功率调制涡旋机的制作方法

专利名称：功率调制涡旋机的制作方法
技术领域：
本发明涉及压缩机的功率调制，更具体来说，涉及涡旋式压缩机的功率调制。
背景技术：
为了更好地适应空调和制冷压缩机宽的负载范围，上述系统中往往需要具备功率调制特性。为了提供这种功率调制特性，人们已经采用了许多不同的技术方案，包括吸入口的控制和将排气旁流回吸入口。对于涡旋式压缩机来说，功率调制往往是通过延迟吸入的方案来实现的，在这种方案中，在各种位置上设置孔口，当孔口打开时，使相互啮合的涡旋带之间形成的压缩室与吸气源连通，以便延迟吸气开始压缩的点。这种功率调制方法实际上减小了压缩机的压缩比。虽然这种系统可以减小压缩机的功率，但是它们只能提供预定的卸载量，这种卸载量取决于卸载孔口沿涡旋线的定位。虽然在不同位置设置多个这样的孔口可以实现多级卸载，但是这种方案要增设开、闭每组孔口的各个控制装置，固而成本高，又需要占据额外的空间。

发明内容
但是，本发明却可以克服上述缺陷，只用一套控制装置，实际上就可以实现从百分之百的即全功率到零功率的连续调制。另外，本发明的系统可以在所需的任何程度的压缩机卸载情况下，实现压缩机和/或制冷系统的最大工作效率。
在本发明中，压缩机卸载是通过在压缩机工作循环中使两涡旋件周期性地轴向或径向分离一定时间而实现的。更具体来说，在本发明的布置中，一涡旋件以脉动方式径向或轴向地移向或移离另一涡旋件，以便周期性地形成通过涡旋带的尖端或凸缘的，从相互啮合的涡旋带限定的高压袋至低压袋并最终返回至吸气侧的泄漏通道。通过控制涡旋尖端或凸缘的密封和非密封的相对时间，实际上可以实现任何程度的压缩机卸载。另外，通过监测制冷系统中的各种状态，压缩机每个循环的负载和卸载的过程可以为实现一定功率进行选择，从而使整个系统实现最大的效率。例如，如果希望压缩机以50％的功率工作，那么可以使压缩机交替地五秒钟处于负载状态和五秒钟处于卸载状态，或者七秒钟处于负载状态和七秒钟处于卸载状态，其中任一种都对遇到的特定工作条件提供较大的效率。
下面描述的本发明的各实施例中，对配置可作多种变化，使一个涡旋件可相对于另一涡旋件作轴向或径向的往复运动以适应压缩机卸载的整个范围。这种只用一个控制系统提供全范围功率调制的能力，以及选择负载和卸载期间的能力相互配合，能够以较低的成本形成一个效率极高的系统。
另外，为了进一步改善在某些应用场合的系统的效率，还可以综合使用延迟吸气式功率调制和上述脉动卸载技术方案。例如，当工作条件使得系统的压力恰好在排放阀下游处于低于全负载设计水平时，压缩机的压缩比将使被压缩流体从压缩室排出时的压力过高，即，人称为过度压缩的状态。减少在上述条件下的功率的最有效的方法是减小压缩机的压缩比，从而减小压缩室排出的压缩流体的压力，使其等于或稍高于恰好在排放阀下游的系统压力，从而消除由于过度压缩造成的无效功。但是，如果当过度压缩状态已被消除而系统显示的功率进一步下降，那么，采用脉动式功率调制将更为有效，这是由于它可以避免压缩不足状态的形成。压缩不足状态是指压缩流体离开压缩室时，其压力低于恰好在排放阀下游处的系统压力的情况。因此，本发明也包括一种综合使用脉动式和延迟吸入式功率调制方法的系统，这使系统产生比单独使用上述两种功率调制方法时更大的效率。
另外，本发明可装有电机控制组件，它可控制电机的各种工作参数以提高电机负载因压缩机卸载引起下降时电机的工作效率。


现对照以下附图描述本发明，以便进一步阐明本发明的其它优点和特征。
图1是按照本发明的涡旋式制冷压缩机的局部剖视图；图2是按照本发明另一实施例的涡旋式制冷压缩机的局部剖视图；图3是类似图2的视图，但表示压缩机处于卸载状态；图4是按照本发明另一实施例的涡旋式制冷压缩机的局部剖视图；图5是图4所示实施例中阀门装置的放大视图；图6是按照本发明另一实施例的涡旋式制冷压缩机的局部剖视图；图7～15都是按照本发明的制冷压缩机的局部剖视图，其中，转动涡旋件作轴向往复运动以完成压缩机的卸载；图16～22都是按照本发明的制冷压缩机的局部剖视图，其中，非转动涡旋件作轴向往复运动以完成压缩机的卸载；
图23～28都是按照本发明的制冷压缩机的局部剖视图，其中，两涡旋件是共同转动的；图29～30都是按照本发明的制冷压缩机的其它实施例的局部剖视图，其中，非转动涡旋件作往复运动；图31是按照本发明的适于被外部动力源驱动的涡旋式压缩机的实施例；图32～34是按照本发明的涡旋式压缩机的其它实施例局部剖视图；图34A是图34中所示圈出的阀门装置的放大局部视图；图35是按照本发明的涡旋式压缩机的另一实施例的局部剖视图；图36是按照本发明的另一实施例的局部剖视图，表示按照本发明的径向卸载装置；图37是沿图36中37-37线的剖视图，表示图36所示实施例中使用的曲柄销和驱动套；图38是沿图36中38-38线的剖视图；图39是与图36相似的视图，但表示处于卸载状态的压缩机；图40是按照本发明的，图36所示实施例的一个变型的局部剖视图；图41是按照本发明的涡旋式压缩机的装有图36所示径向卸载装置的另一实施例的部分的局部剖视图；图42是与图38类似的视图，但表示图41所示的实施例；图43是表示本发明另一实施例的局部剖视图；图44是图43所示实施例处于卸载状态的局部剖视图；图45的示意图表示在压缩机以按照本发明的卸载状态工作期间用于减小电机功率消耗的装置；
图46是按照本发明的，综合周期性的涡旋带分离和延迟吸入两种卸载方式的压缩机的剖视图。
具体实施例方式
现在对照附图，请具体参阅图1，图中表示按照本发明的涡旋压缩机10。涡旋压缩机10基本属于美国专利第5,102,316号中描述的那种类型，该专利的技术内容本文用作参考。涡旋压缩机10包括一个外壳12，其中设置具有定子14和转于16的驱动电机；一个曲轴18，转子16固定在曲轴18上；用于可转动地支承曲轴18的上、下轴承箱20，22；以及压缩组件24。
压缩组件24包括一个由上轴承箱20支承的转动涡旋件26，它通过曲柄销28和传动套30连接在曲轴18上。非转动的第二涡旋件32与涡旋件26相啮合，并借助多个螺栓34和相关的套筒36轴向可移动地安装在上轴承箱20上。在涡旋件26和32之间设有欧式联轴节以防止其间的相对转动。
邻近外壳12上端设有一隔板40，在外壳上端形成一排放室42。
在工作中，当转动涡旋件26相对于涡旋件32转动时，吸气通过吸入口44抽入外壳12，通过在非转动涡旋件32设置的入口进入压缩机组件24。在涡旋件26和32上设置的相互啮合的涡旋带限定了活动流体袋，由于涡旋件16的转动，活动流体袋尺寸减小且在径向向内移动，从而通过入口46将吸气压入。然后，压缩气体通过设在涡旋件32上的排放口48和通道50排入排放室42。一个适当的响应于压力的排放阀51最好设置在排放口48内。
涡旋件32在其上表面也形成一个环形圆筒形凹槽52。在设置通道50的一条基本上不规则形状的圆筒形件54的一端伸入缸52，并将缸52分成上、下室56和58。圆筒形件54的另一端密封地固定在隔板40上。一环形环60固定在涡旋件32的上端，并包括一条轴向延伸的凸缘62，其与圆筒形件54滑动地接合，从而密封室56的敞开的上端。
圆筒形件54包括一条通道64，其一端通入上室56。一条流体管路连接于通道64的另一端，并通过外壳12向外伸至一电磁铁操纵的阀68。第二条流体管路70从阀68伸向连接在吸入口44上的吸入管路72，第三条流体管路74从阀68伸向从排放室42外伸的一条排放管路76。
为了将涡旋件32偏压成与涡旋件26密封接合的状态，以便进行正常的全负载操作，在涡旋件32上设有一个放出孔78，其在吸入压和排放压之间的一个中间压力下使室58和压缩袋之间连通。因此，室58将处于一中间压力，该中间压力与在排放口48的区域内作用在涡旋件32的上表面上的排放压力一起向涡旋件作用一个偏压力，从而迫使涡旋件在轴向上进入与转动的涡旋件26密封接合的状态。同时，电磁阀68将处于一个位置，在该位置上使上室56通过流体管路66和70与吸入管路72流体连通。
为了使压缩组件24卸载，电磁阀68响应于来自控制组件80的信号被启动，中断管路66和70之间的连通，并使管路66与排放管路76连通，从而将室56的压力增加至排放气体的压力。该排放压力所形成的偏压力将克服密封偏压力，从而使涡旋件32从转动涡旋件26轴向向上移动。该轴向移动将在有关的涡旋带尖端和涡旋件26和32的端板之间形成泄漏通道，因而基本消除吸气的连续压缩。当出现卸载时，排放阀51将移至闭合位置，从而防止高压流体从排放室42或下游系统的回流。当吸气的压缩被恢复时，电磁阀68将被启动至一个位置，在该位置上，在上室56和排放管路76之间通过管路66和74的连通将被中断，并使上室56处于通过管路66和70与吸入管路72连通的状态，从而释放轴向的分离力，然后，这使室58中的中间压力和通道50中的排放压力共同作用，再次使涡旋件32移入与涡旋件26密封接合的状态。
控制组件80最好具有一个或多个与其连接的适当的传感器82，以提供需要的信息，使控制组件80决定在该时刻存在的具体条件所需要的卸载程度。在上述信息的基础上，控制组件80将向电磁阀68送出适当的定时序列信号，使其交替地使流体管路66处于与排放管路76和吸入管路72连通的状态。例如，如果条件指示需要使压缩组件24处在50％的全功率下工作，控制组件80可以启动电磁阀至一位置，在该位置上，使管路66与吸入管路72连通10秒钟，然后再使电磁阀动作，使管路66与排放管路76连通相同的10秒钟，电磁阀68以这种方式连续转换，使压缩只在50％的工作时间出现，从而使压缩组件24的输出功能为其满负载功率的50％，当监测到的条件变化时，控制组件也改变压缩组件在负载和卸载条件下工作的相对时间，因此，压缩组件24可以响应于变化中的系统需求而在全负载即100％的功率和完全卸载即0％的功率之间变化。
图2和3表示一种与图1所示相似的轴向卸载的涡旋压缩机34，其主要区别在于使上室56与吸入和排放管路流体连通的布置。因此，相同的部件将使用相同的标号。如图所示，通道64已被通道86所取代，通道86设在一环形件60内，其一端通入上室56中，另一端穿过一径向朝外的侧壁。一条挠性管路88从通道86的外端伸向一管接头90，管接头90穿过外壳12，并带有将管接头90连接于电磁阀68的第二管路92。与图1所示一样，电磁阀68具有连接于吸入管路72和排放管路76的流体管路70和74，并响应于由传感器82监测出的条件由控制组件80控制，从而实现非转动涡旋件32在图2和图3所示位置之间的移动，该移动的方式与图1所示实施例中所描述的方式相同。虽然本实施例无需从高压的排放室42外伸的额外管接头，但是却需要挠性的流体管路88，以便适应涡旋件32和有关的环形件60的轴向移动。应注意的是，在本实施例中，圆筒形件54是借助螺母55接合在其上端而密封地固定在隔板40上的。在本实施例中，排放阀51已由固定在外壳12上的排放止回阀93所取代。应注意的是，在排放流路某处设置了止回阀是为了在压缩机处于卸载状态时防止压缩气体从系统回流而非常需要的。
图4和图5表示本发明的另一实施例94，在该实施例中，轴向卸载分离流体压力是直接从压缩机排出的排放气体提供的。在本实施例中，一管形件96适当地固定在隔壁40上，并包括一条径向外伸的凸缘98，凸缘98在圆筒形凹部中并将其分成上、下室56和58。管形件96也形成一条使压缩气体从口48流至排放室42的通道50。在管形件中设有轴向孔100，其上端通向外部并适于接纳一流体导管102。导管102穿过外壳12的顶部伸出并连接于电磁阀68。电磁阀也具有分别连接于吸入和排放管路72和76的流体导管70和74，并且以上述相同方式，响应于来自适当的传感器82的信号由控制组件80控制。
一阀件104可在孔100中轴向移动。阀件104包括一个减径部分106，当在第一位置时，用于使件96中的径向延伸的通道108和110液体连通，以便使上室56与吸入相通，而在第二位置时，用于使径向通道110与径向通道112流体连通，以便使来自排放流路50的排放气体进入上室56。还设有一条通道113，在阀104工作中，通道113在孔100的底部和通道50之间连通，以便从阀104以下的区域排气。还设有一个弹簧114，其有助于使阀104偏压至其第二位置，而通过通道112和通道113进入孔100的高压排放流体用于将阀104偏压至其第一位置。
如图所示，阀件104和电磁阀68都处于满负载工作位置，其中，电磁阀68处于使流体导管102与吸入管路72连通的位置，而阀件104处于使上室56通至处于吸入压力的外壳12内部的位置。当需要使压缩机卸载时，电磁阀68将被驱动至使管路112与管路74连通的位置，从而使高压的排放流体作用在阀件104的上端。上述高压流体与弹簧114一起使阀件104向下移动，从而关闭径向通道110与径向通道108的连通，并打开径向通道110和径向通道112之间的连通。然后排放压力流体流入上室56，因而克服由于室58通过通道78与中间压力的压缩室连通而产生的中间压力偏动力，并使涡旋件32从转动的涡旋件26轴向向上移动。应注意的是，用于将排放压力流体送至上室56的较短流路可保证压缩机的迅速卸载。
图6表示与图4和5所示实施例相似的一个改进实施例，其区别在于电磁阀68位于外壳12中。本实施例可以无需设置穿过外壳高压部分的另外的流体导管，只需要用于驱动电磁阀68的供电。在所有其它方面，本实施例的结构和工作都与图4和5所示实施例的描述基本相同，因而相应的部件使用相同的标号。
虽然在前述各实施例中，非转动的涡旋件是从转动的涡旋件轴向向上移动而卸载的，但是，将相同的原理应用在转动的涡旋件上。图7～15表示一系列这样的实施例。
现在参阅图7，一涡旋压缩机140类似于上述各压缩机，不同之处在于，非转动涡旋件142不可活动地固定在轴承箱144上，而转动涡旋件146则可轴向活动。还可以看出，压缩机140是一种高压侧机(high side machine)，即，吸入口149直接连接在非转动涡旋件142上，而外壳12的内部处于排放压力下。在本实施例中，转动涡旋件146是轴向可移动的，并借助转动涡旋件146的主轴承箱144间形成的一个压力室148被偏压成与非转动涡旋件142接合的状态。在主轴承箱144中设有一环形凹槽150，在凹槽150中设置一适当的环形弹性密封件152，其密封地接合转动涡旋件146的下表面，以便防止室148和处于排放压力下的外壳12内部之间的流体连通。在主轴承箱144上，环绕轴18设有第二环形密封154以防流体泄漏。穿过转动涡旋件146的端板设有一条小的通道156以便使室148与处于吸入和排放压力之间的中间压力的压缩室连通。另外，主轴承箱内的一条通道158从室148向外延伸，一端与流体管路160连接。管路160的另一端穿过外壳12向外伸并连接在电磁阀162上。一条第二流体管路164在电磁阀162和吸入管路148之间延伸。
在工作中，向腔148供送中间压力的流体，从而偏压转动涡旋件146，使其与非转动涡旋件142密封接合。此时，电磁阀162处于防止管路160和162之间流体连通的位置。为了使压缩机140卸载，电磁阀162被驱动至使管路160与管路164连通的位置，从而使室148中的中间压力通至吸入侧。然后，压缩袋中的压力使转动涡旋件146在图中向下的方向轴向移动，压缩弹性密封152，从而形成通过转动和非转动涡旋件146，142的涡旋带尖端和有关端板的泄漏通路。虽然通道156可以继续在稍高于吸入压力的压力下向室148提供流体，但是，只要电磁阀162处于使吸入管路149和室148保持流体连通的位置，通道158，流体管路160和164，以及通道158的相对尺寸使得室148中压力不足以使转动涡旋件148被偏压成与非转动涡旋件142密封接合的状态。电磁阀162在打开和闭合位置之间循环，以便和前述方式相同地使压缩机同期性地负载和卸载。
图8表示图7所示实施例的一种变型140a，其中设有多个弹簧166。弹簧166装在轴承箱144a中的凹槽168中，抵靠转动涡旋件146的端板，以便有助于迫使转动涡旋件与非转动涡旋件142密封接合。弹簧166的主要作用是在压缩机140a最初启动时为转动涡旋件146提供最初的偏压力，但是，在工作中当电磁阀1 62闭合时也有助于使压缩机140a更迅速地负载。
图9表示图7和8所示实施例的另一种变型140b。在本实施例中，外壳12设有一个隔件170，将其分成一高压排放室172和一个低压吸入室，排放口174通过导管176连接在高压排放室172上，压缩组件则设置在低压吸入室中。另外，在本实施例中，轴密封154已由第二环形密封178所取代，第二环形密封位于密封150b径向以内并与其同心。因此，曲柄销28和传动套30所在区域将处于吸入压力下，从而避免了从也处于吸入压力的油池向其供送润滑油时产生的任何问题。应注意的是，在图7和8的实施例中的油池处于排放压力，因而不存在与向上述传动件供送润滑油有关的任何问题。
图10的实施例140c基本与图9的实施例相同，不同之处在于，除了由室148b中的中间压力形成的偏动力以外，在转动涡旋件156和主轴承箱144之间还设有多个弹簧180，其主要是在启动时，但是也在压缩机再次负载中起到对照图8所述相似的作用。
在图11所示实施例中，非转动涡旋件182设有一环形凸槽184，其中可移动地设置一环形活塞件186。环形活塞件186的下表面抵靠转动涡旋件146的端板189的一个径向向外延伸的部分187，并在其上设有径向的内、外环形密封188，190，其密封地接合凹槽184的径向的内、外壁。一条设在非转动涡旋件182上的径向延伸的通道192与凹槽184的上部连通，并具有连接于其外端的流体导管194。流体导管194穿过外壳12向外伸向电磁阀196。一条第二流体导管198将电磁阀196连接在吸入管路200上，而一条第三流体导管则将电磁阀196连接在排放管路204上。
在正常的全负载工作条件下，转动涡旋件146被通过放出通道208进入室206的中间流体压力偏压而与非转动涡旋件密封接合。此时，凹槽184的处于环形活塞件186上方的区域通过电磁阀196及导管194和198通至吸入侧。当条件指示压缩机需要部分卸载时，电磁阀将被驱动以便使流体导管194通过导管202与排放管路204连通。然后，环形活塞186上方区域被排放压力下的流体加压，从而使转动涡旋件向下轴向移动。如上所述，电磁阀196的周期性转换将使压缩机反复负载和卸载，使卸载程度取决于有关传感器和控制组件(未画出)。应注意的是，在本实施例中，压缩机是一高压侧机，因而吸入口200直接连接在非转动涡旋件182的吸入口上。
图12的实施例208是上述图9的轴向卸载布置和图9的转动涡旋件偏动布置的综合。因此，与图9和11中相应的零件使用相同的标号。在本实施例中，转动涡旋件的中间压力轴向偏压室148b完全与由凹槽184和环形活塞186限定的卸载排放压力偏压室相分离。
以相同的方式，图13的实施例是上述图8所示中间压力偏压布置和图11的轴向卸载偏压布置的综合。因而这些附图中，相应的部件使用相同的标号。
图14表示的实施例212中，外壳12包括一个在排放压力下的上室214和一个在吸入和排放压力之间的中间压力的下室216，因此，吸入管路234直接连接在非转动涡旋件224上。另外，在转动涡旋件222和非转动涡旋件224之间绕外周可设置一环形密封225。通过通道226提供的室216中的中间压力偏压转动涡旋件222，使其与非转动涡旋件224成密封关系。为了使压缩机212卸载，设有一电磁阀228，一条第一流体管路230穿过外壳12，并连接在下轴承箱233中的通道231的一端上。一条第二流体管路232连接在吸入口234和电磁阀228之间。当电磁阀228被打开时，作用在转动涡旋件222的下表面上的中间压力将通过通道231，流体管路230，电磁阀228和流体管路232通至吸入侧。由于通道231，管路230和232以及电磁阀228所定的尺寸形成大于通过通道226的流动容积加上向轴承箱和转动涡旋件222之间区域的泄漏的一个流动容积，因而作用在转动涡旋222上的偏动力将被减轻，从而使压缩室中的流体的力可将转动涡旋件222从非转动涡旋件224轴向移开。一旦电磁阀228闭合，外壳12的下室216中的中间压力流体的泄漏流与来自通道226的流一起将迅速地恢复作用在转动涡旋件222上的偏压力，从而恢复完全压缩。与上述各实施例一样，电磁阀228响应于来自控制组件(未画出)的信号的周期性启动使压缩机周期性地负载和卸载，从而能够进行从100％至0％的功率调制。
图15所示的实施例综合了图14的中间压力的下部外壳和转动涡旋件的偏动布置的特征和图11所述的排放压力卸载布置。因而相应的部件使用相同的标号。另外，如对照图8，10和13所作的描述一样，设有多个弹簧238，其位于设在主轴承箱242中的凹槽240中，并作用在转动涡旋件222的端板的下表面上。如上所述，弹簧238主要用来偏压转动涡旋件222，使其在最初启动时与非转动涡旋件182相密封接合，也有助于压缩机230的再次负载。压缩机236的完全与减小的负载也是以上述相同的方式借助电磁阀196的周期性驱动而完成的。
图16所示的本发明另一实施例244与图1的实施例基本相似，包括一个外壳12，隔板246将外壳12内部分成一个排放室248和一个在吸入压力下的下室250。一圆筒形件252固定在板246上，并限定了一条流路254，其用于从轴向可移动的非转动涡旋件258的上排放口256输送压缩流体。非转动涡旋件258上表面设有一环形凹槽，它被一圆筒形件252上径向外伸的环形凸缘264分成上、下室260，262。一条通道266使下室262与中间压力的压缩袋流体连通以提供迫使非转动涡旋件258与转动涡旋件268密封接合的偏压力。一个环形板件269固定在非转动涡旋件258上，密封地且滑动地接合管形件252，并用于封闭室260的顶部。一个响应于压力的排放止回阀270也设置在非转动涡旋件258上。
设有一两通路阀270，通过流体管路274连接在排放导管272上，并通过流体管路272和管形件252中的通道278连接在上室260上。一条通道280设置在非转动涡旋件258和板269之间，并在上室260和处于吸入压力的外壳下内部250之间延伸。通道280的作用是连续地使上室260连通于吸气压力。当电磁阀270处于闭合位置时，如图所示，压缩机244将被完全负载。但是，当响应于选定的监测条件，电磁阀270被控制组件(未画出)驱动至打开位置时，上室260将被基本增压至排放压力，从而克服用于将非转动涡旋件258偏压向转动涡旋件268的排放压力和吸入压力的合力。因此，非转动涡旋件258轴向向上移动，从而使压缩机244卸载。应注意的是，在本实施例中，必须相对于通道280的尺寸来选择管路274和276及通道278的尺寸，以便在上室260中形成实现卸载的足够压力。另外，上述通道的相对尺寸会影响压缩机244在负载和卸载状态之间循环的速度，以及完成和维持卸载所需要的排放气体的体积。
图17的实施例与上述图16的实施例基本相似，不同之处在于，弹簧偏压室282被包括在中间压力室内。因此，相应的部件使用相同的标号。如上所述，弹簧280的作用主要是在启动时有助于将非转动涡旋件158偏压成与转动涡旋件244的密封关系。在所有其它方面，压缩机244的操作基本与对照图1和16所作的描述相同。
图18表示按照本发明的另一实施例284。压缩机284包括一外壳12，它具有一块隔板286将其分成排放室290和处于吸入压力的下室292。一圆筒形件294适当地固定在板286上，并滑动地、密封地接合轴向可移动的非转动涡旋件296的一个圆柱形部分，以便限定一条排放口300的排放流路298。一个响应于压力的排放止回阀302固定在非转动涡旋件296上，用于防止排放流体从室290回流入压缩室。非转动涡旋件296包括一对设在其外周上的环形阶梯部分304，306，其与主轴承箱312上的互补部分308，310配合以限定一个基本呈环形的室314。另外，非转动涡旋件296包括一条径向向外突出的凸缘部分316，其与主轴承箱312上的径向向内突出的凸缘部分318配合工作以便限制非转动涡旋件296的分离运动。设有一电磁阀320，通过主轴承箱312中的通道322和流体管路324与室314流体连通。流体管路326和328分别用于电磁阀320与排放管路330及吸入管路332的相互连接。
与上面的描述相似，当压缩机284如图所示在正常的完全负载状态下工作时，电磁阀320将处于使室314通过通道322和流体管路324和328与吸入管路332相连通。在上述条件下，室290中排放压力流体产生的，作用在非转动涡旋件296的流路298内的内表面上的偏压力将用于迫使非转动涡旋件296与转动涡旋件334密封接合。当需要使压缩机284卸载时，电磁阀320将工作而使室314通过流体管路326，324和通道322与排放压力流体连通。然后，在室314中形成的压力将用于克服作用在非转动涡旋件296上的偏压力，从而使其轴向向上运动，并与转动涡旋件334脱离密封接合，以便使压缩机284卸载。为了使压缩机再次负载，电磁阀320将工作，使室314中的排放压力流体通过通道322和流体管路324，328通至吸入管路322，从而使作用在非转动涡旋件296上偏压力可以使其轴向向下地移回到与转动涡旋件334密封接合的状态。如上所述，电磁阀320的工作响应于一个或多个传感器监测出的系统状态，由一适当的控制组件(未画出)控制，从而使压缩机284按照需要周期性地负载和卸载。
图19所示的本发明的另一个实施例336与图18的实施例相似，相应的零件使用相同的标号加符号“′”。在本实施例中，外壳12′的下部192′处于通过转动涡旋件334′内的通道338提供的中间压力，也是用于施加向上的偏压力。另外，环形件340包括阶梯部分308′，310′，环形件340是单独制造并固定在主轴承箱342上的。环形件340也包括一个部分344，它的一部分与转动涡旋件334′的端板有重量关系，当压缩机336处于卸载状态时用来限制其向上的运动。另外，设有一条内部挠性吸入管路346，它连接在吸入管路332′及非转动涡旋件396′上。在管路346与非转动涡旋件296′的连接部设有一止回阀348，其用于当压缩机336卸载时防止被压缩的流动的回流。在流体管路328连接点的上游，在吸入管路332′中也可以设置一个吸入控制装置350。吸入控制装置350受控制组件(未画出)控制，用来限制通过吸入管路332′的吸入气流，因此，在其下游减小的压力有助于在从卸载到负载操作的过渡期间，以及压缩机336最初启动时排空室314′。在所有的其它方面，压缩机336的操作，包括周期性的负载和卸载，都与上面的描述相同。
图20表示本发明的另一个实施例352。压缩机352包括一个非转动涡旋件354，它借助多个套筒358轴向可移动地安装在主轴承箱356上，套筒358由紧固件360固定位置。套筒358和紧固件360配合工作使非转动涡旋件354精确地和不可转动地定位，同时使其可作有限的轴向运动。一个分离环形凸缘环362固定在非转动涡旋件354上，并与一个径向在外设置的静止凸缘环形件364配合从而在其间限定了一个密封的分离室366。环形件364包括一条通道368，液体管路370的一端连接在通道368上，另一端连接在电磁阀372上。与前面的描述相似，电磁阀372包括分别连接在排放管路378和吸入管路380上的流体管路374和376。压缩机352的工作与前面的描述基本相同，电磁阀372同期性地使室366与排放压力流体和吸入压力流体相连通，从而使压缩机352周期性地负载和卸载。
图21表示本发明的另一个实施例382。压缩机382综合了压缩机352的分离室布置和图19所示压缩机336的吸入气体供送布置和中间压力外壳。因而相应的部件使用相同的标号加上符号“″”，而且其工作基本上与前面的描述相同。
图22表示本发明的进一步变型。压缩机384基本与图16所示压缩机相同，不同之处在于，压缩机384包括一个两通路电磁阀386，它通过流体导管390连接在吸入管路388上，一个下面将描述的改进的通道分置，并省去了限定上室260的盖269。图中相应的部件使用相同的标号，加符号“″”。另外，轴向可移动的非转动涡旋件258″的安装布置与对照图20所作的描述基本相同，因而相应的部件使用相同的标号加上符号“′”。在本实施例中，电磁阀也通过第一流体管路392，第二内部挠性流体管路394和非转动涡旋件258″中径向延伸的通道396连接在室262″上。另外，设有多个分离弹簧398，其与套筒358′共轴设置，在主轴承箱400和非转动涡旋件258″的下表面之间延伸。
在正常的全负载工作中，作用在非转动涡旋件258″的通道254″内的内表面上的排放压力和通过通道266″输入的室262″中的中间压力流体所产生的合力偏压，非转动涡旋件258″，使其与转动涡旋件268″密封接合。在上述条件下，电磁阀386将处于闭合位置，从而防止室262″和吸入管路388之间的流体连通。当监测到的系统状态指示需要使压缩机383卸载时，电磁阀386将打开，从而使室282″通过通道396，以及管路394，392和390与吸入管路388相通，从而减轻在非转动涡旋件258″上的中间偏压力。由于上述偏压力减轻，来自两涡旋件间压缩的流体和弹簧398的作用力的合力将使非转动涡旋件258″从转动涡旋件268″轴向移开，脱离与它的密封接合状态，从而使压缩机384卸载。当然，通道396，管路394，392和390，以及电磁阀386相对于通道266″所定的尺寸应保证室262″的充分畅通。响应于上述系统状态，压缩机384的周期性卸载和负载以同上面描述基本相同的方式完成。
本发明也适用于双转动涡旋式压缩机。图23～28所示为这种压缩机。
图23表示一种双转动涡旋压缩机402。压缩机402包括第一和第二涡旋404，406，它们由轴向相互偏置的上、下轴承件410，412支承在外壳408中。上轴承件410是在一板件415中形成的，板件415也用于限定一个排放室414，从上涡旋件404的排放口416排出的压缩流体通过通道418流入排放室414。排放口416上重叠设置一个排放止回阀420。下涡旋件406可转动地支承在下部壳体422中。一个上部壳体包围上涡旋件404，固定在下部壳体422上，并与下部壳体422和上涡旋件404一起限定一个中间压力偏压室426和一个分离室428。一条流体通道430设置在上涡旋件404中，从中间压力的压缩袋延伸至偏压室426，以便向其提供流体压力，它与作用在上涡旋件404的通道418内的排放流体压力一起偏压上涡旋件404，使其在完全负载工作中与下涡旋件402密封接合。
在上涡旋件404中还设置一条第二通道432，从分离室428延伸至上涡旋件404的圆柱形外壳部436的外周上形成的环形凹槽434。环形凹槽434与一条轴承件410中设置的，且径向向外穿过板件415的通道438连通。
设有一电磁阀440，它的工作由一控制组件(未画出)响应于由适当传感器(未画出)监测到的系统状态来进行控制。电磁阀440包括一条连接于通道438的第一流体导管442，一条连接于排放管路448的第二流体管路和一条连接于吸入管路452的第三流体管路452。
当压缩机402在完全负载条件下工作时，电磁阀440将处于使分离室428通过通道432，凹槽434，通道438，以及管路442和450与吸入管路452连通的位置。为了使压缩机402卸载，电磁阀将使室428连接于排放管路448，从而使其加压至排放压力。室428中排放压力流体产生的力用于使涡旋件404轴向移离涡旋件402，与其脱离密封接合状态，从而使压缩机卸载。电磁阀的工作将使压缩机402以和上面的描述基本相同的方式周期性地卸载。
图24表示按照本发明另一实施例的双转动涡旋式压缩机454。压缩机454在结构和工作上与压缩机402基本相同，不同之处在于，压缩机454未设中间压力偏压室，而只利用排放压力来偏压可轴向移动的上涡旋件，使其与下涡旋件密封接合。因而相应的部件使用相同的标号加上符号“′”。
图25表示另一实施例的双转动涡旋式压缩机456。压缩机456与压缩机402和454基本相同，不同之处在于，压缩机456未设置压缩机402中的那种中间压力偏压室，而是采用了在上部壳体424″的径向向内延伸部分460和上涡旋件404″的上表面之间延伸的多个弹簧458。因而与压缩机402相应的部件使用相同的符号加上符号“″”。弹簧458用于与通道418″中的排放压力共同轴向地偏压上涡旋件404″，使其与下涡旋402″密封接合。在所有其它方面，压缩机456的工作与前面的描述基本相同。
图26表示另一实施例的双转动涡旋式压缩机462。压缩机462与压缩机402，454和456很相似，相应的部件使用相同的件号加上符号“”。
如图所示，压缩机462装在密封外壳464的底部，与压缩机402，454和456相比，处于颠倒位置。排放口466设在涡旋件406上，用于通过止回阀470将压缩流体排至一个室468，从室468通过一条穿过传动轴476的通道474流向设在外壳上部中的电机室472。驱动电机设在电机室472中并包括一个定子478和一个固定在曲轴476上的转子480。轴向可移动的涡旋件404可转动地支承在壳体464下端部483中形成的一圆筒形轴承箱482中，并形成一排放压力偏压室484。为了向室484供送排放压力流体，在主轴承箱488中设有一条通道486，它连接于下部壳体部分483中的第二通道490。通道490通入室484，因而将高压排放流体从电机室472送至室484，以偏压涡旋件404，使其与涡旋件406在正常的全负载工作中密封接合。一条第二通道432从凹槽434穿过下部壳体部分483至流体导管442。应注意的是，室484也可以通过设置一条从介于吸入压力和排放压力的压缩袋穿过涡旋件404的端板并通至室484的通道而增压至中间压力，从而无需设置通道486和490。或者，排放压力流体也可以借助一条穿过涡旋件404″，从口466通入的控制袋延伸至室484的通道向室484供送。
压缩机462的工作，包括由控制组件和有关传感器(未画出)控制，响应于电磁阀440的驱动而进行的负载和卸载，都与压缩机454的工作基本相同。
在图27表示的另一实施例的双转动涡旋式压缩机494中，下部主动涡旋件可轴向移动。压缩机494包括一外壳496，其中可转动地支承着上、下涡旋件498，500。设有一隔板502，将排放室504与下部吸入压力室506分开，还包括一个圆筒形轴承部分508，其用于借助圆柱形部分510可转动地支承上涡旋件498，圆柱形部分510内限定一条从排放口514经过排放止回阀516至排放室504的排放流路512。上涡旋件498包括一环形腔518，它以向外面对的关系通至下涡旋件500。一环形活塞件520活动地设置在环形腔518中，用于响应设在活塞件520上方的分离室522的压力将分离力作用在下涡旋件500上。为了向室522提供排放压力流力，在涡旋件498中设有一条通道524，从室522穿过圆柱形部分510，并从圆柱形部分510径向向外地通入一环形凹槽526。一条第二通道528基本径向向外地穿过板502并连接于流体管路530，管路530则连接于电磁阀532。电磁阀532也具有一条伸向排放导管586的流体管路534和另一条向吸入管路540的流体管路538。
下部涡旋件500通过下部轴承542可转动地被支承，并包括一个带内花键的中心毂部544，其适于可轴向移动地接纳一个具有互补花键的驱动轴546。一条中间压力放出通道548在下涡旋件500端板上形成，用于将偏压流体从中间压力压缩袋送向其下方的偏压室550。端板552固定在上涡旋件498上，并包括一条环形凹槽554，其中设有一条环形密封556。密封556接合下涡旋件500的下表面以便使室550与吸入压力室506相密封。
在完全负载工作中，由于室550中的中间压力流体产生的力，下涡旋件500被轴向向上偏压，与上涡旋件498密封接合。在上述状态下，电磁阀处于使室522与吸入管路540流体连通的位置。当系统条件指示需要较低的输出功率时，电磁阀被驱动至使室522与排放管路536流体连通的位置从而使522增压，使活塞520进行轴向向下的运动。活塞520又使下涡旋件500轴向向下移动，与上涡旋件498脱离密封接合。当电磁阀循环回使室522通至吸入管线540的位置时，室550中的中间压力产生的偏压力使下涡旋件500返回与上涡旋件498密封接合的状态。一控制组件和有关的传感器，以同上面的描述相同的方式控制在负载和卸载之间的循环工作。
图28表示另一实施例的双转动涡旋式压缩机558，它与对照图27所作的描述基本相同，不同之处将在下面描述，相应的部件使用相同的标号加上符号“′”。压缩机558采用通过通道560送至室550′的排放压力流体偏压下涡旋件500′，使其与上涡旋件498′密封接合。压缩机558的其它工作与前面的描述基本相同。
图29表示本发明另一实施例的压缩机562。压缩机562与图20所示压缩机352相似，不同之处将在下面描述，因而相应的部件使用相同的标号加上符号“”。压缩机562设有构成外壳566一部分的隔板564，并将外壳内部分成一个高压排放室568和一个低压吸入部分570。隔板564包括一个中央圆筒形部分572，它适于可密封地移动地接纳可轴向移动的非转动涡旋件354″的一个圆柱形部分574。圆柱形部分574包括多个与部分572上的开口578对准的径向开口576，以便限定从排放口580经排放止回阀582至排放室568的气体通道579。一盖板584固定在圆柱形部分574上以封闭通道579的上端，也与圆筒形部分572一起限定一个在其间的中间压力偏压室586。一条流体通道588从中间压力的压缩袋延伸至室586，用于提供将轴向可移动的涡旋件354″偏压成与转动涡旋件590密封接合状态所需的流体压力。包括压缩机562的循环负载和卸载的操作与对压缩机352和上述其它实施例的描述基本相同。
图30表示本发明另一变型的压缩机592。压缩机592与图29所示压缩机562基本相同，不同点将在下面描述，因而相应的部件使用相同的标号加上符号“″″”。压缩机592装有一个两通路的电磁阀594，它具有一条连接于室586″″的流体管路596和一条连接于吸入管路380″″的第二流体管路598。另外省去了件362和364，代之以偏压弹簧600，其共轴地套在套筒358″″上。
在完全负载工作中，室586″″中的中间压力产生的偏压力将向下偏压轴向可移动的非转动涡旋件354″″，使其与转动涡旋件590″″密封接合，上述工作方式与前面的描述相同，并将克服弹簧600产生的分离力。当系统状态指示需要卸载时，电磁阀594从闭合状态(防止室586″″在完全负载工作中与吸气侧相通)转换成打开状态，从而使室586″″与吸入管路380″″相通并减轻作用在涡旋件354″″上的偏压力。由于偏压力减轻，因而弹簧600及压缩中的流体的压力产生的力将使轴向可移动的涡旋件354″″向上移离与转动涡旋件590″″密封接合的状态。如前所述，电磁阀594将由控制装置响应于有关传感器而控制，周期性地使压缩机592负载和卸载，从而实现所需的功率调制程度。
虽然在前述各实施例中都是密封电机型压缩机，但是，本发明也适用于采用外部驱动的压缩机，例如自动空调系统的压缩机。在这种环境中使用本发明可以无需现今系统中通用的昂贵的离合器系统。
图31表示一种专用于外部动力源的压缩机602。压缩机602在结构上与图16所示压缩机244相似，不同之处将在下面描述，因而相应部件使用相同的标号加上符号“”。
压缩机602装有一个三通电磁阀604以替代压缩机244的两通路电磁阀，因而它包括连接于排放管路272的流体管路606和连接于吸入管路610的第二流体管路608。应注意的是，如果需要，在相同的布置中也可以使用两通路电磁阀。由于电磁阀604用来在卸载时将上室260直接通向吸入管路610，因而省去了在压缩机244中设置的连续敞开的通路280。压缩机602的传动轴612穿过适当的轴承装置616和密封装置618伸出外壳614，并适于连接在一个适当的外部动力源上，例如通过普通的皮带轮和V型皮带或类似装置连接在一汽车发动机上。
在工作中，外部动力源连续地驱动传动轴612，使转动涡旋件268连续转动。当系统状态指示需要冷却时，电磁阀604被适当的控制装置定位，以便使室260与吸入管线610流体连通，从而减轻了分离力，使通过通道266供送中间压力流体的室262能够产生一个偏压力，该偏压力与作用在非转动涡旋件258的通道254内的表面上的偏压力一起，将使非转动涡旋件258偏压成与转动涡旋件268密封接合的状态。当系统的要求已被满足时，电磁阀604被驱动至使室260与排放管路272连通的位置，从而产生一分离力，使非转动涡旋件轴向移离与转动涡旋件268密封接合的状态，从而使压缩机602卸载。压缩机602的周期性控制以和上面描述相同的方式实现，因而当这种系统在汽车中应用时可以无需设置离合器。
虽然在前述各实施例中使用被压缩机的流体来实现各压缩机的负载和卸载，但是，本发明也可以使用其它类型的产生力的装置来实现两涡旋件中某一涡旋件的轴向移动，从而完成这一卸载。这种布置的实施例将对照附图32～34进行描述。
图32表示一密封压缩机620，它包括一个外壳622，一个板624将外壳内部分成一个排放室626和一个吸入压力的下部628。一轴承箱630固定在外壳622中并可转动地支承着一根曲轴632，曲轴632被驱动地连接在转动涡旋件634上。一个轴向可移动的非转动涡旋件636借助套筒638和紧固件640安装在轴承箱630上，因此，涡旋件636可沿套筒638滑动，但是不可作周向或径向运动。非转动涡旋件636在上表面有一偏压室642，环形凸缘件644的一端伸入其中。凸缘件644的另一端固定在板624上。非转动涡旋件636的一个圆筒形部分646向上穿过环形凸缘件644伸入排放室626，以形成一条从排放口650通过止回阀652向上延伸的排放通道648。邻近部分646的上端设有多个周向间隔开来的径向开口654，从而使通道648与排放室626连通。一盖板656固定在部分646的上端，并且也包括使排放流体进入排放室626的开口658。非转动涡旋件636也包括一条从中间压力的压缩袋伸至偏压室642的通道660，因而可向室642提供中间压力的流体，以便将非转动涡旋件636在正常的全负载工作中轴向地偏压至与转动涡旋件634密封接合的状态。当然，这个中间压力产生的偏压力受助于作用在非转动涡旋件636的上表面的排放压力。
在本实施例中设有一个卸载机构662，它包括一个支承在圆筒形凸缘支承件666上的适当的施加压力的促动器664，支承件666则密封地固定在一个设在外壳622顶部上的管接头668上。促动器的轴670向下伸过件666和接头668，且其下端连接在盖板656上。促动器664可以是任何适当类型的，它可以将一个拉力作用在非转动涡旋件636上，例如它可以是一个电驱动的螺线管，一个气动或液压驱动的活塞和缸装置，或者是任何类型的机械、磁、电机、液压、气动、或弹簧式装置。促动器的工作由一控制组件672响应于由适当的传感器674监测的系统状态而进行控制。
如前所述，在全负载工作状态下，室642中的中间压力流体将与通道648中的排放压力流体共同偏压非转动涡旋件636，使其与转动涡旋件634密封接合。当系统状态指示需要卸载时，控制组件672将使促动器664工作，以便在非转动涡旋件636上作用一个分离力，从而使其从与转动涡旋件密封接合的状态移离。当需要恢复全负载工作时，促动器664将被再次启动，从而使中间压力室642的偏压力和通道648中的排放压力再次使非转动涡旋件636移入与转动涡旋件634密封接合的状态。促动器664设计得能够迅速地循环工作，以便能够以和前面所描述的相同方式使压缩机620周期性地负载和卸载。
图33表示图32的实施例的一个变型，其中相应的部件使用相同的标号加上符号“′”。在本实施例中，促动器664′位于外壳622′中，促动器接头676从外壳622′伸出。在所有其它方面，压缩机620，都按照和对照图32所作描述相同的方式工作。
图34所示的密封压缩机880综合了图4和33所示的压缩机的某些特征。压缩机880包括一个外壳882，一个板884将外壳内部分成一个上室886和一个处于吸入压力的下室888。一个主轴承箱890设置在下室888中，用于可转动地支承传动轴892，轴892连接于一转动涡旋件894，该涡旋件也支承在主轴承箱890上。一个非转动涡旋件896轴向可移动地安装在主轴承箱890上，并包括在其上端的一个腔，由内、外圆筒形突出部898，900限定。一个圆筒形凸缘件902密封地固定在板884上，并在突出部898和900之间向下延伸并与两突出部可移动地密封接合，从而将上述腔分成上部分离室904和下部的中间压力偏压室906。在非转动涡旋件896中的一条通道907用来使偏压室906与一流体袋连通，该流体袋正在受压缩并处在介于吸入压力和排出压力的中间压力下。件902的内部与突出部898一起限定一条从排放口910经过止回阀912至排放室886的排放气体通道908。
如图34A清楚地所示，在件902中设有一条轴向延伸的孔914，在孔中设有一轴向可移动的阀件916。阀件916包括一个邻近于其下端的减径部分918，当阀件处于第一位置时，其用来使分离室904通过径向延伸的通道920和922与通道908中的排放压力流体连通，而当阀件处于第二位置时，其用于使分离室904通过径向延伸的通道922和924与下室888中的吸入压力流体连通。另外，一径向通道926从孔914的底部向外伸至排放通道908以便于阀件916在通道中的运动。
如图所示，阀件916轴向向上穿过排放室886并向外穿过外壳882，并连接在一个适当的促动器928上，促动器928固定在外壳882上，促动器使阀件在上述的第一位置和第二位置之间移动。当阀件916穿过外壳882时，一管接头930包围阀件916，适当的密封防止流体从排放室886的泄漏。促动器928可以是能够使阀件916在上述第一和第二位置间作往复运动的任何适当的装置，例如一个螺线管或任何其它的电、电一机、机械、气动或液压驱动装置。应注意的是，如果需要，促动器也可以装在外壳882内部。
在全负载工作中，在偏压室906中的中间压力与作用在非转动涡旋件896的通道908中的表面上的排放压力一起轴向地偏压非转动涡旋件896，使其与转动涡旋件894密封接合。此时，阀件916处于使分离室904通过通道922和924与处于吸入压力的下室888连通。为了使压缩机880卸载，促动器928工作以便将阀件916移至使分离室904通过通道920和922与通道908中的排放压力流体连通的位置。室904增压产生的力使非转动涡旋件移离与转动涡旋件894密封接合的状态，从而使压缩机880卸载。为了使压缩机880再次负载，促动器928工作以便使阀件916能够移回其初始位置，在初始位置上，室904中的排放压力将通过通道922和924通至处于吸入压力的下室888，因而使室906中的中间压力和通道908中的排放压力流体能够使非转动涡旋件移回与转动涡旋件894密封接合的状态。因此，促动器928的周期性时间脉冲促动使压缩机的功率能够按照和前面描述的相同方式被调制。
图35表示图32和33所示实施例的另一种变型。在本实施例中，压缩机678包括一非转动涡旋件680，它固定地装在轴承箱682上，转动涡旋件684可轴向移动。压缩机678包括一个适当的施加力的装置686，它的形式为一个在轴承箱682的凹筒688中固定在轴承箱682上的环形电磁线圈，其在转动涡旋件684下面。一个适当的磁响应件690位于施加力的装置686内并抵靠在转动涡旋件684的下表面上。在本实施例中，施加力的装置686在转动涡旋件684上作用一个轴向向上的力，从而迫使其与非转动涡旋件680密封接合，压缩机678的卸载是通过下述方式完成的除去施加力的装置686的促动作用，从而减小产生偏压力，使正在压缩的流体产生的分离力能够使转动涡旋件684移离与转动涡旋件680密封接合的状态。通过按照与前面描述基本相同的方式控制施加力的装置686可以容易地完成循环时间脉冲的负载和卸载。
应注意的是，虽然上述压缩机686中使用的电磁施加力的装置，但是也可以使用其它适当的施加力的装置来代替，例如，使用机械、磁、电磁、液压、气动或机械弹簧式装置。
本发明的前述实施例中已经讲到各种通过轴向分离有关涡旋件实现卸载的装置，但是，本发明也可以径向分离两涡旋带的凸缘面，从而提供压缩袋间的泄漏通路，以便实现卸载。下面对照图36～44描述这种卸载方法的实施例。
图36表示一个径向卸载的压缩机692。压缩机692与前述各压缩机基本相似，包括一个具有一排放室696和一个处于吸入压力的下室698的外壳694。一轴承箱700支承在外壳694中，具有一个轴向可移动地装在其上非转动涡旋件702和一个支承在其上的转动涡旋件704，涡旋件704适于被曲轴706驱动。一个中间压力偏压室708设在非转动涡旋件702的上端，从压缩袋通过通道710向其提供中间压力流体，从而轴向地偏压非转动涡旋件，使其与转动涡旋件704密封接合。
轴承箱700包括多个基本相同的周向间隔开来的室712，在每个室712中可移动地设有一活塞714。每个活塞714包括一个轴向从其向上突伸的销716，穿过轴承箱700上表面的开口718，并穿人非转动涡旋件702的相应轴向对准的开口720中。一弹簧722设在每个开口720中，并在固定在非转动涡旋件702上的圆筒形弹簧限位器724和每个销716的上端之间延伸，用于在销上作用一个轴向向下的偏压力。如图所示，每个销716包括一个第一直径的上部726和一个较大直径的下部728。各销726围绕转动涡旋件704的圆周设置。一个环形歧管组件729固定在主轴承箱700的下部，封闭各室712的下端。歧管组件729包括一条环形通道731，各个轴向延伸的通道733从通道731向上通入每个室712。
如图37清楚所示，曲轴706的偏心销730借助套筒732连接在转动涡旋件上，套筒732可转动地设在转动涡旋件704上的毂部734中。套筒732包括一个基本呈椭圆形的开口736，开口736沿其一侧有一平面738，开口736适于接纳偏心销730，偏心销730也有一个可与平面738接合的平面740，因此传动力传递至转动涡旋件704。如图所示，开口736所定尺寸使套筒和有关的转动涡旋件704可以相互相对移动，因而转动涡旋件运行的转动半径可以从两涡旋带的凸缘面密封接触时的最大值减少至两凸缘面相互间隔开来的最小值。
压缩机692也包括一个三通电磁阀742，它具有一条与环形通道731连接的流体管路744，一条与吸入管路748连接的第二流体管路746，以及一条与排放管路752连接的第三流体管路750。
在全负载工作状态下，电磁阀742处于使每个室712通过通道733，通道731和流体管路744和746与吸入管路748连通的位置。因此，每个活塞和有关的销被弹簧722保持在低位上，从而使转动涡旋件可自由地以其最大半径运转。由于轴向可移动的非转动涡旋702被偏压室708偏压得与转动涡旋件密封接合，因而压缩机692将以全功率工作。为了使压缩机692卸载，电磁阀被驱动使排放管路752与环形室731连通，环形室731又使每个室712增压至排放压力，以便每个活塞714和有关的销716轴向向上移至完全抬起位置，如图39所示。由于排放压力流体作用在各活塞714上的力不足以克服迫使转动涡旋件径向向外的力，因而当转动涡旋件从其移离时，销716将顺序地向上移动。一旦所有销都已上移，销716的大直径部分728将处于接合转动涡旋件704圆周上设置的拱形切口754的位置(如图38所示)，从而使转动涡旋件704的运转半径减少至两凸缘面不再密封接合的最小值，因而使压缩机完全卸载。应注意的是，销716在周向上隔开使得在整个运动涡旋件704的轨道上至少两个相邻的销与相应的切口754接合。当负载工作恢复时，电磁阀将返回使室712通过通道733，731和管路744，746连通吸入管路748的位置，从而使弹簧722向下偏压每个销716和有关的活塞714至一个位置，在该位置上，各销的减径部分726处于与切口754径向隔开的关系的位置，从而转动涡旋件704能够恢复最大运转半径，使全功率压缩得以恢复。
在图40所示的图36～39的实旋例的变型中，采用一个两通路电磁阀758，它具有分别与室712和排放管路752′相连的流体管路760和762。在本实施例中，每个室712在其下端有一条通道764，它与处于吸入压力的外壳694′的下部698′连续连通。因此，每个室712′连续与吸气侧相通。为了使压缩机756卸载，电磁阀打开，从而使每个室712′与排放管路752′的排放压力流体连通，把每个活塞714′压至抬起位置。压缩机756的其余部分与压缩机692的相应部分基本相同，因而使用相同的标号加上符号“′”。同样，压缩机756的工作在其它各方面与压缩机692基本相同。
图41和42表示图36～40所示各实施例的一个变型766。在本实施例中，未设切口754，而代之以两个圆形开口768。只设有两个销716″。相关于销714″的减径部分726″的圆形开口768的直径使得当转动涡旋件704″正在以其最大运转半径运行时，其间有一个小间隙，当销716″的较大直径部分728″移入开口768时，转动涡旋件704″的运转半径将减少至最小，因而中止两涡旋带的凸缘面之间的密封关系。
另外，在本实施例中，弹簧722已被中间压力布置所取代，这包括一条在涡旋件702″内的从中间压力偏压室708″延伸入件724″上端的通道770。因此，销716″将被中间压力流体偏压至低位。在其它各方面，压缩机766的结构和工作与压缩机692基本相同，因而相应的部件使用的标号与图35中所用标号相同，再加上符号“″”。
图43和44表示径向卸载的涡旋式压缩机的另一种布置。压缩机772在结构上与压缩机692基本相似，包括一外壳774，一隔板776将外壳内部分成一个上部排放室778和一个处于吸入压力的下部780。一个主轴承箱固定在下部780中，并包括一个第一件782，轴向可移动的非转动涡旋件784借助套筒786和紧固件788固定在第一件上，第一件也轴向支承着转动涡旋件790。主轴承箱的第二件792固定在件782的下端上，可转动地支承着一根传动曲轴794，并且与第一件782和转动涡旋件790一起限定一个基本封闭的腔796。转动涡旋件790包括一个中央毂部797，其圆锥形外表面适于通过套筒800与设在曲轴794上的偏心销798在传动中相配合。销798和传动套筒800与图37中所示基本相同，使转动涡旋件790的运转半径可在两涡旋带的凸缘面密封接合的最大值和两涡旋带的凸缘面分开的最大值之间变化。
非转动涡旋件784包括一个在其上端的腔，其中设置一浮动密封件802，以便限定一个中间压力偏压室804，通过通道806向室804提供介于吸入和排放压力的中间压力下的正在压缩的流体，从而轴向偏压非转动涡旋件784，使其与转动涡旋件790密封接合。浮动密封件802的上端密封地接合板776，并与非转动涡旋件784一起限定一条从排放口810经过排放止回阀812和板776上的开口814至排放室778的排放流体流路808。
一活塞件816轴向可移动地设置在腔796中，并设有适当的密封，从而在腔796下端限定了一个密封的分离室818。多个弹簧820从件782的径向向内延伸的凸缘部分822延伸入活塞件816上设置的适当凹筒824中，用于将活塞件816轴向向下地压离毂部797。另外，活塞件816包括在其上端的圆锥形径向朝内的表面826，其适于接合与其互补的中央毂部797的外圆锥形表面。
如图所示，也设有一个三通电磁阀，它通过管路880与分离室818相连，通过管路834与吸入管路832相连，通过管路838与排放管路836相连。但是，应注意的是，也可以用一个只连接于吸入管路的两通路电磁阀替代三通电磁阀828。在这种情况下，需要设置一个从下室818穿过件792通入区域780的放出孔来通向排放压力流体，这与对照图38所作的描述有些相似。
在全负载工作状态下，电磁阀828处于使分离室818通过管路830和834与吸入管路832连通的位置，从而将室818保持在吸入压力下。弹簧820的作用是将活塞件保持在图41所示的下位，在该位置上，其圆锥形表面826稍许与转动涡旋件790的毂部796的外圆锥形表面间隔开来。
当需要卸载时，电磁阀828被驱动到使排放管路836通过管路838和830与分离室818连通的位置，从而使室818基本增至排放压力。室818增压引起的偏压力使活塞件816克服弹簧820的偏压力而轴向向上地移动，并使圆锥表面826移入与转动涡旋件710的毂部796的外圆锥形表面接合的状态。活塞件816继续向上移至图44所示位置，将使圆锥形表面826减小转动涡旋件790的运转半径，因此，其涡旋带的凸缘面不再与非转动涡旋件的凸缘面密封接合，从而停止进一步压缩流体。为了恢复压缩，电磁阀被驱动至一个使室818通过管路830和834与吸入管路832连通的位置，从而使弹簧820可以将活塞件816压至图43所示的低位。
应注意的是，虽然图中所示压缩机792包括轴向向下偏压活塞件816的弹簧820，但是，在某些应用场合也可以不设上述偏压件，而依靠圆锥形表面826与毂部796的圆锥形表面接合的作用在活塞818上的轴向分力来使活塞件移离转动涡旋件790。另外，电磁阀828的目的是借助一个控制组件和有关的传感件(未画出)，响应于变化的系统状态，按照和对其它实施例的描述基本相同的方式，被周期性地控制。
还应注意的是，在前述各实施例中描述的各种特征不应视为只能在该实施例中使用，某一实施例的特征也可以在另一实施例中使用，作为增加的特征或取代所述另一实施例中的某些特征。例如，在某些实施例中的外壳上设置的排放止回阀可以由其它实施例中的邻近排放口的排放止回阀取代，反之也是可以的。同样，图19和21的实施例中所使用的吸入控制组件也可用于其它实施例。另外，虽然在许多实施例中，电磁阀及有关管路设在外壳外面，但是，如果需要，它们也可设在壳内。
上述各实施例的目的是当压缩机处于卸载状态时转动涡旋件仍被连续驱动。显然，当压缩机处于卸载(不进行压缩)状态时，驱动转动涡旋件所需要的功率显著地小于压缩机全负载时所需功率。因此，最好设有另外的控制装置，以便在上述负载减小状态下工作时提高电机的效率。
这种实施例表示在图45中，它包括一电机压缩机840，它设有一个三通电磁阀842，电磁阀通过管路846与排放管路844连接，通过管路850与吸入管路848连接，用来选择性地使压缩机卸载机构与吸入管路连通或通过管路852与排放管路连通。电磁阀842响应于传感器856监测的系统状态，通过线855由控制组件854控制。这种系统可示意地代表上述任一实施例，应注意的是，可以使用一个二通路电磁阀代替图中所示的三通电磁阀842。为了在减小负载工作状态时提高驱动电机的效率，还设有一个电机控制组件858，它通过线860连接在压缩机电机电路中，并通过线862连接在控制组件854上。可以看出，电机控制组件858将响应于来自控制组件854的指示压缩机正处于卸载工作状态的信号而工作。响应于上述信号，电机控制组件将工作以改变一个或多个压缩机工作参数，从而改善在负载减小期间的效率。上述工作参数包括任何影响工作效率的可变控制因素如减小电压或改变电机的运转电容。一旦控制组件854向电机控制组件858发出压缩机正返回全负载工作状态的信号，电机控制组件858即工作以恢复上述改变了的工作参数，以便使电机在全负载工作中达到最大效率。
上述压缩机卸载布置特别适于以低成本、高效的方式提供大范围的功率调制，与现有技术的功率调制装置相比较，使系统达到最大总体效率。但是，在某些工作状态下如冷凝器入口压力处于低水平时，最好降低压缩机的压缩比，以避免在系统功率减小的某些水平上致冷剂的过度压缩。
图46所示压缩864具有上述循环或脉动卸载的优点，也具有用于减小压缩机压缩比的装置，从而增加了压缩机在任何工作条件下提高效率的能力。压缩机864与图1所示压缩机10基本相同；不同之处将在下面描述，因而相应的部件使用相同的标号加上符号“′”。
压缩机864包括非转动涡旋件32′上的开口866，868，分别通入压缩袋870，872。口866和868与通道874连通，通道874通过非转动涡旋件32′外周向外通入外壳12′的处于吸入压力的下部876。设有适当的阀门装置878以便选择地控制开口866，868与区域876的连通。开口866，868最好位于一个区域，使它们在压缩袋被密封于来自区域876的吸入流体供应之前就开始与有关的压缩袋连通。
在工作中，当测到压缩机功率需要减小时，还要根据系统状态作出压缩机是否在过压缩方式或久压缩方式下工作的测定。如果测出存在过压缩方式，那么，最初减小功率最有效的方式是打开阀门装置878使袋870，872与处于吸入压力压缩机864的区域876连通。打开阀门装置878的效果可以视作减小涡旋带的工作长度，因为直到有关的袋被封闭于吸气供应时，才开始压缩。由于开口866，868连通着区域876袋被封闭时，袋的容积小于开口866，868被闭合时，因而压缩机的压缩比被减小，这将消除或至少降低过压缩水平。如果开口866，868已打开后还要求进一步减小功率，可以开始使压缩机864进行按照与上面描述相同的方式的循环脉动卸载。
如果最初测出压缩机在久压缩方式或在久压缩和过压缩之间的一点上工作，那么，减小压缩比只会导致效率下降。因此，在上述条件下，压缩机864的周期性脉动卸载将按照与上面描述相同的方式开始，同时阀门装置878以及开口866，888保持闭合位置。
以这种方式，系统的总效率可以保持在高水平上，而不管会遇到什么工作条件；应注意的是，虽然图46表示在图1实施例中使用延迟吸入的功率调制方法，但是也可以在任何其它实施例中使用。另外，虽然图示的延迟吸入功率调制方法只使用一组孔口的单一步骤，但是也可以设置可以取决于系统工作状态而打开的任意数目的孔口而引入多步骤调制方法。另外，图示的具体阀门和孔口布置只应视为一种举例，因为可以有许多不同的布置以通过延迟吸入法来实现功率调制。许多已知的延迟吸入方案可以用来代替图示的布置。还应该注意的是，对照图45所述在减小负载状态下控制电机效率的布置也可以用于图46的实施例中。
虽然已经描述了取得上述优点的本发明的各推荐实施例，但是虽然可对其作各种修改和变化而并不超出本发明的范围。
权利要求
1.一种压缩机，其包括一个运转构件；一个相对于所述运转构件安装的非运转构件，以便限定在所述运转构件和非运转构件之间设置的第一腔和第二腔，并形成密封，从而在第一位置上时基本防止在所述第一腔和第二腔之间的流体连通，并且在第二位置上时打破上述密封，使流体能够在所述第一腔和第二腔之间连通；一种支承结构，其所述运转和非运转构件，使得所述运转构件和非运转构件之间可进行相对的运转运动；以及一个时间脉冲促动装置，其连接于上述支承结构并构制成有选择地打破所述密封。
2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述非运转构件包括在所述第一腔和第二腔之间形成所述密封的密封件。
3.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于所述密封件可相对于所述运转构件运动。
4.如权利要求3所述的压缩机，其特征在于在处于所述第一位置上时所述密封件抵靠所述运转构件。
5.如权利要求3所述的压缩机，其特征在于在处于所述第二位置上时所述密封件与所述运转构件间隔开来。
6.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于所述时间脉冲促动装置包括促使所述密封件与所述运转构件接合的弹簧。
7.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述第一腔构成压缩腔。
8.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述非运转构件包括在其内形成的排放通道。
9.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述时间脉冲促动装置包括一个用于有选择地打破所述密封的螺线管。
10.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述时间脉冲促动装置包括用于有选择地打破所述密封的磁装置。
11.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述时间脉冲促动装置包括用于有选择地打破所述密封的电磁装置。
12.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于还包括驱动构件，其用于驱动所述运转构件，以便实现所述运转构件和非运转构件之间的相对运转运动。
13.如权利要求12所述的压缩机，其特征在于所述驱动构件在所述密封被打破时继续驱动所述运转构件。
14.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述密封借助流体施加的力而有选择地被打破。
15.如权利要求14所述的压缩机，其特征在于所述流体包括蒸汽。
16.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述压缩机处于所述第一位置时基本全容量地运转，而处于所述第二位置时基本零容量地运转。
17.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于还包括用于调节所述时间脉冲促动的控制器。
18.如权利要求17所述的压缩机，其特征在于还包括用于确定压缩机工作参数并将所述参数送至所述控制器的传感器。
19.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于所述运转构件包括形成所述第一腔和第二腔之间的所述密封的密封件。
20.如权利要求19所述的压缩机，其特征在于所述密封件可相对于所述非运转构件运动。
21.如权利要求20所述的压缩机，其特征在于在处于所述第一位置时，所述密封件抵靠所述非运转构件。
22.如权利要求20所述的压缩机，其特征在于在处于所述第二位置时，所述密封件与所述非运转构件间隔开来。
23.如权利要求19所述的压缩机，其特征在于所述时间脉冲促动装置包括促使所述密封件与所述非运转构件接合的弹簧。
全文摘要
本发明涉及一种设有独特的功率调制装置的涡旋压缩机，其适用于制冷和空调系统中。在一组实施例中，通过涡旋件间的相对轴向运动形成泄漏通路来调制压缩机的功率。在另一组实施例中通过减小一个涡旋件的运转半径形成泄漏通路进行调制。这两种涡旋件分离可以时间脉冲方式完成，从而通过选择负载和卸载时间的期间可实现全范围的调制以提高全系统的效率。电机控制装置也可用于上述两种方法中以提高减少负载期间电机的效率。另外上述调制装置中，还可以结合使用延迟吸入的功率调制方式，以便提高在一定条件下的工作效率。
文档编号F04C28/08GK1900526SQ20061009992
公开日2007年1月24日 申请日期1995年10月27日 优先权日1995年6月7日
发明者马克·巴斯, 罗伊·J·多伊普克, 琼-卢克·M·凯拉特, 韦恩·R·沃纳 申请人:科普兰公司