一種內(nèi)容積比可調節(jié)的單機雙級變頻螺桿壓縮機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種螺桿式制冷壓縮機，特別涉及一種內(nèi)容積比可調節(jié)的單機雙級變頻螺桿式制冷壓縮機。
【背景技術】
[0002]眾所周知，螺桿式壓縮機是通過置于機殼體內(nèi)互相平行嚙合的陰陽轉子的回轉，造成由轉子吸氣端座、齒槽、殼體和排氣端座構成的壓縮工作容積的減小，實現(xiàn)對吸入氣體的壓縮。在一個完整的壓縮過程中氣體要沿著轉子軸線方向經(jīng)過吸氣、壓縮和排氣三個階段。
[0003]對于容量的調節(jié)，螺桿壓縮機普遍采用滑閥機構，通過滑閥的移動使有效吸入工作容積的減小，進而實現(xiàn)輸氣容量即負荷的調節(jié)。
[0004]作為一種容積式壓縮機，螺桿式壓縮機具有內(nèi)容積比。所謂內(nèi)容積比VI是指壓縮工作容積在吸氣終了壓縮剛要開始時的容積值Vcys (此時壓力為Pcys)與壓縮終了剛要開始與排氣口聯(lián)通時的容積值Vcyc (此時壓力為Pcyc)的比例關系，即VI=VCyS/VCyC。與VI對應的壓力比值ε i=PCyC/PCys稱為內(nèi)壓力比。根據(jù)多變壓縮過程可知，內(nèi)容積比與內(nèi)壓力比有如下對應關系:
[0005]ε i=Pcyc/Pcys= (Vcys/Vcyc) n=VIn，其中 η 為壓縮過程的多變指數(shù)。
[0006]倘若壓縮機的吸氣壓力為Ps，排氣壓力為Pd，則ε o=Pd/Ps稱為工作壓力比也稱外壓力比。當內(nèi)壓力比ei與外壓力比ε ο不等時會產(chǎn)生過壓縮或欠壓縮，不論那種情況都會在壓縮過程中產(chǎn)生額外的能耗，且內(nèi)、外壓力比差別越大能耗損失越大。參見圖5 (a)和圖5 (b)，圖中的陰影部分就是額外的能耗損失。
[0007]根據(jù)壓縮機可適用的工作壓比大小，有單級螺桿壓縮機和單機雙級螺桿壓縮機之分。一般情況下工作壓力比即外壓力比10時，采用單級螺桿壓縮機；當εο>10時，單級螺桿壓縮機的效率和可靠性會顯著降低，因此一般選用單機雙級螺桿壓縮機，低壓級螺桿壓縮部和高壓級螺桿壓縮部串聯(lián)，被壓縮氣體先后經(jīng)低壓級壓縮部和高壓級壓縮部進行壓縮。對應的低壓級的工作壓力比為εο-L，高壓級的工作壓力比為εο-Η，且有整個壓縮機的外壓力比ε ο= ε o-L o_H，通常取ε o_L= ε ο_Η= ε ο'ο0
[0008]當前單機雙級螺桿壓縮機主要應用在商業(yè)低溫冷凍、冷藏領域，制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度和冷凝溫度都是明確的，且基本都在很小的范圍內(nèi)波動，因此設計時按照外壓力比為定值考慮。所以采用固定式內(nèi)容積比的壓縮機即可滿足使用要求。對于制冷系統(tǒng)負荷的變化則通過在低壓級螺桿壓縮部設置滑閥來實現(xiàn)負荷調節(jié)，驅動螺桿壓縮部的電動機采用定頻供電即轉速保持不變。
[0009]當現(xiàn)有高、低壓級具有固定內(nèi)容積比且低壓級具有滑閥容量調節(jié)的定頻單機雙級螺桿壓縮機應用在以下工況且負荷變化較大的制冷系統(tǒng)中，會出現(xiàn)以下問題:
[0010]當滿負荷運轉時，假定制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度不變或變化很小(比如<1.0°C)時，而冷凝溫度相對于額定設計條件發(fā)生較大變化，比如變化的溫差大于±10°c時，則高壓級的排氣壓力也隨之發(fā)生較大變化，中間壓力則變化較小，此時高壓級的外壓力比ε 0-Η會與按額定設計條件確定的固定內(nèi)容積比所決定的內(nèi)壓力比ε 1-H發(fā)生較大偏差，由前文可知，在此狀態(tài)下壓縮機會產(chǎn)生較大的過壓縮或欠壓縮損失。另一種情況，假定當制冷系統(tǒng)的冷凝溫度不變或變化很小(比如< 1.0°C)時，而蒸發(fā)溫度相對于額定設計條件發(fā)生較大變化，比如變化的溫差大于±10°C時，則低壓級的吸氣壓力也隨之發(fā)生較大變化，中間壓力則變化較小，此時低壓級的外壓力比ε 0-L會與按額定設計條件確定的固定內(nèi)容積比所決定的內(nèi)壓力比e1-L發(fā)生較大偏差。同樣，在此狀態(tài)下壓縮機也會產(chǎn)生較大的過壓縮或欠壓縮損失。
[0011]另外，當制冷系統(tǒng)的負荷變化時，特別是在低負荷運轉時，采用定頻供電來驅動電機和滑閥調節(jié)的方式會導致部分負荷時壓縮機的效率相較采用變頻即變轉速負荷調節(jié)方式會有顯著下降，難以滿足節(jié)能的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]針對現(xiàn)有技術存在的問題，本實用新型的目的是:克服現(xiàn)有單機雙級螺桿壓縮機應用在允許冷凝溫度和蒸發(fā)溫度均在較大范圍內(nèi)變動，相應的工作壓力比也在較大范圍內(nèi)波動(比如超低溫R134a(l，1,1,2-四氟乙烷)冷媒的空氣源熱栗外壓比約4.0 < ε 0 < 15)的制冷系統(tǒng)中，由于高壓級或低壓級工作壓力比與對應的內(nèi)壓力比偏差過大造成的額外過壓縮或欠壓縮損失而導致的壓縮機效率低下及在系統(tǒng)低負荷運行時壓縮機效率低下、經(jīng)濟性欠佳的問題。本實用新型提供的一種高、低壓級螺桿壓縮部的內(nèi)容積比分別獨立可調的，且系統(tǒng)在部分負荷運行時具有較高效率的單機雙級變頻式螺桿壓縮機。
[0013]本實用新型采用的技術方案是:一種內(nèi)容積比可調節(jié)的單機雙級變頻螺桿式壓縮機，包括低壓級螺桿壓縮部，高壓級螺桿壓縮部、變頻器、用來檢測介質溫度的溫度傳感器、驅動電機部及控制機構，壓縮機的吸氣口位于低壓級螺桿壓縮部的吸氣側殼體上；壓縮機的排氣口位于高壓級螺桿壓縮部的排氣側殼體上，所述低壓級螺桿壓縮部和高壓級螺桿壓縮部均包括一對陰、陽轉子，驅動電機部的電機轉子軸與低壓級螺桿壓縮部的陽轉子吸氣側轉子軸部同軸設置；低壓級螺桿壓縮部的陽轉子排氣側轉子軸部與高壓級螺桿壓縮部的陽轉子吸氣側軸部通過聯(lián)軸器連接；低壓級螺桿壓縮部的排氣口與高壓級螺桿壓縮部的吸氣口通過中間壓力通道連接；低壓級螺桿壓縮部和高壓級螺桿壓縮部分別設置有位置可調的的內(nèi)容積比調節(jié)閥；內(nèi)容積比調節(jié)閥位于機殼內(nèi)，機殼的兩側設置有吸氣端座和排氣端座，內(nèi)容積比調節(jié)閥沿轉子軸向貫穿嵌入在機殼內(nèi)的陰、陽轉子兩個外圓的交接處且處于壓縮氣體的一側，內(nèi)容積比調節(jié)閥上靠近排氣端座的一側設置有轉子徑向排氣口 ；所述內(nèi)容積比調節(jié)閥連接驅動裝置，并在驅動裝置的作用下可沿轉子的軸向正、反方向在設定的允許范圍內(nèi)移動；變頻器為驅動電機部的供電電源；變頻器和驅動裝置均與控制機構電氣連接。
[0014]所述內(nèi)容積比調節(jié)閥的移動范圍按照低壓級螺桿壓縮部或高壓級螺桿壓縮部各自的工作壓力比范圍決定，內(nèi)容積比調節(jié)閥靠近排氣端座一側的截止位置點為轉子徑向排氣口與低壓級螺桿壓縮部或高壓級螺桿壓縮部的軸向排氣口同一時刻開始排氣的位置，內(nèi)容積比調節(jié)閥靠近吸氣端座一側的截止位置點為低壓級螺桿壓縮部或高壓級螺桿壓縮部的內(nèi)容積比為最小值時的位置。
[0015]所述內(nèi)容積比調節(jié)閥驅動裝置一種方案是由伺服電機驅動的齒輪裝置，且內(nèi)容積比調節(jié)閥的下方設置有與齒輪裝置相配合的導軌。
[0016]所述內(nèi)容積比調節(jié)閥驅動裝置的另一種方案為采用油壓驅動的油活塞拉桿式驅動裝置，油活塞通過拉桿與內(nèi)容積比調節(jié)閥連接。
[0017]所述控制機構包括計算模塊和輸入輸出模塊，輸入輸出模塊與吸氣壓力傳感器，中間壓力傳感器及排氣壓力傳感器電氣連接，其中:
[0018]吸氣壓力傳感器，用來檢測低壓級螺桿壓縮部的吸氣壓力；
[0019]中間壓力傳感器，用來檢測中間壓力通道的壓力，即低壓級螺桿壓縮部的排氣壓力，也是高壓級螺桿壓縮部的吸氣壓力；
[0020]排氣壓力傳感器，用來檢測高壓級螺桿壓縮部的排氣壓力；
[0021]計算模塊經(jīng)由輸入輸出模塊讀取來自吸氣壓力傳感器、中間壓力傳感器和排氣壓力傳感器的信號，并依據(jù)高壓級螺桿壓縮部和低壓級螺桿壓縮部均按照各自對應的外壓比與內(nèi)壓比相等或最大程度的相近的原則經(jīng)由輸入輸出模塊向驅動裝置發(fā)送用于控制內(nèi)容積比調節(jié)閥的指令信號。
[0022]所述驅動電機部包括殼體及電動機，殼體上部設置有液態(tài)制冷劑噴入口，下部設置有制冷劑氣體排出口，并且制冷氣體排出口通過管道與中間壓力通道上的制冷劑入口聯(lián)通。
[0023]所述控制機構以溫度傳感器的輸出信號與介質目標溫度的差值為依據(jù)向變頻器輸出目標頻率指令，變頻器接收目標頻率指令后向驅動電機部的電動機按目標頻率供電。
[0024]所述中間壓力通道上設置有連接經(jīng)濟器的中間補氣口。
[0025]本實用新型的有益效果在于:
[0026]( 1)在高、低壓級螺桿壓縮部分別設置有獨立可調的的內(nèi)容積比調節(jié)閥，通過設置高壓級螺桿壓縮部內(nèi)容積比調節(jié)閥可以根據(jù)制冷系統(tǒng)冷凝壓力(接近于排氣壓力)的變化調節(jié)高壓級螺桿壓縮部的內(nèi)容積比，進而改變高壓級螺桿壓縮部的內(nèi)壓力比，使高壓級螺桿壓縮部的內(nèi)壓力比與高壓級螺桿壓縮部的外壓力比相等或最大程度的接近，以減少額外壓縮損失；通過設置低壓級螺桿