Kaydırmalı kompresör - Scroll compressor

Spiral pompanın mekanizması; burada iki arşimet spiralleri
Scroll kompresörün çalışması


Bir kaydırmalı kompresör (olarak da adlandırılır spiral kompresör, kaydırma pompası ve kaydırma vakum pompası) için bir cihazdır sıkıştırma hava veya soğutucu.[1] Kullanılır klima ekipman, otomobil olarak süper şarj cihazı (bir kaydırma tipi süper şarj cihazı ) ve bir vakum pompası. Birçok konut merkezi ısı pompası ve klima sistemi ve birkaç otomotiv klima sistemi, daha geleneksel olan yerine bir spiral kompresör kullanır. döner, karşılıklı ve yalpalama plakalı kompresörler.

Ters yönde çalışan bir scroll kompresör, kaydırma genişleticive oluşturabilir mekanik iş.

Tarih

Spinning Scroll Kompresörün Animasyonu

Léon Creux ilk olarak 1905'te Fransa ve ABD'de bir spiral kompresörün patentini aldı (Patent numarası 801182).[2] Creux, kompresörü bir döner buhar makinesi kavram, ancak dönemin metal döküm teknolojisi, çalışan bir prototip oluşturmak için yeterince gelişmiş değildi, çünkü bir spiral kompresör etkili bir şekilde çalışmak için çok sıkı toleranslar gerektiriyordu. 1905 patentinde Creux, tek bir şaft üzerinde sabit yarıçaplı bir krankla tahrik edilen bir ortak yörüngeli veya dönen tersinir buhar genişleticiyi tanımlar.[3] Bununla birlikte, kaydırma genişletme motoru, 1975'te Niels Young'ın çalışmalarına kadar yeterince ele alınamayacak olan kaydırma işleminde verimliliği elde etmenin doğasında bulunan radyal uyumluluğun işleme engellerinin üstesinden gelemedi.[4] İlk pratik spiral kompresörler, sonrasına kadar piyasada görünmedi Dünya Savaşı II, yüksek hassasiyetli takım tezgahları yapımlarını mümkün kıldığında. 1981'de, Sanden otomobil klimaları için ticari olarak satılan ilk spiral kompresörleri üretmeye başladı.[5][1] 1983 yılına kadar ticari olarak klima için üretilmiyorlardı. Hitachi Dünyanın hermetik scroll kompresörlü ilk klimasını piyasaya sürdü.[6][7]

Tasarım

Bir kaydırmalı sıkıştırıcı, iki aralıklı kaydırma kullanır. pompa, kompres veya basınç vermek sıvılar gibi sıvılar ve gazlar. Kanatçık geometrisi olabilir dahil etmek, Arşimet sarmal veya hibrit eğriler.[8][9][10][11][12]

Çoğu zaman, parşömenlerden biri sabitlenirken diğeri yörüngede eksantrik olarak dönmeden, böylece sıvının parşömenler arasına hapsolması ve pompalanması veya sıkıştırılması. Eksantrik bir şaft yörünge hareketini sağlayabilir ancak helezonun, tipik olarak bir Oldham tipi bağlantı, ek eksantrik avara milleri veya körük bağlantısı (özellikle yüksek saflıktaki uygulamalar için). Sıkıştırma hareketini üretmenin başka bir yöntemi, parşömenlerin eşzamanlı hareketle, ancak ofset dönüş merkezleri ile birlikte döndürülmesidir. Göreli hareket, biri yörüngede dönüyormuş gibi aynıdır.

Her iki spiralin ucundaki oluklara yerleştirilen spiral uçlu contalar kullanılarak eksenel boşluklardan sızıntılar önlenir.[13] Bu uç contaları ayrıca sürtünmeyi azaltmaya yardımcı olur ve aşındığında değiştirilebilir. Bazı kompresörler, her iki ruloyu da itmek için basınçlı tahliye gazını kullanır, bu da uç contalarına olan ihtiyacı ortadan kaldırır ve kullanımla sızdırmazlığı iyileştirir; bu kompresörlerin yıpranmak yerine aşındığı söylenir,[14][15][16][17] ancak Oldham yüzüğü gibi diğer parçalar hala aşınabilir.

Diğer bir varyasyon, esnek (düz düz) boru sistemidir. arşimet sarmal gibi davranır peristaltik pompa, diş macunu tüpü ile hemen hemen aynı prensiple çalışır. Dolu kasaları var kayganlaştırıcı pompa borusunun dış kısmının aşınmasını önlemek ve ısının yayılmasına yardımcı olmak ve genellikle 'hortum' olarak adlandırılan güçlendirilmiş borular kullanmak. Bu pompa sınıfına genellikle 'hortum pompası' denir. Sıvı ile temas eden hareketli parçalar olmadığından, peristaltik pompaların imalatı ucuzdur. Valflerin, contaların ve salmastraların bulunmaması, bakımını nispeten ucuz kılar ve hortum veya boru, diğer pompa türlerine kıyasla düşük maliyetli bir bakım öğesidir.[kaynak belirtilmeli ]

Başvurular

Diğer pompalarla mühendislik karşılaştırması

Hava depolu Scroll kompresör

Bu cihazların bazı uygulamalarda geleneksel kompresörlerden daha sorunsuz, sessiz ve güvenilir şekilde çalıştığı bilinmektedir.[18] Pistonlardan farklı olarak, titreşimi en aza indirmek için yörüngedeki parşömenin kütlesi basit kütlelerle mükemmel bir şekilde dengelenebilir. (Yörüngeli bir parşömen tam olarak dengelenemez. Oldham kaplin Oldham halkası olarak da bilinen, kullanılır.) Parşömenin gaz işlemleri daha süreklidir. Ek olarak, ölü alan eksikliği, volumetrik verimlilik.

Rotasyonlar ve darbe akışı

açık tip kaydırmalı kompresör

Sıkıştırma işlemi, döner kompresörler için bir dönüşe kıyasla, krank milinin yaklaşık 2 ila 2½ dönüşü üzerinde gerçekleşir ve pistonlu kompresörler. Salyangoz boşaltma ve emme işlemleri, ileri geri hareket eden emme işlemi için yarım dönüşten daha az ve ileri geri boşaltma işlemi için çeyrek dönüşten daha az olmasına kıyasla tam bir dönüş için gerçekleşir. Pistonlu kompresör birden fazla silindire (tipik olarak iki ila altı arasında) sahipken, spiral kompresörlerde yalnızca bir sıkıştırma elemanı bulunur. Pistonlu kompresörlerde çok sayıda silindirin varlığı, emme ve boşaltma titreşimlerini azaltır. Bu nedenle, bazı spiral kompresör tedarikçileri tarafından sıklıkla iddia edildiği gibi, spiral kompresörlerin pistonlu kompresörlere göre daha düşük titreşim seviyelerine sahip olup olmadığını belirtmek zordur. Daha sabit akış, daha düşük gaz titreşimleri, daha düşük ses ve ekli borularda daha düşük titreşim sağlarken, kompresörün çalışma verimliliği üzerinde hiçbir etkisi yoktur.

Vanalar

Scroll kompresörlerin hiçbir zaman bir emme valfi yoktur, ancak uygulamaya bağlı olarak bir tahliye valfi olabilir veya olmayabilir. Dinamik bir tahliye vanasının kullanımı, soğutma için tipik olan yüksek basınç oranlı uygulamalarda daha belirgindir. Tipik olarak, bir klima bobini dinamik bir tahliye valfine sahip değildir. Dinamik bir tahliye vanasının kullanılması, çalışma basıncı oranı kompresörlerin dahili basınç oranının oldukça üzerinde olduğunda, çok çeşitli çalışma koşullarında spiral kompresör verimliliğini artırır. Kompresör, tek bir çalışma noktasının yakınında çalışacak şekilde tasarlandıysa, dinamik tahliye vanası yoksa (tahliye vanasının varlığıyla ilişkili ek tahliye akış kayıpları olduğu için) bu noktada spiral kompresör gerçekten verimlilik kazanabilir. boşaltma ağzı, deşarj mevcut olduğunda daha küçük olma eğilimindedir).[19][20]

Verimlilik

izantropik Scroll kompresörlerin verimliliği, kompresör seçilen bir derecelendirme noktasının yakınında çalışmak üzere tasarlandığında tipik bir pistonlu kompresörün veriminden biraz daha yüksektir.[21] Spiral kompresörler bu durumda daha verimlidir çünkü ek kısma kayıplarına neden olan dinamik bir boşaltma valfine sahip değildirler. Ancak, tahliye vanası olmayan bir spiral kompresörün verimi, daha yüksek basınç oranlı çalışmada pistonlu kompresöre kıyasla azalmaya başlar. Bu, dinamik tahliye vanasına sahip olmayan pozitif deplasmanlı kompresörlerin yüksek basınç oranlı çalışmasında meydana gelen düşük sıkıştırma kayıplarının bir sonucudur.

Kaydırmalı sıkıştırma işlemi, sıkışan sıvının pompalanmasında hacimsel olarak neredeyse% 100 verimlidir. Emme işlemi, içerideki sıkıştırma ve boşaltma işlemlerinden ayrı olarak kendi hacmini oluşturur. Buna karşılık, pistonlu kompresörler silindirde az miktarda sıkıştırılmış gaz bırakır, çünkü pistonun kafaya veya valf plakasına dokunması pratik değildir. Son döngüden kalan bu artık gaz daha sonra emme gazı için tasarlanan alanı kaplar. Kapasitedeki azalma (yani hacimsel verimlilik), daha yüksek tahliye / emme basınçları oranlarında meydana gelen daha büyük azalmalar ile emme ve tahliye basınçlarına bağlıdır.

Güvenilirlik

Scroll kompresörlerin, teorik olarak güvenilirliği artırması gereken pistonlu kompresörlere göre daha az hareketli parçası vardır. Copeland scroll kompresör üreticisi Emerson Climate Technologies'e göre, scroll kompresörler, geleneksel pistonlu kompresörlere göre yüzde 70 daha az hareketli parçaya sahiptir.[22]

2006 yılında büyük bir yemek servisi ekipmanı üreticisi, Stoelting yumuşak sunumlarından birinin tasarımını değiştirmeyi seçti dondurma makineler karşılıklı kompresörü kaydırmak için. Test ederek, spiral kompresör tasarımının operasyonda daha iyi güvenilirlik ve enerji verimliliği sağladığını buldular.[23]

Boyut

Scroll kompresörler çok kompakt ve düzgün çalışma eğilimindedir ve bu nedenle yaylı süspansiyon gerektirmez. Bu, genel maliyeti düşüren ancak aynı zamanda daha küçük boş hacimle sonuçlanan çok küçük kabuk muhafazalarına sahip olmalarına izin verir.[24] Bu sıvı işleme açısından bir zayıflıktır. Karşılık gelen güçleri, en olası arıza noktasını biraz daha güçlü hale getirilebilen tahrik sistemine hareket ettiren emme valflerinin eksikliğinden kaynaklanmaktadır. Dolayısıyla, kaydırma mekanizmasının kendisi sıvı alımına daha toleranslıdır, ancak aynı zamanda onu çalışırken deneyimlemeye daha yatkındır. Bir kaydırmalı kompresörün küçük boyutu ve sessiz çalışması, birimin IBM ana bilgisayarları gibi yüksek güç yoğunluklu bilgisayarlara kurulmasına izin verir. Scroll kompresörler ayrıca birincil soğutma sıvısı için harici bağlantı gerektirmediğinden boru tasarımını da basitleştirir.


Kaydırma Genişletici

Scroll genişletici, çoğunlukla düşük basınçlı ısı geri kazanım uygulamalarında kullanılan iş üreten bir cihazdır. Esasen ters yönde çalışan bir spiral kompresördür; yüksek entalpi çalışma sıvısı veya gazı, kompresörün tahliye tarafına girer ve kompresör girişinden boşaltılmadan önce eksantrik salyangozu döndürür. Spiral kompresörü spiral genişleticiye dönüştürmek için gereken temel değişiklik, geri dönüşsüz valfi kompresör tahliyesinden çıkarmaktır.[25]

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ a b McCullough, John E. "Scroll Kompresörlerin Geliştirilmesinde Japon ve Amerikan Rekabeti ve Amerikan Klima Endüstrisi üzerindeki etkisi". ABD Enerji Bakanlığı Bilimsel ve Teknik Bilgiler (OSTI). ABD Enerji Bakanlığı. Alındı 26 Nisan 2019.
  2. ^ BİZE 801182, Creux, Léon, "Döner motor" 
  3. ^ Bush, James W .; Beagle, Wayne P. (1994). "Birlikte Yörüngeli Parşömen Tasarımı ve Operasyonel Özellikler". Purdue e-Pub'lar. Alındı 3 Haziran 2019.
  4. ^ BİZE 3874827, Young, Niels O., "Eksenel Radyal Olarak Uyumlu Kaydırma Üyeli Pozitif Yer Değiştirme Kaydırma Aparatı" 
  5. ^ "Tarih". Sanden Corporation. Sanden International (Avrupa) Ltd. Alındı 9 Mayıs 2019.
  6. ^ "Tarih (1981-2000): Hitachi Global". www.hitachi.com.
  7. ^ Gerken, David T .; Calhoun, John L. (Mart 2000). "Dökme Alüminyum Kaydırmalı Kompresör Bileşenlerinin Tasarım İncelemesi". SAE 2000 Dünya Kongresi. SAE Uluslararası. Alındı 2007-02-21.
  8. ^ BİZE 4216661 Nobukatsu, Arai; Kousokabe Hirokatu & Sato Eiji ve diğerleri, "Son Plaka Eğilimi ve Kapalı Kompresör Alanlarına Soğutulmuş Gaz Geri Dönüşü İçin Araçlarla Kompresör Kaydırma" 
  9. ^ BİZE 4522575, Tischer, J. & R Utter, "Eksenel Sızdırmazlık İçin Tahliye Basıncını Kullanan Kaydırma Makinesi" 
  10. ^ BİZE 4767293, Caillat, J .; R. Weatherston & J Bush, "Eksenel Uyumlu Montajlı Kaydırmalı Tip Makine" 
  11. ^ Bize 4875838, Richardson, Jr., Hubert, "Yağ Basıncına Göre Eğilimli Yörüngeli Kaydırma Üyesi Olan Scroll Kompresör" 
  12. ^ BİZE 4834633, Etemad, S .; D. Yannascoli & M. Hatzikazakis, "Farklı Kalınlıklarda Sargılı Scroll Makinesi" 
  13. ^ Mitsuhiro Fukuta; Daisuke Ogi; Masaaki Motozawa; Tadashi Yanagisawa; Shigeki Iwanami; Tadashi Hotta (14–17 Temmuz 2014). Kaydırmalı Kompresörde Uç Contasının Conta Mekanizması. Purdue'de 22. Uluslararası Kompresör Mühendisliği Konferansı. s. 1255.
  14. ^ "Yeni Scroll Kompresör | Klima ve Soğutma | Daikin Global". www.daikin.com.
  15. ^ https://www.testequity.com/how-a-scroll-compressor-works
  16. ^ https://climate.emerson.com/documents/copeland-scroll-digital-simple-refrigeration-solution-for-capacity-modulation-en-gb-4204140.pdf
  17. ^ https://climate.emerson.com/documents/zfkq-product-catalogue-ja-jp-4231574.pdf
  18. ^ "HVAC Kompresörü". The People Resources Company tarafından desteklenmektedir. Temmuz 2010. Alındı 2010-07-21.
  19. ^ Jim Wheeler (Kasım 1988). "Scroll Compressors: The Inside Story". Taahhüt İşleri. Penton Media: 36.
  20. ^ Bush, James W .; Elson, John P. (Temmuz 1988). "Konut Tipi Klima ve Isı Pompası Uygulamaları için Scroll Kompresör Tasarım Kriterleri". 1988 Uluslararası Kompresör Mühendisliği Konferansı Bildirileri. 1: 83–92.
  21. ^ Elson, John P .; Kaemmer, Norbert; Wang, Simon; Perevozchikov, Michael (14-17 Temmuz 2008). Scroll Teknolojisi: Geçmiş, Bugün ve Gelecekteki Gelişmelere Genel Bakış. Uluslararası Kompresör Mühendisliği Konferansı. Alındı 9 Mayıs 2019.
  22. ^ "Kaydırmalı Kompresörler: Tasarım Avantajları". Emerson Climate Technologies. Alındı 2013-01-11.
  23. ^ Russell, Jill (Şubat 2006). "Ticari Gıda Hizmeti Ekipmanları, Sürekli Soğutma". Appliance Dergisi. Alındı 2007-01-10.
  24. ^ Mraz, Stephen. "Fikir Taraması: Air Squared, dünyanın en küçük sürekli görevli scroll kompresörünü geliştirdi". Makine tasarımı. Penton Media, Inc. Alındı 25 Mayıs 2019.
  25. ^ Emhardt, Simon; Tian, ​​Guohong; Chew, John (Ağustos 2018). "Kaydırma genişletici geometrilerinin ve performanslarının bir incelemesi" (PDF). Uygulamalı Termal Mühendislik. 141: 1020–1034. doi:10.1016 / j.applthermaleng.2018.06.045. ISSN  1359-4311.

Dış bağlantılar