NL8902806A - Motor-compressor eenheid. - Google Patents

Description

t.n.v. N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven Motor-compressor éénheid.

De uitvinding heeft betrekking op een motor-compressor éénheid omvattende een hermetisch gesloten huis, een trillingsmotor met een roterend vibrerende aandrijfas en een symmetrische dubbele vrije zuiger compressor met twee in tegengestelde richting opgesteld indentieke vrije zuigers, die in respectievelijke cylinders door de aandrijfas heen en weer beweegbaar zijn ter beïnvloeding van respectievelijke compressieruimten, met cylindereindwanden die de respectievelijke compressieruimten begrenzen en die ieder voorzien zijn van in- en uitlaatkleppen.

Een dergelijke motor-compressor is bekend uit US-A-3 937 600.

Een probleem bij deze typen motor-compressoren is het driften van de zuiger, dat wil zeggen het weglopen van de zuiger uit zijn middenpositie, waardoor de zuiger asymmetrisch gaat lopen en het rendement daalt.

Dit probleem doet zich ook voor bij koelmachines met een enkele vrije zuiger zoals beschreven in US-A-4 058 387. Het driften van de zuiger ontstaat hierbij door een lekstroom van het werkmedium langs de zuiger van de compressieruimte naar een bufferruimte en omgekeerd.

Het driften wordt hierbij tegengegaan door middel van een kanalensysteem waarmee op bepaalde tijdstippen de compressieruimte in verbinding met de bufferruimte wordt gebracht.

US-A-3 937 600 betreft een motor-compressor waarbij een oplossing wordt gegeven om te verhinderen dat de zuigerslag te groot wordt ten gevolge van het afnemen van de resonantie-frequentie van het massa-veer systeem, waardoor het gevaar bestaat dat de zuiger tegen de cylindereindwand botst ("overstroke prevention"). Hiertoe is de compressor aan beide zijden voorzien van een gasveer cylinder. Wanneer de zuigerslag te groot wordt, stroomt in een uiterste stand van een zuiger medium vanuit de omgeving via een kanalensysteem naar de betreffende gasveer cylinder, waardoor de stijfheid van die gasveer toeneemt. Omdat nu een verschil in stijfheid van de twee gasveren ontstaat, wordt in de middenpositie van de zuigers een nivellering van de drukken in de gasveer cylinders bewerkstelligd door de gasveer cylinders via kanalen en de ruimte binnenin de dubbele zuiger momentaan met elkaar te verbinden. De veerstijfheid van het gehele massa-veer systeem neemt toe en dientengevolge ook de resonantie-frequentie totdat een normale slaglengte weer is bereikt. Deze compressor heeft een gecompliceerde constructie die met grote nauwkeurigheid vervaardigd moet worden om het gestelde doel te bereiken.

Het doel van de uitvinding is om bij een motor-compressor éénheid volgens de begin paragraaf het driften van de zuiger op éénvoudigde wijze te beperken.

De motor-compressor éénheid volgens de uitvinding heeft hiertoe het kenmerk, dat elke cylinder is voorzien van een kanaal, dat de respectievelijke compressieruimte verbindt met de ruimte tussen het huis en de compressor, waar de zuigdruk heerst, welke kanalen op gelijke afstanden van de respectievelijke cylindereindwanden liggen en door de respectievelijke zuigers afsluitbaar zijn.

Door deze symmetrische ligging van de kanalen vindt in beide cylinders de drukopbouw bij hetzelfde slagvolume plaats. Driftbeperking ontstaat nu doordat bij een drift van de zuiger uit de middenstand er een resulterende gemiddelde gaskracht op de zuiger werkt die tegengesteld is aan de driftrichting. Er is derhalve geen extra veerwerking (gasveren of mechanische veren) nodig om de drift te compenseren.

De grenzen voor de ligging van elk kanaal worden bepaald door enerzijds een positie van het kopse eindvlak van de zuiger wanneer deze een middenstand inneemt en anderzijds door een positie van het kopse eindvlak van de zuiger wanneer deze een maximale uiterste stand aan het einde van een zuigslag inneemt.

Bij voorkeur is elke kanaal daar gelegen waar zich het kopse eindvlak van de zuiger bevindt wanneer deze een uiterste stand aan het einde van een zuigslag heeft bereikt en wanneer de compressor een minimaal gewenste hoeveelheid medium verpompt.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van een in een tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeeld.

Hierin toont:

Figuur 1 een motor-compressor éénheid, en

Figuren 2 en 3 de compressor van de éénheid van figuur 1, waarbij de zuiger zich in een middenpositie respectievelijk in een maximale uiterste stand bevindt.

De motor-compressor éénheid volgens figuur 1 is opgebouwd uit een trillingsmotor 1 en een symmetrische dubbele vrije zuigercompressor 2. De motor en de compressor zijn in een hermetisch gesloten huis 3 aangebracht. De werking van de motor-compressor staat beschreven in EP-A-0155057, en is in het kort als volgt:

Een wisselstroom door de spoelen 4 van de trillingsmotor 1 resulteert in een roterend vibrerende beweging van de rotor 5 om de as 6. Voor elk als schuifelement gevormd rotordeel (5a, 5b, 5c, 5d) wordt het door de spoelen gegenereerde wisselende magnetische veld gesuperponeerd op het magnetische veld veroorzaakt door de permanente magneet 7.

Dientengevolge krijgt de magnetische fluxdichtheid in elk rotordeel afwisselend een hoge en een lage waarde. De spoelen zijn zodanig ten opzichte van de magnetisatie richting van de permanente magneten gewikkeld, dat twee diagonaal tegenover elkaar gelegen rotordelen (5a, 5c) op hetzelfde moment een hoge magnetische fluxdichtheid ondervinden, terwijl de andere twee rotordelen (5b, 5d) een lage fluxdichtheid ondervinden. Dit veroorzaakt een beweging van de rotordelen in de luchtspleten 8 tussen de kern 9 en de statorplaten 10 waar een hoge fluxdichtheid heerst. Een wisseling van de stroomrichting zal een omkering van de beweging van de rotor 5 teweegbrengen, en aldus wordt een vibrerende beweging van de rotor verkregen. De compressor 2 wordt gevormd door twee cylinders 12, 13 in elk waarvan een identieke vrije zuiger 14, 15, die in tegengestelde richting ten opzichte van elkaar zijn opgesteld, een lineaire heen-en-weergaande beweging kan uitvoeren. De zuigers vormen één geheel en zijn in het midden door middel van een koppeling 16 met een arm 11 van de vibrerende rotor 5 verbonden.

Afwisselend wordt door de zuigers 14, 15 in de respectievelijke compressieruimten 16, 17 medium aangezogen, gecomprimeerd en weer uitgeperst. Hiertoe zijn in cylindereindwanden 18, 19 in- en uitlaatkleppen 20, 21 aanwezig. De motor-compressor is opgenomen in een niet-weergegeven koelsysteem waarvan het lage-druk gedeelte (zuigzijde) met een ruimte 22 tussen het hermetisch gesloten huis 3 en de motor-compressor 1, 2 is verbonden. Bij een zuigslag wordt medium direct vanuit deze ruimte 22 via inlaatpoorten 23 in de compressieruimten 16, 17 aangezogen. Bij een persslag wordt medium via uitlaatpoorten 24 en een niet-weergegeven leiding naar het hoge-druk gedeelte (perszijde) van het koelsysteem geperst.

Om nu te voorkomen dat de dubbele zuiger 14, 15 een heen-en weergaande beweging uitvoert, die niet symmetrisch ten opzichte van de lijn 25 is, is in elke cylinder 12, 13 een kanaal 26, 27 aangebracht, die ieder de compressieruimte 16 respectievelijk 17 verbindt met de ruimte 22 en die ieder op gelijke afstand d van de cylindereindwand 18 respectievelijk 19 liggen. Bij elke compressieslag wordt eerst een kleine hoeveelheid medium via een kanaal 26, 27 naar de ruimte 22, waar een zuigdruk heerst, geperst, zodat daarna de drukopbouw in elke cylinder bij hetzelfde volume plaatsvindt. Dit houdt de zuiger 14, 15 goed in de middenpositie.

De grenzen voor de ligging van de kanalen zijn als volgt: wanneer de zuiger 14, 15 de kleinst mogelijke slag maakt (de zuiger staat dan in feite in de middenpositie), zoals in Figuur 2 is weergegeven, ligt elk kanaal ter hoogte van het kopse eindvlak 28, 29 van de zuiger. Dit is de ene grens. Wanneer de zuiger 14, 15 de grootst mogelijke slag maakt, zoals weergegeven in Figuur 3, ligt elk kanaal ter hoogte van het kopse eindvlak 28, 29 van de zuiger wanneer deze een maximale uiterste stand aan het einde van een zuigslag inneemt. Dit is de andere grens. Deze grenzen zijn uiteraard theoretisch. In de praktijk zullen de kanalen ergens tussen deze grenzen liggen en meestal dichter bij de eerst genoemde grens.

Goede resultaten zijn verkregen met een motor-compressor waarbij elk kanaal 26, 27 daar is gelegen waar zich het kopse eindvlak 28 respectievelijk 29 van de zuiger bevindt wanneer deze een uiterste stand aan het einde van een zuigslag heeft bereikt en wanneer de compressor 2 een minimaal gewenste hoeveelheid medium verpompt.

Claims (3)

1. Motor-compressor éénheid omvattende - een hermetisch gesloten huis (3), - een trillingsmotor (1) met een roterend vibrerende aandrijfas (6), en - een symmetrische dubbele vrije zuigercompressor (2) met twee in tegengestelde richting opgestelde identieke vrije zuigers (14, 15), die in respectievelijke cylinders (12, 13) door de aandrijfas (6) heen en weer beweegbaar zijn ter beïnvloeding van een respectievelijke compressieruimte (16, 17), met cylindereindwanden (18, 19), die de respectievelijke compressieruimten begrenzen en die ieder voorzien zijn van in- en uitlaatkleppen (20, 21), met het kenmerk, dat elke cylinder (12, 13) is voorzien van een kanaal (26, 27), dat de respectievelijke compressieruimte (16, 17) verbindt met de ruimte (22) tussen het huis (3) en de motor-compressor (1, 2), waar de zuigdruk heerst, welke kanalen op gelijke afstand (d) van de respectievelijke cylindereindwanden (18, 19) liggen en door de respectievelijke zuigers (14, 15) afsluitbaar zijn.

2. Motor-compressor éénheid volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat elk kanaal (26, 27) is gelegen tussen een positie van het kopse eindvlak (28, 29) van de zuiger (14, 15) wanneer deze een middenstand inneemt (Figuur 2) en een positie van het kopse eindvlak van de zuiger wanneer deze een maximale uiterste stand aan het einde van een zuigslag inneemt (Figuur 3).

3. Motor-compressor éénheid volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat elk kanaal (26, 27) daar is gelegen waar zich het kopse eindvlak (28, 29) van de zuiger (14, 15) bevindt wanneer deze een uiterste stand aan het einde van een zuigslag heeft bereikt en wanneer de compressor een minimaal gewenste hoeveelheid medium verpompt.