专利名称：压缩机无动力反转的预防的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及具有由驱动电机旋转驱动的轴的压缩机，例如，包括涡卷压缩机和螺杆式压缩机，且特别是，涉及在停机时操作这种压缩机以防止无动力反转。
背景技术：
在空调和制冷系统中，压缩机用于压缩致冷剂和通过致冷回路和系统部件传送致冷剂，如冷凝塔、蒸发器和膨胀装置。涡卷压缩机和螺杆式压缩机被广泛用于这类空调和致冷系统中。在涡卷压缩机和螺杆式压缩机中，致冷剂当其通过与由驱动电机交替驱动的压缩机轴相联系的压缩元件时被压缩。当压缩机轴被交替驱动时，致冷剂逐渐通过定义为压缩机构的压缩室的小压缩容器。在螺杆式压缩机中，压缩机构由螺旋地安装在压缩机轴上的螺旋线组成，并且具有与形成逐渐压紧的压缩室的外壳相连接的螺杆螺纹。在涡卷压缩机中，压缩机构由一对相互作用的涡卷部件组成，每个涡卷部件通常具有一螺旋外壳，其与其他部件的外壳一起形成压缩室。当压缩机转动时，涡卷部件中的一个相对于另一个盘旋旋转，以便在涡卷外壳之间形成的压缩室逐渐变狭而压缩圈闭在其中的致冷剂。
这种压缩机的缺点是，在停机时，频繁发生无动力反转。实践中，其通常发生在通过突然切断驱动电机的供电开始使压缩机停机的时候。当停止向电机供电时，电机就不再给压缩机轴施加驱动力矩。当被压缩的致冷剂蒸汽从压缩机排放口的致冷回路出口通过压缩室返回到压缩机吸入口的致冷剂回路入口端的吸入侧发生再膨胀时导致反转。当致冷剂通过压缩室再膨胀时，致冷剂再膨胀的作用力驱动无动力压缩机构反向转动。当压缩机排放口和吸入口之间的压力相等或接近相等时，反转停止。
由于其可以损害压缩机的内部部件，故这种无动力反转不合需要的。再者，无动力反转产生不良的噪音，干扰和打扰空调或制冷系统的使用者，或误报压缩机故障。以前防止无动力反转的步骤通常包括在压缩机中设计附加部件，如内单向阀，其当被压缩的致冷剂蒸汽从压缩器排放口返回通过压缩室开始再膨胀时关闭。当内单向阀关闭时，压缩蒸汽的回流完全被阻塞，这样至少将无动力反转的持续时间减小到最短或消除它。然而，为压缩机添加额外部件增加了压缩机成本。再者，在工作期间存在单向阀故障的风险。
也可以利用旁通阀来防止无动力反转，如电磁阀等等，其有选择地打开，以绕过全部或至少部分压缩机构来至少将一部分回流致冷剂蒸汽直接传送到吸入口。例如，Lifson的美国专利US6042344公开了一种具有卸载旁通阀的涡卷压缩机。在停机时，或之前不久，卸载旁通阀打开以允许从中间压缩级来的被压缩的致冷剂直接通过压缩机吸入管线，从而至少绕过部分压缩机构。在美国专利US5167491中，Keller和Chaump公开了一种具有安装在压缩机出口管线和压缩机吸入管线之间的旁通管线中的专用阀的压缩机。在压缩机停机时，或之前不久，该阀是打开的，以允许来自压缩机出口管线的被压缩的致冷剂通过旁通管线直接进入吸入管线，从而绕过全部压缩机构。在这些方案的每一个中，这样无动力反转被消除或基本上被减少。然而，在这些方案的的每一个中，一般需要附加的部件。同时，一些致冷剂可能仍然通过压缩机构。
发明内容
控制压缩机的停机以便防止压缩机的压缩机构的无动力反转。在先终止向压缩机驱动电机供电之前，压缩机排放(高压)侧的压力基本上等于压缩机吸入(低压)侧的压力，从而消除了在停机状况下压缩机构的无动力反转的可能性。
在本发明的一方面，用于控制压缩机停机的方法包括以下步骤通过降低压缩机转速到一低的正向速度来启动压缩机的停机；在所述低的正向速度下运行压缩机一充分的时间以足够使压缩机排放侧的压力基本上等于吸入侧的压力，然后断开向压缩机驱动电机的供电。
在本发明的另一方面，用于控制压缩机停机的方法包括以下步骤通过从按正向驱动压缩机轴转换到反向驱动压缩机轴来启动压缩机的停机，即动力反转，并且当在压缩机排放侧的压力基本上等于吸入侧的压力后压缩机驱动轴按反方向转动时，切断向压缩机驱动电机的供电。应该注意到，与无动力反转相比，动力反转通常不会损害压缩机的内部元件，并且基本上不产生噪音。
为进一步理解本发明，应参考以下结合附图的本发明的具体实施方式
的详细说明
图1是空调或制冷系统的示意图；及
图2是涡卷压缩机的纵剖图。
具体实施例方式现在参照图1，本发明将要描述的相应压缩机安装在致冷回路2中，如通常在空调、供热泵或制冷系统中，其具有通过冷凝管线在致冷剂流动通道中按传统方式连接的冷凝塔4、蒸发器6、安全阀8和压缩机10，以便构成致冷回路2。然而，可以意识到，本发明并不限于安装在空调、供热泵或制冷系统中的压缩机的应用，还可以应用在遭受到当停机时由于返回压缩机构的压缩流体的再膨胀而产生的无动力反转的任何压缩机中。特别是，虽然本发明将描述相关涡卷压缩机，但是其可以应用到螺杆式压缩机和其他任何遭受停机时无动力反转的压缩机中。此外，如本领域普通技术人员所知，图1中所示的基本蒸汽压缩系统可能具有附加特征和许多结构变化。例如，这些改进可以包括，但不局限于，节油器支路、再加热循环、为供热泵变更的扩充设计等等。
现在参照图2，在此描述了具有压缩机构22和相应驱动电机24的涡卷压缩机10。压缩机构22包括盘旋涡卷部件26和非盘旋涡卷部件28。涡卷部件26和28各自具有从其各自的底部向外延伸的外壳27和29。在压缩过程中，外壳27和29按传统方式啮合形成压缩空腔以圈闭大量的流体。虽然在此描述了相应的涡卷压缩机，但可以意识到，本发明可以应用于螺杆式压缩机和遭受由于返回压缩机构的压缩流体的再膨胀而产生的无动力反转的其他任何压缩机中。
盘旋涡卷部件26按传统方式可操作地安装到驱动轴25上。在向驱动电机24供电下，通过驱动电机24按正向驱动驱动轴25转动。应驱动轴25按正向转动的要求，盘旋涡卷部件26按相对于非盘旋涡卷部件28的盘旋运动方式运动以压缩圈闭在压缩机构22内部的致冷液。操作相关驱动电机24的电机控制器50，并控制压缩机驱动电机24的操作以响应来自安装有压缩机的空调或冷却系统的相关系统控制器(未示出)的指令。
涡卷压缩机10包括吸入口30和排出口32。致冷剂从吸入管线34通过吸入口30进入压缩机20，并经过压缩机构22，吸入管线34构成致冷回路2的一部分，并与空调或制冷系统的上游部件通连，特别是蒸发器6(未示出)。压缩致冷剂通过排放口36离开压缩机构22，并通过排出口32从压缩机20中排入排出管道40中，压缩致冷剂通过排出管道40被传送到后级装置，特别是空调或制冷系统的的冷凝塔4。
盘旋涡卷部件26的盘旋作用通过形成在压缩机构22的相啮合的涡卷部件26和28之间的压缩腔将致冷剂螺旋地传送到排出口32中，从而逐渐缩小压缩腔容积以压缩圈闭在里面的流体。
代替突然终止向驱动电机供电以关闭压缩机，本发明提供一种用于控制压缩机的停机以防止无动力反转的方法。与本发明的一个方面一致，通过从负载下的正常运转速度降低驱动轴25的正向转速到一相对缓慢的正向转速来启动停机。当要求停机时，电机控制器50控制驱动电机24以降低驱动轴25的转速到一期望的相对缓慢的正向速度。当驱动轴的转速被降低时，盘旋涡卷部件的盘旋速度按比例降低。在这个相对缓慢的正向转速下运行压缩机一段时间后以充分使通过压缩机构的压力基本相等，并遍及到整个系统，也就是说，直到压缩机排放侧的压力基本上等于压缩机吸入侧的压力。当压缩机在十分缓慢的正向速度下运行时，压缩机构22内部不发生压缩。另外，当在低于某一速度下运行时，啮合涡卷部件26和28可能分开，并在涡卷部件之间产生一比较大的缝隙，压缩腔内部的压缩流体通过该缝隙将直接排出到承受负压和/或中间压力的压缩机内部，假如压缩机配置有中间压力口。
在缓慢的正向转速下运行以充分获得压力均衡的时间是比较短的，一般地在5到45秒之间。其后，电机控制器50终止向驱动电机24的电力供应。当系统和压缩机构内部压力已经与驱动电机断电前相等，则不会发生无动力反转。本领域的普通技术人员将意识到，在低速运转下的特殊运转速度和时间间隔部分上是由压缩机的润滑系统的限定来确定的。如果驱动轴速度太低，则润滑可能不充分。关于低速运转的特殊速度和时间段可以在电机控制器50中预先设置到期望的长度。
与本发明的另一方面一致，通过反转驱动轴25的旋转方向启动停机，而其导致了盘旋涡卷部件的旋转方向的反向。当要求停机时，电机控制器50控制驱动电机24将驱动轴25从正向转动变换到反向动力转动。在运转期间，当驱动轴25正向转动时，压缩仅发生在压缩机构22的内部。当驱动轴25反向转动时，盘旋涡卷部件被反向驱动，导致压缩元件内部的流体迅速回到负压，直到通过压缩机构的压力基本上相等，也就是说，直到压缩机排放侧的压力基本上等于吸入侧的压力。这样，空调或制冷系统内部的压力迅速平衡。当压缩机构22和系统内部的致冷剂压力迅速平衡时，在发生动力反向转动之后不久，电机控制器50终止向驱动电机24的电力供应。因为在驱动电机25断电前，系统和压缩机构22内部的压力已经相等，故在驱动电机25断电时不会发生无动力反转。关于反转运行的特殊速度和时间段可以在电机控制器50中预先设置为期望转速和长度。
换句话说，在本发明的每一方法方面，可以通过电机控制器50响应在压缩器排出和压缩机吸入压力之间测得的压力差来选择关于低速运转或反转的时段。例如，为检测压缩机10的排放侧的致冷剂压力而设置传感器52并向电机控制器50发送测得的排出压力的一信号指示，和为检测压缩机10的吸入侧的致冷剂压力而设置传感器54并向电机控制器50发送测得的吸入压力的一信号指示。当收到指令开始停机时，电机控制器50监控在低速运行或反转期间来自传感器52和54的信号，视情况，当测得的排出压力和测得的吸入压力基本上相等时，对驱动电机25断电，即预编程在电机控制器50中的可接受的预选压差。可以理解，一中间压力，也就是说大于吸入压力且小于排出压力的致冷剂压力，用来代替吸入压力，例如在经济型压缩机的情况中，或其他与系统压力有直接关系的等效参数。例如，在压缩机排出侧上设置检测致冷剂饱和温度的传感器，并在压缩机的吸入侧设置检测致冷剂饱和温度的传感器，及足够的控制器50的程序设计，可以测量饱和吸入和饱和排出温度。
本发明的方法有利于应用于变速停机或多速度压缩机中。当应用到变速压缩机时，无论停机是否开始，通过预编程到期望的较低速度或转换驱动轴到反向动力转动，电机控制器被编制程序去控制电机驱动以降低驱动轴的正向转速。当应用到多速度压缩机时，无论停机是否开始，电机控制器被预编制程序去控制电机驱动以便将驱动轴的速度从满负荷工作速度阶跃到最低正向转动工作速度或适当的倒档速度。
虽然本发明已经结合前述的具体实施方式
进行了描述和图解，本领域的技术人员能想到其他的具体实施方式
。例如，通过降低压缩机的正向速度到一比较低的正向速度并驱动压缩机反向转动，可获得所述两个具体实施方式
的效益。因此本发明的范围仅由附加的权利要求的范围来限制。
权利要求
1.一种用于控制停机的操作压缩机的方法，该压缩机具有与具有一压缩室的一压缩机构可操作地连接的一驱动轴，其中，在驱动轴转动时，流体被从吸入压力压缩到排出压力，和一驱动电机，可操作地连接到驱动轴以用于在一转速下驱动驱动轴，所述方法包括控制驱动轴的转动以使排出压力基本上等于驱动电机断电前的吸入压力。
2.一种如权利要求1所述的用于控制停机的操作压缩机的方法，其中驱动轴的转动控制包括以下步骤通过将驱动轴的转速降低到一低的正向速度来启动压缩机的停机；在所述低的正向速度下操作压缩机一段时间以使排出压力基本上等于吸入压力。
3.一种如权利要求2所述的用于控制停机的操作压缩机的方法，还包括在压缩机的驱动电机断电前以一预定的低的正向速度操作压缩机一预定时段。
4.一种如权利要求2所述的用于控制停机的操作压缩机的方法，还包括在低速运行期间检测压缩机的吸入压力和检测压缩机的排出压力；将检测到的排出压力与检测到的吸入压力进行比较；及当检测到的排出压力基本上等于检测到的吸入压力时对驱动电机断电。
5.一种如权利要求2所述的用于控制停机的操作压缩机的方法，还包括；在低速运行期间检测压缩机的中间压力和检测压缩机的排出压力；将检测到的排出压力与检测到的中间压力进行比较；及当检测到的排出压力基本上等于检测到的中间压力时，对压缩机驱动电机断电。
6.一种如权利要求2所述的用于控制停机的操作压缩机的方法，还包括以下步骤在低速运行期间检测压缩机的饱和吸入温度和检测压缩机的饱和排出温度；将检测到的饱和排出温度与检测到的饱和吸入温度进行比较；及当检测到的饱和排出温度基本上等于检测到的饱和吸入温度时，对压缩机驱动电机断电。
7.一种如权利要求1所述的用于控制停机的操作压缩机的方法，其中控制驱动轴的转动包括以下步骤通过在正向驱动驱动轴转换到在反向驱动驱动轴来启动压缩机的停机；在所述反向运行压缩机一段时间以使排出压力基本上等于与吸入压力；及在驱动轴在反向转动之后对压缩机驱动电机断电。
8.一种如权利要求7所述的用于控制停机的操作压缩机的方法，还包括在压缩机驱动电机断电前按一预定反向速度运行压缩机一预定时间。
9.一种如权利要求7所述的操作压缩机的方法，还包括在反转运行期间检测压缩机的吸入压力和检测压缩机的排出压力；将检测到的排出压力与检测到的吸入压力进行比较；及当检测到的排出压力基本上等于检测到的吸入压力时，对压缩机驱动电机断电。
10.一种如权利要求7所述的操作压缩机的方法，还包括在反转运行期间检测压缩机的中间压力和检测压缩机的排出压力；将检测到的排出压力与检测到的中间压力进行比较；及当检测到的排出压力基本上等于检测到的中间压力时，对压缩机驱动电机断电。
11.一种如权利要求7所述的操作压缩机的方法，还包括在反转运行期间检测压缩机的饱和吸入温度和检测压缩机的饱和排出温度；将检测到的饱和排出温度与检测到的饱和吸入温度进行比较；及当检测到的饱和排出温度基本上等于检测到的饱和吸入温度时，对压缩机驱动电机断电。
12.一种压缩机，包括一压缩机构；一从动轴，与该压缩机构可操作地连接，籍此，当从动轴按正向转动时流体被压缩；一驱动电机，与该从动轴可操作地连接，并用于驱动该从动轴；及一控制器，通过降低从动轴的转速到一低的正向速度来启动压缩机的停机，并在所述低的正向速度下操作压缩机一段时间后以使排出压力基本上等于吸入压力，然后对驱动电机断电。
13.一种如权利要求12所述的压缩机，其中该压缩机是一涡卷压缩机。
14.一种如权利要求12所述的压缩机，其中该压缩机是一螺杆式压缩机。
15.一种如权利要求12所述的压缩机，其中该压缩机是一变速式压缩机。
16.一种如权利要求12所述的压缩机，其中该压缩机是一多速度压缩机。
17.一种如权利要求12所述的压缩机，其中该压缩机被安装在空调、供热泵系统或致冷系统中的一个中。
18.一种压缩机，包括一压缩机构；一从动轴，与该压缩机构可操作地连接，籍此，当从动轴按正向转动时流体被压缩；一驱动电机，与该从动轴可操作地连接，并用于驱动该从动轴；及一控制器，通过将从动轴从在正向转动转换到在反向转动来启动压缩机的停机，在所述反向操作压缩机一段时间后以使排出压力基本上等于吸入压力，并当压缩机驱动轴按反向转动后对压缩机驱动电机断电。
19.一种如权利要求18所述的压缩机，其中该压缩机是一涡卷压缩机。
20.一种如权利要求18所述的压缩机，其中该压缩机是一螺杆式压缩机。
21.一种如权利要求18所述的压缩机，其中该压缩机是一变速式压缩机。
22.一种如权利要求18所述的压缩机，其中该压缩机是一多速度压缩机。
23.一种如权利要求18所述的压缩机，其中该压缩机被安装在空调系统、供热泵系统或致冷系统中的一个中。
全文摘要
控制安装在空调或制冷系统的致冷回路(2)中的压缩机(10)的停机以防止压缩机无动力反向转动。在终止向压缩机驱动电机(24)供应电力前，系统内部压力被降低，且通过压缩机的压力基本上相等，从而消除了停机状况下压缩机无动力反向转动的可能性。在对压缩机驱动电机断电前，通过降低压缩机的运行速度到一低的正向速度来获得降压和均压。在对驱动机断电之前，通过按反向驱动压缩机也可以获得均压。
文档编号F04B49/06GK101084376SQ200580043809
公开日2007年12月5日 申请日期2005年12月15日 优先权日2004年12月20日
发明者A·利夫森, M·F·塔拉斯 申请人:开利公司