用于增強壓縮機效率的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本披露涉及一種用于增強壓縮機效率的方法和裝置并涉及用于壓縮機的多種經(jīng)濟器，壓縮機尤其包括螺桿壓縮機。
相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請按照美國法典第35卷第119(e)條要求于2012年9月27日提交的美國臨時申請?zhí)?1/706，420的權(quán)益，該臨時申請的全部傳授內(nèi)容和披露內(nèi)容通過弓I用結(jié)合于此。
背景
[0003]在各種壓縮系統(tǒng)(例如制冷系統(tǒng))中壓縮機被用于將用來提供制冷能力的諸如氟利昂、氨氣、天然氣或類似物的氣體壓縮。一種類型的壓縮機是單螺桿氣體壓縮機，它包括三個基礎(chǔ)部件，這些部件進行旋轉(zhuǎn)并且完成壓縮過程的工作。這些部件包括單一圓柱形主螺桿轉(zhuǎn)子(帶有多個螺旋凹槽)、以及兩個閘轉(zhuǎn)子(也稱為星轉(zhuǎn)子或星形轉(zhuǎn)子)，每個閘轉(zhuǎn)子具有多個齒。這些閘轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線是相互平行的并且與該主螺桿轉(zhuǎn)子的軸線相互垂直。這種類型的壓縮機采用了一個殼體，在該殼體中該主轉(zhuǎn)子的螺旋凹槽與主轉(zhuǎn)子的相反兩側(cè)上的這些閘轉(zhuǎn)子的齒嚙合以限定多個氣體壓縮室。該殼體配備有用于將氣體輸入的兩個氣體抽吸端口(每個閘轉(zhuǎn)子附近有一個)以及供氣體進出這些氣體壓縮室的兩個氣體排出端口(每個閘轉(zhuǎn)子附近有一個)。已知的是在該殼體上提供兩個雙滑閥組件(每個閘轉(zhuǎn)子附近一個組件)，其中每個滑閥組件包含一個吸氣閥(也稱為“容量滑閥”)和一個排氣滑閥(也稱為“體積滑閥”)，分別用于控制相關(guān)聯(lián)的進氣通道和相關(guān)聯(lián)的排氣通道。一個電動機通過驅(qū)動軸向壓縮機的主轉(zhuǎn)子傳遞旋轉(zhuǎn)運動，該主轉(zhuǎn)子進而轉(zhuǎn)動這兩個相互嚙合的閘轉(zhuǎn)子，從而壓縮這些氣體壓縮室內(nèi)的氣體。該壓縮氣體被傳遞到一個冷凝器，該冷凝器將該氣體轉(zhuǎn)化成液體。該液體進一步被傳遞到一個蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器再次將該液體轉(zhuǎn)化成氣體，同時在此過程中提供冷卻。
[0004]為了提高單螺桿壓縮機的效率，可以提供一種行業(yè)中常見的經(jīng)濟器。通過對于經(jīng)換熱器或閃蒸罐來自該冷凝器的液體在其進入該蒸發(fā)器之前進行過冷卻，這些螺桿壓縮機的經(jīng)濟器功能提供了系統(tǒng)容量和效率的提高。更具體地講，對該液體的過冷卻是通過將來自冷凝器的高壓液體穿過一個膨脹裝置送入一個經(jīng)濟器容器中以達到中間壓力來提供的。該經(jīng)濟器容器內(nèi)的中間壓力是由經(jīng)濟器端口提供的，該經(jīng)濟器端口部分位于螺桿壓縮機的壓縮循環(huán)行程的中途。
[0005]當該壓縮機卸載至低于滿負載容量的約60%時，該側(cè)/經(jīng)濟器端口的壓力水平將下降，最后完全打開以進行抽吸。因此，液體壓力最終降低至抽吸壓力，并且不存在將該液體從經(jīng)濟器容器推至蒸發(fā)器的壓力差。當該經(jīng)濟器端口完全打開以進行抽吸時的另一個副作用是，抽吸壓力將上升并且該壓縮機上的負載將需要增加以保持該抽吸壓力恒定。
[0006]一種維持恒定的經(jīng)濟器側(cè)端口壓力的已知方法是將容量滑塊位置保持在100%并且運行帶有變頻驅(qū)動器(VFD)的壓縮機，該變頻驅(qū)動器可以用于通過降低該壓縮機的速度、而非利用該容量滑塊來對該壓縮機卸載。雖然這種方法起到在經(jīng)濟器端口處維持所期望壓力比的作用，但是出現(xiàn)了各種缺點。例如，采購并維護該VFD的額外費用是不希望的。另外，由于該VFD的固有損耗而產(chǎn)生的對增加馬力的需要可能由于需要更大容量的壓縮機而進一步增加成本。進一步地，由于內(nèi)孔和轉(zhuǎn)子螺紋之間密封性能的降低，導(dǎo)致較低速度下總效率下降，這將允許額外的氣體從該壓縮機的高壓側(cè)到抽吸側(cè)繞行并因此增加運行成本。
[0007]相應(yīng)地，令人希望的是提供一種克服了一個或多個上述缺點的用于增強壓縮機效率的方法和裝置。
簡要概述
[0008]在至少一些實施例中，這種用于增強壓縮機效率的方法和裝置涉及單螺桿氣體壓縮機，該單螺桿氣體壓縮機帶有:包含一個圓柱形孔的一個殼體；被安裝用于在該殼體中旋轉(zhuǎn)的一級閘轉(zhuǎn)子和二級閘轉(zhuǎn)子，每個閘轉(zhuǎn)子具有多個齒輪齒；可旋轉(zhuǎn)地安裝在該孔內(nèi)并具有多個凹槽和多個螺紋的一個主轉(zhuǎn)子，其中每個凹槽嚙合式接合來自每個閘轉(zhuǎn)子的這些齒輪齒中的至少一個；與該圓柱形孔連通的一個一級經(jīng)濟器端口 ；以及與該圓柱形孔連通的一個二級經(jīng)濟器端口。
[0009]在至少一些實施例中，這種用于增強壓縮機效率的方法和裝置涉及包含一個壓縮機的冷卻系統(tǒng)，該壓縮機具有:包含一個圓柱形孔的一個殼體；被安裝用于在該殼體中旋轉(zhuǎn)的一對閘轉(zhuǎn)子，每個閘轉(zhuǎn)子具有多個齒輪齒；可旋轉(zhuǎn)地安裝在該孔內(nèi)并具有多個凹槽和多個螺紋的一個主轉(zhuǎn)子，其中每個凹槽嚙合式接合來自每個閘轉(zhuǎn)子的這些齒輪齒中的至少一個；與該圓柱形孔連通的一個一級經(jīng)濟器端口 ；以及與該圓柱形孔連通的一個二級經(jīng)濟器端口。該冷卻系統(tǒng)進一步包括一個經(jīng)濟器罐體，該經(jīng)濟器罐體與該一級經(jīng)濟器端口和二級經(jīng)濟器端口中的至少一者連通，其中該經(jīng)濟器罐體經(jīng)由該一級經(jīng)濟器端口和該二級經(jīng)濟器端口中的至少一者向這些凹槽提供經(jīng)加壓的制冷劑氣體。
在至少一些實施例中，這種用于增強壓縮機效率的方法和裝置涉及一種用于增強壓縮機效率的方法，該方法包括:在一個壓縮機的多個抽吸端口處接收氣體；使在該壓縮機的一個孔內(nèi)的一個主轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，其中該主轉(zhuǎn)子包括多個凹槽并且該孔包括一個孔壁；在由這些凹槽和該孔壁形成的多個氣體壓縮室內(nèi)壓縮從這些抽吸端口接收的氣體；在高的壓縮機負載期間，經(jīng)過一個一級經(jīng)濟器端口在這些氣體壓縮室中的第一氣體壓縮室處接收第一部分氣體；并且在低的壓縮機負載期間，經(jīng)過一個二級經(jīng)濟器端口在這些氣體壓縮室中的第二氣體壓縮室處接收第二部分氣體。
[0010]在完整閱讀隨后的詳細說明和權(quán)利要求書后將理解和領(lǐng)會這種用于增強壓縮機效率的方法和裝置的其他多個實施例、方面、特征、目標和優(yōu)點。
附圖簡要說明
[0011]參考附圖披露了用于增強壓縮機效率的方法和裝置的多個實施例并且這些實施例僅用于展示的目的。用于增強壓縮機效率的方法和裝置在其應(yīng)用方面不局限于在附圖中展示的這些部件的構(gòu)造或安排的細節(jié)。用于增強壓縮機效率的方法和裝置能夠具有其他實施例或者能夠按其他不同的方式進行實踐或?qū)嵤?。相似的參考號用來表示相似的部件。在附圖中:
[0012]圖1是一個示例性壓縮機的俯視透視圖；
[0013]圖2是圖1的壓縮機的仰視透視圖；
[0014]圖3是沿圖1的線3-3截取的該壓縮機的截面視圖；
[0015]圖4是沿圖1的線4-4截取的該壓縮機的截面視圖；
[0016]圖5是該壓縮機的包括一級經(jīng)濟器端口在內(nèi)的各部件的局部透視圖；
[0017]圖6是該壓縮機的包括一級經(jīng)濟器端口在內(nèi)的一部分的平面投影；
[0018]圖7是該壓縮機的包括二級經(jīng)濟器端口在內(nèi)的各部件的局部透視圖；
[0019]圖8是該壓縮機的包括二級經(jīng)濟器端口的一部分的平面投影；并且
[0020]圖9是一個示例性冷卻系統(tǒng)的示意圖。
優(yōu)選實施方式的詳細說明
[0021]參考圖1和圖2，參考號100指代一個用于將氣體壓縮的示例性壓縮機100。該壓縮機100在至少一些實施例中是一個單螺桿旋轉(zhuǎn)式壓縮機，但其他類型的壓縮機也可能是適合的，比如雙螺桿的或其他的旋轉(zhuǎn)式壓縮機。圖1提供了壓縮機100的俯視透視圖，該壓縮機包括一個壓縮機殼體102，該殼體具有一個一級經(jīng)濟器端口 104。該殼體包括前部103和后部105。另外，如下文參考其他附圖所論述的，殼體102被設(shè)置成包圍多個不同的壓縮機部件。圖2提供了該壓縮機100的仰視透視圖，示出了形成于殼體102中的一個二級經(jīng)濟器端口 106。如下文更詳細地論述的，該一級和二級經(jīng)濟器端口 104、106在壓縮機滿負載(100%負載)和被卸載兩種條件期間可以用于增強壓縮機效率。
[0022]參考圖3和圖4，圖3提供了沿圖1的剖面線3-3截取的該壓縮機的截面后視圖。壓縮機100包括殼體102、被安裝用于在殼體102內(nèi)旋轉(zhuǎn)的一個單一的主轉(zhuǎn)子108、以及被安裝用于在殼體102內(nèi)旋轉(zhuǎn)并與該主轉(zhuǎn)子108接合的一級和二級閘轉(zhuǎn)子(也稱為星轉(zhuǎn)子或星形轉(zhuǎn)子)110、112。壓縮機100進一步包括多個示例性滑閥，即:位置更靠近殼體頂部118的一個一級容量滑塊114和一個一級體積滑塊116、以及位置更靠近殼體底部126的一個二級容量滑塊120和一個二級體積滑塊122。這些滑塊114、116、120和122被配置成是與主轉(zhuǎn)子108可配合的，以便通過控制氣體進入和排出這些氣體壓縮室132A和132B來以已知的方式完成該壓縮機的加載和卸載。
[0023]壓縮機殼體102包括一個圓柱形孔128，其中主轉(zhuǎn)子108縱向地、可旋轉(zhuǎn)地安裝在該圓柱形孔中。總體上為圓柱形且其中形成有限定了氣體壓縮室132的多個螺旋凹槽130(例如，展示了六個凹槽)的主轉(zhuǎn)子108配備有一個轉(zhuǎn)子輸出軸134(圖1和圖2)，該轉(zhuǎn)子輸出軸在其相反兩端處被可旋轉(zhuǎn)地支撐在安裝于殼體102上的多個軸承組件(未示出)上。主轉(zhuǎn)子108的這些凹槽130形成于這些螺旋螺紋131之間，這些螺旋螺紋形成于該主轉(zhuǎn)子108上。這些螺旋螺紋131各自包括鄰近于孔壁142的