双级变容量压缩机及其控制方法与流程

本发明涉及压缩机，特别是涉及一种双级变容量压缩机，及其容量调节方法。

背景技术：
采用单级压缩机制冷循环，在常温冷却条件下能够获得的低温程度有限，并且在压比较大的情况下普通的热泵型压缩机的性能不能满足要求。而双级压缩机在制冷时，制冷剂气体从蒸发压力提高到冷凝压力的过程分两个阶段：先经低压级压缩到中间压力，然后由中间压力再压缩到冷凝压力。双级压缩机的优点有：(1)压比比较大时也能保证一定的输气系数和制冷系数；(2)改变压缩效率；(3)压比大时，如采用单级压缩就会造成排气温度的升高，这就要采用高着火点的润滑油，同时被高温蒸汽带出的润滑油也会增多，增加了分液器的负荷，且降低了冷凝器的传热性能。采用双级压缩机就解决了这个问题。这样不仅能满足普通的制冷和制热，而且当压比(蒸发器和冷凝器压比)比较大时(超低温制热和高温制冷)也具有很高的性能。但是目前的双级压缩机存在以下的缺点，由于蒸发压力会随环境的温度变化而变化，系统的中间压力机两个气缸的压比也会不断变化，这对于设计好的高低压气缸容积比是不经济的，在压比比较小的工况下，双级的性能没有单级的好。现有的双级压缩机不能控制中间压力，也就是不能控制一、二级气缸的压比。

技术实现要素：
针对上述现有技术现状，本发明所要解决的第一个技术问题在于，提供一种可改变两级气缸压比的双级变容量压缩机，以更好地适应外界工况的变化。本发明所要解决的第二个技术问题在于，提供一种双级变容量压缩机的控制方法。本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种双级变容量压缩机，包括壳体、第一法兰、第一级气缸、第二级气缸、第二法兰和下盖板，所述第一级气缸具有排气口和第一滑片槽，在所述第一滑片槽内装有第一滑片，所述第二级气缸具有吸气口和第二滑片槽，在所述第二滑片槽内装有第二滑片；所述排气口经连接管分别与所述壳体的内腔和所述吸气口相连通，且在与所述壳体内腔相连通的所述连接管的支管上设置有单通阀，在与所述吸气口相连通的所述连接管的支管上设置有节流装置。在其中一个实施例中，所述连接管为三通管，其包括主管、第一支管和第二支管，所述主管的管口与所述排气口相连通，所述第一支管和所述第二支管的管口分别与所述壳体的内腔和所述吸气口相连通，在所述第一支管和所述第二支管上分别设置有所述单通阀和所述节流装置。在其中一个实施例中，所述节流装置为节流阀。在其中一个实施例中，所述节流装置包括三通阀和毛细管，所述三通阀包括进口端、第一出口端和第二出口端，所述进口端和所述第一出口端连接在与所述吸气口相连通的所述连接管的支管上，所述毛细管的两端并接在所述第一出口端和所述第二出口端上。在其中一个实施例中，在所述第二法兰上设置有与所述第二滑片槽相对应的装配孔，在所述装配孔内装有可轴向移动的销钉，且所述销钉与所述装配孔密封配合，在所述销钉的尾部装有弹性复位元件，在所述第二滑片与所述第二法兰相对的侧面上设置有与所述销钉头部相配合的锁止槽，且所述锁止槽经过设置在所述第二滑片槽尾部的密封腔与所述壳体的内腔相连通，在所述销钉背对其头部的一侧设置有压力腔，该压力腔经连接气道与所述吸气口相连通。在其中一个实施例中，所述锁止槽的中心线与所述销钉的轴心线偏心设置。在其中一个实施例中，所述销钉为头部直径小尾部直径大的台阶形，所述装配孔为与所述销钉相配合的台阶孔。在其中一个实施例中，所述销钉的头部为锥形，所述锁止槽开口端设置有锥形扩口部。在其中一个实施例中，所述弹性复位元件为弹簧，在所述销钉的尾部内设置有第一弹簧孔，所述下盖板设置在所述第二法兰的下方，在所述下盖板上设置有与所述装配孔相对应的第二弹簧孔，所述压力腔由所述销钉下方的所述装配孔和所述第二弹簧孔形成，所述弹簧的一端安装在所述第一弹簧孔内，另一端安装在所述第二弹簧孔内。在其中一个实施例中，所述连接气道包括设置在所述第二级气缸上的且与所述吸气口相连通的第一连接孔、设置在所述第二法兰上的且与所述第一连接孔相连通的第二连接孔、设置在所述下盖板上的且与所述第二连接孔相连通的第三连接孔及设置在所述下盖板上的连通所述第三连接孔与所述第二弹簧孔的第四连接孔。在其中一个实施例中，在所述第二滑片槽尾部设置有用于吸附所述第二滑片的电磁铁。本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种所述双级变容量压缩机的控制方法，包括如下步骤：压缩机单级运行时，打开所述单通阀，全开所述节流装置；压缩机双级运行时，关闭所述单通阀，控制所述节流装置，以调节进入所述第二级气缸的冷媒的压力。与现有技术相比，本发明所提供的双级变容量压缩机及其控制方法，在压缩机双级运行时，通过节流装置可以调节中间压力的大小，进而可以调节两级气缸的压比，从而更好地适应外界工况的变化，提高能效比。附图说明图1为本发明其中一个实施例中的双级变容量压缩机的结构示意图；图2为图1所示双级变容量压缩机的第二级气缸、第二法兰和下盖板装配在一起的剖视结构示意图；图3为图1所示双级变容量压缩机的第二级气缸、第二法兰和下盖板装配在一起的另一个方向的剖视结构示意图；图4为图1所示双级变容量压缩机的第二级气缸的主视结构示意图；图5为图1所示双级变容量压缩机的第二滑片的主视结构示意图；图6为图5的仰视图；图7图1所示双级变容量压缩机的下盖板的主视结构示意图；图8为本发明实施例二中的双级变容量压缩机的结构示意图。以上各图中，1、壳体；2、第一法兰；3、第一滑片；4、第一级气缸；5、隔板；6、第二级气缸；61、吸气口；62、第一连接孔；63、第二滑片槽；64、密封腔；7、第二法兰；71、装配孔；72、第二连接孔；8、下盖板；81、第二弹簧孔；82、第三连接孔；83、第四连接孔；9、第二滑片；91、锁止槽；91a、锥形扩口部；10、销钉；101、头部；102、尾部；102a、第一弹簧孔；11、弹簧；12、单通阀；13、节流阀；15、三通管；151、主管；152、第一支管；153、第二支管；16、三通阀；17、毛细管。具体实施方式下面参考附图并结合实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下各实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例一参见图1，本实施例中的双级变容量压缩机包括壳体1、第一法兰2、第一级气缸4、第二级气缸6、第二法兰7、下盖板8、三通管15、单通阀12和节流装置，第一法兰2、第一级气缸4、隔板5、第二级气缸6、第二法兰7、下盖板8按由上至下的顺序依次装配在壳体1底部，所述第一级气缸4具有排气口和第一滑片槽，在所述第一滑片槽内装有第一滑片3，所述第二级气缸6具有吸气口61和第二滑片槽63，在所述第二滑片槽63内装有第二滑片9。所述排气口经连接管分别与所述壳体1的内腔和所述吸气口61相连通，且在与所述壳体1内腔相连通的所述连接管的支管上设置有单通阀12，在与所述吸气口61相连通的所述连接管的支管上设置有节流装置。本实施例的所述节流装置优选为节流阀13。本实施例的所述连接管优选为三通管15，其包括主管151、第一支管152和第二支管153，所述主管151的管口与所述排气口相连通，所述第一支管152和所述第二支管153的管口分别与所述壳体的内腔和所述吸气口61相连通，在所述第一支管152和所述第二支管153上分别设置有所述单通阀12和所述节流装置。当压缩机单级运行时，打开单通阀12，冷媒经分液器进入第一级气缸4，经过第一级气缸4压缩后的冷媒达到冷凝压力(此时没有中间压力)经过第一支管152和单通阀12排入壳体1内。此时，全开节流阀13，连接第二级气缸6的吸气口61，第二级气缸6卸载。当压缩机双级运行时，关闭单通阀12，冷媒经第二支管153后经过节流阀13，此时调节节流阀13的开度，不同的开度会产生不同的压力降，使从第一级气缸4排除的冷媒达到合适的压力(调节中间压力的大小)，然后进入第二级气缸6，此时第二级气缸6加载。由此可见，通过本发明实施例所提供的双级变容量压缩机，在双级运行时，通过节流装置可以调节中间压力的大小，进而可以调节两级气缸的压比，从而更好地适应外界工况的变化，提高能效比。本实施例采用如下技术方案来实现第二级气缸6的加载和卸载。参见图2及图3，在第二法兰7上设置有与第二滑片槽63相对应且轴向贯穿的装配孔71，优选的，所述装配孔71为上小下大的台阶孔。在装配孔71内装有可轴向移动的销钉10，且所述销钉10与所述装配孔71密封配合，在所述销钉10的尾部102装有弹性复位元件。优选的，所述销钉10为与装配孔71相配合的台阶形。优选的，所述销钉10的头部101为锥形。优选的，所述弹性复位元件为弹簧11，在所述销钉10的尾部102设置有用于放置弹簧11的第一弹簧孔102a。销钉10在弹簧11和压差的作用下可以上下移动。结合图2、图3及图4所示，第二滑片槽63尾部的第二级气缸6上设置有与第二滑片槽63相连通的密封腔64，且在第二级气缸6上沿轴向设置有与其吸气口61相连通的第一连接孔62。参见图5及图6，在第二滑片9与第二法兰7相对的侧面上设置有与所述销钉10相配合的锁止槽91，该锁止槽91经过设置在所述第二滑片槽63尾部102的密封腔64与所述壳体1的内腔相连通。这样，销钉10头部101和壳体1内腔内具有相同压力的气体。优选的，所述锁止槽91的中心线与所述销钉10的中心线偏心设置，这样可以保证第二滑片9和滚子完全脱离。同时销钉10在锁死第二滑片9时，销钉10的顶部不与锁止槽91的底部接触，保证当需要销钉10脱离锁止槽91时，销钉10的顶部有足够的空间形成压力腔。优选的，所述锁止槽91开口端设置有锥形扩口部91a，以方便销钉头部插入。参见图2、图3及图7，下盖板8上设置有与第一弹簧孔102a相对应的第二弹簧孔81，弹簧11的下端放置在第二弹簧孔81内。由所述销钉10下方的所述装配孔71和所述第二弹簧孔81形成压力腔，压力腔经连接气道与所述吸气口61相连通，连接气道用来传递压力，这样销钉10尾部102和吸气口61内具有相同压力的气体。优选的，所述连接气道包括设置在所述第二级气缸6上的且与所述吸气口61相连通的第一连接孔62、设置在所述第二法兰7上的且与所述第一连接孔62相连通的第二连接孔72、设置在所述下盖板8上的且与所述第二连接孔72相连通的第三连接孔82及设置在所述下盖板8上的连通所述第三连接孔82与所述第二弹簧孔81的第四连接孔83。下面进一步对本发明实施例一的工作原理进行简要的说明：初始装机时，使销钉10顶在第二滑片9的锁止槽91内，即第二级气缸6卸载，当运行时，需要双级时，第二级气缸6正常吸气(即第一级气缸4来气与吸气口61相通)。单级运行时，冷媒经分液器进入第一级气缸4，经过第一级压缩的冷媒达到冷凝压力(此时没有中间压力)经过第一支管152和单通阀12排入壳体1内。此时节流阀13全开，连接第二级气缸6的吸气口61，因为销钉10尾部102和吸气口61相连通，所以销钉10尾部102也为高压，并且和壳体1内的压力相当，而锁止槽91内的压力也和壳体1的压力相当。此时，在弹簧11的作用下，销钉10上移锁止第二滑片9，使第二滑片9与滚子脱离，第二级气缸6卸载，压缩机单级运行。双级运行时，此时单通阀12关闭，冷媒经第二支管153进入节流阀13，此时调节节流阀13的开度，节流阀13可以起到调节压力的作用，不同的开度会产生不同的压力降，使从第一级气缸4排除的冷媒达到合适的压力(调节中间压力的大小)，然后进入第二级气缸6的吸气口61，此时吸气口61内的压力为中压(介于冷凝压力和蒸发压力之间)，由于销钉10尾部102与吸气口61相连通，所以销钉10尾部102压力也为中压。而锁止槽91内的压力与壳体1内的压力相当，这样在销钉10的头部101和尾部102就产生了压力差，在压差的做用下，弹簧11下移，销钉10头部101从第二滑片9的锁止槽91脱离，第二滑片9恢复正常工作，第二级气缸6加载，压缩机双级运转。双级变容量压缩机各个部件及连接关系除上面单独描述之外，其余结构与现有技术相同，在此不再赘述。实施例二参见图8，本实施例与实施例一不同的是，所述节流装置包括三通阀16和毛细管17，所述三通阀16包括进口端a、第一出口端b和第二出口端c，所述进口端a和所述第一出口端b连接在所述第二支管153上，所述毛细管17的两端并接在所述第一出口端b和所述第二出口端c上。本发明实施例二的工作原理与实施例一相近似，在此不做阐述，主要对三通阀16的动作做一下阐述。同样，初始装机时，使销钉10顶在第二滑片9的锁止槽91内，即第二级气缸6卸载，当运行时，需要双级时，第二级气缸6正常吸气(即第一级气缸4来气与吸气口61相通)。当单级转双级时，关闭单通阀12，打开三通阀16的进口端a和第二出口端c，从第一级气缸4排出的气体压力通过毛细管17的节流作用后进入第二级气缸6吸气口61，压力降低。此时吸气口61内的压力为中压(介于冷凝压力和蒸发压力之间)，由于销钉10尾部102与吸气口61相连通，所以销钉10尾部102压力也为中压。锁止槽91内的压力与壳体1内的压力相当，这样在销钉10的头部101和尾部102就产生了压力差，在压差的做用下，弹簧11下移，销钉10头部101从第二滑片9的锁止槽91脱离，第二滑片9恢复正常工作，压缩机双级运转。运行一段时间后，压缩机稳定，从第一级气缸4排出的气体稳定在中间压力，此时就关闭毛细管17，打开三通阀16的进口端a和第一出口端b，压缩机正常双级运转。实施例三本实施例与实施例一不同的是，在所述第二滑片槽63尾部102设置电磁铁，所述电磁铁通道时，其铁心可与所述第二滑片9吸合，从而靠电磁力把第二滑片9吸过来实现第二级气缸6的卸载。另外，以上实施例中，第一级气缸4为上气缸，第二级气缸6为下气缸，当然，第二级气缸6也可以为上气缸，第一级气缸4也可以为下气缸。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。