專利名稱：用于單級或多級工作的壓縮機(jī)的制作方法
運(yùn)輸冷藏的貨物需要一定的溫度，例如運(yùn)冰淇淋時需要溫度是-20°F，運(yùn)送某些冷凍食物時需為0°F，而運(yùn)送鮮花和新鮮的水果蔬菜時需為40°F。一輛冷藏拖車也可以有一個以上溫度要求不同的貯運(yùn)室。此外，所遇到的環(huán)境溫度可能在-20°F(或更低)到110°F(或更高)的范圍內(nèi)變化。由于在一趟運(yùn)輸中可能遇到變化范圍很大的環(huán)境溫度，而且貨物也需要不同的溫度，因而就需要有一個較大的制冷能力范圍。共同轉(zhuǎn)讓的美國專利4,938,029、4,986,084和5,062,274揭示了適應(yīng)貨物的溫度需要而降低制冷能力工作的壓縮機(jī)，而美國專利5,016,447揭示了一種具有級間冷卻的兩級壓縮機(jī)。在有多級壓縮的往復(fù)式制冷壓縮機(jī)中，中間壓力的氣體被引導(dǎo)穿過曲軸箱液槽。將這一辦法用于低溫工作場合可以工作得很好而提高效率，然而在中溫和高溫的場合卻要出現(xiàn)一些復(fù)雜的問題。較高的曲軸箱壓力會使油的有效粘度較低，推力墊圈的載荷增大，以及軸承的載荷增大。
一種具有多排氣缸的壓縮機(jī)，可以在低溫運(yùn)行過程中用多級工作，并以單級工作或多個并聯(lián)的單級工作用于中溫和高溫運(yùn)行。單級和多級工作之間的轉(zhuǎn)換由微處理器響應(yīng)傳感到的級間或曲軸箱壓力來控制。多級工作通過使用一經(jīng)濟(jì)器提供增大的制冷能力。通過將第一級旁通回吸入側(cè)或是在第一級中采用吸入截流可以做到降低能力工作。
基本上，是通過感受級間的或曲軸箱液槽的壓力并響應(yīng)這一壓力使壓縮機(jī)以多級或單級方式工作。單級工作可以在多排氣缸并聯(lián)的情況下進(jìn)行或是在多級工作中將第一級卸荷。


圖1是按照本發(fā)明的創(chuàng)意工作的壓縮機(jī)的一混合冷卻工況包跡的圖解示意圖；圖2是一壓縮機(jī)按照本發(fā)明的創(chuàng)意工作在兩級工作情況下的示意圖；圖3是一壓縮機(jī)按照本發(fā)明的創(chuàng)意工作在并聯(lián)單級工作情況下的示意圖；圖4是采用本發(fā)明的用第一級旁通的壓縮機(jī)的一制冷系統(tǒng)的示意圖；圖5是采用本發(fā)明的應(yīng)用吸入截流的壓縮機(jī)的一制冷系統(tǒng)的示意圖。
圖1中，A-B-C-D-E-F-A表示一臺在混合冷卻構(gòu)造中使用R-22的壓縮機(jī)的以飽和排出溫度對飽和吸入溫度的關(guān)系表示的工況包跡。線B-E表示單級工作和多級工作之間的邊界，這一邊界是根據(jù)由推力墊圈和軸承載荷以及油的粘度限制的液槽或級間壓力而建立的。特別是，在B-C-D-E-B所包區(qū)域中單級工作較為有效，而在A-B-E-F-A所包區(qū)域中兩級工作較為有效。
在圖2和3中，數(shù)字10總地表示一具有多排氣缸的壓縮機(jī)，其中活塞12和氣缸13代表典型地為四個缸的第一排缸，而活塞14和氣缸15代表典型地為兩個缸的第二排缸。活塞12和14由電動機(jī)18通過曲軸20驅(qū)動而往復(fù)運(yùn)動。曲軸20位于一底部具有一油池的曲軸箱22內(nèi)。如圖4和圖5清楚地表示，壓縮機(jī)10有分別連接至一制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器60和冷凝器62的吸入口24和排放口26。膨脹裝置設(shè)置在蒸發(fā)器60和冷凝器62之間。吸入管路24分支成管路24-1和24-2，前者供給由活塞12代表的第一排氣缸，后者包含一止回閥28并且連通于曲軸箱22。由活塞12代表的第一排氣缸將熱的、高壓制冷劑氣體排入包括三通閥32的管路30。根據(jù)三通閥32的位置，從管路30來的熱高壓氣體或經(jīng)過管路26-1供到排放口26，或經(jīng)過管路34供到曲軸箱22。從曲軸箱22來的氣體經(jīng)過管路36被吸入由活塞14代表的第二排氣缸，在其中氣體被壓縮并經(jīng)過管路26-2輸送到排放管路26。
微處理器50響應(yīng)一個或多個傳感來的狀態(tài)通過操作器33控制三通閥32的位置。壓力傳感器40感受曲軸箱22中的壓力，這一壓力是壓縮機(jī)10的工作狀況的主要指示，這是因?yàn)橹虚g級壓力等于絕對吸入壓力和排出壓力的乘積的平方根。微處理器50接收代表設(shè)定值和一個或多個被冷卻區(qū)域的溫度的區(qū)域信息，同時也接收一些諸如吸入口和排出口處溫度和/或例如傳感器51所感受的壓縮機(jī)10的壓力之類的其它信息。
最初的工作狀態(tài)是相應(yīng)于區(qū)域的設(shè)定值，因此，當(dāng)初始設(shè)定為低溫時壓縮機(jī)將以兩級工作，而初始設(shè)定為中溫或高溫時，其將以單級工作。微處理器50通過操作器33控制三通閥32，以進(jìn)入兩級或單級工作狀態(tài)。
參見圖2，當(dāng)三通閥32把管路30和34連通時，壓縮機(jī)就以兩級工作。從蒸發(fā)器供到管路24的氣體經(jīng)管路24-1供給到由活塞12代表的第一排氣缸，所述氣體被壓縮并且供到管路30，而后經(jīng)過三通閥32和管路34進(jìn)入曲軸箱22。接著，曲軸管22內(nèi)的氣體經(jīng)管路36被吸入由活塞14代表的第二排氣缸，于是氣體被進(jìn)一步壓縮并且經(jīng)管路26-2和26進(jìn)入冷凝器。由三通閥32阻止高壓級排出的氣體不會經(jīng)管路26-1流入曲軸箱22，而吸入氣體由于受到作用在止回閥28上的曲軸箱22內(nèi)的背壓阻止而不會經(jīng)管路24-2進(jìn)入曲軸箱。
現(xiàn)參見圖3，當(dāng)三通閥32把管路30和26-1連通時，壓縮機(jī)就以并聯(lián)的兩個單級工作。從蒸發(fā)器經(jīng)管路24來的氣體被經(jīng)管路24-1供到由活塞12代表的第一排氣缸，所述氣體被壓縮并且供到管路30，而后經(jīng)過三通閥32、管路26-1和管路26進(jìn)入冷凝器。曲軸箱內(nèi)的氣體是處于吸入壓力下，所以氣體能從管路24經(jīng)管路24-2和止回閥28進(jìn)入曲軸箱22。同時，曲軸箱22內(nèi)的氣體經(jīng)管路36被吸入由活塞14代表的第二排氣缸，經(jīng)壓縮后再經(jīng)過管路26-2排到共同排出口26。
一旦壓縮機(jī)10處于工作狀態(tài)，微處理器50就會主要是根據(jù)圖1中所舉例的適當(dāng)?shù)墓ぷ靼E使三通閥32在圖2的單級工作和圖3的并聯(lián)單級工作之間轉(zhuǎn)換。特別是，將由壓力傳感器40感受的壓力與一固定值相比較來決定以兩級工作或單級工作哪個為適當(dāng)，并相應(yīng)地確定三通閥32的位置。圖2和3中那些點(diǎn)子的密度表示氣體壓力的高低。
在圖2和3的構(gòu)造中，可通過采用一可變速的電動機(jī)18來控制制冷能力。此外，如圖4所示，也可以用增設(shè)包括電磁閥42的旁通管路38的辦法來控制制冷能力。微處理器50控制著對電磁閥42的線圈43的通電，從而控制電磁閥42。特別是，當(dāng)在需要進(jìn)行制冷能力控制時，由微處理器50通過區(qū)域信息感受制冷能力，給線圈43通電，使電磁閥打開而允許流體在旁通管路38中流動。這樣，第一級或稱低級112的排氣可流回到第一級的吸入側(cè)。這就將壓力傳感器40感受的級間壓力降低到一個略高于吸入壓力的數(shù)值，而且全部負(fù)荷都僅由第二級114承擔(dān)。這也就有效地使壓縮機(jī)10成為一個具有第二級或稱高級114的排量的單級壓縮機(jī)。
圖5示出了采用吸入截?cái)鄟砜刂浦评淠芰Φ那闆r。吸入管路24-1分支成兩個管路24-3和24-4，它們分別供給第一級或稱低級11 2的兩排氣缸。管路24-3包括具線圈45的電磁閥44，而管路24-4包括具線圈47的電磁閥46。在需要進(jìn)行制冷能力控制時，由微處理器50通過區(qū)域信息感受制冷能力，并由微處理器使線圈45和/或線圈47通電，閥44和/或閥46關(guān)閉。用這種辦法可以做到比圖4中的構(gòu)造范圍更大的制冷能力控制，這是因?yàn)槔缫涣讐嚎s機(jī)可以僅以第二級或高級114的兩個氣缸載荷工作(閥44和46都關(guān)閉)，或四個氣缸載荷工作(閥44或46之一打開)，或六個氣缸都載荷工作(閥44和46都打開)。在將這一辦法用于一兩級壓縮機(jī)時，該壓縮機(jī)可以以兩級方式工作(圖2)、或以所有六個氣缸并聯(lián)單級工作，或以上述三分之一負(fù)荷增量單級工作。
從上述應(yīng)該清楚，本發(fā)明提供了一種在微處理器50控制下能在很大制冷能力范圍內(nèi)工作的壓縮機(jī)。這種工作范圍寬的壓縮機(jī)在負(fù)荷溫度和環(huán)境溫度范圍都很寬的運(yùn)輸制冷中特別有效。
權(quán)利要求
1.一種壓縮機(jī)裝置(10)，包具有一曲軸箱(22)、一適于連接于一蒸發(fā)器的吸入口(24)、以及一適于連接于一冷凝器的排出口(26)，其包括多排氣缸(12，13，14，15)；通常連接于所述吸入口(24)的所述多排氣缸中的至少一排氣缸(12，13)；通常連接于所述曲折箱和所述排放口的所述多排氣缸中的另一排氣缸(14，15)；用于有選擇地將所述至少一排氣缸或者連接于所述曲軸箱或者連接于所述排放口的裝置，以便在所述至少一排氣缸連接于所述曲軸箱時，所述另一排氣缸作為一第二級，而當(dāng)所述至少一排氣缸連接于所述排出口時，所述至少一排氣缸和所述另一排氣缸成為并聯(lián)的單級壓縮機(jī)氣缸。
2.如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)裝置，其特征在于，它還包括用于當(dāng)所述至少一排氣缸連接于所述排出口時，使所述曲軸箱和所述吸入口流體連通的裝置(24-2，28)。
3.如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)裝置，其特征在于，它還包括用于控制所述至少一排氣缸的工作能力的裝置(18，38，42，43，24-3，24-4，45，46，47)。
4.如權(quán)利要求3所述的壓縮機(jī)裝置，其特征在于，所述用于控制工作能力的裝置包括用于有選擇地(使工作介質(zhì))旁通過所述至少一排氣缸的裝置(24-2，28)。
5.如權(quán)利要求3所述的壓縮機(jī)裝置，其特征在于，所述用于控制工作能力的裝置包括有選擇地控制工作介質(zhì)從所述吸入口流向所述至少一排氣缸的裝置。
6.一種用于操作具有三排氣缸、一個曲軸箱、一個適于連接于一蒸發(fā)器的吸入口、和一個適于連接于一冷凝器的排出口的壓縮機(jī)的方法，所述方法包括以下步驟將(工作介質(zhì))氣體從所述吸入口供到所述三排氣缸中的第一排氣缸和第二排氣缸；將氣體從所述曲軸箱供到所述三排氣缸中的第三排氣缸；將經(jīng)壓縮的氣體從所述第三排氣缸送到所述排出口；有選擇地將所述第一排和第二排氣缸或者連接于所述曲軸箱或者連接于所述排出口，以便當(dāng)所述第一排和第二排氣缸連接于所述曲軸箱時它們用作第一級，所述第三排氣缸用作第二級，而當(dāng)所述第一排和第二排氣缸連接于所述排出口時它們用作一個單級，而所述第三排氣缸用作一個與所述第一排和第二排氣缸并聯(lián)的單級。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，它還包括控制所述第一排和第二氣缸的工作能力的步驟。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，它還包括傳感所述曲軸箱內(nèi)的壓力的步驟；以及用感受到的壓力來進(jìn)行控制，以便有選擇地使所述第一排和第二排氣缸連接于所述曲軸箱或排出口。
全文摘要
一種有多排氣缸的容積式壓縮機(jī)，可以以多級方式或單級方式工作。單級工作時可以是一單排氣缸工作，也可以是多排氣缸并聯(lián)工作。工作方式之間的轉(zhuǎn)換由響應(yīng)感受到的輸入信息的一微處理器來控制。
文檔編號F25B1/02GK1130722SQ9511879
公開日1996年9月11日 申請日期1995年11月14日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月14日
發(fā)明者彼得F·卡伊多, 邁克爾J·多默 申請人:運(yùn)載器有限公司