利用吸附劑技術(shù)的壓縮機脫水的制作方法
【專利摘要】提供了利用吸附劑技術(shù)從壓縮機去除水分的方法。將結(jié)合了吸附劑技術(shù)的脫水裝置設(shè)置在包含吸濕性流體的系統(tǒng)中。通過使吸濕性流體經(jīng)過吸附劑技術(shù)的處理，將水分從吸濕性流體中去除。該系統(tǒng)包括密封裝置以及用于加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)和制冷裝置的整體部件。
【專利說明】利用吸附劑技術(shù)的壓縮機脫水
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年6月14日提交的美國申請N0.13/523，427的優(yōu)先權(quán)以及2011年6月17日提交的美國臨時申請N0.61/498，168的權(quán)益。上述申請的全部公開內(nèi)容通過引用方式結(jié)合于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開涉及壓縮機，并且更具體地，涉及利用吸附劑技術(shù)的壓縮機脫水。
【背景技術(shù)】
[0004]這部分中的描述僅僅提供與本公開相關(guān)的背景信息，且可能不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。
[0005]諸如壓縮機、泵、發(fā)動機、或膨脹器之類的多種裝置可以用來轉(zhuǎn)移系統(tǒng)中的流體。某些壓縮機(比如渦旋式壓縮機)可以與外部氣體和空氣密封。一種示例性的密封是壓縮機的氣密密封或半氣密密封。然而，一旦被密封，維修或養(yǎng)護(hù)的選擇自由就受到限制。在某些方面，可以對裝置進(jìn)行預(yù)處理以便于合適的操作。在氣密地密封裝置之前的一種示例性預(yù)處理包括:在較長的時間段內(nèi)烘干壓縮機，隨后進(jìn)行抽空以去除殘留的水分，因為這種殘留的水分可能導(dǎo)致酸形成和/或?qū)е聣嚎s機使用的潤滑劑和制冷系統(tǒng)老化。干燥過程需要大量的時間和能量，需要昂貴的物資和養(yǎng)護(hù)，從而占據(jù)了成品壓縮機的成本中不可忽略的一部分。然而，為了緩解水分對氣密密封壓縮機的最終操作的影響以及允許終端用戶處的時間有效性下降和制冷負(fù)荷，繁瑣的干燥過程和財務(wù)負(fù)擔(dān)是可以容忍的。
[0006]盡管在預(yù)干燥處理方面做出了努力，但殘留的水分仍可能存在于壓縮機內(nèi)的內(nèi)部部件中以及潤滑劑中，并且，考慮到一些潤滑劑系統(tǒng)可能是吸濕性的，存在的水分可能對于潤滑劑具有親和性。由此，處理潤滑劑和/或制冷劑的壓縮機的密封環(huán)境對維持干燥系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]從這里提供的描述中，其他應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見。應(yīng)理解的是，說明書和具體的示例僅僅是用于說明的目的，而不旨在限制本公開的范圍。
[0008]在多個方面中，本發(fā)明的教導(dǎo)提供了去除密封系統(tǒng)中的水分的方法。在某些變型中，密封系統(tǒng)是壓縮機。吸濕性流體被引入密封系統(tǒng)中。該吸濕性流體與位于密封系統(tǒng)的內(nèi)部的脫水裝置接觸以便從密封系統(tǒng)去除一部分水分。
[0009]在某些方面中，去除包括壓縮機的密封系統(tǒng)中的水分的方法包括:首先將流體引入到包括該壓縮機的密封系統(tǒng)中。然后，流體與位于密封系統(tǒng)中的壓縮機的內(nèi)部或者設(shè)置在該壓縮機附近的脫水裝置接觸，以便從密封系統(tǒng)去除一部分水分。
[0010]在另外的方面中，本發(fā)明的教導(dǎo)提供了從能夠使流體循環(huán)的渦旋式壓縮機中去除水分的方法。可滲透容器形式的脫水裝置設(shè)置在壓縮機中，該脫水裝置包括多個脫水部件。在將流體引入壓縮機中后，可滲透容器接觸流體，并且通過將水分保留在脫水部件中而去除包含在流體中的至少一部分水分。
[0011]在其他方面中，本發(fā)明的教導(dǎo)提供了形成壓縮機的方法。將脫水裝置設(shè)置在密封的壓縮機的內(nèi)部。脫水裝置能夠從在壓縮機內(nèi)循環(huán)的吸濕性流體去除至少一部分水分。
[0012]在另外的方面中，本發(fā)明的教導(dǎo)提供了形成用于渦旋式壓縮機的部件的方法。由聚合物基體和吸附劑材料形成的復(fù)合材料成形為用于渦旋式壓縮機的整體的一部分。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]這里描述的附圖僅僅用于說明的目的，而不旨在以任何方式限制本公開的范圍。
[0014]圖1是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的各種實施方式的渦旋機的截面圖；
[0015]圖2是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的各種實施方式的油池的局部視圖；
[0016]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的各種實施方式的脫水裝置；
[0017]圖4A-圖4B示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的各種實施方式的復(fù)合材料的各種形狀；
[0018]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的各種實施方式的配重罩；
[0019]圖6A-圖6B示出了根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的各種實施方式的活性包(active package)和示例性安裝結(jié)構(gòu)；以及
[0020]圖7是制冷系統(tǒng)的簡化示例性示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下的說明本質(zhì)上僅僅是示例性的，而不旨在限制本公開、應(yīng)用或使用。應(yīng)理解的是，在整個附圖中，相應(yīng)的參考標(biāo)號指示相似或相應(yīng)的部件和特征。
[0022]本發(fā)明的教導(dǎo)涉及使用吸附劑技術(shù)以促進(jìn)諸如壓縮機之類的密封裝置中的持續(xù)長期脫水的水分控制。一個示例性的壓縮機是圖1中所示的渦旋式壓縮機10。盡管渦旋式壓縮機10用作本公開中的主要示例，但應(yīng)該理解的是，這些教導(dǎo)能夠應(yīng)用于其他類型的壓縮機(例如，往復(fù)式壓縮機)。另外，本公開的原理也適用于其他機械或機電裝置，這些裝置包括發(fā)動機、泵、以及與加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)及制冷系統(tǒng)相關(guān)的裝置。為了清楚起見，首先對渦旋式壓縮機10進(jìn)行說明，隨后對用來提供水分控制的材料和技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0023]渦旋機
[0024]參照圖1，渦旋機10包括外殼12、壓縮機部段14、以及馬達(dá)驅(qū)動部段16。外殼12有助于以一般的方式或氣密的方式密封裝置，使得裝置不透氣。如這里使用的，術(shù)語“氣密密封”包括以任何方式密封外殼，這些方式包括:利用焊接來封閉外殼(通常稱為全氣密密封)或利用緊固件和/或密封圈或墊圈來封閉外殼(通常稱為半氣密密封)。如所示的，外殼12可以總體上為圓筒形。外殼12包括焊接在其上端的罩18以及焊接在其下端的基座20。罩18可以包括制冷劑排放配件22，該制冷劑排放配件22中可以具有排放閥(未示出)。夕卜殼12還包括用以建立抽吸腔室63的抽吸入口配件66?；?0可以包括與其一體形成的多個安裝支腳21。外殼12可以進(jìn)一步包括橫向延伸的隔板24，該隔板可以在罩18焊接至外殼12的相同位置處圍繞其周邊進(jìn)行焊接。
[0025]壓縮機部段14可以包括壓縮機構(gòu)25、非繞動渦旋構(gòu)件26、繞動渦旋構(gòu)件28、以及軸承殼體30。非繞動渦旋構(gòu)件26可以包括端板32，該端板32具有從其延伸的螺旋狀渦卷36。非繞動渦旋構(gòu)件26可以固定至軸承殼體30并且可以包括多個凸起40，所述多個凸起通過多個螺栓42將非繞動渦旋構(gòu)件26附接至軸承殼體30。
[0026]繞動渦旋構(gòu)件28可以包括端板50以及從端板50豎立延伸的螺旋狀渦卷52。螺旋狀渦卷52可以與非繞動渦旋構(gòu)件26的螺旋狀渦卷36嚙合，以形成可以與排放口 60流體連通的壓縮腔室54。排放口 60可以與可以通過隔板24和罩18形成的排放腔室62連通。
[0027]馬達(dá)驅(qū)動部段16可以包括驅(qū)動構(gòu)件以驅(qū)動壓縮機構(gòu)，所述驅(qū)動構(gòu)件比如為聯(lián)接至繞動渦旋構(gòu)件28的曲柄軸68。曲柄軸68可以可旋轉(zhuǎn)地軸頸連接在軸承殼體30內(nèi)的軸承72中并且可以包括偏心軸部74。偏心軸部74可以通過驅(qū)動襯套和軸承組件76聯(lián)接至繞動渦旋構(gòu)件28。曲柄軸68可以在其下端處由馬達(dá)驅(qū)動部段16支撐，從而曲柄軸68的下端包括同心的軸部78。
[0028]曲柄軸68的下端可以包括同心孔80，該同心孔與從其向上延伸到曲柄軸68的頂部的徑向傾斜孔82連通。潤滑劑護(hù)圈84可以設(shè)置在孔80內(nèi)，以將位于油池85中或外殼下端(例如，在基座20內(nèi))的流體通過孔80、82泵送到壓縮機部段14或渦旋機10的需要潤滑的其他部分。潤滑劑護(hù)圈84可以是共同擁有的美國專利N0.7，179，069中公開的類型，該專利的公開內(nèi)容通過引用方式結(jié)合于此。參照圖2，油池85用作流體收集區(qū)域并且還可以包括一個或多個附接點87，在所述附接點處固定本發(fā)明教導(dǎo)的脫水裝置150 (如圖3至圖6B的某些變型中所示)，將在下文詳細(xì)描述。
[0029]回到圖1，上部和下部配重物86、88可以附接至曲柄軸68和/或轉(zhuǎn)子100。此外，還可以設(shè)置配重罩90來減小由于下部配重物88與設(shè)置在外殼12中的潤滑劑相接觸而引起的做功損耗。配重罩90可以是共同所有的美國專利N0.5，064, 356和N0.7，413，423中公開的類型，上述專利的公開內(nèi)容通過引用方式結(jié)合于此。如圖5中最佳示出的，罩90包括上部120和下部122，所述上部總體上形成為杯狀且具有總體上呈圓形的周邊，所述下部總體上為杯狀且具有總體上呈輻射狀的周邊。罩90限定內(nèi)部空容積124以及中央開口 132。
[0030]回到圖1，馬達(dá)驅(qū)動部段16可以進(jìn)一步包括馬達(dá)組件92和下部軸承支撐構(gòu)件94。馬達(dá)組件92可以固定地安裝在外殼12中，且可以包括定子96、繞組98、和轉(zhuǎn)子100。定子96可以壓配合在外殼2中，而轉(zhuǎn)子100可以壓配合在曲柄軸68上。當(dāng)馬達(dá)組件92通電時，定子96、繞組98和轉(zhuǎn)子100可以一起工作以驅(qū)動曲柄軸68，從而使得繞動渦旋構(gòu)件28相對于非繞動渦旋構(gòu)件26繞動。
[0031]支撐構(gòu)件94可以附接至外殼12并且可以附接有下部軸承95。下部軸承95可以可旋轉(zhuǎn)地支撐曲柄軸68。為此，支撐構(gòu)件94和/或下部軸承95可以與軸承殼體30 —起工作以限定曲柄軸68繞其旋轉(zhuǎn)的豎直軸線102。下部軸承95還可以包括止推墊片97，以通過沿著豎直軸線102提供豎直方向上的支撐而軸向地支撐曲柄軸68。此外，止推墊片97可以用來抑制曲柄軸68在總體上朝向基座20的向下方向上的豎直運動。以前述的方式，支撐構(gòu)件94和/或下部軸承95也可以與軸承殼體30 —起協(xié)作以限定定子96與轉(zhuǎn)子100之間的馬達(dá)氣隙104。
[0032]支撐構(gòu)件94可以以任何合適的方式附接至外殼12。例如，支撐構(gòu)件94可以以類似于共同所有的美國專利N0.5，267，844中描述的方式以立樁的形式附接至外殼，上述專利的公開內(nèi)容通過引用方式結(jié)合于此。替代地或附加地，支撐構(gòu)件94可以利用焊接接頭或多個緊固件(未示出)附接至外殼12。
[0033]材料和方法
[0034]在一個方面中，本發(fā)明的教導(dǎo)提供了利用吸附劑技術(shù)從吸濕性流體去除至少一部分殘留水分的方法。一般地，吸濕性流體包括從周圍環(huán)境吸引并吸收或吸附水分的流體。這里詳述的殘留水分或來自周圍環(huán)境的水分包括水、水蒸氣、極性成分、酸、以及存在于壓縮機的工作流體中或來自于該工作流體的水分。吸濕性流體中的殘留水分會使得吸濕性流體具有的水分含量超過未改性或處理的吸濕性流體的起始水分含量。據(jù)信，起始吸濕性流體的性質(zhì)可能在暴露于周圍環(huán)境中的水分后改變，因為在吸收或吸附水分后，水分子懸浮在吸濕性流體的分子之間。在選擇的環(huán)境中，水分的吸收或吸附被最小化，以防止對起始吸濕性流體的粘性、混溶性、熱穩(wěn)定性、以及其他物理和/或化學(xué)特性的影響。
[0035]被引入到渦旋式壓縮機10中的示例性流體包括潤滑劑和制冷劑。在本發(fā)明的教導(dǎo)中，利用不同的技術(shù)來引入流體，這些技術(shù)包括“填充”渦旋式壓縮機10，如隨后將詳述的。制冷劑包括但不限于:通常被分類為鹵烴(包括:碳氟化合物、氫氟碳化合物、氫氯氟碳化合物、以及氫氟烯烴)的制冷劑；分類為碳?xì)浠衔锏闹评鋭惶烊恢评鋭?比如二氧化碳和氨)；以及上述制冷劑的組合。潤滑劑通過示例性的方式包括:被分類為環(huán)烷制冷油、烷基苯、聚乙烯乙二醇(polyalkene glycol)、聚烴基乙二醇、多元醇酯(Ρ0Ε)、雙酯、二聚體酯(dimer ester)、芳香酯、單聚體酯、聚α烯烴、礦物油、以及各種其他合成油和混合油的潤滑劑；及其上述潤滑劑的組合。吸濕性流體的示例包括多元醇酯(Ρ0Ε)、雙酯、二聚體酯、芳香酯、單聚體酯、聚烴基乙二醇、聚乙烯乙二醇。其他合適的吸濕性合成油在《化學(xué)以及燃料和油的技術(shù)》(Chemistry and Technology of Fuels and Oils)第 17 卷第 4 期第 198-200頁(1981 年)中的 A.1.Echin 等人的“Hygroscopicity of Synthetic Oils (合成油的吸濕性)”中進(jìn)行了詳述，其整體內(nèi)容通過引用方式結(jié)合于此。
[0036]如上所述的，氣密密封或以其他方式密封的環(huán)境中的殘留水分或不期望的水分可能降低裝置的壽命和/或性能。例如，在渦旋式壓縮機10中，認(rèn)為潤滑劑中的殘留水分累積會降低系統(tǒng)中的潤滑性，同時增加酸含量以及可能增加裝置的部件的表面老化。因為渦旋式壓縮機10能夠在某些變型中氣密地密封，這種設(shè)計的渦旋式壓縮機10中的水分將可能在渦旋式壓縮機10的壽命期間都留存。
[0037]參照圖3-圖6B，提供了在本發(fā)明的在渦旋式壓縮機10的壽命期間去除水分的方法中使用的各種示例性脫水裝置150。在此詳述的方法和裝置去除吸濕性流體中的至少一部分殘留水分。水分的去除可以量化為以一百萬分之一計的水濃度的減少，或者可替代地，量化為重量百分比的減少。例如，對于多元醇酯油，在前述脫水處理之前，在填充時的示例性起始水分含量大致為百萬分之350。在某些方面，本發(fā)明教導(dǎo)的方法將水分含量降低至接近吸濕性流體的初始水分含量的值，該初始水分含量小于或等于大約百萬分之350 (ppm),可選地小于或等于大約300ppm，可選地小于或等于大約200ppm。因此，在某些方面，具有相同成分但在類似壓縮機(缺少本發(fā)明的脫水裝置150)中處理的類似吸濕性流體具有的水分含量明顯大于根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)進(jìn)行處理以減小水分含量的吸濕性流體的水分含量。在某些實施方式中，與根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行處理之前的吸濕性流體中的先前水分含量相比，在利用根據(jù)本發(fā)明的方法處理吸濕性流體之后，水分含量減小了大于或等于約5%至小于或等于約99%，且包括其間的所有子范圍。[0038]在某些方面中，脫水裝置150由聚合物復(fù)合材料制成，這種材料包含在聚合物基質(zhì)中的分子篩材料。分子篩是沸石類型的材料，具有3至4埃的受控微孔尺寸，這隨之防止較大的分子被吸收/吸附，因為系統(tǒng)制冷劑通常在該閾值以上。例如，R22-常見的HCFC-具有4.79埃的有效分子直徑，而R134a、R32、和R143a_常見的HFC-各自具有5.24埃、4.43埃、和5.14埃的分子直徑。用作制冷劑的氦時在吸收/吸附閾值以下，從而使得系統(tǒng)較低效，因為其有效分子直徑為0.49埃。水可以容易地被吸收/吸附到沸石類型的分子篩中，因為一般認(rèn)為水具有1.93埃的直徑。吸附劑系統(tǒng)將從系統(tǒng)內(nèi)抽吸自由水分，并且還將包含在潤滑劑內(nèi)的水分抽吸到分子篩中，約束住水分子并且基本上防止水分子逃逸。在多個方面中，與吸濕性流體的親水性相比，復(fù)合物材料具有更高的親水性，從而將殘留水分從吸濕性流體永久性地去除，因此消除了由于殘留水分的保留而引起吸濕性流體的潛在變化。
[0039]在某些方面中，本發(fā)明教導(dǎo)的方法能夠提供長期的水分去除，這可能持續(xù)十年或更長的時間，從而允許在裝置氣密地密封之后去除水分。例如，本發(fā)明的技術(shù)的長期水分去除能力可能持續(xù)大于或等于約六個月的時期，可選地大于或等于一年，可選地大于或等于兩年，可選地大于或等于三年，可選地大于或等于五年，可選地大于或等于八年，并且在某些方面，可選地大于或等于十年，且包含所有子范圍。類似地，如有時用來描述如壓縮機的某些裝置的壽命那樣，長期水分去除可以在數(shù)千個工時的時間段內(nèi)量化。因此，本發(fā)明的技術(shù)的長期水分去除能力可持續(xù)大于或等于約1000工時的時間，可選地大于或等于約2000工時，可選地大于或等于約3000工時，可選地大于或等于約5000工時，可選地大于或等于約7000工時，可選地大于或等于約10000工時。根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的某些方面，在發(fā)生殘留水分含量的初始急劇下降之后，在長期的水分去除過程中發(fā)生水平微微減小的水分去除。這是因為吸附劑材料保留初始存在于系統(tǒng)中的水分，隨后保留后來在系統(tǒng)中生成的殘留水分。這還與整體式部件自身的可滲透特性和設(shè)計相關(guān)。
[0040]長期水分去除是有益的，因為水分去除不僅僅在氣密密封之前的烘干過程期間進(jìn)行。相反地，通過本發(fā)明的技術(shù)提供的水分去除在用吸濕性流體裝填容器之后持續(xù)進(jìn)行，并且在裝置的操作期間持續(xù)進(jìn)行，尤其是在該裝置是氣密密封裝置的情況下，包括有效流體移動操作模式、待機操作模式、和/或停機或非運行狀態(tài)。在某些實施方式中，從脫水裝置150的水分去除是氣密密封裝置內(nèi)的第一次水分去除(即，氣密密封裝置在進(jìn)行氣密密封之前沒有被烘干或以其他方式干燥)。在這種實施方式中，可以除去烘干爐及其養(yǎng)護(hù)的成本，因為初始干燥是在用流體填充裝置之后實現(xiàn)的。根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的初始干燥和持續(xù)進(jìn)行的長期干燥解決了控制氣密密封裝置中的水分的問題并且減少了與氣密密封之后的有限維修機會和養(yǎng)護(hù)選擇相關(guān)的問題。
[0041]復(fù)合材料包括能與吸附劑材料兼容的合適聚合物(例如，聚合物基質(zhì))。示例性的聚合物包括聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚醚醚酮、聚酯、聚氯乙烯樹脂、乙酸乙烯酯樹脂、丙烯酸樹脂、乙縮醛二乙醇樹脂等及其組合。合適的熱塑性塑料進(jìn)一步包括被廣義地分類為非晶體或半晶體的那些熱塑性塑料。如下面將描述的，在某些實施方式中，合適的聚合物包括具有足夠的物理特性以形成渦旋式壓縮機10的整體部件或工作部件的那些聚合物。在某些方面中，工作部件是壓縮機10的非結(jié)構(gòu)性(例如,非機械性)部分。例如,整體工作部件可以是抽吸擋板、抽吸消音器、引導(dǎo)絲、配重罩90、以及在圖1中示出的其他部分，這些示例為非限制性的。類似地，在某些方面中，材料還必須具有對系統(tǒng)的潤滑劑和制冷劑的充分化學(xué)耐受性，這使得非晶體材料對于氣密的渦旋式壓縮機而言不是最佳的。
[0042]復(fù)合材料中的吸附劑材料包括沸石，比如鈣沸石、鈉沸石、鉀沸石及其組合，因為這些材料具有極好的親水性和保水性。合適的吸附劑材料還包括鋁硅酸鹽，包括鋁硅酸鹽、鋁硅酸鈣、鋁硅酸鈉及其組合。在各種實施方式中，吸附劑材料的顆粒尺寸針對與聚合物基質(zhì)的兼容性和/或針對由復(fù)合材料形成的部件的參數(shù)來選擇。吸附劑材料作為單一組分來提供，或者不同材料和/或尺寸的吸附劑的混合物可以結(jié)合到聚合物基質(zhì)中。
[0043]在各種實施方式中，復(fù)合材料包括重量大于或等于約5%至小于或等于約85%的吸附劑材料，且包含全部子范圍。在各種實施方式中，通過增加或減少吸附劑材料在復(fù)合材料中的重量百分比來控制吸濕性流體與復(fù)合材料的相對親水性。并且，還能夠管控吸附劑材料在聚合物基質(zhì)中的分布，以提供分布在脫水裝置150中的成梯度的吸附劑材料或以離散區(qū)域分布的吸附劑材料。要理解的是，復(fù)合材料可以是實心的，或者其可以包括在吸附劑與復(fù)合物基質(zhì)之間的空隙或空間，以提供接觸表面或用于從吸濕性流體去除水分的流動路徑。
[0044]復(fù)合材料可以通過常規(guī)的處理技術(shù)形成，比如注塑成型、壓縮成型、擠出成型等等，這些都作為非限制性示例。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員會意識到可以采用的額外的添加劑，包括但不限于:染料、各種穩(wěn)定劑、塑化劑、蠟、抗氧化劑等等。
[0045]在某些實施方式中，脫水裝置150設(shè)置在渦旋式壓縮機10內(nèi)部的位置處或者設(shè)置在密封制冷系統(tǒng)內(nèi)靠近或接近渦旋式壓縮機10的位置處。通常，涉及壓縮制冷循環(huán)的密封系統(tǒng)包括封閉或氣密密封系統(tǒng)中的壓縮機、冷凝器、膨脹閥以及蒸發(fā)器，包含制冷劑(在某些區(qū)域中包含制冷劑和潤滑油)的流體在該密封系統(tǒng)中循環(huán)。通過示例方式，圖7示出了包括壓縮機區(qū)域200的示例性的簡化密封系統(tǒng)(例如，制冷回路)。密封制冷系統(tǒng)的壓縮機區(qū)域200包括壓縮機200以及與壓縮機202流體連通的油分離器206。第一流體管道204提供壓縮機202與油分離器206之間的流體連通。油分離器206用來在制冷劑離開壓縮機202之后去除與制冷劑(吸濕性流體)相結(jié)合的任何殘留油。如圖7中所示，第二管道208示出為回收來自油分離器206的油并且將回收的油重新引入到壓縮機202中。然而，也可以構(gòu)想其他的配置，比如來自油分離器206的排放物可以全部從系統(tǒng)去除。
[0046]第三管道210提供油分離器206與冷凝器220之間的流體連通。因此，第三管道210用來將制冷劑傳輸至冷凝器220。密封系統(tǒng)還包括用于處理制冷劑的膨脹閥222和蒸發(fā)器224。制冷劑經(jīng)由第四管道226從蒸發(fā)器224返回到壓縮機202。在某些實施方式中，脫水裝置150放置在便于與吸濕性流體接觸的位置處。這個位置位于壓縮機區(qū)域200內(nèi)，該壓縮機區(qū)域可以在壓縮機202自身內(nèi)部，或者可替代地，在靠近壓縮機202的位置處，例如，在第一管道204中或油分離器206內(nèi)。
[0047]再次參照圖1至圖3，理想地，脫水裝置150位于渦旋式壓縮機10內(nèi)便于與吸濕性流體接觸的位置處。渦旋式壓縮機10總體上示出為包括油分離器27、冷凝器、以及蒸發(fā)器的密封系統(tǒng)的一部分。還示出了通向油分離器27的流體管道23和油分離器返回管道29。用吸濕性流體填充氣密密封系統(tǒng)，吸濕性流體隨后與位于氣密密封系統(tǒng)的內(nèi)部108的脫水裝置150接觸，以去除一部分水分。填充包括將制冷劑和/或油成分引入到渦旋式壓縮機10中。填充(包括再次填充)可能在渦旋式壓縮機10產(chǎn)生之后、在氣密密封之后、在將渦旋式壓縮機10結(jié)合到更大的系統(tǒng)中之后、在測試或部分驗證之后、在維修之后、或者在渦旋式壓縮機10的壽命的任何其他時間點發(fā)生，上述情況為非限制性示例。使吸濕性流體與脫水裝置150接觸可能與用吸濕性流體填充渦旋式壓縮機10同時地發(fā)生。
[0048]特別地，如圖2所示，用于脫水裝置150的一般附接點87位于壁108上且靠近渦旋式壓縮機10的油池85，在此處脫水裝置150與循環(huán)吸濕性流體89接觸。這將脫水裝置150布置在壓縮機的停機期間存在絕大部分的吸濕性流體的位置處。此外，這種布置有利于當(dāng)吸濕性流體在開機模式(或有效流體移動)、停機模式和/或待機模式期間流動或者轉(zhuǎn)移時，將大量的吸濕性流體暴露于脫水裝置。如上所述，在替代性實施方式中(盡管未示出)，脫水裝置可以設(shè)置在壓縮機附近，但位于壓縮機外部，例如，在流體管道23或油分離器27中，在此處脫水裝置能夠接觸密封系統(tǒng)中的吸濕性流體。
[0049]回到圖3，在一個實施方式中，脫水裝置150示出為內(nèi)部具有多個脫水部件154的可滲透性容器152。在用吸濕性流體填充渦旋式壓縮機10之后，容納多個脫水部件154的可滲透性容器152接觸吸濕性流體并且通過將水分保留在脫水部件154中來保留或去除包含在吸濕性流圖中的至少一部分水分。
[0050]在所述容器為雙面式以形成獨立包袋的實施方式中，可滲透性容器152利用系索156 (以虛線示出)附接在渦旋式壓縮機10中，或者可滲透性容器152包括另外的緊固件，比如磁體、鉤子、鉚釘?shù)鹊?未示出)。在其他實施方式中，通過將脫水部件154固定在渦旋式壓縮機10的內(nèi)壁108與在脫水部件154周圍固定至內(nèi)壁108的網(wǎng)片之間而形成可滲透性容器152。在某些實施方式中，可滲透性容器152是網(wǎng)袋或網(wǎng)包。網(wǎng)袋或網(wǎng)包形式的可滲透性容器152可以扎緊到附接至壓縮機10的一部分的支架上?？商娲?，網(wǎng)袋或網(wǎng)包形式的可滲透性容器152包括可以提供對壓縮機10的一部分的附接的磁體。在又一變型中，網(wǎng)袋或網(wǎng)包形式的可滲透性容器152被磁化以提供對壓縮機10的一個或多個區(qū)域的附接。
[0051]網(wǎng)孔的開口尺寸選擇為保留脫水部件154，并且還允許吸濕性流體流動通過網(wǎng)孔以及還自由地流經(jīng)脫水部件154之間的空隙，并且在適用的情況下，使吸濕性流體在由脫水部件154限定的空隙內(nèi)流動。這些尺寸有助于吸濕性流體經(jīng)過，以便吸附劑材料吸納殘留水分且不會妨礙向渦旋式壓縮機10的流體供應(yīng)。如所示的，在可滲透性容器152中采用了具有不規(guī)則形狀的多個不同尺寸的脫水部件154。要理解的是，能夠在可滲透性容器152中組合不同或相似尺寸的脫水部件154、以及具有變化的親水性的脫水部件154。
[0052]轉(zhuǎn)到圖4A至圖4B，示出了用于脫水部件154的各種其他形狀。如圖4A中所示，脫水部件154是球體160。如圖4B中所示，脫水部件154是示出為實心圓柱體165的大致直管162。規(guī)則、不規(guī)則、中空、實心、多孔、以及半多孔的脫水部件154都在本發(fā)明教導(dǎo)的范圍內(nèi)。這些形狀可以選擇為使復(fù)合材料的表面積最大，例如，通過使用中空系統(tǒng)、或通過優(yōu)化所選的脫水部件154的直徑來實現(xiàn)。通過將表面積最大化，吸濕性流體經(jīng)受的復(fù)合材料的脫水作用也最大化。
[0053]轉(zhuǎn)到圖5，脫水裝置150示出為上面詳述的配重罩90。配重罩90是用于壓縮機10的示例性整體部件或工作部件。如這里所用的，整體部件包括壓縮機10的有助于其在系統(tǒng)中的操作或布置的部分，比如在圖1中示出的那些部分。在這種實施方式中，復(fù)合材料通過模制(例如，注射成型)形成為配重杯的形狀。在這種實施方式中，配重罩90通過傳統(tǒng)固定方法、比如使用e型夾91固定至渦旋式壓縮機10，。
[0054]轉(zhuǎn)向圖6A-圖6B，脫水裝置150示出為包括孔口 172的盤170，但是可以用任何其他標(biāo)準(zhǔn)幾何形狀(比如矩形、卵形、三角形)或不規(guī)則形狀來代替示出的圓柱形形狀?？卓?72能夠用來將脫水裝置150附接或固定值渦旋式壓縮機10。將聚合物基質(zhì)和吸附劑材料混合以形成復(fù)合材料。復(fù)合材料成形為用于渦旋式壓縮機10的整體部件。在這種實施方式中，復(fù)合材料通過已知的模制技術(shù)形成為所選的形狀。
[0055]如圖6B中所示的，脫水裝置150是三角形形狀的并且包括磁體173，該磁體作為將脫水裝置150固定在渦旋式壓縮機10內(nèi)的附接結(jié)構(gòu)，例如，通過將磁體173固定至外殼
12、基座20、下部軸承支撐件94或壓縮機10中的任何其他合適的磁性位置來實現(xiàn)上述固定。還要理解的是，可以用系索156或其他固定部件來將脫水裝置150固定在渦旋式壓縮機10中，例如，通過將系索156固定至下部軸承支撐構(gòu)件94來進(jìn)行。
[0056]參照圖4，擠出物形式的有效顆粒的表面積與脫水率相關(guān)。在考慮相同質(zhì)量或體積的多個顆粒的相同顆粒長度的情況下，隨著直徑變小，有效總體表面積增大。并且，顆粒的直徑和長度是重要的。例如，直徑為I毫米且長度為I毫米的顆粒相較于直徑為2毫米且長度為I毫米的顆粒而言會提供更大的脫水效率。
[0057]還必須注意的是，在擠出過程中，在常規(guī)處理期間將會出現(xiàn)一定范圍的長度和直徑。因此，這里討論的有效顆粒范圍將根據(jù)與給定工藝的標(biāo)準(zhǔn)偏差(通常達(dá)到直徑和長度的+/-20%)而增大或減小。在多個方面中，顆粒的直徑從大于或等于約1.5毫米到小于或等于約4毫米。在其他方面，長度從大于或等于約3毫米到小于或等于約6毫米。作為一個非限制性示例，顆粒會具有2.2毫米的直徑和3.5毫米的長度。
[0058]轉(zhuǎn)到圖6A和圖6B，為了優(yōu)化流體對于脫水裝置150的暴露，脫水裝置的平面區(qū)域與厚度的縱橫比是受控的。調(diào)整厚度提供了充分薄的脫水裝置150，以便通過將脫水裝置150的表面積最大化來將水分去除最大化。此外，能夠利用脫水裝置150的表面積和厚度來優(yōu)化水分去除率。還可以通過每磅或每千克的脫水部件的顆粒數(shù)量來控制脫水效率。
[0059]要理解的是，在本發(fā)明教導(dǎo)的范圍內(nèi)，可以使用單個脫水裝置150或者將若干個不同或相似的脫水裝置150結(jié)合到氣密密封系統(tǒng)中。通過使吸濕性流體與脫水裝置150接觸，本發(fā)明的教導(dǎo)已經(jīng)減輕了氣密密封系統(tǒng)中之前關(guān)于水分去除和防止酸形成方面的限制。脫水裝置150的長期效果防止更頻繁且成本更高地更換渦旋式壓縮機10和/或結(jié)合有渦旋式壓縮機10的系統(tǒng)。通過選擇脫水裝置150的材料和布置來優(yōu)化本發(fā)明方法的經(jīng)濟(jì)、物流、和化學(xué)效益。
[0060]總之，在多個方面，本公開提供了去除氣密密封系統(tǒng)中的水分的方法。在某些變型中，氣密密封系統(tǒng)包括壓縮機。該方法可以進(jìn)一步包括用吸濕性流體填充氣密密封系統(tǒng)。然后，吸濕性流體的至少一部分與位于氣密密封系統(tǒng)中的壓縮機內(nèi)部的脫水裝置接觸。脫水裝置用來去除氣密密封系統(tǒng)中存在的至少一部分水分。在某些方面，該方法可選地進(jìn)一步包括利用緊固件或其他固定部件將脫水裝置附接至壓縮機的內(nèi)部。能夠在壓縮機內(nèi)部的鄰近吸濕性流體收集區(qū)域或鄰近吸濕性流體的流動路徑的位置處附接脫水裝置。在其他可替代的變型中，附接可以在密封系統(tǒng)中靠近或鄰近壓縮機的區(qū)域中進(jìn)行?？蛇x地，吸濕性流體與脫水裝置的接觸能夠與用吸濕性流體填充氣密密封系統(tǒng)同時地發(fā)生。
[0061]在某些方面，脫水裝置包括在聚合物基質(zhì)中包含吸附劑材料的復(fù)合材料。復(fù)合材料具有第一親水性且流體具有第二親水性，其中第一親水性大于第二親水性。在其他方面，脫水裝置包括在聚合物基質(zhì)中包含吸附劑材料的復(fù)合材料。吸附劑材料可以從由鈣沸石、鈉沸石、鉀沸石、鋁硅酸鹽及其組合構(gòu)成的組中選擇。在某些方面，吸濕性流體包括多元醇酯油。在某些變型中，該方法可以進(jìn)一步包括將包括包袋和多個脫水部件的脫水裝置設(shè)置在壓縮機內(nèi)。在將流體引入壓縮機中后，包袋接觸流體且通過將水分保留在脫水部件中而去除包含在流體中的至少一部分水分。在某些方面中，該方法包括使流體經(jīng)過限定在脫水裝置的包袋中的多個脫水部件之間的空隙。因此，脫水裝置能夠在從開機狀態(tài)、停機狀態(tài)或待機狀態(tài)中選擇的壓縮機的運行狀態(tài)期間去除至少一部分水分。在某些方面，在將包袋形式的脫水裝置設(shè)置在壓縮機中之后，該方法進(jìn)一步包括氣密地密封壓縮機。在某些變型中，去除至少一部分水分可以與將流體引入壓縮機中同時地發(fā)生。
[0062]在其他變型中，提供了用于從能夠使吸濕性流體循環(huán)的渦旋式壓縮機去除水分的方法。該方法可選地包括將包袋形式的包括多個脫水部件的脫水裝置設(shè)置在渦旋式壓縮機中。在用吸濕性流體填充渦旋式壓縮機之后，包袋能夠通過將水分保留在多個脫水部件中來去除包含在吸濕性流體中的至少一部分水分。就這一點而言，脫水部件具有第一親水性且吸濕性流體具有第二親水性，其中第一親水性大于第二親水性。在這種方法中，包袋接觸吸濕性流體且因此用來去除包含在吸濕性流體中的至少一部分水分?？蛇x地，這種脫水裝置能夠在從開機狀態(tài)、停機狀態(tài)和待機狀態(tài)中選擇的壓縮機的運行狀態(tài)期間去除至少一部分水分。在某些變型中，包袋能夠在至少五年的持續(xù)期間內(nèi)去除渦旋式壓縮機中的水分。
[0063]在又一方面，提供了形成壓縮機的方法。該方法包括在氣密密封的壓縮機的內(nèi)部設(shè)置脫水裝置。脫水裝置能夠用來從在壓縮機內(nèi)循環(huán)的吸濕性流體中去除至少一部分水分。在某些變型中，脫水裝置通過形成包含聚合物基質(zhì)和吸附劑材料的復(fù)合材料來產(chǎn)生。在其他變型中，可選地，該方法進(jìn)一步包括將復(fù)合材料成形為用于壓縮機的整體部件，其中將該整體部件結(jié)合到壓縮機中。可選地，這種整體部件能夠在從開機狀態(tài)、停機狀態(tài)和待機狀態(tài)中選擇的壓縮機的運行狀態(tài)期間去除至少一部分水分。在某些變型中，在將脫水裝置設(shè)置在壓縮機中之后，將壓縮機氣密地密封。
[0064]在又一些其他實施方式中，提供了形成用于渦旋式壓縮機的部件的方法。將包含聚合物基質(zhì)和吸附劑材料的復(fù)合材料成形為用于渦旋式壓縮機的整體部件。在多個方面中，該方法可選地包括將整體部件結(jié)合到渦旋式壓縮機中?？蛇x地，該方法進(jìn)一步包括氣密地密封渦旋式壓縮機。在另外多個方面中，該方法可選地包括通過將至少一部分水分保留在吸附劑材料中而在操作期間從渦旋式壓縮機去除水分。在某些變型中，去除至少一部分水分與用吸濕性流體填充渦旋式壓縮機同時地發(fā)生。在其他變型中，整體部件能夠在從開機狀態(tài)、停機狀態(tài)和待機狀態(tài)中選擇的渦旋式壓縮機的運行狀態(tài)期間去除至少一部分水分。
[0065]從前述的說明中，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠認(rèn)識到，本公開的寬泛教導(dǎo)能夠以多種形式實施。應(yīng)該理解的是，本發(fā)明教導(dǎo)的前述說明在本質(zhì)上僅僅是示例性的，因此，不背離被發(fā)明教導(dǎo)的主旨的多種變型旨在落入本發(fā)明的教導(dǎo)的范圍內(nèi)。這些變型不被認(rèn)為是偏離了本發(fā)明教導(dǎo)的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種去除包括壓縮機的密封系統(tǒng)中的水分的方法，包括: a.將流體引入到包括所述壓縮機的所述密封系統(tǒng)中；以及 b.使所述流體與位于所述密封系統(tǒng)中的所述壓縮機內(nèi)部或設(shè)置在所述壓縮機附近的脫水裝置接觸，以從所述密封系統(tǒng)中去除一部分水分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括利用緊固件將所述脫水裝置附接至所述壓縮機的內(nèi)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括將所述脫水裝置附接在所述壓縮機內(nèi)部鄰近流體收集區(qū)域或鄰近用于所述流體的流動路徑的位置處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使所述流體與所述脫水裝置接觸與將所述流體引入到所述密封系統(tǒng)中同時地發(fā)生。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述脫水裝置包括復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括在聚合物基質(zhì)中的吸附劑材料，其中所述復(fù)合材料具有第一親水性且所述流體具有第二親水性，其中所述第一親水性大于所述第二親水性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述脫水裝置包括復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括在聚合物基質(zhì)中的吸附劑材料，其中所述吸附劑材料從由鈣沸石、鈉沸石、鉀沸石、鋁硅酸鹽及其組合構(gòu)成的組中選擇。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述流體包括多元醇酯油。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將包括包袋和多個脫水部件的脫水裝置設(shè)置在所述壓縮機內(nèi)，使得在將所述流體引入到包括所述壓縮機的所述密封系統(tǒng)中之后，所述包袋接觸所述流體并且通過將水分保留在所述脫水部件中而去除包含在所述流體中的至少一部分水分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括將所述包袋安裝在所述壓縮機內(nèi)部的部件上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括使所述流體經(jīng)過限定在所述脫水裝置的所述包袋中的所述多個脫水部件之間的空隙。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述脫水裝置能夠在從開機狀態(tài)、停機狀態(tài)或待機狀態(tài)中選擇的所述壓縮機的運行狀態(tài)期間去除至少一部分水分。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括在將所述包袋設(shè)置在所述壓縮機中之后，氣密地密封所述壓縮機。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，去除至少一部分水分與將所述流體引入到包括所述壓縮機的所述密封系統(tǒng)中同時地發(fā)生。
14.一種形成壓縮機的方法,包括: 將脫水裝置設(shè)置在所述壓縮機的內(nèi)部，其中所述脫水裝置能夠從在所述壓縮機內(nèi)循環(huán)的流體中去除至少一部分水分。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括通過形成包含聚合物基質(zhì)和吸附劑材料的復(fù)合材料來形成所述脫水裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括將所述復(fù)合材料成形為用于所述壓縮機的整體部件以及將所述整體部件結(jié)合到所述壓縮機中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述整體部件能夠在從開機狀態(tài)、停機狀態(tài)和待機狀態(tài)中選擇的所述壓 縮機的運行狀態(tài)期間去除至少一部分水分。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括通過將至少一部分水分保留在所述脫水裝置的所述吸附劑材料中而在運行期間從所述壓縮機中去除水分，其中所述脫水裝置具有第一親水性且所述流體具有第二親水性，其中所述第一親水性大于所述第二親水性。
19.一種形成用于渦旋式壓縮機的部件的方法，包括: 將包含聚合物基質(zhì)和吸附劑材料的復(fù)合材料成形為用于所述渦旋式壓縮機的整體部件，所述整體部件能夠從在所述渦旋式壓縮機中被處理的吸濕性流體中去除水分。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括將所述整體部件結(jié)合到所述渦旋式壓縮機中。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括氣密地密封所述渦旋式壓縮機。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括通過將至少一部分水分保留在所述吸附劑材料中而從所述渦旋式壓縮機中去除水分。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述整體部件能夠在從開機狀態(tài)、停機狀態(tài)和待機狀態(tài)中選擇的所述渦旋式 壓縮機的運行狀態(tài)期間去除至少一部分水分。
【文檔編號】F04C29/00GK103608590SQ201280029841
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月17日
【發(fā)明者】馬修·J·海德克 申請人:艾默生環(huán)境優(yōu)化技術(shù)有限公司