[发明专利]用于增强压缩机效率的装置和方法

说明书

技术领域

本披露涉及一种用于增强压缩机效率的方法和装置并涉及用于压缩机的多种经济器，压缩机尤其包括螺杆压缩机。

相关申请的交叉引用

本申请按照美国法典第35卷第119(e)条要求于2012年9月27日提交的美国临时申请号61/706,420的权益，该临时申请的全部传授内容和披露内容通过引用结合于此。

背景

在各种压缩系统(例如制冷系统)中压缩机被用于将用来提供制冷能力的诸如氟利昂、氨气、天然气或类似物的气体压缩。一种类型的压缩机是单螺杆气体压缩机，它包括三个基础部件，这些部件进行旋转并且完成压缩过程的工作。这些部件包括单一圆柱形主螺杆转子(带有多个螺旋凹槽)、以及两个闸转子(也称为星转子或星形转子)，每个闸转子具有多个齿。这些闸转子的旋转轴线是相互平行的并且与该主螺杆转子的轴线相互垂直。这种类型的压缩机采用了一个壳体，在该壳体中该主转子的螺旋凹槽与主转子的相反两侧上的这些闸转子的齿啮合以限定多个气体压缩室。该壳体配备有用于将气体输入的两个气体抽吸端口(每个闸转子附近有一个)以及供气体进出这些气体压缩室的两个气体排出端口(每个闸转子附近有一个)。已知的是在该壳体上提供两个双滑阀组件(每个闸转子附近一个组件)，其中每个滑阀组件包含一个吸气阀(也称为“容量滑阀”)和一个排气滑阀(也称为“体积滑阀”)，分别用于控制相关联的进气通道和相关联的排气通道。一个电动机通过驱动轴向压缩机的主转子传递旋转运动，该主转子进而转动这两个相互啮合的闸转子，从而压缩这些气体压缩室内的气体。该压缩气体被传递到一个冷凝器，该冷凝器将该气体转化成液体。该液体进一步被传递到一个蒸发器，该蒸发器再次将该液体转化成气体，同时在此过程中提供冷却。

为了提高单螺杆压缩机的效率，可以提供一种行业中常见的经济器。通过对于经换热器或闪蒸罐来自该冷凝器的液体在其进入该蒸发器之前进行过冷却，这些螺杆压缩机的经济器功能提供了系统容量和效率的提高。更具体地讲，对该液体的过冷却是通过将来自冷凝器的高压液体穿过一个膨胀装置送入一个经济器容器中以达到中间压力来提供的。该经济器容器内的中间压力是由经济器端口提供的，该经济器端口部分位于螺杆压缩机的压缩循环行程的中途。

当该压缩机卸载至低于满负载容量的约60％时，该侧/经济器端口的压力水平将下降，最后完全打开以进行抽吸。因此，液体压力最终降低至抽吸压力，并且不存在将该液体从经济器容器推至蒸发器的压力差。当该经济器端口完全打开以进行抽吸时的另一个副作用是，抽吸压力将上升并且该压缩机上的负载将需要增加以保持该抽吸压力恒定。

一种维持恒定的经济器侧端口压力的已知方法是将容量滑块位置保持在100％并且运行带有变频驱动器(VFD)的压缩机，该变频驱动器可以用于通过降低该压缩机的速度、而非利用该容量滑块来对该压缩机卸载。虽然这种方法起到在经济器端口处维持所期望压力比的作用，但是出现了各种缺点。例如，采购并维护该VFD的额外费用是不希望的。另外，由于该VFD的固有损耗而产生的对增加马力的需要可能由于需要更大容量的压缩机而进一步增加成本。进一步地，由于内孔和转子螺纹之间密封性能的降低，导致较低速度下总效率下降，这将允许额外的气体从该压缩机的高压侧到抽吸侧绕行并因此增加运行成本。

相应地，令人希望的是提供一种克服了一个或多个上述缺点的用于增强压缩机效率的方法和装置。

简要概述

在至少一些实施例中，这种用于增强压缩机效率的方法和装置涉及单螺杆气体压缩机，该单螺杆气体压缩机带有：包含一个圆柱形孔的一个壳体；被安装用于在该壳体中旋转的一级闸转子和二级闸转子，每个闸转子具有多个齿轮齿；可旋转地安装在该孔内并具有多个凹槽和多个螺纹的一个主转子，其中每个凹槽啮合式接合来自每个闸转子的这些齿轮齿中的至少一个；与该圆柱形孔连通的一个一级经济器端口；以及与该圆柱形孔连通的一个二级经济器端口。

在至少一些实施例中，这种用于增强压缩机效率的方法和装置涉及包含一个压缩机的冷却系统，该压缩机具有：包含一个圆柱形孔的一个壳体；被安装用于在该壳体中旋转的一对闸转子，每个闸转子具有多个齿轮齿；可旋转地安装在该孔内并具有多个凹槽和多个螺纹的一个主转子，其中每个凹槽啮合式接合来自每个闸转子的这些齿轮齿中的至少一个；与该圆柱形孔连通的一个一级经济器端口；以及与该圆柱形孔连通的一个二级经济器端口。该冷却系统进一步包括一个经济器罐体，该经济器罐体与该一级经济器端口和二级经济器端口中的至少一者连通，其中该经济器罐体经由该一级经济器端口和该二级经济器端口中的至少一者向这些凹槽提供经加压的制冷剂气体。