Устройство управления скоростью вращения компрессора холодильной установки для регулирования ее холодопроизводительности Советский патент 1989 года по МПК F25B27/00 

/V W r/да/ BQQrImin.

a./

см

5 15

ZfOOr/min

3151

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к устройствам для воздействия на скорость вращения компрессора холодильной уста- новки, и может быть использовано в холодильных установках, которые применяются в автомобилях, например в автомобилях-рефрижераторах или в установках кондиционирования воздуха ав- тобусов или легковых автомобилей,компрессор которых приводится в действие от двигателя внутреннего сгорания автомобиля .

Целью изобретения является поддеря-а ние холодопроизводительности на постоянном уровне при любых колебаниях числа оборотов приводного двигателя.

На фиг.1 изображена схема холодильной установки с устройством уп- равления ско)остью вращения компрес- сора холодильной установки для регулирования ее холодопроизводительности; на фиг. 2 - коническая дисковая пара одного из вариантов выполнения устройства управления скоростью вращения компрессора холодильной установки с подчиненным сервоприводом для бесступенчатого регулирования передаточного отношения; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг. 4 - вариант выполнения устройства, со:- ласно которому коническая дисковая пара с подчиненным сервоприводом расположена непосредственно на ведущем валу компрессора и непосредственно сцеплена с клиноременным шкивом приводного двигателя; на фиг.5 - вариант выполнения конической дисковой пары двойной; нафиГ.6 -другой вариант вы- полнения дисковой пары и сервопривода. Устройство управления скоростью «вращения компрессора холодильной установки для регулирования ее холодопроизводительности, включающей кон- денсатор 1, испаритель 2 и компрессо 3, связанньй с приводным двигателем 4 посредством клиноременной передачи 5 с бесступенчатым регулированием ее передаточного отношения, содержит одну коническую пару 6 с подвижными дисками 7 и 8, установленными с возможностью изменения расстояния между ними с помощью исполнительного механизма, выполненного в виде сервопри- вода 9, связанного посредством гидравлической линии 10 с испарителем 2 Клиноременная передача 5 имеет два клиновь1х ремня 11 и 12, один из которых 11 связан с компрессором 3 и дисковой 6,

Коническая дисковая пара 6 (фиг.2 состоит из двух конических дисков 7 и 8. Конический диск 7 выполнен снаружи благодаря наличию клиновидного желобка 13 в виде ременного шкива. В желобок 13 входит клиновой ремень 12 через который ременный шкив 14 приводит в действие конический диск 7. Между коническими дисками 7 и 8 зажа клиновой ремень 11,через который приводится в движение ременной шкив 15 компрессора 3, шкив 15 может быть выполнен в виде дополнительной конической дисковой пары,

.Оба конических диска 7 и 8 (фиг.2 и 3)- размещены на общем пустотелом валу 16 соответственно с плотной посадкой. Пустотелый вал 16 в своей средней части посредством игольчато- го роликоподшипника 17 расположен с возможностью вращения в опорном отверстии; консоли 18, имеющей форму шатуна. На другом конце консоли 18 имеется отверстие 19 для размещения болта, которым она крепится к двигателю 4. В левом (фиг. 2) конце постотелого вала 16 расположен упорный шарикоподшипник 20, внутреннее кольцо которого опирается на конический диск 8 и наружное кольцо которого опирается на упорное кольцо 21, которое прочно соединено с одним из концов толкателя 22, проходящего сквозь-пустотельш вал 16. Наружный диаметр толкателя 22 меньше, чем внутренний диаметр пустотелого вала 16. На левом конце толкателя имеется резьба, с помощью которой он ввинчивается в соответствующее резьбовое отверстие упорного кольца 21. В промежуточном пространстве между толкателем 22 и пустотелым валом 16 размещена винтовая пружина 23 сжатия. Своим правым концом толкатель прочно соединен с мембранной пластиной 24. Винтовая пружина 23 сжатия опирается своим концом на направленный вниз буртик 25 пустотелого вала 16 и правым концом опирается на упорный игольчатый роликоподшипник 26, который с другой стороны прилегает к мембранной пластине 24.

Мембранная пластина 24 по всему своему периметру зажата между половинами 27 и 28 корпуса 29 мембранной коробки. Полукорпус 27 имеет расположенное no центру отверстие 30, через которое проходят винтовая пружина 23 сжатия и толкатель 31 и по периметру которого корпус 29 опирается на наружное кольцо упорного шарикоподшипника 32, внутреннее кольцо которого опирается на конический диск 7, Оба полукорпуса 27 и 28 корпуса 29 по периметру 11 плотно привинчены друг к другу. Половина внутреннего пространства корпуса между полукорпусом 27 и мембранной пластиной 24 соединена через отверстие 30 с наружной средой.

дился бы в своем среднем положении). Передача энергии от двигателя 4 осуществляется через клиновой ремень 12 на конический диск 7 и через зажатый между коническими дисками 7 и 8 клиновой ремень 11 на ременный шкив 15 компрессора 3. Клиновой ремень 11 давит наружу на конические диски 7 и 8 и тем самым придает им обоим движение, а они заклиниваются на пустотелом валу 16 и придают ему движение. При этом пустотелый вал 16 может вращаться, так как, с одной стороны, он приле

Изобретение может быть использовано в автомобилях - рефрижераторах, в установках кондиционирования воздуха автобусов или легковых автомобилей, компрессор которых приводится в действие от двигателя внутреннего сгорания автомобиля. Цель изобретения - поддержание холодопроизводительности на постоянном уровне при любых колебаниях числа оборотов приводного двигателя. Исполнительный механизм выполнен в виде сервопривода 9, связанного посредством гидравлической линии 10 с испарителем 2 и непосредственно воздействующего на перемещение дисков под воздействием давления хладагента пропорционально изменениям последнего. Клиноременная передача 5 может содержать два клиновых ремня 11 и 12. Один из ремней может быть связан с приводным двигателем и с дисковой парой 6 с подвижными дисками. На одном из дисков может быть выполнен клиновидный желоб для второго клиновидного ремня, соединенного с компрессором посредством дополнительной конической дисковой пары. Конические дисковые пары могут быть соединены параллельно. Сервопривод может содержать корпус, контактирующий с одним из конических дисков и разделенный мембраной, жестко соединенной с другим диском пары. Надмембранная полость подключена к гидролинии, связывающей сервопривод с испарителем. 6 з.п.ф-лы, 6 ил.

30

тогда как другАя половина внутреннего J5 гает к упорному шарикоподшипнику 21, пространства корпуса плотно закрыта, но напорной линией 10 соединена с внутренним пространством испарителя 2, так что мембранная пластина 24 с этой стороны постоянно нагружена дав- 20 лением в испарителе 2. Путем большего или меньшего ввинчивания толкателя 22 в резьбовое отверстие упорного кольца 21 можно регулировать силу предварительного натяжения винтовой 25 пружины 23 сжатия и тем самым силу предварительного натяжения мембранной пластины 24. Мембранная пластина может быть изготовлена из пружинной листовой стали или из устойчивого к хладагенту эластичного материала. Обращенные друг к другу по оси стороны конических дисков 7 и 8 имеют выполненные в зеркальном изображении по отношению друг к другу конические боковые поверхности, между которыми движется приводящий в движение компрессор 3 клиновой ремень 11.

На стороне конического диска 8 (фиг. 3), обращенной в сторону, противоположную коническому диску 7, имеются четыре радиальных спицеоб- разных ребра 33, между которыми в углублении находится конический диск 8. Ребра 33 имеют такую форму, что они служат в качестве воздухонагнетаю- щих лопаток в целях подачи воздуха, которым охлаждается конический диск 8. Конический диск 7 снабжен соответствующими- ребрами (не показаны).

Устройство работает следующим образом.

В положении (фиг.2), в котором

клиновой ремень 11 находится в своем верхнем положении между коническими дисками 7 и 8 компрессор 3 вращается с максимальной скоростью (при его номинальной скорости вращенияj ранной 2400 o6/№iH, клиновой ремень 11 нахо35

40

45

50

а с другой стороны, через винтовую пружину 23 сжатия, опирается с возможностью вращения на .упорный уголь- чатый роликоподшипник 26 на мембранной пластине 24. Мембранный корпус 29 имеет не изображенное неподвижное соединение с двигателем 4, так что он не может вращаться. Направленной (фиг. 2) направо силе предварительного натяжения винтовой пружины 23 сжатия противодействует воздействукяцее на другую сторону мембранной пластины 24 давление в испарителе 2, так что клиновой ремень 11 при номинальной скорости вращения компрессора 3 сохраняет свое не показанное среднее положение до тех пор, пока не меняется скорость вращения двигателя 4, давление или температура в испарителе Если скорость вращения двигателя 4 возрастает, то временно повьш1ается и скорость вращения компрессора 3 сверх номинальной, так что последний отбирает из испарителя больше газообразного холодильного агента. Вследствие этого давление в испарителе снижается, так что мембранная пластина 24 может несколько продвинуться вправо. В результате этого конические диски 7 и 8 сдвигаются и клиновой ремень 11 описывает большую окружность. Тем самым скорость вращения компрессора снижается, давление в испарителе снова повышается, мембранная пластина 24 (фиг. 2) снова вдавливается влево, конический диск 8 несколько отходит от конического диска 7 и клиновой.ремень 11 снова занимает свое среднее положение.

Соответственно повьшгается или понижается скорость вращения компрессора, если давление в испарителе измеI . :

няется в результате изменения скорости вращения приводного двигателя или

0

5 гает к упорному шарикоподшипнику 21, 0 5

5

0

5

0

а с другой стороны, через винтовую пружину 23 сжатия, опирается с возможностью вращения на .упорный уголь- чатый роликоподшипник 26 на мембранной пластине 24. Мембранный корпус 29 имеет не изображенное неподвижное соединение с двигателем 4, так что он не может вращаться. Направленной (фиг. 2) направо силе предварительного натяжения винтовой пружины 23 сжатия противодействует воздействукяцее на другую сторону мембранной пластины 24 давление в испарителе 2, так что клиновой ремень 11 при номинальной скорости вращения компрессора 3 сохраняет свое не показанное среднее положение до тех пор, пока не меняется скорость вращения двигателя 4, давление или температура в испарителе. Если скорость вращения двигателя 4 возрастает, то временно повьш1ается и скорость вращения компрессора 3 сверх номинальной, так что последний отбирает из испарителя больше газообразного холодильного агента. Вследствие этого давление в испарителе снижается, так что мембранная пластина 24 может несколько продвинуться вправо. В результате этого конические диски 7 и 8 сдвигаются и клиновой ремень 11 описывает большую окружность. Тем самым скорость вращения компрессора снижается, давление в испарителе снова повышается, мембранная пластина 24 (фиг. 2) снова вдавливается влево, конический диск 8 несколько отходит от конического диска 7 и клиновой.ремень 11 снова занимает свое среднее положение.

Соответственно повьшгается или понижается скорость вращения компрессора, если давление в испарителе измеI . : .

няется в результате изменения скорости вращения приводного двигателя или

10

15

20

емпературы окружаюп;ей среды испариеля.

Клиноременный шкив 15 компрессора 3 выполнен в виде конической дисковой пары, конические диски которой благоаря подпруживанию (не изображено) взаимно зажаты. Если клиновой ремень 11 вследствие перестайовки конических дисков 7 и 8 движется по большей окружности, то пружины конической дисковой пары 15 .соответственно ослабляются, так что клиновой ремень 11 движется по несколько меньшей окружности. Предварительное натяжение пружин дополнительной конической дисковой пары 15 и предварительное натяжение винтовой пружины 23 сжатия в конической дисковой паре 6 подобрано так, чтобы при срабатывании сервопривода 9 всегда обеспечивалось требуе- мое изменение скорости вращения компрессора 3.

Клиноременный шкив 15 компрессора 10 на фиг.4 заменен конической диско- 25 вой парой 6 с подчиненным сервоприводом 9. В этом примере выполнения сервопривод 9 имеет еще одну напорную линию 34, которой он соединен с конденсатором 1. Сервопривод 9 (фиг, 4) имеет две камеры, соединенные с линиями 34 или 10.

На фиг.5 изображена форма выполнения, в которой несколько конических дисковых пар 35 и 36 соединены параллельно, а нежду наружными коническими дисками 37 и 38 размещен общий конический диск 39. Применение нескольких конических дисковых пар 35 и 36 и т.д. является предпочтительным в отношении передачи более значительных вращающих моментов.

30

35

40

В изображенном на фиг.5 примере выполнения показана также еще одна форма выполнения сервопривода 9, который служит не для регулирования скорости вращения компрессора, а для остановки компрессора. Это относится к случаю, в котором скорость вращения компрессора не регулируется, а посредством сервопривода компрессор соединен с силовым замыканием с клиновым ремнем 12 или это приводное соединени прерьшавтся сервоприводом 9, который имеет заполненную силиконом камеру 40, в которой размещен двухходовой змеевик 41, который по оси снаружи опирается на соответствующую мембранной пластине 24 пластину 42, а по оси

0

5

0

25

30

35

40

45

55

внутри на колоколообразную подвижную стенку 43, которая перемещается по

отношению к пластине 42 и жестко соединенному с ней направляющему кольцу 44. G другой стороны стенка 43 прилегает к упорному шарикоподшипнику 46, который (винт 47, шатунная шейка 48 коленчатого вала компрессора 3) имеет неподвижное соединение с коническим диском 38. Вместо винтовой пружины-23 сжатия (фиг.5) предусмотрен ряд винтовых пружин 49 сжатия, которые размещены в осевых отверстиях среднего конического диска 39 и своими концами опираются на внутренние поверхности конических дисков 37 и 38. Между коническими дисками 37 - 39 под обоими не изображенными клино- вьми ремнями предусмотрены смонтированные на шариковых опорах установочные упорные кольца 50, которые глухо посажены на средний конический диск 39 и на свободно вращающиеся наружные кольца которых могут опираться клиновые ремни, если конические диски 37 и 38 находятся в своем удаленном от среднего конического диска 39 положении. Функцию установочных упорных колец 50 (фиг.2) выполняет верхняя окружная поверхность консоли 18 (которая предпочтительно отполирована) .

Змеевик 41 (фиг.5) линией 34 (фиг.4) соединен с конденсатором 1 (или с источником сжатого возд}7ха) . Если скорость вращения компрессора 3 не нуждается в регулировании и потому применяется форма выполнения сервопривода согласно фиг.5, то сервопривод 9, исходя из внутреннего давления в змеевике 41, сжимает конические диски 35 и 36 вопреки усилию винтовых пружин 49. Если нагружение давлением прекращается (например, вследствие снижения давления в конденсаторе 1 или отключения источника сжатого воз- духа), то пружины 49 разжимают конические диски 37 и 38, в результате

I

чего компрессор останавливается.

Конические диски 37 - 39 (фиг.5) соединены со своими валами сооветст- венно .с геометрическим замыканием многоугольным или щлицевым профилем, а именно внутренний конический диск 39 соединен со своим валом в виде фланцев 35 и 36 наружных конических дисков 37, 38 и последний через эти фланцы соединен со втулкой 51,, которая соединена представленным образом (коническая посадка и клиновое соединение) с шатунной шейкой 48 коленчатого вала компрессора 3.

На фиг.6 Представлена измененная по сравнению с изображением на фиг.2 форма выполнения конической дисковой пары 6. В этой форме выполнения консоль (фиг.2) заменена двумя консолями 52 и 53, между которыми расположена с возможностью вращения коническая дисковая -пара 6. Двойной конический диск 54 соответствует коническому диску, представленному на фиг.2 клиновидным желобком 13, Шарикоподшипник 55, посаженный на буртик ко- нического диска 56J выполняет ту же функцию, что и установочные упорные кольца 50 СФИГ.5). Вместо соединения с силовым замыканием между конической дисковой парой 6 и пустотельм валом 16 (фиг.2) предусмотрено соединени е с геометрическим замыканием с помощью шлицевого профиля на наружной стороне пустотелого вала 57 (фиг.6). Винтовая пружина 58 сжатия опирается между левой консолью 52 и основанием отверстия пустотелого вала 57. Пустотелый вал 57 жестко соединен с правым коническим диском 59. Пустотелый вал 57 расположен с возможностью переме- ш;ения в осевом направлении в левом коническом диске 56. Конический диск 56 установлен на консоли 52 с возможностью вращения и не может перемещаться в осевом направлении.

На фиг .6 справа представлена еще одна форма выполнения сервопривода 9, в которой вместо мембранной коробки (фиг.2) предусмотрен мембранный цилиндр, имеющий корпус 60, в котором укреплена роликовая мембрана 61, покрывающая поршень 62, перемещаемый в корпусе 60. На левом конце поршня 62 укреплен конический диск 59 с возможностью относительного вращения. Конический диск 59 и поршень 62 имеют возможность неотносительного перемещения в осевом направлении, т.е. конический диск 59 следует за любым движением поршня 62 в осевом направлении. Корпус 60 соединён линией 63, соответствующей линии 10, с испарителем 2 (фиг.1).

Поршень 62 с левой стороны нагружается давлением по еще одной линии 64, подсоединенной к корпусу 60. Линия 64 ведет или к конденсатору 1

(соответственно линии 34 на фиг.4), или к источнику сжатого воздуха. Обе линии 64 и 63 могут соединяться между , собой логическим клапаном И/ИЛИ,, предпочтительно электромагнитным обратным клапаном 65. Если необходимо отключить компрессор, то левая сторона поршня 62 по линии 64 нагружается давлением.

0 В этом случае шарик, символически

изображенный в электромагнитном обратном клапане 65, находится в своем правом положении и блокирует соединение с линией..63. Если холодиЛьная ус5 тановка запускается, то сначала компрессор из-за давления линии 64 остается отключенным. Затем шарик в электромагнитном обратном клапане 65 попадает в среднее положение Так как

0 активная поверхность поршня 62 с пра- вой стороны (роликовая мембрана 61) больше, то поршень движется влево. Клиноременная передача вследствие этого включается (конические диски

5 56 и 59 сходятся) и шарик в электромагнитном обратном клапане 65 движется влево к левому отверстию. Дальнейший процесс регулирования происходит также, как и в форме выполнения согласно

0 фиг.2.

Формула изобретения

5 вращения компрессора холодильной установки для регулирования ее холодо- производительности, имеющей конденсатор, испаритель и ком прессор, связанный с приводным двигателем, имею0 Щим переменную скорость вращения посредством клиноременной передачи с бесступенчатым регулированием ее передаточного отношения,, содержащее по меньшей мере, одну коническую пару с

5 подвижными дисками, установленными с возможностью изменения расстояния между ними с помощью исполнительного механизма при соблюдении зависимости между давлением хладагента на стороне

всасывания компрессора с объемным

расходом хладагента в последнем, отличающееся тем, что, с целью поддержания холодопроизводи- тельности на постоянном уровне при любых колебаниях числа оборотов приводного двигателя, исполнительный механизм выполнен в виде сервоприво да, связанного с посредством гидравлической линии с испарителем и непосредс венио воздействующего на пер емеще- ние дисков под действием давления хладагента пропорционально изменениям последнего.

с двумя коническими поверхностями.

и

Z7

20

пары, на подмембранную и надмембран- ную полости, последняя из которых подключена к гидравлической линии, связывающей сервопривод с испарителе

и надпоршневую полости, последняя из которых подключена к гидравлической линии, связывающей сервопривод с испарителем.

А-А

33

21

13

Фие.З

. 50 г I мин

33 JS

J8

50

д

5

фие.6

Редактор Г.Волкова

Составитель Н. Алексеева

Техред л.Олийнык Корректор Н.Борисова

Заказ 5832/58

Тираж 462

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГРСНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул, Гагарина, 101

Подписное