DK147308B - Kompressor med startaflastning - Google Patents

Description

147308 i

Opfindelsen angår en kompressor til at komprimere en gas og af den i indledningen til krav 1 angivne art.

Kompressorer af denne art anvendes under mange forskellige forhold. Ved et antal anvendelser er kompressoren indrettet 5 til at virke under en konstant belastning. Følgelig bruges en elektromotor hyppigt til at drive en sådan kompressor med tilstrækkelig moment til at klare den belastning, der kræves, selv under starten. Det indses, at den motor, som anvendes til at drive kompressoren, ikke vil yde maksimalt moment, før 10 den er kommet op på driftshastigheden.

Ved andre anvendelser arbejder kompressoren i systemer, hvor den kan være udsat for variabel belastning. Man kan vælge en elektromotor til at give et tilstrækkeligt moment ved startbetingelserne til at kunne klare den maksimale belast-15 ning, som kan påtvinges kompressoren. Brugen af en sådan motor vil imidlertid ikke være økonomisk. De forholdsvis få gange, motoren bliver anvendt under disse ugunstige betingelser, kan ikke berettige de forøgede omkostninger ved at bygge motoren med viklinger, der kan bære den store strøm, 20 der ville forekomme i startperioden ved en kompressor med en forholdsvis stor påtvungen belastning.

Brugen af en kompressor i et køleanlæg er en typisk anvendelse med variabel belastning. Når den ydre temperatur er forholdsvis høj, er kondenseringstrykket i køleanlægget tilsvarende 25 højt. Kompressorens afgangstryk må være lidt større end kondenseringstrykket. Følgelig er startbelastningen på kompressoren forholdsvis høj.

Under store belastningsbetingelser vil motoren trække urimelig megen strøm i forsøg på at frembringe det nødvendige mo-30 ment for at opnå driftshastighed. Den urimeligt store strøm kan beskadige motorvdklingerne eller mere sandsynligt udløse det sikkerhedsapparat, der anvendes til at forhindre, at vik- 2 147308 lingerne beskadiges af den urimeligt store strøm. Hvis den belastning, som påtvinges kompressoren, er usædvanlig stor, kan motoren gå i stå og blokere rotoren, hvilket kan resultere i motorens totale ødelæggelse.

5 US-PS nr. 1.607.657 beskriver en termostatisk reguleret nåleventil, som tillader, at cylinderen ventileres til den ydre atmosfære for at lette kompressorens start. Brugen af en udvidelig bælg i kombination med en nåleventil tilvejebringer et temmeligt kostbart og klodset arrangement til at 10 opnå den ønskede reducerede belastning på kompressoren.

Man har nu fundet, at et effektivt middel til at formindske startbelastningen på kompressoren kan tilvejebringes ved at danne en åben forbindelse mellem en del af kompressoren, som virker ved kompressorens afgangstryk, og en del, der virker 15 ved sugetrykket. Dette muliggør, at en del af den forholdsvis varme højtryksgas blandes med den forholdsvis kolde lavtryksgas. Temperaturen af sugegassen forøges derved, hvorved dens massefylde formindskes. Ved at formindske sugegassens massefylde kræves der mindre arbejde af kompressoren 20 til at komprimere gassen til afgangstrykket.

Gassens sugetryk forøges desuden som følge af indføring af gas ved afgangstryk i kompressorens sugeside. Ved at forøge gassens sugetryk formindskes trykforskellen over kompressoren, hvorved startbelastningen yderligere formindskes.

25 Det er formålet med opfindelsen ved hjælp af meget pålidelige, kompakte og forholdsvis billige aflastningsmidler automatisk at formindske den belastning, som påtvinges en kompressor under startbetingelserne og derved at lette dens start.

Dette formål tilgodeses ved, at den indledningsvis omtalte 30 kompressor ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 anførte. Herved tilgodeses formålet ved hjælp af en enkel bevægelig part, nemlig den 147308 3 på temperaturen reagerende bladventil. Systemet indbefatter således en omløbskanal, der forbinder kompressorens højtrykseller afgangsside med dens lavtryks- eller sugeside, og den på temperaturen reagerende bladventil til at styre gasstrøm-5 men gennem omløbskanalen. Den på temperaturen reagerende bladventil reagerer på temperaturen af den gas eller det fluidum, der komprimeres af kompressoren; under kompressorens start er bladventilen i åben stilling, således at en del af den forholdsvis varme højtryksafgangsgas eller -fluidum kan 10 blandes med den forholdsvis kolde lavtrykssugegas eller -fluidum. Herved forøges temperaturen og trykket for lavtrykssugegassen, hvorved startbelastningen på kompressormotoren formindskes. Når kompressoren fortsætter med at arbejde, stiger afgangsgassens temperatur, og denne forøgede 15 temperatur får bladventilen til at forskydes til en lukket stilling for at afbryde strømmen af afgangsgas gennem omløbskanalen.

I det følgende forklares kompressoren ifølge opfindelsen under henvisning til tegningen, hvor 20 fig. 1 skematisk viser et køleanlæg med en kompressor ifølge opfindelsen, fig. 2 er et snit igennem en kompressor ifølge opfindelsen langs linien II-II i fig. 3, fig. 3 er et snit langs linien III-III i fig. 2, 25 fig. 4 er et snit langs linien IV-IV i fig. 3 og fig. 5 er et snit svarende til fig. 3 for en ændret udførelsesform.

4 147308

Tegningen viser foretrukne udførelsesformer for en kompressor ifølge nærværende opfindelse til brug i et anlæg med variabel belastning. Ved reference til de forskellige figurer på tegningen er der til samme dele anvendt samme henvisningstal.

5 Fig. 1 viser et køleanlæg 10/ som er typisk for et luftkondi tioneringsanlæg, og som har en kompressor 12 med et frem- og tilbagegående stempel. Højtrykskølemiddelgas afgives fra kompressoren 12 gennem en ledning 14 og føres til en varmeveksler 16, der virker som en kølemiddelkondensator. Et for-10 holdsvis koldt medium, f.eks. ydre luft, føres til varmeveksling med kølemiddelgassen, der strømmer gennem kondensatoren. En blæser 18, som drives af en motor 20, leverer yderluft til kondensatoren 16 for varmeveksling med kølemiddel-gassen. Luften optager varme fra kølemiddelgassen, hvorved 15 kølemidlet kondenseres.

Det væskeformede kølemiddel strømmer gennem en ledning 22, et termisk ekspansionsapparat 24 og en ledning 26 til en anden varmeveksler 28, der virker som kølemiddelfordamper. Luft, som skal afkøles, ledes under varmeveksling med kølemidlet, 20 der strømmer gennem varmevekslerspiralen 28. Kølemidlet ab sorberer varme fra luften, som derved afkøles. En blæser 30, der drives af en motor 32, leder luften hen for varmeveksling. En ledning 33 leverer kølemiddelgassen til kompressoren 12's sugeside. Det beskrevne køleanlæg er af kendt art. 1 2 3 4 5 6 I fig. 3 ses et snit igennem en del af kompressoren 12, der 2 har et frem- og tilbagegående stempel 34, som via en plejl- 3 stang 36 er forbundet med en ikke vist krumtapaksel. Stem 4 plet 34 er indrettet til at gå frem og tilbage i en cylinder 5 38, som er begrænset af vægge 40 i en cylinderblok 42, der 6 kan være af den art, der er beskrevet i US-PS nr. 3.785.453. Cylinderblokken 42 har et antal indbyrdes forbundne kamre, f.eks. kamrene 52 og 71, som er anbragt radialt omkring cylinderen 38. Kamrene 52 og 71 modtager gas ved leveringstryk fra cylinderen 38.

5 147308

Kompressoren har desuden et cylinderdæksel 44, som har en åbning eller kanal 46, hvorigennem s,ugegas leveres til cylinderdækslet 44 for endelig tilførsel til cylinderen 38. En afgangsledning 48 er forbundet til kamre 50 og 52 i cylinder-5 dækslet henholdsvis cylinderblokken. Ledningen 48 leverer komprimeret kølemiddelgas fra kompressoren til ledningen 14.

Kompressoren har desuden en ventilplade 54. Som vist i fig.

2-4 bærer ventilpladen 54 en indsugningsventil 56 og en afgangsventil 58. Styr 60, som er fastgjort til ventilpladen 10 ved hjælp af en bolt 62 med en møtrik 64, begrænser bevægelsen af afgangsventilen 58.

Ventilpladen har et antal porte, som er vist i detaljer i fig.

2, 3 og 4. Portene 67 tillader, at en højtrykskomprimeret gas strømmer fra cylinderen 38 ind i et kammer 49 i cylinder-15 dækslet 44 og derfra til afgangsledningen 48. Porten 65 i ventilpladen 54 forbinder kammeret 50 i cylinderdækslet med kammeret 52 i cylinderblokken. Porte 66 tillader indsugningsgas at strømme ind i cylinderen 38 fra sugekammeret 72 i cylinderdækslet 44.

20 Ventilpladen har desuden en port 70 som forbinder leverings kammeret 71 med sugekammeret 72. Porten 70 har en normalt åben varmefølsom ventil 74, som er indrettet til at regulere strømmen af gas igennem porten. Ventilen TA er fortrinsvis en bladventil udformet af en bimetallisk fjeder. Ventilen 74 25 er fastgjort til ventilpladen ved passende organer, såsom nag let 76.

Efter den første start af kompressoren strømmer kølemiddelgas ved sugetryk gennem portene 66 ind i cylinderen 38, hvor gassen komprimeres ved hjælp af stemplet 34. En væsentlig del 3Q af denne gas udledes gennem portene 67 til kamrene 50 og 52.

En lille del af denne gas strømmer udad gennem porten 70 og vender tilbage til sugesiden af kompressoren for at blive bian- 6 147308 det med sugegassen før denne strømmer ind i kompressorcylinderen 38. Ved at lade en del af afgangsgassen blive blandet med sugegassen hæves indsugningsgassens temperatur, hvorved dens massefylde formindskes. Ved at formindske massefylden 5 af sugegassen kræves der mindre arbejde af kompressoren til komprimering af gassen for at nå op til afgangstrykket.

Som tidligere nævnt er ventilen 74 dannet af varmefølsomt materiale, såsom en bimetallisk fjeder. Når temperaturen af den komprimerede gas forøges, føres ventilen til en lukket stilling og afbryder strømmen af komprimeret gas til sugekammeret 72. Den ønskede spalte imellem ventilen og porten 70, når ventilen er i sin normale åbne stilling, kan bestemmes nøjagtigt for at sikre, at ventilen ikke vil lukke, før kompressormotoren er nået op på normal driftshastighed.

•^5 Ved at muliggøre, at en del af den komprimerede gas blandes med sugesiden, formindskes dennes massefylde. Desuden forøges sugetrykket af kølemidlet, før dette indføres i cylinderen.

Ved at formindske massefylden og forøge trykket af kølemidlet formindskes belastningen på kompressormotoren under starten.

20 Følgelig forøges motorens evne til at udøve et tilstrækkeligt startmoment til at overvinder den belastning, scrn ved begyndelsen af driften påhviler den.

Fig. 5 viser en ændret udførelsesform for en kompressor ifølge opfindelsen. Fig. 5 er som fig. 3 med undtagelse af de neden-25 nævnte forskelle. Som tidligere bemærket er kammeret 49, som er udformet i cylinderdækslet 44, underkastet afgangstrykket, medens kammeret 72 i cylinderdækslet har sugetryk. En normalt åben ventil 82 svarende til ovennævnte på varme reagerende bladventil 74 er anbragt i kammeret 49. En port 84 findes i cy-30 linderdækslet til at forbinde kammeret 72 med kammeret 49.

Ventilen 82 er normalt i åben stilling i forhold til porten for at muliggøre, at afgangsgas under højt tryk kan passere fra kammeret 49 til kammeret 72. Ventilen 82 virker således på samme måde som ventilen 72.

Claims (2)

147308 Ved et foretaget forsøg blev der anvendt en bimetallisk fjeder P675R fremstillet af Texas Instruments, Incorporated. Fjederen bestod af 72% mangan, 18% kobber og 10% nikkel. Fjederens oprindelige kurveform blev varieret for at få af-5 lastningsventilen til at lukke sig ved forskellige tidsintervaller, efter at kompressormotoren var startet. Fortrinsvis blev der anvendt en forsinkelsesperiode på 1-1/2 minut til at optage ekstreme trykforskelle forårsaget af høje ydertemperaturer. 10 Narvsrende opfindelse tilvejebringer et forholdsvis billigt og meget effektivt middel til at formindske belastningen på kompressormotoren under start.

1. Stempelkompressor (12), især til et køleanlæg, omfattende 15 en omløbskanal (70, 84) til brug for startaflastning anbragt mellem kompressorens tryk- og sugeside, og en ventil (74, 82), der er indrettet til at åbne denne omløbskanal (70, 84. i kompressorens startfase, kendetegnet ved, at den ventil (74, 82), der regulerer omløbskanalen, er en 20 normalt åben, på temperaturen reagerende.ventil, fortrinsvis en bladventil (74, 82), hvis blad er en bimetallisk fjeder, der reagerer direkte på den komprimerede køledampstemperatur, og at ventilen er anbragt og dimensioneret således, at den under normal drift lukker omløbskanalen, når den til kompres-25 sorens normale drift svarende temperatur er blevet nået.

2. Kompressor ifølge krav 1, og hvor kompressoren (12) er af den art, hvor suge- og afgangsventilerne (56, henholdsvis 58), er anbragt på en ventilplade, kendetegnet ved, at omløbskanalen (70) er udformet i ventilpladen (54).