本發(fā)明涉及流體控制領域，尤其是涉及一種管線式壓縮機及其控制方法。

背景技術：

壓縮機（compressor），是將低壓氣體提升為高壓氣體的一種從動的流體機械，是制冷系統(tǒng)的心臟。它從吸氣管吸入低溫低壓的制冷劑氣體，通過電機運轉(zhuǎn)帶動活塞對其進行壓縮后，向排氣管排出高溫高壓的制冷劑氣體，為制冷循環(huán)提供動力，從而實現(xiàn)壓縮→冷凝（放熱）→膨脹→蒸發(fā) ( 吸熱 ) 的制冷循環(huán)。

現(xiàn)有的壓縮機通常都需要有專門的活塞、缸體等部件，占用較大的體積，與冷凝器等部件相對獨立，安裝靈活性不夠高，并且工質(zhì)是在特定空間內(nèi)壓縮，被壓縮時與前后工質(zhì)分離，流動不夠順暢。

中華人民共和國國家知識產(chǎn)權局于2009年2月25日公開了名稱為《電容壓縮機》的專利文獻（公開號：CN101375059A），其包括控制裝置，該控制裝置根據(jù)變換器的功率元件的溫度來推定壓縮機吸入壓力，或利用傳感器來直接測定壓縮機吸入壓力，或根據(jù)壓縮機吸入溫度或者壓縮機殼體溫度來推定壓縮機吸入壓力，根據(jù)電動機轉(zhuǎn)速以及電動機相電流和相電壓來計算電動機轉(zhuǎn)矩，根據(jù)壓縮機吸入壓力和電動機轉(zhuǎn)矩來推定壓縮機排出壓力，并根據(jù)壓縮機吸入壓力和壓縮機排出壓力來推定壓縮機排出溫度。此方案仍然存在體積較大、工質(zhì)流動不夠順暢的缺點。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術所存在的體積較大、流動不夠順暢等的技術問題，提供一種可以節(jié)省體積、工質(zhì)在持續(xù)的流動過程中被壓縮的管線式壓縮機。

本發(fā)明針對上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種管線式壓縮機，包括管體、扇葉、步進電機和伺服系統(tǒng)，所述扇葉連接步進電機輸出軸，扇葉和步進電機都安裝在管體內(nèi)，扇葉中軸與管體中心線重合，步進電機與管體固定連接，伺服系統(tǒng)連接步進電機的控制端。

扇葉在步進電機的帶動下旋轉(zhuǎn)，推動管體內(nèi)的工質(zhì)加速流動，增大扇葉前方工質(zhì)的壓力，從而獲得壓縮效果。相比于現(xiàn)有的壓縮機，本方案不需要特定的活塞和缸體，壓縮過程在流動中完成，流體壓縮時與前后的工質(zhì)仍然保持連續(xù)，流暢性更好。管體結(jié)構節(jié)省了體積，安裝靈活，布置方便在一些空間狹小的場合。壓縮機的制冷量與功率，由步進電機的扭矩進行控制。伺服系統(tǒng)通過電壓和電流控制步進電機的步進頻率和轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)對步進電機的精準控制，從而控制壓縮氣體的流量與速度。

在管體外側(cè)附加散熱片可以將工質(zhì)的熱量快速散去，即完成冷凝的步驟，從而達到壓縮機、冷凝器和工質(zhì)通道三合一的效果。

作為優(yōu)選，所述扇葉和步進電機都至少有兩個，每個扇葉與一個步進電機配合連接，所有扇葉在步進電機帶動下轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的推力方向在管體內(nèi)保持一致，每個步進電機都與伺服系統(tǒng)連接。

多個扇葉逐級加壓，可以提高最終的壓縮程度。

作為優(yōu)選，管體內(nèi)壁上固定有凸臺圈，扇葉直徑大于凸臺圈的最小內(nèi)徑，凸臺圈位于扇葉的抽風側(cè)，凸臺圈朝向扇葉的一面與扇葉中軸垂直。

扇葉和凸臺圈之間滑動貼合，工作時凸臺圈可以防止工質(zhì)從扇葉和管體之間的空隙反流，確保壓縮效果。

作為優(yōu)選，所述扇葉包括固定部、活動圈和中心軸，中心軸與步進電機輸出軸固定連接，固定部的一端與中心軸固定連接，另一端通過滑桿與活動圈連接，活動圈朝向凸臺圈一面與扇葉中軸垂直。

扇葉轉(zhuǎn)動壓縮工質(zhì)時，活動圈在工質(zhì)壓力下擺動貼合到凸臺圈上，即讓扇葉和管體之間不存在空隙，防止工質(zhì)的回流泄壓。

作為優(yōu)選，所述活動圈朝向凸臺圈一面和凸臺圈朝向扇葉的一面至少有一個面采用自潤滑材質(zhì)。

作為優(yōu)選，所述自潤滑材質(zhì)為石墨或聚四氟乙烯或碳纖維。

采用自潤滑材質(zhì)不影響扇葉的運轉(zhuǎn)，避免電機負載過大。

作為優(yōu)選，管線式壓縮機還包括通訊系統(tǒng)，所述通訊系統(tǒng)連接伺服系統(tǒng)，所述通訊系統(tǒng)包括無線通信模塊。

通訊系統(tǒng)通過WIFI或其他方式實現(xiàn)遠程通信和控制，在一些規(guī)?；膱龊戏奖憧刂迫藛T統(tǒng)一調(diào)控。

作為優(yōu)選，每副扇葉出風側(cè)的管體內(nèi)壁上都設有一個壓力傳感器，每個壓力傳感器都與伺服系統(tǒng)電連接。

壓力傳感器提供反饋信息，從而可以了解每級加壓是否達到設定目標，為伺服系統(tǒng)的精確控制提供依據(jù)。

一種管線式壓縮機控制方法，伺服系統(tǒng)控制步進電機對管體中的工質(zhì)逐級加壓，令最靠近工質(zhì)來源方向的扇葉為第1級，則第m級增加的壓強ΔP_m由以下公式確定：

ΔP_m=(K2-K1)/2^m1≤m＜n

ΔP_m=(K2-K1)/2^m-1m=n

K1為工質(zhì)原始壓強，K2為工質(zhì)最終要達到的壓強（目標壓強），n為扇葉的總數(shù)，即總的級數(shù)。

越到后面加壓越困難，通過逐級降低加壓量可以合理分配電機的負載，延長壓縮機使用壽命，提高工作效率。

本發(fā)明帶來的實質(zhì)性效果是，將輸送工質(zhì)的管道和壓縮機合二為一，不需要專門的缸體和活塞，減少了體積，并且安裝更為靈活，工質(zhì)在壓縮時不存在斷流情況，系統(tǒng)運轉(zhuǎn)更為流暢，扇葉和管體之間具有良好的密封效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種管體內(nèi)部結(jié)構示意圖；

圖2是本發(fā)明的一種扇葉結(jié)構示意圖；

圖中：1、中心軸，2、固定部，3、活動圈，4、滑桿，5、管體，6、步進電機，7、凸臺圈。

具體實施方式

下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明。

實施例：本實施例的一種管線式壓縮機，如圖1所示，包括管體5、扇葉、步進電機6和伺服系統(tǒng)，扇葉連接步進電機輸出軸，扇葉和步進電機都安裝在管體內(nèi)，扇葉中軸與管體中心線重合，步進電機與管體固定連接，伺服系統(tǒng)連接步進電機的控制端。

扇葉在步進電機的帶動下旋轉(zhuǎn)，推動管體內(nèi)的工質(zhì)加速流動，增大扇葉前方工質(zhì)的壓力，從而獲得壓縮效果。相比于現(xiàn)有的壓縮機，本方案不需要特定的活塞和缸體，壓縮過程在流動中完成，流體壓縮時與前后的工質(zhì)仍然保持連續(xù)，流暢性更好。管體結(jié)構節(jié)省了體積，安裝靈活，布置方便在一些空間狹小的場合。壓縮機的制冷量與功率，由步進電機的扭矩進行控制。伺服系統(tǒng)通過電壓和電流控制步進電機的步進頻率和轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)對步進電機的精準控制，從而控制壓縮氣體的流量與速度。

在管體外側(cè)附加散熱片可以將工質(zhì)的熱量快速散去，即完成冷凝的步驟，從而達到壓縮機、冷凝器和工質(zhì)通道三合一的效果。

扇葉和步進電機都至少有兩個，每個扇葉與一個步進電機配合連接，所有扇葉在電機帶動下轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的推力方向在管體內(nèi)保持一致。

多個扇葉逐級加壓，可以提高最終的壓縮程度。

管體內(nèi)壁上固定有凸臺圈7，扇葉直徑大于凸臺圈的最小內(nèi)徑，凸臺圈位于扇葉的抽風側(cè)，凸臺圈朝向扇葉的一面與扇葉中軸垂直。

扇葉和凸臺圈之間滑動貼合，工作時凸臺圈可以防止工質(zhì)從扇葉和管體之間的空隙反流，確保壓縮效果。

如圖2所示，扇葉包括固定部2、活動圈3和中心軸1，中心軸與步進電機輸出軸固定連接，固定部的一端與中心軸固定連接，另一端通過滑桿4與活動圈連接，活動圈朝向凸臺圈一面與扇葉中軸垂直。

活動圈沿滑桿可以在扇葉的軸向上移動。扇葉轉(zhuǎn)動壓縮工質(zhì)時，活動圈在工質(zhì)壓力下擺動貼合到凸臺圈上，即讓扇葉和管體之間不存在空隙，防止工質(zhì)的回流泄壓。

所述活動圈朝向凸臺圈一面和凸臺圈朝向扇葉的一面至少有一個面采用自潤滑材質(zhì)。

所述自潤滑材質(zhì)為石墨或聚四氟乙烯或碳纖維。

采用自潤滑材質(zhì)不影響扇葉的運轉(zhuǎn)，避免電機負載過大。

管線式壓縮機還包括通訊系統(tǒng)，所述通訊系統(tǒng)連接伺服系統(tǒng)，所述通訊系統(tǒng)包括無線通信模塊。通訊系統(tǒng)通過WIFI或其他方式實現(xiàn)遠程通信和控制，在一些規(guī)?；膱龊戏奖憧刂迫藛T統(tǒng)一調(diào)控。

每副扇葉出風側(cè)的管體內(nèi)壁上都設有一個壓力傳感器，每個壓力傳感器都與伺服系統(tǒng)電連接。壓力傳感器提供反饋信息，從而可以了解每級加壓是否達到設定目標，為伺服系統(tǒng)的精確控制提供依據(jù)。

一種管線式壓縮機控制方法，伺服系統(tǒng)控制步進電機對管體中的工質(zhì)逐級加壓，令最靠近工質(zhì)來源方向的扇葉為第1級，則第m級增加的壓強ΔP_m由以下公式確定：

ΔP_m=(K2-K1)/2^m1≤m＜n

ΔP_m=(K2-K1)/2^m-1m=n

K1為工質(zhì)原始壓強，K2為工質(zhì)最終要達到的壓強，n為扇葉的總數(shù)，即總的級數(shù)。

越到后面加壓越困難，通過逐級降低加壓量可以合理分配電機的負載，延長壓縮機使用壽命，提高工作效率。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。

盡管本文較多地使用了扇葉、電機、凸臺圈等術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。