МОТОР-КОМПРЕССОР Российский патент 2000 года по МПК F04B53/10 

Изобретение имеет применение в холодильной технике и кондиционировании и относится к области легкого машиностроения, в частности к производству герметичных мотор-компрессоров для бытовых холодильников, морозильников и кондиционеров.

Известны герметичные мотор-компрессоры типа СКО для бытовых холодильников и морозильников Акционерного общества "ATLANT" Барановического машиностроительного завода (патент, США 4.573,880 от 04.03.86 г.), а также компрессор фирмы "Danfoss" типа PW, стр. 39 и компрессор АМО ЗИЛ типа 65-1002, стр. 62. "Холодильные машины бытового назначения". Московский технологический институт. -М. , 1986, автор А.И. Набережных. Эти мотор-компрессоры содержат кожух и установленный в нем мотор с компрессором, который имеет головку цилиндра с глушителями на стороне нагнетания и всасывания, цилиндр, приводной механизм и поршень, скользящий возвратно-поступательно в цилиндре. Поршень осуществляет всасывание, сжатие и нагнетание рабочего тела через всасывающе-нагнетательное устройство, выполненное в виде монолитной клапанной плиты, содержащей седла с отверстиями всасывания и нагнетания. Седла с отверстиями всасывания и нагнетания монолитной клапанной плиты перекрываются подвижными лепестками всасывающего и нагнетательного клапанов. Монолитная клапанная плита, содержащая седла с отверстиями всасывания и нагнетания, изготавливается из листовой стали или чугуна, а ее геометрические размеры и точность достигаются дорогостоящей механической обработкой (фрезерованием, сверлением, цекованием, черновым и чистовым шлифованием, полированием и т.д. ). Тем не менее механическая обработка не позволяет сделать монолитную клапанную плиту более тонкой с целью сокращения мертвого объема (из-за недостаточной жесткости и прочности, неплоскостности, непараллельности и других показателей в пределах, например, ленты типа Sandvik-200, из которой изготавливаются всасывающий и нагнетательный клапаны). Поэтому толщина монолитной клапанной плиты, ширина седел и глубина выемок под седла достаточно большие, что приводит к большому мертвому объему мотор-компрессора и уменьшению его объемной производительности, а также к повышенному шуму компрессора при ударах всасывающего и нагнетательного клапанов о седла монолитной клапанной плиты.

Задачей настоящего изобретения является существенное улучшение и упрощение технологии изготовления, а также повышение работоспособности мотор-компрессора и особенно всасывающе-нагнетательного устройства.

Указанная задача решается тем, что в мотор-компрессоре, например, герметичном клапанная плита выполнена составной, состоящей из набора по крайней мере двух ленточных пластин, геометрические размеры которых обеспечиваются штамповкой (вырубкой) из стальной полированной пружинной ленты, причем две (крайние) пластины содержат седла всасывающего и нагнетательного клапанов нормированной высоты, которые одной своей стороной сопрягаются с самодействующими всасывающим и нагнетательным клапанами, а другой своей стороной седла сопрягаются с другими - средними пластинами по всасывающему и нагнетательному отверстиям. Каждое из седел всасывающего и нагнетательного клапанов выполнено в виде тонкого кольцевого пояска, соединенного упругими перемычками по крайней мере одной, с основным телом крайних пластин, причем толщина перемычек, как правило, составляет не менее толщины пояска седла. Такое конструктивное исполнение седел позволяет им более плотно и точно сопрягаться. Пластины составной клапанной плиты и, следовательно, седла клапанов всасывания и нагнетания выполнены из стальной пружинной полированной ленты, например ленты типа Sandvik-200, путем штамповки (вырубки).

Выполнение клапанной плиты составной из отдельных ленточных пластин с формированием геометрических размеров высокопроизводительной штамповкой (вырубкой) из клапанной ленты, в частности типа Sandvik-20C, позволяет существенно уменьшить мертвый объем, сократить уровень вибраций и шума при ударе всасывающего и нагнетательного клапанов об упругие седла. Как указывалось, предлагаемое изобретение позволяет существенно снизить величину мертвого объема, а именно в 2-3 раза во всасывающе-нагнетательном устройстве.

На фиг. 1 представлен общий вид мотор-компрессора в разрезе, с составной клапанной плитой, состоящей из трех пластин;
на фиг. 2 дана принципиальная схема мотор-компрессора с составной клапанной плитой, содержащей две крайние пластины с седлами клапанов всасывания и нагнетания и одну среднюю пластину с отверстиями всасывания и нагнетания;
на фиг. 3а,б,в представлены экспериментальные образцы всасывающего нагнетательного устройства с составными пластинами трех клапанных плит соответственно с двумя пластинами, тремя и четырьмя пластинами.

Мотор-компрессор, например герметичный (фиг. 1), включает мотор, который обычно содержит статор 3, прочно сопрягаемый с корпусом 5 компрессора посредством болтов 1, ротор 2, коленчатый вал 19, на который напрессован ротор. Компрессор состоит из корпуса 5 и прочно прикрепляемого к нему цилиндра 15, в котором размещается поршень 16, сопрягаемый с коленчатым валом 19 посредством пальца 17 и передаточного механизма 18, причем коленчатый вал 19 сопрягается с подшипником скольжения 5а корпуса 5 компрессора. Цилиндр 15 снабжен всасывающе-нагнетательным устройством (фиг. 2 и 3), включающим пластину всасывающего клапана 14 с его подвижным лепестком 14a, крайнюю нижнюю пластину 13 с упругим седлом 13а всасывающего клапана и перемычками 13b, средние пластины 12 (фиг. 3б) с отверстиями нагнетания 12а и отверстиями всасывания 12б, крайнюю верхнюю пластину 11 с упругим седлом 11а нагнетательного клапана и перемычками 11б; пластину нагнетательного клапана 10 с его подвижным лепестком 10а. Всасывающе-нагнетательное устройство (фиг. 1 и 2) плотно сопрягается через уплотнительную паронитовую прокладку 9 с головкой цилиндра 8, содержащей глушители 7 со змеевиком 22 на стороне нагнетания и глушитель 24 на стороне всасывания и с торцевой поверхностью 15а цилиндра 15 посредством болтов 6, размещенных в отверстиях 23. Мотор-компрессор расположен в кожухе, включающем нижнюю 21 и верхнюю части 21а на пружинах 20.

Мотор-компрессор работает следующим образом.

Вращательные движения ротора 2 (фиг. 1) преобразуется в возвратно-поступательное перемещение поршня 16 в цилиндре 15 через палец кривошипа 17 коленчатого вала 19 и передаточный механизм 18, например кулисный. На фиг. 2 поршень 16 расположен в верхней мертвой точке (В.М.Т.), когда сжатое поршнем газообразное рабочее тело в цилиндре 15 вытолкнуто в глушители 7, находящиеся под высоким давлением. При этом подвижный лепесток 10а нагнетательного клапана 10, находясь под высоким давлением, плотно сопрягается с верхней поверхностью седла 11 крайней верхней пластины 11, плотно закрывая нагнетательное отверстие 12а средней пластины (пластин) 12, которое сообщается с объемом цилиндра 15. Другой нижней поверхностью седло 11а плотно сопрягается с поверхностью средней пластины 11 по нагнетательному отверстию 12а. Одновременно подвижный лепесток 14а всасывающего клапана 14, находясь под высоким давлением сжатого газа в цилиндре, плотно сопрягается с нижней поверхностью седла 13а крайней нижней пластины 14, закрывая всасывающее отверстие 12б средней пластины (пластин) 12. Другой верхней поверхностью седло 13а плотно сопрягается с поверхностью средней пластины 12 по всасывающему отверстию 12б. Герметичность и плотность сопряжения поверхностей седла 11а нагнетательного клапана и поверхностей седла 13а всасывающего клапана (фиг. З), с одной стороны, достигается тем, что седла выполнены в виде тонких поясков, соединенных с основным телом пластин 11 и 13, тонкими перемычками 11в и 13в, обеспечивающих упругость и плотность сопряжений поверхности указанных седел, а с другой стороны, герметичность и плотность сопряжения поверхностей седел 11а и 13а достигается также тем, что пластины 11 и 13 выполнены из стальной полированной пружинной ленты типа Candvik-20C путем штамповки (вырубки), из которой изготавливаются и нагнетательный 11 и всасывающий 14 клапаны, что делает их совместимыми по всем важнейшим геометрическим параметрам (толщине, шероховатости, непараллельности, плоскостности и т.д.). При перемещении поршня 16 из В.М.Т. в нижнюю мертвую точку (Н.М.Т.) после того, как сжатое газообразное рабочее тело, заключенное в мертвом объеме (линейном 25 мертвом объеме цилиндра и мертвом объеме нагнетательного отверстия 12а), расширится до давления всасывания, открывается подвижный лепесток 14а всасывающего клапана и рабочее тело под давлением всасывания через глушитель 24 на стороне всасывания поступает в объем цилиндра, заполняя его (показано стрелками). Процесс заполнения заканчивается, когда поршень достигает Н.М.Т. (фиг. 1). Далее поршень начинает двигаться в обратную сторону к В.М.Т., при этом подвижный лепесток 14а всасывающего клапана закрывает седло 13а и начинается процесс сжатия рабочего тела в цилиндре 15 при закрытых клапанах всасывания 13а и нагнетания 11а. Процесс сжатия рабочего тела поршнем 16 в цилиндре 15 осуществляется до давления, равного давлению на стороне нагнетания, при котором начнет открываться подвижный лепесток 10а нагнетательного клапана 10, который отрывается от поверхности пояска седла 11, открывая отверстие нагнетания 12а. При этом начинается процесс нагнетания сжатого рабочего тела в глушители 7, который заканчивается, когда поршень устанавливается в В.М.Т. (фиг. 2) и подвижный язычок 10а нагнетательного клапана (нагнетательный клапан) 10 закрывает седло 11а, перекрывая нагнетательное отверстие 12а. Далее процессы, описанные выше, повторяются. При закрытии нагнетательного и всасывающего клапанов происходит удар подвижных лепестков 10а и 13а по седлам 10а и 13а. Благодаря тому, что клапанная плита выполнена не монолитной, а составной из отдельных упругих пластин, а тонкие седла клапанов 11 а и 13а соединяются с основным телом пластин 11 и 13 упругими тонкими перемычками 11б и 13б, имеет место значительное (в 1,5-2 раза) уменьшение уровня шума, вызываемого ударами клапанов о седла. Применение всасывающе-нагнетательного устройства, содержащего отдельные пластины из стальной полированной пружинной ленты (клапан нагнетательный 11, крайняя верхняя пластина с седлом 11, средняя пластина (пластины) 12 с нагнетательным 12а и всасывающим 12б отверстиями, крайняя нижняя пластина 13 с седлом 13а, клапан всасывания 14), размеры которых обеспечиваются штамповкой (вырубкой), позволяет уменьшить протечки за счет более плотного и качественного сопряжения по поверхностям указанных пластин, присоединяемых болтами 6, расположенных в отверстиях 23, к верхней (открытой) торцевой поверхности 15а цилиндра 15.

К настоящему времени изготовлены образцы всасывающе-нагнетательного устройства (фиг. 3а, б, в) для герметичного хладонового компрессора типа СКО Акционерного общества "ATLANT" Барановического машиностроительного завода (патент США 4.573.880 от 04.03.86 г.). Нагнетательный 10 и всасывающий 14 клапаны серийно изготовлены из стальной полированной пружинной ленты типа Sandvik-20c толщиной 0,203 + 0,008 мм. Составная клапанная плита, содержащая крайнюю верхнюю пластину 11 с седлом 11а и упругими перемычками 11б под нагнетательный клапан и крайнюю нижнюю пластину 13 с седлом 13а и перемычками 13б под всасывающий клапан, изготовленные из стальной полированной пружинной ленты типа Sandvik-20c толщиной 0,152 + 0,006 мм, а также средняя пластина 12 с отверстиями всасывания 12б и нагнетания 12а, изготовленная из стальной полированной ленты типа Sandvik-20c толщиной 1 + 0,008 мм. Общая толщина составной клапанной плиты составляет 1,35 мм, а толщина серийной монолитной клапанной плиты составляет 3 + 0,1 мм. Ширина седел 11 и 13а составляет 0,4 + 0,05 мм, а у серийной монолитной плиты 0,4 - 0,8 мм. Составная клапанная плита позволяет применять высокопроизводительную и точную штамповку (вырубку) вместо дорогостоящей механической обработки, т.е. исключить производственные линии, включающие следующие станки: полировальные, шлифовальные, сверлильные, фрезерные, цековочные и высвободить соответствующий персонал (8 рабочих, их обслуживающих в каждую смену). Уменьшение протечек, а также мертвого объема в составной клапанной плите в 2-3 раза по сравнению с монолитной клапанной плитой позволяет повысить холодопроизводительность мотор-компрессора на 15 - 18% и сократить мотор-компрессором потребляемую мощность на 5 - 7%.

Изобретение может быть использовано в холодильной технике и кондиционировании и относится к легкому машиностроению, в частности к производству герметичных мотор-компрессоров для бытовых холодильников, морозильников и кондиционеров. Герметичный компрессор со встроенным мотором для установки в холодильных машинах, холодильниках, морозильниках и т.д. имеет компрессор, у которого клапанная плита выполнена составной, состоящей из набора по меньшей мере двух отдельных пластин. Крайние пластины содержат седла для всасывающего и нагнетательного клапанов. Седла с одной стороны плотно перекрываются подвижными лепестками этих клапанов, а с другой стороны сопрягаются с соседними пластинами клапанной плиты по их соответственно всасывающим и нагнетательным отверстиям. Каждое из седел для всасывающего и нагнетательного клапанов составной клапанной плиты выполнено в виде кольцевого пояска, соединяемого перемычками, по крайней мере одной, с основным телом крайних пластин. Ширина пластин составляет не менее ширины пояска седла для всасывающего и нагнетательного клапанов. Все пластины составной клапанной плиты выполнены из стальной полированной пружинной ленты путем штамповки (вырубки). В качестве материала ленты для крайних пластин клапанной плиты выбрана высококачественная легированная пружинная лента, например, типа Sandvik-20 С. Для средних пластин составной клапанной плиты выбрана холоднокатаная полированная стальная пружинная лента, например, марки стали У10А. Выполнение клапанной плиты составной позволяет существенно упростить технологию ее изготовления и значительно снизить ее стоимость, а также до минимума сократить мертвый объем и уровень шума при ударах клапанов о седла. 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Мотор-компрессор, в частности герметичный с повышенной объемной производительностью, содержащий кожух, размещенный в нем мотор и компрессор, который включает головку цилиндра с глушителями нагнетания и всасывания, цилиндр, передаточный механизм и поршень, осуществляющий всасывание, сжатие и нагнетание рабочего тела посредством всасывающе-нагнетательного устройства, выполненного в виде самодействующих всасывающих и нагнетательных клапанов, сопрягаемых с седлами клапанной плиты, включающих отверстия всасывания и нагнетания, отличающийся тем, что клапанная плита выполнена составной, состоящей из отдельных пластин, причем крайние пластины, сопрягаемые с нагнетательным и всасывающим клапанами, имеют седла, которые с одной стороны плотно перекрываются подвижными лепестками названных клапанов, а с другой стороны сопрягаются по нагнетательным и всасывающим отверстиям пластин либо сопрягаются со средними пластинами, по крайней мере не менее одной. 2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что каждое из седел для всасывающего и нагнетательного клапанов составной клапанной плиты выполнено в виде кольцевого пояска, соединяемого перемычками, по крайней мере одной, с основным телом крайних пластин, ширина которых составляет не менее ширины пояска седла для всасывающего и нагнетательного клапанов. 3. Компрессор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что пластины составной клапанной плиты выполнены из стальной полированной пружинной ленты путем штамповки (вырубки). 4. Компрессор по пп.1 и 3, отличающийся тем, что в качестве материала ленты для крайних пластин клапанной плиты выбрана высококачественная легированная пружинная лента, например, типа Sandvik-20 C. 5. Компрессор по пп.1 и 3, отличающийся тем, что в качестве материала для средних пластин составной клапанной плиты выбрана холоднокатаная полированная стальная пружинная лента, например, марки стали У10А.