NL8602720A

NL8602720A - Motorcompressor.

Info

Publication number: NL8602720A
Application number: NL8602720A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1986-10-29
Filing date: 1986-10-29
Publication date: 1988-05-16
Also published as: US4810915A; CA1295304C; ES2026177T3; DK560487D0; EP0267642A1; DE3770416D1; JPS63117179A; EP0267642B1; ATE63977T1; DK560487A

Description

ν' * ΡΗΝ 11.930 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven Motorcompressor.*

De uitvinding heeft betrekking op een motorcompressor voorzien van een trillingsmotor met een roterend vibrerende uitgaande as en een compressor met tenminste êén zuiger, die door de motoras in een lineaire heen- en weergaande beweging wordt gebracht en welke 5 motorcompressor zich in een huis bevindt.

Een dergelijke motorcompressor is bekend uit EP-A-0155057. Bij de hierin beschreven motorcompressor wordt de rotatie-vibrerende beweging van de rotor door middel van een overbrenging omgezet in een lineaire heen-en-weergaande beweging van de zuigers. De 10 bewegende delen vormen samen met de krachten van de elektromotor en de gaskrachten een massaveersysteem. De motor wordt gevoed met een frequentie, die gelijk is aan de eigen frequentie van het massaveersysteem. Deze motorcompressor heeft, wanneer deze star wordt opgehangen, in bedrijf een aanzienlijke onbalans. Deze onbalans wordt 15 veroorzaakt door de massatraagheid van de bewegende delen en door de niet-centrische opstelling van de cylinder ten opzichte van het rotorlager. De aard van de optredende onbalans is zodanig, dat het toepassen van excentrische gewichten, die de onbalans moeten compenseren, niet tot een bevredigende oplossing leiden.

20 Het doel van de uitvinding is de onbalans zodanig te compenseren, dat de krachten op het compressorhuis minimaal zijn.

De motorcompressor volgens de uitvinding heeft hiertoe het kenmerk, dat de motorcompressor zodanig door middel van veren in het huis is opgehangen, dat de ophangpunten van de veren in het huis in een 25 vlak liggen, waarin ook een fictieve as van rotatie, die de motorcompressor tijdens de werking ondergaat, ligt, en dat de veren zo dicht mogelijk bij de genoemde fictieve rotatie-as liggen.

De ophangpunten zijn zodanig gekozen, dat een beweging (trilling) van de motorcompressor wordt toegestaan. De roterende 30 trilling vindt plaats om een fictieve rotatie-as. Door nu de ligging van de ophangpunten en de veerstijfheid van de veren zodanig te kiezen, dat een massaveersysteem met een lage frequentie wordt verkregen, en het 8602720 * * PHN 11.930 2 systeem bovenkritisch gaat trillen om de fictieve rotatie-as met een beweging, die zodanig uit fase is met de beweging van de rotor/zuiger, worden de onbalanskrachten zoveel mogelijk tegengewerkt door de versnellingskrachten, die veroorzaakt worden door de beweging van het 5 statische gedeelte (motorstator + cylinder) van de motorcompressor. Hierdoor worden de bewegingen van de ophangpunten, en dus de dynamische krachten op de ophangpunten zo klein mogelijk.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van een in een tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeeld. Hierin is 10 figuur 1 een schematisch weergegeven motorcompressor met een roterend vibrerende rotor en lineair bewegende zuigers waarin de uitvinding wordt toegepast, figuur 2 het niet-bewegende deel van de motorcompressor van figuur 1, dat wil zeggen zonder rotor en zuigers, met daarin de 15 optredende krachten en fig. 3A en 3B schematisch voor- resp. zijaanzicht van de verend in een huis opgehangen motorcompressor van figuur 1 volgens de uitvinding.

De werking van de motorcompressor staat beschreven in 20 EP-A-0155057. In het kort is de werking als volgt:

Een wisselstroom door de spoelen 2 van de trillingsmotor 1 resulteert in een roterend vibrerende beweging van de rotor 3 om de as 4. Voor elk als schuifelement gevormd rotordeel (3a,3b,3c,3d) wordt het door de spoelen gegenereerde wisselende magnetische veld gesuperponeerd op het 25 magnetische veld veroorzaakt door de permanente magneet 5.

Dientengevolge krijgt de magnetische fluxdichtheid in elk rotordeel afwisselend een hoge en een lage waarde. De spoelen zijn zodanig ten opzichte van de magnetisatie richting van de permanente magneten gewikkeld, dat twee diagonaal tegenover elkaar gelegen rotordelen 30 (3a,3c) op hetzelfde moment een hoge magnetische fluxdichtheid ondervinden, terwijl de andere twee rotordelen (3b,3d) een lage fluxdichtheid ondervinden. Dit veroorzaakt een beweging van de rotordelen in de luchtspleten 6 tussen de kern 7 en de statorplaten 8 waar een hoge fluxdichtheid heerst. Een wisseling van de stroomrichting 35 zal een omkering van de beweging van de rotor 3 teweegbrengen, en aldus wordt een vibrerende beweging van de rotor verkregen. De compressor 2 wordt gevormd door een cylinder 9, waarin twee een zuigers 10 een 8602720 5· PHN 11.930 3 lineaire heen-en-weergaande beweging kunnen uitvoeren. De zuigers zijn door middel van een overbrengingsmechanisme 11 aan een arm 12 van de vibrerende rotor 3 gekoppeld. Op deze wijze is een massaveersysteem verkregen waarvan de resonantiefrequentie bepaald is door de gaskrachten 5 op de zuigers, de electro-magnetische krachten op de rotor, en de massatraagheid van de bewegende delen. Om de motor zo efficiënt mogelijk te laten lopen is de frequentie van de wisselstroom in spoelen gelijk gekozen aan de resonantiefrequentie van het massaveersysteem.

In figuur 2 is het krachtenspel op het niet-bewegende 10 deel, dat wil zeggen op de cylinders 9 en statische delen (2, 5, 7, 8) van de motorcompressor weergegeven. Hierin is Fcjj de resulterende kracht op de cylinder bestaande uit gaskrachten en zuigerwrijving, ^lag resulterende kracht op het lager 13 van de rotoras 4 veroorzaakt door de krachten op de zuiger 10 en op de rotor 3, en de 15 massatraagheid van de bewegende delen en Fmag de magnetische krachten tussen de rotordelen (3a,3b,3c,3d) en de kern statordelen.

De onbalans bestaat uit drie componenten:

De massatraagheid van de bewegende delen; deze leveren een reactiekracht in horizontale richting op het lager 13.

20 - De krachten op de zuigers; deze werken op de cylinder en vinden een reactiekracht in het lager 13,- door de niet-centrische opstelling van de cylinder 9 ten opzichte van het lager 13 van de rotoras veroorzaken deze krachten een moment op het niet-bewegende gedeelte (2, 5, 7, 8, 9) van de motorcompressor.

25 - De magnetische krachten op de statorplaten 8 en de kern 7; ook deze veroorzaken een moment op het niet-bewegende gedeelte.

Uit berekeningen blijkt, dat de magnetische krachten klein zijn ten opzichte van de gaskrachten. In de uiterste standen van de rotordelen zijn de gaskrachten het grootst en keert de bewegingsrichting om. In 30 deze situatie is er geen krachtenevenwicht op het niet-bewegende deel (onbalans) en het is duidelijk dat de optredende krachten de ondersteuningspunten zullen belasten.

In figuur 3 is een voorbeeld weergegeven van de ophanging van de motorcompressor in een hermetische gesloten huis 14 volgens de 35 uitvinding weergegeven. De motorcompressor is met spiraalveren 15 zodanig in het huis opgehangen, dat een beweging van het niet-bewegende gedeelte (2, 5, 7, 8, 9) van de motorcompressor is toegestaan. De 8602/20 PHN 11.930 4 f verstijfheid van de spiraalveren is zodanig, dat een massaveersysteem met lage frequentie wordt verkregen en het systeem bovenkritisch gaat trillen om een fictieve rotatie-as 16. Door nu de ligging van de ophangpunten 17 van de veren in het huis zodanig te kiezen, dat de 5 fictieve rotatie-as 16 van de motorcompressor zo dicht mogelijk bij het vlak door de ophangpunten 17 van de veren 15 in het huis 14 ligt en de veren 15 zo dicht mogelijk bij de fictieve rotatie-as 16 liggen, gaat de motorcompressor een vibrerende rotatie-beweging maken, die zodanig uit fase is met de beweging van de rotor 3/zuigers 9, dat de 10 versnellingskrachten, die veroorzaakt worden door de beweging van het niet-bewegende gedeelte (2, 5, 7, 8, 9) van de motorcompressor, de onbalanskrachten zoveel mogelijk tegenwerken. De veren moeten in zijdelingse richting, dat wil zeggen loodrecht op de fictieve rotatie-as slap zijn, en dus zo weinig mogelijke krachten kunnen opnemen. Aldus 15 worden de dynamische krachten op de ophangpunten 17 zo klein mogelijk.

De ligging van de fictieve rotatie-as 16 is te berekenen aan de hand van de optredende krachten en wel zodanig dat de resulterende krachten op het huis, dat wil zeggen op de ophangpunten 17 minimaal zijn.

20 De in de figuren getoonde motorcompressor is constructief gezien symmetrisch ten opzichte van de lijn 18, die loodrecht staat op de fictieve rotatie-as 16. De fictieve rotatie-as 16 kruist de zuigerassen 19 loodrecht en is parallel aan de rotoras 4. Tijdens de werking zijn de gaskrachten op de zuigers/cylinder 9, 10 links en 25 rechts gemiddeld gelijk. Derhalve zal tijdens de vibrerende rotatie-beweging van de motorcompressor de hoekverdraaiing ten opzichte van het vlak door de fictieve rotatie-as 16 en de lijn 18 ook symmetrisch zijn. In dit voorbeeld is gekozen voor een ophanging van de motorcompressor door middel van vier schroefveren 15, waarvan aan weerszijden van de 30 motorcompressor twee parallelle veren, die ieder symmetrisch ten opzichte van en dicht bij de fictieve rotatie-as 16 liggen. De ophanging van de veren in het compressorhuis 14 geschiedt door middel van hoeksteunen 20. Het andere uiteinde van elke veer is bevestigd aan een starre plaat 21, die aan de bovenste statorplaat 8 is bevestigd.

8602720

Claims

1. Motorcompressor voorzien van een trillingsmotor met een roterend vibrerende uitgaande as en een compressor met tenminste één zuiger, die door de motoras in een lineaire heen-en-weergaande beweging wordt gebracht en welke motorcompressor zich in een huis bevindt, met 5 het kenmerk, dat de motorcompressor zodanig door middel van veren in het huis is opgehangen, dat ophangpunten van de veren in het huis in een vlak liggen, waarin ook een fictieve as van rotatie, die de motorcompressor tijdens de werking ondergaat, ligt, en dat de veren zo dicht mogelijk bij de genoemde fictieve rotatie-as liggen.

2. Motorcompressor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de fictieve rotatie-as parallel is met de motoras.

3. Motorcompressor volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de compressor is voorzien van twee gekoppelde zuigers.

4. Motorcompressor volgens conclusie 1, 2 of 3, met het 15 kenmerk, dat de fictieve rotatie-as de zuigeras loodrecht kruist.

5. Motorcompressor volgens één der voorgaande conclusies, dat de veren worden gevormd door schroefveren. 8602720