SE465526B - Vindkraftdriven kolvkompressor - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 465 526 2 Föreliggande uppfinning avser utnyttjandet av vindkraft för att driva kylanläggningar, t.ex. för istillverkning, luftkonditionering, men även för pumpning av vatten och avsaltning av havsvatten och andra liknande processer. I första hand avser uppfinningen att lösa de problem som uppkommer särskilt vid start av en vindkraftdriven kom- pressor.

Uppfinningen kännetecknas av det som anges i kravets kännetecknande del. Genom den föreslagna konstruktionen uppnås en vid startögonblicket optimalt liten deplace- rande förmàga hos kolven utan effektförluster, varigenom följer att det skadliga rummet minimeras.

Uppfinningen skall närmare beskrivas i samband med på bifogade ritning visat utföringsexempel, varvid fig. 1 schematiskt visar ett kolvkompressionskylsystems delar mellan en vindkraftkällas drivande axel och kompressionskolven, medan fig. 2 i detalj visar själva cylindern, kolven och regleringsmekanismen för sistnämnda jämte de verksamma köldmediumkanalerna och ventilerna.

Ritningen visar däremot inte vare sig förångaren eller kondensorn, som är av i och för sig känt slag och väl bekant för en fackman, utan endast de ledningar som är anslutna till dessa.

I fig.1 betecknar 24 den drivande turbinaxeln hos en vindkraftkälla, på vilken är fäst en vevskiva 25 med fyra med 90° mellanrum och pá olika avstånd från axelns l 24 centrum fördelade vevtappsfästen 26. Ett lager 27 kan I anslutas till godtycklig av vevtappsfästena 26. Den vi- . sade anslutningen till det understa fästet 26 ger en kompressionsslaglängd av 50 mm och slaglängden ökas i riktning medurs vid anslutning till de successiva tap- parna 26 till 60, 70 resp. 80 mm. Avsikten med denna 10 15 20 25 30 35 465 526 3 möjlighet att inställa olika slaglängder för kompressorn är att vindstyrkan i genomsnitt varierar med årstiderna och för maximal utnyttjning av vindenergin krävs då olika kompressorkapacitet, varför olika driftsfall kan förekomma på samma geografiska plats. Vid svaga vindar utnyttjar man då en kortare slaglängd eller med andra ord en mindre pumpvolym. Genom att använda sig av olika slaglängder, kan man få högre nyttjandegrad av kompres-j sorn och dessutom bidrar arrangemanget till att under- lätta start av kompressorn särskilt vid svaga vindar.

Mellan skivan 25 och den med 21 betecknade kolven i sin cylinder 4 finns en vanlig mekanism för att omvandla den oirkulära rörelsen hos skivan 25 till linjär fram- och âtergående rörelse av kolven 21. Denna mekanism innefat- tar en vevstake 28, vars längd är reglerbar för anslut- ning till de olika fästena 26 med hjälp av densammas uppdelning till tre partier med inbördes gänganslutnin- gar vid 33. Mekanismen innefattar vidare ett ledlager 29, ett tvärstycke 30, ett axiallager 31 och en kolv- stång 10, vilken sistnämnda genomgår cylinderbottnen 32 under tätning dememellan.

I fig.2 betecknar 1 sugtilloppet från den icke visade föràngaren och 2 betecknar gasutloppet för den gas som på känt sätt strömmar till den icke visade kondensorn för avkylning och sedan återföring till föràngaren i vätskeform för att från denna i gasform på nytt insugas i cylindern 4.

Kolvstången 10 löper genom cylinderns 4 sugrum 9 och är tätande förd genom en kolvdel 21. Kolvstångens fria ände är försedd med en stoppmutter 6, vilken är orienterad i ett hålrum 23.

Såsom ovan angivits är syftet med uppfinningen att opti- malt utnyttja skiftande vindförhàllanden, d.v.s. både 10 15 20 25 30 35 465 526 4 starka och svaga vindar. En relativt stor kraft krävs för att med vindens hjälp starta kompressorn. Den kraft som erfordras för att från det övre vändläget få igång kolven, som är tvådelad och innefattar en övre del 21 förbunden med en undre del 22, erhålles från turbin- axelns vridande och arbetscykeln tillförande moment som medför att den gas, som kommer in genom suginloppet 1 i cylindern eller sugkammaren 4 från förångaren, flyter i pilarnas riktning genom ett antal (t.ex. åtta) kanaler 3 i kolven 21,22. Kanalerna 3 leder genom sugventiler, vilkas ventilplattor betecknas med 14, till kompres- sionsrummet 15, vilket i det visade läget av kolven är litet och på ritningen markeras av en spalt. För att få kolven 21,22 att röra sig, måste mekanisk energi till- föras från vindturbinaxeln. Om kolven 21,22 antas stå i ett undre vändläge, strömmar gas från sugkammaren in i kompressionsrummet. Således passerar gasen kanalerna 3 och sugventilerna 14. Ju mer kolven 21,22 under denna cykel rör sig under förmedling av transmissionsorganen ju mer gas tillföres kompressionsrummet 15 till dess att kolvens övre vändläge uppnåtts. Normalt skall sugventi- lerna 14 vid kolvens nämnda övre läge stänga mot verkan av en fjäder 5 och om kolven fortsätter att röra sig (d.v.s. nedåt), har kompressionscykelns början uppnåtts.

Den inneslutna gasen börjar komprimeras och när konden- seringstrycket eller fjädertrycket övervunnits, öppnar tryckventilplattan 12 och gasen släpps ut.

En kolvtätning i kolvdelen 22 betecknas med 19. En ven- tilkropp 13 är anordnad koncentriskt med kolven 21,22 och försedd med en ventilspindel 35, som med sidspelrum genomgår en central öppning 18 i kolvdelens 22 botten.

Ventilspindeln 35 har på sin fria ände ett anslag i form av en ställbar mutter 20. Mellan denna och översidan av kolvdelens botten är anbragt en skruvfjäder 5 med undre änden vilande mot nämnda översida. Ett spelrum 17 om nå- gra mm finns mellan fjäderns 5 övre ände och muttern 20. .n 10 15 20 25 30 35 465 526 5 Medelst den ställbara, på ventilspindeln 35 anordnade muttern 20 kan initialtrögheten för kolven reduceras.

Delarna 5,6,20 och 35 befinner sig i ett koncentriskt hâlrum 23 inom kolvdelarna 21,22. Även vid relativt lågt tryck i sugkammaren 9 trycks gasen i genom kanalerna 3 och det nämnda spelrummet 17 minskar tryckfallet över kolven 21,22, så att gas lätt kan strömma in i kompres- sionsrummet 15. Vid låga varvtal hos kolven 21,22 och måttligt tryckfall stänger inte sugventilerna 14, utan gasen strömmar tillbaka till sugkammaren 9. önskad has- tighet för kolven 21,22, med andra ord när man önskar att sugventilen 14 skall börja arbeta (stänga), kan följaktligen bestämmas genom önskad inställning av spe- let mellan fjädern 5 och den på ventilspindeln anord- nade, ställbara muttern 20.

Under kompressionsrummet 15 finns en av en fjäder 11 till stängning påverkad ringformig tryckventilplatta 12 i topplocket 34, vilken först när gasen i kompressions- rummet 15 komprimerats, öppnar och släpper ut den kom- primerade gasen genom kanaler 7 till en tryckkammare 16 och från denna via utloppet 2 till kondensorn för avkyl- ning och sedan därifrån vidare i vätskeform genom en strypning till förångaren.

Den i förångaren förângade vätskan suges sedan i gasform åter in i sugkammaren 9 och förloppet börjar på nytt.

För att kunna inställa spelrummet mellan fjädern 5 och muttern 20 är kolvens båda delar 21 och 22 isärtagbara, i det att de är hopfästa medelst gängbultar 8. Bultarna 8 är i det visade exemplet fyra till antalet och mellan varje sådan bultförbindning finns två gasutlopp eller kanaler 3, d.v.s. åtta stycken i och för jämn fördelning aV gasen .

Sammanfattningsvis justeras spelrummet mellan fjäderns 5 10 15 20 25 30 35 465 526 6 övre ände (fig.2) och den på ventilspindeln 35 vridbara muttern 20 genom att lossa bultarna 8 och skilja kolv- delarna 21 och 22 från varandra. Därefter blir muttern 20 åtkomlig och vrides till dess spelrummet 17 blir det avsedda. Efter hopmontering av delarna 21 och 22 verkar kompressorn så att vid övergång från kompressionsrörelse (nedåt i fig.2) till insugningsrörelse (uppåt i fig.2) rör sig delarna i ett första ögonblick av rörelsen uppåt medan ventilkroppen 13 ett kort ögonblick förblir stilla i sätena i topplocket 34. När kolven 21,22 rört sig upp- åt en sträcka motsvarande spelrummets 17 längd, kommer via fjädern 5 även ventilkroppen 13 att börja röra sig, varvid de rörliga delarnas 21,22 massa ökas med kroppens 13 massa. Den massa som vindkraftgeneratorn i startögon- blicket skall påverka och bibringa rörelse, blir därmed kolvdelarnas 21,22 massa, som vidare har ett stort hål- rum 23 och därmed blir ytterligare reducerad medan krop- pens 13 massa tillkommer först sedan kolvstàngens 10 rörelse verkligen startat. Med hjälp av reglering av vevstakens 28 längd och dess anslutning till de olika fästena 26 kan ytterligare underlättande av kompressorns start ske i och med att anpassning till aktuell vind- styrka på detta sätt kan ske.

Vid detta arrangemang skapar man sålunda ett med kolv- hastigheten ökande tryckfall över sugventilplattorna 14, vilket skapar förutsättningar för sugventilen att börja arbeta, d.v.s. stänga. Som nämnts ovan, kan därmed den kolvhastighet, som bestämmer när sugventilen skall börja arbeta, regleras inom ramen för spelet mellan fjädern 5 och den ställbara muttern 20. 7,.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 465 '526 t e t k r v Anordning vid en vindkraftdriven kolvkompressor för kompressibla media, såsom en gas för att reducera kolvens initialtröghet vid startmomentet, k ä n n e - t e c k n a d av att den av en kolvstång (10) styrda kolven består av två med varandra lösbart förbundna och med gasgenomföringar (3) från ett sugrum (9) försedda kolvdelar (21,22), samt att det förefinnes ett ring- formigt, av kolvens (21,22) innerväggar begränsat rum (23) i vilket kolvstàngens (10) med ett anslag (6) för- sedda ändparti mynnar och att kolvens undre del (22) har en med spel (18) försedd genomgående borrning för en ventilspindel (35), vars fria, med ett vridbart anslag (20) försedda ände mynnar i nämnda rum (23) och vars andra ände är fast förbunden med en mot ett topplock (34) tätande ventilplatta (14), att ventilspindeln (35) omkring den övre änden har en skruvfjäder (5), vars ena ände anligger mot den undre kolvdelens (22) inneryta och att det vid fjäderns (5) motsatta ände finns ett spelrum (17) som utgör ett mått på kolvens initialtröghet och som är inställbart genom omvridning av anslaget (20).