IT8323941A1

IT8323941A1 - "compressore del tipo a pistone ruotante".

Info

Publication number: IT8323941A1
Application number: IT1983A23941A
Authority: IT
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1982-11-29
Filing date: 1983-11-30
Publication date: 1985-05-30
Also published as: US4537567A; IT1169147B; AU552017B2; AU2149883A; PH20182A; IT8323941A0

Description

Descrizione di una invenzione avente titolo:

COMPRESSORE DEL TIPO A PISTONE RUOTANTE"

RIASSUNTO

Un compressore del tipo a pistone ruotante comprende un cilindro; un pistone ruotante eccentricamente lungo la superficie periferica interna del cilindro; una aletta che ? in contatto con la superficie periferica esterna del pistone, esegue movimento alternativo lungo di essa, e definisce 1 ' interno del cilindro in una camera di bassa pressione e in una camera di alta pressione; una luce di scarico per scaricare gas compresso all'esterno del cilindro; una valvola di scarico prevista nella luce di scarico; ed una gola di fuoriuscita o fuga formata nella parete periferica interna del cilindro e estendentesi nella direzione opposta al senso di rotazione del pistone rispetto alla luce di scarico.

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un compressore del tipo a pistone ruotante con rumore soppresso nel grado massimo possibile.

In generale, il compressore del tipo a pistone ruotante esegue la propria operazione di compressione per ogni giro del pistone. Tuttavia, quando il pistone ruotante aumenta il suo numero di giri per fornire un elevato rapporto di compressione, gas ad alta pressione in prossimit? di uno spazio in una luce di scarico e gas a bassa pressione entro una camera a bassa pressione del cilindro sono portat istantaneamente in un a condizione mutuamente comunicante, quando il listone ? in procinto di passare presso la luce di scarico, con la conseguenza che un ' onda d ' urto viene prodotta nell'interno della camera a bassa pressione, proprio nel medesimo modo che si ha quando si verifica l'improvvisa rottura di un diaframma che divide un tub? d'urto in un lato ad alta pressione e un lato a bassa pressione, l'impulso di pressione del quale fa vibrare il cilindro, il pistone e altri componenti del compressore cosi da tradursi in una causa di brusco aumento del livello di rumore.

La presente invenzione ? stata attuata col proposito di eliminare il problema summenzionato, e si propone di fornire una struttura perfezionata di compressori del tipo a pistone ruotante.

Un altro scopo della presente invenzione ? quello di fornire un compressore del tipo a pistone ruotante perfezionato, in cui una gola di fuga o fuoriuscita sia formata in una parte di una parete periferica interna del cilindro cos? da rendere possibile di porre gradualmente in comunicazione la camera ad alta pressione con la camera a bassa pressione attraverso la gola, riducendo l'intensit? dell 'onde d'urto e minimizzando in tal modo l'impulso di pressione.

Ancora uno scopo della presente invenzione ? quello di fornire un compressore del tipo a pistone ruotante perfezionato, in cui una gol di fuga o comunicazione sia formata nella superficie di parete della luce di scarico o in una altra superficie di parete contigua alla superficie di parete della luce di scarico in corrispondenza di una porzione iniziale dell'angolo di manovella dalla luce di scarico cosi da consentire al gas ad alta pressione in prossimit? dello spazio nella luce di scarico di comunicare con la camera a bassa pressione del cilindro, sopprimendo cos? il rumore dovuto all'onda d'urto per. renderlo il pi? piccolo possibile.

Un altro scopo della presente invenzione ? quello di fornire un compressore del tipo a pistone ruotante perfezionato, in cui una gola di fuga o comunicazione si ? formata nella parete periferica interna del cilindro in modo da risultare in comunicazione con la luce di scarico, la gola di guda o comunicazione essendo formata in modo da avere una superficie liscia e speculare in maniera tale da presentare una lunghezza nell 1 interval lo dell'angolo di manovella da 1,5 a 4 voi te la lunghezza del diametro della luce di scarico summenzionata, o un diametro corrispondente (equivalente) a ci?, (cio? quattro volte l'area di sezione trasversale della luce di scarico/la lunghezza circonferenziale nella sezione trasversale della luce di scarico),- e/o in modo tale che la profondit? massima di essa abbia a risultare nell'intervallo dal 5 al 25% circa del diametro della luce di scarico o diametro corrispondente nel senso di rotazione della manovella.

Ancora un altro scopo della presente invenzione ? quello di fornire un compressore del tipo a pistone ruotante perfezionato in cui una gola di fuga sia formata nella parete periferica interna del cilindro in corrispondenza di una posizione indipendente dalla luce di scarico , la gola di fuga ?ssendo formata in un intervallo dell 'angolo di manovella che ? sostanzialmente uguale al, o sino a quattro volte il diametro della luce di scarico o un diametro corrispondente (equivalente) ad esso nella direzione opposta al senso rotazionale del pistone dal centro della superficie aperta della luce di scarico summenzionata, e/o con la sua profondit? massima compresa fra il 5 e il 25% circa del diametro della luce di scarico o di un diametro corrispondente ad esso.

Secondo la presente invenzione, nel suo aspetto generale, ? forni to un compressore del tipo a pistone ruotante, il quale comprende in combinazione: un cilindro; un pistone ruotante eccentricamente lungo la sueprficie periferica interna di detto cilindro; una aletta che ? in contatto con la superficie periferica esterna di detto pistone, esegue movimento alternativo lungo di essa, e definisce l ' interno di detto cilindro in una camera a bassa pressione e in una camera ad alta pressione; una luce di scarico per scaricare gas compresso all 'esterno di dettocil indro; una valvola di scarico prevista in detta luce di scarico; ed una gola di fuga formata nella parete periferica interna di detto cilindro, detta gola estendendosi nella direzione opposta al senso rotazionale di detto pistone rispetto a detta luce di scarico.

Gli scopi precedenti , altri scopi come pure la costruzione di funzionamento specifici, del compressore del tipo a pistone ruotante secondo la presente invenzione, risulteranno pi? evidenti e comprensibi li dalla seguente descrizione particolareggiata di esso, da leggersi in unione con i disegni acclusi nei quali :

La figura 1 ? una vista in sezione trasversale di un compressore del tipo a pistone ruotante secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione;

La figura 2 ? una vista in sezione longitudinale del compressore rappresentato in figura 1, presa lungo la linea 11 - 11 di essa;

Le figure 3A e 3B sono rispettivamente viste prospettiche, ciascuf? illustrante una forma di realizzazione preferita della gola di fuga secondo la presente invenzione;

Le figure 3C e 3D sono viste rispettivamente prospettiche, ciascunja illustrante un'altra forma di realizzazione preferita della gola di fuga secondo la presente invenzione;

La figura 4 ? una rappresentazione grafica illustrante la relazione fra il numero di giri del compressore ed il livello di rumore dii esso;

Le figure 5A e 5B sono pure rappresentazioni grafiche illustranti forme d'onda di pressione nella camera ad alta pressione;

La figura 6 ? una rappresentazione grafica illustrante la relazione fra il rapporto di compressione e il livello di rumore del compressore secondo la presente invenzione e del compressore convenzionale;

La figura 7 ? una vista in sezione trasversale del compressore in conformit? con la seconda forma di realizzazione della presente invenzione;

La figura 8 ? una vista in sezione longitudinale del compressore rappresentato in figura 7, presa lungo la linea VIII-VIII di essa; e La figura 9 ? una vista prospettica illustrante la parte principale del compressore rappresentato in figura 7.

In ci? che segue, la presente invenzione sar? descritta in dettagli specifici facendo riferimento ai disegni acclusi che illustrano forme di realizzazione preferite della presente invenzione.

Facendo dapprima riferimento alle figure 1 e 2, il numero di rifer? mento 1 indica un albero a gomiti o a manovella previsto per essere azionato girevolmente da un motore elettrico, un motore a combustione interna e cos? via; il numero 2 indica un pistone che ruota eccentricamente sulla e lungo la superficie periferica interna del cilindro 3 sul proprio albero a gomiti 1; il numero 4 indica un'aletta che si muove avanti e indietro in e lungo una gola 4a per aletta formata in una parte del cilindro 3; 5a indica un cuscinetto principale per supportare l 'albero a gomiti 1; e 5b indicaun cuscinetto ausiliare per l 'albero a gomiti; il numero di riferimento 6 indica una camera di compressione che pu? essere divisa dall 'aletta 4 in una camera a bassa pressione 6a e in una camera ad alta pressione 6b; il numero 7 indica una luce di ingresso per consentire a gas di fluire nella camera di compressione 6; il numero 8 indica una luce di scarico formata in una parte della superficie di parete del cilindro 3 per consentire al gas compresso di fuoriuscire dalla camera di compressione 6; il numero 9 indica una gola di fuga o comunicazione che ? formata nella superficie periferica interna del cilindro nella regione fra la lucedi scarico 8 e il lato posteriore del pistone ruotante 2; e 10 indica una valvola di scarico presente nella luce di scarico 8.

Nel compressore del tipo a pistone ruotante avente la struttura precedentemente descritta, il gas che ? fluito nella camera a bassa pressione 6a attraverso la luce di ingresso 7 viene compresso dalla rotazione del pistone 2 per essere trasformato gradualmente in un gas ad alta pressione.

Il gas ad alta pressione nella camera ad alta pressione 6b, quando raggiunge un livello di pressione superiore alla pressione di scarico viene condotto fuori dalla camera di compressione 6 attraverso la vai vola di scarico 10, che ? frozata ad aprirsi dalla pressione in ecces so del gas compresso. In questa fase di compressione, quando il pisto ne 2 ? in procinto di passare presso un punto vicino alla luce di scarico 8, il gas ad alta pressione in prossimit? dello spazio 11 nella luce di scarico 8 e la camera a bassa pressione 6a sono posti gradualmente in comunicazione, ed il rumore suscettibile di essere provocato dall'onda d'urto pu? essere ridotto proprio nel medesimo mo do che nel caso di lenta rottura del diaframma di un tubo d'urto.

Quando la lunghezza della gola di fuga summenzionata 9 ? troppo grande, il trafilamento del gas dalla camera ad alta pressione 6b nella camera a bass pressione 6a aumenta bruscamente con la conseguen riduzione delle prestazioni essenziali del compressore. D'altro canto quando la profondit? della gola di fuga ? troppo piccola o troppo grande, l'effetto che dovrebbe essere ottenuto dalla previsione della gola di fuga si riduce inevitabilmente, e quindi ? richiesto di deter minare la sua profondit? in un intervallo ottimale. Come conseguenza di esperimenti, si ? trovato che la lunghezza della gola di fuga 9 dovr? essere preferibilmente nell ' intervallo dell 'angolo di manovella da 1,5 a 4 volte il diametro della luce di scarico 8 o un diametro corrispondente (equi valente) , (ci?? quattro volte l 'area di sezione trasversale della luce di scarico/la lunghezza circonferenziale della sezione trasversale della luce di scarico) in corrispondenza della fa eia superiore del pistone ruotante 2 dalla posizione centrale della luce di scarico, e la sua profondit? dovr? essere compresa fra il j5 e il 25% circa del diametro della luce di scarico 8, o di un diametro corrispondente, entro il quale interallo il livello di rumore pu? essere ridotto con successo senza variare le prestazioni del compressore. Inoltre, la larghezza della gola di fuga 9 dovr? preferibilmente essere sostanzialmente uguale al o maggiore del diametro della lue di scarico 8 o di un diametro corrispondente per ottenere l 'effetto summenzionato. In questo modo, relativamente a quale grado la profondit? della luce di fuga 9 deve essere variata rispetto all 'angolo di manovella, ? preferibile che la profondit? sia aumentata gradualmente in proporzione sostanziale all 'angolo di manovella, finch? la gola 9 non perviene vicina alla luce di scarico 8, come risulter? chiaro dalle spiegazioni precedenti . Si deve tuttavia notare che la lunghezza e la profondit? massima della gola di fuga non sono critiche e che, anceh se la gola di fuga potrebbe non avere la variazione di profondit? citata precedentemente per varie ragioni durante il suo funzionamento, pu? essere atteso un effetto in un certo qual grado.

In aggiunta, la variazione di profondit? della gola di fuga,, dopo che essa si ? portata pi? vicina alla luce di scarico 8, non influenza in modo sostanziale il livello di rumore e le prestazioni del compres sore, a patto che la posizione terminale della gola di fuga sia dopo la posizione centrale della luce di scarico 8.

Le figure 3A, 3B, 3C e 3D illustrano varie forme di realizzazione della gola di fuga 9. Come si nota da queste illustrazioni, la gola di fuga 9a ? prevista in corrispondenza di solo la porzione di ciascu na luce di scarico, come ? rappresentato nella figura 3A, oppure la gola 9b pu? essere formata sulle complete luci di scarico 8 come ? rappresentato nella figura 3B.

La medesima funzione di quella che ? stata indicata precedentemente pu? essere ottenuta revedendo la gola di fuga 9c e la luce di scarico 8 in una parte della piastra di supporto principale 5ao della piastra di supporto o di cuscinetto ausiliare 5b, oppure prevedendo' la luce di scarico 8 sul lato della piastra di supporto e la luce di fuga 9d nella superficie di parete del cilindro 3, che ? contigua alla luce di scarico 8..

La figura 4 ? una raprpesentazione grafica comparativa illustrante la. relazione fra il livello di rumore e il numero di giri del compressore sia nel compressore convenzionale che nella forma di realizzazione della presente invenzione. Come si nota da questa rappresentazione grafica, il compressore convenzionale indica il suo livello di rumore, come rappresentato dall'area tratteggiata A-B, mentre la presente invenzione indica un livello di rumore basso, racchiuso dall1 area C-D.

Le figure 5A e 5B illustrano un esempio della forma d'onda di pres sione nella camera ad alta pressione per il compressore convenzionale e una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, la figura 5B mostrando la forma d'ondadi pressione del compressore de compressore convenzionale. Come si noter? da questi grafici comparatila, l'impulso di pressione del compressore secondo la presente invenzione evidenzia una riduzione di met? o meno relativamente alla regione di frequenza di 1 KHz e oltre. In aggiunta, la figura 6 indica la relazione fra il rapporto di compressione ed il livello di rumore, dalla quale si nota che l'effetto di soppressione del rumore diviene rilevante nel compressore secondo la presente invenzione (b) rispetto al compressore convenzionale {a) in conformit? con l'aumento del rapporto di compressione.

Come ? stato descritto precedentemente, secondo la prima forma di realizzazione della presente invenzione, il rumore suscettibile di essere provocato dall'onda d'urto pu? essere efficacemente ridotto tramite la previsione della gola di fuga nella superficie di parete della luce di scarico oppure in un'altra superficie di parete contigua alla precedente superficie di parete in modo da porre gradualmente in comunicazione il gas ad alta pressione in prossimit? della luce di scarico e la camera a bassa pressione del cilindro.

Qui di seguito saranno fornite spiegazioni relativamente alla seconda forma di realizzazione della presente invenzione, con riferimento alle figure da 7 a 9, in cui la luce di scarico 8 e la luce di fuga 9 sono previste indipendentemente l 'una dall 'altra. Si deve notare che, in queste figure dei disegni,, quelle parti che sono uguali o equivalenti a quelle di . figura 2 sono indicate dai medesimi numeri di riferimento.

In questa seconda forma di realizzazione della presente invenzione la gola di fuga 19 ? formata nella parete periferica interna del cilindro 3 in corrispondenza del lato della camera ad alta pressione 6b come ? illustrato nelle figure da 7 a 9. Questa gola di fuga 19 si estende nel senso opposto al senso di rotazione del pistone, cio? nel senso orario nel disegno, dal centro della superficie aperta della luce 8 di scarico del gas e entrambe le estremit? della gola 19 sono predisposte per avere una lunghezza entro un intervallo da lunghezza sostanzialmente uguale o maggiore, sino a meno di quattro volte il diametro della luce di scarico dal centro della luce 8 di scarico del gas, o un diametro corrispondente (cio? quattro volte l 'area di sezione trasversale della luce di scarico del gas/la lunghezza della circonferenza della superficie aperta della luce di scarico. del gas.

Inoltre, la profondit? massima della gola di fuga 19 ? fissata per risultare dal 5 al 25% circa del diametro delia luce 8 di scarico del gas o del diametro corrispondente, la gola essendo formata con un dolce gradiente di profondit?.

Per inciso, tale gola di fuga 19 ? formata in corrispondenza di una posizione ove essa non comunica con la luce 8 di scarico del gas.

Nel disegno, il numero di riferimento 10 indica una valvola di scarico per aprire e chiudere la luce di scarico 8, che ? costruita in modo tale da poter aprirsi automaticamente quando il gas nel cilindro 3 raggiunge un livello di pressione superiore alla pressione di scarico del gas. In quanto segue, sar? illustrato il funzionamento del compressore del tipo a pistone ruotante avente la struttura precedentemente descritta. 11 gas che ? fluito nella camera a bassa pressione 6a dalla luce 7 di aspirazione del gas viene compresso mediante il pistone 2 ruotante nel cilindro in senso antiorario per essere gradualmente trasformato in un gas di alta pressione. Non appena il gas nella camera ad alta pressione 6b raggiunge un livello di pressione superiore alla pressione di scarico del gas, esso viene condotto fuori dalla camera ad alta pressione 6b. La gola di fuga 19 ? formata nella camera ad alta pressione 6b come si ? gi? detto in quanto precede, e che rende possibile di portare la camera ad alta pressione 6b e la camera a bassa pressione 6a in una condizione di comunicazione mutua prima che il pistone 2 abbia a raggiungere il centro della luce di scaricp 8. A causa di ci?, il gas ad alta pressione penetrer? gradualmente nella camera a bassa pressione 6a per cui l'intensit? dell 'onda -d 'urto suscettibile di essere prodotta in corrispondenza di tale momento ? soppressa proprio come nel caso della lenta rottura del diaframma fra il lato ad alta pressione e il lato a bassa pressione di un tubo d'urto.

Per inciso, relativamente alla gola di fuga 19, se la sua lunghezzi nel senso di rotazione del pistone 2, cio? in un intervallo in cui la camera ad alta pressione 6b e la camera a bassa pressione 6a sono portate in comunicazione, ? resa troppo elevata, allora si verifica un brusco aumento del trafilamento di gas dalla camera ad alta pressione 6b alla camera a bassa pressione 6a con la conseguenza che le prestazioni d compressione, che sono la funzione essenziale del compressore, si riducono. In aggiunta, non pu? essere previsto nessun effetto nemmeno se la gola di fuga 19 ? o troppo poco profonda o troppo profonda, e si ? trovato che la sua profondit? deve essere compresa in un intervallo ottimale. In, base a queste scoperte, perci? la forma della gola di fuga 19 ? stata variata in diversi modi , ciascuna conf igurazione essendo stata soggetta a studi sperimentali , in seguito al la qual cosa sono stati ottenuti i risultati precentemente indicati . E' stato cos? reso evidente dai risultati sperimentali summenzionati , che, entro l ' intervallo di dimensioni della gola di fuga scoperto, il rumore indesiderabile potrebbe essere ridotto sostanziai mente senza determinare nessuna riduzione notevole del le prestazioni del compressore come nel caso della prima forma di real izzazione .

Per inciso, quando la gola di fuga 19 passa presso i l centro della luce 8 di scarico del gas e si estende nel senso rotazionale del pistone 2, la variazione di profondit? .del la gola in corrispondenza di una porzione ove essa passa presso i l centro del la luce di scarico si ? rivelata, non fornire nessuna influenza sostanziale sul rumore e sulle prestazioni del compressore a causa di onde d 'urto ..

Come si ? detto precedentemente, poich? la gola (fi fuga ? prevista nel ci lindro anche in questa seconda forma di realizzazione del la presente invenzione, la camera ad alta pressione e la camera a bassa pressione sono in una condizione di comunicazione mutua nel momento

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Compressore del tipo a pistone ruotante, comprendente in combinazione:

un cilindro; un pistone ruotante centricamente lungo la superficie periferica interna di detto cilindro; una aletta la quale ? in contatti con la superficie periferica esterna di detto pistone, esegue movimento alternativo lungo di esso, e definisce l'interno di detto cilindro in una camera a bassa pressione e in una camera ad alta pressione; una luce di scarico per scaricare gas compresso all'esterno di detto cilindro; una valvola di scarico prevista in detta luce di scarico; ed una gola di fuga formata nella parete periferica interna di detto cilindro ed estendentesi nel senso opposto al senso di rotazione di detto pistone rispetto a detta luce di scarico.

2. Compressore del tipo a pistone ruotante secondo la rivendicazione 1, in cui detta gola di fuga ? disposta in maniera tale che essa si porta in comunicazione con detta luce di scarico.

3. Compressore ruotante secondo la rivendicazione 2, in cui la lunghezza di detta gola di fuga ? fissata in un intervallo dell'angolo di manovella da 1,5 a 4 volte il diametro di detta luce di scarico o un diametro corrispondente (di quattro volte l'area di sezione trasversale della luce di scarico/la lunghezza circonferenziale della luce di scarico),

4. Compressore del tipo a pistone ruotante secondo la rivendicazione 2, in cui la profondit? massima di detta gola di fuga ? fissata per essere compresa fra il 5 e il 25% circa del diametro di detta luce di scarico o del diametro equivalente.

5. Compressore del tipo a pistone ruotante secondo la rivendicazione 3, in cui la profondit? massima di detta gola di fuga ? fissata per essere compresa tra il 5 e il 25% circa del diametro di detta luce di scarico o del diametro equivalente.

6. Compressore del tipo a pistone ruotante secondo la rivendicazione 2, in cui una pluralit? di dette luci di scarico sono formate nella parete periferica interna di detto ci1indro ed una pluralit? di dette gole di fuga sono previste in corrispondenza di detta pluralit? di luci di scarico.

7. Compressore del tipo a pistone ruotante secondo la rivendicazione 2, in cui la larghezza di detta gola di fuga ? resa sostanzialmente uguale al o maggiore del diametro di detta luce di scarico del diametro equivalente.

8. Compressore del tipo a pistone ruotante secondo la rivendicazione 2, in cui detta gola di fuga ? formata con una sagoma dolce e graduale in modo tale che, sino alle vicinanze di detta luce di scarico in corrispondenza della porzione iniziale dell'angolo di mano velia, l'area di sezione trasversale di essa ? aumentata sostanzialmente in proporzione all'angolo di manovella e in modo tale che la profondit? di detta gola di fuga diviene massima in corrispondenza di una posizione in prossimit? della parte finale o d'estremit? di detta luce di scarico. .

9. Compressore del tipo a pistone ruotante secondo la rivendicazione 1, in cui detta gola di fuga ? disposta in corrispondenza di una posizione indipendente da detta luce di scarico.

10. Compressore del tipo a pistone ruotante secondo la rivendicazione 9, in cui la lunghezza di detta gola di fuga ? fissata in un . intervallo da una lunghezza sostanzialmente uguale o maggiore a meno di quattro volte il diametro di detta luce di scarico nella direzione opposta al senso rotazionale di detto pistone dal centro della superficie aperta di detta luce di scarico o un diametro equivalente (di quattro volte l'area di sezione trasversale della luce di scarico/ la lunghezza della periferia della sezione trasversale della luce di scarico).

11. Compressore del tipo a pistone ruotante secondo la rivendicazione 9, in cui detta luce di scarico ? formata in una parte di una pia stra di supporto principale o ausiliare di detto compressore, detta gola di fuga ? formata nella parte centrale della parete periferica interna di detto cilindro.

12. Compressore del tipo a pistone ruotante secondo la rivendicazione 9, in cui detta gola di fuga ? formata per avere una superficie liscia.

13. Compressore del tipo a pistone ruotante secondo la rivendicazione 9, in cui la profondit? massima di detta gola di fuga ? fissata per essere compresa fra il 5 e il 25% circa del diametro di detta luce di scarico o del diametro equivalente.