專利名稱：帶有蒸氣噴射的渦旋式壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦旋類型的機器。更具體地，本發(fā)明涉及一種渦旋式壓縮機，該渦旋式壓縮機包含一個利用貫穿渦旋部件的一個大口的蒸氣噴射系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
制冷和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)通常包括壓縮機、冷凝器、膨脹閥或等效物，以及蒸發(fā)器。這些組件依次連接在連續(xù)的流動通道內(nèi)。工作流體流過所述系統(tǒng)并在液相和蒸汽相或氣相之間交替變換。
在制冷系統(tǒng)中已使用各種各樣類型的壓縮機，包括(但不局限于)往復(fù)式壓縮機、螺桿式壓縮機和旋轉(zhuǎn)式壓縮機。旋轉(zhuǎn)式壓縮機可包括葉片式壓縮機和渦旋式壓縮機。周兩個渦旋部件構(gòu)成渦旋式壓縮機，其中每個渦旋部件具有一個端板和一個螺旋纏繞物(spiral wrap)。以相對的方式布置所述螺旋纏繞物，并且兩個螺旋纏繞物相互配合。將渦旋部件安裝得使它們相互之間可進行相對地沿軌道運動。在該沿軌道運動期間，所述螺旋纏繞物限定了一連串封閉空間，當(dāng)所述封閉空間從處于吸入壓力較低的徑向外部位置向處于壓力較高的中心位置向內(nèi)移動時，每個封閉空間在尺寸上逐漸地減小。壓縮氣體從中心位置處的封閉空間通過排出通道排出，所述排出通道是穿過一個渦旋部件的端板形成的。
制冷系統(tǒng)現(xiàn)包括蒸氣噴射系統(tǒng)，在該蒸氣噴射系統(tǒng)中氣態(tài)形式的制冷劑的一部分被噴射到處于較低吸入壓力和較高壓力之間的一個壓力(或所謂的排放壓力)下的封閉空間中。通過噴射口將氣態(tài)制冷劑噴射到封閉空間中，所述噴射口貫穿兩個渦旋部件中的一個。這種氣態(tài)制冷劑的噴射具有增加所述壓縮機的系統(tǒng)容量和效率的作用。在包含蒸氣噴射以使最大容量增加的系統(tǒng)中，開發(fā)工程師試圖提供一種使噴射到封閉袋中的制冷劑氣體的量達(dá)到最大的系統(tǒng)。通過使噴射的制冷劑氣體的量達(dá)到最大，能夠使所述壓縮機的系統(tǒng)容量和效率最大化。
當(dāng)開發(fā)這種蒸氣噴射系統(tǒng)時，開發(fā)工程師必須確保被噴射的中間加壓蒸氣不會遷移到壓縮機的吸入室中。如果中間加壓蒸氣確實遷移到吸入?yún)^(qū)域中，實際上將減少壓縮機的容量。因此，通常將蒸氣噴射口布置于一個位置中，在密封所述封閉空間以前，該位置不會與封閉空間相通。
人們已經(jīng)試圖將蒸氣噴射口布置在一個位置中，它們在該位置中只在密封封閉空間以前打開。其原理是，在任何中間加壓的蒸氣遷移到吸入室中以前，封閉空間將被密封。雖然這些系統(tǒng)已增加了噴射的制冷劑氣體的量，但是增加的制冷劑氣體的噴射量低于最佳的量。
因此，蒸氣噴射系統(tǒng)的繼續(xù)開發(fā)集中到增加可噴射到封閉空間中的中間加壓蒸氣的量上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種渦旋式壓縮機，包括第一渦旋部件，所述第一渦旋部件具有從第一端板延伸的第一螺旋纏繞物，所述第一螺旋纏繞物限定了第一外端；第二渦旋部件，所述第二渦旋部件具有從第二端板延伸的第二螺旋纏繞物，所述第二螺旋纏繞物限定了第二外端，所述第二螺旋纏繞物與所述第一螺旋纏繞物互相配合；驅(qū)動機構(gòu)，用于使所述第一渦旋部件和第二渦旋部件相對彼此沿軌道運行，當(dāng)所述第一外端的內(nèi)表面與所述第二螺旋纏繞物接觸時，所述第一渦旋部件和第二渦旋部件形成了第一封閉空間，并且當(dāng)所述第二外端的內(nèi)表面與所述第一螺旋纏繞物接觸時，所述第一渦旋部件和第二渦旋部件形成了第二封閉空間，在所述渦旋部件的沿軌道運行期間，所述第一封閉空間和第二封閉空間從徑向外部位置同時向中心位置移動；其特征在于一個貫穿所述第一渦旋部件和第二渦旋部件之一的單一流體噴射通道，在所述渦旋部件沿軌道運行的周期的第一部分期間，所述單一流體噴射通道在不同的時間將流體噴射到所述第一封閉空間和所述第二封閉空間中，在所述渦旋部件的所述沿軌道運行的所述周期的第二部分期間所述單一流體噴射通道同時將流體噴射到所述第一封閉空間和所述第二封閉空間中。
本發(fā)明提供了具有噴射系統(tǒng)的這種技術(shù)，所述噴射系統(tǒng)使用了單一的大噴射口，并且該噴射系統(tǒng)將中間加壓的蒸氣制冷劑噴射到渦旋式壓縮機的兩個不同的封閉袋中，所述渦旋式壓縮機具有不對稱的螺旋纏繞物。這種單一的大噴射口能夠增加噴射到兩個封閉空間中的蒸氣量，并且不會使噴射的蒸氣遷移到壓縮機的吸入?yún)^(qū)域中。
從下文中所作的詳細(xì)描述中，可以明顯地看出本發(fā)明的其他適用性。應(yīng)該理解的是，詳細(xì)描述和具體實施例(指本發(fā)明的優(yōu)選實施例)只是出于解釋的目的而不是限制本發(fā)明的保護范圍。


從以下的詳細(xì)描述和附圖中，我們將能夠更充分地理解本發(fā)明，其中圖1是本發(fā)明所涉及的包含獨特的蒸氣噴射系統(tǒng)的渦旋式壓縮機的垂直截面圖；圖2是在圖1的隔板下方所得到的表示本發(fā)明的渦旋式壓縮機的水平剖視圖；圖3是從所述非沿軌道運行的渦旋的葉片側(cè)部所看到的本發(fā)明的非沿軌道運行的渦旋的平面圖；圖4是位于第一封閉空間初始密封點的渦旋部件的平面圖；圖5是位于第二封閉空間初始密封點的渦旋部件的平面圖；圖6是位于蒸氣噴射口向兩個封閉空間打開的點的渦旋部件的平面圖；圖7是從所述沿軌道運行的渦旋的葉片側(cè)部所看到的本發(fā)明的另一個實施例所涉及的沿軌道運行的渦旋的平面圖。
具體實施例方式
下面對優(yōu)選實施例的描述僅僅是示范性的，而絕不是對本發(fā)明、發(fā)明應(yīng)用或用法的限制。
現(xiàn)在參考附圖，其中在這幾個附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或相應(yīng)的零件，在附圖1中示出了本發(fā)明所涉及的包含獨特的蒸氣噴射系統(tǒng)的渦旋式壓縮機，所述渦旋式壓縮機用附圖標(biāo)記10表示。下面對優(yōu)選實施例的描述僅僅是示范性的，而絕不是對本發(fā)明、發(fā)明應(yīng)用或用法的限制。
渦旋式壓縮機10包括一般為圓柱形的密封外殼12，所述密封外殼12在其上端焊接有蓋罩14，在其下端有基底16，在所述基底16上整體形成有多個固定支架(未示出)。蓋罩14裝配有制冷劑排放接頭18，在制冷劑排放接頭18中可具有普通排出閥(未示出)。固定于外殼12的其他主要部件包括橫向伸展的隔板20，該隔板20在蓋罩14與外殼12焊接的同一點上被焊接在外殼12的邊緣上；入口接頭22；適當(dāng)?shù)鼐o固于外殼12的主軸承殼24；以及具有多個徑向向外延伸的支腿的下軸承殼26，所述支腿適當(dāng)?shù)鼐o固于外殼12上。將馬達(dá)定子28壓配合在外殼12中，所述馬達(dá)定子28的橫截面一般是四角形的但是將其角部倒圓。馬達(dá)定子28上的圓角之間的平面提供了馬達(dá)定子28和外殼12之間的通路，所述通路有助于潤滑劑從外殼12的頂部回流到其底部。
在其上端有個偏心曲柄銷32的主動軸或曲柄軸30可轉(zhuǎn)動地軸接在主軸承殼24的軸承34中和下軸承殼26的軸承36中。曲柄軸30在其下端具有一個直徑較大的同心孔38，所述同心孔38與處于徑向向外位置上的較小直徑的孔40相通，所述孔40從那里向上延伸到曲柄軸30的頂部。在孔38中布置有攪拌器42。在內(nèi)殼12的下部充滿潤滑油，孔38和40起到泵的作用以將潤滑油向上泵送到曲柄軸30并最終泵送到壓縮機10的需要潤滑的各個部分。
曲柄軸30由電動機相對地驅(qū)動，所述電動機包括具有電動機繞組44穿過其上的電動機定子28和壓配合在曲柄軸30上的電動機轉(zhuǎn)子46，其分別具有上配重48和下配重50。在靠近電動機繞組44處裝有普通型的馬達(dá)保護裝置52，這樣如果電動機超過了其正常溫度范圍，電動機保護裝置52將使電動機斷電。
主軸承殼24的上表面裝配有環(huán)形平推力軸承表面54，在所述環(huán)形平推力軸承表面54上布置有沿軌道運行的渦旋部件56。渦旋部件56包括端板58，在所述端板58的上表面有普通螺旋瓣或螺旋渦卷(纏繞物)60，在其下表面有環(huán)形平推力軸承表面62。從下表面向下突出的是其中有軸頸軸承66的圓柱形轂部64，并且在所述圓柱形轂部64中旋轉(zhuǎn)地設(shè)有驅(qū)動軸襯68，所述驅(qū)動軸襯68具有內(nèi)孔，曲柄銷32被驅(qū)動地設(shè)置于該內(nèi)孔中。曲柄銷32在一個表面(未示出)上具有一個平面，該平面驅(qū)動地與在驅(qū)動軸襯68的內(nèi)孔的一部分中的平表面配合以提供徑向從動布置，諸如本受讓人的美國專利No.4,877,382中所示的，該文獻所披露的內(nèi)容在這里作為參考。
纏繞物60與非沿軌道運行的螺旋纏繞物72嚙合，所述非沿軌道運行的螺旋纏繞物72構(gòu)成非沿軌道運行的渦旋部件74的一部分。在沿軌道運行的渦旋部件56相對于非沿軌道運行的渦旋部件74的沿軌道運行期間形成了流體移動袋，所述流體移動袋被壓縮得如一個袋子(pocket)，從徑向外部位置向渦旋部件56和74的中心位置移動。以任何期望的將提供非沿軌道運行的渦旋部件74受到限制的軸向移動的方式將非沿軌道運行的渦旋部件74安裝于主軸承殼24上。對于本發(fā)明來說這種安裝的具體方式不是關(guān)鍵性的。
非沿軌道運行(non-orbiting)的渦旋部件74具有一個中心布置的排出口76，該排出口76通過隔板20中的開口78與由蓋罩14和隔板20所限定的排放回氣管(消音器)80流體連通。由螺旋纏繞物60和72之間的移動袋壓縮的流體通過排出口76和開口78排出到排放回氣管80中。非沿軌道運行的渦旋部件74在其上表面中具有環(huán)形槽82，該環(huán)形槽82具有平行同軸側(cè)壁，在其中密封放置有趨向于軸向移動的環(huán)形密封組件84，所述環(huán)形密封組件84用于隔離所述環(huán)形槽82的底部，以便可通過通路86使其與中間流體壓力源流體連通。因此，由作用在非沿軌道運行的渦旋部件74的中心部分上的排放壓力所產(chǎn)生的力和作用在環(huán)形槽82底部上的中間流體壓力所產(chǎn)生的力使得非沿軌道運行的渦旋部件74被軸向偏壓到沿軌道運行的渦旋部件56上。該軸向偏壓以及用于支撐非沿軌道運行的渦旋部件74以限制軸向移動的各種技術(shù)，在本受讓人的美國專利No.4,877,382中都有更詳細(xì)的披露。
利用普通十字聯(lián)軸節(jié)88阻止渦旋部件56和74的相對旋轉(zhuǎn)，所述十字聯(lián)軸節(jié)88具有一對可滑動地放置于非沿軌道運行的渦旋部件74中在直徑方向上相對的狹縫中的鍵和第二對可滑動地放置于沿軌道運行的渦旋部件56中在直徑方向上相對的狹縫中的鍵。
渦旋式壓縮機10最好是其中允許吸入氣體部分地進入外殼12以有助于冷卻電動機的“低側(cè)”型的。只要有足夠的回吸氣流，電動機就會保持在期望的溫度限度內(nèi)。然而當(dāng)該氣流中斷時，冷卻的損失將使得電動機保護裝置52跳閘并斷開渦旋式壓縮機10。
這種概括地描述的渦旋式壓縮機，是本領(lǐng)域已知的或者是申請的受讓人的其他未審定專利申請的主題。包含本發(fā)明原理的結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)是一般用附圖標(biāo)記100表示的獨特蒸氣噴射系統(tǒng)涉及的細(xì)節(jié)。蒸氣噴射系統(tǒng)100被用于噴射蒸氣或氣態(tài)制冷劑以增加壓縮機10的容量和效率。
現(xiàn)在參照圖1到3，蒸氣噴射系統(tǒng)100包括貫穿非沿軌道運行的渦旋部件74的端板88的蒸氣噴射通道102、通向封閉的流體袋的單一蒸氣噴射口104、連接管106、貫穿外殼12的流體噴射口108以及緊固于外殼12外部的蒸氣噴射接頭110。
蒸氣噴射通道102是交叉鉆頭進給孔(cross drill feed hole)，該交叉鉆頭進給孔通常從非沿軌道運行的渦旋部件74的外部上的一個位置水平地穿過非沿軌道運行的渦旋部件74延伸到與蒸氣噴射口104相通的一個位置。蒸氣噴射口104通常從通道102垂直地穿過非沿軌道運行的渦旋部件74以通向如下面所述的由纏繞物60和72所形成的封閉空間或袋中。連接管106從蒸氣噴射通道102向流體噴射口108延伸，其中它穿過流體噴射口108以密封地緊固于蒸氣噴射接頭110上。盡管未示出，來自于制冷系統(tǒng)(未示出)的中間加壓的冷凍蒸汽源與蒸氣噴射接頭110連通以提供用于噴射的冷凍蒸汽。
現(xiàn)在參照圖4和圖5，示出了相對于纏繞物60和72的蒸氣噴射口104的定位。如圖4和圖5中所示的，纏繞物60和72是不對稱設(shè)計的。非沿軌道運行的螺旋纏繞物72伸出一附加角度以形成不對稱形狀。在優(yōu)選實施例中，非沿軌道運行的螺旋纏繞物72比沿軌道運行的螺旋纏繞物60多伸出170°的角度。螺旋纏繞物60和72的不對稱形狀使得由纏繞物60和72形成的兩個流體袋被最初密封在沿軌道運行的渦旋部件56的軌道移動的不同位置。圖4示出了封閉空間120的初始密封點，當(dāng)沿軌道運行的螺旋纏繞物60的外表面122與非沿軌道運行的螺旋纏繞物72的內(nèi)表面124嚙合時，所述封閉空間120被密封。如圖4中所示的，剛好在密封所述封閉空間120之前，由沿軌道運行的螺旋纏繞物60將蒸氣噴射口104密封或關(guān)閉。這確保了不會使任何的中間加壓的冷凍蒸汽遷移到壓縮機10的吸入室中。在利用表面122和124對封閉空間120密封的同時，沿軌道運行的螺旋纏繞物60開始揭開或打開蒸氣噴射口104以開始將冷凍蒸汽噴射到封閉空間120中。雖然圖4示出了在密封封閉空間120的同時蒸氣噴射口104打開的情況，如果需要的話，在密封封閉空間120之前或之后打開蒸氣噴射口104也在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
圖5示出了封閉空間130的初始密封點，當(dāng)沿軌道運行的螺旋纏繞物60的內(nèi)表面132與非沿軌道運行的螺旋纏繞物72的外表面134嚙合時，所述封閉空間130被密封。如圖5中所示的，剛好在密封所述封閉空間130之前，由沿軌道運行的螺旋纏繞物60將蒸氣噴射口104密封或關(guān)閉。這確保不會使任何中間加壓的冷凍蒸汽遷移到壓縮機10的吸入室中。在利用表面132和134對封閉空間130密封的同時，沿軌道運行的螺旋纏繞物60開始揭開或打開蒸氣噴射口104以開始將冷凍蒸汽噴射到封閉空間130中。雖然圖5示出了在密封封閉空間130的同時蒸氣噴射口104打開的情況，如果需要的話，在密封封閉空間130之前或之后打開蒸氣噴射口104也在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
如圖6中所示的，蒸氣噴射口104的尺寸明顯大于沿軌道運行的螺旋纏繞物60的寬度。這意味著在沿軌道運行的渦旋部件56的循環(huán)的一個部分期間，蒸氣噴射口104將向著封閉空間120和封閉空間130兩者打開。這對于蒸氣噴射系統(tǒng)100的運轉(zhuǎn)和操作不存在問題，這是因為在蒸氣噴射口104處的冷凍蒸汽的壓力總是大于封閉空間120和130中的制冷劑氣體的壓力。蒸氣噴射口104增大的尺寸能夠在密封各自的封閉空間的同時，具有能夠使單一口打開封閉空間120和130兩者的獨特能力。另外，蒸氣噴射口104增大的尺寸能夠增大的中間加壓氣體噴射量以增強壓縮機10的容量和效率。
現(xiàn)在參照圖7，示出了沿軌道運行的渦旋部件56′。除了蒸氣噴射通道102和蒸氣噴射口104被放置于沿軌道運行的渦旋部件56′中而不是非沿軌道運行的渦旋部件74中以外，沿軌道運行的渦旋部件56′與沿軌道運行的渦旋部件56相同。通過利用連接管106或本領(lǐng)域熟知的其他方法，使得貫穿沿軌道運行的渦旋部件56′的蒸氣噴射通道102與外殼12的外部相通。在本受讓人的未審定專利申請09/639,004中示出了為蒸氣噴射通道102和蒸氣噴射口104提供連通的其他方法，所述未審定專利申請09/639,004中所披露的內(nèi)容在此作為參考。
對于本發(fā)明的描述僅僅是示范性的，因此，不脫離本發(fā)明的要旨的變化都包括在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。不認(rèn)為所述這些變化脫離本發(fā)明的精神和保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種渦旋式壓縮機，包括第一渦旋部件，所述第一渦旋部件具有從第一端板延伸的第一螺旋纏繞物，所述第一螺旋纏繞物限定了第一外端；第二渦旋部件，所述第二渦旋部件具有從第二端板延伸的第二螺旋纏繞物，所述第二螺旋纏繞物限定了第二外端，所述第二螺旋纏繞物與所述第一螺旋纏繞物相互配合；驅(qū)動機構(gòu)，用于使所述第二渦旋部件相對于所述第一渦旋部件沿軌道運行，當(dāng)所述第一外端接觸所述第二螺旋纏繞物時，所述第一渦旋部件和所述第二渦旋部件形成了第一封閉空間，并且當(dāng)所述第二外端接觸所述第一螺旋纏繞物時，所述第一渦旋部件和所述第二渦旋部件形成了第二封閉空間，在所述第二渦旋部件的沿軌道運行期間，所述第一封閉空間和第二封閉空間從徑向外部位置向中心位置移動；一個貫穿所述第一渦旋和第二渦旋之一延伸的單一流體噴射通道，所述單一流體噴射通道終止于單一流體口中，所述單一流體口同時與所述第一封閉空間和第二封閉空間相通，在所述沿軌道運行的渦旋部件的沿軌道運行期間，所述單一流體噴射通道同時將通過所述單一流體口的流體噴射到所述第一封閉空間中和所述第二封閉空間中。
2.如權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，所述單一流體噴射通道貫穿所述第一渦旋部件。
3.如權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，在形成所述第一封閉空間的同時，所述單一流體噴射通道開始與所述第一封閉空間相通。
4.如權(quán)利要求3所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，當(dāng)所述單一流體噴射通道開始與所述第一封閉空間相通時，所述單一流體噴射通道與所述第二封閉空間是相通的。
5.如權(quán)利要求3所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，在形成所述第二封閉空間的同時，所述單一流體噴射通道開始與所述第二封閉空間相通。
6.如權(quán)利要求5所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，當(dāng)所述單一流體噴射通道開始與所述第二封閉空間相通時，所述單一流體噴射通道與所述第一封閉空間是相通的，并且當(dāng)所述單一流體噴射通道開始與所述第一封閉空間相通時，所述單一流體噴射通道與所述第二封閉空間是相通的。
7.如權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，所述第一和第二螺旋纏繞物延伸不同的角度量。
8.如權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，所述第一螺旋纏繞物沿第一角度量延伸，而所述第二螺旋纏繞物沿第二角度量延伸，所述第一角度量大于所述第二角度量。
9.如權(quán)利要求8所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，在形成所述第一封閉空間的同時，所述單一流體噴射通道開始與所述第一封閉空間相通。
10.如權(quán)利要求9所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，當(dāng)所述單一流體噴射通道開始與所述第一封閉空間相通時，所述單一流體噴射通道與所述第二封閉空間是相通的。
11.如權(quán)利要求9所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，在形成所述第二封閉空間的同時，所述單一流體噴射通道開始與所述第二封閉空間相通。
12.如權(quán)利要求11所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，當(dāng)所述單一流體噴射通道開始與所述第二封閉空間相通時，所述單一流體噴射通道與所述第一封閉空間是相通的，并且當(dāng)所述單一流體噴射通道開始與所述第一封閉空間相通時，所述單一流體噴射通道與所述第二封閉空間是相通的。
13.如權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機，其特征在于，所述單一流體噴射通道貫穿所述第二渦旋部件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶有蒸氣噴射的渦旋式壓縮機，該渦旋式壓縮機包括一種其中只利用一個蒸氣噴射口的蒸氣噴射系統(tǒng)。單一的蒸氣噴射口將制冷劑蒸汽噴射到最初形成的兩個封閉空間中。該渦旋式壓縮機的螺旋是用不對稱的纏繞物形成的，其中非沿軌道運行的螺旋纏繞物沿著比沿軌道運行的螺旋纏繞物的角度大的方向延伸。
文檔編號F04C18/02GK101078400SQ20071012909
公開日2007年11月28日 申請日期2002年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月16日
發(fā)明者邁克爾·M·佩列沃奇科夫 申請人:愛默生氣候技術(shù)公司