RU2051461C1

RU2051461C1 - Motor-compressor unit

Info

Publication number: RU2051461C1
Authority: RU
Inventors: Ф.Ш. Муфазалов; И.А. Тычкин; В.А. Лиховских
Original assignee: Муфазалов Фуат Шарифуллович
Priority date: 1992-06-17
Filing date: 1992-06-17
Publication date: 1995-12-27

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: compressor has three working chambers 11-13 with respective valves; secondary members of single-phase linear capacitor induction motor are used as pistons 7 and 8; they are made in the form of hollow ferromagnetic cylinders closed on both ends and provided with current conducting sleeves 9,10 on their outer surface; inductor of cylindrical linear motor has cylindrical ferromagnetic frame 1 accommodating alternating magnetic and nonmagnetic rings 2 and 3, respectively, with circular windings 4 placed inbetween. Compressor is closed at ends with flanges 5 and 6. Flexible members 21-23 are installed in all three spaces 11-13. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электромашиностроению, может быть использовано в электроприводах компрессоров или насосов. The invention relates to electrical engineering, can be used in electric compressors or pumps.

Целью изобретения является увеличение производительности компрессора (насоса). The aim of the invention is to increase the performance of the compressor (pump).

Указанная цель достигается тем, что электродвигатель-компрессор содержит магнитную систему с обмоткой, обеспечивающую синхронное перемещение в противоположные стороны ферромагнитных цилиндрических стаканов-поршней с уплотнительными кольцами, делящими корпус с фланцами на три полости, центральная из которых является рабочей с соответствующими клапанами, причем во всех трех полостях установлены упругие элементы. This goal is achieved by the fact that the electric motor-compressor contains a magnetic system with a winding, providing simultaneous movement in opposite directions of the ferromagnetic cylindrical cups-pistons with o-rings, dividing the housing with flanges into three cavities, the central of which is working with the corresponding valves, and in all three cavities installed elastic elements.

Недостатком данной конструкции является малая производительность компрессора, обусловленная относительно малым объемом рабочей полости. Это объясняется тем, что величина тягового усилия непостоянна и зависит от длины воздушного зазора согласно уравнению
P=

F²

где P тяговое усилие;
F МДС, создаваемая обмоткой;
Λ_δ магнитная проводимость воздушного зазора;
δ воздушный зазор.The disadvantage of this design is the low productivity of the compressor, due to the relatively small volume of the working cavity. This is because the amount of traction is variable and depends on the length of the air gap according to the equation
P =

F ²

where P is tractive effort;
F MDS generated by the winding;
Λ _δ magnetic conductivity of the air gap;
δ air gap.

Из приведенного уравнения видно, что достаточное тяговое усилие обеспечивается только лишь на небольшом отрезке движения поршня, что ограничивает величину его хода и соответственно производительность компрессора. From the above equation it is seen that sufficient traction is provided only on a small segment of the piston, which limits its stroke and, accordingly, compressor performance.

Целью изобретения является увеличение производительности компрессора. The aim of the invention is to increase the performance of the compressor.

Указанная цель достигается тем, что крайние полости корпуса электродвигателя-компрессора также выполнены рабочими с соответствующими клапанами, ферромагнитные цилиндры-поршни закрыты и снабжены электропроводящими цилиндрами на внешней поверхности, а индуктор выполнен в виде цилиндрической ферромагнитной станины, в которую вставлены чередующиеся магнитные и немагнитные кольца, между которыми расположены кольцевые катушки обмотки однофазного конденсаторного асинхронного линейного двигателя, создающие по обе стороны центральной камеры противоположно направленные бегущие магнитные поля. This goal is achieved by the fact that the extreme cavities of the motor-compressor housing are also made by workers with corresponding valves, the ferromagnetic piston cylinders are closed and equipped with electrically conductive cylinders on the outer surface, and the inductor is made in the form of a cylindrical ferromagnetic bed, into which alternating magnetic and non-magnetic rings are inserted, between which there are ring coils of the winding of a single-phase capacitor asynchronous linear motor, creating on both sides of the central measures oppositely directed magnetic fields running.

На чертеже изображен предлагаемый компрессор. The drawing shows the proposed compressor.

Компрессор состоит из ферромагнитной станины 1, в которую вставлены ферромагнитные кольца 2 и немагнитные кольца 3, необходимые для предотвращения замыкания магнитного потока через внутреннюю поверхность индуктора-цилиндра. Между ферромагнитными кольцами 2 расположены кольцевые обмотки 4 однофазного конденсаторного асинхронного линейного двигателя, которые электрически соединены в две параллельные группы (правую и левую) с фазосдвигающими конденсаторами и образуют два однофазных асинхронных линейных двигателя. С торцов компрессор герметично закрыт фланцами 5 и 6. Внутри индуктора расположены ферромагнитные закрытые цилиндры-поршни 7 и 8, снабженные электропроводящими цилиндрами 9 и 10. Поршни 7 и 8 разделяют внутреннюю полость компрессора на три рабочие камеры (полости) 11, 12, 13, каждая из которых имеет впускные 14, 15, 16 и выпускные клапаны 17, 18, 19. Кроме того, поршни 7 и 8 снабжены уплотнительными кольцами 20. Для рекуперации энергии в крайних положениях вторичных элементов-поршней используются реактивные элементы (пружины) 21, 22, 23. The compressor consists of a ferromagnetic bed 1, into which ferromagnetic rings 2 and non-magnetic rings 3 are inserted, which are necessary to prevent magnetic flux closure through the inner surface of the inductor-cylinder. Between the ferromagnetic rings 2 there are ring windings 4 of a single-phase capacitor induction linear motor, which are electrically connected in two parallel groups (right and left) with phase-shifting capacitors and form two single-phase asynchronous linear motors. At the ends, the compressor is hermetically closed by flanges 5 and 6. Inside the inductor there are closed ferromagnetic piston cylinders 7 and 8, equipped with electrically conductive cylinders 9 and 10. Pistons 7 and 8 divide the compressor internal cavity into three working chambers (cavities) 11, 12, 13, each of which has inlet 14, 15, 16 and exhaust valves 17, 18, 19. In addition, the pistons 7 and 8 are equipped with o-rings 20. For the recovery of energy in the extreme positions of the secondary piston elements, reaction elements (springs) 21, 22 are used , 23.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При питании однофазным переменным током кольцевых обмоток 4, расположенных в правой и левой частях индуктора относительно центральной полости (камеры) 12, соединенных между собой в сети с учетом пространственных и фазовых сдвигов создаются противоположно направленные бегущие магнитные поля. Схема управления (например, тиристорная) позволяет с заданной частотой переключать обмотки с фазосдвигающими конденсаторами правой и левой частей индуктора для изменения направления движения бегущих магнитных полей. When single-phase alternating current is supplied to the annular windings 4 located in the right and left parts of the inductor relative to the central cavity (chamber) 12, interconnected in the network, taking into account spatial and phase shifts, oppositely directed traveling magnetic fields are created. The control circuit (for example, thyristor) allows switching the windings with phase-shifting capacitors of the right and left parts of the inductor with a given frequency to change the direction of movement of traveling magnetic fields.

Взаимодействие индуктированных токов в электропроводящих цилиндрах 9, 10 вторичных элементов-поршней 7, 8 двигателя обуславливает синхронное возвратно-поступательное движение их в противоположных направлениях. При этом рабочий ход поршней происходит как при движении в противоположных (расходящихся) направлениях, так и при встречном друг к другу движении, что обусловлено использованием трех рабочих полостей (камер). The interaction of the induced currents in the electrically conductive cylinders 9, 10 of the secondary elements of the pistons 7, 8 of the engine causes their synchronous reciprocating motion in opposite directions. At the same time, the piston stroke occurs both when moving in opposite (diverging) directions, and when the movement is opposite to each other, due to the use of three working cavities (chambers).

При подаче напряжения на кольцевые обмотки 4 индуктора по обе стороны центральной полости (камеры) 12 создаются противоположно направленные бегущим магнитные поля. Под действием этих полей поршни 7 и 8 начинают синхронное встречное движение, в результате чего в центральной полости (камере) 12 происходит сжатие воздуха, а в крайних полостях (камерах) 11 и 13 разряжение. В следующий момент времени под действием цепи управления электромагнитные бегущие поля индуктора изменяют свое направление и поршни начинают синхронно расходиться. При этом в рабочих полостях (камерах) 11 и 13 происходит сжатие воздуха, а в центральной полости (камере) 12 разряжение. When voltage is applied to the annular windings 4 of the inductor on both sides of the central cavity (chamber) 12, oppositely directed traveling magnetic fields are created. Under the influence of these fields, the pistons 7 and 8 begin synchronous oncoming motion, as a result of which air is compressed in the central cavity (chamber) 12, and the discharge occurs in the extreme cavities (chambers) 11 and 13. At the next time, under the influence of the control circuit, the electromagnetic traveling fields of the inductor change their direction and the pistons begin to diverge synchronously. In this case, air compression occurs in the working cavities (chambers) 11 and 13, and in the central cavity (chamber) 12 there is a vacuum.

Так как компрессор (насос) имеет три рабочие полости (камеры), то поршни совершают рабочий ход как при движении навстречу друг с другу, так и при движении в противоположных направлениях, что обеспечивает его большую производительность. Since the compressor (pump) has three working cavities (chambers), the pistons make a working stroke both when moving towards each other, and when moving in opposite directions, which ensures its great performance.

Наличие индуктора однофазного конденсаторного асинхронного линейного двигателя в виде чередующихся ферромагнитных колец (шайб) и кольцевых катушек (обмоток) обеспечивает постоянство величины тягового усилия по всей длине хода поршней, что также повышает производительность компрессора. The presence of an inductor of a single-phase capacitor asynchronous linear motor in the form of alternating ferromagnetic rings (washers) and ring coils (windings) ensures constant traction over the entire piston stroke length, which also increases compressor productivity.

Кроме того, для получения необходимой производительности компрессора возможно изменение объема рабочих полостей (камер) за счет изменения диаметра индуктора (цилиндра) и длины хода поршней путем набора требуемого количества ферромагнитных колец (шайб) и кольцевых катушек. In addition, to obtain the necessary compressor performance, it is possible to change the volume of working cavities (chambers) by changing the diameter of the inductor (cylinder) and the stroke length of the pistons by dialing the required number of ferromagnetic rings (washers) and ring coils.

Claims

ELECTRIC MOTOR-COMPRESSOR, containing a magnetic system with a winding, providing synchronous movement in opposite directions of the ferromagnetic cylindrical cups-pistons with o-rings, dividing the housing with flanges into three cavities, the central of which is working with corresponding valves, and elastic elements are installed in all three cavities characterized in that the extreme cavities of the housing are also made by workers with corresponding valves, the ferromagnetic piston cylinders are closed and equipped with also conduct cylinder on the outer surface, and an inductor made in the form of a cylindrical ferromagnetic frame, in which are inserted alternating magnetic and nonmagnetic rings, between which the annular coil winding of a single phase capacitor asynchronous linear motor, creating on both sides of the central chamber running oppositely directed magnetic fields.