ITRM960693A1

ITRM960693A1 - Compressore a stantuffo con canali a spirale sulla superficie esterna dell'albero a manovella

Info

Publication number: ITRM960693A1
Application number: IT96RM000693A
Authority: IT
Inventors: Sun Ik Jin
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1995-10-13
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 1998-04-11
Also published as: JPH09126129A; CN1151479A; KR970021745A; IT1286343B1; JP2825468B2; KR0153343B1; CN1075876C; US5795140A

Description

DESCRIZIONE

1. TITOLO DELL'INVENZIONE

COMPRESSORE A STANTUFFO

2. BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La Fig. 1 è una vista laterale di un compressore a stantuffo di tipo convenzionale;

la Fig. 2 è una vista laterale di un albero a manovella e di un cuscinetto di tipo convenzionale mostrato in Fig. 1;

la Fig. 3 è una vista che mostra forme di diverse sezioni trasversali dell'albero a manovella mostrato in Fig . 2 ;

la Fig. 4 è una vista laterale dell'albero a manovella e del cuscinetto di un compressore a stantuffo secondo la presente invenzione; e

la Fig. 5 è una vista che mostra forme di diverse sezioni trasversali mostrate in Fig. 4.

* Spiegazione dei numeri di riferimento per le parti principali nei disegni *

20: parte di azionamento 22: rotore

25: cuscinetto

27: dispositivo di prelievo dell'olio

42,43: gole dell'olio

50: albero a manovella

70: canale per ridurre la superficie d'attrito

3. DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce a un compressore a stantuffo e, più in particolare, riguarda un compressore a stantuffo che riduce la perdita per attrito fra il suo albero a manovella e il cuscinetto, diminuendo così il consumo di corrente.

Il compressore a stantuffo è un apparato per comprimere gas o aria refrigerante ad una temperatura a pressione elevata, per poi scaricare- tale gas o aria refrigerante all'esterno. Come mostrato nella Fig. 1, un compressore a stantuffo di tipo convenzionale comprende un "carter" 10 che è costituito da coperchi superiore e inferiore 11,12 collegati tra loro per chiudere ermeticamente la sua parte interna, una parte di azionamento 20 montata all'interno dell'involucro 10 per generare potenza e una parte di compressione 30 che utilizza la potenza generata dalla parte di azionamento 20, per aspirare e comprimere un refrigerante, e successivamente per pompare fuori il refrigerante già compresso.

La parte di azionamento 20 comprende uno statore 21, un rotore 22, un albero a manovella rotante 23 inserito all'interno del rotore 22, un albero eccentrico 24 solidale all'albero a manovella rotante 23. La parte di azionamento 20 comprende anche un cuscinetto 25 collegato al rotore 22, che sostiene l 'albero a manovella rotante 23 durante la rotazione, e una rondella 26 che è disposta tra il cuscinetto 25 e il roto re 22 .

Un dispositivo di prelievo dell'olio 27 è fissato alla base dell'albero eccentrico 24 e alimenta l'olio lubrificante alla parte di azionamento 20. Come mostrato in Fig. 2, questo dispositivo di prelievo dell'olio 27 si estende verso l'alto sino a un punto che si trova al disotto di un'uscita 40 per l'alimentazione dell'olio, e l'olio è costretto a spostarsi verso l'alto attraverso il passaggio di alimentazione dell'olio 41 dell'albero eccentrico 24 con la rotazione dell'albero a manovella 23. Le gole dell'olio lubrificante 42 e 43 che alimentano l'olio lubrificante alla superficie di contatto 28 tra l'albero a manovella rotante 23 e il cuscinetto 25, sono formate in modo da estendersi verso l'alto a partire dall'uscita 40, sino al punto che si trova al disopra del cuscinetto 25. Una depressione dell'olio 44 si estende nella porzione centrale dell'albero a manovella rotante 23 tra la gola superiore dell'olio 42 dell'albero a manovella rotante 23 e la sua gola inferiore 43, in modo da regolare la quantità di olio alimentato all'albero a manovella 23.

Come mostrato in Fig. 1, la parte di compressione 30 comprende un cilindro 31 che racchiude lo spazio nel quale il refrigerante viene aspirato e successivamente compresso, uno stantuffo 32 che si sposta con moto alternativo all'interno del cilindro 31, un'asta di collegamento 33 che trasforma il moto di rotazione dell'albero a manovella 23 nel moto alternativo dello stantuffo 32, e infine un tubo capillare 34 che serve per alimentare l'olio lubrificante alla parte di compressione 30.

Quando viene alimentata energia elettrica al compressore a stantuffo convenzionale, la forza repulsiva del campo magnetico creato tra lo statore 21 e il rotore 22 provoca la rotazione dell'albero a manovella 23. Questo moto di rotazione dell'albero a manovella 23 viene trasformato nel movimento alternativo dello stantuffo 32 tramite l'asta di collegamento 33 che collega l'albero eccentrico 24 allo stantuffo 32, e che in tal modo fa spostare lo stantuffo 32 all'interno del cilindro 31. Di conseguenza, il cilindro 31 aspira e comprime il refrigerante scaricandolo all'esterno.

Durante la rotazione dell'albero a manovella rotante 23, il dispositivo di prelievo dell'olio lubrificante 27 fissato alla base dell'albero eccentrico 24, ruota anch’esso, così da generare una forza centrifuga. La forza centrifuga obbliga l 'olio lubrificante a spostarsi verso l'alto attraverso il passaggio di alimentazione dell 'olio lubrificante 41 relativo all'albero eccentrico 24, e quindi lo fa passare per l'uscita 40 dell'albero a manovella rotante 23. L'olio lubrificante scorre verso l'alto attraverso la gola inferiore dell'olio 43 ricavata sull'albero a manovella rotante 23, la rientranza 44 dell'olio lubrificante, e la gola superiore dell 'olio lubrificante 42 e quindi l'olio scorre verso il basso passando al disopra della superficie esterna del cuscinetto 25 per gravità e dopo aver lubrificato e raffreddato la superficie di contatto 28 fra il cuscinetto 25 e l'albero a manovella rotante 23. Questa circolazione dell'olio lubrificante è ottenuta per mezzo della rotazione dell'albero a manovella rotante 23, e consente alla parte di azionamento 20 e alla parte di compressione 30 di effettuare una lubrificazione continua e operazioni di raffreddamento. Tuttavia, in tale compressore a stantuffo di tipo convenzionale, come mostrato in Fig. 3, la superficie di contatto 28 dell'albero a manovella rotante 23 è troppo ampia, producendo un aumento della perdita per attrito durante la rotazione dell'albero rotante 23.

Inoltre, la rotazione a velocità elevata dell'albero a manovella rotante 23 obbliga l'olio lubrificante a spostarsi verso l'alto attraverso le gole dell'olio 42, 43 dell'albero a manovella rotante 23 in un periodo di tempo molto breve, così da alimentare in modo insufficiente l'olio lubrificante verso la superficie di contatto 28 fra l'albero a manovella rotante 23 e il cuscinetto 25, producendo un incremento delle perdite energetiche causate dall’attrito meccanico tra le parti in movimento .

Di conseguenza, il compressore a stantuffo convenzionale presenta gli svantaggi di avere un rendimento meccanico inferiore e una durata minore dell’albero a manovella rotante.

Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un compressore a stantuffo nel quale una porzione della superficie cilindrica dell'albero a manovella viene rimpiazzata da canali per l’olio, riducendo così la resistenza di attrito e rendendo minime le perdite energetiche dovute all'attrito, diminuendo le dimensioni della superficie di contatto tra l'albero a manovella e il cuscinetto.

Per ottenere il suddetto scopo, un compressore a stantuffo comprende un "carter" 10 che contiene sulla sua base una determinata quantità di olio lubrificante; il compressore comprende anche un albero a manovella montato all'interno del "carter" e che viene fatto ruotare ad alta velocità da uno statore e da un rotore; un albero eccentrico collegato integralmente all'estremità inferiore dell'albero a manovella; un cuscinetto che supporta la rotazione dell'albero a manovella; un cilindro che forma uno spazio per aspirare e comprimere un refrigerante; uno stantuffo a moto alternativo all'interno del cilindro e un asta di collegamento che collega l'albero eccentrico allo stantuffo per convertire il moto rotatorio dell’albero a manovella nel moto alternativo dello stantuffo;

è caratterizzato da una pluralità di canali per ridurre la superficie di attrito, i quali canali sono formati in senso longitudinale sulla superficie esterna dell'albero a manovella in modo da rendere minima la resistenza di attrito causata dalla ridotta superficie di contatto fra il cuscinetto e l'albero a manovella. Le forme di esecuzione preferite della presente invenzione verranno ora descritte nei dettagli facendo riferimento ai disegni annessi.

La Fig. 4 mostra le parti di compressione di un compressore a stantuffo secondo la presente invenzione. Come mostrato nella Figura, l'albero a manovella 50 presenta una gola dell'olio superiore e inferiore 42 e 43 sulla sua superficie esterna cilindrica, dette gole essendo simili a quelle della tecnica nota. Al disotto della gola inferiore dell'olio lubrificante 43, è realizzata un'uscita 40 per il passaggio dell'olio 41; questa uscita 40 è anch'essa sostanzialmente uguale a quella della tecnica nota.

Tra la gola superiore dell'olio 42 e la gola inferiore dell'olio 43 è montata una rientranza dell'olio 52. Diversamente da quanto avviene nella tecnica convenzionale, la rientranza per l'olio 52 è formata soltanto su un lato dell'albero a manovella 50, consentendo di ricavare dei canali 70 che saranno spiegati nel seguito. Le due gole 42 e 43, cioè la gola superiore e quella inferiore dell'olio, sono realizzate in maniera tale da formare assieme una spirale di circa un passo, a partire dall 'uscita 40 sulla sezione inferiore dell'albero a manovella 50, sino alla sezione superiore rispetto alla rientranza dell 'olio lubrificante 52 .

Uno degli aspetti fondamentali della presente invenzione è quello relativo alla pluralità di canali 70 per rendere minimo l'attrito, i quali canali sono formati in senso longitudinale su delle porzioni della superficie cilindrica dell'albero a manovella 50, nei punti in cui la gola superiore e inferiore dell'olio lubrificante 42,43 e la rientranza dell'olio lubrificante 52 non sono formate. Tali canali 70 sono formati in modo obliquo in modo da coprire un'ampia zona della superficie cilindrica dell'albero a manovella 50.

La Fig. 3 mostra alcune forme di diverse sezioni trasversali dell'albero a manovella 50 su cui sono ricavati i canali 70. Come mostrato nella Figura, a causa delle pluralità di canali di scorrimento 70 sulla superficie dell'albero a manovella 50, l'estensione della superficie di contatto 29 fra l'albero a manovella 50 e il cuscinetto 25 è ridotta della metà rispetto alla tecnica tradizionale.

L'albero a manovella 50 della presente invenzione comprende inoltre solo i canali di scorrimento 70 sull'albero a manovella convenzionale, e di conseguenza non esiste alcuna modifica rilevante nel processo di produzione dell'albero a manovella oppure nei costi di produzione.

La seguente descrizione si riferisce alla lubrificazione del compressore a stantuffo della presente invenzione. La forza centrifuga generata dalla rotazione dell'albero a manovella 50 obbliga l'olio lubrificante 5 contenuto nella sezione inferiore dell'involucro 10 (vedi Fig. 1) a spostarsi verso l'alto, passando attraverso il dispositivo di prelievo dell'olio lubrificante 27 che è fissato alla base dell'albero eccentrico 24. L'olio lubrificante 5 scorre quindi nell'uscita 40 dell'albero a manovella 50, passando attraverso il passaggio di alimentazione dell'olio 41. L'olio inviato verso l'uscita 40 viene obbligato a salire verso le gole a spirale 42,43 e forma quindi uno strato di olio lubrificante sopra la superficie di contatto 29, tra il cuscinetto 25 e l'albero a manovella 50, realizzando così la lubrificazione e il raffreddamento. L'azione di pompaggio cui da luogo la continua rotazione dello albero a manovella 50, obbliga l'olio lubrificante a spostarsi verso l'alto verso il canale superiore dell'olio lubrificante 42, e quindi l'olio trabocca verso l'esterno del cuscinetto 25 e ritorna nella sezione inferiore del "carter" 10 a causa della forza di gravità. A causa dei canali 70 per ridurre la superficie di attrito, la zona di attrito fra l'albero a manovella 50 e il cuscinetto di supporto 25 è ridotta, per cui le perdite di energia per attrito sono rese minime e il rendimento meccanico del compressore aumenta. Inoltre, l'olio lubrificante 5 che scorre attraverso i canali 70, realizzando una appropriata lubrificazione della superficie di contatto 29 tra l'albero a manovella 50 e il cuscinetto 25. Quindi, con il compressore a stantuffo della presente invenzione, la resistenza di attrito tra l'albero a manovella e il cuscinetto che supporta 'in modo girevole l'albero a manovella stesso, può essere ridotta, diminuendo cosi il consumo di energia.

Claims

4. RIVENDICAZIONI 1. Compressore a stantuffo comprendente: un "carter" (10) contenente l 'olio lubrificante sulla sua base; un albero a manovella (50) montato all'interno di detto "carter" (10 ) e che viene fatto ruotare ad alta velocità da uno statore (21) e da un rotore (22); un albero eccentrico (24 ) collegato integ ralmente all'estremità inferiore dell'albero a manovella (50) ; un cuscinetto (25) che sostiene il suddetto albero a manovella (50) durante la sua rotazione; un cilindro (31) che forma uno spazio per aspirare e comprimere il refrigerante; uno stantuffo (32) in moto alternativo all 'interno di detto cilindro (31 ) e un 'asta di collegamento (33 ) che collega suddetto albero eccentrico .(24 ) a suddetto stantuffo (32 ) per convertire il moto di rotazione dell'albero a manovella (50) in un moto alternativo dello stantuffo 32; è caratterizzato da una pluralità di canali (70) per