Линейные компрессоры – Линейный компрессор холодильного аппарата с устройством для отвода конденсата

Линейный компрессор холодильника

Компрессор – важнейшая деталь любого современного холодильника, предназначенная для создания разницы давлений в отдельных частях охлаждающей системы. Именно компрессор преобразует электрическую энергию в работу по передаче теплоты из внутренних камер холодильника в окружающую среду, сжимая хладагент и перекачивая его по контуру теплообменника.

Традиционные механизмы компрессоров – это обычные электромоторы (линейный компрессор холодильника устроен уже немного по другому), которые превращают электроэнергию во вращательную энергию. Создать надежное устройство, которое сжимало бы газ или жидкость, используя механическую энергию сложно. Однако все современные ротационные и шатунные компрессоры именно так и работают, преобразовывая вращение ротора электрического мотора в разницу давлений.

Наиболее распространенной является шатунная схема. Такие устройства при помощи специальных передаточных систем преобразуют вращение ротора в поступательно-возвратное движение поршневого механизма. Такое движение и создает давление, которое является основной целью работы компрессора.

Сложная конструкция шарнирного звена между вращающимся ротором и поршневой системой, приводит к повышенному расходу энергии на трение, способствуя усилению вибраций и шумов. Так как возможности совершенствования таких компрессоров уже практически исчерпаны, постепенно их вытесняют более экономичные и прогрессивные схемы.

Крупнейшие мировые производители бытовой техники постоянно заняты разработкой более экономичных, экологичных и бесшумных компрессоров. Главная задача – сведение затрат электроэнергии к минимуму. Для этого ведутся разработки линейных компрессоров.

Принцип действия линейных компрессоров

Основное отличие линейных компрессоров холодильника от всех остальных заключается в отсутствии звена, преобразующего вращение ротора двигателя в работу поршневого механизма. Поршень поступательно двигается за счет электромагнитного поля обмотки, а затем возвращается в исходное положение.
Таким образом, вместо 4 точек трения, в линейном компрессоре присутствует только одна. Это позволяет значительно повысить КПД, снизив потребление электроэнергии на 45% (относительно моделей А класса), а также минимизировать уровень шума. При этом понижение потребления электроэнергии сопровождается повышением эффективности охлаждения и возможностью более точно управлять температурным режимом внутри камер.

Линейная модернизация

Первый патент на линейные компрессоры был получен корейской компанией «LG Electronics». Поначалу новыми компрессорами были оснащены только холодильники этого бренда, но постепенно линейные компрессоры стали встречаться и в холодильниках других производителей. Внедрение этой технологии создает серьезное конкуренцию на рынке и выгодно выделяет линейные компрессоры холодильников среди других устройств. Основным достоинством, которое больше всего выделяют компании-производители – это экологическая чистота новых моделей. Они совершенно не вредят атмосфере, вследствие чего с гордостью именуются «зелеными», так как с момента разработки предназначались для работы с экологически безопасными охлаждающими рабочими веществами.

Преимущества

Система относительно проста, но достаточно продуктивна. Электромагнитная схема линейного компрессора позволяет значительно снизить рассеивание и энергопотери в лобовых частях обмотки. Уменьшение боковых колебаний поршней уменьшает потери на трение, что дает возможность повысить надежность, а также продлить срок эксплуатации таких компрессоров, в сравнении с традиционными устройствами.

К важным достоинствам относится и применение схемы «прямого тока» рабочего вещества, что дополнительно сокращает потери электроэнергии, позволяя изменить класс энергопотребления с А+ на А++. По уровню энергоэффективности линейный компрессор холодильника имеет мало конкурентов и считается одним из самых экономичных.

Холодильники, разработанные на основе линейных компрессоров, функционируют при уровне шума меньше 20 децибел, то есть ниже порога восприятия посторонних звуков в спокойной обстановке. И во многом это заслуга системы «тихого старта», которая работает в совокупности с механизмом «тихой остановки». Контролирующая система строго отслеживает ход поршней компрессора, благодаря чему вибрации и пиковые шумы в начале работы и во время ее прекращения полностью отсутствуют.

Недостатки

Очевидных недостатков в работе линейных компрессоров не отмечалось. К неявным минусам можно отнести достаточно высокую стоимость, которая в большей степени обусловлена огромными размерами новых моделей холодильников. Еще одним неудобством для потребителей является наличие небольшого количества отечественных мастерских и сервисных центров, располагающих квалифицированным штатом сотрудников, способных осуществлять грамотный ремонт и обслуживание такой техники.

Вывод

Линейный компрессор холодильников является весьма перспективным и способен успешно конкурировать даже с инверторными моделями, намного превосходя их в технологических и экологических характеристиках. Кроме того, такие устройства имеют огромный потенциал дальнейшего совершенствования и развития.

 

domxolod.ru

Линейный компрессор

Изобретение относится к линейному компрессору (1), содержащему корпус (2) поршня и двигающийся в нем вдоль оси (3) возвратно-поступательно поршень (4) компрессора. Поршень (4) компрессора содержит средство для направления поршня (4) компрессора в направлении поперек оси (3) и средство для промежуточного накопления кинетической энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня (4) компрессора для изменения направления движения поршня (4) компрессора. Средство для направления и/или средство для промежуточного накопления содержит эластичный элемент (7) из композитного материала, причем элемент (7) выполнен в виде пружины (8), армированной углеродным волокном. Также изобретение относится к холодильному аппарату (17), например к холодильнику, содержащему предложенный изобретением линейный компрессор (1), к способу сжатия рабочей среды и к способу охлаждения продуктов (18). Возможно изготовление линейного компрессора (1) или холодильного аппарата (17) простым образом, при этом предлагаются энергосберегающие, эффективные и надежные в работе способ охлаждения продуктов (18) и способ сжатия рабочей среды. 3 н. и 12.з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к линейному компрессору, содержащему корпус поршня и двигающийся в нем вдоль оси возвратно-поступательно поршень компрессора, причем поршень компрессора содержит средство для направления поршня компрессора в направлении поперек оси и средство для промежуточного накопления кинетической энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня компрессора. Также изобретение относится к холодильному аппарату, особенно к холодильнику и/или морозильнику или к кондиционеру. Кроме того, изобретение относится к способу охлаждения продуктов и к способу сжатия рабочей среды.

В линейном компрессоре поршень компрессора, двигающийся вдоль оси возвратно-поступательно между первой и второй точками возврата, должен опираться или проходить в направлении поперек оси. Кроме того, кинетическая энергия двигающегося возвратно-поступательно поршня компрессора должна промежуточно накапливаться в точках возврата, то есть в точках, в которых изменяется направление движения поршня компрессора, чтобы изменение направления движения поршня компрессора происходило по возможности без потерь. Благодаря изменению направления движения, поршень компрессора производит в корпусе поршня осциллирующее, по существу линейное, возвратно-поступательное движение. С помощью возвратно-поступательного движения выполняется процесс сжатия.

Уровень техники

Известно решение, состоящее в том, чтобы опирать движущиеся части, особенно поршень компрессора, контактным образом или с помощью газового подшипника. В этих системах обычно применяются одна или несколько винтовых пружин для промежуточного накопления кинетической энергии движущихся частей. Системы с открытой конструкцией, то есть с последовательно расположенной компоновкой двигатель - насос, используют пружинный пакет с одной или несколькими очень тонкими пружинными мембранами или пакетами пружинных мембран и одной или несколькими винтовыми пружинами или пакетами винтовых пружин для опирания поршня компрессора в радиальном направлении, то есть поперек оси, и для накопления кинетической энергии. Подобные пружины изготавливаются из металла, особенно из пружинной стали. При этом пружинные мембраны рассчитываются такими тонкими и мягкими, что пружины по сумме их поперечной жесткости достаточно надежно могут воспринимать силы всей системы, возникающие перпендикулярно направлению колебаний. Для достижения надлежащей продольной жесткости известны пружинные конструкции, в которых пружинные мембраны поддерживаются одной или несколькими винтовыми пружинами или пакетами винтовых пружин.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать линейный компрессор или холодильный аппарат, в которых возвратно-поступательное движение используемого поршня компрессора при процессе сжатия может быть реализовано простым образом, надежно и энергосберегающим образом.

Далее, задача состоит в том, чтобы создать способ сжатия рабочей среды и способ охлаждения продуктов, причем процесс сжатия и охлаждения может быть выполнен с высокой надежностью и особо энергосберегающим образом.

Эта задача решается, согласно изобретению, с помощью линейного компрессора и с помощью холодильного аппарата, а также с помощью способа сжатия газа и с помощью способа охлаждения продуктов, как это сказано в независимых пунктах формулы изобретения. Другие преимущественные варианты реализации и развития, которые могут применяться по отдельности или в любой комбинации друг с другом, являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

Предложенный изобретением линейный компрессор содержит корпус поршня и двигающийся в нем по оси возвратно-поступательно поршень компрессора, который содержит средство для направления поршня компрессора поперек оси и средство для промежуточного накопления кинетической энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня компрессора, причем средство для направления и/или средство для промежуточного накопления содержит эластичный элемент из композитного материала.

Благодаря применению композитного материала структура линейного компрессора может быть существенно упрощена, а работа линейного компрессора может проходить с большей экономией энергии и эффективнее.

Поршень компрессора может опираться в корпусе поршня безмасляным образом, например, посредством газового опирания.

С помощью средства для направления поршень компрессора направляется в корпусе поперек оси таким образом, что трение между поршнем компрессора и корпусом поршня будет по возможности небольшим, чтобы небольшим был износ поршня компрессора или корпуса поршня. Средство для направления поршня компрессора направляет поршень компрессора в радиальном направлении и предотвращает перекашивание поршня компрессора в корпусе поршня. Таким образом предотвращается чрезмерное трение поршня компрессора о стенки корпуса или неконтролируемое соударение.

С помощью средства промежуточного накопления кинетической энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня компрессора периодически принимается кинетическая энергия частей, находящихся и двигающихся возвратно-поступательно в линейном компрессоре, особенно поршня компрессора, причем подвижные части во время их поступательного движения на короткое время тормозятся перед точкой возврата, а во время их возвратного движения на короткое время ускоряются после точки возврата.

Средство промежуточного накопления в состоянии принять по меньшей мере кинетическую энергию движущихся частей, которую движущиеся части могут принять при возвратно-поступательном движении. При этом особенно кинетическая энергия на участке по меньшей мере 5%, предпочтительно по меньшей мере 10%, например, на участке 30% общего хода поршня компрессора преобразуется в потенциальную энергию, например, посредством сжатия пружины. С помощью средства промежуточного накопления подвижные части могут осциллирующим образом двигаться возвратно-поступательно. Средство промежуточного накопления образует, тем самым, часть системы, способной выполнять колебания. Система, способная выполнять колебания, может быть рассмотрена приблизительно как гармонический осциллятор, с помощью которого может быть выполнен осциллирующий процесс сжатия. С помощью средства промежуточного накопления, по меньшей мере 85%, особенно по меньшей мере 95%, предпочтительно по меньшей мере 98%, особенно предпочтительно по существу 100% кинетической энергии поршня компрессора может быть принято перед точкой возврата и затем снова отдано в поршень компрессора.

Средство промежуточного накопления кинетической энергии образуется посредством эластичного элемента, особенно посредством пружины, предпочтительно пружинной мембраны, из композитного материала. Благодаря такому выбору, по сравнению с уровнем техники возможны существенные упрощения конструкции линейного компрессора. Кроме того, тем самым может быть упрощена работа линейного компрессора и выполняться с большей экономией электроэнергии. Далее, линейный компрессор может быть сконструирован более компактно и легко, благодаря чему предлагаются особенно другие возможности применения линейного компрессора, особенно для передвижных применений.

Композитный материал является конструкционным материалом, состоящим из двух или нескольких различных материалов, например, волокна, пластмассы, металла, керамики. В основную структуру, так называемую матрицу, вкладывается по меньшей мере один компонент, например, волокно. При этом делается попытка скомбинировать различные преимущества отдельных веществ в конечном веществе и исключить их недостатки. В качестве композитного материала могут использоваться пластики, армированные углеродным волокном, стеклопластики, титанографитовые композиты, то есть соединение из титана, графита и эпоксидной смолы, а также другие.

С помощью композитного материала может быть точно задан модуль упругости эластичного элемента. На основе одной только возможности точной выверки свойства композитного материала, можно положительно, особенно в зависимости от направления, влиять на пружинные свойства.

Особенно может быть также задано и точно выверено соотношение осевой жесткости к поперечной жесткости. При этом достигается по возможности большая поперечная жесткость, чтобы добиться по возможности небольшого движения движущихся частей, особенно поршня компрессора в направлении поперек оси. Осевая жесткость эластичного элемента вдоль оси рассчитывается таким образом, что полностью может быть принята кинетическая энергия движущихся частей. Соотношение осевой жесткости к поперечной жесткости лежит особенно в диапазоне от 1:20 до 1:200, особенно в диапазоне от 1:40 до 1:100.

Благодаря применению композитного материала, возможно изготовить пружинный элемент, который объединяет в себе свойства всех различных пружинных элементов линейного компрессора. Пружинный элемент может обладать как функцией бокового направления движущихся частей в линейном компрессоре, так и функцией промежуточного сохранения кинетической энергии во время изменения направления движения. Вследствие этого существенно упрощается конструкция линейного компрессора и существенно уменьшаются количество деталей, стоимость и монтажные расходы. Наряду с небольшими общими расходами линейного компрессора существенно уменьшаются также внешние габариты, а также вес.

Эластичный элемент преимущественно армирован волокном, причем особенно углеродным волокном, стекловолокном и/или арамидным волокном. Арамидное волокно, реализуемое под маркой «кевлар», является волокном из ароматических полиамидов, причем делается различие между метаарамидами и параарамидами. Арамидами или ароматическими полиамидами (полиарамидами) обозначаются не полиамиды с ароматическими группами в основной цепочке само собой, а, согласно определению Федеральной комиссии по торговле США, только такие длинноцепные синтетические полиамиды, у которых по меньшей мере 85% амидных групп напрямую связано с двумя ароматическими кольцами. Например, могут использоваться полифенилентерефталамиды.

Эластичный элемент может содержать далее пластмассу, особенно полимер, например, синтетическую смолу или эпоксидную смолу.

Эластичный элемент преимущественно предназначен для того, чтобы сохранять и снова отдавать кинетическую энергию движущегося возвратно-поступательно поршня компрессора. При этом преимущественным будет, если эластичный элемент может по существу полностью принять кинетическую энергию движущихся возвратно-поступательно частей, однако также возможно выполнить приемную способность пружины меньшей и принять часть кинетической энергии с помощью элемента, сопоставленного поршню компрессора, с помощью другого эластичного элемента или с помощью привода. В последнем случае часть кинетической энергии поршня компрессора может быть промежуточно сохранена электрическим образом, например, с помощью конденсатора и/или катушки.

Эластичный элемент снова отдает большую часть сохраненной им энергии, особенно по меньшей мере 80%, особенно по меньшей мере 90%, предпочтительно по меньшей мере 98%. Благодаря по возможности небольшой внутренней амортизации эластичного элемента достигается улучшенный коэффициент полезного действия линейного компрессора.

В преимущественном варианте реализации изобретения поршень компрессора выполнен с возможностью направления посредством эластичного элемента, особенно посредством пружины, в направлении поперек оси. Благодаря этому, достигается то, что эластичный элемент выполняет две функции, а именно, во-первых, способствует радиальному направлению, а во-вторых, образует накопитель энергии. Средство для направления поршня компрессора поперек оси и средство для промежуточного накопления кинетической энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня компрессора реализуются, тем самым, с помощью одного и того же узла. Тем самым, существенно упрощается конструкция линейного компрессора.

Масса двигающегося возвратно-поступательно поршня компрессора может лежать в диапазоне от 20 до 200 г, особенно в диапазоне между 40 и 60 г. Поршень компрессора работает с частотой в диапазоне от 20 Гц до 200 Гц, особенно в диапазоне от 40 Гц до 60 Гц. При этом частота возвратно-поступательного движения выбирается в соответствии с резонансным максимумом, возникающим при работе линейного компрессора. При этом подвижные части и средства промежуточного накопления образуют колебательную систему, которая соединена с рабочей средой и которая содержит собственные частоты с соответствующими резонансными кривыми. Рабочая частота линейного компрессора лежит преимущественно вблизи резонансной частоты. В подобном резонансе коэффициент полезного действия линейного компрессора особенно высокий. Поршень компрессора может направляться в корпусе поршня с помощью стенки корпуса, имеющей по меньшей мере одно отверстие, и с помощью протекающей через отверстие рабочей среды, особенно хладагента. Посредством протекающей газообразной среды между корпусом поршня и стенкой корпуса создается газовая подушка, которая способствует бесконтактному направлению поршня компрессора в корпусе поршня. В целом, принцип газового опирания может быть применен и к жидким рабочим средам.

В специальном варианте реализации изобретения эластичный элемент имеет модуль упругости в диапазоне от 2000 кг/с2 до 20000 кг/с2, особенно в диапазоне от 3000 кг/с2 до 6000 кг/с2. Подобные модули упругости являются преимущественными для линейных компрессоров, которые должны применяться в холодильниках и/или морозильниках или в кондиционере, особенно в кондиционере для автомобилей.

Соотношение осевой жесткости к поперечной жесткости эластичного элемента составляет по меньшей мере 1:20, особенно по меньшей мере 1:50, предпочтительно по меньшей мере 1:100. Эластичный элемент очень мягкий в направлении параллельно оси, и, таким образом, поршень компрессора может выполнить ход на участке в диапазоне от 5 мм до 50 мм, особенно в диапазоне от 10 мм до 30 мм. Вследствие высокой поперечной жесткости элемента, боковое движение поршня компрессора в направлении поперек оси сильно ограничено и составляет особенно менее 0,2 мм, особенно менее 0,1 мм, предпочтительно менее 0,05 мм. Благодаря этому реализуется точное боковое направление поршня компрессора, причем благодаря такому боковому направлению существенно уменьшается трение между поршнем компрессора и корпусом поршня, и, таким образом, предотвращается чрезмерный износ линейного компрессора.

Преимущественно, эластичный элемент образует как средство для направления, так и средство для промежуточного накопления. Эластичный элемент обладает, тем самым, двойной функцией, что является преимущественным на фоне по возможности простой конструкции линейного компрессора.

Предложенный изобретением холодильный аппарат, особенно холодильник и/или морозильник или кондиционер, особенно кондиционер для автомобиля, содержит предложенный изобретением линейный компрессор. По причине простой конструкции предложенного изобретением линейного компрессора, холодильный аппарат может быть изготовлен более просто и более экономично. Благодаря применению композитного материала, строение линейного компрессора и, тем самым, также строение холодильного аппарата может быть выполнено проще, а холодильный аппарат может эксплуатироваться надежно, с экономией энергии и эффективно.

Предложенный изобретением способ охлаждения продуктов использует предложенный изобретением холодильный аппарат и/или предложенный изобретением линейный компрессор, а предложенный изобретением способ сжатия рабочей среды использует предложенный изобретением линейный компрессор. Благодаря применению предложенного изобретением холодильного аппарата и/или предложенного изобретением линейного компрессора делается возможным особо надежное, энергосберегающее и быстрое охлаждение продуктов или сжатие рабочих сред.

Краткое описание чертежей

Другие преимущества и особые варианты реализации изобретения поясняются с помощью следующих чертежей, которые не ограничивают настоящее изобретение, а только поясняют его в качестве примера. На них показано следующее.

Фиг.1: известный линейный компрессор в аксонометрической проекции.

Фиг.2: предложенный изобретением линейный компрессор в аксонометрической проекции.

Фиг.3: предложенный изобретением холодильный аппарат.

Фиг.4: фрагмент другого предложенного изобретением линейного компрессора в разрезе.

Осуществление изобретения

Фиг.1 показывает известный линейный компрессор 1 в аксонометрической проекции с приводом 13, который через соединительную тягу 14 соединен с корпусом 2 поршня линейного компрессора 1. В корпусе 2 поршня возвратно-поступательно двигается поршень компрессора (поршень компрессора не показан). При изменении направления движения кинетическая энергия поршня компрессора или частей, двигающихся при возвратно-поступательном движении поршня компрессора, принимается с помощью цилиндрических пружин 16 и пружинных мембран 15. Поршень компрессора двигается возвратно-поступательно вдоль оси 3.

Фиг.2 показывает предложенный изобретением линейный компрессор 1 в аксонометрической проекции с приводом 13, который через соединительную тягу 14 соединен с поршнем 4 компрессора (см. фиг.4). С помощью эластичного элемента 7, который выполнен в виде пружины 8, армированной углеродным волокном, поршень 4 как направляется поперек оси 3, так и тормозится или ускоряется в направлении вдоль оси 3. Пружина 8 периодически принимает кинетическую энергию поршня 4 компрессора и снова отдает ее поршню 4 компрессора после изменения направления движения.

Фиг.3 показывает предложенный изобретением холодильный аппарат 17, который выполнен в виде холодильника и содержит предложенный изобретением линейный компрессор 1, чтобы по возможности быстро, с экономией энергии и надежно охлаждать продукты 18 или держать их охлажденными.

Фиг.4 показывает разрез другого предложенного изобретением линейного компрессора 1, в котором поршень 4 компрессора двигается возвратно-поступательно вдоль оси 3 с помощью привода 13. Поршень 4 компрессора опирается в корпусе 2 поршня с помощью стенки 11 корпуса, содержащей отверстия 10, причем газообразная рабочая среда 21 подается под давлением из подающей трубки 20 через отверстия 10 к поршню 4 компрессора. Таким образом, поршень 4 компрессора бесконтактно опирается посредством созданной при этом газовой подушки 19 перед стенкой 11 корпуса. Поршень 4 компрессора, кроме того, направляется посредством высокой поперечной жесткости эластичного элемента 7 в направлении 22 поперек оси 3. Эластичный элемент 7 является пружиной, армированной углеродным волокном. Пружина 8, которая закреплена своими концами, с одной стороны, на корпусе 2 поршня, а с другой стороны, на соединительной тяге 14, соединяющей привод 13 с поршнем 4 компрессора, принимает кинетическую энергию поршня 4 компрессора по существу полностью, чтобы поршень 4 компрессора изменил свою кинетическую энергию вдоль оси 3. Кроме того, пружина 8 применяется также для того, чтобы опирать поршень 4 компрессора в направлении поперек оси 3. Тем самым, пружина 8 обладает двойной функцией и способствует, с одной стороны, боковому опиранию поршня 4 компрессора, а с другой стороны, промежуточному накоплению кинетической энергии поршня 4 компрессора в виде потенциальной энергии, чтобы облегчить изменение направления движения. Благодаря этой двойной функции, отпадает необходимость в других направляющих элементах, например, во второй пружинной мембране, в цилиндрической пружине или в других соединениях.

Изобретение относится к линейному компрессору 1, содержащему корпус 2 поршня и двигающийся в нем вдоль оси 3 возвратно-поступательно поршень 4 компрессора, причем поршень 4 компрессора содержит средство 5 для направления поршня 4 компрессора в направлении поперек оси 3 и средство 6 для промежуточного накопления кинетической энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня 4 компрессора для изменения направления движения поршня 4 компрессора. При этом средство 5 для направления и/или средство 6 для промежуточного накопления содержит эластичный элемент 7 из композитного материала, причем элемент 7 особенно выполнен пружиной 8, армированной углеродным волокном. Также изобретение относится к холодильному аппарату 17, например к холодильнику, содержащему предложенный изобретением линейный компрессор 1, а также к способу сжатия рабочей среды и к способу охлаждения продуктов 18. Изобретение делает возможным изготовление создаваемого простым образом линейного компрессора 1 или холодильного аппарата 17 и предлагает энергосберегающие, эффективные и надежные в работе способ охлаждения продуктов 18 и способ сжатия рабочей среды.

Список обозначений

1 Линейный компрессор

2 Корпус поршня

3 Ось

4 Поршень компрессора

5 Средство для направления поршня 4 компрессора

6 Средство для промежуточного накопления кинетический энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня 4 компрессора

7 Эластичный элемент

8 Пружина

9 Направление поперек оси 3

10 Отверстия

11 Стенка корпуса

12 Хладагент

13 Привод

14 Соединительная тяга

15 Пружинная мембрана

16 Цилиндрическая пружина

17 Холодильный аппарат

18 Продукты

19 Газовая подушка

20 Подающая трубка

21 Рабочая среда

22 Направление поперек оси 3

1. Линейный компрессор (1), содержащий корпус (2) поршня и двигающийся в нем вдоль оси (3) возвратно-поступательно поршень (4) компрессора, причем поршень (4) компрессора содержит средство для направления поршня (4) компрессора в направлении поперек оси (3) и средство для промежуточного накопления кинетической энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня (4) компрессора, отличающийся тем, что средство для направления и/или средство для промежуточного накопления содержит эластичный элемент (7) из композитного материала.

2. Линейный компрессор по п.1, отличающийся тем, что эластичный элемент (7) является пружиной (8), особенно мембранной пружиной.

3. Линейный компрессор по п.1 или 2, отличающийся тем, что эластичный элемент (7) армирован волокном.

4. Линейный компрессор по п.3, отличающийся тем, что эластичный элемент (7) содержит углеродное волокно.

5. Линейный компрессор по п.3, отличающийся тем, что эластичный элемент (7) содержит стекловолокно.

6. Линейный компрессор по п.3, отличающийся тем, что эластичный элемент (7) содержит арамидное волокно.

7. Линейный компрессор по п.3, отличающийся тем, что эластичный элемент (7) содержит пластмассу, особенно полимер.

8. Линейный компрессор по п.1 или 2, отличающийся тем, что эластичный элемент (7) выполнен с возможностью накапливать и снова отдавать кинетическую энергию двигающегося возвратно-поступательно поршня (4) компрессора.

9. Линейный компрессор по п.1 или 2, отличающийся тем, что поршень (4) компрессора выполнен с возможностью направления посредством эластичного элемента (7), особенно пружины (8), в направлении (9) поперек оси (3).

10. Линейный компрессор по п.1 или 2, отличающийся тем, что поршень (4) компрессора направляется в корпусе (2) поршня с помощью стенки (11) корпуса, содержащей отверстия (10), и с помощью газообразной рабочей среды (12), протекающей через отверстия (10), особенно с помощью хладагента.

11. Линейный компрессор по п.1 или 2, отличающийся тем, что эластичный элемент (7) имеет модуль упругости в диапазоне от 2000 кг/с2 до 20000 кг/с2, особенно в диапазоне от 3000 кг/с2 до 6000 кг/с2.

12. Линейный компрессор по п.1 или 2, отличающийся тем, что соотношение поперечной жесткости к осевой жесткости эластичного элемента (7) составляет по меньшей мере 1:20, особенно по меньшей мере 1:50, предпочтительно по меньшей мере 1:100.

13. Линейный компрессор по п.1 или 2, отличающийся тем, что средство для направления и средство для промежуточного накопления выполнены эластичным элементом (7).

14. Холодильный аппарат (17), особенно холодильник и/или морозильник или кондиционер, содержащий линейный компрессор (1), заявленный в одном из пп.1-13.

15. Способ охлаждения продуктов (18) с помощью холодильного аппарата (20), заявленного в п.14, и/или способ сжатия рабочей среды (21) с помощью линейного компрессора (1), заявленного в одном из пп.1-13.

www.findpatent.ru

линейный компрессор - патент РФ 2431060

Изобретение относится к линейному компрессору (1), содержащему корпус (2) поршня и двигающийся в нем вдоль оси (3) возвратно-поступательно поршень (4) компрессора. Поршень (4) компрессора содержит средство для направления поршня (4) компрессора в направлении поперек оси (3) и средство для промежуточного накопления кинетической энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня (4) компрессора для изменения направления движения поршня (4) компрессора. Средство для направления и/или средство для промежуточного накопления содержит эластичный элемент (7) из композитного материала, причем элемент (7) выполнен в виде пружины (8), армированной углеродным волокном. Также изобретение относится к холодильному аппарату (17), например к холодильнику, содержащему предложенный изобретением линейный компрессор (1), к способу сжатия рабочей среды и к способу охлаждения продуктов (18). Возможно изготовление линейного компрессора (1) или холодильного аппарата (17) простым образом, при этом предлагаются энергосберегающие, эффективные и надежные в работе способ охлаждения продуктов (18) и способ сжатия рабочей среды. 3 н. и 12.з.п. ф-лы, 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2431060

Область техники

Изобретение относится к линейному компрессору, содержащему корпус поршня и двигающийся в нем вдоль оси возвратно-поступательно поршень компрессора, причем поршень компрессора содержит средство для направления поршня компрессора в направлении поперек оси и средство для промежуточного накопления кинетической энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня компрессора. Также изобретение относится к холодильному аппарату, особенно к холодильнику и/или морозильнику или к кондиционеру. Кроме того, изобретение относится к способу охлаждения продуктов и к способу сжатия рабочей среды.

В линейном компрессоре поршень компрессора, двигающийся вдоль оси возвратно-поступательно между первой и второй точками возврата, должен опираться или проходить в направлении поперек оси. Кроме того, кинетическая энергия двигающегося возвратно-поступательно поршня компрессора должна промежуточно накапливаться в точках возврата, то есть в точках, в которых изменяется направление движения поршня компрессора, чтобы изменение направления движения поршня компрессора происходило по возможности без потерь. Благодаря изменению направления движения, поршень компрессора производит в корпусе поршня осциллирующее, по существу линейное, возвратно-поступательное движение. С помощью возвратно-поступательного движения выполняется процесс сжатия.

Уровень техники

Известно решение, состоящее в том, чтобы опирать движущиеся части, особенно поршень компрессора, контактным образом или с помощью газового подшипника. В этих системах обычно применяются одна или несколько винтовых пружин для промежуточного накопления кинетической энергии движущихся частей. Системы с открытой конструкцией, то есть с последовательно расположенной компоновкой двигатель - насос, используют пружинный пакет с одной или несколькими очень тонкими пружинными мембранами или пакетами пружинных мембран и одной или несколькими винтовыми пружинами или пакетами винтовых пружин для опирания поршня компрессора в радиальном направлении, то есть поперек оси, и для накопления кинетической энергии. Подобные пружины изготавливаются из металла, особенно из пружинной стали. При этом пружинные мембраны рассчитываются такими тонкими и мягкими, что пружины по сумме их поперечной жесткости достаточно надежно могут воспринимать силы всей системы, возникающие перпендикулярно направлению колебаний. Для достижения надлежащей продольной жесткости известны пружинные конструкции, в которых пружинные мембраны поддерживаются одной или несколькими винтовыми пружинами или пакетами винтовых пружин.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать линейный компрессор или холодильный аппарат, в которых возвратно-поступательное движение используемого поршня компрессора при процессе сжатия может быть реализовано простым образом, надежно и энергосберегающим образом.

Далее, задача состоит в том, чтобы создать способ сжатия рабочей среды и способ охлаждения продуктов, причем процесс сжатия и охлаждения может быть выполнен с высокой надежностью и особо энергосберегающим образом.

Эта задача решается, согласно изобретению, с помощью линейного компрессора и с помощью холодильного аппарата, а также с помощью способа сжатия газа и с помощью способа охлаждения продуктов, как это сказано в независимых пунктах формулы изобретения. Другие преимущественные варианты реализации и развития, которые могут применяться по отдельности или в любой комбинации друг с другом, являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

Предложенный изобретением линейный компрессор содержит корпус поршня и двигающийся в нем по оси возвратно-поступательно поршень компрессора, который содержит средство для направления поршня компрессора поперек оси и средство для промежуточного накопления кинетической энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня компрессора, причем средство для направления и/или средство для промежуточного накопления содержит эластичный элемент из композитного материала.

Благодаря применению композитного материала структура линейного компрессора может быть существенно упрощена, а работа линейного компрессора может проходить с большей экономией энергии и эффективнее.

Поршень компрессора может опираться в корпусе поршня безмасляным образом, например, посредством газового опирания.

С помощью средства для направления поршень компрессора направляется в корпусе поперек оси таким образом, что трение между поршнем компрессора и корпусом поршня будет по возможности небольшим, чтобы небольшим был износ поршня компрессора или корпуса поршня. Средство для направления поршня компрессора направляет поршень компрессора в радиальном направлении и предотвращает перекашивание поршня компрессора в корпусе поршня. Таким образом предотвращается чрезмерное трение поршня компрессора о стенки корпуса или неконтролируемое соударение.

С помощью средства промежуточного накопления кинетической энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня компрессора периодически принимается кинетическая энергия частей, находящихся и двигающихся возвратно-поступательно в линейном компрессоре, особенно поршня компрессора, причем подвижные части во время их поступательного движения на короткое время тормозятся перед точкой возврата, а во время их возвратного движения на короткое время ускоряются после точки возврата.

Средство промежуточного накопления в состоянии принять по меньшей мере кинетическую энергию движущихся частей, которую движущиеся части могут принять при возвратно-поступательном движении. При этом особенно кинетическая энергия на участке по меньшей мере 5%, предпочтительно по меньшей мере 10%, например, на участке 30% общего хода поршня компрессора преобразуется в потенциальную энергию, например, посредством сжатия пружины. С помощью средства промежуточного накопления подвижные части могут осциллирующим образом двигаться возвратно-поступательно. Средство промежуточного накопления образует, тем самым, часть системы, способной выполнять колебания. Система, способная выполнять колебания, может быть рассмотрена приблизительно как гармонический осциллятор, с помощью которого может быть выполнен осциллирующий процесс сжатия. С помощью средства промежуточного накопления, по меньшей мере 85%, особенно по меньшей мере 95%, предпочтительно по меньшей мере 98%, особенно предпочтительно по существу 100% кинетической энергии поршня компрессора может быть принято перед точкой возврата и затем снова отдано в поршень компрессора.

Средство промежуточного накопления кинетической энергии образуется посредством эластичного элемента, особенно посредством пружины, предпочтительно пружинной мембраны, из композитного материала. Благодаря такому выбору, по сравнению с уровнем техники возможны существенные упрощения конструкции линейного компрессора. Кроме того, тем самым может быть упрощена работа линейного компрессора и выполняться с большей экономией электроэнергии. Далее, линейный компрессор может быть сконструирован более компактно и легко, благодаря чему предлагаются особенно другие возможности применения линейного компрессора, особенно для передвижных применений.

Композитный материал является конструкционным материалом, состоящим из двух или нескольких различных материалов, например, волокна, пластмассы, металла, керамики. В основную структуру, так называемую матрицу, вкладывается по меньшей мере один компонент, например, волокно. При этом делается попытка скомбинировать различные преимущества отдельных веществ в конечном веществе и исключить их недостатки. В качестве композитного материала могут использоваться пластики, армированные углеродным волокном, стеклопластики, титанографитовые композиты, то есть соединение из титана, графита и эпоксидной смолы, а также другие.

С помощью композитного материала может быть точно задан модуль упругости эластичного элемента. На основе одной только возможности точной выверки свойства композитного материала, можно положительно, особенно в зависимости от направления, влиять на пружинные свойства.

Особенно может быть также задано и точно выверено соотношение осевой жесткости к поперечной жесткости. При этом достигается по возможности большая поперечная жесткость, чтобы добиться по возможности небольшого движения движущихся частей, особенно поршня компрессора в направлении поперек оси. Осевая жесткость эластичного элемента вдоль оси рассчитывается таким образом, что полностью может быть принята кинетическая энергия движущихся частей. Соотношение осевой жесткости к поперечной жесткости лежит особенно в диапазоне от 1:20 до 1:200, особенно в диапазоне от 1:40 до 1:100.

Благодаря применению композитного материала, возможно изготовить пружинный элемент, который объединяет в себе свойства всех различных пружинных элементов линейного компрессора. Пружинный элемент может обладать как функцией бокового направления движущихся частей в линейном компрессоре, так и функцией промежуточного сохранения кинетической энергии во время изменения направления движения. Вследствие этого существенно упрощается конструкция линейного компрессора и существенно уменьшаются количество деталей, стоимость и монтажные расходы. Наряду с небольшими общими расходами линейного компрессора существенно уменьшаются также внешние габариты, а также вес.

Эластичный элемент преимущественно армирован волокном, причем особенно углеродным волокном, стекловолокном и/или арамидным волокном. Арамидное волокно, реализуемое под маркой «кевлар», является волокном из ароматических полиамидов, причем делается различие между метаарамидами и параарамидами. Арамидами или ароматическими полиамидами (полиарамидами) обозначаются не полиамиды с ароматическими группами в основной цепочке само собой, а, согласно определению Федеральной комиссии по торговле США, только такие длинноцепные синтетические полиамиды, у которых по меньшей мере 85% амидных групп напрямую связано с двумя ароматическими кольцами. Например, могут использоваться полифенилентерефталамиды.

Эластичный элемент может содержать далее пластмассу, особенно полимер, например, синтетическую смолу или эпоксидную смолу.

Эластичный элемент преимущественно предназначен для того, чтобы сохранять и снова отдавать кинетическую энергию движущегося возвратно-поступательно поршня компрессора. При этом преимущественным будет, если эластичный элемент может по существу полностью принять кинетическую энергию движущихся возвратно-поступательно частей, однако также возможно выполнить приемную способность пружины меньшей и принять часть кинетической энергии с помощью элемента, сопоставленного поршню компрессора, с помощью другого эластичного элемента или с помощью привода. В последнем случае часть кинетической энергии поршня компрессора может быть промежуточно сохранена электрическим образом, например, с помощью конденсатора и/или катушки.

Эластичный элемент снова отдает большую часть сохраненной им энергии, особенно по меньшей мере 80%, особенно по меньшей мере 90%, предпочтительно по меньшей мере 98%. Благодаря по возможности небольшой внутренней амортизации эластичного элемента достигается улучшенный коэффициент полезного действия линейного компрессора.

В преимущественном варианте реализации изобретения поршень компрессора выполнен с возможностью направления посредством эластичного элемента, особенно посредством пружины, в направлении поперек оси. Благодаря этому, достигается то, что эластичный элемент выполняет две функции, а именно, во-первых, способствует радиальному направлению, а во-вторых, образует накопитель энергии. Средство для направления поршня компрессора поперек оси и средство для промежуточного накопления кинетической энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня компрессора реализуются, тем самым, с помощью одного и того же узла. Тем самым, существенно упрощается конструкция линейного компрессора.

Масса двигающегося возвратно-поступательно поршня компрессора может лежать в диапазоне от 20 до 200 г, особенно в диапазоне между 40 и 60 г. Поршень компрессора работает с частотой в диапазоне от 20 Гц до 200 Гц, особенно в диапазоне от 40 Гц до 60 Гц. При этом частота возвратно-поступательного движения выбирается в соответствии с резонансным максимумом, возникающим при работе линейного компрессора. При этом подвижные части и средства промежуточного накопления образуют колебательную систему, которая соединена с рабочей средой и которая содержит собственные частоты с соответствующими резонансными кривыми. Рабочая частота линейного компрессора лежит преимущественно вблизи резонансной частоты. В подобном резонансе коэффициент полезного действия линейного компрессора особенно высокий. Поршень компрессора может направляться в корпусе поршня с помощью стенки корпуса, имеющей по меньшей мере одно отверстие, и с помощью протекающей через отверстие рабочей среды, особенно хладагента. Посредством протекающей газообразной среды между корпусом поршня и стенкой корпуса создается газовая подушка, которая способствует бесконтактному направлению поршня компрессора в корпусе поршня. В целом, принцип газового опирания может быть применен и к жидким рабочим средам.

В специальном варианте реализации изобретения эластичный элемент имеет модуль упругости в диапазоне от 2000 кг/с2 до 20000 кг/с2, особенно в диапазоне от 3000 кг/с 2 до 6000 кг/с2. Подобные модули упругости являются преимущественными для линейных компрессоров, которые должны применяться в холодильниках и/или морозильниках или в кондиционере, особенно в кондиционере для автомобилей.

Соотношение осевой жесткости к поперечной жесткости эластичного элемента составляет по меньшей мере 1:20, особенно по меньшей мере 1:50, предпочтительно по меньшей мере 1:100. Эластичный элемент очень мягкий в направлении параллельно оси, и, таким образом, поршень компрессора может выполнить ход на участке в диапазоне от 5 мм до 50 мм, особенно в диапазоне от 10 мм до 30 мм. Вследствие высокой поперечной жесткости элемента, боковое движение поршня компрессора в направлении поперек оси сильно ограничено и составляет особенно менее 0,2 мм, особенно менее 0,1 мм, предпочтительно менее 0,05 мм. Благодаря этому реализуется точное боковое направление поршня компрессора, причем благодаря такому боковому направлению существенно уменьшается трение между поршнем компрессора и корпусом поршня, и, таким образом, предотвращается чрезмерный износ линейного компрессора.

Преимущественно, эластичный элемент образует как средство для направления, так и средство для промежуточного накопления. Эластичный элемент обладает, тем самым, двойной функцией, что является преимущественным на фоне по возможности простой конструкции линейного компрессора.

Предложенный изобретением холодильный аппарат, особенно холодильник и/или морозильник или кондиционер, особенно кондиционер для автомобиля, содержит предложенный изобретением линейный компрессор. По причине простой конструкции предложенного изобретением линейного компрессора, холодильный аппарат может быть изготовлен более просто и более экономично. Благодаря применению композитного материала, строение линейного компрессора и, тем самым, также строение холодильного аппарата может быть выполнено проще, а холодильный аппарат может эксплуатироваться надежно, с экономией энергии и эффективно.

Предложенный изобретением способ охлаждения продуктов использует предложенный изобретением холодильный аппарат и/или предложенный изобретением линейный компрессор, а предложенный изобретением способ сжатия рабочей среды использует предложенный изобретением линейный компрессор. Благодаря применению предложенного изобретением холодильного аппарата и/или предложенного изобретением линейного компрессора делается возможным особо надежное, энергосберегающее и быстрое охлаждение продуктов или сжатие рабочих сред.

Краткое описание чертежей

Другие преимущества и особые варианты реализации изобретения поясняются с помощью следующих чертежей, которые не ограничивают настоящее изобретение, а только поясняют его в качестве примера. На них показано следующее.

Фиг.1: известный линейный компрессор в аксонометрической проекции.

Фиг.2: предложенный изобретением линейный компрессор в аксонометрической проекции.

Фиг.3: предложенный изобретением холодильный аппарат.

Фиг.4: фрагмент другого предложенного изобретением линейного компрессора в разрезе.

Осуществление изобретения

Фиг.1 показывает известный линейный компрессор 1 в аксонометрической проекции с приводом 13, который через соединительную тягу 14 соединен с корпусом 2 поршня линейного компрессора 1. В корпусе 2 поршня возвратно-поступательно двигается поршень компрессора (поршень компрессора не показан). При изменении направления движения кинетическая энергия поршня компрессора или частей, двигающихся при возвратно-поступательном движении поршня компрессора, принимается с помощью цилиндрических пружин 16 и пружинных мембран 15. Поршень компрессора двигается возвратно-поступательно вдоль оси 3.

Фиг.2 показывает предложенный изобретением линейный компрессор 1 в аксонометрической проекции с приводом 13, который через соединительную тягу 14 соединен с поршнем 4 компрессора (см. фиг.4). С помощью эластичного элемента 7, который выполнен в виде пружины 8, армированной углеродным волокном, поршень 4 как направляется поперек оси 3, так и тормозится или ускоряется в направлении вдоль оси 3. Пружина 8 периодически принимает кинетическую энергию поршня 4 компрессора и снова отдает ее поршню 4 компрессора после изменения направления движения.

Фиг.3 показывает предложенный изобретением холодильный аппарат 17, который выполнен в виде холодильника и содержит предложенный изобретением линейный компрессор 1, чтобы по возможности быстро, с экономией энергии и надежно охлаждать продукты 18 или держать их охлажденными.

Фиг.4 показывает разрез другого предложенного изобретением линейного компрессора 1, в котором поршень 4 компрессора двигается возвратно-поступательно вдоль оси 3 с помощью привода 13. Поршень 4 компрессора опирается в корпусе 2 поршня с помощью стенки 11 корпуса, содержащей отверстия 10, причем газообразная рабочая среда 21 подается под давлением из подающей трубки 20 через отверстия 10 к поршню 4 компрессора. Таким образом, поршень 4 компрессора бесконтактно опирается посредством созданной при этом газовой подушки 19 перед стенкой 11 корпуса. Поршень 4 компрессора, кроме того, направляется посредством высокой поперечной жесткости эластичного элемента 7 в направлении 22 поперек оси 3. Эластичный элемент 7 является пружиной, армированной углеродным волокном. Пружина 8, которая закреплена своими концами, с одной стороны, на корпусе 2 поршня, а с другой стороны, на соединительной тяге 14, соединяющей привод 13 с поршнем 4 компрессора, принимает кинетическую энергию поршня 4 компрессора по существу полностью, чтобы поршень 4 компрессора изменил свою кинетическую энергию вдоль оси 3. Кроме того, пружина 8 применяется также для того, чтобы опирать поршень 4 компрессора в направлении поперек оси 3. Тем самым, пружина 8 обладает двойной функцией и способствует, с одной стороны, боковому опиранию поршня 4 компрессора, а с другой стороны, промежуточному накоплению кинетической энергии поршня 4 компрессора в виде потенциальной энергии, чтобы облегчить изменение направления движения. Благодаря этой двойной функции, отпадает необходимость в других направляющих элементах, например, во второй пружинной мембране, в цилиндрической пружине или в других соединениях.

Изобретение относится к линейному компрессору 1, содержащему корпус 2 поршня и двигающийся в нем вдоль оси 3 возвратно-поступательно поршень 4 компрессора, причем поршень 4 компрессора содержит средство 5 для направления поршня 4 компрессора в направлении поперек оси 3 и средство 6 для промежуточного накопления кинетической энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня 4 компрессора для изменения направления движения поршня 4 компрессора. При этом средство 5 для направления и/или средство 6 для промежуточного накопления содержит эластичный элемент 7 из композитного материала, причем элемент 7 особенно выполнен пружиной 8, армированной углеродным волокном. Также изобретение относится к холодильному аппарату 17, например к холодильнику, содержащему предложенный изобретением линейный компрессор 1, а также к способу сжатия рабочей среды и к способу охлаждения продуктов 18. Изобретение делает возможным изготовление создаваемого простым образом линейного компрессора 1 или холодильного аппарата 17 и предлагает энергосберегающие, эффективные и надежные в работе способ охлаждения продуктов 18 и способ сжатия рабочей среды.

Список обозначений

1 Линейный компрессор

2 Корпус поршня

3 Ось

4 Поршень компрессора

5 Средство для направления поршня 4 компрессора

6 Средство для промежуточного накопления кинетический энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня 4 компрессора

7 Эластичный элемент

8 Пружина

9 Направление поперек оси 3

10 Отверстия

11 Стенка корпуса

12 Хладагент

13 Привод

14 Соединительная тяга

15 Пружинная мембрана

16 Цилиндрическая пружина

17 Холодильный аппарат

18 Продукты

19 Газовая подушка

20 Подающая трубка

21 Рабочая среда

22 Направление поперек оси 3

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Линейный компрессор (1), содержащий корпус (2) поршня и двигающийся в нем вдоль оси (3) возвратно-поступательно поршень (4) компрессора, причем поршень (4) компрессора содержит средство для направления поршня (4) компрессора в направлении поперек оси (3) и средство для промежуточного накопления кинетической энергии двигающегося возвратно-поступательно поршня (4) компрессора, отличающийся тем, что средство для направления и/или средство для промежуточного накопления содержит эластичный элемент (7) из композитного материала.

2. Линейный компрессор по п.1, отличающийся тем, что эластичный элемент (7) является пружиной (8), особенно мембранной пружиной.

3. Линейный компрессор по п.1 или 2, отличающийся тем, что эластичный элемент (7) армирован волокном.

4. Линейный компрессор по п.3, отличающийся тем, что эластичный элемент (7) содержит углеродное волокно.

5. Линейный компрессор по п.3, отличающийся тем, что эластичный элемент (7) содержит стекловолокно.

6. Линейный компрессор по п.3, отличающийся тем, что эластичный элемент (7) содержит арамидное волокно.

7. Линейный компрессор по п.3, отличающийся тем, что эластичный элемент (7) содержит пластмассу, особенно полимер.

8. Линейный компрессор по п.1 или 2, отличающийся тем, что эластичный элемент (7) выполнен с возможностью накапливать и снова отдавать кинетическую энергию двигающегося возвратно-поступательно поршня (4) компрессора.

9. Линейный компрессор по п.1 или 2, отличающийся тем, что поршень (4) компрессора выполнен с возможностью направления посредством эластичного элемента (7), особенно пружины (8), в направлении (9) поперек оси (3).

10. Линейный компрессор по п.1 или 2, отличающийся тем, что поршень (4) компрессора направляется в корпусе (2) поршня с помощью стенки (11) корпуса, содержащей отверстия (10), и с помощью газообразной рабочей среды (12), протекающей через отверстия (10), особенно с помощью хладагента.

11. Линейный компрессор по п.1 или 2, отличающийся тем, что эластичный элемент (7) имеет модуль упругости в диапазоне от 2000 кг/с2 до 20000 кг/с2, особенно в диапазоне от 3000 кг/с2 до 6000 кг/с2.

12. Линейный компрессор по п.1 или 2, отличающийся тем, что соотношение поперечной жесткости к осевой жесткости эластичного элемента (7) составляет по меньшей мере 1:20, особенно по меньшей мере 1:50, предпочтительно по меньшей мере 1:100.

13. Линейный компрессор по п.1 или 2, отличающийся тем, что средство для направления и средство для промежуточного накопления выполнены эластичным элементом (7).

14. Холодильный аппарат (17), особенно холодильник и/или морозильник или кондиционер, содержащий линейный компрессор (1), заявленный в одном из пп.1-13.

15. Способ охлаждения продуктов (18) с помощью холодильного аппарата (20), заявленного в п.14, и/или способ сжатия рабочей среды (21) с помощью линейного компрессора (1), заявленного в одном из пп.1-13.

www.freepatent.ru

линейный привод и линейный компрессор с изменяемой мощностью - патент РФ 2435072

Изобретение относится к устройству, содержащему линейный привод и линейный компрессор с изменяемой мощностью. Линейный привод (2) имеет статор (4) и ползун (5), выполненный с возможностью возвратно-поступательного движения внутри статора вдоль оси (9) привода между первой (11) и второй (12) точками возврата ползуна относительно нулевого положения (13) ползуна и/или с линейным компрессором (3). Компрессор имеет поршневой цилиндр (7) и поршень (6), приводимый в движение линейным приводом (2), с возможностью возвратно-поступательного движения поршня внутри цилиндра вдоль оси (8) поршня между первой (21) и второй (22) точками возврата поршня относительно нулевого положения (23) поршня. Имеется возможность регулирования нулевого положения (13) ползуна или нулевого положения (23) поршня, и/или на ползун (5) либо на поршень (6) компрессора воздействует по меньшей мере один упругий элемент (14, 15) с возможностью изменения длины последнего, в частности его укорочения, и/или с возможностью изменения, в частности увеличения коэффициента упругости последнего. Регулировка мощности, вырабатываемой устройством, не оказывает существенного влияния на электромеханический коэффициент полезного действия устройства, благодаря чему имеется возможность производить линейный привод (2) и линейный компрессор (3) со значительно меньшими затратами, так как значительно сокращается количество типов составляющих деталей. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Рисунки к патенту РФ 2435072

Область техники

Изобретение относится к устройству с линейным приводом, имеющим статор и ползун с возможностью возвратно-поступательного движения внутри статора вдоль оси привода между первой и второй точками возврата ползуна относительно нулевого положения ползуна, и/или к устройству с линейным компрессором, имеющим поршневой цилиндр и поршень компрессора, приводимый в движение линейным приводом, с возможностью возвратно-поступательного движения в цилиндре вдоль оси поршня между первой и второй точками возврата поршня относительно нулевого положения поршня, а также к способу охлаждения продукта и/или сжатия жидкости.

Уровень техники

В настоящее время разрабатываются линейные компрессоры для бытовых охладительных приборов, таких как, например, холодильные и/или морозильные камеры или кондиционеры. Такие компрессоры требуются в приборах различных классов мощности, например имеющих мощность охлаждения на семи уровнях: 40 Вт, 70 Вт, 80 Вт, 100 Вт, 120 Вт, 140 Вт и 160 Вт. При этом компрессоры для различных классов мощности устроены так, что они достигают оптимального коэффициента полезного действия именно при той или иной холодильной мощности. Среди известных линейных компрессоров для каждого уровня холодильной мощности требуется специальная конструкция линейного компрессора. Такое решение является трудоемким, затратным и значительно расширяет спектр необходимых компонентов и запасных частей.

Раскрытие изобретения

Поэтому задачей настоящего изобретения является разработка линейного привода и линейного компрессора, который сравнительно просто производить серийно и который работает надежно и обеспечивает энергосбережение. Кроме того, задачей является разработка способа охлаждения продуктов или сжатия жидкости, применимого для различных холодильных мощностей и функционирующего надежно и с минимальными затратами энергии.

Эта задача решена согласно изобретению при помощи устройства и способа, как они описаны в самостоятельных пунктах формулы изобретения. Дальнейшие предпочтительные варианты исполнения и усовершенствования изобретения, применимые по отдельности или в любых сочетаниях, являются предметом соответствующих зависимых пунктов формулы изобретения.

В устройстве согласно изобретению с линейным приводом, имеющим статор и ползун с возможностью возвратно-поступательного движения внутри статора вдоль оси привода между первой и второй точками возврата ползуна относительно нулевого положения ползуна, и/или в устройстве с линейным компрессором, имеющим поршневой цилиндр и поршень компрессора, приводимый в движение линейным приводом, с возможностью возвратно-поступательного движения внутри цилиндра вдоль оси поршня между первой и второй точками возврата поршня относительно нулевого положения поршня, в первом варианте предусматривается возможность регулировки нулевого положения ползуна или нулевого положения поршня.

В устройстве согласно изобретению с линейным приводом, имеющим статор и ползун с возможностью возвратно-поступательного движения внутри статора вдоль оси привода между первой и второй точками возврата ползуна относительно нулевого положения ползуна, и/или в устройстве с линейным компрессором, имеющим поршневой цилиндр и поршень компрессора, приводимый в движение линейным приводом, с возможностью возвратно-поступательного движения внутри цилиндра вдоль оси поршня между первой и второй точками возврата поршня относительно нулевого положения поршня, во втором варианте предусматривается воздействие на ползун, или на поршень компрессора, по меньшей мере одного упругого элемента с возможностью изменения длины последнего, в частности укорачивания.

В устройстве согласно изобретению с линейным приводом, имеющим статор и ползун с возможностью возвратно-поступательного движения внутри статора вдоль оси привода между первой и второй точками возврата ползуна относительно нулевого положения ползуна, и/или в устройстве с линейным компрессором, имеющим поршневой цилиндр и поршень компрессора, приводимый в движение линейным приводом, с возможностью возвратно-поступательного движения внутри цилиндра вдоль оси поршня между первой и второй точками возврата поршня относительно нулевого положения поршня, в третьем варианте предусматривается воздействие на ползун, или на поршень компрессора, по меньшей мере одного упругого элемента с возможностью изменения, в частности повышения коэффициента упругости последнего.

В устройстве согласно изобретению с линейным приводом, имеющим статор и ползун с возможностью возвратно-поступательного движения внутри статора вдоль оси привода между первой и второй точками возврата ползуна относительно нулевого положения ползуна, и/или в устройстве с линейным компрессором, имеющим поршневой цилиндр и поршень компрессора, приводимый в движение линейным приводом, с возможностью возвратно-поступательного движения внутри цилиндра вдоль оси поршня между первой и второй точками возврата поршня относительно нулевого положения поршня, в четвертом варианте предусматривается, что имеется возможность сокращения механической мощности, производимой линейным компрессором или линейным приводом, в частности, с установленного номинального значения мощности, равного 1, до 0,6 этого значения, предпочтительно с установленного номинального значения мощности, равного 1, до 0,5 этого значения, причем электромеханический коэффициент полезного действия при изменении механической мощности неизменно остается выше 60%, в частности выше 70%, предпочтительно выше 80%.

В устройстве согласно изобретению с линейным приводом, имеющим статор и ползун с возможностью возвратно-поступательного движения внутри статора вдоль оси привода между первой и второй точками возврата ползуна относительно нулевого положения ползуна, и/или в устройстве с линейным компрессором, имеющим поршневой цилиндр и поршень компрессора, приводимый в движение линейным приводом, с возможностью возвратно-поступательного движения внутри цилиндра вдоль оси поршня между первой и второй точками возврата поршня относительно нулевого положения поршня, в пятом варианте предусматривается, что при сокращении механической мощности с установленного номинального значения мощности, равного 1, до 0,6 этого значения электромеханический коэффициент полезного действия снижается в среднем с градиентом <0,8, в частности с градиентом <0,5, предпочтительно с градиентом <0,2, в особо предпочтительном варианте с градиентом <0,1.

Пять вариантов исполнения изобретения существуют параллельно, но могут и комбинироваться друг с другом любым способом. Применение устройства согласно изобретению в различных вариантах позволяет смонтировать один или два конструктивных типа линейных приводов или линейных компрессоров с возможностью такой их настройки - аппаратной или при помощи программного обеспечения, - что они покрывают все классы мощности в диапазоне ее четырехкратного увеличения, например между 40 Вт и 160 Вт. Суммарное количество разнообразных деталей аппарата, необходимых для покрытия всего диапазона классов мощности, значительно сокращается, благодаря чему сокращается и стоимость линейного компрессора для отдельного класса мощности.

Линейный привод согласно изобретению приспособлен и предназначен, в частности, для линейного компрессора.

В то время как в известных линейных приводах или линейных компрессорах измененная настройка линейного привода или линейного компрессора, необходимая для смены холодильной мощности, вела к значительному сокращению электромеханического коэффициента полезного действия, устройство согласно изобретению в описанных вариантах работает при изменении или регулировке холодильной мощности с высокой эффективностью.

Ползун, или поршень компрессора, осуществляет возвратно-поступательное движение между двумя точками возврата, в которых происходит смена направления движения. При этом ползун, или поршень компрессора, колеблется относительно некоторого нулевого положения. Нулевые положения заданы механической колебательной системой линейного привода или линейного компрессора. В симметричной конструкции линейного привода, или линейного компрессора, нулевое положение находится посередине между обеими точками возврата.

Если меняется уровень холодильной мощности, то длина хода ползуна, или поршня компрессора, как правило, изменяется.

Например, при понижении холодильной мощности линейного привода амплитуда хода поршня сокращается. Чтобы эксплуатировать линейный привод наиболее эффективно, желательно уменьшить находящийся в корпусе поршня мертвый объем. Если линейный компрессор работает с меньшим ходом поршня, то эффективность уменьшается в результате либо увеличения мертвого объема, либо ухудшения электромеханического КПД двигателя.

Было выяснено, что в известных устройствах причиной ухудшения электромеханического КПД двигателя при изменении хода поршня и при сохранении наименьшего мертвого объема является тот факт, что во второй точке возврата, изменившей свое положение, пружина менее сильно напряжена, т.е. обладает меньшей энергией, так что недостающая энергия пружины должна дополнительно восполняться при помощи электричества в полупериоде сжатия. Из-за неодинакового количества энергии, подводимой электрическим путем в полупериодах сжатия и растяжения, ухудшается электромагнитный КПД. Кроме того, возможно проявление и других отрицательных эффектов: если вторая точка возврата отдаляется настолько, что энергия пружины во второй точке возврата меньше, чем сумма энергии пружины в первой точке возврата и энергии остаточного газа (из-за не ликвидируемого мертвого объема в первой точке возврата), то в полупериоде расширения требуется электрическое торможение. Электрическое торможение приводит к дальнейшей потере энергии и уменьшению КПД линейного компрессора или линейного привода.

Благодаря регулировке нулевого положения ползуна, или регулировке нулевого положения поршня, производится приспосабливание механической системы к измененным условиям, и, несмотря на изменение класса мощности, линейный привод или линейный компрессор продолжает работать с КПД, близким к максимальному.

Изменение нулевого положения ползуна или нулевого положения поршня производится путем изменения длины используемого упругого элемента. Под упругими элементами понимаются любые пружины, например такие, как мембранные или спиральные пружины, а также соответствующие комбинированные рессорные пакеты. Благодаря изменению длины упругого элемента удается переместить нулевое положение поршня таким образом, что линейный привод или линейный компрессор работает с высоким КПД.

Однако путем изменения длины упругого элемента или коэффициента упругости упругого элемента удается также и без изменения нулевого положения ползуна или нулевого положения поршня существенно изменить собственную частоту колебаний механической системы таким образом, что линейный привод или линейный компрессор работает с измененной соответствующим образом частотой, что также оказывает воздействие на мощность линейного привода или линейного компрессора.

В зависимости от конструкции линейного компрессора или линейного привода может оказаться предпочтительным изменение длины упругого элемента или изменение коэффициента упругости упругого элемента. Для этого, с одной стороны, можно укоротить саму пружину, т.е. длина пружины в ненагруженном состоянии изменяется, например, путем изменения подвески пружины, но можно также и сильнее сжать пружину, благодаря чему изменяется длина упругого элемента во встроенном в линейный компрессор, или в линейный привод, состоянии. Изменения коэффициента упругости можно достичь, например, путем добавления к пружине усиливающих элементов. Укорачивание пружины может быть и необратимым - например, при обрезке части пружины.

Благодаря изменению нулевого положения ползуна, или нулевого положения поршня, и/или благодаря изменению длины упругого элемента и/или благодаря изменению коэффициента упругости упругого элемента линейный привод, или линейный компрессор, эксплуатируется в оптимальном режиме. На основании этого обеспечивается, что электромеханический коэффициент полезного действия при изменении механической мощности с установленного номинального значения мощности, равного 1, до 0,6 этого значения стабильно выше 80%. Номинальное значение мощности линейного компрессора, или линейного привода, соответствует максимальной полезной мощности линейного компрессора, или линейного привода, рассчитанной на длительный режим работы. Производимая механическая мощность соотносится с этим номинальным значением мощности.

Если, например, линейный компрессор рассчитан на 32 Вт, то установленное номинальное значение мощности 0,6 означает, что линейный компрессор будет работать с мощностью 0,6×32=19,2 Вт. Электромеханический коэффициент полезного действия определяется как , где Рмех - механическая мощность, производимая линейным компрессором, а Ром - омическая потеря мощности. Представленный таким образом электромеханический коэффициент полезного действия отражает действительный электромеханический КПД лишь приблизительно, так как он не учитывает потери в электронике на отслеживание положения, на процессор и регулятор тока катушек привода (МОП-транзистор).

В предпочтительном случае при сокращении механической мощности электромеханический коэффициент полезного действия понижается с номинальной величины 1 до 0,6 в среднем с градиентом <0,1. При соответствующем выборе параметров упругих элементов, движущихся масс и точек возврата, или нулевых позиций, электромеханический коэффициент полезного действия по существу остается неизменным, несмотря на изменение механической мощности, производимой линейным приводом или линейным компрессором. Это контрастирует с известными решениями, при которых приходилось мириться со значительным сокращением электромеханического коэффициента полезного действия, когда вырабатываемая механическая мощность сокращалась более чем на 10%.

Благодаря изобретению энергосберегающая, эффективная и надежная работа линейного привода или линейного компрессора осуществляется и в том случае, когда уровень мощности линейного привода или линейного компрессора изменяется. В результате этого упрощается и удешевляется производство полного ассортимента различных линейных компрессоров или линейных приводов для различных уровней мощности. Благодаря описанному линейному компрессору или линейному приводу становится возможным обеспечивать все уровни мощности, в частности все классы линейных компрессоров с холодильной мощностью от 40 Вт до 160 Вт, имея только два конструктивно различных линейных компрессора или линейных привода. Для этого линейный компрессор или линейный привод рассчитывается на максимальный уровень мощности, например на максимальную холодильную мощность 160 Вт, и позволяет понижать ее вдвое, до холодильной мощности ок. 80 Вт, без структурных изменений линейного компрессора. Второй линейный компрессор или второй линейный привод рассчитывается на максимальную холодильную мощность 80 Вт, с возможностью ее понижения до холодильной мощности ок. 40 Вт. Даже если в таком линейном компрессоре, эксплуатируемом ниже максимального для него уровня мощности, или в его электрических компонентах (например, в катушках привода или в цепи тока катушек привода) что-либо оказывается выбранным с избыточным запасом, его тем не менее делает предпочтительным экономический эффект, получаемый благодаря резкому сокращению разнообразия и сопровождающему его росту объема партий при производстве.

Помимо этого, возможность регулирования нулевых положений, коэффициентов упругости или длин упругих элементов применима и для того, чтобы точно настроить механическую колебательную систему при обычных производственных допусках, в частности точно установить частоту собственных колебаний. Особенно предпочтителен способ настройки частоты собственных колебаний линейного привода и/или линейного компрессора.

В одном из вариантов исполнения изобретения предусмотрены катушка привода, воздействующая электромагнитной силой на ползун, или на поршень компрессора, и устройство для управления катушкой привода, причем это устройство позволяет регулировать положение первой точки возврата ползуна, или первой точки возврата поршня.

При помощи устройства удается изменять положение первой точки возврата ползуна или поршня регулирующими средствами, например, используя программное обеспечение.

Управление катушкой привода производится также в рамках регулировки, при которой предусмотрены сенсоры, определяющие позицию ползуна, или позицию поршня компрессора, и на основании информации о позиции оказывающие соответствующее управляющее воздействие на катушку привода. Таким образом, производится как настройка возвратно-поступательного движения ползуна или поршня компрессора, так и управление этим движением.

В особенно предпочтительном варианте исполнения изобретения нулевое положение ползуна регулируется относительно первой точки возврата ползуна, или нулевое положение поршня регулируется относительно первой точки возврата поршня, таким образом, что ползун, или поршень компрессора, при изменении точки возврата выполняет по существу симметричное колебание относительно перемещенного нулевого положения.

Приспосабливая нулевое положение к измененной точке возврата, удается совместить движение, заданное путем управления или регулирования, с естественным движением физической колебательной системы. Таким образом достигается высокий коэффициент полезного действия линейного компрессора или линейного привода.

В результате настройки частоты собственных колебаний механической колебательной системы оказывается воздействие на вырабатываемую мощность, и КПД оптимизируется.

В особенно предпочтительном варианте исполнения изобретения ползун и/или поршень компрессора зажаты между упругим элементом, расположенным на рабочей стороне, и противоположным ему упругим элементом.

Рабочая сторона означает здесь ту сторону, с которой должна производиться работа. В случае поршневого штока, который соединяет линейный привод с линейным компрессором, его рабочая сторона обращена к поршню компрессора. Противоположная сторона обращена к ползуну. Зажатие способствует особо стабильному возвратно-поступательному движению.

В специальном варианте исполнения изобретения упругие элементы имеют различные коэффициенты упругости и/или различные длины пружин.

Упругие элементы предпочтительно нагружены при любом положении ползуна или поршня компрессора и в сжатом состоянии имеют длину, составляющую менее 95% от длины несжатого упругого элемента, в частности менее 90% от длины несжатого упругого элемента. Этим обеспечивается нахождение обоих упругих элементов в напряженном состоянии при любом положении ползуна, или поршня компрессора, что также способствует стабильности возвратно-поступательного движения.

Во избежание ударов упругие элементы в любом положении ползуна или поршня компрессора предпочтительно имеют длину, составляющую более 40% от длины несжатого упругого элемента, в частности более 50% от длины несжатого упругого элемента. Благодаря этому удается избежать того, чтобы упругие элементы когда-либо сжимались до такой степени, при которой отдельные витки пружин касаются друг друга. В результате эффективно предотвращается жесткое соударение.

В специальном варианте исполнения изобретения соблюдается условие наличия по меньшей мере одного из следующих признаков от (а1) до (а6):

(а1) упругий элемент (14) на рабочей стороне имеет коэффициент упругости в диапазоне от 1 Н/мм до 5 Н/мм, в частности в диапазоне от 1,8 Н/мм до 3,6 Н/мм, предпочтительно в диапазоне от 2,3 Н/мм до 2,9 Н/мм;

(а2) упругий элемент (15) с противоположной стороны имеет коэффициент упругости в диапазоне от 4 Н/мм до 12 Н/мм, в частности в диапазоне от 6,5 Н/мм до 9,5 Н/мм, предпочтительно в диапазоне от 7,5 Н/мм до 8,5 Н/мм;

(а3) упругий элемент (14) на рабочей стороне имеет длину несжатой пружины в диапазоне от 40 мм до 60 мм, в частности в диапазоне от 48 мм до 62 мм;

(а4) упругий элемент (15) с противоположной стороны имеет длину несжатой пружины в диапазоне от 25 мм до 40 мм, в частности в диапазоне от 30 мм до 36 мм;

(а5) длина хода ползуна (5) или поршня (6) компрессора составляет величину от 10 мм до 30 мм, в частности между 12 мм и 20 мм;

(а6) возможно перемещение первой точки (11) возврата ползуна, или первой точки (21) возврата поршня, по меньшей мере на 5 мм, в частности по меньшей мере на 10 мм, предпочтительно на 20 мм.

Особенно предпочтительно сочетание признаков от (а1) до (а6), при этом, однако, возможно также наличие каждого из отдельных признаков по одному или в любых комбинациях друг с другом.

Кроме того, предпочтительно фиксированное положение второй точки возврата ползуна и/или второй точки возврата поршня. Этим, например, в линейных компрессорах обеспечивается поддержание как можно меньшей величины мертвого объема, находящегося в поршневом цилиндре, что улучшает КПД линейного компрессора.

Устройство согласно изобретению может быть выполнено в виде холодильного аппарата, в частности в виде холодильной и/или морозильной камеры или в виде кондиционера.

Хотя выше различные варианты исполнения изобретения рассматривались по отдельности, однако возможно сочетание вариантов любым образом. Варианты частично пересекаются, частично существуют параллельно и самостоятельны.

Для способа охлаждения продуктов и/или сжатия жидкости согласно изобретению используют устройство согласно изобретению. Благодаря высокой эффективности линейного привода, или линейного компрессора, высокой надежности и энергосбережению имеется возможность быстро, надежно и экономично охлаждать продукты или надежно и эффективно сжимать жидкость, даже если требуется функционирование с различными уровнями мощности.

Краткий комментарий к фигурам чертежей

Дальнейшие предпочтительные детали и особенности подробно поясняются на основе приведенных ниже чертежей, которые не ограничивают настоящее изобретение, а лишь иллюстрируют его примерами.

На них схематично показано следующее:

фиг.1 - устройство согласно изобретению в разрезе;

фиг.2 - холодильный аппарат с устройством согласно фиг.1;

фиг.3 - график, на котором нанесен электромеханический коэффициент полезного действия устройства согласно изобретению, а также одного из известных устройств, по отношению к производимой ими полезной мощности.

Осуществление изобретения

На фиг.1 изображено в разрезе устройство 1 согласно изобретению с линейным приводом 2 и линейным компрессором 3. В линейном приводе 2 имеется статор 4, в котором вдоль оси 9 привода совершает возвратно-поступательное движение ползун 5. Ползун 5 приводится в движение при помощи катушки 16 привода, на которую воздействует ток катушки привода при помощи устройства 17 управления катушкой 16 привода. Ползун 5 колеблется между первой точкой 11 возврата ползуна и второй точкой 12 возврата ползуна, проходя при этом через нулевое положение 13 ползуна. Движение ползуна 5 отслеживается позиционным сенсором 25, который передает информацию о положении ползуна устройству 17 управления катушкой 16 привода, так что реализуется вся цепь регулирования движения ползуна 5.

Линейный компрессор 3 имеет поршневой цилиндр 7, в котором вдоль оси 8 поршня между первой точкой 21 возврата поршня и второй точкой возврата поршня совершает возвратно-поступательное движение поршень 6 компрессора. Поршень 6 компрессора во время его возвратно-поступательного движения сжимает жидкость 18, которая всасывается через всасывающий патрубок 28 и выталкивается через напорный патрубок 29. Всасывание и выталкивание жидкости 18 включается при помощи клапанной пластины 30. Поршень компрессора расположен в поршневом цилиндре 7 бесконтактно благодаря стенке 20 корпуса, имеющей отверстия 19. При помощи устройства 31 подачи жидкость 18 вдавливается через отверстия 19, так что между стенкой 20 корпуса и поршнем 6 компрессора образуется газовая прослойка, благодаря чему создается газовое опирание.

Ползун 5 связан с поршнем 6 компрессора поршневым штоком 24, который имеет два сочленения 26 для приема изгибающих усилий. Нулевые положения 13, 23 определяются расположением упругих элементов 14, 15. Поршень 6 компрессора зажимается между упругим элементом 14, расположенным на рабочей стороне, и противоположным ему упругим элементом 15. Упругий элемент с рабочей стороны имеет длину L1, а противоположный ему упругий элемент 15 имеет длину L2. Длина упругого элемента на рабочей стороне в несжатом состоянии составляет 59 мм. Длина противоположного упругого элемента 15 в несжатом состоянии составляет 33 мм. Нулевые положения 13, 23 можно регулировать при помощи настроечного механизма 34. Линейный компрессор работает с номинальной мощностью 80 Вт. Если необходимо снизить номинальную мощность до 40 Вт, то упругие элементы 14, 15 сжимаются при помощи настроечного механизма 34, и при помощи устройства 17 управление катушками привода настраивается таким образом, что колебание привода на катушке 16 примерно соответствует естественному физическому движению. В результате этого удается избежать торможения линейного привода 2, а более высокий КПД достигается даже в том случае, если линейный компрессор 3 работает при 40 Вт.

На фиг.2 показан холодильный аппарат 10 с устройством 1 согласно изобретению, благодаря которому продукты 27 охлаждаются быстрым, эффективным и энергосберегающим образом. Для набора из 7 холодильников различной мощности от 40 Вт до 160 Вт требуются всего лишь две различные конструкции линейного компрессора, в результате чего сокращаются производственные расходы на каждый холодильник. Благодаря высокому КПД возможно действенное и энергосберегающее охлаждение продуктов 27.

На фиг.3 показан электромеханический коэффициент полезного действия линейного компрессора согласно изобретению (см. график 33), а также коэффициент полезного действия одного из известных линейных компрессоров (см. график 32) в зависимости от производимой линейным компрессором мощности. Электромагнитный коэффициент полезного действия определяется следующим образом:

Вырабатываемая мощность нормируется номинальной мощностью, т.е. максимальной мощностью, производимой при постоянном режиме работы холодильного аппарата. Видно, что для известного линейного компрессора его КПД по существу линейно зависит от производимой мощности, в то время как в случае линейного компрессора согласно изобретению электромагнитный КПД по существу остается постоянным для производимой мощности от 100% до 50%.

Изобретение относится к устройству 1 с линейным приводом 2, имеющим статор 4 и ползун 5 с возможностью возвратно-поступательного движения внутри статора вдоль оси 9 привода между первой 11 и второй 12 точками возврата ползуна относительно нулевого положения 13 ползуна и/или к устройству с линейным компрессором 3, имеющим поршневой цилиндр 7 и поршень 6 компрессора, приводимый в движение линейным приводом 2, с возможностью возвратно-поступательного движения поршня внутри цилиндра вдоль оси 8 поршня между первой 21 и второй 22 точками возврата поршня относительно нулевого положения 23 поршня, в котором (устройстве) регулируется или нулевое положение 13 ползуна, или нулевое положение 23 поршня, и/или на ползун 5 либо на поршень 6 компрессора воздействует по меньшей мере один упругий элемент 14, 15 с возможностью изменения длины последнего, в частности его укорочения, и/или с возможностью изменения коэффициента упругости последнего, в частности его увеличения; а также к способу охлаждения продуктов 27 или сжатия жидкости 18.

Изобретение отличается тем, что регулировка мощности, вырабатываемой устройством, не оказывает существенного влияния на электромеханический коэффициент полезного действия устройства, благодаря чему имеется возможность производить линейный привод 2 и линейный компрессор 3 со значительно меньшими затратами, так как значительно сокращается количество типов составляющих деталей.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство, содержащее линейный привод и линейный компрессор с изменяемой мощностью, причем линейный привод (2) содержит статор (4) и ползун (5), выполненный с возможностью возвратно-поступательного движения внутри статора вдоль оси (9) привода между первой (11) и второй (12) точками возврата ползуна относительно нулевого положения (13) ползуна, причем статор (4) снабжен катушкой (16) привода, воздействующей электромагнитной силой на ползун (5), и предусмотрено устройство (17) для управления катушкой (16) привода, причем линейный компрессор (3) содержит поршневой цилиндр (7) и поршень (6) компрессора, приводимый в движение линейным приводом (2), с возможностью возвратно-поступательного движения поршня внутри цилиндра вдоль оси (8) поршня между первой (21) и второй (22) точками возврата поршня относительно нулевого положения (23) поршня, причем ползун (5) и/или поршень (6) компрессора подпружинены между упругим элементом (14), расположенным на рабочей стороне, и противоположным ему упругим элементом (15), отличающееся тем, что оно содержит настроечный механизм (34), выполненный с возможностью регулирования нулевого положения (13) ползуна или нулевого положения (23) поршня посредством того, что упругие элементы (14, 15) сжимаются при помощи настроечного механизма (34), при этом устройство (17) для управления катушкой (16) привода выполнено с возможностью регулирования положения первой точки (11) возврата ползуна или первой точки (21) возврата поршня.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что
оно выполнено с возможностью сокращения механической мощности, вырабатываемой линейным компрессором (3) или линейным приводом (2), в частности, с установленного номинального значения мощности, равного 1, до 0,6 этого значения, предпочтительно с установленного номинального значения мощности, равного 1, до 0,5 этого значения, причем электромеханический коэффициент полезного действия при изменении механической мощности неизменно остается выше 60%, в частности выше 70%, предпочтительно выше 80%,
причем электромеханический коэффициент полезного действия при понижении механической мощности с установленного номинального значения мощности, равного 1, до 0,6 этого значения, снижается в среднем с градиентом меньше 0,8, в частности, с градиентом меньше 0,5, предпочтительно с градиентом меньше 0,2, в особо предпочтительном варианте с градиентом меньше 0,1.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что нулевое положение (13) ползуна регулируется относительно первой точки (11) возврата ползуна, или нулевое положение (23) поршня регулируется относительно первой точки возврата (21) поршня таким образом, что ползун (5) или поршень (6) компрессора при изменении точки (11, 21) возврата производит, по существу, симметричное колебание относительно перемещенного нулевого положения (13, 23).

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что упругие элементы (14, 15) имеют различные коэффициенты упругости и/или различные длины (L1, L2) пружин.

5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что упругие элементы (14, 15) при любом положении ползуна (5) или поршня (6) компрессора имеют длину, составляющую менее 95% от длины несжатого упругого элемента, в частности, менее 90% от длины несжатого упругого элемента.

6. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что упругие элементы (14, 15) при любом положении ползуна (5) или поршня (6) компрессора имеют длину (L1, L2), составляющую более 40% от длины несжатого упругого элемента, в частности, более 50% от длины несжатого упругого элемента.

7. Устройство (1) по п.1 или 2, отличающееся по меньшей мере одним из следующих признаков от (a1) до (а6):
(a1) упругий элемент (14) на рабочей стороне имеет коэффициент упругости в диапазоне от 1 Н/мм до 5 Н/мм, в частности, в диапазоне от 1,8 Н/мм до 3,6 Н/мм, предпочтительно в диапазоне от 2,3 Н/мм до 2,9 Н/мм;
(а2) упругий элемент (15) на противоположной стороне имеет коэффициент упругости в диапазоне от 4 Н/мм до 12 Н/мм, в частности, в диапазоне от 6,5 Н/мм до 9,5 Н/мм, предпочтительно в диапазоне от 7,5 Н/мм до 8,5 Н/мм;
(а3) упругий элемент (14) на рабочей стороне имеет длину несжатой пружины в диапазоне от 40 мм до 60 мм, в частности, в диапазоне от 48 мм до 62 мм;
(а4) упругий элемент (15) на противоположной стороне имеет длину несжатой пружины в диапазоне от 25 мм до 40 мм, в частности, в диапазоне от 30 мм до 36 мм;
(а5) длина хода ползуна (5) или поршня (6) компрессора составляет величину от 10 мм до 30 мм, в частности, между 12 мм и 20 мм;
(а6) возможно перемещение первой точки (11) возврата ползуна, или первой точки (21) возврата поршня, по меньшей мере на 5 мм, в частности, по меньшей мере на 10 мм, предпочтительно на 20 мм.

8. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что вторая точка (12) возврата ползуна и/или вторая точка (22) возврата поршня имеют фиксированное положение.

9. Холодильный аппарат, в особенности такой, как холодильная или морозильная камера, или кондиционер, отличающийся тем, что он содержит устройство, содержащее линейный привод и линейный компрессор с изменяемой мощностью, заявленное в любом из пп.1-8.

10. Способ охлаждения продукта и/или сжатия газообразной среды, отличающийся тем, что используют устройство, содержащее линейный привод и линейный компрессор с изменяемой мощностью, заявленное в любом из пп.1-8.

www.freepatent.ru

Способ и устройство для управления линейным компрессором

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано в устройствах управления линейными компрессорами, в особенности для применения с целью сжатия хладагента в холодильном аппарате. Устройство для управления линейным компрессором содержит токовый датчик для регистрации потребления тока линейным компрессором, датчик (18) для регистрации отклонения колеблющегося тела линейного компрессора, а также схему (11) управления, служащую для управления движением и для регистрации состояния перегрузки линейного компрессора на основании потребления тока, причем потребление тока регистрируется токовым датчиком, и на основании отклонения, зарегистрированного датчиком (18). При управлении линейным компрессором используется его полная производительность. 2 н. и 9 з.п.ф-лы, 4 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу и к устройству управления линейным компрессором, в особенности для применения с целью сжатия хладагента в холодильном аппарате.

Уровень техники

Подобные линейные компрессоры известны, например, из US 6596032 В2 или US 6642377 В2.

При работе компрессора в холодильном аппарате могут возникнуть ситуации, при которых потребление электроэнергии компрессором будет необычайно высоким и может привести к сильному нагреванию компрессора. Это может, например, иметь место при первом включении холодильного аппарата или после длительного простоя, когда все внутренняя камера холодильного аппарата должна быть охлаждена от высокой исходной температуры до заданной рабочей температуры. Для этого компрессор должен длительное время непрерывно работать, если, например, по причине плохо закрытой двери повышена подача тепла во внутреннюю камеру холодильного аппарата, если нарушена отдача тепла на конденсаторе холодильного аппарата или если само движение колеблющегося тела компрессора нарушено вследствие механического дефекта. Такие ситуации должны надежно распознаваться, чтобы ограничить потребление мощности компрессором так, чтобы перегрев компрессора не создавал опасности возникновения пожара. В обычных холодильных аппаратах с компрессорами, приводимыми в действие вращением, эта задача в целом решается с помощью температурного датчика, расположенного на корпусе компрессора, и с помощью схемы управления, которая на основе измеряемых значений, выдаваемых температурным датчиком, принимает решение о возможном снижении электрической мощности, подаваемой на компрессор.

Из KR 2002021532-А известен способ управления линейным компрессором, причем в этом способе на основе измерения расхода электрического тока, потребляемого компрессором, определяется, находится ли компрессор в состоянии перегрузки или нет, и уменьшается ход поршня компрессора, если определяется, что имеется состояние перегрузки.

Так как для определения состояния перегрузки используется только измерение потребления тока, граничное значение потребления тока, выше которого имеет место состояние перегрузки, должно быть таким низким, чтобы и при неблагоприятных возможных рабочих условиях надежно предотвращалось перегревание. Граничное значение должно быть, следовательно, выбрано таким, чтобы и при длительной работе компрессора, как, например, при пуске холодильного аппарата из теплого состояния, было исключено перегревание. Работа при более высокой силе тока, вполне допускаемая при периодической работе, когда должна поддерживаться только низкая температура во внутренней камере холодильного аппарата, тем самым исключается. Тем самым производительность линейного компрессора не может быть использована полностью.

Раскрытие изобретения

Задача изобретения состоит в том, чтобы создать способ и устройство для управления линейным компрессором, которые бы способствовали полному использованию его производительности.

Во-первых, задача решается посредством того, что в способе управления линейным компрессором, в котором регистрируется потребление тока линейным компрессором, и на основе потребления тока делается вывод, находится ли линейный компрессор в состоянии перегрузки, и уменьшается амплитуда движения колеблющегося тела линейного компрессора в случае, если определено состояние перегрузки линейного компрессора, также регистрируется и амплитуда движения колеблющегося тела линейного компрессора и используется для определения того, находится ли линейный компрессор в состоянии перегрузки.

Амплитуда движения колеблющегося тела линейного компрессора может быть существенной для определения того, имеется ли состояние перегрузки или нет, так как линейный компрессор при одинаковом потреблении тока может отводить наружу высвобождаемое в нем джоулево тепло тем эффективнее, чем сильнее он движется.

Поэтому, согласно изобретению, для принятия решения о состоянии перегрузки привлекается предпочтительно первое граничное значение потребление тока линейным компрессором, причем это первое граничное значение устанавливается в качестве возрастающей функции амплитуды движения, а в случае превышения граничного значения определяется состояние перегрузки.

Эквивалентным образом, и амплитуда движения может быть установлена в виде возрастающей функции потребления тока, и состояние перегрузки определяется в том случае, когда зарегистрированная амплитуда движения опускается ниже значения этой функции при зарегистрированном потреблении тока.

Целесообразно, как в одном, так и в другом случае функция сначала определена так, что сумма джоулевой теплоты, высвобождаемой в линейном компрессоре посредством омического сопротивления линейного компрессора, и холодопроизводительности, достигаемой на линейном компрессоре посредством движения колеблющегося тела компрессора, является по существу постоянной. Это означает, что граничное значение эффективно соответствует температуре линейного компрессора, которая не должна превышаться в длительном режиме работы.

Предпочтительным будет, чтобы при определении по одному из описанных выше критериев состояния перегрузки амплитуда движения колеблющегося тела линейного компрессора снижалась до подходящего значения и таким образом линейный компрессор продолжал работать при уменьшенной мощности.

Кроме того, состояние перегрузки может быть также определено, если амплитуда движения опускается ниже второго граничного значения, причем это второе граничное значение может быть задано независимо от потребления тока линейным компрессором, и в случае, если используемое первое граничное значение амплитуды движения, как пояснено выше, выбрано меньше, чем последнее, чтобы зарегистрировать случай механической блокировки линейного компрессора. Если при этих условиях регистрируется состояние перегрузки, то амплитуда движения колеблющегося тела линейного компрессора целесообразно понижается до нуля.

Чтобы зарегистрировать механический дефект, может быть целесообразным также регистрировать отклонение колеблющегося тела линейного компрессора в различных фазах его осцилляции и сравнить с заданной характеристикой движения, и определить состояние перегрузки, если разница между зарегистрированным отклонением и заданной характеристикой движения превышает третье граничное значение.

Далее задача решается при помощи устройства для управления линейным компрессором, причем дополнительно к токовому датчику для регистрации потребления тока линейным компрессором и дополнительно к схеме управления, служащей для управления движением колеблющегося тела линейного компрессора при помощи зарегистрированного потребления тока, устройство содержит также соединенный со схемой управления датчик для регистрации отклонения линейного компрессора, причем предпочтительно схема управления выполнена так, чтобы осуществлять вышеописанный способ.

Краткое описание чертежей

Другие признаки изобретения раскрыты в последующем описании вариантов реализации со ссылкой на прилагаемые чертежи. На них показано следующее.

Фиг.1: аксонометрическая проекция первого варианта реализации линейного компрессора с устройством для управления согласно настоящему изобретению.

Фиг.2: аксонометрическая проекция второго варианта реализации линейного компрессора с устройством для управления.

Фиг.3: типичная характеристика граничного значения потребления тока линейным компрессором из фиг.1 или 2 как функция амплитуды движения колеблющегося тела компрессора.

Фиг.4: диаграмма, которая показывает заданную характеристику движения колеблющегося тела компрессора, а также различные примеры наборов зарегистрированных отклонений колеблющегося тела компрессора.

Осуществление изобретения

Показанный на фиг.1 в аксонометрической проекции линейный компрессор имеет жесткую, примерно U-образную при виде сверху рамку, которая составлена из трех частей, а именно двух плоских стенок 1 и дуги 2. Между обращенными друг к другу торцевыми сторонами дуги 2 и двумя стенками 1 зажата первая пружинная мембрана 3, вторая пружинная мембрана 4 того же вида, что и пружинная мембрана 3 закреплена на обращенных от дуги 2 торцевых сторонах стенки 1.

Выштампованные из пластины пружинной стали пружинные мембраны 3, 4 имеют по четыре пружинных рычага 5, которые проходят зигзагообразно от стенок 1 к среднему участку 6, на котором они встречаются. Средний участок 6 имеет три отверстия - два внешних отверстия, на которых с помощью болтов или заклепок 7 подвешено выполненное из постоянного магнита колеблющееся тело 8, и одно среднее отверстие, через которое у пружинной мембраны 3 проходит поршневой шток 10, закрепленный на колеблющемся теле 8, например, посредством резьбовых соединений. Поршневой шток 10 соединяет колеблющееся тело 8 с непоказанным на чертеже поршнем внутри нагнетательной камеры 15, несомой дугой 2. Впускной и выпускной штуцеры хладагента нагнетательной камеры 15 обозначены соответственно позициями 16 и 17.

Два электромагнита 9 с Е-образной опорой и с катушкой, намотанной вокруг средней поперечины «Е», расположены между колеблющимся телом 8 и стенками 1 с полюсными наконечниками, обращенными к колеблющемуся телу, и служат для создания колебательного движения колеблющегося тела.

Схема 11 управления, служащая для управления возбуждением электромагнитов 9, смонтирована на одной из стенок 1. Схема 11 управления может содержать, например, инвертор, который подает на электромагниты 9 синусоидальный ток возбуждения с частотой, подогнанной к собственной частоте колеблющегося тела 8, и с переменной амплитудой напряжения, или который подает на электромагниты 9 импульсы напряжения с определенной амплитудой напряжения, но с переменной скважностью. Как в одном, так и в другом случае схема 11 управления регулирует посредством амплитуды напряжения или посредством коэффициента заполнения среднюю силу тока, принимаемого электромагнитами 9, и тем самым их мощность.

Схема 11 управления содержит встроенный и поэтому непоказанный на чертеже токовый датчик для регистрации магнитного потока через катушки электромагнитов 9 и соединена с датчиком 18 положения, служащим для регистрации положения колеблющегося тела 8 с временной дискретой. Датчик 18 положения содержит здесь С-образный электромагнит, между двумя обращенными друг к другу полюсными наконечниками которого проходит поршневой шток 10. Датчик 18 положения экранирован металлической пружинной мембраной 3 от полей рассеяния электромагнитов 9. На высоте полюсных наконечников датчика 18 положения находится один из двух суженных участков 12 поршневого штока 10. Поршневой шток 10 эластично гнется в суженных участках, чтобы скомпенсировать обусловленные производственными допусками возможные ошибки центровки между движением колеблющегося тела 8 с одной стороны и движением поршня в нагнетательной камере 15 с другой стороны. Эффективная ширина воздушного зазора между полюсными наконечниками датчика 18 положения меняется в зависимости от того, насколько далеко один суженный участок 12 погружается между полюсными наконечниками. Соответствующим образом меняется и индуктивность обмотки электромагнита и тем самым частота электрического колебательного контура, в который включена обмотка. Эта частота, которая существенно выше, чем собственная частота колеблющегося тела 8, образует тем самым величину его отклонения, которая обрабатывается схемой 11 управления.

Описанный выше датчик 18 положения может быть заменен любым другим типом датчика положения, который в состоянии подавать измеренные значения положения колеблющегося тела 8 с временной дискретой. Так, на фиг.2 показан измененный вариант линейного компрессора по настоящему изобретению, причем в данном линейном компрессоре вместо магнитного предусмотрен оптический датчик 18 положения. Он содержит жестко соединенную с колеблющимся телом 8 пластину 19 из светопроницаемого материала, на которой на одинаковом расстоянии друг от друга расположены светонепроницаемые полосы, проходящие поперек направлению движения колеблющегося тела 8. Пластина выполнена из стекла или из пластмассы, устойчивой к хладагенту, накаченному в нагнетательной камере 15.

На опоре одного из электромагнитов 9 в корпусе смонтированы два источника света, например светодиода, которые излучают направленный световой луч на два фотодиода, смонтированные в корпусе 21 на опоре другого электромагнита 9. В зависимости от того, прошли световые лучи пластину 19 или задержались полосами, фотодиоды подают светлый или темный уровень сигнала на схему 11 управления, которая на основании количества переходов уровня и относительной фазы сигналов, подаваемых от двух фотодиодов, прослеживает величину и направление движения колеблющегося тела 8.

Выдаваемая датчиком 18 положения информация о положении обрабатывается схемой 11 управления в двух различных процессах.

Первый процесс содержит вначале шаг определения амплитуды движения колеблющегося тела 8 исходя из информации о положении, которая выдается датчиком 18 положения. На втором шаге из памяти, в которой записана критическая сила тока как функция амплитуды движения, считывается критическое значение силы тока, соответствующее определенной амплитуде. Типичная характеристика критической силы I тока как функция отклонения а представлена на фиг.3 кривой с1. Критическая сила тока при имеющейся амплитуде движения определяется как сила тока, которая при длительной эксплуатации при данной амплитуде, то есть в тепловом равновесии между электромагнитами 9 и их окружением, посредством джоулева тепла, высвобождаемого проходящим через обмотки током, с одной стороны, и посредством тепла, отдаваемого в окружающую среду, с другой стороны, создает максимально допустимую рабочую температуру обмоток. Эта критическая сила тока увеличивается с увеличением амплитуды движения, так как чем сильнее движется колеблющееся тело, тем сильнее завихряется воздух вокруг электромагнитов 9 и отводится от них тепло.

Если схема 11 управления распознает, что потребление тока I электромагнитов 9 выше, чем допустимо при амплитуде а колебаний, то согласно первому простому варианту реализации схема 11 управления прерывает электропитание электромагнитов 9 и выдает на непоказанный на чертеже сигнальный выход сигнал об ошибке, который может быть использован в холодильном аппарате, в котором встроен линейный компрессор, чтобы воздействовать на оптический или акустический генератор предупредительных сигналов и тем самым обратить внимание пользователя на неисправность прибора.

Согласно второму варианту реализации, если будет установлено потребление тока, слишком высокое для актуальной амплитуды движения, то схема 11 управления уменьшает амплитуду синусоидального напряжения или скважность импульсов напряжения, подаваемых к электромагнитам 9, на заданную величину или с заданным коэффициентом, а затем возвращается к шагу 1 и таким образом компрессор работает дальше с пониженной мощностью. Так, в случае перегрузки компрессора его мощность ступенчато уменьшается до тех пор, пока не будет достигнут уровень мощности, на котором гарантированно может быть исключено повреждение компрессора вследствие перегрева.

Вторая характеристика, сохраненная в схеме 11 управления и представленная на фиг.3 в виде штрихпунктирной линии с2, выдает ожидаемую при нормальных рабочих условиях амплитуду движения колеблющегося тела 8 в виде функции потребления тока I. Если электромагниты 9 питаются токовыми импульсами неизменного напряжения и переменной скважности, кривая с2 имеет примерно линейный вид, как показано на фиг.2. Если ток питания является переменным током с меняющимся напряжением, то кривая имеет скорее вид параболы. На четвертом шаге схема 11 управления сравнивает, лежит ли потребление тока, зарегистрированное при измеренном значении амплитуды, выше или ниже кривой с2. Если оно лежит выше, то это указывает на затруднение движения колеблющегося тела, то есть на механическое повреждение линейного компрессора, и таким образом схема 11 управления в этом случае прерывает электропитание электромагнитов 9 и выдает сигнал неисправности.

Из рассмотрения фиг.3 легко видно, что две кривые с1 и с2 могут быть заменены также одной единственной кривой, траектория которой при низких амплитудах ниже точки пересечения с1 и с2 определяется кривой с2, а выше точки пересечения определяется кривой с1. Таким образом, для каждой пары, состоящей из измеренной амплитуды и измеренной силы тока, должно быть произведено только одно сравнение, чтобы определить, работает ли компрессор надлежащим образом.

Второй процесс, выполняемый схемой 11 управления, поясняется при помощи фиг.4. На ней показаны как функция от времени t два набора точек измерения отклонения колеблющегося тела, полученных с помощью датчика 18 положения и представленных соответственно символами «+» и/или «х». Точки измерения получаются, например, посредством образования плавающего среднего значения отклонений, измеренных при одинаковой фазе, в данном случае t=T*i/8, i=0, 1, 2,…, 7, причем Т обозначает период движения колеблющегося тела 8. Схема 11 управления проверяет надлежащую функцию линейного компрессора посредством подгонки синусоиды к полученным точкам измерения. Так, например, в случае точек измерения, обозначенных «+», получается синусоида, обозначенная s1 на диаграмме. Все точки измерения, обозначенные «+», лежат в интервале, который ограничен на чертеже прерывистыми синусоидами, заданной ширины вокруг кривой s1. В этом случае не распознается никакой неисправности.

В случае точек измерения, обозначенных символом «х», схема 11 управления в моменты времени t=3 Т/8 или t=7 Т/8 распознает, что отклонение d лежит вне допустимой полосы с обеих сторон кривой s1. На колебание колеблющегося тела 8 с периодом Т накладывается высшая гармоника с половинным периодом, которая указывает на функциональную неисправность. Поэтому схема 11 управления также и в этом случае выключает электромагниты 9 и создает сигнал неисправности.

Конечно, не требуется, чтобы отклонения для всех показанных на фиг.3 точек измерения принимались в один единственный период колебания колеблющегося тела 8. Временное расстояние между двумя следующими одно за другим измерениями отклонения может составлять, например, (n+m/8) Т, причем n является маленьким целым числом, a m=1, 3, 5 или 7.

1. Способ управления линейным компрессором, при котором регистрируют потребление тока линейным компрессором и на основе потребления тока делают вывод, находится ли линейный компрессор в состоянии перегрузки, и уменьшают амплитуду движения колеблющегося тела линейного компрессора в случае, если определено состояние перегрузки линейного компрессора, отличающийся тем, что регистрируют амплитуду движения колеблющегося тела линейного компрессора и используют результаты измерений для определения того, находится ли линейный компрессор в состоянии перегрузки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют состояние перегрузки, когда зарегистрированное потребление тока линейным компрессором превышает первое граничное значение (с1), которое определено как возрастающая функция амплитуды движения.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что функцию определяют так, что сумма отводимого тепла, высвобождаемого в линейном компрессоре посредством омического сопротивления линейного компрессора, и холодопроизводительности, достигаемой на линейном компрессоре посредством движения колеблющегося тела компрессора, является, по существу, постоянной.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют состояние перегрузки, когда зарегистрированная амплитуда движения колеблющегося тела линейного компрессора опускается ниже граничного значения (с1), которое определено как возрастающая функция потребления тока.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что функцию определяют так, что сумма отводимого тепла, высвобождаемого в линейном компрессоре посредством омического сопротивления линейного компрессора, и холодопроизводительности, достигаемой на линейном компрессоре посредством движения колеблющегося тела компрессора, является, по существу, постоянной.

6. Способ по одному из пп.2-5, отличающийся тем, что при определении состояния перегрузки амплитуду движения колеблющегося тела линейного компрессора уменьшают до подходящей величины.

7. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что состояние перегрузки определяют, если амплитуда движения опускается ниже второго граничного значения.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что при определении состояния перегрузки амплитуду движения колеблющегося тела линейного компрессора уменьшают до нуля.

9. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что регистрируют отклонение колеблющегося тела линейного компрессора в различных фазах его осцилляции и сравнивают с заданной характеристикой движения, и что определяют состояние перегрузки, если разница между зарегистрированным отклонением и заданной характеристикой движения превышает третье граничное значение.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что при определении состояния перегрузки амплитуду движения колеблющегося тела линейного компрессора уменьшают до нуля.

11. Устройство для управления линейным компрессором, с датчиком тока для регистрации потребления тока линейным компрессором и со схемой (11) управления движением колеблющегося тела линейного компрессора на основании потребления тока, измеренного датчиком тока, отличающееся тем, что схема (11) управления соединена с датчиком (18) положения для регистрации отклонения колеблющегося тела линейного компрессора, причем схема (11) управления выполнена с возможностью осуществления способа по одному из пп.1-10.

www.findpatent.ru

Linear Compressor - это... Что такое Linear Compressor?

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 8 ноября 2012.
Значимость предмета статьи поставлена под сомнение. Пожалуйста, покажите в статье значимость её предмета, добавив в неё доказательства значимости по частным критериям значимости или, в случае если частные критерии значимости для предмета статьи отсутствуют, по общему критерию значимости. Подробности могут быть на странице обсуждения.
  • Дата постановки шаблона: 8 ноября 2012

Linear Compressor (линейный компрессор) – тип газового моторного компрессора, разработанный LG Electronics, в котором мотор установлен непосредственно на поршне, в отличие от широко распространенных конвекционных компрессоров, где мотор находится в отдельной секции. Используется при производстве холодильников, кондиционеров, промышленных морозильных камер и других холодильных устройств.

Описание технологии

Традиционные механизмы компрессоров представляют собой обыкновенные электромоторы, превращающие электрическую энергию в механическую, причем в механическую вращательную.

Посредством специальных передаточных механизмов компрессоры преобразуют вращение ротора электродвигателя в поступательно-возвратное движение поршневой системы, которое создает давление, являющееся основной целью работы компрессора.

В большинстве современных компрессоров (но не в линейном) присутствует шарнирное звено между вращающимся ротором и поршневой системой, которое приводит к дополнительному расходу энергии на трение, появлению вибраций и шумов.

Линейный компрессор устраняет шарнирное звено, преобразующее вращение ротора электродвигателя в движение поршневого механизма. В линейных компрессорах под действием электромагнитного поля движутся сами поршни.

Достоинства технологии

1. Повышенная надежность и высокая износостойкость

В отличие от стандарных конвекционных компрессоров в линейном компрессоре исключены поступательно-вращательные движения мотора, что позволяет значительно увеличить износостойкость за счет отсутствия трения и меньшего количества механического взаимодействия составных частей компрессора. В данный момент основной производитель линейных компрессоров, LG Electronics, предоставляет 10-летнюю гарантию на работу линейного компрессора в своих продуктах.

2. Экологичность и низкое потребление энергии

Установка мотора непосредственно на поршне позволяет повысить энергоэффективность компрессора за счет меньших затрат энергии (по причине меньшего количества механических процессов внутри мотора), необходимой для приведения поршня в движение.

3. Беззвучная работа

Линейный компрессор позволяет минимизировать уровень шума, производимый мотором за счет меньшего количества механических контактов. Уровень шума линейного компрессора не превышает 20 децибел.

Применение технологии

В данный момент технология применяется в большинстве холодильников и кондиционеров компании LG Electronics, промышленных морозильных камер и других холодильных устройств.

Внешние ссылки

Описание технологии на официальном сайте LG Electronics

Описание технического устройства линейного компрессора, а также методов ремонта

dal.academic.ru

⚛ Мы знаем Что за зверь – холодильник с линейным компрессором? ✔

VN:F [1.9.22_1171]

Rating: 3.0/5 (2 votes cast)

Холодильники с линейным компрессором только начинают свое триумфальное шествие на российском рынке бытовой техники, но уже успели завоевать симпатии покупателей. Линейный компрессор был разработан и внедрен корейской компанией LG, а уже сегодня и другие производители предлагают подобные модели холодильников.

Принцип работы холодильников с линейными компрессорами

Долгое время в бытовых холодильных аппаратах применялись стандартные кривошипно-шатунные и кривошипно-кулисные компрессоры, в которых движение вала электродвигателя и поршня обеспечивал соответствующий механизм.
В линейных компрессорах поршни двигаются благодаря создаваемому в системе электромагнитному полю. Такое решение дает холодильникам с компрессорами линейного типа массу преимуществ перед их старшими менее прогрессивными братьями: эти аппараты удобны, вместительны, надежны, бесшумны и выгодны с точки зрения потребления элекроэнергии.

Видео: холодильники с линейным компрессором

Основные преимущества линейных компрессоров

Экономичность. Двигатель в холодильниках, оснащенных компрессорами линейного типа, связан с поршнем для сжатия хладагента напрямую, что позволяет уменьшить потребления электроэнергии до 45% по сравнению с самыми экономичными холодильниками, которые оборудованы кривошипно-латунными компрессорами. Таким образом появились модели класса А++;

Бесшумность. Уровень шума в линейно-компрессионных холодильниках не превышает 39 дБ, что практически не ощущается человеческим слухом в повседневной обстановке. Кроме того, электронная система таких холодильников «отвечает» за тихий старт и финиш. Поэтому шумовые и вибрационные всплески при включении и отключении компрессора полностью отсутствуют;

Сохранность продуктов. Модели на основе компрессоров линейного типа способны более точно поддерживать заданный температурный режим, что, в свою очередь, обеспечивает длительную сохранность продуктов без изменения их вкусовых и полезных качеств. В процессе тестирования была особо отмечена лучшая, по сравнению с обычным холодильником, сохранность витамина С, сахарозы и кисломолочных продуктов, а также уровня влаги в любых продуктах и готовых блюдах;

Экологическая благонадежность. Холодильники с компрессионной установкой линейного типа ориентированы на работу с экологически безопасным хладагентом, который не разрушает озоновый слой. Помимо этого, годовая норма выброса в атмосферу углекислого газа в подобных моделях на 20% меньше, чем при эксплуатации обычного холодильника.

Недостатки линейно-компрессорных аппаратов

Очевидных минусов в работе холодильников, оснащенных линейными компрессорами, не замечено. К неявным недостаткам можно отнести достаточно высокую стоимость, которая обусловлена не только наличием в аппарате прогрессивного механизма, но и внушительными размерами самого холодильника. Еще одним препятствием для потребителя является то, что не все отечественные мастерские и сервисные центры имеют в своем штате квалифицированных специалистов, которые могут грамотно осуществить ремонт или сервисное обслуживание подобной техники.

VN:F [1.9.22_1171]

Rating: 3.0/5 (2 votes cast)

Что за зверь – холодильник с линейным компрессором?, 3.0 out of 5 based on 2 ratings

miznaem.ru