二级往复式压缩机及相关HVAC系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种二级往复式压缩机及相关的ＨＶＡＣ系统和方法。往复式压缩机包括一个具有偏心曲柄销的曲轴、一个用来在正方向和相反方向上运转曲轴的可反转马达、和一个可转动地装配在曲柄销上的两位置偏心凸轮。当马达在正方向上运行时曲轴和凸轮的联合可使活塞具有第一行程，当马达在相反方向上运行时曲轴和凸轮的联合可使活塞具有第二行程。凸轮和曲柄销还包括限制凸轮围绕曲柄销相对转动的稳定装置。本发明专利技术还提供了一种润滑系统，以润滑曲轴和凸轮的配合面及凸轮和连杆的轴承表面之间的配合面。本发明专利技术还提供了一种控制装置，该装置可用来在第一动力负荷下的正方向上选择运行马达，或在减小的第二动力负荷下选择运行马达。本发明专利技术还提供了一种用于马达的保护器。此外本发明专利技术还公开了往复式压缩机在空气调节和加热泵系统上的应用。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及二级往复式压缩机，包括如美国专利4838769中所显示的止转棒轭压缩机。在这种机器中活塞的往复运动是受曲柄销的旋转运动影响的，曲柄销通过连杆或其他连接机构而附加在活塞上，所述连杆或其他连接机构具有可转动地安装在所述曲柄销上的轴承。本专利技术的压缩机包括气体压缩机，特别是多气缸冷冻剂压缩机，其中至少一个活塞的连杆轴承安装在偏心凸轮上，偏心凸轮可转动地安装在曲柄销上。在曲轴驱动马达和曲轴反向转动时，所述凸轮以一定角度进行调整，而转向加长或缩短的曲柄销摆动和活塞行程。所述行程或摆动转向可产生所需的高压致冷剂输出量，这样在变化的负荷条件下可容易地保持压缩机的效率。本专利技术发现的摆动换向压缩机的特殊应用在美国专利4479419、4236874、4494447、4245966和4248053中均进行了显示和描述，这些专利所披露的技术特征全部作为参考使用。在这些专利中曲柄销轴颈是综合性的，它由一个内偏心轴颈及一个或多个外偏心形轴颈来组成，所述内轴颈是曲柄销轴的外表面，在这些专利中外轴颈被称为“偏心凸轮或偏心环”，所述外轴颈可转动地安装或套装到所述内轴颈上。连杆的轴承可转动地安装到最外面轴颈的外表面上。与本专利技术中一样，在这些专利中动力传递组件的所有轴颈和轴承的表面为传统的环形，所述动力传递组件为从曲轴到连杆上的可移动的摆动活塞的动力传递组件，这样在内轴颈上的外轴颈和最外部轴颈上的连杆轴承的设计限制内，使旋转运动不受结构上的限制。不管在那个方向上运动，所述旋转运动通过最外轴颈的外表面相对于其内轴承表面的偏心率，改变曲柄销的转动轴线至曲轴的转动轴线的径向距离，这样就改变了曲柄销的摆动和活塞的行程。如美国专利4479419中所述，并参考其中的结构编号可知，凸轮38在曲柄销34上的角定位是通过一对驱动止动块(在所述专利4479419中未编号，在专利4494447中作为“端点”编号为58、60)来达到的，所述止动块按一定角度分布在曲轴如曲柄销34的一部分上，被驱动挡块48布置在凸轮38上。这些止动块和挡块相互按一定角度定位，这样曲轴在一个方向上转动时，止动块之一首先与挡块的一侧配合而将凸轮38转动至所指定的曲柄销上的第一个角位置上，这样就产生了一个活塞行程长度。相反，曲轴的反向转动将使第一配合终止，这样会使其他止动块转动而与挡块的相反侧配合，从而使凸轮转向曲柄销上指定的第二角位置，而产生另一个活塞行程长度。这些角位置在此可选择地称为“端点”或“挡块-止动块”配合或“接触配合”，以下统称为“配合”。应注意到凸轮相对于曲柄销的任何一个端点的至少一部分转动，可产生于凸轮的惯性，或来自于作用在凸轮的外轴颈表面上的连杆连接端轴承的转动阻力。对于一给定的固定曲柄销摆动来说，活塞行程的最大可能的范围是依赖于凸轮的内轴承表面和外轴颈表面之间的偏心率的大小，这是很明显的。较大的偏心率将根据凸轮在曲柄销上的角位置而产生增加的或减小的摆动。因此，适当确定的偏心率将使所述曲柄销的转动轴线与曲轴的轴线相一致，这样可使曲柄销摆动及活塞行程变为零，从而修整了摆动、活塞和气缸。应注意到在零行程或被动的状态下，压缩机在减小的工作能力的运行过程中，完全修整后的活塞，理论上在其正常的上死点和正常的下死点之间将保持一半的行程。应特别注意到，如上所述，动力传递组件中所包含的所有轴颈和轴承基本上是良好的环形，当然，所述环形是在现代加工能力之内生产出来的，它们之间的转动接触实际上是无摩擦的。这样就产生了一个难解的问题，即在任何给定的时间如果只有挡块的一侧与止动块配合，在凸轮只是由具有较小力的止动块驱动时，如何阻止配合的分离及如何阻止随后产生的凸轮在曲柄销上的转动？这种分离将产生一个无计划的活塞运动或行程的过剩，这样将明显阻止在变化负荷条件下保持最大压缩机效率的企图。根据上面的专利，应明显认识到，在这个阶段仅通过凸轮的惯性可保持所述配合。专利4494447中提到一种不稳定现象，在第一栏中只是稍微提到气体喷射、活塞杆惯性、离心力和气体扭矩的反向力均影响凸轮的不稳定性。但是，该专利中的
技术实现思路
和相互关系不明确，例如该专利中零行程活塞状态就不明确。另外，在该专利的第一栏中也提到“通常阻止摆动的力为摩擦力、不同的阻力负荷和凸轮惯性力”。这种陈述只是对所有冷冻压缩机中以不同程度存在的力的罗列，而对解决不稳定性的问题未提供任何的方法，特别是对于解决零活塞行程状态下的不稳定性的问题。上述专利披露了一种实际的稳定结构来构成其专利技术，所述结构的特征在于，在需要的位置辅助保持凸轮。所述结构包括端部止动块58、60，所述止动块最好相互间隔270°，这样根据所述专利就产生了一个较大的离心力扭矩“CFT”，来使止动块和挡块在转动凸轮的端点处保持接触，如所述专利的图4和图5中所示。在所述专利中还披露了所述离心力扭矩(CFT)可通过将凸轮块62的中心远离摆动轴线而重新定位来产生。所述摆动轴线穿过曲轴的轴线30a和曲柄销的轴线32a，如该专利的图6和图7所示。申请人已发现在典型的压缩机运行状况下利用这种综合性的曲柄销轴颈，仅利用凸轮惯性来阻止挡块和止动块的分离是无效的，也就是说即使在理论上完全修整的气缸中，在动力存在的情况下，仅利用凸轮的惯性来阻止配合及摆动移动的不稳定性是无效的。这种压缩机虽在市场上得以成功利用，但在一定程度上这种压缩机是不完美的。总之，在公知技术中披露了二级压缩机的一般的内容，在这种压缩机中仍存在着很大的改进的必要，如对其结构、特点及在HVAC系统中的应用和应用方法等。专利技术简述本专利技术的一个目的为多气缸压缩机上的至少一个曲柄销提供一种曲柄销摆动变化机构。所述机构克服了活塞在被动状态或主动状态的运行过程中，所产生的不稳定力的负作用，所述结构还减少或消除了在上述任何一种运行状态中，止动块和挡块的重复配合所产生的噪音。本专利技术的另一个目的是为活塞在被动状态处于基本为零活塞行程的状态时提供一种稳定结构。本专利技术的另一个目的为提供一种稳定结构，该稳定结构对于二级压缩机的可反转的其他部件适于较小的更改。本专利技术的一个附加的目的为二级压缩机的曲柄销和偏心凸轮组合部件提供一种改进的润滑系统。本专利技术的另一个目的为二级往复式压缩机提供一种改进的偏心凸轮和曲柄销的组合部件，并提供一种装配这种压缩机的方法。本专利技术的另一个目的为压缩机提供一种有效的驱动马达反转系统，而使其在全工作能力和减小后的工作能力之间变化。本专利技术的另一个目的是为马达控制装置提供一种保护系统。本专利技术的另一个目的是提供一种马达控制装置，所述马达控制装置可经济有效地操作多个不同的二级HVAC部件，如压缩机、蒸发器、鼓风机、冷凝器风扇等等。本专利技术的另一个目的为将本专利技术中的二级压缩机应用于改进的空气调节系统和/或加热泵系统及提供一种应用方法。本专利技术的相关的目的是为多种致冷剂提供具有二级特征的经济有效的HVAC系统，包括提高R-410的有效用途的系统。本专利技术的目的和优点将在下文中进行描述，并将从下面的描述中得以明确了解，或可通过本专利技术的实际应用而了解。本专利技术的目的和优点将通过附加的权利要求中特别指出的部件及组合而认识并得到。为达到此处指出的及全面描述的本专利技术目的，本专利技术包括一个二级往复式压缩机，所述二级往复式压缩机包括一个基体，所述基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变化能力的空气压缩机，包括由多个具有排气端的气缸形成的基体，每个气缸具有安装于其上的往复运动的活塞，一个安装在基体的所述排气端之上的端部提供有一个压力室，进气阀和排气阀装置布置在所述压缩机上，所述的每个压力室与所述压缩机的低侧和高侧流体相连，曲轴可转动地装配在所述基体上，曲轴具有转动轴，多个曲柄销形成于曲轴上，对于装配在曲柄销上的每个活塞来说均具有相间隔的连杆装置，至少一个所述曲柄销是综合性的并具有偏心凸轮，所述凸轮具有可转动地安装在所述曲柄销的内轴上的径向内轴承表面，所述凸轮还具有作为至少一个连杆的轴颈的径向外轴颈表面，至少一个挡块围绕所述曲轴的转轴布置在一个或多个预定角位置的所述凸轮上，所述止动块和挡块确定了所述凸轮装置在所述曲柄销轴上的转动端点，位于压缩机上的可反转马达用来根据传来的操纵信号，而驱动所述曲轴围绕其转动轴线在其转动方向上进行转动，所述凸轮根据所述曲轴在一个方向上的转动而转动至一端点，根据所述曲轴在相反方向上的转动而转动至另一端点，所述止动块和挡块在每个所述端点处形成配合，用于至少一个所述配合的稳定装置包括从一组装置中选择的至少一种装置，包括：（Ａ）从一组装置中选择的主动锁紧装置，包括：（ａ）具有位于所述曲轴和凸轮上的协作部件的锁闩机构，通过利用或释放施加到所述锁闩装置的部件上的离心力，所述部件应能在所述的至少一个端点上进行配合和分离；（ｂ）具 有位于所述曲轴和凸轮上的协作部件的压力差操作机构，通过在所述曲轴和凸轮之间各自进行迅速及相反的角运动，所述部件应能在所述的至少一个端点上进行配合和分离；（Ｂ）具有位于所述凸轮和所述曲轴上的协作部件的摩擦阻力装置，所述装置应能够阻止使所述 凸轮在所述曲柄销轴上进行转动的不稳定力，所述不稳定力在至少一个所述端点上使所述配合相分离；（Ｃ）压力调整装置，这种装置的作用是使压缩机的低侧和处于被动状态的气缸的压力室之间的压力差最小。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫F洛波雷特，迈克尔R扬，小约翰W托尔伯特，戴维T蒙克，菲利普C瓦格纳，乔T希尔，拉里皮平，罗伯特B彼得斯，
申请(专利权)人：布里斯托尔压缩机公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]