МОТОР-КОМПРЕССОР Российский патент 2005 года по МПК F04B39/10 F04B53/10 

Область техники

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.

Предшествующий уровень техники

Известны герметичные мотор-компрессоры типа P10TN, P12TN, МР14 для бытовых холодильников и морозильников открытого акционерного общества “Холодмаш” г. Ярославль, изготовляемые по лицензии фирмы “Zanussi” - стр.62. “Холодильные машины бытового назначения”, Московский технологический институт. Москва, 1986, автор А.И.Набережных, а также компрессор фирмы “Danfoss” с кривошипно-шатунным механизмом движения серии SC18R 104G и серии NLE9F - стр.153. Бытовые компрессионные холодильники. Вейнберг Б.С., Вайн Л.Н. М., “Пищевая промышленность”, 1974, а также мотор-компрессор по патенту RU 2148192 от 26.08.1999 г. Наиболее близкими по существу к предлагаемому изобретению являются компрессоры с монолитной клапанной плитой.

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 всасывающее-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 самодействующими упругими подвижными лепестками всасывающего и нагнетательного клапанов. Монолитная клапанная плита, содержащая седла с отверстиями всасывания и нагнетания, изготавливается из листовой стали или чугуна или выполняется прессованием железного порошка SC - 100.26 фирмы “Haganas АВ” (Швеция) - основа. Лигатура - Distaloy - Сu фирмы “Haganas АВ” (Швеция) - 20%, стеарат цинка ТУ 6-09-4262-76 - 0,7%. Выполнение седел всасывания и нагнетания в монолитной клапанной плите приводит к повышенному шуму компрессора при ударах всасывающего и нагнетательного клапанов о седла вышеуказанной плиты и усложнению технологии ее изготовления, включая механическую обработку.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является упрощение, улучшение технологии изготовления монолитной клапанной плиты без седел всасывания и нагнетания и снижение уровня шума на 3-4 дБА, а также повышение работоспособности всасывыюще-нагнетательного устройства и его функциональных показателей качества.

Указанная задача решается тем, что в мотор-компрессоре, например герметичном хладоновом компрессоре, монолитная клапанная плита выполнена без седел, а каждое из всасывающих и нагнетательных седел выполнено на самодействующем упругом подвижном лепестке в виде замкнутого тонкого пояска цилиндрической и не цилиндрической формы, не менее одного, которые с одной стороны плотно перекрываются вышеназванными самодействующими клапанами всасывания и нагнетания, а с другой стороны плотно сопрягаются по нагнетательным и всасывающим отверстиям вышеназванной клапанной плиты под действием давления рабочего тела в цилиндре и камере нагнетания. Каждое из седел всасывания и нагнетания выполнено в виде замкнутого тонкого пояска цилиндрической и не цилиндрической формы, толщина стенок которого не более 0,4 и не менее 0,2 мм, причем вышеуказанные седла соединяется тонкими перемычками с основным телом самодействующих упругих лепестков, толщина которых не менее толщины вышеуказанных седел.

Самодействующие упругие подвижные лепестки, содержащие замкнутые тонкие пояски седел всасывания и нагнетания цилиндрической и не цилиндрической формы, изготавливаются из материала и по технологии изготовления самодействующих упругих клапанов всасывания и нагнетания, например, методом штамповки (вырубки) из полированной ленты типа Sandvic-20С.

Выполнение монолитной клапанной плиты без седел всасывания и нагнетания позволяет изготовить их, например, из полированной холоднокатаной ленты методом штамповки (вырубки) без дальнейшей механической обработки, что упрощает технологию и уменьшает себестоимость их изготовления.

Предлагаемое изобретение позволяет существенно снизить уровень шума на 3-4 дБА при ударах всасывающего и нагнетательного клапанов по тонким замкнутым пояскам седел всасывания и нагнетания, выполненных на самодействующих лепестках, за счет упругого гашения и виброизоляции ударов.

Гашение и виброизоляция ударов осуществляется также за счет того, что поверхность клапанной плиты и поверхность каждого самодействующего упругого лепестка с седлами всасывания и нагнетания разделена уплотнительно-виброизолирующей масляной пленкой. Вышеуказанные тонкие масляные пленки также выполняют уплотняющую функцию, т.е. уменьшают протечки.

Краткое описание чертежей.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:

на фиг.1 изображен общий вид мотор-компрессора в разрезе;

на фиг.2 - всасывающе-нагнетательное устройство в разрезе с монолитной клапанной плитой без седел, сопрягаемой по отверстиям всасывания и нагнетания с замкнутыми тонкими седлами всасывания и нагнетания, выполненными на самодействующих упругих лепестках;

на фиг.3 - экспериментальные образцы всасывающе-нагнетательного устройства для компрессоров типа P10TN, P12TN и МР14;

на фиг.4 - экспериментальные образцы всасывающе-нагнетательного устройства для компрессоров фирмы “Danfoss” серии SC18R 104G;

на фиг.5 - экспериментальные образцы всасывающее-нагнетательного устройства для компрессоров типа К-ВО открытого акционерного общества “Бирюса” г. Красноярск (Патент США 4573880 от 04.03.96).

на фиг.6 - экспериментальные образцы всасывающе-нагнетательного устройства для компрессоров фирмы “Danfoss” серии NLF9F.

Лучший вариант осуществления изобретения

Мотор-компрессор, например, герметичный (фиг.1 и фиг.2) включает мотор, который обычно содержит статор 3, прочно сопрягаемый с корпусом 5 компрессора посредством болтов 1, ротор 2, коленчатый вал 4, на который напрессован ротор 2. Компрессор состоит из корпуса 5 и отлитого с ним заодно цилиндра 18, в котором размещается поршень 19, сопрягаемый с кривошипом 22 коленчатого вала 4 посредством шатуна 21 и поршневого пальца 20, причем коленчатый вал 4 сопрягается с подшипником скольжения 5а корпуса 5 компрессора и верхним подшипником скольжения 23. Цилиндр 18 снабжен всасывающе-нагнетательным устройством (фиг.1, 2, фиг.3, фиг.4, фиг.6), включающим монолитную клапанную плиту 17 без седел с отверстиями всасывания 17б и отверстиями нагнетания 17а цилиндрической и не цилиндрической формы, самодействующий упругий лепесток всасывающего клапана 11, самодействующий упругий лепесток 10 с седлами всасывания 10а и тонкими перемычками 10б, 10г. Клапан на стороне всасывания 11, самодействующий упругий лепесток 10 с седлами всасывания 10а центрируются отверстиями 28 на штифтах 28а. Всасывающе-нагнетательное устройство включает также самодействующий подвижный лепесток 15 с тонким замкнутым пояском седла нагнетания 15а и тонкими поясками 15б и 15г, самодействующий нагнетательный клапан 14, ограничитель подъема 13 нагнетательного клапана 14, которые отверстиями 27 центрируются по штифтам-заклепкам 30, запрессованных в клапанную плиту 17 (фиг.2).

Всасывающе-нагнетательное устройство (фиг.2 и 3) плотно сопрягается через уплотнительную паранитовую прокладку 9 с головкой цилиндра 16, содержащей камеру нагнетания 7, камеру всасывания 12 и паранитовую прокладку 6, сопрягаемую с торцевой поверхностью 18а цилиндра 18 посредством болтов 8, размещенных в отверстиях 29. Мотор-компрессор и всасывающе-нагнетательное устройство расположены в кожухе на пружинах 25. Кожух компрессора состоит из нижней 26 и верхней 26а части, соединяемых герметично, как правило, методом сварки.

Мотор-компрессор содержит существенные конструктивные особенности всасывающе-нагнетательного устройства и работает следующим образом. Вращательное движение ротора 2 (фиг.1) преобразуется в возвратно-поступательное перемещение поршня 19 в цилиндре 18 через кривошипно-шатуный механизм, включающий кривошипную шейку 22 коленчатого вала 4, шатун 21 и поршневой палец 20, сопрягаемый с поршнем 19. На фиг.1 поршень перемещен с верхней мертвой точки (В.М.Т.) в нижнюю мертвую точку (Н.М.Т.). При перемещении поршня 19 в Н.М.Т. клапан всасывающий 11 открыт, и происходит наполнение цилиндра 18 рабочим телом из камеры всасывания 12 через отверстия всасывания 17б в клапанной плите 17 и седлах всасывания 10а. При этом самодействующий нагнетательный клапан 14 находится под воздействием высокого давления рабочего тела камеры нагнетания 7 и плотно прилегает к поверхности замкнутого тонкого пояска седла нагнетания 15а, перекрывая отверстия нагнетания 17б. Так как седла нагнетания 15а располагаются на подвижной упругой пластине 15, на которую также воздействует высокое давление рабочего тела, то они плотно соприкасаются с отверстиями нагнетания 17а клапанной плиты, сводя протечки к минимуму. При достижении поршнем 19 Н.М.Т. всасывающий клапан 11 закрывается и с большой скоростью ударяет по поверхности тонкого пояска седла всасывания 10а, что порождает шум компрессора. Благодаря тому что замкнутые пояски седла всасывания 10а находятся на самодействующем подвижном упругом лепестке 10, происходит “упругое” гашение удара, и уровень шума снижается на 3-4 дБА.

При движении поршня к В.М.Т. происходит сжатие и повышение давления рабочего тела в цилиндре 18. Благодаря упругости всасывающего клапана 11 и упругости самодействующего подвижного упругого лепестка 10 происходит плотное сопряжение замкнутого пояска седела всасывания 10а с клапанной плитой 17 по отверстиям всасывания 17б и поверхностью всасывающего клапана 11, что обеспечивает минимум протечек. При приближении поршня 19 к В.М.Т происходит открытие самодействующего нагнетательного клапана 14, и сжатое рабочее тело через нагнетательные отверстия 17а выталкивается в камеру нагнетания 7. Когда поршень 19 достигает В.М.Т., нагнетательный клапан 14 закрывается, и происходит удар по поверхности замкнутого тонкого пояска седла нагнетания 15а толщиной 0,2-0,4 мм, удар упруго гасится и слабо передается на клапанную плиту 17, что позволяет снизить уровень шума на 3-4 дБА. При перемещении поршня в Н.М.Т. вышеописанные процессы повторяются.

К настоящему времени изготовлены образцы всасывающее-нагнетательного устройства для герметичных хладоновых компрессоров (фиг.1,2 и фиг.3). Нагнетательный клапан 14 и всасывающий клапан 11, серийно изготовляемые из стальной полированной пружинной ленты типа Sandvic-20C толщиной 0,203^+0,008 мм методом штамповки (вырубки), а также монолитная клапанная плита без седел, поверхность которой формируется методом шлифования и полирования. Тонкий замкнутый поясок седла всасывания 10а, расположенный на самоустанавливающемся подвижном упругом лепестке 10, и тонкий замкнутый поясок седла нагнетания 15а, расположенный на самоустанавливающемся упругом лепестке 15, изготовленном из стальной полированной ленты типа Sandvic-20С толщиной 0,203^+0,008 мм методом электроэрозионной обработки с последующей термообработкой и голтовкой. Такое конструктивное исполнение всасывающе-нагнетательного устройства обеспечивает упругое гашение ударов клапанов всасывания 11 и нагнетания 14 о седла нагнетания 15а и всасывания 10а, расположенные на самодействующих упругих лепестках 15 и 10, что позволяет снизить уровень звуковой мощности на 3-4 дБА.

Изготовлены также образцы всасывающе-нагнетательного устройства (фиг.4, фиг.5 и фиг.6) для вышеуказанных серийных герметичных хладоновых компрессоров. Клапанные плиты 17 изготовлены без седел всасывания и нагнетания, например путем их шлифования и полирования. Самодействующие упругие лепестки 15 с седлами нагнетания 15а и самодействующие упругие лепестки 10 с седлами всасывания 10а изготовлены методом электроэризионной обработки с последующей термообработкой и голтовкой. Клапаны нагнетания 14 и клапаны всасывания 10 - серийно изготовленные.

На экспериментальных образцах уровень звуковой мощности снизился на 3-4 дБА, т.к. при ударах всасывающего и нагнетательных клапанов 11 и 14 по замкнутым тонким пояскам седела всасывания 10а и седла нагнетания 15а, устанавливаемых на самодействующих упруго-перемещаемых лепестках 10 и 15, обеспечивается гашение ударов. Гашение ударов осуществляется также за счет того, что с двух сторон на поверхности замкнутых тонких поясков седел всасывания 10а и нагнетания 15а, расположенных на самодействующих упругих лепестках 10 и 15, располагается тонкий уплотнительно-виброизолирующий слой масляной пленки. Особенно эффективно гасит удары тонкий уплотнительно-виброизолирующий и виброгасящий масляный слой пленки, расположенный между поверхностью клапанной плиты 17 и поверхностью самодействующей упругой пластины 10 и 15, на которой расположенные седла всасывания 10а и нагнетания 15а.

Устройство предназначено для использования в области легкого машиностроения, в частности в герметичных компрессорах для бытовых холодильников, морозильников и кондиционеров. Герметичный компрессор имеет всасывающе-нагнетательное устройство, содержащее монолитную клапанную плиту без седел. Самодействующие всасывающий и нагнетательный клапан сопряжены с седлами всасывания и нагнетания. Каждое из седел выполнено на самодействующем упругом подвижном лепестке в виде замкнутого тонкого пояска, цилиндрической и нецилиндрической формы, не менее одного, которые с одной стороны плотно перекрываются клапанами всасывания и нагнетания, а с другой стороны плотно сопрягаются по нагнетательным и всасывающим отверстиям монолитной клапанной плиты без седел. Толщина стенок замкнутого тонкого пояска каждого из седел всасывания и нагнетания составляет не более 0,4 и не менее 0,2 мм. Седла соединяются тонкими перемычками с основным телом самодействующих упругих лепестков с толщиной тонких перемычек не менее толщины седел всасывания и нагнетания. Самодействующие упругие лепестки с седлами всасывания и нагнетания выполнены из стальной полированной ленты путем штамповки (вырубки), например из холоднокатаной пружинной ленты Sandvic-20С. Монолитная клапанная плита без седел выполнена из стальной полированной холоднокатаной пружинной ленты путем штамповки (вырубки), например из ленты Sandvic-20С или стали У10А. Поверхность монолитной клапанной плиты с двух сторон и поверхность каждого самодействующего упругого лепестка с седлами всасывания и нагнетания разделена уплотнительно-виброизолирующей масляной пленкой, благодаря которой происходит “упругое” гашение удара и уровень шума снижается на 3-4 дБА. Выполнение монолитной клапанной плиты без седел позволяет упростить технологию ее изготовления и снизить ее стоимость. Позволяет снизить уровень звуковой мощности на 3-4 дБА. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Мотор-компрессор, в частности герметичный, содержащий кожух, размещенные в нем мотор и компрессор, который включает головку цилиндра, 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, включающих отверстия всасывания и нагнетания, отличающийся тем, что клапанная плита выполнена без седел, а каждое из всасывающих и нагнетательных седел, не менее двух, выполнено на самодействующем упругом подвижном лепестке в виде замкнутого тонкого пояска цилиндрической или не цилиндрической формы, которые с одной стороны плотно перекрываются вышеназванными самодействующими клапанами всасывания и нагнетания, а с другой стороны плотно сопрягаются по нагнетательным и всасывающим отверстиям указанной клапанной плиты.2. Мотор-компрессор по п.1, отличающийся тем, что толщина стенок замкнутого тонкого пояска каждого из седел всасывания и нагнетания составляет не более 0,4 и не менее 0,2 мм, причем вышеуказанные седла соединены тонкими перемычками с основным телом самодействующих упругих лепестков, притом толщина этих тонких перемычек не менее толщины замкнутых тонких поясков седел.3. Мотор-компрессор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что самодействующие упругие лепестки с седлами всасывания и нагнетания выполнены из стальной полированной ленты путем штамповки (вырубки).4. Мотор-компрессор по пп.1 и 3, отличающийся тем, что материалом ленты для самодействующих упругих лепестков с седлами всасывания и нагнетания выбрана лента Sandvic-20С.5. Мотор-компрессор по пп.1 и 4, отличающийся тем, что клапанная плита без седел выполнена из стальной полированной холоднокатаной пружинной ленты путем штамповки (вырубки), например, из ленты Sandvic-20С или стали У10А.6. Мотор-компрессор по пп.1-5, отличающийся тем, что сопрягаемая поверхность клапанной плиты и сопрягаемая поверхность каждого самодействующего упругого лепестка с седлами всасывания и нагнетания разделены уплотнительно-виброизолирующей масляной пленкой.