缸的入口。该阀通过处于排出压力下的流体来推动，该排出压力反作用在活塞上，从而关闭入口。小孔设置在排出压力下的流体流中，从而控制活塞的速度，从而减少撞击负荷和提高可靠性。
文档编号F04B49/22GK1400387SQ0212698
公开日2003年3月5日 申请日期2002年7月26日 优先权日2001年7月26日
发明者弗兰克·S·沃利斯 申请人:科普兰公司