专利名称：具有用于启动的部分卸载器的涡旋压缩机的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及一种制冷压缩机，特别是，本发明涉及一种用于使涡旋压缩机具有低启动扭矩的系统。
背景技术：
在冷却系统中涡旋压缩被用来压缩制冷剂气体。在一特定的应用中，涡旋压缩机可被用在商业飞机的分布式冷却系统中。在那种情况下，可要求涡旋压缩机在高温环境下开始压缩制冷剂气体。例如，飞机可位于地面上的具有高环境温度(例如空气温度为110 华氏度或者更高)的位置。在这种情况下，飞机设备舱的温度可高达160华氏度。因此，在不工作的压缩机的入口侧的蒸气压力可高达200-250磅/平方英寸。在这些环境下的启动期间传统的涡旋压缩机可能要求应用高扭矩。为了确保可得到高的启动扭矩；传统的飞机冷却系统可构造成具有高扭矩马达用于驱动压缩机。大小设计为可提供高启动扭矩的驱动马达可比大小设计为仅适应压缩机稳定状态运转负荷的马达更大且更重。鉴于此，传统压缩机被认为需要过大的马达。高扭矩驱动马达可还需要高容量(即过大的)逆变器以在压缩机启动期间提供用于马达的高水平的AC电流。过大的马达和逆变器会将不希望有的重量和成本增加到飞机上。如所能看到的，需要一种飞机冷却系统，其中涡旋压缩机可由大小可依照压缩机稳定状态运转负荷设计的马达操作。另外，需要一种涡旋压缩机，其无论飞机可能所处的环境温度如何时都可由上述马达启动。
发明内容
本发明的一个目的，用于飞机的分布式冷却系统可包括蒸发器-冷却器；和涡旋压缩机，用于压缩来自于蒸发器-冷却器的制冷剂；其中，压缩机的运行涡旋与固定涡旋之间的夹紧力由压缩机的平衡腔中的压力产生，且其中，在启动时平衡腔中的压力与压缩机的入口压力相等，以减小压缩机的启动扭矩。本发明的另一个目的，涡旋压缩机可包括单向阀，其设置在平衡腔与排放腔之间， 其中单向阀适于只要排放腔内的气压小于平衡腔内的气压时就允许制冷剂气体从平衡腔进入到排放腔。本发明的另一个目的，用于启动涡旋压缩机的方法包括打开压缩机平衡腔与排放腔之间的气体流动通路；当气体流动通路打开时，开始运行涡旋的旋转；并在运行涡旋处于其稳定状态运转速度之后关闭气体流动通路。参考附图、说明书和权利要求书，本发明的这些和其他的特征、目的和优点将变得
更明白。
附图1是根据本发明具体实施例的分布式冷却系统的块附图2是根据本发明具体实施例的涡旋压缩机的剖面图；附图3是曲线图，曲线表示根据本发明具体实施例的附图2中的涡旋压缩机运转的动力；和附图4是根据本发明具体实施例的用于以低启动扭矩启动涡旋压缩机的方法的流程图。
具体实施例方式下面的详细说明是针对实现本发明的目前认为的最好方式。该说明不具有限制意义，但仅仅是用来表示本发明的基本原理，因为本发明的精神由附加的权利要求书最佳地限定。下面描述各种本发明的特征，他们可彼此独立的使用或者与其他特征相结合地使用。本发明总体提供一种利用涡旋压缩机压缩制冷剂的冷却系统，其中该涡旋压缩机设置有内部单向阀，该单向阀允许压缩机以低启动扭矩启动。现在参考附图1，分布式冷却系统10在块图格式中示出。在本发明的具体实施例中，系统10可包括多个被冷却的储存箱12，其可以在商业飞机(未示出)上用来储存食物和饮料。在系统10中，来自于箱12的热量可通过充满流体的冷却回路14吸出，并传送到蒸发器-冷却器16。蒸发器-冷却器16可从冷却回路14提取热量。被加热的空气可通过排放通路18从飞机中排出。制冷剂回路20可使蒸发器-冷却器16与压缩机22的入口侧22_1相互连接。在本发明的具体实施例中，压缩机22可以是涡旋压缩机。压缩机22由AC马达M驱动，可由可连接到飞机DC母线观上的专用逆变器沈向马达M提供电力。压缩机22可在出口侧 22-2通过冷凝器30与蒸发器-冷却器16相互连接。现在参考附图2，在剖面图中示出了压缩机22。在具体实施例中，压缩机22包括固定涡旋22-4和运行涡旋22-6。在运行中，压缩机22可采用轴向压力平衡系统，其中固定涡旋22-4和运行涡旋22-6之间的中间压力可供给到平衡腔22-8内。平衡腔22_8可紧邻在固定涡旋22-4(如附图2中所示)，或者在可替换的实施例中(未示出)，平衡腔22-8可紧邻运行涡旋22-6。该中间压力可称为平衡压力。平衡压力可与压缩机入口压力成比例。该比例可与泄放孔22-10的位置有关。平衡压力可产生夹紧力，该夹紧力可抵消轴向分离力，该轴向分离力可与压缩机吸入压力成比例。夹紧力可使固定涡旋22-4与运行涡旋22-6彼此保持密封接触。这种密封接触可减小制冷剂从高压侧向低压侧的泄漏。单向阀22-12设置在平衡腔22-8与排放腔22-14之间。单向阀22-12提供气体流动通路，以在压缩机22的启动期间使制冷剂气体从平衡腔22-8进入到排放腔22-14。必须注意到的是在启动时，入口压力和出口压力基本相等。因此，单向阀22-12允许平衡腔 22-8内的压力基本等于出口压力。从而，平衡压力与出口压力之间的差值在启动开始时基本上不存在。因为压力差值实质上不存在，固定涡旋22-4和运行涡旋22-6可以相对于彼此自由的移动。换句话说，开始旋转运行涡旋22-6时几乎不需要扭矩。可以看到的是，即使入口压力为高，单向阀22-12也可允许平衡压力不高于出口压力。现在参考附图3，一系列曲线示出了启动期间压缩机22的动力。附图3示出了可能存在的在热天里压缩机22的启动操作，此时曲线32所示的初始入口压力可能特别高 (例如大约210磅/平方英寸)。在TO时刻，出口压力(曲线34)可等于入口压力32。还是在T0，平衡压力(曲线36)仅仅略大于入口压力32和/或出口压力34，因为附图2中的单向阀22-12可允许出口压力34与平衡压力36相等。平衡压力36与出口压力34之间微小的差值可由流过单向阀22-12的流动中的小压降引起。通过采用高流量单向阀作为单向阀22-12，这个差值可以保持相当低。因为，在T0，平衡压力36与入口压力32之间几乎不存在差值，所以夹紧力(曲线 38)可以很低。如上面所描述，低夹紧力可导致低启动扭矩需求。可以看到的是，在启动过程中，入口压力32可下降，而出口压力34可增大。换句话说，在启动进行时，平衡压力36与入口压力32之间的差值可增加。在短的时间段内，在 Tl时刻，(在具体实施例中为大约20秒)平衡压力36和出口压力34可相等。在那一时亥IJ，单向阀22-12可关闭，但是在Tl时刻的入口压力32可低于在TO时刻的入口压力。在 Tl时刻，夹紧力38可已经增加到其正常运转水平，所以涡旋22-4和22-6密封在一起。然后压缩机22可用于在涡旋22-4和22-6之间没有不希望的泄露的情况下运转。应注意到在Tl时刻，入口压力32减低，且马达M (附图1中)的旋转速度可已经增加。因此，马达M的扭矩负荷与稳定状态扭矩相等。换句话说，已根据本发明地实现了压缩机22的启动，而从来没有向马达沈施加大于其最大稳定状态扭矩负荷的扭矩负荷。现在参考附图4，示例性的方法400可用于以不大于稳定状态运转扭矩的启动扭矩来启动涡旋压缩机。在步骤402中，可以开始压缩机中的涡旋运行(例如，马达M可驱动运行涡旋22-6)。在步骤404中，压缩机中的气体流动通路可被打开(例如单向阀22-12 可被打开，以允许涡旋压缩机22的平衡腔22-8与排放腔22-14之间的制冷剂气体流动)。 在步骤406中，在气体流动通路的出口侧的气体压力可被增加(例如运行涡旋22-6和固定涡旋22-4之间的相互作用可增加排放腔22-14中的压力)。在步骤408中，气体流动通路可被关闭(例如，排放腔22-14中的压力高于平衡腔22-8中的压力，以致单向阀22-12关闭)。在步骤410中，运行涡旋与固定涡旋之间的夹紧力可被增加(例如，排放腔22-14中的压力持续增加，从而增加了运行涡旋22-6与固定涡旋22-4之间的轴向负荷)。在步骤 412中，压缩机的稳定状态运转可持续(例如，在涡旋22-4和22-6适当地夹紧在一起的情况下，压缩机22可在其正常的容量下压缩制冷剂气体)。当然，可以理解的是，前面的内容是关于本发明的示例性实施例，在不脱离如下面权利要求书所述的本发明的精神和范围的情况下，可以进行变形。
权利要求
1.涡旋压缩机(22)，包括设置在平衡腔Q2-8)与排放腔(22-14)之间的单向阀 02-12)，其中单向阀(22-12)适于在只要排放腔(22-14)中的气体压力小于平衡腔 (22-12)中的气体压力时就允许制冷剂气体从平衡腔02-8)流入到排放腔02-14)。
2.如权利要求1所述的涡旋压缩机，其中平衡腔紧邻压缩机的第一涡旋(22-4或者 22-6)，以使平衡腔中的气体压力产生在压缩机的第一涡旋和第二涡旋(22-6或者22-4)之间的夹紧力。
3.如权利要求2所述的涡旋压缩机，其中第一涡旋是固定涡旋02-4)。
4.如权利要求2所述的涡旋压缩机，其中第一涡旋是运行涡旋02-6)。
5.如权利要求1所述的涡旋压缩机，其中单向阀具有的流速容量足以允许气体在压缩机的运行涡旋的初始旋转之后的大约20秒时间长度上从其流过。
6.如权利要求1所述的涡旋压缩机，其中用于运行涡旋初始旋转所需要的扭矩不超过用于压缩机稳定状态运转所需要的扭矩。
7.如权利要求1所述的涡旋压缩机，其中运行涡旋与固定涡旋之间的夹紧力与压缩机的入口压力与平衡腔中的压力之间的差值有关。
8.如权利要求1所述的涡旋压缩机，其中用于运行涡旋旋转所需的扭矩与在运行涡旋与固定涡旋之间的夹紧力有关。
9.如权利要求6所述的涡旋压缩机，其中用于运行涡旋初始旋转所需的扭矩与压缩机的入口压力无关。
全文摘要
本发明涉及具有用于启动的部分卸载器的涡旋压缩机。涡旋压缩机可设置有单向阀，该单向阀设置在平衡腔与排放腔之间。在压缩机启动期间，单向阀允许平衡腔的压力保持在低值。低的平衡腔压力允许运行涡旋保持不夹紧到固定涡旋，从而降低运行涡旋初始旋转所需的扭矩。在达到稳定状态运转速度之后，单向阀可关闭并且涡旋可被夹紧在一起，以产生所希望的压缩机稳定状态运转工况。
文档编号F04C29/00GK102454604SQ20111040327
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月20日 优先权日2010年10月21日
发明者B·唐, R·R·里韦, R·勒克莱尔 申请人:霍尼韦尔国际公司