用于压缩机容量控制的抽吸截流卸载器阀的制作方法

专利名称：用于压缩机容量控制的抽吸截流卸载器阀的制作方法
用于压缩机容量控制的抽吸截流卸载器阀
背景技术：
制冷和空调系统通常构造成具有用于系统容量控制的手段，从而允许系统改善温度控制精度、可靠性及能量效率。当前，制冷和空调系统的容量控制最常见的方法是通过单元循环(响应于温度或系统压力中的起伏来打开和关闭压缩机)而完成。然而，单元循环不允许严格的温度控制， 所以常在被调节/受制冷的空间内产生不适和/或不希望的温度变化。位于压缩机下游的抽吸管线上的抽吸调节阀是另一种常用于系统容量控制的装置。然而，抽吸调节阀昂贵并且对于系统容量控制而言效率差。为了克服这一点，已经开发了集成到压缩机的抽吸截流卸载器阀。Sandkoetter 的美国专利申请公开号2006/0218959中公开了一种这样的抽吸截流卸载器阀。不幸的是， Sandkoetter中所公开的抽吸截流卸载器阀仅适用于在单级压缩机中运行，其中，仅由并行操作的低级气缸来完成压缩。而且，Sandkoetter公开了所有气缸单元44在低部分负载范围内具有相同的切换间隔，并且所有抽吸截流卸载器阀优选地在高部分负载范围内以相同的切换间隔操作以避免压缩机活塞的平衡问题。通过在低或高部分负载范围内以相同切换间隔操作所有阀会极大地降低抽吸截流卸载器阀的使用寿命，因为即使当通过仅操作一个阀就可以达到降低的压缩机容量时，也都必须打开和关闭每个阀。在Sandkoetter的申请中，也没有对于任何阀的循环数目的计数或监视。因此，不可能在阀之间分配循环占空比 (cycling duty)。

发明内容
一种往复式压缩机包括第一气缸和第二气缸、第一和第二抽吸截流卸载器阀组件以及控制器。第一和第二抽吸截流卸载器阀组件集成到压缩机并能够快速循环以中断至第一和第二气缸的制冷剂流。控制器构造成以快速循环操作第一抽吸截流卸载器阀组件和第二抽吸截流卸载器阀组件中的至少一个并监视至少一个抽吸截流卸载器阀的快速循环数目。另一方面，一种多级压缩机具有至少一级作为低压级以及至少另一级作为高压级，并具有至少一个抽吸截流卸载器阀组件，该至少一个抽吸截流卸载器阀组件能够快速循环以中断至一个或多个低级气缸的制冷剂流。多级压缩机具有控制器，该控制器构造成以快速循环操作低级上的至少一个抽吸截流卸载器阀组件。


图IA是往复式压缩机的一个实施例的剖面图，其具有高压缩级和低压缩级并具有电连接到抽吸截流卸载器阀组件的控制器。图IB是往复式压缩机的另一个实施例的剖面图，其具有电连接到抽吸截流卸载器阀组件的控制器。图2A是图IA或图IB的压缩机的抽吸截流卸载器阀组件、气缸盖及气缸体在抽吸截流卸载器阀组件处于完全加载位置时的局部剖面图。
图2B是图IA或图IB的压缩机的气缸体、气缸盖及抽吸截流卸载器阀组件在抽吸截流卸载器阀组件处于完全卸载位置时的局部剖面图。图3A是图2A的完全加载位置的抽吸截流卸载器阀组件和气缸盖的一部分的局部剖视图。图;3B是图2B的完全卸载位置的抽吸截流卸载器阀组件和气缸盖的一部分的局部剖视图。
具体实施例方式图IA示出多级往复式压缩机IOM的剖面图，其具有电连接到(一个或多个)抽吸截流卸载器阀组件14的控制器12。在该多级压缩机内，压缩分两步完成，其中，压缩的第一级(从抽吸压力到中间压力)由(一个或多个)低级气缸完成并且压缩的第二级(从中间压力到排放压力)由(一个或多个)高级气缸完成。除了抽吸截流卸载器阀组件14外，压缩机10 还包括低级气缸盖16L、高级气缸盖16H、外壳18、气缸体20、低级气缸组22L、高级气缸组 22H、低级气缸ML、高级气缸MH、活塞沈、连接杆28、曲轴30、油槽32、抽吸歧管34以及中间歧管36。低级和高级气缸盖16L和16H中的每个都包括抽吸压力空间(plenum)38和压力空间40。多级往复式压缩机IOM具有与低级气缸盖16L互连的一个或多个抽吸截流卸载器阀组件14。至少一个抽吸截流组件14能够以快速循环模式操作。应注意，多级压缩机IOM 可具有一个抽吸截流组件14且这一个组件14能够以快速循环模式操作。在诸如图IA所示那样的实施例中，压缩机IOM可具有两个或更多个抽吸截流卸载器阀组件14，其中，两个抽吸截流卸载器阀组件都以快速循环模式操作，或仅有一个抽吸截流组件14以快速循环模式操作。抽吸截流卸载器阀组件14集成到压缩机10M。多级压缩机IOM的外壳18具有形成气缸体20的上部。气缸体20形成一个或多个低级气缸组22L以及高级气缸组22H。 气缸体20限定了低级气缸24L和高级气缸MH。延伸穿过气缸体20的气缸24L和24H布置成邻近于气缸盖16L和16H以及抽吸截流卸载器阀组件14。低级气缸盖16L固定到气缸体20，放在低级气缸组22L中的低级气缸24L上面。类似地，高级气缸盖16H固定到气缸体 20，放在高级气缸组22H中的高级气缸24H上面。每个气缸组22L或22H包括至少一个气缸24L或24H并可包括多个气缸24L或MH，气缸盖16L或16H放在其上面。活塞沈布置在低级和高级气缸24L和MH内并可在其中往复运动。活塞沈与连接杆28互连，连接杆28在多级压缩机IOM中内部地延伸以与曲轴30的偏心部分互连。曲轴30可旋转地布置在压缩机IOM内并延伸穿过油槽32。抽吸歧管34和中间歧管36由气缸体20限定。抽吸歧管34与油槽32连通或与直接抽吸管线(未示出)连通。抽吸歧管34 延伸到低级气缸盖16L以与每个气缸盖16L内的抽吸压力空间38流体连通。在一个实施例中，当压缩机IOM处于完全加载操作模式时，即所有抽吸截流卸载器阀组件14都常关从而不以脉宽调制方式循环时，低压制冷剂从抽吸管线(未示出)穿过进入端口(未示出)进入多级压缩机IOM0回顾单气缸组22L的操作，(一个或多个)低级气缸 24L内的(一个或多个)活塞沈的往复运动从抽吸管线(未示出)抽出制冷剂。制冷剂被抽到抽吸歧管34内，并从那里制冷剂被抽到低级气缸盖16L内的抽吸压力空间38内。制冷剂从抽吸压力空间38进入(一个或多个)低级气缸ML内，在这里其被(一个或多个)活塞26压缩。簧片阀(未示出)位于每个低级气缸24L上方以控制至每个低级气缸ML的制冷剂流。在离开(一个或多个)低级气缸24L后，高压蒸气制冷剂通过另一个簧片阀(未示出) 排放到压力空间40内。在完全加载模式中，抽吸截流卸载器阀14的第一部分与压力空间 40流体连通并构造成允许(处于中间排放压力的)制冷剂保持打开抽吸截流卸载器阀14的活塞部分以允许制冷剂流穿过抽吸压力空间38到(一个或多个)低级气缸ML。中间压力的制冷剂从低级气缸盖16L的压力空间40最终通到中间歧管36。中间压力的制冷剂被从中间歧管36抽到高级气缸盖16H的抽吸压力空间38，在这里重复(一个或多个)高级气缸 24H内的制冷剂的压缩。然而，在高级气缸盖16H上并不需要抽吸截流卸载器阀14。应理解，抽吸截流卸载器阀组件的数目可以等于一，或可以是多个组件。低级气缸的数目也可以等于一，但其也可以是多个气缸。一个卸载器阀组件也可以控制至一个或多个气缸的流。当多级往复式压缩机IOM处于完全卸载模式时，即所有抽吸截流卸载器阀组件14 都常开从而不以脉宽调制方式循环时。在此情况下，每个抽吸截流卸载器阀组件14的第一部分布置成阻塞从压力空间40到抽吸截流卸载器阀组件14的活塞部分的制冷剂流。此构造允许抽吸截流卸载器阀组件14的偏压活塞部分移动到其大体上阻止穿过抽吸压力空间 38至lj(一个或多个)低级气缸ML的制冷剂流的位置。如接下来所将详述的，控制器12可以设置有控制逻辑，该控制逻辑允许多级压缩机IOM的第一级上的抽吸截流卸载器阀组件14中的一个或多个以快速循环操作(例如，采用脉宽调制技术)以在当抽吸截流卸载器阀组件14处于完全卸载位置时多级压缩机IOM所实现的容量和当抽吸截流卸载器阀组件14处于完全加载位置时多级压缩机IOM所实现的容量之间提供连续可变量的容量(部分负载的操作)。在一种布置中，低压级可以仅有一个抽吸截流阀组件并仅有一个气缸，其中，该抽吸截流阀能够以快速循环模式操作。如果第一级设置有多个抽吸截流阀，那么控制器12也可以设置有控制逻辑，该控制逻辑允许第一抽吸截流卸载器阀组件14和第二抽吸截流卸载器阀14以这样的模式交替快速循环，即允许抽吸截流卸载器阀组件14之一以快速循环操作，同时其他抽吸截流卸载器阀组件14不以快速循环操作而是处于完全加载位置或完全卸载位置。例如，第一抽吸截流卸载器阀组件 14可以以快速循环操作达第一时间段。在第一时间段期间，第二抽吸截流卸载器阀组件14 不以快速循环操作。在第一时间段结束时，第二抽吸截流卸载器阀组件14则以快速循环操作达第二时间段。在第二时间段期间，第一抽吸截流卸载器阀组件14不以快速循环操作。 以这种方式，抽吸截流卸载器阀组件14可以交替快速循环以实现连续可变的部分负载系统容量。如果低级仅配备有一个抽吸截流阀，那么该阀可以以快速循环模式操作。如果有多于一个的抽吸截流阀安装在低级上，则改变以快速循环操作的抽吸截流卸载器阀组件14 同时其他阀(如果有的话)不以快速循环操作的样式(pattern)可以对压缩机IOM内的每个阀重复。交替序列可以被修改，例如，不是单个抽吸截流卸载器阀组件14以快速循环操作， 而是多个抽吸截流卸载器阀组件14可以以快速循环操作而同时单个(或多个)抽吸截流卸载器阀组件14不以快速循环操作。在又一实施例中，压缩机IOM内的所有抽吸截流卸载器阀组件14都可以以快速循环操作以实现部分负载系统容量。在一个实施例中，一个或多个抽吸截流卸载器阀组件14可通过在完全加载位置和完全卸载位置之间以0. 3秒和180秒之间的单个循环周期快速循环来实现部分负载系统操作。此循环周期短到足以应付制冷或空调系统的反应的惯性。在循环周期期间的抽吸截流卸载器阀组件的操作可变化。例如，在180秒周期内，一个抽吸截流卸载器阀组件14可以在完全加载位置(或近似完全加载位置)操作达10秒然后在完全卸载位置(或近似完全卸载位置)操作达170秒。替代地，抽吸截流卸载器阀14可以在完全卸载位置操作达20秒然后在完全加载位置操作达160秒。因此，在单个循环周期期间，各种不同的操作样式是可能的。在又一个例子中，抽吸截流卸载器阀组件14以5秒的循环周期操作。在此实施例内， 抽吸截流卸载器阀组件14可以在完全加载位置操作达1秒然后在完全卸载位置操作达4 秒。替代地，抽吸截流卸载器阀组件14可以在完全卸载位置操作达2秒然后在完全加载位置操作达3秒，等等。如这些例子所示的，即使在抽吸截流卸载器阀组件采用相同的循环周期时，也可以实现抽吸截流卸载器阀组件操作的各种样式，产生压缩机的不同的卸载水平。 由于一个或多个阀的快速脉宽调制，蒸发器(未示出)内仅出现小的温度起伏。这些温度起伏不会削弱受调节空间的精确温度控制。与示出具有低压缩级和高压缩级的压缩机IOM的图IA相比，图IB中，压缩机IOS 具有能够以快速循环模式操作的至少两个抽吸截流阀组件14。该实施例监视所述至少两个抽吸截流阀组件14的循环数目。通过监视所述至少两个抽吸截流阀组件14的循环数目， 控制器12可以调节每个阀所经历的快速循环的量。因此，快速循环可以在阀之间分解以提高所述至少两个抽吸截流阀组件14的寿命。图IB示出单个低级压缩往复式压缩机IOS的剖面图，其具有电连接到多个抽吸截流卸载器阀组件14的控制器12。应理解，在其他实施例中，单个低级压缩机可具有相互并行连接的多于一个的低级压缩级。除了抽吸截流卸载器阀组件14外，压缩机10还包括气缸盖16L、外壳18、气缸体20、气缸组22L、气缸ML、活塞沈、连接杆28、曲轴30、油槽32和抽吸歧管34。每个气缸盖16L包括抽吸压力空间38和压力空间40。压缩机IOS包括排放歧管42。更具体地，单级往复式压缩机IOS具有与气缸盖16L互连的抽吸截流卸载器阀组件14。压缩机IOS的外壳18具有形成气缸体20的上部。气缸体20形成一个或多个气缸组22L。气缸体20限定气缸ML。延伸穿过气缸体20的气缸ML布置成邻近于气缸盖16L。 气缸盖16L固定到气缸体20，放在气缸组22L中的气缸24L上面。每个气缸组22L包括至少一个气缸24L并可以包括多个气缸ML，气缸盖16L放在其上面。活塞沈布置在气缸ML内并可在其内往复地运动。活塞沈与连接杆观互连，连接杆28在单级压缩机IOS中内部地延伸以与曲轴30的偏心部分互连。曲轴30可旋转地布置在压缩机IOS内并延伸穿过油槽32，油槽32是可选的但示于图IB所示的实施例内。 抽吸歧管34和排放歧管42由气缸体20限定。每个气缸盖16L在其内具有抽吸压力空间 38和压力空间40，其在活塞的冲程的一部分期间与下面的气缸24L选择性连通。抽吸歧管34与油槽32连通或者直接与抽吸管线(未示出)连通。抽吸歧管34延伸到气缸盖16L以与每个气缸盖16L内的抽吸压力空间38流体连通。排放歧管42通过阀板内的端口与压力空间40选择性流体连通。排放歧管42还流体连通排放管线(未示出)以允许从气缸M排放的制冷剂通到加热或冷却系统的其他部件。压缩机IOS的抽吸截流卸载器阀组件14能够以类似于图IA所示多级压缩机IOM 的抽吸截流卸载器阀组件14那样的方式操作。因此，当压缩机IOS处于完全加载操作模式时，即所有抽吸截流卸载器阀组件14都激活但不以脉宽调制模式循环时。回顾单气缸组 22L的操作，制冷剂通过抽吸歧管34抽出并从那里抽到气缸盖16L内的抽吸压力空间38 内。制冷剂从抽吸压力空间38进入(一个或多个)气缸ML内，在这里被(一个或多个)活塞沈压缩。在离开(一个或多个)气缸24L后，高压蒸气制冷剂进入压力空间40。在完全加载模式中，抽吸截流卸载器阀14的第一部分与压力空间40流体连通并被定位成允许(处于排放压力的)制冷剂迫使打开抽吸截流卸载器阀14的活塞部分以允许制冷剂流穿过抽吸压力空间38到气缸ML。制冷剂从气缸盖16L的压力空间40通到排放歧管42。被压缩的制冷剂从排放歧管42通过出口端口(未示出)离开压缩机IOS前往加热或冷却系统的其它部件。当单级往复式压缩机IOS处于完全卸载模式时，即所有抽吸截流卸载器阀组件14 都常开从而不以脉宽调制方式循环时，压缩机IOS如上所述地操作直至被压缩制冷剂从 (一个或多个)气缸24L排放到压力空间40内的时刻。因为所有的抽吸截流卸载器阀组件 14都不激活，所以每个抽吸截流卸载器阀组件14的第一部分布置成阻塞从压力空间40到抽吸截流卸载器阀组件14的活塞部分的制冷剂排放流。该构造允许抽吸截流卸载器阀组件14的偏压活塞部分移动到其大体上阻止制冷剂流穿过抽吸压力空间38到(一个或多个) 气缸ML的位置。控制器12可以设置有控制逻辑，该控制逻辑允许第一抽吸截流卸载器阀组件14 和第二抽吸截流卸载器阀14以这样的模式交替快速循环，即允许抽吸截流卸载器阀组件 14之一以快速循环操作同时其他抽吸截流卸载器阀组件14不以快速循环操作而是处于完全加载位置或完全卸载位置。例如，第一抽吸截流卸载器阀组件14可以以快速循环操作达第一时间段。在第一时间段期间，第二抽吸截流卸载器阀组件14不以快速循环操作。在第一时间段结束时，第二抽吸截流卸载器阀组件14则以快速循环操作达第二时间段。在第二时间段期间，第一抽吸截流卸载器阀组件14不以快速循环操作。以此方式，抽吸截流卸载器阀组件14可以交替快速循环以实现连续可变的部分负载系统容量。阀组件的交替循环可以通过控制器12实现，所述控制器12监视并计数每个阀的快速循环的数目并基于此计数使第一和第二抽吸截流卸载器阀组件14交替，以确保第一抽吸截流卸载器阀组件14不以快速循环模式操作比第二抽吸截流卸载器阀组件14显著更多的循环数目。以此方式，可以降低任何单个阀组件上由于快速循环引起的磨损。控制器12可仅计数一个阀组件14上的循环数目，并且当该循环数目接近该阀上的极限时，则以快速循环模式操作另一个阀，同时可停止以快速循环模式操作第一个阀。该计数不需要是直接的，而是可例如基于压缩机服务的天数或者压缩机操作的小时数等等进行估计。在这种情况下，例如，阀之间的切换可以基于一个阀以快速循环模式操作多少天相比其他阀而做出。使阀的循环交替降低了每个阀经历的循环总数以实现期望的系统部分负载容量。因此，抽吸截流卸载器阀的寿命和压缩机的可靠性可以通过使阀的循环交替而提高。单级压缩机IOS的抽吸截流卸载器阀组件14中的一个或多个可以以脉宽调制模式操作以在当抽吸截流卸载器阀组件14处于完全卸载位置时单级压缩机IOS所实现的容量和当抽吸截流卸载器阀组件14处于完全加载位置时单级压缩机IOS所实现的容量之间提供连续可变的容量(部分负载操作模式)。控制器12也可以设置有控制逻辑，该控制逻辑允许第一抽吸截流卸载器阀组件14和第二抽吸截流卸载器阀组件14的快速循环以快速循环交替，使得当抽吸截流卸载器阀组件14之一以快速循环操作的同时其他抽吸截流卸载器阀组件14不以快速循环操作而是处于完全加载位置或完全卸载位置。所交替的抽吸截流卸载器阀组件14的样式、序列和数目可以以上面参照多级压缩机IOM (图1A)所讨论的方式来变化。图2A是压缩机IOS或IOM的一部分在抽吸截流卸载器阀组件14处于完全加载位置情况下的局部剖视图。图2B是压缩机IOS或IOM的一部分在抽吸截流卸载器阀组件14 处于完全卸载位置情况下的局部剖视图。除了抽吸截流卸载器阀组件14、低级气缸盖16L、 气缸体20、低级气缸ML、活塞沈及抽吸歧管34外，压缩机IOS或IOM还包括阀板44、紧固件46、抽吸端口 48A和48B、抽吸阀50、排放端口 52A和52B、排放阀M及通道端口 56。除了抽吸压力空间38和压力空间40外，气缸盖16还包括通道58、导引壁60和抽吸截流壁 62。抽吸截流卸载器阀组件14包括通道58、通道58A和58B、压力室64、活塞室66、阀活塞 68、阀70、螺线管72、阀体74和偏压弹簧76。在图2A和2B中，低级气缸盖16L放在气缸体20和低级气缸24L上面。阀板44 位于气缸体20和低级气缸盖16L之间。紧固件46将低级气缸盖16L固定到气缸体20。阀板44限定抽吸端口 48A和48B。抽吸端口 48A在抽吸歧管34和抽吸压力空间38之间延伸穿过阀板44。抽吸端口 48B在抽吸压力空间38和低级气缸24L之间延伸穿过阀板44。抽吸阀50连接到阀板44并选择性地盖住抽吸端口 48B。抽吸阀50可以选择性地从抽吸端口 48B上方移动以允许制冷剂进入低级气缸ML。排放端口 52A在低级气缸24L和压力空间 40之间延伸穿过阀板44。排放阀M连接到阀板44并与阀板44相互作用以选择性地盖住或暴露排放端口 52A。排放端口 52B在压力空间40和中间或排放歧管36或42之间延伸穿过阀板44。通道端口 56延伸穿过低级气缸盖16L以允许通道58与压力空间38连通。通道 58延伸穿过低级气缸盖16L的壳和抽吸截流卸载器阀组件14的定子壳部分。导引壁60是低级气缸盖16L中的内壁，其尺寸设置成接收抽吸截流卸载器阀组件14的可移动部分。类似地，抽吸截流壁62布置成邻近于抽吸端口 48A以延伸到抽吸压力空间38内。抽吸截流壁62与抽吸截流卸载器阀组件14的另一个可移动部分相互作用以阻止制冷剂流穿过抽吸压力空间38到低级气缸ML。通道58从压力空间40 (穿过通道端口 56)延伸到压力室64。通道58A从压力室 64穿过抽吸截流阀组件14的定子部分延伸到抽吸压力空间38 (导引壁60周围)，而通道 58B从压力室64穿过抽吸截流阀组件14的定子部分延伸以与活塞室66连通。阀活塞68 被接收在导引壁60 (其限定活塞室66)之间并可相对于其运动。阀70延伸穿过压力室64 并与螺线管72互连，螺线管72在压力室64内可移动地致动阀70。当抽吸截流阀组件14 进入完全卸载位置时，阀70阻塞通道58与压力室64的流体连通。当抽吸截流阀组件14 进入完全加载位置时，阀70阻塞通道58A与压力室64的流体连通。活塞室66在其内接收阀活塞68。阀活塞68连接到阀体74，阀体74延伸穿过抽吸压力空间38。阀体74的从阀活塞68延伸出去的部分构造成接收偏压弹簧76。偏压弹簧76布置在抽吸压力空间38内并接触阀体74和低级气缸盖16L的壁。在图2A和2B中，抽吸端口 48A提供制冷剂从抽吸歧管34流体连通到抽吸压力空间38的路径。抽吸端口 48B提供制冷剂由活塞沈往复运动而从抽吸压力空间38被抽到低级气缸ML的路径。抽吸阀50选择性地盖住抽吸端口 48B以大体上阻塞制冷剂从抽吸压力空间38到低级气缸24L的流体连通，并且从抽吸端口 48B上方可选择性运动以在活塞沈冲程的抽吸部分期间允许制冷剂进入低级气缸ML。排放端口 52A允许高压的被压缩制冷剂在活塞26的排放冲程期间从低级气缸24L流体连通到压力空间40。(一个或多个)排放阀M选择性的盖住(一个或多个)排放端口 52A以大体上阻塞制冷剂从低级气缸24L流体连通到压力空间40，直至制冷剂是足够的压力以将(一个或多个)排放阀M抬离阀板44。 排放端口 52B提供被压缩制冷剂从压力空间40流体连通到中间或排放歧管36或42的路径。通道58从压力空间40 (穿过通道端口 56)延伸到压力室64以允许制冷剂与其连通。在图2A所示的完全加载位置，从压力室64延伸到抽吸压力空间38的通道58A大体上被阀70阻塞，阀70被螺线管72致动到该阻塞位置。因此，制冷剂被从压力空间40穿过通道58导向压力室64，并从压力室64穿过通道58导入活塞室66内。被压缩的高压制冷剂造成内部压力在活塞室66内累积到足以克服偏压弹簧76在阀体74上的偏压的水平。当克服此偏压时，阀活塞68和阀体74在活塞室66和抽吸压力空间38内移动到一位置，其允许制冷剂在阀体74和抽吸截流壁62之间穿过抽吸压力空间38流动，使得制冷剂可以穿过 (一个或多个)抽吸端口 48B与低级气缸24L连通。在图2B中所示的完全卸载位置，螺线管72致动阀70离开阻塞制冷剂穿过通道 58A连通的位置。阀70的致动将阀70移动到阻塞制冷剂穿过通道58连通的位置。因此， 高压的被压缩制冷剂大体上被阻止进入活塞室66。通过抽吸压力空间38和活塞室66 (穿过通道58A和58B)之间的连通，以及通过允许制冷剂从活塞室66泄放回通道58内的泄放孔(未示出)，活塞室66内的制冷剂的压力得以下降。通过降低活塞室66内的压力，施加在阀活塞68上的压力不足以克服偏压弹簧76 的偏压。偏压弹簧76使阀活塞68和阀体74在活塞室66和抽吸压力空间38内移动到一位置，其大体上阻止制冷剂在阀体74和抽吸截流壁62之间穿过抽吸压力空间38流动。因此，当抽吸截流阀组件14处于完全卸载位置时，阀体74和抽吸截流壁62的构造和布置不允许制冷剂流到低级气缸24L。如前面所讨论的，抽吸截流卸载器阀组件14可以以脉宽调制模式操作以在当抽吸截流卸载器阀组件14处于完全卸载模式时压缩机10 (图IA和1B)所实现的容量和当抽吸截流卸载器阀组件14处于完全加载位置时压缩机IOS或IOM所实现的容量之间提供连续可变的容量(部分负载操作模式)。更具体地，螺线管72可以由控制器12(图IA和1B)激活以在脉宽调制模式下操作并通过如下方式提供连续可变容量以快速方式移动阀70以阻塞和疏通通道58和58A以允许/禁止压力空间40和活塞室66之间的连通(从而导致阀活塞68和阀体74相对于抽吸截流壁62运动以阻塞/疏通制冷剂穿过抽吸压力空间38到低级气缸ML的流动)。螺线管70可快速地或者如系统惯性所决定的慢速地在图2A的完全加载位置和图2B的完全卸载位置之间循环。在一个实施例中，抽吸截流卸载器阀14和螺线管72的循环周期在0. 3秒和180秒之间。在另一个实施例中，该循环周期在3秒和30 秒之间。在又一个实施例中，抽吸截流卸载器阀组件14的循环周期大约是15秒。抽吸截流卸载器阀组件14的螺线管72的脉宽调制允许更大的压缩机10容量控制，从而允许抽吸截流卸载器阀组件14调节期望的压缩机10容量。更大的压缩机10容量控制允许制冷或空调系统实现改善的温度控制精度、可靠性和能量效率。如前面所讨论的，控制器12 (图IA和1B)也可以设置有控制逻辑，该控制逻辑允许第一抽吸截流卸载器阀组件14和第二抽吸截流卸载器阀组件14交替循环模式，使得在抽吸截流卸载器阀组件14之一以脉宽调制模式操作的同时其他抽吸截流卸载器阀组件14 不以脉宽调制模式操作而是处于完全加载位置或完全卸载位置。所交替的抽吸截流卸载器阀组件14的样式、序列及数目可以以上面参照多级压缩机IOM (图1A)所讨论的方式来变化。图3A示出处于完全加载位置的抽吸截流卸载器阀组件14和低级气缸16L的一部分。图:3B示出处于完全卸载位置的抽吸截流卸载器阀组件14和低级气缸16L的该部分。 低级气缸盖16L包括抽吸压力空间38、通道58和导引壁60。除了通道58、通道58A和58B、 压力室64、活塞室66、阀活塞68、阀70和螺线管72外，抽吸截流卸载器阀组件14还包括可移动的偏压构件78和泄放孔80。通道端口 56延伸穿过低级气缸盖16L以允许通道58与压力空间40连通。通道 58延伸穿过低级气缸盖16L的壳和抽吸截流卸载器阀组件14的定子壳部分。导引壁60是低级气缸盖16L中的内壁，其尺寸设置成接收抽吸截流卸载器阀组件14的可移动部分。类似地，抽吸截流壁62布置成邻近于抽吸端口 48A以延伸到相邻的抽吸压力空间38内。抽吸截流壁62与抽吸截流卸载器阀组件14的另一个可移动部分相互作用以阻止制冷剂流穿过抽吸压力空间38到低级气缸ML。通道58从压力空间40 (穿过通道端口 56)延伸到压力室64。通道58A从压力室 64穿过抽吸截流阀组件14的定子部分延伸到抽吸压力空间38 (导引壁60周围)，而第二通道58B从压力室64穿过抽吸截流阀组件14的定子部分延伸以与活塞室66连通。阀活塞68被接收在导引壁60 (其限定活塞室66)之间并可相对于其运动。阀70延伸穿过压力室64并与螺线管72的可移动偏压构件78部分互连，其在压力室64内致动阀70。当抽吸截流阀组件14进入完全卸载位置时，阀70阻塞通道58与压力室64的流体连通。当抽吸截流阀组件14进入完全加载位置时，阀70阻塞通道58A与压力室64的流体连通。泄放孔 80延伸到抽吸截流卸载器阀组件14的定子部分内并与通道58连通。通道58从压力空间40 (穿过通道端口 56)延伸到压力室64以允许制冷剂与其连通。在图3A所示的完全加载位置，从压力室64延伸到抽吸压力空间38的通道58大体上被阀70阻塞，阀70被螺线管72致动到该阻塞位置。因此，制冷剂从压力空间40穿过通道 58被导到压力室64，并从压力室64穿过通道58B被导入活塞室66内。被压缩的高压制冷剂造成内部压力在活塞室66内累积到足以克服偏压弹簧76 (图2A)在阀体74上的偏压的水平。在克服此偏压时，阀活塞68和阀体74在活塞室66和抽吸压力空间38内移动到一位置，其允许制冷剂在阀体74和抽吸截流壁62之间穿过抽吸压力空间38流动，使得制冷剂可以穿过(一个或多个)抽吸端口 48B (图2A)与低级气缸24L连通。在图;3B所示的完全卸载位置，螺线管72致动阀70离开阻塞制冷剂穿过通道58A 连通的位置。阀70的致动将阀70移动到阻塞制冷剂穿过通道58连通的位置。因此，高压的被压缩制冷剂大体上被阻止进入活塞室66。通过抽吸压力空间38和活塞室66之间(穿过通道58A和58B)的连通以及通过允许制冷剂沿一个方向从活塞室66泄放回到通道58 内的泄放孔80，活塞室66内的制冷剂的压力得以降低。
通过降低活塞室66内的压力，施加在阀活塞68上的压力不足以克服偏压弹簧76 (图2B)的偏压。偏压弹簧76使阀活塞68和阀体74在活塞室66和抽吸压力空间38内移动到一位置，其大体上阻止制冷剂在阀体74和抽吸截流壁62 (图2B)之间穿过抽吸压力空间38流动。因此，当抽吸截流阀组件14处于完全卸载位置时(图2B)，阀体74和抽吸截流壁62的构造和布置不允许制冷剂流到低级气缸ML。虽然具体描述了所示的抽吸截流卸载器阀组件14和压缩机IOM和IOS的实施例， 但本文所述的快速循环和/或使阀循环交替的方式可等同地应用于采用了设计为阻塞和疏通一个或多个气缸以改变穿过压缩机的制冷剂流的阀的任何压缩机。另外，在压缩机的其他实施例中气缸的尺寸可以是不同的。本发明适用于用不同类型制冷剂进行操作的压缩机，所述压缩机可用于加热、冷却所调节的空间以及对所调节的空间提供湿度控制。一些制冷剂类型包括但不限于R410A、R134a, R404A、C02以及R22。尽管已经参照(一个或多个)示范实施例描述了本发明，但本领域技术人员将会理解的是，在不背离本发明范围的情况下可作出各种改变，并可用等同物替换其元件。另外， 根据本发明的教导，在不背离其实质范围的情况下，可作出许多修改以适应具体情况或材料。因此，所意图的是，本发明不限于所公开的(一个或多个)具体实施例，而是本发明将会包括落在所附权利要求范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种往复式压缩机，所述压缩机包括第一气缸和第二气缸；第一抽吸截流卸载器阀，其集成到所述压缩机并能够快速循环以中断至所述第一气缸的制冷剂流；第二抽吸截流卸载器阀组件，其集成到所述压缩机并能够快速循环以中断至所述第二气缸的制冷剂流；以及控制器，其构造成以所述快速循环操作所述第一抽吸截流卸载器阀组件或第二抽吸截流卸载器阀组件中的至少一个并监视至少一个抽吸截流阀的快速循环的数目。
2.如权利要求1所述的往复式压缩机，其中，所述压缩机包括三个或更多个抽吸截流卸载器组件，并且其中，所述抽吸截流卸载器组件中的至少一个以所述快速循环操作，同时所述抽吸截流卸载器组件中的至少一个不以所述快速循环操作。
3.如权利要求1所述的往复式压缩机，其中，所述快速循环包括交替循环模式，其以所述快速循环操作所述第一抽吸截流卸载器阀组件，同时所述第二抽吸截流卸载器阀组件不以所述快速循环操作而是处于完全卸载位置或完全加载位置，所述完全卸载位置阻塞制冷剂流到所述第二气缸，所述完全加载位置允许制冷剂不中断地流到所述第二气缸。
4.如权利要求3所述的压缩机，其中，所述控制器以所述快速循环操作所述第一抽吸截流卸载器阀组件达第一时间段，并且所述控制器在所述第一时间段期间不以所述快速循环操作所述第二抽吸截流卸载器阀组件，然后所述控制器以所述快速循环操作所述第二抽吸截流卸载器阀组件达第二时间段并且在所述第二时间段期间不以所述快速循环操作所述第一抽吸截流卸载器阀组件。
5.如权利要求1所述的往复式压缩机，其中，所述控制器为每个阀计数循环的数目并基于所述计数使所述第一和第二抽吸截流卸载器阀交替以确保所述第一抽吸截流卸载器阀不比所述第二抽吸截流卸载器阀快速循环显著更多的次数。
6.如权利要求1所述的压缩机，其中，当以所述快速循环操作时，所述第一和第二抽吸截流卸载器阀组件的循环周期在0. 3秒和180秒之间。
7.如权利要求1所述的压缩机，还包括第三气缸，并且其中，所述第一气缸是低级气缸，所述第二气缸是低级气缸，并且所述往复式压缩机是多级压缩机。
8.如权利要求7所述的压缩机，其中，所述第一抽吸截流卸载器阀组件和所述第二抽吸截流卸载器阀组件二者同时以所述快速循环操作。
9.如权利要求1所述的压缩机，其中，快速循环是通过所述第一和第二抽吸截流卸载器阀组件的脉宽调制来实现的。
10.一种往复式压缩机，所述压缩机包括第一气缸和第二气缸；第一抽吸截流卸载器阀组件，其集成到所述压缩机并能够快速循环以中断至所述第一气缸的制冷剂流；第二抽吸截流卸载器阀组件，其集成到所述压缩机并能够快速循环以中断至所述第二气缸的制冷剂流；以及控制器，其构造成以快速循环操作所述第一抽吸截流卸载器阀组件或第二抽吸截流卸载器阀组件作为交替循环模式，所述交替循环模式以所述快速循环操作所述第一抽吸截流卸载器阀组件，同时所述第二抽吸截流卸载器阀组件不以所述快速循环操作。
11.如权利要求10所述的压缩机，其中，所述控制器以所述快速循环操作所述第一抽吸截流卸载器阀组件达第一时间段，并且所述控制器在所述第一时间段期间不以所述快速循环操作所述第二抽吸截流卸载器阀，然后所述控制器以快速循环所述操作所述第二抽吸截流卸载器阀组件达第二时间段并且在所述第二时间段期间不以所述快速循环操作所述第一抽吸截流卸载器阀组件。
12.如权利要求10所述的往复式压缩机，其中，所述控制器为每个阀计数循环的数目并基于所述计数使所述第一和第二抽吸截流卸载器阀交替以确保所述第一抽吸截流卸载器阀不比所述第二抽吸截流卸载器阀快速循环显著更多的次数。
13.如权利要求10所述的压缩机，其中，当以所述快速循环操作时，所述第一和第二抽吸截流卸载器阀组件的循环周期在0. 3秒和180秒之间。
14.如权利要求10所述的压缩机，还包括第三高级气缸，并且其中，所述第一气缸是低级气缸，所述第二气缸是低级气缸，并且所述往复式压缩机是多级压缩机。
15.如权利要求10所述的压缩机，其中，快速循环是通过所述第一和第二抽吸截流卸载器阀组件的脉宽调制来实现的。
16.一种多级往复式压缩机，所述压缩机包括低级气缸和高级气缸，所述高级气缸设置成接收所述低级气缸内被压缩的制冷剂； 至少一个抽吸截流卸载器阀组件，其与压缩机集成并能够快速循环以中断至所述低级气缸的制冷剂流；以及控制器，其构造成以所述快速循环操作所述至少一个抽吸截流卸载器阀组件。
17.如权利要求15所述的压缩机，其中，当以所述快速循环操作时，所述至少一个抽吸截流卸载器阀组件的循环周期在0. 3秒和180秒之间。
18.如权利要求15所述的压缩机，其中，快速循环是通过所述第一抽吸截流卸载器阀组件的脉宽调制来实现的。
19.如权利要求15所述的多级压缩机，还包括 第二低级气缸；以及第二抽吸截流卸载器阀组件，其能够快速循环以中断至所述第二低级气缸的制冷剂流。
20.如权利要求18所述的多级压缩机，其中，所述控制器以快速循环同时操作所述第一抽吸截流卸载器阀组件和第二抽吸截流卸载器阀组件二者。
全文摘要
一种往复式压缩机包括第一气缸和第二气缸、第一和第二抽吸截流卸载器阀组件以及控制器。第一和第二抽吸截流卸载器阀组件集成到压缩机并能够快速循环以中断至第一和第二气缸的制冷剂流。控制器以快速循环操作第一抽吸截流卸载器阀组件或第二抽吸截流卸载器阀组件中的至少一个并监视快速循环的数目。另一方面，一种多级压缩机包括低压级和高压级以及至少一个抽吸截流卸载器阀组件，该至少一个抽吸截流卸载器阀组件能够快速循环以中断至低级气缸的制冷剂流。
文档编号F04B1/04GK102472269SQ201080033000
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月12日 优先权日2009年7月20日
发明者利夫森 A., F. 塔拉斯 M. 申请人:开利公司