SK50182015A3 - Výtlačný tlmič recipročného hermetického kompresora - Google Patents

Abstract

Výtlačný tlmič hermetického recipročného kompresora obsahuje systém dvoch výtlačných komôr (4, 7) v bloku (1) motora, zapojených do série prepojovacou rúrkou (2), ktorá je súčasťou viečok (3, 8) expanzných komôr a tvorí kanál na vzájomnú komunikáciu obidvoch výtlačných komôr (4, 7). Prvá expanzná komora (4) je upravená na prvú redukciu hluku a pulzáciu plynu stlačeného v kompresnej komore a vytlačeného z kompresnej komory vytvorenej v hlave valca (5), druhá expanzná komora (7) je upravená na sekundárnu redukciu hluku a pulzácií pracovného plynu s hlukom a pulzáciami redukovanými prvou expanznou komorou (4), a tvarovanú výstupnou rúrkou (9) vo viečku (8) druhej expanznej komory (7). Prepojovacia rúrka (2) má pritom integrovanú predĺženú časť (2.1), ktorá začína v strede geometrie prvej expanznej komory (4) a končí pod viečkom (8) druhej expanznej komory (7), pričom stred geometrie sa nachádza v geometrickom strede celkovej dĺžky (x) prvej expanznej komory (4) s výrobnou toleranciou ±0,2x/2, v geometrickom strede výšky (z) prvej expanznej komory (4) v mieste ústia rúrky (2) s výrobnou toleranciou ±0,2z/2 a geometrickom strede šírky (y) prvej expanznej komory (4) v mieste ústia rúrky (2) s výrobnou toleranciou ±0,3y/2.

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka výtlačného systému recipročného piestového hermetického kompresora poháňaného otáčavým pohybom hriadeľa, ktorý sa používa v menších komerčných chladiarenských a mraziarenských aplikáciách.

Doterajší stav techniky

Procesy satia a výtlaku v recipročných piestových kompresoroch sa dejú vo forme pulzácií. Pulzácie plynu v kompresore sú periodické zmeny tlaku okolo určitého stredného pracovného tlaku. Tieto fluktuácie tlaku sú spôsobené recipročným pohybom piestu pri nasávaní plynu, jeho stlačovaní a vytlačovaní plynu, zvýraznené rýchlym otváraním a zatváraním ventilov. Keď je ventil otvorený iba na krátky čas, dochádza k nespojitosti v prietoku plynu z kompresnej komory do hlavy valca. Pri návrhu kompresora sa musí brať zreteľ na hodnotu pulzácií, pretože výrazne ovplyvňujú hlučnosť samotného kompresora a následne aj celého chladiaceho zariadenia. Pre potreby vyhodnotenia hlučnosti je požadovaná spektrálna analýza pulzačného signálu. Základná harmonická zložka jednopiestového kompresora je vždy rovná rýchlosti otáčania hriadeľa. Ďalšie vyššie harmonické zložky sú generované prietokom plynu cez ventilový systém, objemy komôr, trubičky a ďalšie komponenty výtlačného systému. Z pohľadu hlučnosti a vibrácií chladiaceho systému je veľmi dôležité kontrolovať výtlačné pulzácie plynu z kompresora. Potenciálne vysoká energia pulzácií môže pri prenose z kompresora spôsobiť štrukturálne rezonancie v chladiacom systéme. Problém štrukturálnych rezonancií vznikne vtedy, keď sa budiaca frekvencia s významnou energetickou úrovňou zhoduje

s vlastnou frekvenciou kmitania mechanického komponentu v chladiacom systéme (napr. rúrka, chladič). V stave rezonancie má mechanický komponent nadmerné vibrácie a emituje do okolia vysoké úrovne hluku. V extrémnych prípadoch môže prísť k únavovému lomu komponentu. Z tohto dôvodu je dôležité vykonávať spektrálnu analýzu pulzačného signálu.

Na utlmenie výtlačných pulzácií kompresora sa používa výtlačný tlmič. Je to sústava objemu/ov, (komory/ôr) a prepojovacích rúrok vyhotovených tak, aby na výstupe dochádzalo k poklesu energetickej úrovne tlakového pulzačného signálu. V recipročných piestových kompresoroch sa používajú reaktívne typy tlmičov na princípe Helmholtzových rezonátorov.

Známy dvojstupňový objemový recipročný hermetický kompresor má piest vratne posuvný v kompresnej komore bloku valca, pohon piestu na nasávanie plynu do, jeho stlačovanie v a vytlačovanie s kompresným členom do výtlačného priestoru hlavy valca cez komunikačnú cestu v hlave valca. Priamočiary vratný pohyb piestu spôsobuje, že chladivo sa nemôže vytlačovať postupne a zapríčiňuje hluk a pulzácie, výsledkom sú potom vibrácie a hluk kompresora. Najmä pulzácie generované v nízkofrekvenčnom pásme výtlačných pulzácií a korešpondujúce s vlastnou frekvenciou ďalších prvkov chladiaceho systému spôsobia stav rezonancie týchto prvkov a tým sa zvyšuje hluk a vibrácie chladiaceho systému.

Zo spisu US 2009/0028725 je známy hermetický kompresor s nastaviteľnou dĺžkou a plochou prierezu komunikačnej cesty chladivá, na zmiernenie výstupných pulzácií a v dôsledku toho vibrácií a hluku kompresora. Kompresor obsahuje hlavu valca s výtlačnou komorou chladivá stlačeného v kompresnej komore, výtlačný tlmič na príjem chladivá vytlačeného z výtlačnej komory a komunikačnú cestu výtlačnej komory a výtlačného tlmiča a ďalej do štruktúry tlmiča vloženú pomocnú komunikačnú cestu na nastavenie dĺžky a prierezu komunikačnej cesty. Pomocná komunikačná cesta, upravená do špirály pozdĺž vnútornej obvodovej steny tlmiča, zmenšuje plochu prierezu toku chladivá pri rastúcej dĺžke toku chladivá, čim tlmi nízkofrekvenčnú zložku výtlačných pulzácií.

Zo spisu KR20090007553U je známy výtlačný tlmič na redukciu tlakových pulzácií a hluku bez zmeny štruktúry kompresora, so zlepšeným výtlakom chladivá. Hermetický kompresor pre chladničku a klimatizačné zariadenie má kompresnú komoru v a kompaktnú s blokom motora a výtlačný tlmič na znižovanie tlaku pulzácií chladivá stlačeného v kompresnej komore. Ďalej obsahuje komunikačnú cestu výtlačnej komory stlačeného chladivá a výtlačného tlmiča, ktorá je tvorená spojovacou rúrkou danej dĺžky, ktorej telo má voštinovú štruktúru. Výstup tlmiča je vytvorený nad kompresnou komorou a má jeden koniec pripojený k viečku tlmiča a ďalší koniec vedúci von z kompresora.

Opísané kompresory odstraňujú nedostatky známeho tlmiča, kde priamočiary vratný pohyb piestu spôsobuje, že chladivo sa nemôže vytlačovať postupne a zapríčiňuje hluk a pulzácie, výsledkom sú potom vibrácie a hluk kompresora. Najmä pulzácie generované v nízkofrekvenčnom pásme výtlačných pulzácií a korešpondujúce s vlastnou frekvenciou ďalších prvkov chladiaceho systému s týmito prvkami rezonujú a tým sa zvyšuje hluk a vibrácie chladiaceho systému.

Avšak hluk generovaný výtlačným členom bloku valca je ovplyvňovaný faktormi ako - objem výtlačného tlmiča, dĺžka a prierez komunikačnej cesty medzi tlmičom a výtlačným členom, ktoré majú vplyv na vlastné frekvencie tlmiča. Komunikačná cesta je definovaná v bloku valca, jej veľkosť je daná konštrukciou kompresora. Je preto ťažké predísť výtlačným pulzáciám a hluku nízkych pulzácií.

Podlá spisu WO2O10143523 Al sa účinnosť kompresora zvyšuje znížením tlakových strát vo výtlačnom priestore tlmiča, do • · · · ktorého je vytlačované chladivo stlačené v kompresnej sekcii.

Nízkostupňový výtlačný prstencovom priestore priestor tlmiča je vytvorený v rozprestierajúcom sa okolo hnacieho hriadeľa, do ktorého je chladivo stlačené v kompresnej komore vytlačované cez výtlačný otvor v stlačovacej jednotke, a z ktorého chladivo odteká okolo kardanového hriadeľa, v odlišných smeroch, a to v doprednom a spätnom, cez komunikačný otvor vytvorený v dopredu danom mieste v nízkostupňovom výtlačnom priestore tlmiča. Otvorenie komunikačného otvoru je vytvorené tak, aby bola krytá dopredu určená plocha otvoru zo strany, na ktorej je urobená cesta toku chladivá v spätnom smere, pričom táto cesta je jednou z dvoch prietokových ciest, ktoré majú rôzne smery prúdenia okolo hnacieho hriadeľa z výstupného otvoru, z ktorého je vytlačované chladivo stlačené nizkostupňovou kompresnou časťou, ku komunikačnému otvoru. Komunikačný otvor vedenia toku mení smer toku chladivá do smeru k dráhe komunikačného toku. Výtlačný otvor spätného vedenia zabraňuje prúdeniu chladivá v spätnom smere, čo spôsobuje cirkuláciu chladivá v doprednom smere vo vypúšťacom prstencovom priestore tlmiča. Cirkuláciou chladivá v stanovenom smere vo výtlačnom tlmiči v priestore v tvare prstenca môžu byť tlakové straty chladivá znížené.

Zo spisu JP2009085192 (A) je známy hermetický kompresor s nízkou úrovňou hluku, znížením dodatočných pulzácií účinku chladivá a vyhnutím sa zhromažďovaniu zvyšujúcimi sa pri spustení tlaku v kompresnej komore, kompresora tým, že sa bráni ukladaniu mazacieho oleja vo výtlačnom tlmiči.

Kompresor má hlave valca piest vratný vnútri kompresného priestoru, vytvorenú výtlačnú komoru a komunikačnú cestu medzi komorou a kompresným priestorom cez ventilovú dosku, ďalej výstupný priechod, ktorého jeden koniec je prepojený s výtlačným tlmičom, druhý koniec s emisným potrubím a ktorý je vyhotovený na strane tlmiča protiľahlej hlave valca. Kompresor môže mať aj dve do série zapojené výtlačné komory prepojené kanálom vytvoreným • · v bloku valca. Vytvorením toku chladiaceho plynu vo výtlačnom tlmiči v jednom smere sa plyn rýchle vytlačuje z výtlačného tlmiča, aby sa zamedzilo ukladaniu mazacieho oleja vo výtlačnom tlmiči a predišlo sa zníženiu kapacity výtlačného tlmiča.

V súčasnosti sa používajú na tlmenie výtlačných pulzácií v recipročných chladivových kompresoroch systémy dvoch výtlačných komôr zapojených do série s prepojovacou trubičkou, ktorá má ukončenie pri viečkach expanzných komôr.

Zo spisu US2004009077 je známy recipročný kompresor, ktorý obsahuje rám usporiadaný vnútri utesnenej nádoby na podoprenie elektrickej pohonnej jednotky kompresného členu, blok motora spojený skrutkami s rámom a majúci kompresnú komoru, hlavu valca s výtlačnou komoru stlačeného chladivá a spojenú s blokom motora na vytvorenie utesneného kompresného priestoru a výtlačný tlmič v bloku motora, ktorý tvoria dve výtlačné komory sériovo prepojené spojovacou cestou vytvorenou v bloku motora a majúce tvar písmena V a daný priemer. Výtlačné komory sú utesnené viečkami. Súčasťou viečka druhej výtlačnej komory je výstupný tvarovaný kanál. Spojovacia cesta má na efektívnejšiu redukciu tlaku redukovaný priemer na časti dĺžky. Priemer cesty má veľkosť danú výskytom pulzácií. Výtlačné pulzácie chladivá sú teda redukované zvyšovaním odporu toku vytlačovaného chladivá. To znamená, že výtlačné pulzácie chladivá môžu byť redukované redukciou plochy prierezu cesty chladivá medzi chladivo vytlačujúcim členom a výtlačným tlmičom alebo predĺžením cesty chladivá. Avšak keď je plocha prierezu toku chladivá veľká, efektivita spojovacej cesty sa znižuje a keď je príliš malá, chladivo nemôže tiecť hladko medzi výtlačnou komorou chladivá a výtlačným tlmičom a preto je účinnosť stlačenia kompresora malá. Tok chladivá nemôže byť dostatočne predĺžený cez blok motora, ktorý je dopredu daný konštrukciou kompresora.

Zo spisu W02008078875 je známy výtlačný systém hermetického kompresora, ktorý zahrnuje rám usporiadaný vnútri skrine na • · podoprenie pohonnej jednotky kompresného člena a spojený s blokom motora zahrňujúcim výtlačný tlmič hluku s dvoma výtlačnými komorami sériovo prepojenými komunikačnou trubičkou, ktorá je súčasťou uzatváracích viečok komôr. Prvá komora je vyhotovená na jednej strane bloku motora na prvú redukciu hluku a pulzácie pracovnej tekutiny stlačenej v a vytlačenej z kompresnej komory vytvorenej v bloku motora lineárne vratným pohybom kompresného člena. Druhá komora je vyhotovená na inej strane konca bloku motora na sekundárnu redukciu hluku a pulzáciu pracovnej tekutiny s hlukom a pulzáciou redukovanými prvou komorou a komunikujúcu s prvou komorou spojovacou (medzi viečkami) trubičkou na vzájomnú komunikáciu prvej a druhej výtlačnej komory výtlačného tlmiča. Spojovacia trubička je súčasťou viečok komôr a má dĺžku väčšiu než je priama vzdialenosť medzi prvou a druhou komorou. Vo viečku druhej komory je výtlačná rúrka, ktorou je pracovná tekutina vytlačovaná von. Vibrácie komunikačnej trubičky spôsobujú opakované namáhanie miest pripojenia komunikačnej trubičky k viečkam a únavovú poruchu materiálu a tým únik látky cez miesta pripojenia. U dlhšej komunikačnej trubičky sú pulzácie relatívne redukované pružnosťou trubičky.

Predloženým riešením sa optimalizuje a výrazne znižuje úroveň pulzácií tlaku v oblasti akustických rezonancií vznikajúcich v objeme expanznej komory.

Podstata vynálezu

Nedostatky doterajšieho stavu techniky sú do značnej miery odstránené konfiguráciou výtlačného tlmiča recipročného hermetického kompresora, obsahujúceho systém dvoch výtlačných komôr v bloku motora, zapojených do série prepojovacou rúrkou, ktorá je súčasťou viečok expanzných komôr a tvorí kanál na vzájomnú komunikáciu obidvoch výtlačných komôr, pričom prvá

expanzná komora je upravená na prvú redukciu hluku a pulzáciu plynu stlačeného v a vytlačeného z kompresnej komory vytvorenej v hlave valca, druhá expanzná komora je upravená na sekundárnu redukciu hluku a pulzáciu pracovného plynu s hlukom a pulzáciami redukovanými prvou expanznou komorou a tvarovanou výstupnou rúrkou vo viečku druhej expanznej komory, ktorého podstata spočíva v tom, že prepojovacia rúrka má integrovanú predĺženú časť, ktorá začína v strede geometrie prvej expanznej komory a končí pod viečkom druhej expanznej komory, pričom stred geometrie sa nachádza v geometrickom strede celkovej dĺžky prvej expanznej komory s výrobnou toleranciou ±0,2x/2, v geometrickom strede výšky prvej expanznej komory v mieste ústia integrálnej predĺženej časti rúrky s výrobnou toleranciou ±0,2z/2 a geometrickom strede šírky prvej expanznej komory v mieste ústia integrálnej predĺženej časti rúrky s výrobnou toleranciou ±0,3y/2.

Tolerancia je zadefinovaná z hľadiska funkčnosti riešenia. V prípade, že sa nachádzať mimo uvedenej tolerancie, proporcionálne klesá.

výroby a optimálnej ústie trubičky bude účinnosť riešenia

Predĺženie prepojovacej rúrky až do stredu geometrie prvej expanznej komory výrazne znižuje hodnoty pulzácií tlaku na výstupe z kompresora. Dôsledkom takéhoto riešenia výtlačného tlmiča je celkové zníženie hlučnosti chladiaceho zariadenia, kde je kompresor nainštalovaný z dôvodu nižšej budiacej energie.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude bližšie osvetlený pomocou pripojených výkresov, na ktorom obr. la a lb znázorňujú schému tlmiča so sériovo zapojenými komorami prepojenými prepojovacou rúrkou, kde na obr.la je prvá expanzná komora umiestnená v bloku motora naľavo a na obr.lb napravo, na obr. 2a,2b je schematický diagram toku • · plynu tlmičom s umiestnením expanznej komory v bloku motora ·· · · vlavo resp. vpravo, na obr. časť prepojovacej komory, na obr.

3a je pôdorysný pohľad na predĺženú rúrky vedenú od viečka prvej expanznej 3b je bočný pohľad na predĺženú časť prepojovacej rúrky vedenú od viečka prvej expanznej komory, na obr.4a a obr.4b sú rezy prvou expanznou komorou v bloku motora, znázorňujúce predĺženú časť prepojovacej rúrky od viečka do stredu geometrie expanznej komory a na obr. 5 je porovnanie spektra pulzácií štandardného tlmiča a tlmiča podľa vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Hermetický kompresor podľa obr. la, lb, 2a, 2b obsahuje utesnenú nádobu a vnútri usporiadanú pohonnú jednotku a blok 1 motora. V bloku 1 motora je vytvorená valcová kompresná komora, v ktorej sa pohybuje priamočiaro vratne piest, poháňaný pohonnou jednotkou. S blokom 1 motora je cez ventilovú dosku 6 pevne spojená hlava _5 valca, na vytvorenie utesneného kompresného priestoru. Hlava 5> valca má výtlačnú komoru chladivá stlačeného v a vytlačeného z kompresného priestoru cez ventilový systém na ventilovej doske 6. Súčasťou bloku 1 motora je výtlačný tlmič obsahujúci dve expanzné komory £ a 2 zapojené do série pomocou prepojovacej rúrky 2, pričom expanzné komory hermeticky uzavreté viečkami 2 ^a ÍL· ktoré prepojovacej rúrky 2. Druhá expanzná komora 7_ má vo viečku 2 tvarovanú výstupnú rúrku 9 chladivá smerujúcu k výtlačnému kanálu umiestnenému v stene utesnenej nádoby. Prepojovacia rúrka 2 podľa obr. 3a a 3b má predĺženú časť 2.1, začínajúcu v strede geometrie prvej expanznej komory 4_, končiacu pod viečkom druhej expanznej komory 2 ^a napojenú na začiatok prepojovacej rúrky 2_ vo viečku 2 prvej expanznej komory 4_. Stred geometrie /obr.4a,4b/ sa nachádza v geometrickom strede celkovej dĺžky x prvej expanznej komory £ s výrobnou toleranciou ±0,2x/2, v geometrickom strede výšky z prvej expanznej komory 4 v mieste a 2 ^sa súčasťou su • · * · ·· ·· · ·

ústia integrálnej predĺženej časti 2.1 rúrky 2 s výrobnou toleranciou ±0,2z/2 a geometrickom strede širky y prvej expanznej komory £ v mieste ústia integrálnej predĺženej časti 2.1 rúrky 2 s výrobnou toleranciou +0,3y/2.

Viečko _8 druhej expanznej komory je spojené s tvarovanou výstupnou rúrkou 9 výtlačného tlmiča.

Funkcia výtlačného tlmiča je nasledujúca:

Tok stlačeného plynu vznikajúceho pri kompresii je vytlačovaný cez ventilový systém na ventilovej doske 6 do hlavy 5_ valca. Stlačený plyn z hlavy 5 valca vstupuje ďalej do prvej expanznej komory £, kde sa uskutočňuje prvá redukcia pulzácii. Potom je tok plynu smerovaný do predĺženej časti 2.1 prepojovacej rúrky 2 so vstupom umiestneným v strede geometrie prvej expanznej komory £. V tomto mieste sa nachádzajú uzly objemových rezonancii s nízkou úrovňou energie pulzácii. Z tohto dôvodu dochádza k výraznému potlačeniu úrovne energie pulzácii zvlášť na frekvenciách blízkych objemovým a akustickým rezonanciám. Tok plynu je ďalej vedený cez prepoj ováciu rúrku 2 do druhej expanznej komory Ί_, kde sa uskutočňuje druhá redukcia pulzácii.

Expanzné komory 4^_7 sú hermeticky uzavreté integrovanými viečkami 3. ^a 4' ktoré sú súčasťou prepojovacej rúrky 2. Plyn je po utlmení z druhej expanznej komory 1_ vedený následne cez tvarovanú rúrku 9 ďalej smerom k výtlačnému kanálu umiestnenému v stene utesnenej nádoby.

Útlmové charakteristiky tlmiča výtlačných pulzácii kompresora opísanej konštrukcie majú omnoho lepšie vlastnosti oproti tlmičom podľa súčasného stavu techniky. Tlmič má výrazne nižšie úrovne pulzácii na väčšine frekvenčných zložiek spektra.

Claims (1)

1. PATENTOVÉ

   NÁROKY

   Výtlačný tlmič hermetického recipročného kompresora, obsahujúci systém dvoch výtlačných komôr (4, 7) v bloku (1) motora, rúrkou (2), ktorá je súčasťou a tvorí kanál na vzájomnú komôr (4, 7), pričom prvá zapojených do série prepojovacou viečok (3, 8) expanzných komôr komunikáciu obidvoch výtlačných expanzná komora (4) je upravená na prvú redukciu hluku a pulzáciu plynu stlačeného v a vytlačeného z kompresnej komory vytvorenej v hlave (5) valca, druhá expanzná komora (7) je upravená na sekundárnu redukciu hluku a pulzáciu pracovného plynu s hlukom a pulzáciami redukovanými prvou expanznou komorou (4) a tvarovanou výstupnou rúrkou (9) vo viečku (8) druhej expanznej komory (7), vyznačujúci sa tým, že prepojovacia rúrka (2) má integrovanú predĺženú časť (2.1), ktorá začína v strede geometrie prvej expanznej komory (4) a končí pod viečkom (8) druhej expanznej komory (7), pričom stred uvedenej geometrie sa nachádza v geometrickom strede celkovej dĺžky (x) prvej expanznej komory (4) s výrobnou toleranciou ±0,2x/2, v geometrickom strede výšky (z) prvej v mieste ústia predĺženej časti (2.1) toleranciou ±0,2z/2 a geometrickom strede šírky expanznej komory (4) v mieste ústia predĺženej časti (2.1) rúrky (2) s výrobnou toleranciou ±0,3y/2.

   komory (4) s výrobnou (y) prvej expanznej rúrky (2)