专利名称：一种采用柱塞电磁阀的单螺杆压缩机气量分级调节方法
技术领域：
本发明属于动力机械和化工机械类，涉及一种单螺杆压缩机的调节，特别是一种采用柱塞电磁阀的单螺杆压缩机气量分级调节方法。
背景技术：
单螺杆压缩机自1970年投放市场以来，由于结构简单，性能优越，维修方便，运行可靠性好等特点，发展迅速，被广泛用于气体动力、化工、建筑、制冷和医药等领域。单螺杆压缩机在使用中，由于需气量的变化，要求压缩机排气量作相应的调节。单螺杆制冷压缩机(以下称制冷机)一般采用转动环或滑阀来调节制冷量，这两种调节方案均使机器结构复杂化，加工要求也很高；单螺杆气体压缩机(以下称压气机)则与其他容积式压缩机一样，采用进气节流、进排气管道连通、压缩机停/开和变转速等调节方法。其中，进气节流调节范围广，但节流阻力使功耗和排气温度增加；进排气管道连通虽然简单易行，但相当于排气泄漏，无端增加能耗；压缩机停/开调节的经济性好，适用于微小型压缩机，但此法除需配置较大容量的储气罐外，还对电机寿命及能耗产生不利影响；采用转速调节较为理想，但需增加一套变频调速机构，使压缩机造价提高。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种采用柱塞电磁阀的单螺杆压缩机气量分级调节方法，该方法在不改变机体结构的条件下，能够实现排气量的分级调节。
实现上述任务的技术方案是一种采用柱塞电磁阀的单螺杆压缩机气量分级调节方法，该方法在由包括螺杆、星轮在内的啮合副和具有进、排气口的密封机体所组成的单螺杆压缩机上，进行该压缩机气量的分级调节；其特征在于，将柱塞电磁阀分级安装在密封机体上，并且柱塞电磁阀的顶面与气缸内壁在同一圆柱面上，利用该柱塞电磁阀中回流孔塞的移动将回流孔口打开，螺槽容积内的部分气体就回流至压缩机的进气腔中，改变压缩机的开始压缩时间，使得该单螺杆压缩机的气量达到分级调节。
本发明的调节方法既可用于压气机，又可用于制冷机；简单易行，能够在不改变机体结构的条件下，实现排气量的分级调节；由于柱塞电磁阀的顶面与气缸内壁在同一圆柱面上，无余隙容积；压缩机未对回流气体作功，在调节工况下仍有较高效率；采用柱塞电磁阀，易于实现压缩机的自动控制。
图1为本发明调节机构的安装图；图2为本发明柱塞电磁阀的工作原理和结构图。其中，a)为图1中电磁阀的A-A剖面图，b)为电磁阀开启后气体回流的示意图；图3为单螺杆压缩机星轮转角θ2与螺杆螺槽容积V的关系曲线图；图4为柱塞电磁阀在压缩机主平面(通过螺杆轴线且垂直于星轮轴线的平面)内的安装位置图；图5为柱塞电磁阀在机体上的实际安装位置图。
附图中的标号分别表示1、机体；2、柱塞电磁阀；3、螺杆；4、星轮；5、壳体；6、弹簧支撑体；7、衔铁；8、弹簧；9、套圈；10、底板；11、电磁线圈；12、铁心；13、回流孔塞；14、回流通道；15、回流孔口。
下面结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步的具体说明。
具体实施例方式
参见附图，图1中表示柱塞电磁阀2在压缩机机体1上的安装位置，其中，表示其周向位置的β角，可视压缩机机体的具体结构而定；图中表示其周长的C值按下面的式(2)确定。
图2表示本发明所用的常闭柱塞电磁阀的工作原理和结构，该柱塞电磁阀2包括一个底板10，该底板10与一带有回流通道14的壳体5连接，在壳体5内的下部有铁心12，铁心12的周围有电磁线圈11和套圈9，套圈9的上方有弹簧支撑体6，弹簧支撑体6的腔体内放置有弹簧8，弹簧8中间有衔铁7，衔铁7上设有回流孔塞13，该回流孔塞13在电磁阀闭合时处于壳体5的上部，并将回流孔口15和回流通道14封堵。
当电磁线圈11通电后，铁心12产生的电磁力使衔铁7连同回流孔塞13克服弹簧8的力而下移，此时电磁阀开启，回流孔口被打开，封闭螺槽内气体就由回流通道9返回进气腔。
本实施例样机的主要参数容积流量(排气量)3m3/min，排气压力0.7Mpa，转速2940r/min，容积效率0.85。
确定柱塞电磁阀位置的步骤参见图3～图5图3为单螺杆压缩机星轮转角θ2与螺杆螺槽容积V的关系曲线图；图4为柱塞电磁阀在压缩机主平面(通过螺杆轴线且垂直于星轮轴线的平面)内的安装位置图；图5为电磁阀在机体上的实际安装位置图。
具体步骤为1.根据实际运行工况需要确定排气量的分级数。本实施例分为3级，即为总排气量(和螺槽容积)的100％，70％和40％。
2.根据分级数，在由压缩机设计时已知的单螺杆压缩机星轮转角θ2与螺杆螺槽容积V的关系曲线图3上，确定调节到各级排气量时相应的星轮转角θa，θb，θc。
3.根据求得的星轮转角θa，θb，θc，代入下式(1)中的θ2，即可求得每级电磁阀或回流孔口在主平面内的位置ya，yb，yc(如图4所示)。
y＝(asinθ2-b/2)/cosθ2(1)式中，a为星轮回转中心至螺杆外缘的距离；b为星轮齿宽。
4.根据压缩机的具体结构，确定电磁阀或回流孔口的安装角β，然后按下式(2)计算其相应的周长C。
C＝πdβ/360° (2)式中，d为气缸直径。若将电磁阀安置于机体1的顶部，则β＝π/2，C＝πd/4。
5.根据求得的周长C，在图5的机体上确定柱塞电磁阀2的实际位置ya′，yb′，yc′。
权利要求
1.一种采用柱塞电磁阀的单螺杆压缩机气量分级调节方法，该方法在由包括螺杆、星轮在内的啮合副，和具有进、排气口的密封机体所组成的单螺杆压缩机上，进行压缩机气量的分级调节；其特征在于，将柱塞电磁阀分级安装在密封机体上，并且柱塞电磁阀的顶面与气缸内壁在同一圆柱面上，利用该柱塞电磁阀中回流孔塞的移动将回流孔口打开，使螺槽容积内的部分气体回流至压缩机的进气腔中，改变单螺杆压缩机的开始压缩时间，使得该单螺杆压缩机的气量达到分级调节。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的压缩机气量分级数相应的柱塞电磁阀在机体上的安装位置按以下步骤确定1)根据实际运行工况确定压缩机排气量的分级数，在单螺杆压缩机星轮转角与螺杆螺槽容积的关系曲线图上确定调节到各级排气量时相应的星轮转角θa，θb，θc；2)根据求得的星轮转角θa，θb，θc，代入下式(1)中的θ2，即可求得每级柱塞电磁阀的回流孔口在主平面内的位置ya，yb，yc；y＝(asinθ2-b/2)/cosθ2(1)式中，a为星轮回转中心至螺杆外缘的距离；b为星轮齿宽；3)根据压缩机的具体结构，确定电磁阀或回流孔口的安装角β，然后按下式(2)计算其相应的周长C；C＝πdβ/360° (2)式中，d为气缸直径，若将电磁阀安置于机体的顶部，则β＝π/2，C＝πd/4；4)根据求得的周长C，在机体上确定柱塞电磁阀的实际位置Ya′，yb′，yc′。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的柱塞电磁阀包括一个底板，该底板与一带有回流孔口和回流通道的壳体连接，在壳体内的下部有铁心，铁心的周围有电磁线圈和套圈，套圈的上方有弹簧支撑体，弹簧支撑体的腔体内放置有弹簧，弹簧中间有衔铁，衔铁上设有回流孔塞，该回流孔塞在电磁阀闭合时处于壳体的上部，并将回流孔口堵住；在电磁阀开启时该回流孔塞下移，回流孔口被打开，螺槽内气体就通过回流通道回到进气口。
全文摘要
本发明公开了一种采用柱塞电磁阀的单螺杆压缩机气量分级调节方法，该方法在由包括螺杆、星轮在内的啮合副和具有进、排气口的密封机体所组成的单螺杆压缩机上，进行压缩机气量的分级调节；其特征在于，将柱塞电磁阀分级安装在密封机体上，并且柱塞电磁阀的顶面与气缸内壁在同一圆柱面上，利用该柱塞电磁阀将回流孔口打开，使螺槽容积内的部分气体回流至压缩机的进气腔中，改变压缩机的开始压缩时间，使得该单螺杆压缩机的气量达到分级调节。该方法既可用于压气机，又可用于制冷机；简单易行，能够在不改变机体结构的条件下，实现排气量的分级调节；无余隙容积，机器效率高；易于实现自动控制。
文档编号F04C18/16GK1811187SQ20061004187
公开日2006年8月2日 申请日期2006年3月2日 优先权日2006年3月2日
发明者金立军, 张淑存, 余心源 申请人:上海普度压缩机有限公司, 金立军