[发明专利]往复式压缩机

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有容量控制装置的往复式压缩机，包括安装在该压缩机的至少一个自动作用的吸入阀处的阀卸载器，所述阀卸载器在压缩机工作周期的部分时间段上通过电动的致动装置将吸入阀的至少一个密封元件保持在打开状态，还涉及一种控制这种往复式压缩机容量的方法。

背景技术

为了控制优选以恒定旋转速度运行的往复式压缩机的容量，通常会采取所谓的逆流控制(reverse flow control)，其中每个汽缸的至少一个吸入阀在压缩行程的某个范围内保持打开。通过经由被保持打开的吸入阀被压回的气体所施加的拉力会在克服活塞行程的一部分之后将相应的吸入阀的密封元件封闭，这是因为所述密封元件将从另一侧受到一反力作用，而该反力可以根据所希望减少的容量调节。该反力越大，则压缩行程中相应的吸入阀关闭的越晚，这将导致容量降低。由于拉力有最大值，如果上述恒定的反力大于所述最大关闭力，那么吸入阀就不再关闭，所以这种类型的压缩机对于容量的最大降低量的控制范围必须受限，以避免包括压缩机暂时怠机在内的所有相关问题。一些实现这种逆流控制的具体设备已经公知，这些设备的阀卸载器只是简单地通过液压或者气压手段而施加以预加应力，以使吸入阀保持打开，同时可以通过改变相应的预加应力来对进给速率施加控制。

此外，例如在EP694693A1中已知一种往复式压缩机的逆流控制装置，其中可以通过同步于压缩循环的压力介质经由控制元件周期性地致动和解除致动的液压控制缸给阀卸载器和由此在行程方向要保持打开的吸入阀的密封元件加载。通过这种方式，液压提升力会在某个行程角突然降低，由此可以实现安全迅速地关闭吸入阀。在EP1400692A1中可以获知同样具有气动致动装置的类似的输出速度(delivery rate)控制装置，其具有可以通过往复式压缩机自身直接保持致动压力的优点。然而，由于压缩致动气体的相对较高的可压缩性，必须要精确确定转换气体量和精确设定致动时间。

此外，具有一开始提到类型的电动逆流控制装置的往复式压缩机已经被知道很长时间了。例如从DE1251121A或DE849739B及类似的专利文件中，其中一部分可以追溯到20世纪30年代，其中，接合于吸入阀密封元件处的阀卸载器通过安装在阀盖上的电磁铁移动，电磁铁被例如换向器周期性地致动，所述换向器与压缩机的曲柄轴同步旋转。由于施加在吸入阀密封元件上的局部很高的逆流压力，那么就需要有相应的大功率能耗的大型螺线管。

发明内容

本发明的目的在于开发一种具有电动逆流控制装置的往复式压缩机，其方式使得如上文所述的这种类型的已知的设计在降低总体尺寸和能耗方面有所改进，同时仍然使其可以提供具有类似于所述液压逆流控制装置的高动态移动性能的高致动力。

对于如开始所述类型的具有容量控制装置的往复式压缩机，该目的通过如下卸载装置解决，卸载装置包括作为驱动装置的电机，电机的从动元件包括在旋转方向上以倾斜方式延伸的供低摩擦滚动元件使用的导向面，低摩擦滚动元件在另一方面与在不旋转的升降元件上以倾斜方式延伸的对应导向面相互作用，不旋转的升降元件与阀卸载器相连。通过这种方式，可以使用一个相对小尺寸的电机，其旋转运动可以简单地通过以倾斜方式延伸的滚动副转换成施加在阀卸载器上的所需的打开力或者移动，且具有较高的致动力以及较高的动态运动性能。

在这种连接中特别优选的是本发明的又一实施方式，根据该实施方式，电机的从动元件与不旋转的升降元件以及设置于它们二者之间的滚动元件结合形成滚柱丝杠驱动器。在各种驱动器中这种驱动器被认为是几乎没有摩擦的线性驱动器，且可以通过将电机(仅受到长度和斜度的限制)的旋转转变成相应的线性运动来对致动力和动态性能施加相对广泛的控制。

本发明的另一个优选的实施方式包括一个更简单的设计，但是可以改变的余地更小，根据该实施方式，电机的从动元件与不旋转的升降元件以及设置于它们二者之间的滚动元件结合形成倾斜的斜面驱动器，其只允许有限角度的旋转。这允许仅使用电机旋转运动的一部分就能产生线性移动，然而却有显著低的设计成本，同时使用圆柱、截锥来代替球形或者滚动元件也是可行的，这对于产生更高的致动力有意义。

在本发明的一个进一步优选的实施方式中，电机具有包括表贴式带绕组的永久磁铁的无电刷直流电机，这允许以较小的结构产生较高的动态性能。在这种情况下最好将电机设计为具有中空轴转子的、其中一体成型有滚柱丝杠驱动器的螺母的电机，这会减小转子或者旋转驱动器整体上的惯量。