NO132767B - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører én innrétning Tor levering av et komprimert medium, særlig en hermetisk- kompressor, innbefattende i det minste en sylinder, hvori et stempel er resiproserbart anordnet for yariering av volumet til i det minste ett arbeidsrom som har en innløpsventil og en utløpsventil, og hvor tetningen mellom stempel og sylinder er utformet som i det minste en rullemembran som adskiller to rom fra hverandre, idet det første' rom inneholder medium og det andre rom inneholder en væske for understøttelse av rullemembranen, hvilket andre rom har et væskeinnløp og et væskeutløp, og med den kontrollanordning for ,und r drift av innretningen å opprettholde i, det minste , et i det vesentlige konstant trykkdifferensial over

rullemembranen.

En slik innretning er kjent fra fransk patentskrift

nr. I.326.O63. I denne kjente innretning utgjør det første rom en del av arbeidsrommet. Rullemembranen, som understøttes av væsken i det andre rom, gir en tetning mellom arbeidsrommet og veivhuset eller eventuelt et stempel-gassbufferrom. Man har på den måten sikret at olje og andre urenheter ikke kan trenge frem fra veivhuset eller bufferrommet og inn i arbeidsrommet og blande seg med mediet som skal komprimeres i arbeidsrommet. Slik blanding foregår som kjent når man benytter vanlige stempelringtetninger. I visse an-vendelsestilfeller er det meget viktig å unngå slik blanding, f.eks. når innretningen brukes i forbindelse med varmgassmaskiner for å fjerne arbeidsmedium fra eller føre arbeidsmedium til arbeidsrommet i en slik varmgassmaskin, f.eks. som beskrevet i US patentskrift nr. 3*372.539* 1 ét slikt tilfelle vil en tilsmussing av arbeids-mediet føre til en blokkering av varmgassmaskinens regenerator og det vil ha en ødeleggende innvirkning på maskinens termiske effektivitet.

En ulempe ved den kjente innretning er at rommet over rullemembranen mellom stempelveggen og sylinderveggen representerer et betydelig dødrom som i vesentlig grad har innvirkning på den volumetriske virkningsgrad og derfor på kompresjonsforholdet. Særlig ved kompressorer med et høyt kompresjonsforhold vil det som følge av. kompresjonen kunne oppstå høye temperaturer i arbeidsrommet. Resultatet er.at rullemembranen også vil utsettes for disse høye temperaturer, og dette har en sterk innvirkning på membranens levetid og bevirker en øking av arbeidsmediets diffusjon gjennom membranen.

Rullemembranen utsettes også for hurtige og store trykk-endringer som finner sted i arbeidsrommet. Særlig når væsken er blitt litt komprimerbar som et resultat av arbeidsmediets diffusjon gjennom rullemembranen, vil de nevnte trykkvariasjoner ha en uønsket innflytelse på rullemembranens levetid.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å unngå disse ulemper.

Ifølge oppfinnelsen er det derfor tilveiebragt en innretning som innledningsvis nevnt, hvilken innretning er kjennetegnet ved at det er anordnet minst en aksialt bevegbar tetningsring i et spor i den del av stempelveggen eller sylinderveggen som befinner seg mellom rullemembranen og arbeidsrommet og hvilken tetnings ' i ... skiller det første rom fra arbeidsrommet, idet tetnings ri ngen t sporet har slike utsparinger at tetningsringen ved sin aksialb&ve. geise virker som innløpsventil, idet det første rom har minst en åpning for tilføring av medium til det første rom.

Det gjøres i denne forbindelse oppmerksom på at bruk

av tetningsringer som innløpsventiler er kjent i og for seg fra US patentskrift nr. I.937.54I.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning

til tegningene hvor figur 1 viser en innretning ifølge oppfinnelsen hvor kompresjonen skjer i et arbeidsrom, og figur 2 viser en innretning hvor kompresjonen skjer i to trinn, hvilken innretning videre innbefatter et styreorgan som kan tillate overføring av komprimert medium fra arbeidsrommet og til det første rom.

I figur 1 er en sylinder betegnet med 1. I sylinderen

er det anordnet et resiproserbart stempel 2. Stemplet har en rela-tivt stor slaglengde og er ved hjelp av en stempelstang 3 forbundet med den ikke viste drivinnretning. Når stemplet 2 beveger seg, varieres volumet i arbeidsrommet 4'

Som tetning mellom stempelveggen og sylinderveggen er

det anordnet en rullemembran 5 som adskiller et første rom 6 fra et væskerom 7 som inneholder smøreolje. Det første rom 6 har en åpning 8 for tilførsel av medium som skal komprimeres. Mellom arbeidsrommet

4 og det første rom 6 er det anordnet en stempelring 9 som er opptatt

i et spor 10 i stempelveggen. Det er imidlertid mulig istedenfor å anordne stempelringen i et spor i sylinderveggen. Stempelringens endeflate 9<*> har radielt forløpende spor som forhindrer at denne side av stempelringen og den motsatt liggende vegg i sporet 10 danner en tetning.

En fjærbelastet utløpsventil 11 er anordnet i endeflaten til arbeidsrommet 4«

Innretningen har videre en styreanordning som sikrer at differensialtrykket over rullemembranen 5 forblir hovedsakelig konstant. Denne styreanordning består av en pumpering 12 som kan levere smøreolje til væskerommet 7 °g av en reguleringsventil 13» Regu-leringsventilen 13 innbefatter en membran 15 i et hus 14» Membranen adskiller to rom fra hverandre, og det ene rom 16 er med' ledningen 17

i forbindelsé med væskerommet 7» Det andre rom l8 er med ledningen 19

forbundet med det første rom 6. Membranen 15 bærer en ventil 20

som kan lukke utløpsledningen 21. Videre er det anordnet en trykkfjaer 22 som sikrer at det over membranen 15 forefinnes et gitt ønsket differensialtrykk.

Dersom det av en eller annen grunn støtes ut væske fra væskerommet 7 i større grad enn væske tilføres av pumperingen 12, slik at trykket i væskerommet 7 faller, så vil membranen 15 bevege seg nedover fordi man får det mindre trykk også i rommet 16. Ventilen 20 vil da helt eller delvis lukke utløpskanalene 21, helt til tilstrekkelig væske igjen forefinnes i rommet 7 og det opprinnelige trykkdifferensial er etablert over rullemembranen 5«

Dersom av en eller annen grunn det tilføres mer væske til rommet 7 enn det går væske ut av rommet, så vil trykket i rommet 7 øke og det samme vil skje med trykket i rommet 16. Membranen 15

og derved ventilen 20 vil bevege seg oppover og derved åpnes utløps-kanalen 21 mer slik at mer væske kan strømme ut helt til det opprinne-lig innstilte differensialtrykk over rullemembranen 5 igjen er nådd. På denne måten understøttes rullemembranen"alltid av tilstrekkelig væske.

Det er naturligvis mulig å ha andre utførelser av styreventilen, og oljetilførselen kan også f.eks. skje ved å forbinde væskerommet 7 med en oljebeholder ved hjelp av et system av ledninger som innbefatter en oljepumpe. Beholderen hvorfra oljen tas og hvor-til oljen igjen kan returneres etter sirkulasjon, kan eksempelvis representeres av innretningens pumpe.

Innretningen virker på følgende måte. Når stemplet beveger seg nedover, og trykket i rommet 4 således er mindre enn i rommet 6, så vil endeflaten 9' Pa stempelringen 9 ligge an mot den øvre sporvegg i sporet 10, men på grunn av de radielt forløpende spor vil det her ikke være noen tétningseffekt. Medium suges inn i det første rom 6 gjennom åpningen 8, strømmer langs stempelveggen og sylinderveggen og gjennom kanalene og sporene mellom stempelringen 9 og sporet 10 og frem til arbeidsrommet 4« På grunn av den store klaring mellom stempelveggen og sylinderveggen og den store kånal-passasje mellom stempelringen 9 °g sporet 10, er strømningsmotstanden liten.

Etter at stemplet 2 har passert sin nedre dødstilling og begynner å bevege seg oppover, vil den nedre endeside av stempelringen

9 få anlegg mot den nedre sporvegg i sporet 10, når trykket i rommet

4 blir større enn i rommet 6, og det dannes da en god tetning slik at mediet i arbeidsrommet ikke kan strømme tilbake' til rommet 6.

Mediet i arbeidsrommet komprimeres og forlater arbeidsrommet gjennom utløpsventilen 11 som åpnes når trykket i arbeidsrommet overskrider det trykk som utøves av fjæren og av mediet i utløps-ledningen.

Figur 2 viser en totrinnskompressor, hvor det er brukt samme henvisningstall som i figur 1 for komponenter som er like eller har samme anvendelse. Den stempeldel som befinner seg mellom rullemembranen 5 og arbeidsrommet 4» består av to avtrappede stempeldeler 2^ og 2^ som samvirker med tilsvarende avtrappede deler av sylinderen 1 med den nødvendige store klaring. På denne måte tilveiebringes det et ytterligere arbeidsrom 23 hvis volum varieres ved bevegelsen av den ringformede flate 24• Stempelringen 9 adskiller rommet 6 fra rommet 23.

I spor 27 og 28 i stempeldelen 2 II er det anordnet respektive stempelringer 25 og, 26. På den øvre endeflate 25' og 26<*>

har disse stempelringer radielt forløpende spor. Det ringformede rom mellom stempelringene, som adskiller rommet 4 fra rommet 23» står i forbindelse med et bufferrom 29 som i dette tilfelle er utformet som en hulning i stempeldelen 2 II. Det er naturligvis også mulig å anordne dette rom i sylinderveggen. I så tilfelle må man imidlertid sørge for at rommet ikke direkte kommuniserer med de respektive rom 23 og 24 under stemplets slagbevegelse.

Det er anordnet et styreorgan 30 som innbefatter et hus

31 hvori det er anordnet en trykkfjær 32 som påvirker en ventil 34

via stemplet 33. Ventilen 34 stenger i lukket stilling for en forbindelse mellom rommet 35 og rommet 36. Rommet 35 står ved hjelp av ledningen 37 i forbindelse med arbeidsrommet 4>°g rommet 36 står ved hjelp av ledningen 38 i forbindelse med en sugeledning 39. Sugeledningen står i forbindelse med åpningen 8 i rommet 6 og i sugeledningen er det anordnet en fjærbelastet tilbakeslagsventil 40. Innretningen virker på følgende måte:

Ved det normale og ønskede sugetrykk er ventilen 40

åpen og styreventilen 30 er lukket. Endeflaten 9<*> på stempelringen 9, hvilken endeflate er forsynt med radielt forløpende spor, ligger an mot den øvre vegg i sporet 10 når trykket i rommet 23 er mindre

enn i rommet 6. Medium kan da strømme fra rommet 6 og frem til rommet 23 • Medium kan også strømme fra rommet 23 til bufferrommet 29, når trykket i bufferrommet 29 er mindre enn i rommet 23 og endeflaten 25' på stempelringen 25 ligger an mot den øvre vegg i sporet 27.

Medium fra bufferrommet 29 kan også strømme til rommet

4 når trykket i rommet 29 er større enn i rommet 4 og når endeflaten 26<*> på stempelringen 26 ligger an mot den øvre vegg i sporet 28. Når stemplet beveger seg nedover, og altså volumet til rommet 23 øker, vil trykket i dette rom bli så lavt at medium suges inn fra rommet 6. Under det etterfølgende oppoverrettede stempelslag vil dette medium komprimeres og vil i det minste delvis strømme til bufferrommet 29» såsnart trykket i rommet 23 har nådd trykket i bufferrommet 29• Medium fra rommet 29 kan strømme til rommet 4> når trykket i arbeidsrommet synker under trykket i rommet 29> hvilket vil være tilfelle når medium fra arbeidsrommet er trykket inn i ut-løpsventilen 11 og stemplet beveger seg nedover. For å få en gunstig drift av kompressoren, må volumet til bufferrommet 29 velges med en egnet verdi og kan f.eks. utgjøre to eller tre ganger volumet til rommet 23» Styreorganet virker på følgende måte: Ved normal drift av innretningen er ventilen 40 åpen og ventilen 34 er lukket. Dette oppnås ved egnet valg av trykkfjæren 32, flaten på stemplet 33»°g av det effektive tverrsnitt til ventilen 34'ut fra et gitt sugetrykk i rommet 36 °g de varierbare trykkforhold i rommet 35 °g arbeidsrommet 4. Det hele utføres på en slik måte at den kraft som utøves mot venstre av sugetrykket på stemplet 33 °g motstanden mot høyre er de dominerende krefter. Når sugetrykket i ledningen 39 Pa venstre side /av ventilen /\ Q synker plutselig, vil først ventilen 40 lukke seg. Da ■{trykket i rommet 3^ også vil synke som et resultat av kompressorvirk-ningen, vil kraften som utøves til venstre mot stemplet 33 bli mindre .enn motstanden mot høyre, slik at ventilen 34 åpner seg. Da under (drift det variable trykk i arbeidsrommet alltid er høyere enn sugetrykket, vil medium fra rommet 4 og også fra bufferrommet 29 strømme til rommet 36 og gjennom ledningene 38 og 39 inn i rommet 6. Ved å velge volumene til ledningene 38 °g 39 tilstrekkelig store, kan man holde trykkvariasjonen i rommet 36 tilstrekkelig liten under levering av medium fra arbeidsrommet 4 °g bufferrommet 29 gjennom styreorganet,

for derved å hindre at ventilen 34 lukker seg igjen.

Da trykknivået i arbeidsrommet 4 er sunket, vil utløps-ventilen 11 forbli lukket. Resultatet er at det oppnås en stasjonær tilstand i hvilken medrum sirkulerer fra rommet 6 gjennom rommet 23 og 29 og til rommet 4 og tilbake til rommet 6 gjennom styreorganet. På den måten oppnås det at trykket over rullemembranen holdes konstant på en gitt verdi på en slik måte at trykkdifferensialet over rullemembranen er tilstrekkelig stort til å sikre at membranen ikke kan danne folder og således ødelegges.

En slik kompressor egner seg særlig godt som styrekom-pressor i en hetgassmaskin, hvor utløpet 11 står i forbindelse med en lagerbeholder for arbeidsmedium, hvilken beholder ved hjelp av en mediumleveringsledning med en innskutt styreventil, står i forbindelse med arbeidsrommet til maskinen, mens sugeledningen 39> som virker som mediumutløpsledning, også står i forbindelse med arbeidsrommet i maskinen gjennom en styreventil. Når styreventilen i sugeledningen 39 er lukket, vil trykket i rommet 6 og 36 og ledningene 38 °S 39 synke under den innstilte minimums suge trykkver.di som følge av kompresjons-effekten, og ventilen 4 vil åpnes slik at kompressoren igjen virker ubelastet som beskrevet ovenfor.

I den beskrevne utførelse av innretningen er det alltid anordnet stempelringer i stempelveggen, og rullemembranen vender også sin konvekse side mot væskerommet 7» Det er naturligvis også mulig å anordne stempelringene i spor i sylinderveggen. Utførelser hvor rullemembranen vender sin konkave side mot væskerommet og trykket i dette rom da alltid vil være større enn i det første rom 6, er like-ledes mulig.

Av det foregående vil det gå frem at oppfinnelsen til-veiebringer en meget interessant hermetisk kompressor for levering av komprimert medium med stor effektivitet, samtidig som kompressoren har en enkel konstruksjon uten at rullemembranen utsettes for store trykkvariasjoner og høye temperaturer i arbeidsrommet og derfor har en lang levetid.

Claims (1)

1. Innretning for levering av et komprimert medium, særlig en hermetisk kompressor, innbefattende i det minste en sylinder (1) hvori et stempel (2) er resiproserbart anordnet for variering av volumet til i det minste ett arbeidsrom (4) som har en innløpsventil og en utløpsventil (11), og hvor tetningen mellom stempel (2) og sylinder (1) er utformet som i det minste en rullemembran (5) som adskiller to rom (6,7) fra hverandre, idet det første rom (6) inneholder medium og det andre rom (7) inneholder en væske for under-støttelse av rullemembranen (5)» hvilket andre rom (7) har et væske-innløp og et væskeutløp, og med den kontrollanordning (13) anordnet for under drift av innretningen å opprettholde i det minste et i det vesentlige konstant trykkdifferensial over rullemembranen (5), karakterisert ved at minst en aksialt bevegbar tetningsring (9) er anordnet i et spor (10) i den del av stempelveggen (2) eller.sylinderveggen (1) som er anordnet mellom rullemembranen (5) og arbeidsrommet (4)» hvilken tetninsring (9) adskiller det første rom (6) fra arbeidsrommet (4)» idet tetningsringen eller sporet har slike utsparinger at tetningsringen ved sin aksiale bevegelse virker som innløpsventil, idet det første rom (6) har minst en åpning (8) for tilføring av medium til det første rom.