专利名称：自动调节阀和具有这种自动调节阀的压缩式制冷机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动调节阀，以及具有这种自动调节阀的压缩式制冷机。
背景技术：
图9是表示现有技术的一种多级压缩式涡轮制冷机的系统图。如图所示，在蒸发器1中，由在管2内流动的冷水(或盐水)3加热制冷剂(例如氟利昂等有机制冷剂)，以产生气态制冷剂。此时，在蒸发器1中通过热交换使冷水3冷却，然后将冷水送到外部。
具有两个叶轮的涡轮压缩机4吸入由蒸发器1蒸发的气态制冷剂，利用由电机(图中未示出)驱动旋转的两个叶轮对气态制冷剂进行二级压缩，然后排出高温高压气态制冷剂。气态制冷剂又从中间冷却器5被吸入到位于第二级(中间级)的叶轮中。在冷凝器6中，从涡轮压缩机4中排出的高温高压气态制冷剂被在管7内流动的冷却水8冷却，以将其冷凝和液化。此时，冷却水8在冷凝器6中通过热交换而加热，然后排放到外部。由于冷凝而形成的液态制冷剂聚集在冷凝器6的底部。
中间冷却器5蒸发由冷凝器6提供的部分制冷剂，并使产生的气态制冷剂通过管路10被吸入涡轮压缩机4的第二级。然后，第二级叶轮对气态制冷剂进行压缩，以提高潜热。也就是说，在中间冷却器5中，第一级孔口将由冷凝器6提供的液态制冷剂的压力降到中间压力，以对其进行膨胀，并部分地将其转变成气态制冷剂。如上所述，该气态制冷剂被吸入(中间吸入)涡轮压缩机4的第二级。另一方面，第二级孔口进一步降低剩余的通过蒸发而冷却的液态制冷剂的压力，然后将其送入蒸发器1。同时，中间冷却器5具有使冷凝器6与蒸发器1之间保持恒定压差的作用。为此，在管路10中设置一个中间吸气阀9，以调节通过管路10送入涡轮压缩机4的气态制冷剂的流量。具体地说，检测冷凝器6的内部压力P1和蒸发器1的内部压力P2，并在两个压力之间的压差ΔP超过设定值的状态下启动压力开关。在启动压力开关时，电磁阀或电动阀开启。当压差不超过设定值时，该阀关闭。也就是说，现有技术的上述中间吸气阀9是一种汇集压力开关、电磁或电动阀为一体的阀。
对于现有技术的涡轮制冷机来说，汇集压力开关和电磁或电动阀为一体的阀用作中间吸气阀9，用以使蒸发器1的内部压力与冷凝器6的内部压力之间的压差维持在恒定值。因此，中间吸气阀9本身的体积较大并较昂贵，从而提高了涡轮制冷机的制造成本。
然而对于涡轮制冷机，除了上述情况外在通常情况下，需要根据一个压力P1与另一个压力P2之间的压差，即ΔP(＝P1-P2)调节流体(如制冷剂)的流速。
本发明是借助于上述现有技术来完成的，其目的是提供一种自动调节阀及装有这种自动调节阀的压缩式制冷机，该阀能根据一个位置的压力与另一个位置的压力之间的压差自动打开或关闭，以使流体(如冷制剂)流动，并且运行成本低，结构简单。
发明内容
用于实现上述目的的第一发明是一种自动调节阀，其特征在于引入一个压力传送腔中的一个压力作用到阀柱的一个端表面，该压力传送腔是一个形成在圆柱形阀体与可在阀体的内部空间中轴向运动的阀柱的一个端面之间的空间；将另一个压力引入另一个压力传送腔，该压力传送腔是一个形成在阀体与阀柱的另一端面之间的空间，并且预加载弹簧的弹簧力作用在阀柱的另一端面上；在阀柱上设置一个通孔，因而，当一个压力与另一个压力之间的压差超过设定值时，通孔与连接到阀体上的管路之间连通，以使自动调节阀进入开启状态，而当该压差不超过设定值时，通孔与该管路之间断开，以使自动调节阀进入关闭状态。
按照本发明，所述阀可根据一个压力与另一个压力之间的压差开启或关闭。因此，可提供一种结构简单，价格低廉的阀。
第二发明是一种自动调节阀，其特征在于引入一个压力传送腔的一个压力作用在阀柱的凸缘部分上，该压力传送腔是一个形成在圆柱形阀体与位于整个阀柱中部的凸缘部分之间的空间；引入另一个压力传送腔的压力作用在阀柱的一个端面上，该压力传送腔是一个形成在阀体与可在阀体的内部空间轴向运动的阀柱的一个端面之间的空间；该阀柱根据一个压力与另一个压力之间的压差运动，因而阀柱的另一个端面关闭或开启与阀体相连的两条管路的开口端之间的区域。
按照本发明，与第一发明相似，阀可根据一个压力与另一个压力之间的压差自动地开启或关闭。此时，根据阀柱的运动，连接阀体的两条管路的开口端之间的区域可被阀柱的另一端面关闭或开启。因此，该位置处的密封性可保持在较满意的状态。这样就能提供一种结构简单、价格低廉，同时开启/关闭部分的密封性得到进一步提高的阀。
第三发明是一种自动调节阀，其特征在于由自动调节阀控制的流体压力，作为一个压力作用在可在圆柱形阀体的内部空间轴向运动的阀柱的一个端面上；将另一个压力引入另一个压力传送腔，该压力传送腔是一个形成在阀体与阀柱的另一端面之间的空间，并且预加载弹簧的弹簧力作用在阀柱的另一端面上；在阀柱上设置一个通孔，因而，当一个压力与另一个压力之间的压差超过设定值时，通孔与连接到阀体上的管路之间连通，以使自动调节阀进入开启状态，而当该压差不超过设定值时，通孔与管路之间断开，以使自动调节阀进入关闭状态。
按照本发明，阀可根据一个压力、受控的流体压力，及另一个压力之间的压差自动地开启或关闭。这样就可提供一种比上述第一发明的自动调节阀结构更简单，价格更低廉的阀。
第四发明是一种具有中间冷却器的多级压缩式制冷机，其特征在于将在第一发明或第二发明中所述的自动调节阀设置在使制冷剂从中间冷却器返回到压缩机的整个管路的中途；将冷凝器的内部压力作为一个压力施加在自动调节阀上，将蒸发器的内部压力作为另一个压力施加到自动调节阀上，从而当这两个压力之间的压差超过设定值时，自动调节阀进入开启状态。
按照本发明，利用一个结构简单、价格低廉的阀可将中间冷却器的压力自动地调节到一个适当的值。
第五发明是一种压缩式制冷机，它具有一个有下述结构的压缩机，隔板将装有压缩机的驱动电机的壳体与装有增速齿轮和叶轮的壳体分隔开，密封装置设置在贯穿隔板的旋转轴与隔板之间的间隙内，使用于润滑增速齿轮的润滑油不会进入驱动电机的壳体内，将气态制冷剂送入驱动电机的壳体内，以冷却驱动电机的各部分，然后将气态制冷剂排出该壳体，其特征在于将第一至第三发明中的任何一个发明所述的自动调节阀，设置在将制冷剂从驱动电机的壳体排出的管路的中途(Midway)，将驱动电机的壳体的内部压力作为一个压力施加到自动调节阀上，将增速齿轮的壳体的内部压力作为另一个压力施加到自动调节阀上，从而当这两个压力之间的压差超过设定值时，自动调节阀进入开启状态。
按照本发明，利用一个结构简单、价格低廉的阀可将驱动电机的壳体的内部压力自动地调节到一个适当的值，从而可防止润滑油从齿轮腔中进入该壳体。
第六发明是一种压缩式制冷机，它具有一个有下述结构的压缩机，将气态制冷剂送入压缩机的驱动电机的壳体，以冷却驱动电机的各部分，然后将气态制冷剂排出该壳体，其特征在于将第一至第三发明中的任何一个发明所述的自动调节阀，设置在用于平衡在制冷剂供给口侧的压力的压力平衡管路的中部，以制冷剂排放口处的压力将制冷剂送入该管路，制冷剂从驱动电机的壳体内排出，将壳体的制冷剂供给口侧的内部压力作为一个压力施加在自动调节阀上，将壳体的制冷剂排放口侧的内部压力作为另一个压力施加在自动调节阀上，从而当这两个压力之间的压差超过设定值时，自动调节阀进入开启状态。
按照本发明，利用一个结构简单和价格低廉的阀，可将驱动电机壳体的制冷剂供给口侧的内部压力和该壳体的制冷剂排放口侧的内部压力之间的压差，自动地调节到适当的值，从而可完全实现制冷剂的冷却作用，并利用制冷剂可在适当范围内对驱动电机上的旋转负荷进行调节。
第七发明是一种压缩式制冷机，它具有一个有下述结构的压缩机，润滑油储存在一个壳体内，利用一个油泵使润滑油循环流动，以润滑旋转部分，其特征在于在第二发明中所述的自动调节阀设置在从冷凝器连接到壳体的整个管路的中途，将壳体的内部压力作为一个压力施加到自动调节阀上，将润滑油的油压作为另一压力施加到自动调节阀上，从而当这两个压力之间的压差小于设定值时，自动调节阀进入开启状态。
在本发明中，当油泵由于动力故障而停止运转时，油泵停止供给润滑油，并且油泵的油压，即另一个压力迅速下降。因此，与壳体内部的压力，即一个压力之间的压差小于设定值时，开启自动调节阀。由于动力故障而使制冷机停止运行，从而导致冷凝器中的液态制冷剂膨胀，然后制冷剂又进入壳体。该压力作用在壳体内的压力槽上。送入压力槽中的制冷剂的压力取代油泵的功能，并继续供给润滑油。因此，即使切断了润滑油的供给，也能将润滑油继续提供给旋转部分，以使旋转部分在惯性力作用下继续旋转。从而可避免旋转部分被阻滞的问题。
第八发明是一种压缩式制冷机，它包括分离和独立设置的一个主制冷剂系统和一个润滑系统，主制冷剂系统包括一个旋转式压缩机，它具有由以制冷剂液体作为工作流体的流体轴承可旋转地支承的旋转部分，并具有运样的结构利用压缩机的压缩形成的高温高压气态制冷剂被冷凝器冷凝，然后送到蒸发器蒸发，再作为气态制冷剂送回压缩机，润滑系统包括一个用于储存制冷剂液体的制冷剂槽及一个制冷剂泵，该泵具有这样的结构由制冷剂泵将制冷剂液体泵送到压缩机的轴承部分并使之循环，其特征在于将第一至第三发明中的任何一个发明所述的自动调节阀设置在整个管路的中途，该管路连通冷凝器的液体贮存器与形成润滑系统的管路之间，将液体贮存器的内部压力作为一个压力施加到自动调节阀上，将润滑系统的管路的内部压力作为另一个压力施加在自动调节阀上，从而当这两个压力之间的压差超过设定值时，自动调节阀进入开启状态。
按照本发明，即使制冷剂泵损坏而阻碍制冷剂液体通过制冷剂系统循环的情况下，也能将制冷剂液体从液体贮存器通过自动调节阀送到润滑系统。这样就可避免轴承被阻滞的问题，而且可得到能制成结构简单价格低廉的阀的效果。
图1是表示本发明第一实施例的自动调节阀的结构图；图2是表示本发明第二实施例的自动调节阀的结构图；图3是表示本发明第三实施例的自动调节阀的结构图；图4是表示本发明第四实施例的涡轮制冷机的系统图；
图5是表示本发明第五实施例的涡轮制冷机的系统图；图6是表示本发明第六实施例的涡轮制冷机的系统图；图7是表示本发明第七实施例的涡轮制冷机的系统图；图8是表示本发明第八实施例的涡轮制冷机的系统图；图9是表示现有技术的多级压缩式涡轮制冷机的系统图。
具体实施例方式
下面将参照附图详细描述本发明实施例。
<第一实施例>
图1是表示本发明第一实施例的自动调节阀的结构图。如图所示，形成圆柱体形封闭空间的自动调节阀I的阀体11，具有形成在其中间部分的相对位置上的一个入口11a和一个出口11b，它们用于流体的流入和流出。在内部空间中容纳有一个阀柱13。自动调节阀I通过入口11a和出口11b连接在位于图中其上部和下部的管路12和12上。阀柱13具有一个与入口11a和出口11b相对置的用作流体通道的通孔13a，该阀柱13可在阀体11的内部空间中沿图中的轴向左右滑动。利用一个预负荷弹簧14将预定大小的预负荷施加在阀柱13的一个端面上。将O形密封圈15，16装在阀柱13的右端部和左端部的外周表面上，以在阀柱13的各端面与阀体11内各端面之间形成两个空间。各个空间都用作压力传送腔17，18，这些空间通过压力传送管19，20，及形成在阀体11内的压力引入孔11c，11d接受一个压力P1和另一个压力P2。图1表示一个压力P1与另一个压力P2之间的压差ΔP处于设定值或高于设定值时，使自动调节阀I开启的状态。此时，阀柱13的左端面接触止动块22，以使其限制在该位置上。相反，当压差ΔP减小，阀柱13根据减小的量朝图中的右向运动，当阀柱13的右端面接触止动块21时，其位置受到限制，以停止阀柱13的运动。从这里可注意到，当阀柱13接触止动块21时，自动调节阀I处于全封闭状态。当阀柱13接触止动块22时，自动调节阀I处于全开启状态。
<第二实施例>
图2是表示本发明第二实施例的自动调节阀的结构图。如图中所示，自动调节阀II是这样设计的引入到一个压力传送腔117内的一个压力P1作用在凸缘部分113a上，该压力传送腔是形成在管状阀体111和设置在整个阀柱113中部的凸缘部分113a之间的空间。阀柱113可在阀体111的内部空间中沿轴向运动。另一个压力传送腔118是形成在阀体111和阀柱113之间的空间。另一个压力P2作用在阀柱113的一个端面上。预负荷弹簧114装在阀柱113的面对压力传送腔117的那部分上，以恒定地朝图中的左向压阀柱113。因此，在正常情况下，利用预负荷弹簧114(在图中用实线表示此时的阀柱113的位置)的弹簧力使阀柱113朝图中的左向运动。当另一个压力P2大于一个压力P1和预负荷弹簧114的弹簧力的总和时，阀柱113朝图中的右向运动。
管路112，112连接到设置在阀体111中的入口111a和出口111b上。因此，入口111a和出口111b之间的区域被关闭，同时阀柱113与图中的右侧止动块121接触，以使管路112和112之间的区域进入封闭状态。当阀柱113接触图中的左侧止动块122时，入口111a和111b之间的区域是开启的，以使管路112和112之间的区域处于开启状态。将一个压力P1通过压力传送管119引入压力传送腔117，而将另一个压力P2通过压力传送管120引入压力传送腔118。标号115和116表示O形密封圈。
对上述的自动调节阀II来说，当一个压力P1和另一个压力P2之间的压差ΔP处于设定值或高于设定值时，阀柱113进入图2中的双点划线所示状态。也就是说，阀柱113接触止动块121，使自动调节阀II处于全关闭状态。另一方面，当压差ΔP小于设定值时，阀柱113进入图2中实线所示的状态。即，阀113接触止动块122，使自动调节阀II进入全开启状态。
<第三实施例>
图3是表示本发明第三实施例的自动调节阀的结构图。按照本实施例的自动调节阀III在应用到下述情况时是有效的，即引入图1所示的自动调节阀I的压力传送腔17的一个压力P1，可从流过管路12的流体中获得。这是因为在这种情况下，受控流体的压力被作用到阀柱的一个端面上，流体的该压力可用作一个压力P1。由于这种特性，可使自动调节阀III的结构进一步简化。
如图3所示，本发明的自动调节阀III与图1中所示的自动调节阀I类似，它包括一个阀体31、一个阀柱33、一个预负荷弹簧34、一个压力传送腔38及一条压力传送管路40。在这些部件中，阀体31与管路32为一个整体，流体入口31a形成在阀体31的一个端部。用于流体流出的出口31b形成在阀体31的中部，另一管路32连接在出口31b上。阀柱33容纳在阀体31的内部空间中。该阀柱33具有一个呈L形的通孔33a，该孔与入口31a出口31b连通，并用作流体的通道，该阀柱33可在阀体31的内部空间中沿图中的轴向左右滑动。利用一个预负荷弹簧34将预定大小的预负荷施加在阀柱33的另一个端面上。将O形密封圈35，36装在阀柱33的右端部和左端部的外周表面上，以在阀柱33的各端面与阀体31内各端面之间形成一个空间。该空间用作压力传送腔38，它通过压力传送管40及形成在阀体31内的压力引入孔31d接受另一个压力P2。
图3表示出在一个压力P1和另一个压力P2之间的压差ΔP处于设定值或高于设定值时，使自动调节阀III开启的状态。此时，阀柱33的左端面接触止动块42，以限制其位置。相反，当压差ΔP降低时，阀柱33根据降低的量朝图中的右向运动。当其右端面接触止动块41时，其位置被限制，以形成全关闭状态并停止阀柱33的运动。从这里可注意到，在阀柱33接触止动块41时，自动调节阀III进入全关闭状态。在阀柱33接触止动块42时，自动调节阀III进入全开启状态。
上述自动调节阀I，II和III具有各种不同的用途，其中一个较佳的用途是用于涡轮制冷机。因此，下面将描述作为本发明第四至第八实施例的具有上述自动调节阀I，II和III的涡轮制冷机。
<第四实施例>
图4是表示本发明第四实施例的涡轮制冷机的系统图。该涡轮制冷机具有取代图9中所示涡轮制冷机的中间吸气阀9的自动调节阀I。因此，与图9中的部件相同的部件采用相同的附图标记，并省略重复的描述。如图中所示，将冷凝器6的内部压力作为自动调节阀I的一个压力P1，通过压力传送管19引入压力传送腔17(参见图1)，同时将蒸发器1的内部压力作为自动调节阀I的另一个压力P2，通过压力传送管20引入压力传送腔(参见图1)。因此，当P1-P2＞Pref1(第1设定值)时，自动调节阀I开启，并将气态制冷剂从中间冷却器5通过管路10送到涡轮压缩机4的第二级。另一方面，当P1-P2≤Pref1时，自动调节阀I关闭，并切断从中间冷却器5向涡轮压缩机4提供的气态制冷剂。如上所述，在涡轮制冷机中，在一个压力(冷凝器6的内部压力)与另一个压力(蒸发器1的内部压力)之间的压差ΔP超过第一设定值Pref1的状态下，通过将气态制冷剂从中间冷却器5提供给涡轮制冷机4进行两级压缩。
<第五实施例>
图5是本发明第五实施例的视图。例如，这是表示图4中所示的涡轮制冷机的涡轮压缩机4的示意和放大结构图。如图中所示，涡轮压缩机4这样构成的驱动电机51通过一个增速齿轮52带动叶轮53a，53b旋转(在两级压缩的情况下)，吸入蒸发器1提供的气态制冷剂并对其进行压缩。利用油泵55泵送贮存在油槽54中的润滑油，并使之聚集在壳体57中的压力槽57a内。然后，在适当的时间以适当的量将润滑油从压力槽57a输送到需要润滑的场合，如输送到增速齿轮52。将已润滑的增速齿轮52等的润滑油送回到油槽54。利用隔板58使容纳驱动电机51的壳体56和容纳增速齿轮52及叶轮53a，53b的壳体57相互隔开，以形成一个电机室59和一个齿轮室60。这样可防止供给增速齿轮52的润滑油进入电机室59。为此，在隔板61和驱动电机51的旋转轴51a之间设置一个密封件61，该旋转轴穿过隔板58并面对着电机室59和齿轮室60。密封件61通常由气密封或浮动密封构成，电机室59的压力稍高于齿轮室60的压力，以便形成从电机室59至齿轮室60的流动。
另一方面，这种涡轮压缩机4的电机室59处于气态制冷剂的气氛中，从而使气态制冷剂在壳体56与驱动电机51的定子51b之间，以及在定子51b与转子51c之间流动，以冷却定子51b和转子51c。为此，壳体56具有设置在其右侧和左侧的一个制冷剂供给口56a和一个制冷剂排放口56b，定子51b和转子51c夹在它们之间。例如，高压气态制冷剂流入管路62和制冷剂供给口56a，并冷却定子51b和转子51c，然后流出制冷剂排放口56b，再流向蒸发器1(参见图5)。
对于这种涡轮压缩机，如上所述，当电机室59的压力具有一个压力P1，而齿轮室60具有另一个压力P2，则必须建立关系式P1-P2＞Pref2(第二设定值)。因此，在早期的技术中，限流装置(如孔口)设置在管路63中。但是，在这种情况下，一旦设定了限量，流量就固定在限制的量上。因此，涡轮制冷机具有多点特性，它具有不均匀的负荷设定值，并且不得不处理各种不同的负荷，尤其是它会出现孔口或类似部件发生故障的问题。
所以，按照本实施例，自动调节阀I设置在管路63中，电机室59的内部压力作为自动调节阀I的一个压力P1，通过压力传送管19被传送到压力传送室17(参见图1)，而齿轮室60的内部压力作为自动调节阀I的另一个压力P2，通过压力传送管20被传送到压力传送室18(参见图1)。
因此，按照本实施例，如果P1-P2＞Pref1，则自动调节阀I开启，并将用于冷却的气态制冷剂排放到蒸发器1(参见图4)或类似装置。另一方面，当P1-P2≤Pref1时，自动调节阀I关闭，电机室59内的压力增高，以防止润滑油从齿轮室60泄漏到电机室59中。
<第六实施例>
图6是本发明第六实施例的视图。例如它是一个图4所示的涡轮制冷机的涡轮压缩机4的以示意和放大形式的结构图。涡轮压缩4的类型与图5所示的涡轮压缩机4相同。因此，与图5相同的部分采用相同的附图标记，并省略重复的描述。
如图6所示，将用于冷却的气态制冷剂通过制冷剂供给口56a送到电机室59。如图中箭头所示，气态制冷剂在壳体56与定子51b之间、定子51b与转子51c之间流动，以冷却定子51b和转子51c。然后，排出气态制冷剂，例如通过制冷剂排放口56b排放到蒸发器1(参见图4)。在壳体56与定子51b之间及在定子51b与转子51c之间流动的气态制冷剂的流速，由除制冷剂供给口56a外的电机室59与除制冷剂排出口56b外的部分之间的压差来确定。如果压差过大，气态制冷剂的流量增大，从而增加了驱动电机51的损失。如果压差过小，气态制冷剂的流量减小，这样就不能获得足够的冷却作用。因此，早期的技术设置一根压力平衡管路71，以在除制冷剂供给口56a外的电机室59与除制冷剂排出口56b外的部分之间形成连通，并在压力平衡管路71内设置一个电磁阀或类似装置。检测这些不同部分的压力，如果这些压力之间的差值超过设定值，上述电磁阀或类似装置开启，以使气态制冷剂旁流过压力平衡管路71。但是，对于这种早期的技术，存在需要用于检测压力的传感器和昂贵的电磁阀，以及结构复杂、成本增加等问题。
因此，按照本实施例，在管路63上设置自动调节阀I，并将电机室59的内部压力作为自动调节阀的一个压力P1，通过压力传送管19引入压力传送腔17(参见图1)，而将齿轮室60的内部压力作为自动调节阀I的另一个压力P2，通过压力传送管20引入压力传送腔18(参见图1)。
因此，按照本实施例，如果P1-P2＞Pref3(第三设定值)，自动调节阀I开启，在电机室59的除制冷剂供给口56a外的部分中的气态制冷剂旁流过压力平衡管路71。这样就限制了用于冷却定子51b和转子51c的气态制冷剂的流速，从而限制了施加在驱动电机51上的负荷的增加。另一方面，当P1-P2≤Pref1时，自动调节阀I关闭。因此，流过制冷剂供给口56a的全部气态制冷剂用于冷却定子51b和转子51c，从而确保了对相关部件的良好的冷却。
<第七实施例>
图7是本发明第七实施例的视图。例如它是一个图4所示的涡轮制冷机的涡轮压缩机4的以示意和放大形式的结构图。涡轮压缩机4的类型与图5所示的涡轮压缩机4相同。因此，与图5相同的部分采用相同的附图标记，并省略重复的描述。
如图7所示，自动调节阀II设置在从冷凝器6至壳体57的整个管路63a的中途，壳体57的内部压力作为自动调节阀II的一个压力P1通过压力传送管19施加。润滑油的油压，即油泵55的排放油压作为自动调节阀II的另一个压力P2施加。因此，当两个压力P1和P2之间的压差ΔP小于设定值时，自动调节阀II进入开启状态。在涡轮制冷机正常运动期间，自动调节阀II处在关闭状态，这是因为另一个压力P2，即润滑油的油压大大高于一个压力P1，即壳体57内的压力。
如果油泵55由于动力故障或类似故障停止工作，则油泵55停止供给润滑油。因此，油泵55的油压，即压力P2突然下降。因此，壳体57内的相对于压力P1的压差超过设定值时，自动调节阀II开启。也就是说，当P1-P2＞Pref4(第四设定值)时，自动调节阀II开启，并通过管路63a提供来自冷凝器6的制冷剂。因此，冷凝器6中的液态制冷剂由于动力故障而使涡轮制冷机停机时，液态制冷剂膨胀并被引入壳体57的压力槽57a，以使其作用在贮存在压力槽57a中的润滑油上。引入压力槽57a中的制冷剂的压力取代了油泵55的作用，并继续供给润滑油。因此，即使停止供给润滑油，靠惯性力保持旋转的旋转部件仍能继续提供润滑油。
<第八实施例>
按照早期的技术的涡轮压缩机，包括图5至7所示实施例的涡轮压缩机一般采用这样的系统，即在该系统中，将驱动电机51(参见图5至图7)的旋转通过增速齿轮52(参见图5至图7)传递给叶轮53a，53b(参见图5至图7)。近些年来，可通过换流器提供高频电力。换流器的控制器可使驱动电机(特别是感应电机)51高速运转。因此，在不需要使用增速齿轮52的情况下就可实现驱动电机51(这种涡轮压缩机最好是下述的直接驱动的涡轮压缩机)的预定的高速运转，利用驱动电机51直接带动叶轮53a，53b的一些建议已应用到轮压缩机上。
由于这种直接驱动涡轮压缩机不具有增速齿轮52，所以该部件不需要润滑，而只对驱动机电51的液体轴承部件润滑就足够了。因此，即使液态制冷剂的粘度低，轴承负荷能力也比润滑油低，但用作涡轮压缩机的润滑液是足够的。
在这些情况下，有人建议用液态制冷剂作为涡轮制冷机的润滑液。图8中示出了作为本发明第八实施例的将图1所示的自动调节阀I应用于上述类型涡轮制冷机的情况。该图是以示意的形式表示涡轮制冷机的主要部分的系统图。与图4至图7相同的部分采用相同的附图标记，并省略重复的描述。
如图8所示，按照本发明的涡轮制冷机，利用冷凝器6冷凝来自涡轮压缩机4并流过止回阀74的高温高压气态制冷剂，以形成液态制冷剂。将液态制冷剂通过膨胀阀72供给蒸发器1，以便由蒸发器1蒸发该液态制冷剂。作为主制冷剂系统IV的制冷剂流动通道在图中用粗线表示。轴承73用于可旋转地支承驱动电机的转子51c的轴承，并且它由液体轴承构成。为此，需要为轴承73提供液态制冷剂。在本实施例中，所形成的润滑系统V以液态制冷剂作为润滑液。也就是说，润滑系统V是这样构成的通过驱动制冷剂泵82将贮存在制冷剂槽81中的液态制冷剂经止回阀83泵送到轴承73，然后再使其返回到制冷剂槽81。润滑系统V形成了一个独立于主制冷剂系统IV的封闭回路。
在润滑系统V中，当油被输送到轴承73时，液态制冷剂不可避免地要发生泄漏，这就需要补充制冷剂。补充的制冷剂的量应等于液态制冷剂泄漏的量，使用于润滑轴承73的该液态制冷剂返回到具有涡轮制冷机中的最低压力的蒸发器1中。使泄漏的量返回到蒸发器1中就意味着使润滑系统V的液态制冷剂返回到主制冷剂系统IV，所以必须补充等量的液态制冷剂。因此，在本实施例中，冷凝器6的贮液槽84和制冷剂槽81的内部通过管路85相互连通，并在整个管路85的中途设置一个制冷剂补给阀86。也就是说，当制冷剂补给阀86开启时，利用作用在贮液槽的压力作用，使贮存在贮液槽84中的液态制冷剂流入制冷剂槽81，以补充制冷剂。利用一个液位控制器87控制制冷剂补给阀86的开启和关闭，以控制制冷剂槽81中的液态制冷剂的液位。
当制冷剂补给阀86开启以向制冷剂槽81补充制冷剂时，液态制冷剂经膨胀后形成的气态制冷剂也随液态制冷剂一起流入制冷剂槽81。即，必须要有气态制冷剂，以增加制冷剂槽81内部的气压，所以需要排除气态制冷剂。因此，在本实施例中，利用管路88使制冷剂槽81内部和蒸发器1内部相互连通，并在整个管路88的中途设置一个连通阀89。
当液态制冷剂被送到制冷剂槽81以补充制冷剂时，制冷剂补给阀86开启，延续一段时间后连通阀89开启，从而可补充液态制冷剂，并将相关的气态制冷剂通过连通阀89排放到蒸发器1。换句话说，可在进行气体分离的同时向制冷剂槽81内补充液态制冷剂。
由于送到轴承73的液态制冷剂受到加热，所以被部分气化。如果对产生的气体不加处理，则在制冷剂槽81内增加气态制冷剂时会增高内部压力。为了避免这种情况，在本实施例中对制冷剂槽81内的气态制冷剂进行冷凝。具体地说，在制冷剂槽81中设置一个传热管90，并将冷凝器6中的液态制冷剂通过一个限流器91送到传热管90。通过这种方式可冷却制冷剂槽81的内部，以排除轴承73中的热量。这样，液态制冷剂可循环流动，同时制冷剂槽81内的压力可保持恒定。液态制冷剂从传热管90被送到蒸发器1。
自动调节阀I设置在整个管路94的中途，以连通润滑系统V和冷凝器6的贮液槽84，并在制冷剂泵82由于动力故障或类似故障停止运转时，该自动调节阀进入开启状态。也就是说，在出现动力故障时，制冷剂泵82停止运转，这样就不能由制冷剂泵82驱动循环液态制冷剂。相反，即使在制冷剂泵82停止运转后，在一段时间内，由于惯性作用，涡轮压缩机4的旋转部分仍保持旋转。因此，在旋转部件惯性旋转期间，仍可继续对轴承73进行润滑。按照本实施例，贮液槽84的内部压力作为一个压力P1被引入自动调节阀I，同时，在制冷剂泵82的排放侧上的润滑系统V中的压力，作为另一个压力P2被引入自动调节阀I。这样，当制冷剂泵82正常运转时，液态制冷剂通常在润滑系统V中循环，这时P1-P2≤Pref5，使自动调节阀I进入关闭状态。如果制冷剂泵82由于动力故障或类似故障而停止运转，则另一个压力P2骤然下降。因此，P1-P2＞Pref5，并且自动调节阀I开启。这样，贮液槽84中的液态制冷剂就通过管路94被送到润滑系统V。按照这种方式，即使在制冷剂泵82由于动力故障或类似故障停止运转后，液态制冷剂也能在一段时间内继续被输送到轴承73。此时，由于冷凝器6与润滑系统V之间的压差，在这种情况下仍可提供液态制冷剂。
再有，在本实施例中，利用气态制冷剂对驱动电机的转子5c等进行冷却。更详细地说，设置一条管路95，以将冷凝器6的贮液槽84中的制冷剂送入驱动电机的壳体内，并在整个管路95的中途设置一个限流器96。因此，流出贮液槽84的液态制冷剂在限流器96处绝热膨胀，以转变成含雾的饱和气体，该气体被输送到转子51c的外周表面，同时冷却该转子51c。在冷却转子51c时使气态制冷剂液化，从而形成液态制冷剂，并将液态制冷剂排放到蒸发器1。
在本实施例的上述涡轮制冷机中，润滑系统V独立于主制冷剂系统IV设置。因此，润滑系统V不受施加在主制冷剂系统IV上的负荷变化的影响，但允许液态制冷剂在制冷剂泵82的驱动下进行循环，以将液态制冷剂输送到轴承73。此时，在轴承73处受热的液态制冷剂被流过传热管90的气态制冷剂冷却，从而将输入到液态制冷剂中的热排除。因此，液态制冷剂总是保持在恒定的压力上，该压力高于蒸发器1的内部压力，即预定压力α。可将处于常压的液态制冷剂继续提供给轴承73。
液位控制器85检测贮存在制冷剂槽81中的液态制冷剂的液位，并在液位将要低于预定值或小于预定值时，开启制冷剂补给阀86，以输送补充的液态制冷剂。
如果在涡轮制冷机运行过程中，制冷剂泵82由于动力故障或其他原因而停止运转，则另一个压力P2骤然下降，导致P1-P2＞Pref5，因而自动调节阀I开启。因此，润滑系统V通过管路94与冷凝器6的贮液槽84连通。这样，润滑系统V利用冷凝器6与润滑系统V之间的压差，在一段时间内继续提供液态制冷剂。从而继续向轴承73提供液态制冷剂，以防止轴承73发生阻滞。
上述第四至第八实施例的涡轮制冷机在各自的部件中单独使用了自动调节阀I或II。但是，任何涡轮制冷机可采用组合的两个或三个自动调节阀I或II。也就是说，涡轮制冷机是一个包括第四至第八实施例的涡轮制冷机的组合体的单体式涡轮制冷机，或是包括这些涡轮制冷机中的任意两个制冷机的结合体的单体式涡轮制冷机。
此外，第五、第六和第八实施例的涡轮制冷机使用了图1中所示的自动调节阀I，但无庸置疑，也可使用图3中所示的自动调节阀III。准确地说，即使自动调节阀I用自动调节阀III替代，这些实施例也能获得相同的作用和效力。
上面所描述的作为涡轮制冷机的第四至第八实施例不是限制性的。用于压缩制冷剂的压缩式制冷机如螺杆式制冷机可以用相同的方式构成。
工业实用性如上所述，本发明的自动调节阀及装有该自动调节阀的压缩式制冷机是实用的，特别是在应用到压缩式制冷机，如涡轮制冷机和螺杆式制冷机时更是如此。
权利要求
1.一种自动调节阀，其特征在于引入一个压力传送腔中的一种压力作用到阀柱的一个端表面，该压力传送腔是一个形成在圆柱形阀体与可在阀体的内部空间中轴向运动的阀柱的一个端面之间的空间；将另一个压力引入另一个压力传送腔，该压力传送腔是一个形成在阀体与阀柱的另一端面之间的空间，并且预加载弹簧的弹簧力作用在阀柱的另一端面上；在阀柱上设置一个通孔，因而当一个压力与另一个压力之间的压差超过设定值时，通孔与连接到阀体上的管路之间连通，以使自动调节阀进入开启状态，而当该压差不超过设定值时，通孔与该管路之间断开，以使自动调节阀进入关闭状态。
2.一种自动调节阀，其特征在于引入一个压力传送腔的一个压力作用在阀柱的凸缘部分上，该压力传送腔是一个形成在圆柱形阀体与位于整个阀柱中部的凸缘部分之间的空间；引入另一个压力传送腔的压力作用在阀柱的一个端面上，该压力传送腔是一个形成在阀体与可在阀体的内部空间轴向运动的阀柱的一个端面之间的空间；该阀柱根据一个压力与另一个压力之间的压差运动，因而阀柱的另一个端面关闭或开启与阀体相连的两条管路的开口端之间的区域。
3.一种自动调节阀，其特征在于由自动调节阀控制的流体压力，作为一个压力作用在可在圆柱形阀体的内部空间轴向运动的阀柱的一个端面上；将另一个压力引入一个压力传送腔，该压力传送腔是一个形成在阀体与阀柱的另一端面之间的空间，并且预加载弹簧的弹簧力作用在阀柱的另一端面上；并且在阀柱上设置一个通孔，因而当一个压力与另一个压力之间的压差超过设定值时，通孔与连接到阀体上的管路之间连通，以使自动调节阀进入开启状态，而当该压差不超过设定值时，通孔与该管路之间断开，以使自动调节阀进入关闭状态。
4.一种具有中间冷却器的多级压缩式制冷机，其特征在于将在权利要求1或权利要求2中所述的自动调节阀设置在使制冷剂从中间冷却器返回到压缩机的整个管路的中途；将冷凝器的内部压力作为一个压力施加在自动调节阀上；将蒸发器的内部压力作为另一个压力施加到自动调节阀上，从而当这两个压力之间的压差超过设定值时，自动调节阀进入开启状态。
5.一种压缩式制冷机，具有一个有下述结构的压缩机，隔板将装有压缩机的驱动电机的壳体与装有增速齿轮和叶轮的壳体分隔开，密封装置设置在贯穿隔板的旋转轴与隔板之间的间隙内，使用于润滑增速齿轮的润滑油不会进入驱动电机的壳体内，将气态制冷剂送入驱动电机的壳体内，以冷却驱动电机的各部分，然后将气态制冷剂排出该壳体，其特征在于将权利要求1至3中的任何一个权利要求保护的自动调节阀，设置在用于将制冷剂从驱动电机的壳体排出的管路的中途，将驱动电机的壳体的内部压力作为一个压力施加到自动调节阀上，将增速齿轮的壳体的内部压力作为另一个压力施加到自动调节阀上，从而当这两个压力之间的压差超过设定值时，自动调节阀进入开启状态。
6.一种压缩式制冷机，具有一个有下述结构的压缩机，将气态制冷剂引入压缩机的驱动电机的壳体，以冷却驱动电机的各部分，然后将气态制冷剂排出该壳体，其特征在于将第一至第三权利要求中的任何一个权利要求保护的自动调节阀，设置在用于平衡在制冷剂供给口侧的压力的压力平衡管路的中途，制冷剂以制冷剂排放口处的压力引入该管路，制冷剂从驱动电机的壳体内排出，将壳体的制冷剂供给口侧的内部压力作为一个压力施加在自动调节阀上，将壳体的制冷剂排放口侧的内部压力作为另一个压力施加在自动调节阀上，从而当这两个压力之间的压差超过设定值时，自动调节阀进入开启状态。
7.一种压缩式制冷机，具有一个有下述结构的压缩机，润滑油储存在一个壳体内，利用一个油泵使润滑油循环流动，以润滑旋转部分，其特征在于将权利要求2中要保护的自动调节阀设置在从冷凝器连接到壳体的整个管路的中途，将壳体的内部压力作为一个压力施加到自动调节阀上，将润滑油的油压作为另一个压力施加到自动调节阀上，从而当这两个压力小于设定值时，自动调节阀进入开启状态。
8.一种压缩式制冷机，它包括分离和独立设置的一个主制冷剂系统和一个润滑系统，主制冷剂系统包括一个旋转式压缩机，它具有由用制冷剂液体作为工作流体的流体轴承可旋转地支承的旋转部分，并具有这样的结构利用压缩机的压缩形成的高温高压气态制冷剂被冷凝器冷凝，然后输送到蒸发器进行蒸发，再作为气态制冷剂返回压缩机，润滑系统包括一个用于储存制冷剂液体的制冷剂槽及一个制冷剂泵，该泵具有这样的结构由制冷剂泵将制冷剂液体泵送到压缩机的轴承部分并使其循环，其特征在于将权利要求1至权利要求3中的任何一个权利要求保护的自动调节阀设置在整个管路的中途，该管路连通冷凝器的液体贮存器与形成润滑系统的管路，将液体贮存器的内部压力作为一个压力施加到自动调节阀上，将润滑系统的管路的内部压力作为另一个压力施加在自动调节阀上，从而当这两个压力之间的压差超过设定值时，自动调节阀进入开启状态。
全文摘要
一种自动调节阀具有一个在圆柱形阀体(11)的内部空间轴向运动的阀柱(13)。将一个压力P
文档编号F16K31/122GK1422367SQ01807958
公开日2003年6月4日 申请日期2001年2月21日 优先权日2001年2月21日
发明者上田宪治 申请人:三菱重工业株式会社