[發明專利]螺旋式壓縮機

有效

• 申請號: 200980146310.1
• 申請日: 2009-11-20
• 公開（公告）號: CN102216619A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: T·W·T·楊;J·M·羅爾;P·M·伍達德
• 申請（專利權）人: AAF麥凱有限公司
• 主分類號: F04C18/52
• 分類號: F04C18/52;F04C28/12
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民;張全信

技術領域

本發明涉及螺旋式壓縮機。尤其涉及具有主轉子(main?rotor)和兩個或更多嚙合閘轉子(meshing?gate?rotor)的單螺旋式壓縮機。

背景技術

近年來，螺旋式壓縮機日益普遍地應用于冷藏(refrigeration)和空氣調節(air?conditioning)。螺旋式壓縮機的高可靠性、對于給定的容積的小尺寸和輕重量使這些壓縮機十分適用于包裝的冷卻器單元(packaged?chiller?unit)。環境問題日益重要，并且因而該冷卻器的有效運行也日益重要。

發明內容

本單螺旋式壓縮機為已知類型，其包含單個主轉子100和兩個嚙合閘轉子110、115。這些轉子的例子在圖1中示出。單個主轉子100具有許多螺旋狀的螺紋105，有時稱為“凹槽”，其以球體(或沙漏)形狀切至該螺紋的根部。螺紋105在輸入端(input?end)120具有相對大的橫截面，而在排出端(discharge?end)125具有明顯更小的橫截面。

吸入氣體在輸入端120處的大開口、以相對于主轉子100基本軸向方向進入凹槽105。然后，隨著轉子組件100、110、115轉動，該氣體被閘轉子110、115和外殼(casing)(未示出)密封在凹槽105中，凹槽105的排出端125通常被外殼封閉。連續的轉動引起閘轉子110、115的齒輪(tooth)沿凹槽105前進，引起體積縮小并且因而壓力增加。壓縮機如此設計，以便當已達到期望的壓力增加時，凹槽對外殼中的排出端口開放，而連續的轉動引起制冷劑氣體通過排出端口被輸出。通過使用兩個閘轉子110、115，該設計允許該壓縮過程在主轉子100的兩側鏡像進行。

圖1示出在三個不同轉動位置的壓縮過程。在第一個位置中，如圖1中左圖所示，充滿氣體的凹槽105具有相對大的體積，其由點狀區域表示。在轉子組件100、110、115轉動期間，由于輸入端120被閘轉子115的齒輪密封，后者開始沿充滿氣體的凹槽105移動，所以充滿氣體的凹槽105的體積減小，如圖1中間的圖所示。剛好在排出端125到達外殼中的排出端口(未示出)時，充滿氣體的凹槽105的體積達到最小值。該最終轉動位置在圖1中的右圖示出。氣體隨著其排出端口釋放而膨脹。對于每個連續的凹槽105，重復該過程。

并不是總需要或期望滿負荷運行壓縮機。過去已經足以生產在滿負荷下有效運行的單元，但是總所周知，通常冷卻器的大部分時間都在滿負荷的25％至75％之間使用。ARI(美國空調與制冷協會)和Eurovent(歐洲制冷協會)都認識到這些操作帶(operational?band)的高效率的重要性。Eurovent的指標ESEER——一種非常類似ARI的IPLV的定額(rating)，通過向不同的部分負荷的效率(efficiency)運用加權系數，而提供現實的總效率圖。下表示出與一整組ESEER參數的加權系數：

能夠看出，對于部分負荷比25-75％，加權系數高得多。

為了提供降低比率的壓縮，已開發出各種卸載機構(卸負荷機構，unloading?mechanism)。在螺旋式壓縮機中，現在實際上已變得普通的整體布置是一些形式的軸向滑道(slide)。其用于調整兩個因素：容積和體積比。通過確定沿凹槽105接受氣體的位置而控制容積。體積比是在壓縮過程的開始時在凹槽105中的捕集氣體(trapped?gas)的體積和當第一次開始從凹槽105排出時的捕集氣體的體積之間的關系。在大多數單螺旋式壓縮機類型中使用的布置包含兩個軸向移動的滑道，其位于外殼中的凹進中，鄰近并密封部分壓縮機轉子。在標準布置中，滑道的軸向移動開啟或閉合壓縮機外殼中的端口，從而實現容積和體積比的改變。實際上，外殼中的旁通口有效地延遲壓縮的開始，并且正是該端口逐步開啟或閉合，從而控制容積。外殼的另一端上的排出端口同時被調整，從而控制體積比。

參考圖2，在滑道200中切割出的端口205——其為容積控制進行的另外的布置——也允許其控制外殼中排出端口的開啟。因而，滑道200執行兩個不同的功能，首先是調整容積，第二是保持適當的體積比。仔細設計滑道200能夠產生這樣一種布置，其或者對于大多數運行范圍保持固定的體積比，或者提供變化的體積比從而匹配部分荷載中運行壓力的預期變化。

在進一步改進中，可能通過將滑道劃分為兩個獨立的段而分離這兩種功能。