CZ309169B6

CZ309169B6 - Hermetický kompresor

Info

Publication number: CZ309169B6
Application number: CZ2020479A
Authority: CZ
Inventors: Katsuki SUZUKI; Katsuki Suzuki; Kanichiro SUGIURA; Kanichiro Sugiura; Tomohiro IYANAGI; Tomohiro Iyanagi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corporation
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2022-04-06
Also published as: KR102314232B1; CN111868385B; CN111868385A; CZ2020479A3; WO2019180900A1; KR20200108349A; JP6887561B2; JPWO2019180900A1

Abstract

Kompresní mechanismus (20) hermetického kompresoru (1) obsahuje dutý válec (21), klikovou hřídel (24), kterou otáčí elektrický motor (30), valivý píst (25), upevněný k excentrické hřídeli klikové hřídele (24) a nakonfigurovaný tak, aby se excentricky otáčel podél vnitřní obvodové plochy válce (21), lamelu (27), která dělí kompresní komoru (26) pro plynné chladivo na vysokotlakou oblast a nízkotlakou oblast, a pružinu (28), která tlačí lamelu (27) proti vnější obvodové ploše valivého pístu (25) tak, že lamela (27) následuje excentrické otáčení valivého pístu (25). Plášť hermetické nádoby (10) je opatřený pouzdrem (29), v němž je uložena pružina (28). Pouzdro (29) má křehkou část (293), která má menší pevnost vůči externí síle působící od osového středu klikové hřídele (24) k vnější straně hermetické nádoby (10) než hermetická nádoba (10). Pouzdro (29) je propojené s kompresní komorou (26). Pouzdro (29) je umístěné tak, že délka od osového středu klikové hřídele (24) ke křehké části (293) v radiálním směru válce (21) není menší než délka od osového středu klikové hřídele (24) k vnější obvodové ploše hermetické nádoby (10) v radiálním směru válce (21).

Description

Hermetický kompresor

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká hermetického kompresoru pro použití například v mrazicím zařízení, klimatizačním zařízení nebo ohřívači vody.

Dosavadní stav techniky

Patentová literatura 1: Japonská patentová přihláška publikace JP 2000130896 A, bez průzkumu.

V chladicím cyklu mrazicího zařízení nebo jiných zařízení ze související oblasti může být generován abnormálně vysoký tlak v kompresoru například v důsledku nečekaného zvýšení kondenzační teploty, která je způsobena anomálií chladicího ventilátoru kondenzátoru. Když se v kompresoru vygeneruje abnormálně vysoký tlak, kompresní činnost kompresoru se obecně zastaví zásahem ochrany proti vysokému tlaku uspořádané na výtlakové straně kompresoru. Když se ovšem vyskytne abnormalita ve fungování ochrany proti vysokému tlaku, může být chladicí cyklus vystaven tlaku překračujícímu přípustnou úroveň a může dojít k poškození například potrubí nebo části chladicího cyklu mimo kompresor. Proto bývá část potrubí v chladicím cyklu opatřena křehkou částí, která je pokrytá potahem. Když se v kompresoru generuje abnormálně vysoký tlak, může dojít k poškození chladivového potrubí v křehké části, ale může být zabráněno šíření poškození díky potahu (viz například patentová literatura 1).

Když vzduch vstoupí do kompresoru ze sací strany kompresoru, vzduch se stlačuje, přičemž je v kompresoru přítomen olej chladicího stroje ve formě mlhy. Proto se může tlak na vysokotlaké straně kompresoru abnormálně zvýšit extrémně vysokou rychlostí. V tom případě dojde k poškození kompresoru a potrubí připojeného ke kompresoru. Dále může například dojít i k poškození zařízení kolem kompresoru. Proto existuje potřeba prevence takového poškození. Nicméně konstrukce křehké části chladivového potrubí v patentové literatuře 1 se používá za předpokladu poškození chladivové trubky v důsledku zatížení způsobeného abnormálním zvýšením tlaku chladivá nebo opakovanými změnami tlaku chladivá. To znamená, že konstrukce popsaná v patentové literatuře 1 nemůže být opatřením pro případ, kdy se tlak na vysokotlaké straně kompresoru abnormálně zvýší extrémně vysokou rychlostí.

Podstata vynálezu

Předkládaný vynález byl navržen k vyřešení výše popsaných problémů a jeho úkolem je poskytnout hermetický kompresor, v němž bude možné předcházet poškození například zařízení kolem kompresoru, i když se tlak v kompresoru abnormálně zvýší extrémně vysokou rychlostí.

Hermetický kompresor podle jednoho provedení předkládaného vynálezu obsahuje hermetickou nádobu, kompresní mechanismus, obsažený v hermetické nádobě a nakonfigurovaný ke stlačování chiadiva, a elektrický motor obsažený v hermetické nádobě a nakonfigurovaný k pohánění kompresního mechanismu. Kompresní mechanismus obsahuje dutý válec, klikovou hřídel, kterou otáčí elektrický motor, valivý píst, upevněný k excentrické hřídeli klikové hřídele a nakonfigurovaný tak, aby se excentricky otáčel podél vnitřní obvodové plochy válce, lamelu, jež dělí kompresní komoru chladivá na vysokotlakou oblast a nízkotlakou oblast, přičemž kompresní komora je vymezena vnitřní obvodovou plochou válce a vnější obvodovou plochou valivého pístu, a pružinu, která tlačí lamelu proti vnější obvodové ploše valivého pístu, takže lamela následuje excentrické otáčení valivého pístu. Hermetický kompresor obsahuje pouzdro, které je uspořádané k plášti hermetické nádoby, a v pouzdře je uložena pružina. Pouzdro má křehkou část, která má menší pevnost vůči externí síle od osového středu klikové hřídele k vnější straně hermetické

- 1 CZ 309169 B6 nádoby než hermetická nádoba. Pouzdro je propojené s kompresní komorou. Pouzdro je umístěné tak, aby délka od osového středu klikové hřídele ke křehké části v radiálním směru válce nebyla menší než délka od osového středu klikové hřídele k vnější obvodové ploše hermetické nádoby v radiálním směru válce.

V hermetickém kompresoru podle uvedeného provedení předkládaného vynálezu, i když plyn v kompresní komoře náhle expanduje extrémně vysokou rychlostí a tlak v kompresní komoře se abnormálně zvýší, křehká část praskne dříve než ostatní komponenty kompresního mechanismu. V důsledku toho vysokotlaký prostor v hermetické nádobě dále nemá hermetičnost a může být zabráněno nárůstu tlaku. Tím se zabrání poškození kompresoru a poškození trubky připojené ke kompresoru. V souladu s tím lze například zabránit poškození zařízení v okolí kompresoru.

Objasnění výkresů

Obr. 1 je pohled ve vertikálním řezu na hermetický kompresor podle provedení předkládaného vynálezu.

Obr. 2 je půdorysný pohled ilustrující kompresní mechanismus hermetického kompresoru podle provedení předkládaného vynálezu.

Obr. 3 je schéma ilustrující konstrukci pouzdra podle provedení předkládaného vynálezu.

Příklady uskutečnění vynálezu

Níže je podrobně popsán hermetický kompresor podle provedení předkládaného vynálezu s odkazem na výkresy. Je třeba brát v úvahu, že se předkládaný vynález na toto provedení neomezuje. Dále se velikosti a tvary komponent na výkresech mohou lišit od velikostí a tvarů komponent skutečného zařízení.

Provedení

Obr. 1 je pohled ve vertikálním řezu na hermetický kompresor podle provedení předkládaného vynálezu. Hermetický kompresor J_ obsahuje hermetickou nádobu 10, kompresní mechanismus 20, nakonfigurovaný ke stlačování chiadiva, a elektrický motor 30 nakonfigurovaný k pohánění kompresního mechanismu 20. Kompresní mechanismus 20 a elektrický motor 30 jsou uloženy v hermetické nádobě 10. Kompresní mechanismus 20 je umístěn ve spodní části hermetické nádoby 10. Elektrický motor 30 je umístěn v horní části hermetické nádoby 10.

Příklady elektrického motoru 30 zahrnují motor na stejnosměrný proud (DC). Elektrický motor 30 obsahuje stator 31 a rotor 32. Stator 31 je upevněný k vnitřní obvodové ploše hermetické nádoby 10. Rotor 32 je uspořádaný na vnitřní straně statoru 31. Stator 31 je napájen elektrickou energií ze svorky (neznázoměné) upevněné k hermetické nádobě 10.

Kompresní mechanismus 20 obsahuje válec 21, rám 22, hlavu 23 válce, klikovou hřídel 24 a valivý píst 25. Válec 21 je dutý válcovitý díl a oba axiální konce válce 21 jsou otevřené. Rám 22 je upevněn na konci válce 21. který je ze dvou axiálních konců válce 21 umístěn dále od instalační plochy pro hermetický kompresor E To znamená, že rám 22 je uspořádán na horním konci válce 21 na obr. 1. Rám 22 má v příčném řezu tvar T a jeho kotoučovitá část uzavírá otvor válce 21. Hlava 23 válce je uspořádaná na konci válce 21. který je ze dvou axiálních konců válce 21 umístěn blíže k instalační ploše pro hermetický kompresor 1. To znamená, že je hlava 23 válce uspořádaná na spodním konci válce 21 na obr. 1. Hlava 23 válce má v příčném řezu tvar T a její kotoučovitá část uzavírá otvor válce 21. Kliková hřídel 24 je zasunuta skrz válec 21. rám 22 a hlavu 23 válce. Klikovou hřídelí 24 otáčí hnací síla rotoru 32 elektrického motoru 30. Valivý píst 25 je upevněn

- 2 CZ 309169 B6 k excentrické hřídeli klikové hřídele 24 a excentricky se otáčí podél vnitřní obvodové plochy válce 21. Vnitřní obvodová plocha válce 21 a vnější obvodová plocha valivého pístu 25 vymezují kompresní komoru 26.

Hermetický kompresor 1 obsahuje sací trubku 12, separátor 13 plynu/kapaliny a výtlakovou trubku 14. Sací trubka 12 je připojena k výpamíku (neznázoměnému) chladicího cyklu, jehož součástí je hermetický kompresor j_. Chladivo vycházející z výpamíku proudí do separátoru 13 plynu/kapaliny sací trubkou 12 a ze separátoru 13 plynu/kapaliny je vedeno do válce 21. Výtlaková trubka 14 je připojena ke kondenzátem (neznázoměnému) chladicího cyklu, jehož součástí je hermetický kompresor j_. Vysokotlaké chladivo v hermetické nádobě 10 se výtlakovou tmbkou 14 posílá do chladicího cyklu.

V dolní části hermetické nádoby je uložen olej 11 chladicího agregátu. Olej 11 chladicího agregátu je veden do kompresního mechanismu 20 přes klikovou hřídel 24 mechanismem pro přísun oleje (neznázoměným) za účelem mazání příslušných součástí kompresního mechanismu 20.

Hermetická nádoba 10 je upevněná k podpěrným základnám 15. přičemž je kolmá k instalační ploše. Například je hermetický kompresor 1 obecně nainstalovaný na horizontální ploše na zemi. To znamená, že hermetická nádoba 10 je obecně upevněná a nainstalovaná na výšku.

Obr. 2 je půdorysný pohled ilustrující kompresní mechanismus hermetického kompresoru podle provedení předkládaného vynálezu. Obr. 2 znázorňuje koncepci konstrukce kompresního mechanismu 20. Na obr. 2 je kliková hřídel vypuštěna a její osový střed je označen vztahovou značkou 24A. Dále je vyříznuta podskupina komponent a jsou znázorněny vnitřní konstrukce. Kompresní mechanismus 20 obsahuje lamelu 27, pružinu 28 a pouzdro 29. Příklady pružiny 28 zahrnují tlačnou spirálovou pružinu. Lamela 27 je tenká pravoúhlá deska. Lamela 27 je uspořádaná v radiální štěrbině 21A válce 21 tak, aby mohla klouzat v radiálním směru. Jeden konec 26A lamely 27 ve válci 21 dosedá na vnější obvodovou plochu valivého pístu 25, aby klouzal podél valivého pístu 25. Lamela 27 dělí kompresní komoru 26 na vysokotlakou oblast a nízkotlakou oblast a odděluje vysokotlakou oblast od nízkotlaké oblasti.

Pouzdro 29 je válcovitá komponenta a je upevněna k plášti hermetické nádoby 10, jak je znázorněno na obr. 1. V pouzdru 29 je uložena pružina 28. První konec 29A. který je jedním ze dvou konců pouzdra 29. je umístěn vně hermetické nádoby 10. Druhý konec 29B. který je druhým ze dvou konců pouzdra 29, je umístěn uvnitř válcovité části válce 21. To znamená, že pouzdro 29 je uspořádáno tak, že druhý konec 29B je umístěn v blízkosti osového středu 24A klikové hřídele 24 a osový střed pouzdra 29 probíhá v radiálním směru válce 21. Pružina 28 vyvíjí tlačnou sílu na lamelu 27 v radiálním směru k osovému středu 24A klikové hřídele.

Obr. 3 je schéma ilustrující konstrukci pouzdra podle provedení předkládaného vynálezu. První konec 29A má spodní část 291. První konec 29Aje spodní částí 291 uzavřen. Druhý konec 29B je otevřený. Pouzdro 29 je propojeno s kompresní komorou 26 přes druhý konec 29B a štěrbinu 21A. Vnitřní průměr pouzdra 29 je větší než vnější průměr pružiny 28. Koncový závit pružiny 28 je v kontaktu se spodní částí 291. Spodní část 291 má prstencovitou drážku 292. Střed drážky 292 odpovídá osovému středu 29C pouzdra 29. Vnější průměr drážky 292 je větší než průměr koncového závitu pružiny 28. Šířka drážky 292 je větší než průměr drátu pružiny 28. V drážce 292 je uspořádaný koncový závit, který je z koncových závitů na obou koncích pružiny 28 protilehlý k osovému středu 24A klikové hřídele 24.

Dále má pouzdro 29 křehkou část 293. Křehká část 293 je tenká část, která je tenčí než zbývající část spodní části 291 podél osového středu 29C pouzdra 29 kvůli drážce 292. Jak bylo popsáno výše, druhý konec 29B je umístěn v blízkosti osového středu 24A klikové hřídele 24 a pouzdro 29 vede v radiálním směru válce 21. To znamená, že křehká část 293 je tenká část, která je tenčí než zbývající část spodní části 291 ve směru od osového středu 24A klikové hřídele 24 k vnější straně hermetické nádoby 10. Pevnost křehké části 293 vůči vnější síle od osového středu 24A klikové

- 3 CZ 309169 B6 hřídele 24 k vnější straně válce 21 v radiálním směru válce 21 je tedy nižší než pevnost zbývající části spodní části 291. Je třeba poznamenat, že se tloušťka křehké části 293 podél osového středu 29C pouzdra 29 určuje na základě cílové limitní hodnoty tlaku hermetické nádoby 10.

Jak bylo popsáno výše, je první konec 29Λ pouzdra 29 umístěn vně hermetické nádoby 10. To znamená, že pouzdro 29 je umístěné tak, aby délka od osového středu 24A klikové hřídele ke křehké části 293 pouzdra 29 v radiálním směru válce 21 nebyla menší než délka od osového středu 24A k vnější obvodové ploše hermetické nádoby 10 v radiálním směru válce 21.

Teď bude popsáno fungování hermetického kompresoru L Plynné chladivo se nasaje do válce 21 přes separator 13 plynu/kapaliny sací trubkou 12 připojenou k výpamíku na nízkotlaké straně chladicího cyklu. Nasáté plynné chladivo je v kompresní komoře 26 stlačeno valivým pístem 25, který se excentricky pohybuje otáčením excentrické části klikové hřídele 24. To znamená, že se nasávaný plyn o nízkém tlaku a nízké teplotě stlačí na výtlakový plyn o vysokém tlaku a vysoké teplotě. Tento výtlakový plyn o vysoké teplotě se vytlačí uvnitř hermetické nádoby 10 a odešle se do kondenzátoru chladicího cyklu výtlakovou trubkou 14.

Olej 11 chladicího agregátu uložený ve spodní části hermetické nádoby 10 se dodává do kompresní komory 26 přes vnitřek valivého pístu 25 v odstředivém směru za předpokladu, že instalační plocha pro hermetický kompresor 1 je spodní plocha. Olej 11 chladicího agregátu se smíchá s plynným chladivém o vysokém tlaku v kompresní komoře 26 a vypouští se uvnitř hermetické nádoby JO v podobě mlhy.

Když pronikne vzduch do sací strany chladicího cyklu zvnějšku chladicího cyklu například v důsledku porušení potrubního spojení během montáže chladicího cyklu nebo poškození trubky na nízkotlaké straně po provozu chladicího cyklu, vzduch se nasaje a stlačí v kompresní komoře 26. Když dojde ke stlačení vzduchu aje přítomen olej 11 chladicího agregátu ve formě mlhy v předem stanovené koncentraci, může v závislosti na koncentraci a teplotě okolního prostředí dojít k vznícení a abnormálnímu nárůstu tlaku extrémně vysokou rychlostí.

Když dojde k těmto jevům v kompresní komoře 26, plyn v kompresní komoře 26 se náhle rozpíná extrémně vysokou rychlostí. Zde má spodní část 291 pouzdra 29, v níž je uložena pružina 28, výše popsanou křehkou část 293. Proto, když se v kompresní komoře 26 vytvoří tlakové pole s tlakem, který se rovná konstrukčnímu tlaku hermetické nádoby, neboje vyšší, přednostně praskne křehká část 293 pouzdra 29 kvůli nízké pevnosti křehké části 293.

Dále jsou popsány výhodné účinky provedení. Když se plyn v kompresní komoře 26 náhle rozpíná extrémně vysokou rychlostí, protože došlo k nasátí vzduchu do kompresní komory 26, jak bylo popsáno výše, není možné náhle se rozpínající spalovací plyn vypustit výtlakovou cestou, kterou je vypouštěno normální plynné chladivo. Proto se tlak v kompresní komoře 26 abnormálně zvýší a část mající nejnižší pevnost v kompresním mechanismu 20 se poškodí. Podle uvedeného provedení na druhou stranu spodní část 291 pouzdra 29 praskne přednostně před jinými komponentami kompresního mechanismu 20 kvůli nízké pevnosti křehké části 293 spodní části 291. Když se plyn v kompresní komoře 26 tedy bude náhle rozpínat extrémně vysokou rychlostí, nebude vysokotlaký prostor v hermetické nádobě 10 již mít hermetičnost, a bude tak možné zabránit nárůstu tlaku.

Dále je v pouzdře 29 uložena pružina 28. Navíc, jak bylo popsáno výše, pružina 28 je komponenta, která realizuje kompresní mechanismus tím, že způsobuje, že lamela 27 následuje excentrické otáčení valivého pístu 25, čímž jsou nízkotlaká oblast a vysokotlaká oblast v kompresní komoře 26 od sebe odděleny. V důsledku prasknutí křehké části 293 pouzdra 29 dojde k tomu, že spodní část 291, která je v kontaktu s koncovým závitem pružiny 28 protilehlým k osovému středu 24A klikové hřídele 24, částečně nebo zcela odpadne. Kvůli tomu ztratí koncový závit pružiny 28 protilehlý k osovému středu 24A klikové hřídele 24 podpěrnou plochu a dojde ke ztrátě funkce pružiny. Tlačná síla pružiny 28 přestane na lamelu 27 působit. Proto dojde i ke ztrátě funkce

- 4 CZ 309169 B6 lamely 27, která odděluje nízkotlakou oblast a vysokotlakou oblast v kompresní komoře 26. Společně se ztrátou tlačné síly pružiny 28 lamela 27 již nebude sledovat excentrické otáčení. Je tedy možné zabránit nárůstu tlaku v hermetické nádobě 10 bez řízení.

Jak bylo popsáno výše, když dojde k tlakové abnormalitě na určité úrovni v kompresním mechanismu 20, křehká část 293 pouzdra 29 praskne a kompresní mechanismus 20 přestane mít hermetičnost. Tím se zabrání nárůstu tlaku. Navíc dojde společně se ztrátou tlačné síly pružiny 28 ke ztrátě funkce lamely 27, která odděluje nízkotlakou oblast a vysokotlakou oblast v kompresní komoře 26 kompresního mechanismu 20. Znamená to, že v případě abnormálního zvýšení tlaku ίο v hermetické nádobě 10 je možné zastavit stlačovací funkci hermetického kompresoru L

Je třeba poznamenat, že v uvedeném provedení je první konec 29Λ pouzdra 29 umístěn vně hermetické nádoby 10. spodní část 291 a křehká část 293 jsou umístěny vně hermetické nádoby 10, a proto pouzdro 29 vyčnívá z hermetické nádoby 10, ale pouzdro 29 se na tento typ pouzdra 15 neomezuje.

Například může být pouzdro 29 umístěno tak, že je vnější obvodová plocha spodní části 291 zarovnaná s vnější obvodovou plochou hermetické nádoby 10.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Hermetický kompresor (1) zahrnující hermetickou nádobu (10), kompresní mechanismus (20), obsažený v hermetické nádobě (10) a nakonfigurovaný ke stlačování chiadiva, a elektrický motor (30) obsažený v hermetické nádobě (10) a nakonfigurovaný k pohánění kompresního mechanismu (20), přičemž kompresní mechanismus (20) zahrnuje dutý válec (21), klikovou hřídel (24), kterou otáčí elektrický motor (30), valivý píst (25), upevněný k excentrické hřídeli klikové hřídele (24) a nakonfigurovaný tak, aby se excentricky otáčel podél vnitřní obvodové plochy válce (21), lamelu (27), která dělí kompresní komoru (26) pro chladivo na vysokotlakou oblast a nízkotlakou oblast, přičemž je kompresní komora (26) vymezena vnitřní obvodovou plochou válce (21) a vnější obvodovou plochou valivého pístu (25), a pružinu (28), která tlačí lamelu (27) proti vnější obvodové ploše valivého pístu (25) tak, že lamela (27) následuje excentrické otáčení valivého pístu (25), vyznačující se tím, že plášť hermetické nádoby (10) je opatřený pouzdrem (29) a v pouzdru (29) je uložená pružina (28), kde uvedené pouzdro (29) obsahuje křehkou část (293), která má nižší pevnost vůči externí síle působící od osového středu klikové hřídele (24) k vnější straně hermetické nádoby (10) než hermetická nádoba (10), a pouzdro (29) je propojeno s kompresní komorou (26), a kde pouzdro (29) je umístěné tak, že délka od osového středu klikové hřídele (24) ke křehké části (293) v radiálním směru válce (21) není menší než délka od osového středu klikové hřídele (24) k vnější obvodové ploše hermetické nádoby (10) v radiálním směru válce (21).
2. Hermetický kompresor (1) podle nároku 1, kde pouzdro (29) je válcovitá komponenta, kde jeden konec ze dvou konců pouzdra (29) má spodní část (291) a je uzavřen spodní částí (291), a druhý konec ze dvou konců pouzdra (29) je otevřený, kde je pouzdro (29) uspořádané tak, že druhý konec je umístěn v blízkosti osového středu klikové hřídele (24) a osový střed pouzdra (29) probíhá v radiálním směru válce (21), a kde křehká část (293) je tvořena prstencovitou drážkou (292) ve spodní části (291).
3. Hermetický kompresor (1) podle nároku 2, kde koncový závit pružiny (28) je uspořádaný v uvedené drážce (292).