KR20100038075A

KR20100038075A - Reciprocating piston compressor

Info

Publication number: KR20100038075A
Application number: KR1020090094237A
Authority: KR
Inventors: 베른하르트 스피글; 피터 스타인뤽크
Original assignee: 회르비거 콤프레서테크니크 홀딩 게엠베하
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2010-04-12
Also published as: AT507320A1; AT507320B1; US20100086415A1; JP2010084771A; CN101725505A; EP2172651A1

Abstract

PURPOSE: A reciprocating piston compressor with a transfer coefficient control unit is provided to reduce thermal stress by reducing the amount of energy consumption for operating a valve unloader. CONSTITUTION: A reciprocating piston compressor comprises a capacity control unit. The capacity control unit comprises a valve unloader(2) arranged in one or more automatic operation type inhalation valve(1) of the compressor. The valve unloader opens a sealing element(4) of the inhalation valve with an electricity working equation actuator(3) through one part of the compressor cycle. An actuator comprises an electric motor(5) as drive. A low-friction rolling element mutually operates with a counter guide(9) which is expanded from a non-rotating type lifting element(10) at a tilt.

Description

Reciprocating piston compressor {RECIPROCATING PISTON COMPRESSOR}

본 발명은 용량 제어부를 가진 왕복식 압축기 및 이러한 왕복식 압축기의 용량을 제어하기 위한 방법에 관한 것으로서, 이 왕복식 압축기는 압축기의 적어도 하나의 자동작동식 흡입밸브에 배열된 밸브 언로더를 포함하며, 상기 밸브 언로더는 전기작동식 작동 장치에 의해 압축기 사이클의 일부분에 걸쳐 적어도 하나의 흡입밸브의 밀봉 요소를 개방하도록 유지한다.The present invention relates to a reciprocating compressor having a capacity control and a method for controlling the capacity of such a reciprocating compressor, the reciprocating compressor comprising a valve unloader arranged in at least one automatically operated suction valve of the compressor; The valve unloader maintains the sealing element of the at least one intake valve open over a portion of the compressor cycle by an electrically actuated actuating device.

바람직하게, 일정한 회전속도로 회전하는 왕복식 압축기의 용량을 제어하기 위하여, 소위 역류 제어부(reverse flow control)에 대해 종종 기술되는데, 실린더 당 적어도 하나의 흡입밸브가 압축행정의 특정 영역에 걸쳐 개방되어 유지된다. 개방되어 유지된 흡입밸브를 통해 후방으로 가압되는(pushed back) 가스에 의해 가해진 항력(drag force)들은 피스톤 행정의 특정 부분을 극복한 후 각각의 흡입밸브의 밀봉 요소를 밀폐하는데, 이는 상기 밀봉 요소가 바람직한 용량 감소에 따라 조절되는 반작용 힘(counteracting force)으로 마주보는 측면으로부터 적재되기 때문이 다. 상기 반작용 힘이 더 크면 클수록 압축행정에서 각각의 흡입밸브가 더 늦게 밀폐되며, 이에 따라 용량이 감소되는 결과를 가져온다. 최대 항력이 존재하기 때문에, 일정한 반작용 힘이 상기 최대 밀폐힘보다 더 클 경우 흡입밸브는 더 이상 밀폐되지 않으며, 용량의 최대 하락(downturn)을 제어하는 상기 형태의 압축기의 제어 범위는 연관된 모든 문제점들을 포함하여 압축기의 일시적인 아이들링(idling) 문제를 방지하기 위해 제한되어야 한다. 흡입밸브가 개방되어 유지되도록 밸브 언로더가 단순히 유압식으로 또는 공압식으로 사전응력을 받는(prestressed) 이러한 역류 제어부 구체예들은 공지되어 있으며, 이에 상응하는 프리스트레싱 압력(prestressing pressure)을 변경시킴으로써 전달율에 따라 제어 작동(control action)이 가해질 수 있다.Preferably, in order to control the capacity of a reciprocating compressor rotating at a constant rotational speed, it is often described for so-called reverse flow control, in which at least one intake valve per cylinder is opened over a specific area of the compression stroke. maintain. Drag forces exerted by the gas pushed back through the inlet valve maintained open seal the sealing element of each intake valve after overcoming a particular portion of the piston stroke, which seal element. Is loaded from the opposite side with counteracting force adjusted according to the desired dose reduction. The greater the reaction force, the later each intake valve is closed in the compression stroke, resulting in a reduced capacity. Since there is a maximum drag, the suction valve is no longer closed if the constant reaction force is greater than the maximum closing force, and the control range of the compressor of this type, which controls the maximum downturn of the capacity, addresses all associated problems. It should be limited in order to prevent temporary idling problems of the compressor. These counter flow control embodiments are known in which the valve unloader is simply hydraulically or pneumatically prestressed so that the inlet valve remains open and controlled according to the rate of delivery by changing the corresponding prestressing pressure. Control actions may be applied.

게다가, 왕복식 압축기용 역류 제어부는 예컨대 EP 694 693 A1호에 공지되어 있는데, 압축 사이클에 동기화된 압력 매체(pressure medium)에 의해 제어 요소(control element)를 통해 주기적으로 활성화될 수 있고(energized) 완화될 수 있는(relieved) 유압식 컨트롤 실린더는 밸브 언로더를 장착하고 그에 따라 흡입밸브의 밀봉 요소를 행정 방향으로 개방하여 유지되도록 한다. 이렇게 하여, 유압식 양력(lifting force)은 특정 행정 각도에서 급격히 감소되며, 이에 따라 흡입밸브가 안전하고 급속히 밀폐되기 시작한다. EP 1 400 692 A1호에는 공압식으로 작동하는 상기와 유사한 전달율 제어부(delivery rate control)가 공지되어 있는데, 작동 압력(actuation pressure)이 왕복식 압축기 자체에 의해 직접적으로 유지될 수 있는 이점이 있다. 하지만 상대적으로 높은 압축 작동 가스(compressed actuation gas)의 압축률로 인해, 변환된 가스 부피와 작동 시간(actuation time)의 정확한 설정을 유의해서 수치화할 필요가 있다(dimensioning).In addition, a backflow control for a reciprocating compressor is known, for example, from EP 694 693 A1, which can be energized periodically via a control element by means of a pressure medium synchronized to the compression cycle. The relieved hydraulic control cylinder mounts the valve unloader and thus keeps the sealing element of the intake valve open in the stroke direction. In this way, the hydraulic lifting force is drastically reduced at a certain stroke angle, whereby the intake valve starts to close safely and rapidly. EP 1 400 692 A1 discloses a delivery rate control similar to the above, which operates pneumatically, with the advantage that the actuation pressure can be maintained directly by the reciprocating compressor itself. However, due to the relatively high compression rate of the compressed actuation gas, it is necessary to carefully quantify the exact setting of the converted gas volume and actuation time.

게다가, 또한 앞에서 언급한 타입의 전기작동식 역류 제어부를 가진 왕복식 압축기들은 매우 오랜 기간 동안 공지되어 왔다. 예를 들어 DE 1 251 121 A호로부터 또는 DE 849 739 B호 및 이와 유사한 특허들로부터, 일찍이 1930년대부터 흡입밸브의 밀봉 요소에 맞물린(engaging) 밸브 언로더가, 예를 들어, 콜레뮤테이터(collemutator)에 의해 주기적으로 여기되는(excited), 밸브 캡에 장착된 전자기석을 거쳐 이동되는데, 이 콜레뮤테이터는 압축기의 크랭크 샤프트에 대해 동기화되어 회전된다. 부분적으로, 흡입밸브의 밀봉 요소에 따라 작동하는 매우 높은 역류힘들로 인해, 상응하는 큰 전력소모량을 가진 커다란 솔레노이드가 필요하게 된다.In addition, reciprocating compressors with electrically operated backflow control of the type mentioned above have been known for a very long time. For example from DE 1 251 121 A or from DE 849 739 B and similar patents, a valve unloader which engages the sealing element of the intake valve as early as the 1930s is, for example, a colletator ( It is moved through an electromagnet mounted on the valve cap, which is periodically excited by a collemutator, which is rotated in synchronization with the crankshaft of the compressor. In part, due to the very high backflow forces acting on the sealing element of the intake valve, a large solenoid with a correspondingly large power consumption is needed.

왕복식 압축기(reciprocating compressor)용 역류 제어부(reverse flow control)는 예컨대 EP 694 693 A1호에 공지되어 있는데, 압축 사이클에 동기화된 압력 매체(pressure medium)에 의해 제어 요소(control element)를 통해 주기적으로 활성화될 수 있고(energized) 완화될 수 있는(relieved) 유압식 컨트롤 실린더는 밸브 언로더(valve unloader)를 장착하고 그에 따라 흡입밸브의 밀봉 요소를 행정 방향으로 개방하여 유지되도록 한다. 이렇게 하여, 유압 양력(lifting force)은 특정 행정 각도에서 급격히 감소되며, 이에 따라 흡입밸브가 안전하고 급속히 밀폐되기 시작한다. EP 1 400 692 A1호에는 공압식으로 작동하는 상기와 유사한 전달율 제어부(delivery rate control)가 공지되어 있는데, 작동 압력(actuation pressure)이 왕복식 압축기 자체에 의해 직접적으로 유지될 수 있는 이점이 있다. 하지만 상대적으로 높은 압축 작동 가스(compressed actuation gas)의 압축률로 인해, 변환된 가스 부피와 작동 시간(actuation time)의 정확한 설정을 유의해서 수치화할 필요가 있다(dimensioning).Reverse flow control for reciprocating compressors is known, for example, from EP 694 693 A1, which periodically runs through a control element by means of a pressure medium synchronized to the compression cycle. The energized and relieved hydraulic control cylinder is equipped with a valve unloader and thus keeps the sealing element of the intake valve open in the stroke direction. In this way, the hydraulic lifting force is drastically reduced at a certain stroke angle, whereby the intake valve starts to close safely and rapidly. EP 1 400 692 A1 discloses a delivery rate control similar to the above, which operates pneumatically, with the advantage that the actuation pressure can be maintained directly by the reciprocating compressor itself. However, due to the relatively high compression rate of the compressed actuation gas, it is necessary to carefully quantify the exact setting of the converted gas volume and actuation time.

게다가, 또한 앞에서 언급한 타입의 전기작동식 역류 제어부를 가진 왕복식 압축기들은 매우 오랜 기간 동안 공지되어 왔다. 예를 들어 DE 1 251 121 A호로부터 또는 DE 849 739 B호 및 이와 유사한 특허들로부터, 일찍이 1930년대부터 흡입밸브의 밀봉 요소에 맞물린 밸브 언로더가, 예를 들어, 콜레뮤테이터(collemutator)에 의해 주기적으로 여기되는(excited), 밸브 캡에 장착된 전자기 석을 거쳐 이동되는데, 이 콜레뮤테이터는 압축기의 크랭크 샤프트에 대해 동기화되어 회전된다. 부분적으로, 흡입밸브의 밀봉 요소에 따라 작동하는 매우 높은 역류힘들로 인해, 상응하는 큰 전력소모량을 가진 커다란 솔레노이드가 필요하게 된다.In addition, reciprocating compressors with electrically operated backflow control of the type mentioned above have been known for a very long time. For example from DE 1 251 121 A or from DE 849 739 B and similar patents, a valve unloader which has been engaged with the sealing element of the intake valve as early as the 1930s, for example, has been applied to a collemutator. Moved via an electromagnetic seat mounted on the valve cap, which is periodically excited by the colletator, which is rotated in synchronization with the crankshaft of the compressor. In part, due to the very high backflow forces acting on the sealing element of the intake valve, a large solenoid with a correspondingly large power consumption is needed.

본 발명의 목적은 위에서 기술한 것과 같은 타입의 공지된 장치들이, 전체적인 크기와 전력소모량을 감소시키는 데 있어서 개선되면서도, 앞에 기술된 바와 같이 유압식 역류 제어부에 유사하게 높은 동력학적 운동량(high motion dynamic)으로 높은 작동력(actuating force)들을 제공하게 할 수 있도록, 개발하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a high motion dynamic similar to the hydraulic backflow control as described above, while known devices of the type as described above are improved in reducing the overall size and power consumption. To develop high actuating forces.

앞에서 기술한 바와 같은 타입의 용량 제어부(capacity control)를 가진 왕복식 압축기를 위해, 상기 목적은 언로딩 장치(unloading device)로 해결되는데, 이 언로딩 장치는 드라이브(drive)로서 전기모터를 포함하며, 이 전기모터의 피동 요소(driven element)는 저마찰 롤링 요소(low-friction rolling element)들을 위해 회전방향에서 경사지게 연장되는 안내 표면(guide surface)을 포함하고, 상기 저마찰 롤링 요소는 다른 한편으로 비회전식 리프팅 요소(non-rotating lifting element)에서 경사지게 연장되는 카운터-가이드(counter-guide)와 상호작동되며(interact), 이 비회전식 리프팅 요소는 밸브 언로더에 연결된다. 이런 방식으로, 상대적으로 작은 치수들을 가진 전기모터가 사용될 수 있는데, 이 전기모터의 회전운동은 단순하게 및 높은 동력학적 운동량(high motion dynamics)으로 그리고 높은 작동력(actuating force)으로 경사지게 연장되는 롤링 요소들의 짝(pairing)들을 통해 밸브 언로더 상에 작용하는 필요한 개방-유지 힘(required hold-open force)으로 변환될 수 있다.For a reciprocating compressor with a capacity control of the type described above, this object is solved by an unloading device, which comprises an electric motor as a drive. The driven element of the electric motor comprises a guide surface extending obliquely in the direction of rotation for low-friction rolling elements, the low friction rolling element on the other hand. Interact with a counter-guide extending obliquely from the non-rotating lifting element, which is connected to the valve unloader. In this way, an electric motor with relatively small dimensions can be used, in which the rotational motion of the electric motor is simply a rolling element extending inclined with simple and high motion dynamics and with high actuating force. The pairings of these can be converted into the required hold-open force acting on the valve unloader.

이러한 점에서, 본 발명의 또 다른 구체예가 특히 바람직한데, 이 구체예에 따르면, 비회전식 리프팅 요소와 그 사이에 배열된 롤링 요소들과 공동으로(conjunction) 전기모터의 피동 요소는 볼 스크루 드라이브를 형성한다. 이러한 드라이브들이 공지되어 있으며 거의 비마찰식 선형 드라이브(friction-free linear drive)와 같이 대부분의 다양한 방식으로 사용될 수 있고, 오직 길이와 경사각도로만 제한되는 전기모터의 많은 회전운동(revolution)을 그에 따른 선형운동으로 변환시킴으로써 동력학적 운동량과 작동력에 상대적으로 더 광범위하게 제어할 수 있게 한다.In this respect, another embodiment of the invention is particularly preferred, according to this embodiment, the driven element of the electric motor conjunction with the non-rotating lifting element and the rolling elements arranged therebetween. Form. These drives are known and can be used in most different ways, such as almost friction-free linear drives, resulting in many revolutions of electric motors limited only to length and tilt angle. Conversion to linear motion allows for a much broader control over dynamic momentum and actuation forces.

본 발명의 또 다른 바람직한 구체예는 상대적으로 더 단순한 디자인이지만 상대적으로 소형의 가능한 변형예들을 포함하며, 이 변형예들에 따르면, 비회전식 리프팅 요소와 그 사이에 배열된 롤링 요소들과 공동으로 전기모터의 피동 요소는 오직 제한된 각도의 회전을 허용하는 경사진 램프 드라이브(ramp drive)를 형성한다. 이에 따라 전기모터 회전운동의 일부분은 선형운동을 생성하도록 사용되지만, 현저하게 낮은 설계비용과 롤링 요소로서 볼(ball) 대신 실린더, 절단된 콘(truncated cone) 또는 톤(ton)을 사용할 가능성이 있는데, 상대적으로 높은 작동력을 고려하면 적절할 수 있다.Another preferred embodiment of the present invention comprises possible variants which are relatively simpler in design but relatively small, in accordance with the variants, which are in electrical connection with the non-rotating lifting element and the rolling elements arranged therebetween. The driven element of the motor forms a ramped ramp drive that allows only a limited angle of rotation. As a result, some of the electric motor rotational motion is used to generate linear motion, but there is a significant lower design cost and the possibility of using cylinders, truncated cones or tons instead of balls as rolling elements. However, this may be appropriate given the relatively high operating forces.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 전기모터는 소형의 크기에도 높은 동력학적 운동량의 표면장착식 밴디지형 영구자석(surface-mounted bandaged permanent magnet)을 가진 브러시없는 직류모터(brushless direct current motor)로서 개발되었다. 이는 볼 스크루 드라이브의 너트와 일체형인 중공-샤프트 로터를 가진 전기모터를 개발하기에 특히 바람직하며, 이에 따라 로터 또는 회전식 드라이브(rotary drive) 전체의 관성을 최소화시킨다.In another preferred embodiment of the present invention, the electric motor is a brushless direct current motor with a surface-mounted bandaged permanent magnet of high dynamic momentum even in a compact size. Was developed as. This is particularly desirable for developing electric motors having hollow-shaft rotors integral with the nut of the ball screw drive, thus minimizing the inertia of the rotor or the entire rotary drive.

본 발명에 따른 이러한 역류 제어부 적용의 표준적 범위를 위하여, 추가적인 바람직한 구체예에서, 중공-샤프트가 30mm 내지 50mm 사이의 직경을 가지고 볼 스크루 드라이브의 경사면(incline)은 6mm 내지 12mm 사이인 것이 특히 바람직한 것으로 판명되었다. 이에 따라 동시에 높은 동력학적 리프팅 제어부(lifting control)를 가진 높은 작동력을 위한 환경에 특히 적합하다.For a standard range of such countercurrent control applications according to the invention, in a further preferred embodiment it is particularly preferred that the hollow-shaft has a diameter between 30 mm and 50 mm and the incline of the ball screw drive is between 6 mm and 12 mm. It turned out to be. This is therefore particularly suitable for environments with high operating forces with high dynamic lifting control.

본 발명의 또 다른 구체예는 적어도 부분적으로 세라믹들로 구성된 롤링 요소들 짝(pairing)을 제공한다. 특정 환경 하에서 발생하는 전기모터 드라이브의 브레이크 모멘텀(brake momentum)과 극도로 높은 가속력은 롤링 요소들이 작동불능(inability) 되어 이 롤링 요소들의 안내 표면의 운동으로 이어지게 할 수 있으며, 이에 따라 안내 표면들 위에서 슬라이딩 이동되어 마모되게 할 것이다. 이 문제는 세라믹 베어링 또는 상응하는 프리스트레싱(prestressing)을 가진 세라믹 롤링 요소들을 포함하는 하이브리드 베어링들을 사용함으로써 해결될 수 있다.Another embodiment of the present invention provides a pairing of rolling elements at least partly composed of ceramics. Brake momentum and extremely high acceleration forces of the electric motor drive occurring under certain circumstances can cause the rolling elements to become inoperable, leading to the movement of the guide surfaces of the rolling elements and thus above the guide surfaces. It will slide and wear out. This problem can be solved by using hybrid bearings comprising ceramic bearings or ceramic rolling elements with corresponding prestressing.

작동 장치(actuation device)의 운동을 가속화시키고 및/또는 제동을 걸기 위해서, 추가적인 스프링 요소들이 제공될 수 있으며, 이에 따라 적절히 조절하여 전기모터 드라이브에 가해지는 응력이 완화된다.In order to accelerate and / or brake the movement of the actuation device, additional spring elements can be provided, thus adjusting appropriately to relieve the stress on the electric motor drive.

본 발명의 추가적인 바람직한 구체예에서, 동력학적 제동 용도 및 일시적인 저장 용도 그리고 그로부터 회복된 전기에너지의 재활용을 위한 스위칭 요소(switching element)들이 전기모터의 전기 드라이브(electric drive)에 제공될 수 있다. 이 에너지는 캐패시터 내에 일시적으로 저장되는 것이 바람직할 수 있으며, 이 과정 동안 생성되고 저장된 전류는 동일한 밸브에서 또는 압축기의 상이한 흡입밸브에서 그 다음 작동 과정(actuation process) 용도로 사용될 수 있다. 이렇게 하여 밸브 언로더를 작동하기 위한 에너지 소모량은 현저하게 줄어들게 되며 이와 동시에 본 시스템 내에서 열손실이 상대적으로 적게 발생되며, 이에 따라 열응력(thermal stress)이 감소하게 되고 작동 장치 내의 냉각 문제가 해결된다.In a further preferred embodiment of the invention, switching elements for dynamic braking use and temporary storage use and for the recycling of electrical energy recovered therefrom can be provided in the electric drive of the electric motor. This energy may preferably be stored temporarily in the capacitor, and the current generated and stored during this process may be used for the next actuation process at the same valve or at different intake valves of the compressor. This significantly reduces the energy consumption for operating the valve unloader and at the same time results in relatively low heat losses within the system, which reduces thermal stress and solves cooling problems in the actuator. do.

본 발명의 추가적인 바람직한 구체예는 작동 장치의 불필요한 가열이 감소되도록 제공되는데, 이 구체예에 따르면, 전류 언로딩 힘(current unloading force)은 역류힘(reverse flow force)의 진행상태에 따라 조절된다. 흡입밸브가 개방되어 유지되는 동안, 역류힘의 높이는 예를 들어 크랭크샤프트 각도 센서로부터 유도되는(derived) 전류 피스톤 속도(current piston speed)에 기초한다. 필요한 개방-유지 힘을 발생시키기 위한 모터 전류는 그에 따라 조절될 수 있다.A further preferred embodiment of the invention is provided such that unnecessary heating of the operating device is reduced, in which the current unloading force is adjusted in accordance with the progress of the reverse flow force. While the intake valve is kept open, the height of the backflow force is based, for example, on the current piston speed derived from the crankshaft angle sensor. The motor current to generate the required open-hold force can be adjusted accordingly.

동력학적 제동용 및 일시적인 저장용 그리고 그로부터 회복된 전기에너지의 재활용을 위한 스위칭 요소(switching element)들이 전기모터의 전기 드라이브(electric drive)에 제공될 수 있다. 이 에너지는 캐패시터 내에 일시적으로 저 장되는 것이 바람직할 수 있으며, 이 과정 동안 생성되고 저장된 전류는 동일한 밸브에서 또는 압축기의 상이한 흡입밸브에서 그 다음 작동 과정(actuation process) 용도로 사용될 수 있다. 이렇게 하여 밸브 언로더를 작동하기 위한 에너지 소모량은 현저하게 줄어들게 되며 이와 동시에 본 시스템 내에 상대적으로 적은 손실열(lost heat)이 생성되며, 이에 따라 열응력(thermal stress)이 감소하게 되고 작동 장치 내의 냉각 문제가 해결된다.Switching elements for dynamic braking and temporary storage and for the recycling of electrical energy recovered therefrom can be provided to the electric drive of the electric motor. This energy may preferably be stored temporarily in the capacitor, and the current generated and stored during this process may be used for the next actuation process at the same valve or at different intake valves of the compressor. This significantly reduces the energy consumption for operating the valve unloader and at the same time generates relatively little lost heat in the system, thereby reducing thermal stress and cooling in the operating device. The problem is solved.

도 1에 따르면, 왕복식 압축기는 압축기의 자동작동식 흡입밸브(1)에 배열된 밸브 언로더(2)를 포함하며, 상기 밸브 언로더는 전기작동식 작동 장치(3)에 의해 압축기의 사이클의 제어가능한 부분에 걸쳐 흡입밸브(1)의 2개의 링형 밀봉 요소(4)를 개방하도록 유지시킨다. 이를 위해, 작동 장치(3)는 드라이브(drive)로서 전기모터(5)를 포함하며, 이 전기모터의 피동 요소(driven element, 6)(본 명세서에서는 중앙 샤프트(central shaft)로서 제공됨)는 저마찰 롤링 요소(8)들을 위해 회전방향에서 경사지게 연장되는 안내 표면(7)(여기서는 나선형의 원주방향 홈)을 포함하고, 상기 저마찰 롤링 요소는 다른 한편으로 비회전식 리프팅 요소(10)에서 경사지게 연장되는 카운터-가이드(9)와 상호작동되며(interact), 이 비회전식 리프팅 요소는 밸브 언로더(2)에 연결된다.According to FIG. 1, the reciprocating compressor comprises a valve unloader 2 arranged in the compressor's self-acting intake valve 1, the valve unloader being cycled by an electrically actuated actuating device 3. The two ring sealing elements 4 of the intake valve 1 are kept open over the controllable part of the valve. For this purpose, the actuating device 3 comprises an electric motor 5 as a drive, the driven element 6 of which is provided here as a central shaft. A guiding surface 7 (here spiral circumferential groove) extending obliquely in the direction of rotation for the friction rolling elements 8, the low friction rolling element on the other hand extending obliquely in the non-rotating lifting element 10. And a non-rotating lifting element which is connected to the valve unloader 2.

전기모터(5)에 전류가 공급되는 즉시 전기모터의 피동 요소(6)가 회전하고, 여기서, 비회전식 리프팅 요소(10)와 그 사이에 배열된 롤링 요소(8)들과 공동으 로(conjunction) 전기모터의 피동 요소는 볼 스크루 드라이브를 형성하며, 이에 따라 리프팅 요소(10) 또는 리프팅 요소의 작동 플런저(actuation plunger, 11)는 예시된 방향과 같이 상부방향 또는 하부방향으로 이동되게 한다. 따라서, 밸브 언로더(2)도 상부방향 또는 하부방향으로 이동되며 그렇지 않은 경우에는 밀봉 요소(4)들의 자유 운동성(free mobility)에 작용하게 된다. 그렇지 않은 경우, 전적으로 업스트림과 다운스트림의 흡입밸브(1) 압력상태들에 의해 발생되는 자동 작동과는 반대로, 상기 밀봉요소(4)들은 압축기의 압축행정의 제어가능한 일부분 동안 개방되어 유지될 수 있으며, 이에 따라 일정한 회전속도로 회전하는 압축기의 전달율(delivery rate)은 공지된 방식으로 소위 역류 제어부(reverse flow control)에 의해 조절될 수 있게 한다.As soon as the electric motor 5 is supplied with electric current, the driven element 6 of the electric motor rotates, where it is conjunction with the non-rotating lifting element 10 and the rolling elements 8 arranged therebetween. The driven element of the electric motor forms a ball screw drive, thus allowing the lifting element 10 or actuation plunger 11 of the lifting element to be moved upwards or downwards as illustrated. Thus, the valve unloader 2 is also moved upwards or downwards, otherwise it acts on the free mobility of the sealing elements 4. Otherwise, the sealing elements 4 may remain open during the controllable part of the compression stroke of the compressor, as opposed to the automatic operation generated entirely by the upstream and downstream intake valve 1 pressure states. Therefore, the delivery rate of the compressor rotating at a constant rotational speed can be controlled by a so-called reverse flow control in a known manner.

도 2에 따르면, 바람직하게, 표면장착식 밴디지형 영구자석(12)을 가진 브러시없는 직류모터로서 개발된 전기모터(5)는 피동 요소(6)로서 중공-샤프트 로터(13)를 포함하며, 볼 스크루 드라이브의 너트(14)는 상기 중공-샤프트 로터 내에 일체구성된다. 중공-샤프트 로터(13)는 30mm 내지 50mm 사이의 직경을 가지고, 너트(14)에 의해 형성된 롤링 요소(8)들과 비회전식 리프팅 요소(10)의 볼 스크루 드라이브의 경사면(incline)은 6mm 내지 12mm 사이인 것이 바람직하다. 중공-샤프트 로터(13)는 베어링(16)의 최상측 위의 스테이터 하우징(stator housing, 15)에 장착된다. 밴디지형 영구자석(12)과 함께 작동하는 스테이터는 도면부호 17로 표시된다.According to FIG. 2, the electric motor 5, which is preferably developed as a brushless direct current motor with a surface-mounted bandage permanent magnet 12, comprises a hollow-shaft rotor 13 as driven element 6. The nut 14 of the ball screw drive is integrated in the hollow-shaft rotor. The hollow-shaft rotor 13 has a diameter between 30 mm and 50 mm and the incline of the ball screw drive of the rolling elements 8 and the non-rotating lifting element 10 formed by the nut 14 is 6 mm to 50 mm. It is preferred to be between 12 mm. The hollow-shaft rotor 13 is mounted in a stator housing 15 on the uppermost side of the bearing 16. The stator working with the bandage-type permanent magnet 12 is indicated by reference numeral 17.

도 3에 따르면, 비회전식 리프팅 요소(10)와 그 사이에 배열된 롤링 요소(8) 들과 공동으로 전기모터(5)의 피동 요소(6)는 오직 제한된 각도의 회전을 허용하며 이에 따라 예를 들어 실린더형, 절단된 콘형 또는 톤형(ton-shaped) 롤링 요소(8)를 사용할 수 있게 해주는 경사진 램프 드라이브(ramp drive)를 형성하고, 상기 요소들은 상대적으로 더 큰 축방향힘들을 전달할 수 있다.According to FIG. 3, the driven element 6 of the electric motor 5, in conjunction with the non-rotating lifting element 10 and the rolling elements 8 arranged therebetween, permits only a limited angle of rotation and thus an example. For example, it forms a ramped ramp drive that allows the use of a cylindrical, cut cone or ton-shaped rolling element 8, which elements can transmit relatively larger axial forces. have.

경사진 램프 드라이브 또는 볼 스크루의 롤링 요소 짝들의 요소(6, 7, 8, 9, 10)들은 또한 적어도 부분적으로 세라믹들로 구성되는데, 이와 관련된 롤링-바디 가이던스(rolling-body guidance)를 손상시킬 위험성과 함께 높은 동력학적 작동(highly dynamic actuation)의 경우, 드라이브의 상응하는 프리스트레싱(prestressing)과 공동으로(conjunction) 롤링 요소(8)들의 슬라이딩 이동을 방지한다.The elements 6, 7, 8, 9, 10 of the rolling element pairs of the inclined lamp drive or ball screw are also at least partly composed of ceramics, which would impair the rolling-body guidance associated therewith. In the case of highly dynamic actuation along with the risk, it prevents the sliding movement of the rolling elements 8 in conjunction with the corresponding prestressing of the drive.

작동 장치(3)의 운동을 가속화시키고 및/또는 제동을 걸기 위해서, 도 1에서 단지 도식적으로 표시된 바와 같이, 추가적인 스프링 요소(18)들이 제공될 수 있다.In order to accelerate and / or brake the movement of the actuating device 3, additional spring elements 18 can be provided, as shown only schematically in FIG. 1.

오직 도 1에 표시된 바와 같이, 동력학적 제동 용도 및 일시적인 저장 용도 그리고 그로부터 회복된 전기에너지의 재활용을 위한 스위칭 요소(20)들이 전기모터(5)의 전기제어장치(19)에 제공될 수 있으며, 이에 따라 작동 장치를 추가적으로 냉각하기 위한 불필요한 가열 또는 필요성이 필요 없게 된다. 게다가, 전류로 전기모터(5)의 공급량을 제어함으로써, 작동 장치(3)의 개방-유지 힘을 각각의 작용하는 역류힘에 맞추기 위해(adapting) 추가적인 스위칭 요소(21)들이 제어 장치(19)에 제공될 수 있으며 이에 따라 불필요한 열손실이 감소하게 도움을 준다.As shown only in FIG. 1, switching elements 20 for dynamic braking use and temporary storage use and for the recycling of electrical energy recovered therefrom can be provided in the electric control device 19 of the electric motor 5, This eliminates the need for unnecessary heating or the need for additional cooling of the actuating device. In addition, by controlling the supply amount of the electric motor 5 with current, additional switching elements 21 are provided for adapting the open-holding force of the actuating device 3 to the respective acting countercurrent forces. This can help to reduce unnecessary heat loss.

본 발명은 도면에서 도식적으로 예시된 구체예들에 기초하여 하기에서 상세하게 설명된다.The invention is explained in detail below on the basis of the embodiments schematically illustrated in the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 전달율 제어부를 가진 왕복식 압축기의 흡입밸브 영역을 따라 절단한 횡단면도.1 is a cross-sectional view taken along the intake valve region of a reciprocating compressor with a rate controller according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 전달율 제어부를 가진 왕복식 압축기용 전기작동식 작동 장치의 대안의 구체예를 보여주는 부분 횡단면도.2 is a partial cross-sectional view showing an alternative embodiment of an electrically operated actuator for a reciprocating compressor having a rate controller in accordance with the present invention.

도 3은 압축기용 작동 장치의 드라이브의 추가적인 대안의 구체예를 상세하게 도시한 도면.3 shows in detail a further alternative embodiment of the drive of the actuating device for the compressor.

Claims

A reciprocating compressor having a capacity control comprising a valve unloader (2) arranged in at least one automatically actuated suction valve (1) of the compressor, the valve unloader being driven by an electrically operated actuator (3). In a reciprocating compressor which maintains at least the sealing element 4 of one intake valve 1 over a portion of the cycle,

The actuating device 3 comprises an electric motor 5 as a drive, in which the driven element 6 of the electric motor comprises a guide surface 7 which extends obliquely in the direction of rotation for the low friction rolling elements 8. The low friction rolling element, on the other hand, interacts with a counter-guide 9 which extends obliquely from the non-rotating lifting element 10, which non-rotating lifting element is connected to the valve unloader 2. Reciprocating compressors.

The method of claim 1,

Reciprocating compressor, characterized in that the driven element (6) of the electric motor (5) jointly with the non-rotating lifting element (10) and the rolling elements (8) arranged therebetween form a ball screw drive.

The method of claim 1,

In cooperation with the non-rotating lifting element 10 and the rolling elements 8 arranged therebetween, the driven element 6 of the electric motor 5 is intended to form an inclined lamp drive allowing only a limited angle of rotation. Reciprocating compressor characterized in that.

The method according to any one of claims 1 to 3,

The electric motor (5) is a reciprocating compressor, characterized in that it is developed as a brushless direct current motor having a surface-mounted bandage permanent magnet (12).

The method according to any one of claims 2 to 4,

The electric motor (5) comprises a hollow-shaft rotor (13), wherein the nut (14) of the ball screw drive is integrated in the hollow-shaft rotor.

The method of claim 5,

The hollow-shaft rotor (13) has a diameter between 30 mm and 50 mm, and the incline of the ball screw drive is between 6 mm and 12 mm.

The method according to any one of claims 1 to 6,

Reciprocating compressor, characterized in that the elements (6-10) of the rolling element pairs are at least partly composed of ceramics.

The method according to any one of claims 1 to 7,

Reciprocating compressor, characterized in that additional spring elements (18) are provided for accelerating and / or braking the movement of the actuating device (3).

The method according to any one of claims 1 to 8,

Reciprocating compressor, characterized in that switching elements (20) for dynamic braking use and temporary storage use and for the recycling of electrical energy recovered therefrom can be provided to the electric control device (19) of the electric motor (5).

The method according to any one of claims 1 to 9,

By controlling the supply amount of the electric motor 5 with current, switching elements 21 are provided to the control device 19 of the electric motor 5 in order to match the open-holding force of the actuating device to each acting countercurrent force. Reciprocating compressor, characterized in that.

A method for controlling the delivery rate of a reciprocating compressor according to any one of claims 1 to 10,

The braking energy to be applied for braking the drive of the operating device 3 is generated by the dynamic braking force of the electric motor 5 and the current generated in this process is temporarily stored and recycled. Transmission rate control method.

The method of claim 11,

By controlling the supply of electric motor (5) with electric current, the open-hold force of the actuating device (3) is adjusted to each acting countercurrent force.