252

4. CHLADIVOVÉ KOMPRESORY– pokračovanie Ing. Marián Blaha, CSc., Dr. Tibor Blaha, Ing. Peter Blaha, Ing. Štefan Borbély, Danfoss Compressors, Zlaté Moravce

4.3.3 KRITÉRIUM HLUČNOSTI KOMPRESOROV Často je kompresor umiestnený v priestoroch s trvalou alebo dočasnou prítomnosťou ľudí /napr. chladničky a mrazničky pre domácnosť/. Toto kritérium je dnes jedno z najdôležitejších pre posudzovanie kvality kompresorov. Preto o hlavných zdrojoch hluku, cestách jeho šírenia, spôsoboch merania hluku a znižovania hluku pojednáme v priebehu kapitoly 4.

4.3.4 KRITÉRIUM OPOTREBENIA KOMPRESOROV Súčasti kompresorov musia byť zhotovené z odolného materiálu proti opotrebeniu a niektoré súčasti trecích dvojíc sa za tým účelom tepelne spracovávajú, aby kompresory dosahovali čo najvyššiu životnosť. Aj túto problematiku preto rozoberieme v priebehu kapitoly 4, hlavne pri požiadavkách na materiály súčastí kompresorov. 4.4 TLAKY, SILY A MOMENTY NA HNACÍ MECHANIZ-MUS, VYVAŽOVANIE A ZOTRVAČNÍK PIESTOVÉHO KOMPRESORA 4.4.1 TLAKY A SILY A MOMENTY Hnací mechanizmus piestových kompresorov s priamočiarym vratným pohybom piesta je vystavený vysokému namáhaniu. Jeho namáhanie spôsobujú:

primárne sily, ktoré sú odvodené z rozdielu tlakov plynného chladiva pôsobiacich na čelo piesta pk a spodnú stranu piesta p0 - z priestoru kľukovej skrine

sila od magnetického ťahu statora elektromotora pri polohermetických a hermetických kompresoroch /pri otvorených kompresoroch táto sila nevystupuje/

zotrvačné sily jednotlivých členov hnacieho mechanizmu trecie sily.

Tlaky a aj sily na piest /primárne sily/ sú závislé na režime práce kompresora v chladiacom zariadení, a závisia na vyparovacích a kondenzačných teplotách, pri ktorých kompresor pracuje. Kompresory sú dimenzované pre rozsah vyparovacích teplôt HBP, MBP, resp. LBP, teplotu okolia kompresora a taktiež pre teploty ochladzovacej látky kondenzátora. Pri výpočte sa vychádza z najväčšieho rozdielu tlakov (pk – p0) na piest kompresora. Vzniklé sily sú zachytené ložiskami kľukového hriadeľa a sú vyvážené vo vnútri kompresora. Pri ustálenom prevádzkovom stave proti sile Fp na piest s priemerom D pôsobí sila Fk otáčavého momentu Mk kľukového hriadeľa na polomere kľuky r. Sila na piest sa vypočíta podľa vzťahu: Fp = (pk –p0). S /N/ /108/ kde:

S - je plocha piesta, S = 4

2D /m2/

D – priemer piesta /m/

253

Z maximálnej sily na piest FpMax / pri pracovnom režime pri maximálnom rozdiele tlaku/ sa vypočítajú reakcie v hlavnom FRAMax a vedľajšom ložisku FRBMax hriadeľa kompresora. Pomocou nich a pomocou maximálnej sily na piest FpMax sa robí dimenzovenie ložísk hriadeľa a ojničného ložiska kompresora. Sila, zaťažujúca ojničné ložisko je totiž približne rovnaká ako sila FpMax, pretože uhol vychýlenia ojnice po dobu výtlaku je takmer nulový. Potom tlaky v hlavnom, pomocnom a ojničnom ložisku kompresora vypočítame zo vzťahov:

ph =hh

RBMax

dl

F

(MPa) (109)

pv =vv

RAMax

dl

F

(MPa) (110)

pvoj =vojvoj

pMax

dl

F

(MPa) (111)

kde: dh, lh – priemer a dĺžka hlavného ložiska (mm)

dv,lv – priemer a dĺžka pomocného ložiska (mm) dvoj, lvoj - priemer a dĺžka veľkého ojničného ložiska (mm) Obvodová rýchlosť v ložiskách:

v = 60

.. nd (m/s) (112)

Vhodnosť navrhnutého ložiska sa posudzuje podľa hodnoty súčinu tlaku a rýchlosti: p.v (113) Sila od magnetického ťahu statora Fm závisí od dĺžky statorového paketu, od priemeru rotora, od výslednej maximálnej vôle medzi statorom a rotorom /pri nevystredení statora, resp. jeho posunutí pri malých hermetických kompresoroch/, hádzavosti rotora a od magnetickej indukcie v atmosfére daného chladiva. Pri montáži motora v kompresore sa vyžaduje, aby stator a rotor boli sústredné a aby bola rovnomerná medzera medzi nimi po celom obvode. Rovnomernosť medzery by sa nemala narušiť pri preprave kompresorov, pri manipulácii s nimi, ani pri montáži kompresorov do chladiaceho zariadenia. V našich úvahách predpokladáme, že máme kompresor s minimálnou vôľou v ložiskách, s rovnomernou vôľou medzi statorom a rotorom a minimálnou hádzavosťou rotora. Preto vplyv magnetického ťahu statora v ďalšom neuvažujeme. Zotrvačné sily /sekundárne sily/ pôsobia smerom navonok a musia sa zachytiť základmi kompresora. Zotrvačné sily závisia od hmotnosti členov hnacieho mechanizmu, od polomeru kľuky r, uhla pootočenia kľuky α a od počtu otáčok n /resp. od uhlovej rýchlosť( ω). Kompresory so štvorpólovým elektromotorom dosahujú otáčky n = 1450 min-1, s dvojpólovým elektromotorom 2900 min-1 pri frekvencii elektrického prúdu 50 Hz, resp. pre 60 Hz el. sieť sú na trhu k dispozícii dvojpólové kompresory s otáčkami 3520 min-1. Pri otvorených kompresoroch s remeňovým pohonom spodná hranica otáčok je 500 min-1, kedy je už zabezpečené mazanie kompresora. Zotrvačné sily sú:

od posuvných hmôt a od rotačných hmôt (nazývajú sa tiež odstredivé zotrvačná sily).

254

Jednovalcový kompresor Primárne sily Primárne sily – sily z tlakov na piest a zotrvačné sily sú znázornené na schéme jednovalcového kompresora, obr. 165. Sila na piest Fp sa rozkladá v piestnom čape na silu v smere ojnice Foj a na tlakovú silu na kĺznu plochu valca Fn. Sila v smere osi ojnice Foj pôsobí taktiež v čape kľukového hriadeľa a pôsobí jednak na ojničné ložisko a taktiež na hlavné ložisko. V čape kľuky sa rozkladá na tangenciálnu silu Ft a radiálnu silu Fr . Tangenciálna sila Ft je reakčná sila na otáčavú silu z pohonného krútiaceho momentu Mk. Radiálna sila Fr pôsobí priamo na hlavné ložisko jednovalcového kompresora. Ak sa vynesie tangenciálna sila po celom obvode kľukovej kružnice, potom dostávame dôležitý diagram tangenciálnych síl. Obrázok 165 Sily, pôsobiace na hnací mechanizmus jednovalcového piestového kompresora s priamočiarym vratným pohybom piestu. Legenda k obrázku 165:

p=pk – p0, rozdiel tlakov nad piestom a pod piestom pk –tlak nad piestom ≈ kondenzačný tlak * p0 –tlak pod piestom ≈ vyparovací tlak **

Fp – sila na piest S – plocha piesta

Fn – sila na stenu valca Foj – sila v osi ojnice Ft – tangenciálna sila Fr – radiálna sila Ftr – trecia sila, odvodená od sily na stenu valca Fn

l – vzdialenosť ok ojnice r – polomer kľuky ω – uhlová rýchlosť α – uhol pootočenia kľuky λ = r/l – ojnicový pomer Poznámka: * V prípade, že sa zanedbajú tlakové straty vo výtlačnom potrubí ** V prípade, že sa zanedbajú tlakové straty v sacom potrubí Trecie sily Od sily piestu na valec Fn vzniká trecia sila, ktorá spolu s trecou silou v piestnom čape, ojnici a ložiskách hriadeľa vytvára sumárna trecia sila Ftr. Trecia sila od posuvných hmôt sa vypočíta podľa vzťahu /L9/:

Ftrpos = (0,6 – 0,7)ic

N

s

tr

(N) (114)

kde: Ntr - výkon spotrebovaný trením (W) i - počet valcov ( - ) cs - stredná piestová rýchlosť podľa vzťahu (19) (m/s)

F= S . pp

Fn

Fo j

Fp β

α

ω

l

r

Fr

Fo j

Ft

255

pričom Ntr = ptr .

dV (W) (115) kde: ptr - merný trecí tlak (Pa)

dV - teoretický hodinový dopravovaný objem kompresora (m3/h)

Trecia sila od rotačných hmôt /L9/:

Ftr rot = (0,3 – 0,4)ic

N

s

tr

(N) (116)

Výsledná trecia sila je súčtom trecích síl od posuvných a rotačných hmôt: Ftr = Ftr pos + Ftr rot (N) (117) Výsledný trecí výkon hermetického chladivového kulisového kompresora sa môže určiť aj meraním - ako príkon kompresora za vákua. Tak pri meraní sme zistili na kompresore Calex typu ZK 0,8 N, ktorého zdvihový hodinový objem je 0,747 m3/h, príkon za vákua Ntr = 0,55 W /L10/. Sekundárne zotrvačné sily

od posuvných hmôt: piesta, piestneho čapu a časti ojnice. Piestny čap sa považuje za slabšie miesto hnacieho mechanizmu kompresora (je najviac namáhaná súčasť kompresora a preto sa musí správne dimenzovať). Táto skutočnosť musí byť dobre známa konštruktérovi kompresorov.

od rotačných hmôt: zalomenie kľuky a zostávajúca časť ojnice. Za slabšie miesto rotačných hmôt kompresora sa považuje kľukový čap.

Na obr. 166 je ojnica so svojimi okami /body P a R/ a ťažiskom Toj . Do miesta stredu piestneho čapu a stredu kľukového čapu /body P a R/ sa urobí redukcia posuvnej, resp. rotačnej hmoty. Hmotnosť ojnice moj sa však v technickej praxi rozdelí do posuvných častí mPT , resp. do rotačných častí mRT v obrátenom pomere ku vzdialenosti ťažiska od malého oka a resp. veľkého oka b ku dĺžke ojnice l, čím vedome tolerujeme malú chybu:

mPT = mojl

a (kg) (118)

mRT = mojl

b (kg) (119)

Obrázok 166 Rozdelenie hmôt ojnice do posuvnej a rotačnej hmoty Pri veľkých kompresoroch sa ťažisko ojnice zisťuje experimentálne. Pri malých kompresoroch, je experimentálne obtiažne zistiť polohu ťažiska a preto sa výpočet posuvnej a rotačnej časti hmoty ojnice stanoví na základe približných vzťahov. Pri malých kompresoroch do posuvných hmôt mpo sa dosadzuje: -hmotnosť piestu s piestnými krúžkami mpie /určuje sa vážením/ (kg) -hmotnosť piestneho čapu mpč /vážením/ (kg) -hmotnosť malej hlavy ojnice mmh /výpočtom/ (kg)

abl

mPTmRT T

PR

Toj

256

-časť hmotnosti drieku ojnice mpdoj = 3

2mdoj /výpočtom/

mpo = mpie + mpč + 3

2mdoj + mmh (kg) (120)

Do rot. hmôt dosadzujeme: mro = 3

1mdoj + mvh+ mex + mredk (kg) (121)

kde: -mvh – hmotnosť veľkej hlavy ojnice /vypočíta sa/ (kg) -mex – hmotnosť excentra /vypočíta sa/ (kg) -mredk – redukovaná hmotnosť kľuky (kg)

Zotrvačná sila od posuvných hmôt F pos v smere osi valca je daná vzťahom:

F pos = mporω2(cosα + λcos2α) (N) (122)

kde: ω = 30

n (1/s)

n – otáčky kompresora (1/min) λ = r/l pomer polomeru kľuky a dĺžky ok ojnice ( - ) Do bodu P piestneho čapu myslíme sústredenú vratnú hmotu posuvných častí mpo , podľa vzťahu /122/. Obrázok 167 Výsledné zrýchlenie piesta b pre konečnú dĺžku ojnice l v závislosti na uhle kľuky α V rovnici (122) znamená výraz rω2(cosα + λcos2α) = a – zrýchlenie (pozrite rovnicu /21/), pričom predpokladáme, že ω = konšt. Rovnica (122) sa môže prepísať do tvaru ako bilancia síl: F pos = FI cosα + FII cos2α (N) (123) kde: FI , FII – zotrvačné sily prvého, resp. druhého rádu od posuvných hmôt. Sily štvrtého rádu sa zohľadňujú (deriváciou rovnice (13) a aj rovnice (17)) len pri veľmi vysokých nárokoch na nízke chvenie kompresora. Sily FI , FII sú závislé na uhle kľuky α, pričom FI sa mení s jednoduchou otáčkovou frekvenciou ω - pozrite výraz (122). Z obrázku 167 plynie, že FII je podstatne menšia ako FI a mení sa s dvojnásobnou otáčkovou frekvenciou. Výraz λ=r/l nemôžeme na obraze 167 zmenšovať tým, že zvolíme extrémne dlhú ojnicu (dĺžka l), pretože tým by sme museli zvoliť neprijateľne veľkú výšku kľukovej skrine. Preto volíme veľkosť λ=1/4 až 1/5 a vtedy je taktiež pomer zotrvačných síl FII :FI = 1/4 až 1/5.

uhol kľuky α

257

Výraz r/l bude rovný nule, keď dĺžka ojnice l = ∞. Tento prípad nastáva v malom kulisovom hermetickom kompresore (pri použití kulisy), pozrite kompresor na obr.169. Vtedy rovnica (122) nadobudne tvar:

F pos = FI cosα (N) (124)

Zotrvačné sily od posuvných hmôt Fpos ,FI a FII v závislosti na uhle pootočenia kľuky α nadobúdajú maximálne a minimálne hodnoty pri uhle kľuky α – pozrite vzťah (122) a obr. 168. Obrázok 168 Priebeh zotrvačných síl piestového jednovalcového kompresora od posuvných hmôt podľa vzťahu (120)

Obrázok 169 Kulisový kompresor Danfoss radu PW s liatinovými tlmičmi. Legenda: a)súčasti kompresora bez elektromotora, plášťa kompresora a závesov pružín b) kompresor bez elektromotora a bez plášťa v zmontovanom stave Piestové kulisové kompresory sa ešte vyskytujú približne do dopravovaného objemu 1,25 m3/h. Nad touto hranicou je trecí odpor kulisy a teda aj príkon kompresora neúmerne vysoký a preto v tejto oblasti sa konštruujú len piestové ojnicové kompresory. Na piest a posuvné hmoty (vzťah 121) pôsobí súčet týchto síl ( sila od tlaku plynu na piest Fp , zotrvačné sily posuvných hmôt prvého a druhého rádu FI , FII a trecia sila od posuvných hmôt Ftr pos ):

Fpcelk. = Fp + FI + FII + Ftr pos (N) (125)

F =F + Fpos I II

FI

FII

Fpos

α °

258

Priebeh sily na piest sa stanoví pomocou Brauerovej /L6/, Tolleho /L6/ alebo Brixovej konštrukcie /L9/ premiestňovania piestu vo valci (konštrukcia pV diagramu). Tieto konštrukcie tu neuvádzame. Je zrejmé, že každá poloha piestu vo valci znamená inú silu na piest Fp. Zotrvačné sily od rotačných hmôt (označnujú sa tiež pojmom odstredivé sily) Do bodu R /obr.166/, t.j. do osi kľukového čapu, myslíme redukovanú hmotu mro všetkých krúžiacich častí : hmotnosť kľukového čapu, hmotnosť ramien zalomeného hriadeľa, hmotnosť kľukovej hlavy ojnice a redukovanej hmotnosti drieku ojnice podľa vzťahu /121/. Potom zotrvačná (odstredivá sila) od rotačných hmôt bude: Fr = mro .r . ω2 (N) (126) 4.4.2 VYVÁŽENIE ODSTREDIVÝCH A ZOTRVAČNÝCH SÍL A ICH MOMENTOV So zvyšovaním otáčok kompresorov rástli aj požiadavky na kľudný chod a na vyváženie kompresorov. Statické vyváženie nevyhovuje, žiada sa dynamické vyváženie. DYNAMICKÉ VYVÁŽENIE KĽUKOVÝCH HRIADEĽOV V rovine pohybu nie je možné vyváženie z konštrukčných dôvodov. Riešenie je v umiestnení dvoch protizávaží mz1 , mz2 , do rovín rovnobežných s rovinou pohybu, podľa obr. 170. Platí vzťah /127/, pri konštantných otáčkach n a teda aj ω = konšt./ a/výpočtom Využijeme platnosť silových (127) a momentových podmienok (128) rovnováhy: ∑Fy = 0, →platí: Fr = Fz1 + Fz2 , (N) (127) ∑M = 0,→platí: -Fz1 . a + Fz2 . b = 0, resp. -mz1 . r1 . a + mz2 . r2 . b = 0. (Nm) (128) Po vyjadrení odstredivých síl v rovnici /122/: mro . r = mz1 .r1 + mz2 .r2 (129)

Obrázok 170 /vľavo/ Vyváženie hriadeľa výpočtom pridaním protizávaží na ramená kľuky Obrázok 171 /vpravo/ Vyváženie kľukového hriadeľa na vyvažovacom stroji

r r

r 1 r 1r 2

r 2

FroFro

Fz1

Fz1Fz2

Fz2

a ab b

l

kliet kasnímačechvenia

pružné podpory

259

Pretože konštrukčne býva a = b a taktiež r1 = r2 → taktiež platí, že mz1 = mz2 = mro. Po dosadení do rovnice /129/: mro . r = 2mz . r1 , potom hmotnosť protizávažia je:

mz =12 r

rmro (kg) (130)

Do mro dávame hmotnosť kľukového čapu, redukovanú hmotnosť ramena kľuky a redukovanú hmotnosť veľkého oka ojnice. Redukovanú hmotnosť ramena kľuky vypočítame podobne, ako sme uviedli pri ojnici /pozrite vzťah 121/. b/ metódou vyvažovania na vyvažovacom stroji Do dobre vyváženej klietky (obr. 171), ktorá je uložená na pružných podporách, sa vkladá kľukový hriadeľ, ktorý máme vyvážiť. Nevyvážené odstredivé sily vznikajúce pri rotácii obrobeného hriadeľa zaznamenáva snímač. Nevyváženosť sa odstraňuje za chodu posúvaním oboch koncov hriadeľa pomocou elektromotoru tak dlho, až snímač ukazuje nulovú výchylku. V tejto polohe sa vyvŕtajú strediace otvory a pomocou nich sa dokončí obrábanie. Po obrobení sa hriadeľ kontroluje na normálnom vyvažovacom stroji. VYVAŽOVANIE HMÔT POHYBUJÚCICH SA PRIAMOČIARO A VRATNE Pre posuvné hmoty plati vzťah (120). Pri pohybe piestu vznikajú zotrvačné sily I. a II. rádu. Vyvažuje sa dvojakým spôsobom:

hmotami, ktoré konajú taktiež vratný pohyb, pozrite obr. 172, 173. hmotami, ktoré sa otáčajú, pozrite obr. 170,173.

Dvojvalcový kompresor s protibežnými piestami Ak máme prípad dvojvalcového kompresora s protiľahlým usporiadaním valcov, takmer dokonale vyváženie dosiahneme prvým spôsobom, t.j. hmotami konajúcimi priamočiary (protibežné piesty) vratný pohyb obr.172. Obrázok 172 Dvojvalcový kompresor s protibežnými piestami. Vyváženie posuvných hmôt +Fp na jednej strane hriadeľa sa dosahuje združeným pohybom rovnako veľkých hmotností posuvných hmôt na druhej strane hriadeľa –Fp, to znamená posunutých o 180°.

Obrázok 173 Nevyvážené momenty dvojvalcového kompresora s protibežnými piestami:

od silovej dvojice ojníc: Foj . a a taktiež od momentu zo silovej dvojice z posuvných

hmôt : Fp . b. Momenty podľa obrázku 173 sa vyvážia protizávažím.

Pri tejto konštrukcii dvojvalcového kompresora sú obidva polomery r1, r2 rovnaké, podobne aj obidve ojnice majú rovnakú dĺžku l. Pritom sa predpokladá, že aj posuvné hmoty v obidvoch valcov majú rovnakú hmotnosť a rozmery.

-Fp +Fp

l

l

ω

Foj

Foj

a

b

Fp

Fp

FI

FI

FII

FII

260

Obrázok 174 Dvojvalcový hermetický kompresor KIK firmy CALEX s protibežnými piestami. Takéto kompresory sa vyskytujú v praxi len zriedkavo – zväčšuje sa šírkový rozmer a tým aj hmotnosť kompresora. Vyrábala ich aj americká firma Tecumseh. Jednovalcový kompresor Pri jednovalcových kompresoroch častejšie sa používa vyváženie rotačnými hmotami /otáčajúcimi sa hmotami okolo osi hriadeľa/. Je konštrukčne jednoduché, nie je však presné, hlavne pri jednovalcovom kompresore, ako vyplynie z našich ďalších úvah, pozrite obr. 175. Zotrvačná sila z posuvných hmôt Fp je vyvažovaná len horizontálnou zložkou Fzx odstredivej sily protizávažia Fz , preto platí vzťah:

Fp = Fzx (N) (131) Obrázok 175 Vyváženie posuvných hmôt jednovalcového kompresora. Pretože platí vzťah (122): Fpos = mporω

2(cosα + λcos2α), Platí aj: mporω

2(cosα + λcos2α) = mz..rTz .ω2 (N) (132)

Pri jednovalcovom kompresore je najdôležitejšie vyváženie zotrvačných síl v medzných polohách piestu /HMP a DMP, teda pri uhle pootočenia kľuky 0°a 180°/, kde je Fpos najväčšie, pretože α=0, resp. α=2.180 = 360° → cos0° = 1, resp. cos(2.180° )=1, takže platí: mz .rTz .ω

2= mpo .r . ω2 (1 + λ) (N) (133) Z toho vypočítame veľkosť protizávažia:

mz = Tzr

rm 1 (kg) (134)

kde: rTz - polárna súradnica ťažiska. Aj ďalšie údaje podľa obrázku 175.

9 10 11 12 13

1 2 3 4 5 6 7 8Φ283

l

ω

Fp

Fz

Fzx

Fzy

h T

r

rTzα

261

Jednovalcový kompresor sa nedá dokonale vyvážiť, pretože priebeh zrýchlenia a= rω2(cosα + λcos2α) je parabola, ale priebeh zložky odstredivej sily protizávažia Fzx je kosínusový. Zostáva tak celkom nevyvážená sila Fzy (pozrite obr.175), ktorá pri polohe kľuky α = 90° a 270° nadobúda maximálnej hodnoty rovnajúcej sa veľkosti odstredivej sily Fz , pozrite vzťah (135). Spolu s nevyváženou silou Fzy protizávažia pôsobí aj zostávajúci moment Fzx .h = Fp . h, zhoršuje pomery chodu kompresora, v dôsledku čoho nastáva vo zvislom smere chvenie kompresora. Preto sa znižuje hmotnosť protizávažia mz na polovicu. Ale aj tak zotrvačná sila nie je celkom vyvážená, podstatne sa však zníži nepriaznivý účinok sily Fzy. Pri jednovalcových kompresoroch teda zmenšíme sily v smere vratného pohybu piestu, avšak máme tu celkom nevyváženú silu v smere kolmom na smer posuvu piestu, obr. 175:

Fzy= Fz . rTz . ω2. sinα (N) (135)

Táto zložka sa zachytí priamo základom. Pri ťažších strojoch sa kompenzuje alebo ruší hmotnosťou kompresora. Lepšie vyváženie od posúvajúcich síl a od ich momentov sa dosiahne len pri viacvalcových kompresoroch. VIACVALCOVÉ KOMPRESORY Vyváženie rotačných a posuvných hmôt V riešení sa postupuje sa tak, že po nakreslení kľukovej hviezdice vyznačíme v určitom merítku polygón odstredivých síl, ktoré majú vždy smer príslušného ramena kľuky a sú počas celej otáčky kľuky nemenné. Odstredivé sily sa ľahko vyvážia protizávažím na kľuke. Ak máme kľukový hriadeľ s viacerými kľukami, ktoré sú oproti skúmanej kľuke (podľa obr.175) pootočené o uhol γ, δ, ..atď., potom aj ich sily I. rádu budú taktiež presadené o uhol γ, δ, ..atď. a sily II. rádu budú presadené o uhol 2γ, 2δ, .. atď. - pozrite vzťahy (122) a (123). Vyváženie posuvných zotrvačných hmôt však prináša problémy. Uvedené sily sú v podstate silové vektory a výsledná sila sa zostrojí na základe poučky o vektorom súčte: používa sa vektorové znázornenie zotrvačných síl. Snažíme sa, aby polygón bol uzavretý, čiže aby výsledná zotrvačná sila (rezultanta – skratka rez)) bola nulová, t.j. Frez= 0. V opačnom prípade – ak sa teda neuzatvára silový trojuholník vzájomne zoradených zotrvačných síl - máme teda výslednicu Frez ≠0 (nebude nulová). Podobne to platí o momentoch od pôsobenia odstredivých síl Mr , resp. o momentoch od pôsobenia posuvných zotrvačných síl MI a MII a o ich výslednom súčtovom momente Mr rez (od rotačných hmôt), resp. MI rez a MII rez (od zotrvačných síl posuvných hmôt prvého, resp. druhémo rádu). Obvykle sa vyvažujú len zotrvačné sily I. rádu, ak nie sú požiadavky na nízke chvenie kompresora.

262

Postup si ukážeme na príklade dvojvalcovového radového kompresora (podľa obr.176).

Obrázok 176 (vľavo) Vektorový súčet zotrvačných síl pre piestový dvojvalcový radový kompresor. Legenda: 1)V smere ramien kľuky (od osi kľukového hriadeľa x- x) nanesieme zotrvačné sily

prvého rádu FI1 (svetlá farba) a FI2 (tmavá farba). 2)Presunieme vektory F z rovín valcov do roviny ťažiska kompresora (najčastejšie to býva stred kľukového hriadeľa, pozrite obr. 178), to znamená, že vytvoríme vektory FI1´

a FI2´ v rovine ťažiska S-S a uvedieme do obnoveného stavu rovnováhy síl zavedením rovnako veľkých, ale vzájomne proti sebe postavených vektorov FI1´´ a FI2´´(ktoré sa teda v súčte vzájomne rušia). 3)Zo vzniknutých silových dvojíc FI1 a FI1´´, resp. FI2 a FI2´´ utvoríme voľné momenty MI1

resp. MI2. 4)Zostávajú vektory FI1´a FI2´ , ktoré sa tu vzájomne rušia. 5)Súčet momentov MI1 a MI2 presunutím svojich vektorov do roviny ťažiska.

Obrázok 177 Vyváženie hmôt dvojvalcového radového kompresora s dvakrát zalomeným hriadeľom (presadenie kľuky o 180°). Zostávajú nevyvážené sily II. rádu FIIrez , moment od odstredivých síl Mrrez (vyvážia sa na kľuke) a moment od zotrvačných síl prvého rádu MIrez (avšak v dôsledku premenlivých síl v priebehu jednej otáčky sa nedajú úplne vyvážiť. Možné to je pri vyššom počte valcov radového kompresora). Odstredivé zotrvačné sily sú rovnaké – nemenné v priebehu celej otáčky hriadeľa. Môžu sa ľahko vyvážiť protizávažím na kľuke.

1

2

1 2

I. rád II. rád

1 S

S

a

a

NFr1

Fr2

F =0rrez

FI1

FI2

F =0Irez

FII2

FII1

F =0IIrez

NmMr2

Mr1

M =2aFrrez r

MI1

MI2

Mrrez

MIrez

M =2aFIrez I

MII1 MII2

M =0IIrez

Rovina ťažiskakompresora

Rovina valca 1

Rovina valca 2

1

1

2

2

S

S

FI 1

FI 1

FI 2´ ´

x

x

FI 1 ´

FI 2´

F1 2

MI rez

MI 1

MI 2

aa

263

Ale aj sily FI , FII , ktoré pôsobia v smere osi valca, sa môžu preložiť do ramien kľuky (obr.175, 176). Obrázok 178 Vznik pozdĺžneho klopného momentu dvojvalcového radového kompresora: 1) Vektorové sčítanie síl pôsobiacich v osi valcov Fr , FI a FII.

2) Vytvorenie a sčítanie momentov Mv = a Fcelk okolo osi y-y

prechádzajúcej ťažiskom. Správanie momentov od zotrvačných síl je nezávislé na vyvážení zotrvačných síl. Zotrvačné sily v jednotlivých valcoch pôsobia v rovinách, ktoré majú určitú

vzdialenosť od roviny ťažiska S-S, v našom prípade je to vzdialenosť a (obr.176). Aj momenty môžeme vektorovo sčítať. Pritom sa nerušia, ale súčet momentov dáva výsledný moment Mrez (obr.177), ktorý pôsobí klopným účinkom na kompresor v pozdĺžnom smere okolo ťažiska. Tento naklápací účinok je spôsobený momentmi zotrvačných síl jednotlivých valcov okolo ťažiska kompresora. Čím je viac valcov tým je vyváženie lepšie. Podobne, ako pri dvojvalcovom radovom kompresore by sme postupovali pomocou vektorových hodnôt zotrvačných síl a momentov aj pri radovom štvorvalcovom kompresore. Pri šesťvalcovom radovom kompresore sa dosahuje úplné vyváženie. Postup pri kompresoroch s usporiadaní valcov do V a W neuvádzame. 4.4.3 NEROVNONERNOŤ CHODU A VÝPOČET ZOTRVAČNÍKA VÝPOČET NEROVNOMERNOSTI CHODU KOMPRESORA V dôsledku periodickej zmeny sily od tlaku plynu na piest Fp, zotrvačných síl počas otáčania kľuky Fr , FI a FII mení sa aj sila pôsobiaca na ojnicu Foj a taktiež tangenciálna sila Ft (pozrite obr. 165 a obr. 179). V dôsledku toho je chod kompresora nerovnomerný. Pri otvorených kompresoroch sa nerovnomernosť chodu znižuje použitím zotrvačníka. Pri hermetických a polohermetických kompresoroch s priamočiarym vratným pohybom piesta funkciu zotrvačníka zastáva rotor elektromotora

Stupeň nerovnomernosti chodu je možno vyjadriť podľa vzťahu /L 5/:

s minmax (-) (136)

kde: ωmax - maximálna uhlová rýchlosť (rad.s-1) ωmin - minimálna uhlová rýchlosť (rad.s-1)

2

minmax s (rad.s1) (137)

Pri hermetických a polohermetických kompresoroch platí vzťah /L7/:

a

a

x

x

S

S

FII1

FI1

Fr1

MV1MV2Fr2

FI2

FII2

264

mens

ss

1

minmax (-) (138)

kde: smax - maximálny sklz elektromotora (pri max. zaťažení v danom režime kompresora) smin - minimálny sklz elektromotora (pri min. zaťažení v danom režime kompresora) smen - menovitý sklz elektromotora (zodpovedá menovitému zaťaženiu v danom režime kompresora) Stupeň nerovnomernosti chodu je možné vyjadriť aj podľa vzťahu:

2max

zI

A

(-) (139)

kde: ΔΑmax - celkový prebytok práce v medziach najväčšej a najmenšej uhlovej rýchlosti –

zistí sa graficky z diagramu tangenciálnych síl, podľa obr. 179 /J/ I - moment zotrvačnosti zotrvačníka /kg.m2/ ωz - uhlová rýchlosť zotrvačníka /rad.s-1/ Do vzťahu (139) môžeme dosadiť za I a ω : 2. RmI z (140) ωz= 2πn (141) kde: mz - hmotnosť celého zotrvačníka (kg) R - polomer ťažiska venca zotrvačníka (kg) n - otáčky zotrvačníka, resp. hriadeľa (rad.s-1) Po dosadení za I a ω do vzťahu (139) dostaneme hmotnosť zotrvačníka:

mz = 22

max

4 Rn

A

(kg) (142)

Hmotnosť zotrvačníka mz bude malá, ak R a n budú čo najväčšie. Pri hermetických a polohermetických kompresoroch hmotnosť zotrvačníka nahradzuje hmotnosť rotora elektromotora – tu je rotor priamo nalisovaný na hriadeli. Stupeň nerovnomernosti chodu δ pre otvorené kompresory sa volí v závislosti od

pohonu kompresora. Pri pohone klínovým remeňom sa volí δ =40

1

30

1až , pri použití spojky

δ=80

1 , naproti tomu pre hermetické kompresory sa udáva δ = 1/13 /L11/, resp. /L9/.

Hodnotu ΔΑmax zistíme z diagramu tangenciálnych síl. Tento diagram sa zostrojí v súradniciach Ft ,α. Výpočet tangenciálnej sily Pri jednovalcovom kompresore vychádzame z grafického riešenia podľa obr. 179.

265

Grafické riešenie spočíva v prenesení sily na piest Fp v smere polomeru kľuky r = OC z bodu C – dostaneme bod E. Z bodu E spravíme kolmicu na BO – dostaneme na úsečke BC (dĺžka ojnice) bod K. Z pravouhlého trojuholníka BDZ platí:

oj

p

F

Fcos → Foj = Fp. cos β (143)

tg β tgFFF

Fpn

p

n (144)

Pravouhlé trojuholníky EKN a ECM majú rovnakú výšku EM = v , takže platí:

coscos90sin tt

FvF

v (145)

sin sinpp

FvF

v

Porovnaním pravých strán rovníc (146) pre v, dostaneme vzťah pre výpočet tangenciálnej sily:

cos

sin p

t

FF (147)

Obrázok 179 Sily, vznikajúce pri otáčavom pohybe od sily na piest Fp sa vypočítajú v závislosti uhla pootočenia hriadeľa. Konštrukcia a výpočet tangenciálnej sily Ft. Okrem vypočítanej tangenciálnej sily Ft pri konštrukcii diagramu sa berie do úvahy aj sila trenia súčastí vykonávajúcich otáčavý pohyb Ft rot (obr.180), pretože aj sila Ft rot je vlastne tangenciálnou silou. Pre výpočtový režim práce kompresora veľkosť Ft rot sa môže považovať za konštantnú pre celý priebeh otáčky hriadeľa. Sily Ft a Ft rot vytvárajú moment odporu proti otáčaniu hriadeľa: Modp = ( Ft + Ft rot ) . r (Nm) (148) Vo viacvalcových kompresoroch sa krivky zmien Ft robia pre každý valec samostatne spolu s Ft rot a sčítaním síl všetkých valcov dostaneme výslednú krivku rottt FF pre

viacvalcový kompresor (pozrite obr.180). V praxi sa uvažuje točivý moment od strednej tangenciálnej sily – to je potrebný stredný točivý moment motora Mmot, konštantný počas jednej otáčky. Hodnota tohto momentu: Mmot = Ft str . r (Nm) (149) Stredná tangenciálne sila Ft str , pozrite obr. 180, sa určí z diagramu tangenciálnych síl jedným z nasledujúcich spôsobov (robí sa v určitom merítku):

planimetrovaním pomocou planimetra, merajúc plochu diagramu

K E

Fp

Fp

β

βPt

Cα β+

90°-β

M

B

Fo j

Fn

α

0

v

r

D Z

266

rozdelením diagramu na rovnaké úseky na osi α (obvykle na 24 dielov) tak, že z každého úseku sa urobia zvislé poradnice až po priesečník s krivkou tangenciálnych síl rottt FF . Z týchto hodnôt vytvoríme algebraický súčet,

ktorý sa delí počtom poradníc – dostávame veľkosť strednej súradnice Ft str .

Obrázok 180 Diagram tangenciálnych síl dvojvalcového kompresora Na obr. 180 je vidieť hodnotu Ftstr . Hodnoty plôch nad touto strednou hodnotou považujeme za kladné, pod plochou – za záporné. Krivky vytvárajú plochy S1,S2,S3,

atď. Ak hodnota Ft str je nájdená

správna, v tom prípade algebraický súčet všetkých plôch sa musí rovnať nule. Okrem toho hodnota Ft str vyjadruje vlastne výkon spotrebovaný kompresorom Pkom , ktorého hodnota sa dá vyjadriť vzťahom:

mech

indstrtkom

PnrFP

102300 (W) (150)

kde: r - polomer kľuky (m) n0 - menovité otáčky (ot/min) V dobe, keď kompresor pracuje, vždy nastáva kolísanie uhlovej rýchlosti hriadeľa. Význam zotrvačníka spočíva v tom, aby naakumulujúca alebo vydávajúca energia motora, resp. zotrvačníka udržala kolísanie uhlovej rýchlosti hriadeľa kompresora a motora v predpísaných medziach udaného stupňa nerovnomernosti chodu δ, dovolenej pre daný motor. Zostatkový prebytok a deficit práce sa môže vyrovnať len kinetickou energiou zotrvačníka. Potrebný zotrvačný moment vyplynie z určitého predpísaného stupňa nerovnomernosti chodu δ:

2max2 4

AmDvz (151)

V prípade jednovalcového kompresora najväčšia plocha medzi čiarou Ft + Ft rot a Ft

str v diagrame tangenciálnych síl (v merítku) bude predstavovať tú hodnotu energie, na ktorú musí byť navrhnutý zotrvačník – pozrite vzťah 139. V prípade dvojvalcových a viacvalcových kompresorov zotrvačník sa navrhuje na najväčšiu plochu výslednej krivky rottt FF , pozrite obr. 180.

4.5 SÚČASTI, MATERIÁL A MAZANIE PIESTOVÝCH KOMPRESOROV 4.5.1 HNACÍ MECHANIZMUS

Ft

S1

0

S2

S3

Ft II.rádu

S4

Ft II. ráduFt I. rádu

Súčet:F + F + Ft 1. valca t 2. valca t rot

Ft 2.valcaFt 1.valca

S1

180°

360°a

F t s

tr

F tr

rot

F t r

ot

267

Z hľadiska nízkej hlučnosti, vysokej životnosti, malej spotreby miesta a hmotnosti sa používajú trecie ložiská, pričom dĺžka ložiská je 0,8 až 1,5 násobok priemeru hriadeľa. Rozsah sa dodržiava aby sa splnila požiadavka nosnosti ložiska. Pri veľmi vysokých otáčkach a pri ťažkostiach s odvodom tepla sa používajú aj valčekové ložiská. Mazanie piestových kompresorov je uvedené na str. 202:

pre najmenšie kompresory mazanie sa uskutočňuje čerpadlom na základe odstredivých síl (obr.112). Výkon čerpadla je na strane 131, obr.63 /L14/, resp. na obr.181a

pre malé a stredné hermetické kompresory – excentrom a odstredivým mazaním obr. 44, /L14/

pre malé a stredné otvorené kompresory sa používa rozstrekové mazanie (obr.112)

pre väčšie kompresory sa používa tlakové mazanie (obr. 182).

Obrázok 181 Mazanie malých a stredných kompresorov. a) obrázok vľavo: Malý kulisový kompresor Danfoss radu PW so zvislým hriadeľom, posúvajúcim sa kameňom, ktorý vykonáva aj krúživý pohyb a posúvajúcim sa piestom. Valec nie je jeden odliatok s nosnou časťou kompresora. Pri najmenších kulisových kompresoroch je valec usporiadaný v hornej časti kompresora. b) obrázok v strede: Ojnicový dvojvalcový radový

polohermetický kompresor s excentrickým hriadeľom a s presadenými excentrami o 180° a nedelenými ojnicami. c) Obrázok vpravo: Samoreverzné zubové olejové čerpadlo k obrázku 182. Pastorok (1) poháňa hriadeľ kompresora, rotor (2) má vnútorné ozubenie. Pre výkon pohonu asi do 1/3 HP sa používajú ešte kulisové kompresory avšak prevážna väčšina výrobcov má v programe len ojnicové kompresory. Kulisový prevod otáčavého pohybu na priamočiary je menej citlivý na odchýlky v kvalite povrchu a kolmosti. Valec kulisových aj ojnicových kompresorov asi do 1/3 HP je v hornej časti, valec nad touto hranicou je konštrukčne usporiadaný v spodnej časti kompresora. Pri malých kompresoroch je pri mazaní dôležité odplynenie oleja (pozrite obr. 63 /L14/) nasávaného čerpadlom do mazacích miest kompresora. Hriadele najmenších, malých a stredných hermetických kompresorov sú usporiadané zvisle, pri otvorených a polohermetických kompresoroch vodorovne. Vyrábajú sa zo sivej liatiny, pri väčších jednovalcových a viacvalcových kompresoroch sa používa tvárna liatina (oceľoliatina), alebo oceľ kvality napr. podľa STN 14220. Hriadele sa pred dokončením kalia, prípadne cementujú. Kľukové čapy, excentre a konštrukcia hriadeľov kompresorov s nedelenými ojnicami je upravená tak, aby sa zostava piestu a ojnice mohla presunúť na

PW7.5 - PW11 piest / liat ina/

PW3 - PW5.5piest /oceľ/

kulisa

kameňkľukový hriadeľ

268

excenter a piest vsunúť do valca bloku kompresora. Blok týmto riešením má síce väčšiu hmotnosť a rozmery ako pri použití delených ojníc, ale montáž je jednoduchšia a nevyžaduje sa taká technologická náročnosť na výrobu ojnice. Uvedeným riešením sa dosahujú nižšie cenové a technologické nároky na požadovanú presnosť.

Obrázok 181 Pozdĺžny rez viacvalcovým otvoreným kompresorom konštrukčného radu firmy Sulzer – Escher – Wyss. Usporiadanie valcov do 4V, 6W resp. 8VV s priemerom valcov φ = 110 mm, zdvihom L = 85 mm, s teoretickým zdvihovým hodinovým objemom 281, 422, resp. 562 m3/h, pri n = 1450 ot/min. Čiernym vyznačený je tlakový mazací systém, ktorý tvorí mazací okruh s ochladzovaním oleja od stien skrine kompresora. Sacie a výtlačné

filtračné sito mazania je prístupné zvonka. Piestne čapy a valce sú mazané vstrekovaným olejom cez ložisko ojnice. Ložiská a ojnice Materiál ložísk musí mať dobré kĺzne vlastnosti, musí odolávať nárazom (pozdĺžny posuv hriadeľa) a musí mať znášanlivosť s chladivom a olejom. Používajú sa:

viaclátkové vrstvy (ochranná škrupina je z oceli na ktorú naväzuje veľmi tenká trojitá vrstva z olova, cínu a medi )

bronzové púzdra – vyznačujú sa dobrou montážou a dobrou spoľahlivosťou. Pre ojnice sa volí materiál z hliníkovej zliatiny alebo z ľahkých kovových zliatin – zmenšia sa tým zotrvačné sily. Už sa nepoužívajú ojnice odliate zo sivej liatiny so štruktúrou guličkového grafitu, zriedka ojnice z oceli. Ojnice sa kovajú v zápustkách – z hľadiska pevnosti sú výhodnejšie ako liate. Najvyššie namáhanie a nepriaznivé pomery na mazanie sú v malom oku ojnice, pretože v dôsledku len malého výkyvu malého oka ojnice nenastáva hydrodynamické úplné mazanie. Táto skutočnosť sa kompenzuje rôznymi konštrukčnými riešeniami. Všetky kĺzne dvojice majú veľmi malé vôle, súčasti sú honované, prípadne superfinišované. Na zlepšenie klzných vlastností sa bonderizujú a fosfátujú. Piesty Prenášajú veľké namáhanie z tlakovej sily a z vysokých teplôt pri stláčaní chladiva. Najviac je namáhané čelo a veľmi úzka časť úseku priemeru piestu pri čele piesta, ktorá je v hornej mŕtvej polohe piesta najbližšie ventilovej dosky a ktorá je z tohto dôvodu vystavená aj najvyššej teplote. Táto časť sa odľahčuje zväčšením priemeru na valci, resp. malým zmenšením rozmeru na pieste – pozrite obr. 182. Problém sa zväčšuje ešte rastúcimi otáčkami a väčší je u dvojpólových kompresorov v režime LBP.

269

Obrázok 182 Konštrukcia odliatku piesta z ľahkého kovu s tesniacimi krúžkami Vpravo: Vonkajší obrysový tvar steny piesta (pri čele piesta je odľahčenie v studenom stave). Piesty hermetických kompresorov sa robia do priemeru φ = 40 mm bez piestných krúžkov, pričom utesnenie stláčaného plynu sa dosahuje veľmi malou vôľou. Pri piestoch s priemerom nad 40 mm sa používajú tesniace (dva až tri) a stierací krúžok s drážkou na zotretie prebytočného oleja zo stien valca s odtokovými otvormi, cez ktoré sa dostane olej dutinou piesta až do kľukovej skrine. Cez tieto otvory prenikne i malé množstvo pary chladiva. S rastúcimi otáčkami kompresora klesá strata únikom chladiva a so zväčšujúcou sa hustotou chladiva v závislosti na druhu a režime práce kompresora (smerom ku vyšším vyparovacím teplotám a teplotám prehriatia). Piestne krúžky sa vyrábajú zo špeciálnej sivej liatiny so sorbitickou štruktúrou. Meraním sa zistilo, že pre priemer piestu φ=62 mm je minimálna vôľa medzi piestom a valcom 0,04 mm. Pri menšej vôli piest zadieral /L 12/. Pri väčšej vôli rastie pretečené množstvo chladiva medzi piestom a valcom - narastá únik chladiva z valca do kľukovej skrine kompresora. So zväčšujúcou sa vôľou, hlavne medzi malým okom ojnice a piestnym čapom sa zväčšuje hlučnosť kompresora. Dĺžka piesta sa volí v rozmedzí 0,8 až 1,5 násobku priemeru piesta. Tvar stredných a väčších piestov kompresorov v priebehu jeho dĺžky je znázornený na obr. 182 vpravo. Driek je prispôsobený piestnemu čapu, ktorý má byť umiestnený v blízkosti ťažiska. Ložiská piestneho čapu na pieste musia byť zvlášť pevné. Ložiská majú drážky pre poistné krúžky proti vysunutiu piestneho čapu. Pri najmenších kompresoroch je čelo piesta rovné a kolmé na os piesta, pri väčších kompresoroch sa čelo piesta upravuje. Piesty najmenších kompresorov sa robia z oceľového plechu, lepšie výsledky sa dosahujú použitím piestu z jemnozrnnej sivej perlitickej liatiny, pre väčších kompresoroch sa používa zliatna hliníka, prípadne z ľahkých kovov.

Obrázok 183 Malý hermetický ojnicový motorkompresor americkej firmy Tecumseh, typ AE8 ZA7. Súčasti hlava, ventilová doska, piest, nosná časť kompresora (so sacími a výtlačnými tlmičmi a valcom), spodné ložisko a hriadeľ sú zhotovené zo sivej liatiny. Ojnica je zo špeciálnej hliníkovej zliatiny. Motorkompresor je zavesený v plášti pomocou závesov na troch ťažných pružinách.

4.5.2 PLÁŠTE A SKRINE KOMPRESOROV Plášte (vrchná a spodná časť) hermetických kompresorov sa vyrábajú z oceľového hlbokoťažného plechu. Pri práci chladiaceho okruhu sú plášte vystavené saciemu tlaku

Chladenie vst rekovaným olejom

Čelo piest u

Tesniacekrúžky

Ložiskopiest neho čapu

Stieracíkrúžok

Odt okovýot vor

Dr iek piest u

Tvarová krivka

Vôľa za studena

Oblasť t esniacichkrúžkov

Horúci most ík

270

chladiva, ktorý sa prakticky rovná vyparovaciemu tlaku. Vrchná časť a spodná časť sú spolu plynotesne zvarené. Na vonkajšiu spodnú časť plášťa sú privarené oceľové pätky na ustavenie hermetického kompresora. Vnútorná časť má privarený systém na uloženie tlačných resp. ťažných pružín motorkompresora.

Obrázok 184 Tvary plášťa a niektoré závesné systémy malých hermetických kompresorov. Legenda: Spodná časť plášťa a) s rovnými bočnými stenami a s priložením vrchnej časti na zvarenie b) má zaklenutie po dĺžke a výške. Spolu s hornou časťou sa zasúvajú do seba, čo je významné z hľadiska zníženia hlučnosti kompresora, ale je technologicky veľmi náročné na zhotovenie. Skrine otvorených a polohemetických kompresorov sa zhotovujú:

z odliatkov obvykle zo sivej perlitickej liatiny s veľkosťami pórov < 0,1μm /L2/, resp.

sú zvarovanej konštrukcie (majú proti sivej liatine vyššiu hlučnosť), resp. sú vyrobené z ľahkého kovu (pre dopravné chladiace zariadenia).

Skrine sú zhotovené tak, že tok sacích pár sa vedie okolo valcov, čo je jeden zo spôsobov odlúčenia oleja a zamedzenia vtoku kvapalného chladiva do valcov. Nevýhodou je zohriatie chladiva.

Obrázok 185 Vložka valcov k obrázku 186 a k obrázku 181. Upevňovacia príruba je vytvorená ako sedlo pre sací prstencový ventil

Obrázok 186 Skriňa veľkého otvoreného kompresora. Vymeniteľné vložky valcov sa zasúvajú do skrine kompresora pomocou príruby, ktorá sa do skrine zaskrutkuje skrutkami a pri opotrebení alebo poškodení vložku valca je možno vymeniť. V hornej časti majú ventilovú dosku a otvory pre prstencovitý ventil. Konštrukcie skrine polohermetických a otvorených kompresorov sa často koncipovali pre obidva druhy pohonu a sú znázornené na obr. 187. Uprednostňuje sa zhotovenie „A“

271

s odliatym nábojom ložiska a skriňou motora a zhotovenie „C“ s oddeleným nábojom ložiska a skriňou motora. Motory polohermetických kompresorov sú uložené letmo na hriadeli a sú chladené (za účelom odvodu stratového tepla motora):

pomocou ventilátora, ktorý je súčasťou kompresora, pričom plynné chladivo vstupuje priamo do valca (valcov) kompresora – motor nie je chladený chladivom, ale sa intenzívne chladí vzduchom pomocou vonkajšieho plášťa kompresora, ktorý ofukuje ventilátor kompresora, pozrite obr.208.

chladivom (len pri vyššej hustote chladiva, t.j. v rozsahu vyšších vyparovacích teplôt HBP), ktoré nasáva kompresor cez elektromotor do valcov, v dôsledku čoho sa elektromotor ochladzuje, pozrite obr.207. Tento spôsob je málo účinný v rozsahu LBP – dôsledok by bolo stúpnutie tvin a rozklad oleja.

pomocou ochladzovania skrine kompresora vodou v mieste ochladzovacích rebier, cez ktoré je natočený had po obvode skrine, pozrite /L14/, obr. 68.

Obrázok 187 Možnosti zhotovenia otvorených a polohermetických kompresorov 4.5.3 PRACOVNÉ VENTILY Teóriu prúdenia v pracovných ventiloch sme uviedli a prebrali v kapitole 4.3, kde sme je aj rozdelenie pracovných ventilov, konštrukcia, tvary ventilov, požiadavky na pracovné ventily, výpočet prúdenia, rýchlosti a tlakové straty vo ventiloch pracovných ventilov. Na obr. 188 je znázornený prstencový pracovný ventil.

Obrázok 188 Znázornenie práce pri prstencovom kruhovom ventile. Konštrukcia pracovných ventilov pre malé a stredné kompresory je uvedená na obr. 143, 145,146,147, 148 a 157.

4.6 ÚDAJE, PARAMETRE A DOKUMENTÁCIA KOMPRESOROV 4.6.1 Hlavné parametre kompresora Sú uvedené v katalógových listoch, prospektoch a sprievodnej dokumentácii kompresora: a) chladiaci výkon, označuje sa symbolom Q0, uvádza sa vo W, niekedy aj v BTU/Hr b) príkon (P) (W) c) chladiaci faktor ε = Q0/Qk , resp. výkonové číslo COP = Q0/Qk (W/W) d) rozbehový a prevádzkový prúd (I) (A)

e) teoretický zdvihový objem kompresora za sekundu (.

dV ) (m3/s)

Kompresory dvojakej konštrukcie

polohermetické hermet ickéotvorené

Obmedzovač zdvihu

Pružina vent ilu

Vent il

Sedlo vent ilu

Vent ilová doska

Zdvih vent ilu

Šír ka kruhovej m edzery

272

f) náčrt, vonkajšie rozmery a charakteristiky kompresora (mm) g) pripojovacie rozmery sacieho, výtlačného uzatváracieho ventilu a výpustného

(olejového) nástavca, resp. sacieho, výtlačného a plniaceho nástavca (mm) h) upínacie rozmery (priemery upínacích otvorov a ich rozstupy) (mm) i) rozsah vyparovacích teplôt, v ktorom môže kompresor pracovať (LBP –

nízkoteplotný, MBP – strednoteplotný, HBP – vysokoteplotný) (°C) j) rozsah kondenzačnej teploty (°C) k) menovité napätie, resp. menovité napätia, prípadne rozsah napätí vo V, menovitá

frekvencia v Hz.

Obrázok 189 (hore): Vonkajšie hlavné rozmery otvoreného klimatizačného kompresora Calex, typ UK-2, do mobilných prostriedkov, vrátane upínacích a pripojovacích rozmerov. Legenda: A - sací uzatvárací ventil, B - výtlačný uzatvárací ventil, C - priemer sacieho potrubia φ = 16x1 mm, D - priemer výtlačného potrubia φ =12x1 mm. (obrázky dolu): charakteristiky kompresora chladiaci výkon Q0 (W) a príkon Nel (kW) v závislosti na vyparovacej t0 a kondenzačnej teplote tk pri otáčkach n = 750/min. Neuvádzame charaktieristiky pri otáčkach n = 1500 /min a pri 3000/min – sú normálne pri klimatizácii mobilných prostriedkov.Taktiež neuvádzame charakteristiky

hmotnostného prietoku chladiva

m , prúdu I a COP.

273

4.6.2 Štítkové údaje

Na štítku sú spravidla tieto údaje: označenie výrobcu typ, resp. model výrobné číslo chladivo menovité napätie vo V a frekvencia v Hz najvyšší pracovný pretlak otáčky/min.

Poznánka: V typovom čísle kompresora býva zakódovaný teoretický dopravovaný objem kompresora v m3/h, resp. v m3/s, alebo objem valcov (kubatúra) v cm3 – platí len pri piestových kompresoroch. 4.6.3 Hlavné ukazovatele kompresora

menovitý chladiaci výkon .

0Q (W)

menovitý príkon P (W) menovitý prúd I (A) menovité otáčky n (ot/min, resp. ot/s) chladiaci faktor, resp. výkonové číslo ε, resp. COP (W/W, resp. W/W) hlučnosť (dB/A)

Uvedené ukazovatele sú udané pri porovnávacích podmienkach. Sú udané v katalógových listoch. Ku porovnávacím podmienkam patria:

- vyparovacia teplota t0 - kondenzačná teplota tk - teplota nasávaných pár na vstupe do kompresora t1 - teplota podchladenia t4 - teplota okolia ta - menovité napätie U0 - menovitá frekvencia Hz - menovité otáčky n0 - rýchlosť prúdenia vzduch okolo kompresora: statické a dynamické.

Dôležitým ukazovateľom kompresora je pre akú prácu je vhodný kompresor, či pre prácu s riadením prietoku v chladiacom okruhu:

expanznou kapilárou, resp. expanzným ventilom.

Podstatne sa kompresory líšia podľa zhotovenia (čo do konštrukcie kompresora, motora a povrchovej úpravy kompresora). Podľa zhotovenia rozdeľujeme kompresory na:

a) normálne zhotovenie, to znamená pre teploty okolia do 32°C b) tropické zhotovenie – pre teploty okolia do 43°C.

4.6.4 Údaje o konštrukcii kompresora

274

V katalógových listoch sa uvádza akej konštrukcie je kompresor: - piestový otvorený (s pohonom pomocou spojky alebo klínovým remeňom) - piestový polohermetický (chladený vzduchom, vodou, alebo sacími parami) - piestový hermetický (kulisový, ojnicový) - rotačný (s valivým pohybom piesta, swing, alebo krídlový) - kompresor scroll - skrutkový kompresor (jednoskrutkový, dvojskrutkový) - turbokompresor 4.6.5 Údaje o elektromotore V praxi sa najčastejšie stretávame s jednofázovými indukčnými asynchrónnymi motormi s kotvou nakrátko. 4.6.5.1 Jednofázové indukčné asynchrónne elektromotory s rozbehovým vinutím Známe sú tieto konštrukcie, ktorými sa zabezpečuje rozbeh a beh kompresora:

P.T.C.S.I.R. - pomocná fáza je napájaná cez P.T.C., ktorého odpor sa mení v závislosti na teplote. Kompresory majú výstroj: P.T.C., vonkajšiu ochranu motora a uzemnenie

R.S.I.R. – pomocná fáza je napájaná cez pomocné relé počas rozbehu. Elektrická výstroj: prúdové relé, vonkajšia ochrana a uzemnenie.

C.S.I.R. – pomocná fáza je napájaná cez elektromagnetické relé a rozbehový kondenzátor. Elektrická výstroj: prúdové relé, vonkajšie ochrana, kondenzátor a uzemnenie.

4.6.5.2 Jenofázové indukčné asynchrónne elektromotory s rozbehovým kondenzátorom

P.T.C.S.C.R. – pomocná fáza je napájaná cez P.T.C., ktorého odpor sa mení v závislosti na teplote. Elektrická výstroj: P.T.C., vonkajšia ochrana, prevádzkový kondenzátor, uzemnenie.

P.S.C. – pomocná fáza je napájaná cez prevádzkový trvale zaradený kondenzátor. Elektrická výstroj: prevádzkový kondenzátor, vonkajšia ochrana motora, uzemnenie.

C.S.R. – pomocná fáza je napájaná cez rozbehové elektromagnetické relé a rozbehový kondenzátor.

Obrázok 190 Jednofázový indukčný asynchrónny elektromotor hermetického kompresora s rozbehovým relé, ochranou Klixon, s rozbehovým a behovým (prevádzkovým) kondenzátorom

Prevádzkový kondenzátor je zapojený medzi hlavnú a pomocnú fázu. Elektrická výstroj: vonkajšia ochrana motora, napäťové relé, rozbehový kondenzátor s vybíjacím odporom, svorkovnica, uzemnenie, prevádzkový (behový) kondenzátor.

V katalógových listoch sa dalej uvádza:

Svorky kompresora Klixon

Prevádzkovýkondenzát or

Relé

Rozbehový kondenzát or

275

-typ motora -rozsah sieťového napätia (V) -maximálny prúd (A) -odpor hlavného a pomocného vinutia pri teplote okolia 20°C, resp. (Ω) -odpor vinutí trojfázového motora pri teplote okolia 20°C (Ω) Okrem toho katalógové listy majú tieto údaje: -typ relé -typ ochrany -rozbehový kondenzátor (μF/V) -behový (prevádzkový) kondenzátor (μF/V) 4.6.5.3 Trojfázové indukčné asynchrónne elektromotory

indukčné motory s prepínaním z hviezdy do trojuholníka indukčné motory s tzv. rozdeleným vinutím indukčné motory s Dahlanderovým zapojením s rozbehom hviezda - trojuholník

Obrázok 191 (vľavo) Motor s rozdeleným vinutím. Pri prepnutí na vinutie s nižším počtom párov pólov má motor vyššie otáčky (je uvedené v symbole tohto zapojenia) Obrázok 192 (vpravo) Motor v Dahlanderovom zapojení má taktiež možnosť zmeniť otáčky v pomere 2:1 4.6.6 Údaje o použitom oleji Spravidla sa uvádza typ, druh a množstvo oleja, prípadne ďalšie dovolené typy olejov. 4.6.7 Údaje o hmotnosti kompresora V katalógových listoch sa uvádza hmotnosť:

kompletného kompresora s príslušenstvom a s olejovou náplňou kompresora bez oleja, bez elektrickej výstroje a bez elektromotora (pri otvorených

kompresoroch). 4.6.8 Údaje o príslušenstve

regulácia výkonu kompresora olejové hospodárstvo a regulácia tlaku oleja

4.7 OTVORENÉ PIESTOVÉ KOMPRESORY Definícia otvoreného chladivového kompresora je na strane 210. Kompresor a pohonný motor tvoria dve oddelené jednotky: vlastný kompresor a elektromotor. Taktiež sú uvedené druhy pohonov otvoreného kompresora.

Nízke ot áčky ∆ Vysoké otáčky YY

nízke otáčky vysoké ot áčky

Symbol

1U 2U

1W 1V 2W 2V

1U1V1W

2U

2V2W

M

8/4 p

276

Pravítko

ZnačkyKoncovémierky

Uviedli sme taktiež rozdelenie druhov spojok na: priame - pozrite obr. 129, remeňové - obr.131 a elektromagnetické spojky /132/. Na obr. 129 je kompresorová jednotka, u ktorej otvorený kompresor je poháňaný elektromotorom pomocou priamej spojky, na obr. 131 je otvorený kompresor poháňaný remeňovým prevodom a na obr. 133 je otvorený kompresor, ktorý je poháňaný od automobilového motora mobilného pomocou elektromagnetickej spojky. Aby mohla sústava kompresor – spojka alebo remenice – motor dobre pracovať, musia sa kompresor a motor vzájomne správne ustaviť. 4.7.1 USTAVENIE KOMPRESORA A MOTORA Ustavenie remeňom poháňaného kompresora Jednoduchšie je to pri remeňovom prevode – tu postačuje moment zotrvačnosti venca remenice zo strany kompresora, aby zabezpečil potrebnú nízku nerovnomernosť chodu kompresora. Postupuje sa podľa obr. 193, keď sa pomocou napnutého rovného oceľového drôtu kontroluje na obvodoch každej remenice dosadnutie na obvode v dvoch bodoch, pričom drôt prechádza cez stredy remeníc. Otáčaním remeníc do rôznych polôh sa kontroluje kolmosť remeníc a hriadeľov. Správne ťahanie remeňa je zdola, podľa obr.195. Obrázok 193 Ku danému kompresoru (obrázok vpravo) sa ustavuje motor (obrázky vľavo od kompresora) pre remeňový pohon, pretože s ľahším motorom je ustavenie jednoduchšie. Obrázok 194 (vľavo) Remeňový pohon. Správne ťahanie rememeňa zdola. Obrázok 195 (vpravo) Remeňový pohon. Nesprávne ťahanie remeňa zhora. Ustavenie kompresora a motora so spojkou a)tuhá spojka Pri spojkovom tuhom prevode (spojky s oceľovými lamelami a zubové spojky) sú zvýšené požiadavky na ustavenie koncov hriadeľov v radiálnom i axiálnom smere, pozrite obr. 197, 195, 198. Obrázok 196 (v strede) Hrubé nastavenie vlasovým pravítkom a koncovými mierkami

277

Obrázok 197 (vľavo) Príruby spojky nie sú kolmé na os hriadeľa hriadeľa Obrázok 198 (vpravo) Umiestnenie dvoch a lepšie troch indikátorových hodiniek b)elastická spojka Elastické spojky pre pohon otvorených chladivových kompresorov sú zobrazené na obrázku 130. Maximálne otáčky pre použitie: 1500 min-1. Tieto spojky sú vhodné predovšetkým pre piestové kompresory a spaľovacie motory. Ak osi hriadeľov otvoreného kompresora a motora sú v rámci dovolených tolerancií, elastické spojky sa môžu zabudovať aj pri nerovnobežných plochách prírub, pretože sa vzdialenosti prírub počas otáčky nemenia. Mala by sa však bezpodmienečne skontrolovať vlastná frekvencia systému pružina – hmota na event. súlad s budiacou frekvenciou, lebo hrozí poškodenie elastickej spojky. Výpočet vlastnej frekvencie systému je /L 12/, s. 539.

Obrázok 199 Otvorený súprúdy (resp. jednosmerný) kompresor CALEX pre chladničku Maneta 150 pre domácnosť. Legenda:1-teleso-blok kompresora, 2-hlava kompresora, 3-dno kompresora, 4-veko kompresora, 5-remenica, 6-piest, 7-piestny krúžok, 8-piestny čap, 9-piestna ;vložka, 10-náražka taniera,11-ojnica, 12-excenter, 13-hriadeľ, 14-krúžok, 15-tesnenie, 16-tesniaci krúžok, 17-oporný krúžok, 18-vlnovec, 19-dno vlnovca, 20-pružina upchávky, 21-pružina, 22-tanier, 23-doska, 24-opierka hriadeľa, 25-gulôčka, 26-opierka skrine, 27-tesnenie.

4.7.2 Upchávka kompresora Najslabším miestom otvoreného kompresora je upchávka. Výrobcovia kompresorov sa snažia vylepšenými konštrukciami upchávok čo najviac znížiť únik chladiva, ale úniky z otvorených kompresorov sú trvalým problémom. Hlavne z týchto dôvodov sa otvorené kompresory prestali postupne používať v domácnostiach. Medzníkom v používaní vo svete boli tridsiate roky minulého storočia, keď sa začali zavádzať hermetické kompresory.

hriadeľ A

hriadeľ B

Spojka A Spojka B Značky

278

Obrázok 200 Otvorené kompresory Bitzer, typy 0(Y) ..VIIW(Y) pre chladivá

R134a,R404A,R507A Obrázok 201 Otvorený piestový kompresor Bitzer, typ 6PFC, ktorý pracuje s chladivom R134a. Používa sa na chladenie autobusov.

279

Obrázok 202 Rez polohermetickým kompresorom firmy Bitzer radu Octagon Obrázok 203 Rez polohermetickým kompresorom radu 4-, 6- a 8-valcových kompresorov firmy Bitzer, so všetkými v súčasnosti používanými chladivami v chladiacej technike, okrem NH3.

280

Obrázok 204 Polohermetický kompresor Bock , radu HA s priamym nasávaním

chladiva do valca Obrázok 205 Polohermetický kompresor firmy Bock, radu HG, s nepriamym nasávaním chladiva do valca – chladivo najskôr ochladí elektromotor a súčastí kompresora

281

Obrázok 206 Hermetický piestový kompresor Danfoss, typ SC Obrázok 207 Jeden z modelov firmy Danfoss – hermetický piestový kompresor, typ TLV s reguláciou počtu otáčok a so zníženou spotrebou energie

valec ojnica olučovač oleja kľuková skriňa sacia rúrka

sací t lmič

pružina

elekt rickáinštalácia

elekt rická prechodka

kľukový hriadeľolejové čerpadlo

piest

vent ilová doska

pružina

Výt lačná rúrka

stator

Výt lačnýt lmič

rotor

282

Väčšinou otvorené kompresory dnes majú protiprúdy /protismerný/ systém nasávania chladiva do valca. Používajú sa pre nízkoteplotný, strednoteplotný a vysokoteplotný rozsah. Z toho vyplýva použitie chladív, napr. R404A, R507, R134a. Na doplnenie sa použije olej len podľa pokynov výrobcu. Obrázok 208 (vpravo) Upchávka kompresora firmy BOCK Netesnú upchávku je potrebné vymeniť. výmene sa pracuje s maximálnym dodržaním čistoty, pričom sa spravidla mení celá upchávka, nie jednotlivý diel. Je potrebné sa riadiť pokynmi pre montáž upchávky výrobcu kompresora. Po namontovaní upchávky sa robí skúška tesnosti chladiva. Až potom sa namontuje motor, zotrvačník alebo spojka. Hladina oleja v kompresore je vyznačená spravidla v priezorníku oleja /max. a minimálna hladina/. V prevádzke sa hladina oleja reguluje podľa potreby. Väčšie kompresory sú viacvalcové a majú istiaci spínač tlaku oleja, ktorý kontroluje rozdiel tlaku medzi čerpadlom oleja a kľukovou skriňou. Ak klesne rozdiel tlaku oleja pod nastavenú hodnotu, odopne spínač kompresor po uplynutí času spozdenia. Menšie kompresory sú mazané rozstrekovým princípom. Pri väčších výkonoch sa olej k trecím dvojiciam kompresora a k upchávke dopravuje olejovým čerpadlom. Každá upchávka potrebuje istý zábehový čas /asi 250 hodín/, pri ktorom môže byť zvýšený únik oleja. To je normálne počas fáze zábehu hlavne na nových kompresoroch, alebo po dlhej dobe státia, resp. pri častých taktoch prevádzky. Výrobca kompresorov BOCK udáva ako hornú medzu úniku oleja 0,05 cm3 oleja za prevádzkovú hodinu kompresora. 4.7.3 Straty a účinnosti otvoreného kompresora

Obrázok 209 Pohon otvoreného kompresora elektromotorom, ktorý sa môže uskutočniť tuhou spojkou alebo klínovým remeňom. Pri práci kompresora elektromotor odoberá zo siete elektrickú energiu – na svorkách elektromotora nameriame odoberaný výkon Psv, čiže je to príkon kompresora. Pritom kompresor sacím potrubím má chladiaci výkon Q0 (ktorý

odoberá výparník prostrediu, ktoré ochladzuje) a výtlačným potrubím prenáša kondenzačný výkon Qk = Q0 + Pi (ktorý sa odvádza kondenzátorom). Pre indikovaný výkon kompresora platí:

Pi =ii

iz mP

( i2iz – i1iz ) (W) (152)

kde: Piz – izotermický výkon kompresora – pozrite obr. 138. (W)

m - hmotnostný tok chladiva (kg.s-1) ηι - indikovaná účinnosť ( - )

sv

Kryt upchávky

Hadica odpadovéhooleja

Zachycovacia nádoba (nie jev dodávke)

283

V elektromotore sú straty trením v ložiskách, ohriatím vinutia v dôsledku odporu prechodom prúdu a magnetické straty, ktoré sa zohľadňujú elektrickou účinnosťou ηel - pozrite obr. 202. V mieste prevodu (remeňového alebo spojky) musíme rešpektovať účinnosť prevodu ηpr Mechanické straty trením piestu a v ložiskách sa zohľadňujú mechanickou účinnosťou ηm (pozrite aj vzťah (98)). Nakoniec je to indikovaná účinnosť ηi , ktorá zohľadňuje všetky straty, ktoré vzniknú rozdielom medzi ideálnym diagramom p-V a skutočným diagramom. ηel = 0,8 a závisí na veľkosti trecích strát a magnetických strát elektromotora. ηpr = 0,85 až 0,95 pri remeňovom prevode, pri tuhej spojke ηpr = 1. ηm = 0,85 až 0,95 je závislá na veľkosti piestových kompresorov. Väčšie kompresory dosahujú vyššie hodnoty. Indikovaná účinnosť sa volí približne ηi = 0,8, ale presná hodnota závisí na škodlivom priestore a veľkosti kompresora. Obrázok 210 Účinnosti chladiacej kompresorovej jednotky (otvorený kompresor – prevod – motor)

Obrázok 211 (vľavo) Otvorený chladivový kompresor s prevodom pomocou klinového remeňa Obrázok 212 (vpravo) Otvorený chladivový kompresor s prevodom pomocou tuhej spojky Výkon na svorkách elektromotora:

Psv = elprmi

izP

... (W) (153)

Efektívny výkon kompresora Pe sa vypočíta z izoentropického výkonu Piz podľa vzťahu (154):

Pe = mi

izP

. (W) (154)

Chladiaci výkon .

0Q závisí od tlakového pomeru π = pk/p0. S rastúcim tlakovým pomerom rastie v dôsledku klesajúcej vyparovacej teploty t0 merný objem nasávaného

Psv el; η

Pmot

ηpr = 0,85 až 0,95

Pe e; η

pr

mot

sv

P sv ; ηelηpr = 1

P e ; ηe Pmot

284

plynného chladiva kompresorom v1, klesá hmotnostný tok chladiva m, dopravná účinnosť sa

znižuje a klesá chladiaci výkon .

0.Q S rastúcou kondenzačnou teplotou rastie tlakový pomer π, rastie merná izoentropická práca vynaložená na stlačenie plynu aiz = h2 – h1 , rastie aj teplota konca stlačenia plynu vo valci teplota na výtlaku a klesá hmotnostný tok chladiva. 4.7.4 Problém nízkych teplôt okolia Aby po dobe státia pri nasledujúcom rozbehu pri nízkych teplotách okolia kompresora nevzniklo nebezpečie z nadifudovaného chladiva /niekedy aj veľkého množstva/ do oleja, kompresor má v dobe státia ohrev mazacieho oleja. Zamedzí sa tým speneniu oleja a jeho úniku z kľukovej skrine. Okrem toho kompresor je potrebné chrániť pretlakovým ističom, ako aj nízkotlakovým presostatom. Vyhrievanie oleja kompresorov je podrobnejšie popísané v /L14/. 4.7.5 Otvorené kompresory pre mobilné prostriedky Otvorený kompresor firmy Calex sa používal v mobilných prostriedkoch v rozsahu klimatizačných teplôt a v rozsahu otáčok700 až 3000 ot/nim v ľavotočivom i pravotočivom zhotovení. Blok valcov bol zhotovený z hliníkovej zliatiny a doň boli zaliate liatinové vložky valcov. Hlavné ložiská boli vyrobené z bronzu, zalomený hriadeľ bol zo sivej liatny. Upchávku tvoril otočný uhlíkový trecí krúžok a gumený krúžok. Mazanie bolo tlakové zubovým čerpadlom. Obrázok 213 Otvorený chladivový kompresor Calex pre mobilné prostriedky (vpravo): Legenda:1-blok, 2-piest, 3-piestný čap, 4-piestný krúžok, 5-ojnica, 6-hriadeľ, 7-čerpadlo, 8-tesnenie, 9-ložisko, 10-spodné veko, 11-filter, 12-sací ventil, 13-výtlačný ventil, 14-hlava, 15-tesnenie hlavy, 16-ventilová doska, 17-tesnenie valca, 19-upchávka, 20-tesnenie, 21-veko upchávky, 22-krúžok upchávky, 23-miska upchávky, 24-tesniaci krúžok, 25-pružina Na obr. 133 je šesťvalcový horizontálny otvorený piestový kompresor firmy General Electric s prevodom rotačného pohybu na priamočiary vratný pomocou šikmej dosky pre prácu s chladivom R134a. 4.7.6 Výhody otvorených kompresorov

majú univerzálne použitie (ako pohon sa môže použiť Dieselov motor) je vhodný pre všetky chladivá

285

motor nie je v kontakte s chladivom, pri vstupe chladiva do kompresora nenastáva dodatočné ohriatie chladiva

konštrukcia motora je jednoduchšia, lebo motor nepracuje v prostredí chladiva a oleja

oprava, predovšetkým motora, je jednoduchá spálenie motora neznečistí okruh. Takáto porucha sa prakticky nevyskytuje. pomocou prevodovky alebo pomocou pohonu klínovým remeňom je možné

dosiahnuť požadovaný výkon a otáčky. 4.7.7 Nevýhody otvorených kompresorov

je potrebná ustavenie motora ku kompresoru na mieste montáže, aby sa vylúčili priečne sily a momenty na hriadeli

v porovnaní s polohermetickými a hermetickými piestovými kompresormi sú drahšie únik chladiva a oleja cez upchávku spôsobuje vyššie náklady na údržbu vyššia hlučnosť.

4.8 POLOOTVORENÉ PIESTOVÉ KOMPRESORY Kompresory tejto konštrukcie, pri ktorej sa môže oddeliť stator bez toho, aby sa narušila hermetickosť chladiaceho okruhu, sme prebrali v /L19/ na strane 213 – sú to známe piestové kompresory Frigopol. Hriadeľ je zvislý, ojnica(e) sú usporiadané do jednej roviny – pozrite obr. 135. Hriadeľ je vyvedený smerom nahor a prechádza horným plášťom kompresora a nesie rotor prírubového elektromotora. Plášť, ktorý oddeľuje stator od rotora a kompresora, má hrúbku 0,2 mm a je vyrobený z chróm – niklovej oceli, čím je plynotesne uzavretá chladiaco – technická časť kompresora od elektrickej časti. Podstatou je, že nemôže nastať spálenie elektromotora /L17/. Ostatné konštrukčné časti sú popísané na str. 213. 4.9 POLOHERMETICKÉ PIESTOVÉ KOMPRESORY 4.9.1 Výhody polohermetických kompresorov oproti otvoreným

veľmi malé možnosti úniku chladiva sú kompaktnejšie jednoduchšia montáž tichší chod nižšia hmotnosť a menšie rozmery nižšia cena menšie množstvo porúch.

4.9.2 Nevýhody polohermetických oproti ovoreným piestovým kompresorom

poškodenie elektromotora má vplyv na celý chladiaci okruh môže nastať spálenie elektromotora.

4.9.3 Porovnanie polohermetických a hermetických piestových kompresorov

hermetické kompresory malého výkonu sú dominantné v oblasti malých chladiacich zariadení pre domácnosť a pre distribúciu potravín (pre malé klimatizačné zariadenia sú piestové kompresory vytláčané inými typmi kompresorov).

286

Obrázok 214 Pozdĺžny rez polohermetickým kompresorom konštrukcie VÚPCHT Praha, typ P 241.

Pri hermetických kompresoroch chladiacich výkonov sú dôležité a zaujímavé, hlavne pre obchodníkov a používateľov, tieto parametre:

-malé vonkajšie rozmery (čo je mnohokrát rozhodujúce pre ich zabudovanie do chladiaceho zariadenia), -nízka hmotnosť, -vysoká životnosť (minimálne 10 rokov) a spoľahlivosť, -nízka hlučnosť a nízke chvenie (kompresory sú vybavené vnútornými pružinami a taktiež z vonkajšej strany tlmiacimi gumenými podložkami, prípadne vonkajšími pružinami) -nižšia cena – niekedy býva rozhodujúca. -na hermetických kompresoroch sa môžu urobiť len malé opravy, ktoré súvisia v vonkajšími ovládacími prvkami elektrickej inštalácie (napr. relé, ochrana, rozbehový, prípadne behový kondenzátor, ktoré v prípade poruchy sa vymenia).

Polohermetické piestové kompresory sa viac používajú v oblasti stredných výkonov a ponúkajú tieto výhody:

-skriňa (resp. plášť) polohermetického kompresora sa môže otvoriť za účelom opravy a výmeny vnútorných súčastí kompresora (piest, ojnica, ventilový systém, elektromotor) na viacerých miestach (pomocou snímateľných hláv valcov, príruby zo strany elektromotora, príruby zo strany kľukovej skrine) a po ukončení opravy sa môže skriňa znovu plynotesne uzavrieť bez porušenia skrine – pozrite *Poznámku nižšie. -polohermetické kompresory majú vodorovný (horizontálny) hriadeľ a z tohto dôvodu zostáva zbytkové množstvo oleja v oblasti ložiska a je pri rozbehu kompresora (a taktiež aj po dlhej dobe státia) ihneď na mazanie k dispozícii. Ak porovnáme mazanie pri hermetických piestových kompresoroch, kde máme zvislý hriadeľ, stav a dispozície sú nepriaznivejšie v porovnaní s polohermetickými kompresormi. -mazanie polohermetických kompresorov s väčším výkonom ako 5 kW je zabezpečené olejovým čerpadlom (pozrite obr.40, str.99), ktoré privádza olej do ložísk s tlakom 0,7 až 3 bar. Polohernetické kompresory menšieho chladiaceho výkonu sú mazané rozstrekovým spôsobom, podľa obr. 38, str. 99). Hermetické

287

kompresory majú systém dopravy oleja na odstredivom princípe (pozrite obr.39, str. 99). Hladina oleja sa kontroluje priezorníkom na kľukovej skrini. -motor, valec(e) a hlava(y) valca(ov) polohermetických kompresorov sú prístupné vonkajšiemu chladeniu (stator motora je nalisovaný v skrini kompresora).

Teploty konca stlačenia t2 a teploty motora sú z tohto dôvodu pri polohermetických kompresoroch nižšie ako pri hermetických kompresoroch. Hlavy valcov môžu mať tzv. dodatkové chladenie ventilátorom(mi) alebo vodou, pričom sa vzduchom alebo vodou odníma teplo. V dôsledku tejto nižšej teplotnej hladiny prebiehajú chemické procesy pri prítomnosti vody v chladiacom okruhu zodpovedajúco dlhšie. Preto pri polohermetických kompresoroch sa môže očakávať dlhšia životnosť, v literatúre sa však udáva 9 rokov /L45/. Z uvedených príčin majú polohermetické kompresory smerom k nízkym vyparovacím teplotám väčší rozsah ako hermetické kompresory.

polohermetické kompresory sú vybavené dvojnapäťovými motormi, sú teda vhodné vždy na použitie s dvomi rozličnými napätiami. Rozbeh je možný v zapojení hviezda – trojuholník pre obidve napätia. Hermetické kompresory sú vhodné len pre použitie s jedným napätím siete.

*Poznámka: V prípade podobnej opravy hermetického kompresora by sa pri oprave musel vymeniť plášť hermetického kompresora, čo predstavuje veľkú nevýhodu. Z toho dôvodu oprava hermetických kompresorov na mieste montáže je mimoriadne problematická a s dostupnými prostriedkami ju nie je možné uskutočniť (aj v prípade montážneho špeciálne vybaveného servisného vozidla). Na túto vysoko odbornú činnosť aj pri polohermetických kompresorov sa špecializuje len veľmi málo firiem, a len v montážnom závode špecializovanom na tento druh opráv. Pri polohermetických kompresoroch v novom chladiacom zariadení a s novým polohermetickým kompresorom sa udáva životnosť kompresora 9 rokov a u kompresorov otvorených 12 rokov /L45/. Opravený polohermetický kompresor zamontovaný do chladiaceho zariadenia má však životnosť 6 až 9 rokov. Príčiny zlyhania často nie sú v kompresore, štatistika /L45/ chýb hovorí, že hlavné chyby sú:

nasatie kvapalného chladiva do kompresoru alebo oleja zriedenie oleja chladivom prehriatie oleja a chladiva a prekročenie dovolenej teploty konca stlačenia chladiva znečistenie systému po zhorení elektromotora elektrické problémy pri zapnutí vlhkosť v chladiacom okruhu

4.9.4 Konštrukcia polohermetických piestových kompresorov Pri polohermetických piestových kompresoroch majú pohonný motor a kompresor spoločný horizontálny hriadeľ a sú v jednej skrini, ktorá sa však môže otvoriť - má rozoberateľné skrutkové spoje – kompresor má viac snímateľných krytov. Obvykle majú 2 až 8 valcov usporiadaných v rade, resp. V, alebo W. Piestové polohermetické kompresory sa vyrábajú v rozsahu výkonov 0,5 až 50 kW. Pohon na ojnice a piest sa uskutočňuje kľukovým hriadeľom, mazanie je rozstrekové (pri menších výkonoch), resp. pomocou olejového čerpadla, konštrukčne spojenom s hriadeľom. Mazanie

288

je zabezpečené pre obidva smery otáčania hriadeľa. Pracovné ventily sú z pružinovej pásovej švédskej oceli a sú spolu so sacím(i) a výtlačným(i) ventilmi a ventilovou doskou rozmanitej konštrukcie, pozrite /L19/, obr. 145, obr.147. Z toho, čo sme uviedli v úvode vyplýva, že súčasti sa môžu opraviť alebo vymeniť pomocou normálneho montážneho náradia na mieste montáže, alebo v servisnom špecializovanom závode (dielni), či servisnej mobilnej dielni. Treba spomenúť, že polohermetické kompresory sa vyrábajú aj pre iné princípy kompresorov, ako napr. aj pre skrutkové kompresory (s výkonmi 20 až 200 kW), a turbokompresory (100 až 1000 kW). Rozdelenie konštrukcie podľa spôsobu ochladzovania kompresoru a)chladivom vstupuje najskôr cez elektromotor – chladenie sacím plynom V tomto prípade hovoríme o vnútornom chladení motora. Chladivo vstupuje cez sací uzatvárací ventil a filter do kompresora tak, že najskôr ochladí elektromotor (stator a rotor) a až potom vstupuje do valca – pozrite obr.215. Toto riešenie ochladzovania motora sa používa pri veľkom zaťažení motora v klimatizačnom (HBP), resp. normálnom rozsahu (MBP) vyparovacích teplôt a znižuje elektrický odpor klietky rotora a vinutia a tým aj straty výkonu motora. Ohriatie sacieho plynu chladiva zvyšuje však teplotu konca stlačenia t2 a tým aj obmedzuje rozsah použitia kompresora. Obrázok 215 Polohermetický piestový kompresor firmy Bock, radu HG, ktorého elektromotor a kompresor sú chladené sacím plynom b)chladivo vstupuje priamo do valca – chladenie motora vzduchom Hovoríme o vonkajšom chladení motora. Preto sa kompresor neochladzuje chladivom, ale vzduchom pomocou vonkajšieho ventilátora, ktorý je súčasťou kompresora – pozrite obr.216. Výhodou tohto riešenia je, že chladivo sa neprehrieva, teplota stlačeného chladiva t2 je nižšia. Chladivo vstupuje cez sací uzatváraci ventil a filter podobne, ako pri otvorenom kompresore, priamo do kompresora. Použitie je pri malom zaťažení, pri malých kompresoroch, najčastejšie v nízkoteplotnom rozsahu vyparovacích teplôt LBP. Obrázok 216 Polohermetický piestový kompresor firmy Bock, typ HA, ktorého motor je chladený vzduchom Stratové teplo motora sa

289

odvádza skriňou motora polohermetického kompresora, ktorá je ochladzovaná vzduchom (vyznačené šípkami). Pri poškodení motora, nenastane znečistenie a okyslenie chladiaceho okruhu, čo je veľkou výhodou tohto riešenia. Klapkový systém tohto polohermetického kompresora spôsobuje, že pri spálení motora zostáva len malé množstvo chladiva, ktoré sa nachádza v priestore motora, a to sa nemôže vyrovnať s tlakmi v chladiacom okruhu, zostáva len v priestore motora. Spaliny sa nemôžu rozniesť do chladiaceho okruhu. Pri spálení motora sa vymení motor, olej a filterdehydrátor. c)chladenie skrine kompresora vodou Chladenie kompresora vodou pomocou dodatkového hada, natočeného na plášť polohermetického kompresora – pozrite /L15/, obr. 68.

Obrázok 217 Pripojenie vodou chladenej hlavy valca na vývod vody vodou chladeného kondenzátora používané firmou Bitzer pre niektoré otvorené a polohermetické kompresory. Legenda:1-prietokový škrtiaci ventil, 2-komprenzátor, vodný regulačný ventil

d/chladenie plášťa kompresora pomocou vzduchu na ochladzovanie kondenzátora Toto ochladzovanie je účinné, lebo vzduch – po prechode kondenzátorom – má ešte relatívne nízku teplotu vhodnú na ochladenie kompresora, pozrite obr. 218. Obrázok 218 Vzduch na ochladzovanie kondenzátora sa pri kondezačných jednotkách s hermetickými a polohermetickými kompresormi využíva aj na chladenie kompresora. Na obrázku kondenzačná jednotka Bitzer typ LH 32 až LH 84. Legenda:1 – sací ventil, 2 – výtlačné potrubie, 3 – potrubie skondenzovaného chladiva, 4 –výstup chladiva, výtlačný odľahčovací ventil 1 ¼ UNF e/chladenie otvorených a polohermetických kompresorov vonkajším prídavným ventilátorom

290

Obrázok 219 Dodatkové ochladzovanie otvoreného piestového kompresora Bitzer ventilátorom. Držiaky ventilátora pre dvojvalcový a šesťvalcový (vpravo)

a držiaky pre štvorvalcový kompresor (celkom vpravo) Pri výkonovo regulovaných kompresoroch pri čiastočnej záťaži sa znižuje rozsah použitia kompresorov a to tým, že nedovolene rastú teploty vinutia motora a kompresora. Riešením, podľa obr. 219, sa dosiahne významné zníženie rozsahu použitia vyparovacej teploty k nižším teplotám pri neprekročení max. ohriatia sacích pár Δtoh = +25°C. Samozrejme, že pomery sú priaznivejšie pri otvorených kompresoroch, lebo sacie pary chladiva sa neprehrievajú od strát elektromotora, ako je tomu pri polohermetických kompresoroch. Odľahčenie rozbehu Pri priamom zapnutí jednofázových a trojfázových asynchrónnych motorov, v závislosti od konštrukcie, môže nastať 3 až 8 násobné zvýšenie prúdu oproti menovitému štartovaciemu prúdu. Preto pri piestových kompresoroch sa používa na odľahčenie rozbehu (na zníženie prúdu pri štarte po dobe státia) vyrovnanie tlakov:

pri malých hermetických kompresoroch sa používa ako škrtiaci orgán kapilárna rúrka, cez ktorú – v dobe státia kompresora, sa vyrovná tlak na

vysokotlakovej s tlakom na nízkotlakovej strane

Obrázok 220 Grafický časový priebeh tlakov pri práci a zastavení malej chladiacej jednotky s reguláciou prietoku chladiva kapilárnou rúrkou

Pri vypnutí kompresora (body a - á) pokračuje

prietok chladiva kapilárnou rúrkou z kondenzátora do výparníka, tlak v kondenzátore sa znižuje a vo výparníku sa zvyšuje v závislosti na dobe státia

kompresora. Pri takmer vyrovnaných tlakoch sa následne rozbieha kompresor. Po zapnutí kompresora tlak v kondenzátore sa rýchlo zvyšuje a vo výparníku sa znižuje.

pri kompresoroch malého, stredného a veľkého výkonu pri regulácii prietoku chladiva TEV sa vyrovnanie tlakov dosahuje pomocou obtoku chladiva, podľa obr. 208, pričom magnetický ventil v obtoku sa otvorí pomocou časového relé 15 – 20 s pred spustením kompresora.

Kondenzátor

Výparník

a

á

b

b´

Zastavenie Prácad ĺ ž k a v m i n ú t a c h

Tlak

v b

aro

ch

291

Obrázok 221 Odľahčenie rozbehu obtokom chladiva – vyrovnaním tlaku medzi výtlačným a sacím potrubím. Legenda: A-nabudený magnetický ventil 1, B-normálna prevádzka (magnetický ventil je bez prúdu), 2-bypassové potrubie, 3-spätný ventil Vo výtlačnom potrubí musí byť inštalovaný spätný ventil (s tlmením – proti pulzáciám plynu). Po rozbehu kompresora na plné otáčky - keď poklesne prúd, magnetický ventil sa zatvorí pomocou druhého magnetického relé. Vyrovnávacie potrubie 2 je menšieho priemeru ako výtlačné potrubie.

Pri väčších otvorených a polohermetických kompresoroch sa používa rozbehové zariadenie priamo v hlave kompresora na vyrovnanie tlakov priamo medzi sacou a výtlačnou komorou pre extrémne odľahčenie rozbehu, pozrite obr. 222. Vo výtlačnom potrubí je podobne, ako v predchádzajúcom prípade, zabudovaný spätný ventil.

Obrázok 222(vpravo): Odľahčenie rozbehu polohermetických kompresorov Bitzer, typu 2U-3.2(BHS 502) Legenda: 1-magnetická cievka, 2-riadiaci piest, 3-bypassový otvor, 4-sacia komora. 5-výtlačná komora, 6-spätný ventil vo výtlačnom potrubí, 7-ochrana proti prehriatiu vytláčaného plynu

Obrázok 223 (vľavo): Schématické znázornenie statorových vinutí (Part Winding). Legenda:1-ochrana pre prvé vinutie, 2-ochrana pre druhé vinutie Pri odľahčení rozbehu sa používajú na zníženie rozbehového prúdu (pozrite kap. 4.6.5.2 a 4.6.5.3):

jednofázové asynchrónne motory s odporovým rozbehovým vinutím – pre malé hermetické kompresory

292

trojfázové asynchónne elektromotory so zapojením Y-Δ pre polohermetické a otvorené kompresory

trojfázové asynchrónne elektromotory s tzv. rozdeleným vinutím Part – Windig, skratka PW, (zapojenie statorového vinutia 2x do hviezdy pri paralelnom uložení vinutí v drážkach statora, pričom vinutia sú vzájomne od seba odizolované) – na reguláciu v pomere 50/50% (pri firme Bitzer), resp. 33/66% (pri firme Copeland), pričom proces prepnutia nastane bez prerušenia napätia pri významnom poklese rozbehového prúdu. K tomu sú potrebné dve menšie ochrany K1 a K2. Toto riešenie je výhodnejšie pre el. sieť. Odľahčenie rozbehu v tomto prípade nie je nevyhnutne potrebné.

Obrázok 224 Priebeh prúdu pri rozbehu v zapojení hviezda – trojuholník a pri rozbehu v zapojení Part – Winding (PW) – podľa obr.213:

Legenda: –––priebeh prúdu pri normálnych rozbehových podmienkach, ......sťažené podmienky (nedostatočné vyrovnanie tlakov) trojfázové elektromotory v Dahlanderovom zapojení – pozrite obr. 192.

Ochrana motora PTC rýchlo reaguje na teplo – je zabudovaná do vinutí (6 vinutí motora – 6 snímačov PTC ochrán, je spojených s prístrojom ochrany motora, pozrite obr.215). V rovnakom prúdovom okruhu ochrany môže byť kontrola teploty konca stlačenia taktiež pomocou 1 PTC – snímač je v hlave valca, pozrite taktiež v obr. 225.

Obrázok 225 Ochrana motora a kontrola teploty konca stlačenia v hlave valca pomocou snímačov PTC

Vyhrievanie oleja piestového polohermetického kompresora Používa sa: -pri vonkajšom umiestnení kompresora -pri dlhých dobách státia -pri veľkých množstvách chladiva v chladiacom okruhu -pri nebezpečí kondenzácie chladiva v kompresore.

PW Y/∆PW 1 PW 1 + 2 Y ∆

I I

t tČas prepnut ia

Pohonný motor

6 PTC(vinutie mot ora)

1 PTC(hlava valcov)

Napájacie napät ie

Riadiaciprúd

Prístrojochranymot ora

293

Ak kompresor vypne a nastane doba státia, v kľukovej skrini dochádza ku stúpnutiu tlaku. Pri vyššom tlaku (v kľukovej skrini je sací tlak, pri dvojstupňových kompresoroch môže byť v kľukovej skrini medzistupňový tlak) sa zväčšuje absorpcia chladiva v oleji. Schopnosť pohlcovania chladiva olejom s rastúcou teplotou klesá. Preto sa používa vyhrievanie oleja v dobe státia. Vyhrievanie oleja a spôsoby vyhrievania sú podrobnejšie popísané v /L14/. Zátky na doplnenie oleja a vypúšťanie oleja má spravidla každý polohermetický kompresor – je napr. na obr. 226. Výmena a doplnenie oleja sú popísané taktiež v /L14/. Obrázok 226 Polohermetický piestový štvorvalcový kompresor Octagon firmy Bitzer radu 4VC-6.2(Y) ... 4NC-20.2(Y). Legenda: 1-nástavec vysokého tlaku (HP), 2-teplotný snímač vysokého tlaku (HP), alebo CIC-senzor (pozrite /L15/, časť šiesta, s. 23), 3-nástavec nízkeho tlaku, CIC-systém: vstrekovacia dýza (LP), 5-zátka pre plnenie oleja, 6-vypúšťanie oleja, 7-olejový filter (magnetická zátka), 9-priezorník, 10-vyhrievanie oleja (zásuvné púzdro do kľukovej skrine s reguláciou teploty pomocou PTC), 11-nástavec tlaku oleja +, 12-nástavec tlaku oleja-, 16-prípoj pre olejový diferenciálny tlakový presostat „delta-P“ Olejový diferenciálny tlakový presostat, v prípade porúch mazania, vypne kompresor, aby sa zamedzilo poškodenie ložísk. Pri poruchách mazania je uvedený do činnosti olejový diferenciálny tlakový presostat. Jeho činnosť je v prípadoch:

pri zlyhaní vyhrievacieho zariadenia v dobe státia, keď sa hromadí chladivo v kľukovej skrini a pri následnom rozbehu kompresora sa vytvorí olejová pena

keď je nedostatok oleja (únik do chladiaceho okruhu) – kontrola cez priezorník keď dôjde k upchatiu filtra olejové čerpadlo nevytvára žiaden tlak, pretože je chybné, resp. je poškodené ložisko

(napr. veľká vôľa). Polohermetické kompresory Octagon

Obrázok 227 Kompresor Bitzer typ 4N-12.2(Y) pôvodného radu (vľavo) a kompresor Bitzer typ 4NC-12.2(Y) nového radu Octagon (vpravo). Kompresory radu Octagon (s charakteristickým tvarom oktagónu – osemuholníka – pri pohľade z boku) sa

294

odlišujú od pôvodného radu polohermetických kompresorov rozmerove, hmotnostne a kvalitatívne lepšími ukazovateľmi: rozdiel vo veľkosti je vidieť na obr. 227. Kompresory Octagon sa vyznačujú svojou univerzálnosťou (vyrábajú sa pre chladivá R134a, R404A, R507A, R407C a pre ďalšie používané chladivá na požiadanie), pre nízkoteplotný, normálny a klimatizačný rozsah vyparovacích teplôt s vysokým COP. Sú udané pri t0,tk a pri prehriatí sacích pár 20 K a nulovom podchladení. Majú vysokú životnosť v dôsledku špeciálne povrchovo upraveného hriadeľa, kvalite ložísk s výstielkou PTFT, pochrómovaným piestnym krúžkom a hliníkovým piestom so špeciálnou geometriou a nedelenými ojnicami. Kompresory sú dobre vyvážené, sú mazané rozstrekovým spôsobom, majú integrovaný tlmič na zníženie pulzácií a elektronickú ochranu motora s PTC senzormi a kontrolou teploty v hlave valca taktiež pomocou senzora PTC. Rozsah použitia Polohermetické kompresory sa používajú pre rôzne prevádzkové podmienky. Z toho dôvodu môžu byť dimenzované v širokom rozsahu použitia pre rôzne chladivá, výkony motora, pre rôzne podmienky ochladzovania kompresora, ako aj reguláciu výkonu a to bez podstatných zmien. Týka sa to bezchlórových chladív. Obrázok 228 Diagramy použitia piestových polohermetických kompresorov v závislosti na vyparovacej a kondenzačnej teplote (dokumentácia Bitzer) Otvorené a polohermetické kompresory s R410A a s CO2 Chladivo R22 malo ODP>0, R134a, R404A majú síce ODP = 0 a nižší skleníkový efekt ako chladivá R507, R407C. Chladivo R407C má veľmi vysoký sklz. Hľadá sa riešenie. Chladivo R410A a kompresor Za chladivo R22 (ktoré sa už nesmie používať pri nových chladiacich zariadeniach) sa začalo používať v klimatizácii R410A a aj v nízkoteplotných chladiacich zariadeniach. Je to blízka azeotropná zmes, zložená z 50% hmotnostných dielov chladiva R32 a 50% hmotnostných dielov chladiva R125. Chladivo nie je horľavé a je netoxické Sklz je malý 0,17K. Vlastnosti tohto chladiva sú uvedené v /L36/. V dôsledku tejto zmeny max. konštrukčný tlak sa zvýšil z hodnoty 22 bar na 40 bar. Nemusia sa však meniť pracovné ventily a ventilový systém /L37/. Pri pohonnom mechanizme sa však musí zohľadniť vyššie zaťaženie ložísk a musí sa zvýšiť doprava oleja do mazacích miest. Podobne skriňa kompresora sa musí prispôsobiť zvýšeným tlakom. Podobne sa musí prispôsobiť poistný ventil.

1-stupňové

2-st upňové

boostryKond

enzačn

á te

plot

a

°C

°CVyparovacia teplota

295

Chladivo CO2 a kompresor Je to nehorľavé a nejedovaté chladivo. ODP=0, GWP=1 (vzťahované na 100 rokov). Má nízku cenu. Ako chladivo je stabilné, správa sa inertne – nie sú materiálové problémy ani chemické reakcie v chladiacom okruhu. Popri vode a vzduchu má CO2 predpoklady byť najprijateľnejším chladivom. V tomto období prebiehajú skúšky ako alternatíva za R134a, hlavne v automobiloch. Rozsah použitia od -70°C do +10°C. Pri použití CO2 ako chladiva rozlišujeme dve oblasti:

CO2 sa chová aoko bežné chladiovo – tlak na vysokotlakovej strane do 25 bar: kompresor vystačí sa len s malými zmenami.

Transkritický proces s tlakmi medzi sacou stranou 30 bar a výtlačnou stranou až 150 bar. V tejto prevádzke musí byť úplne nový kompresor dimenzovaný na uvedené vysoké tlaky. Pritom úniky z chladiaceho okruhu sú tolerovateľné. Takže recyklácia a spätné získavanie nie sú potrebné.

Kompresory s CO2, s teplotami, aké sú obvyklé pri jednostupňových kompresoroch a pri použitých tlakoch > 25 bar, pri rozdiele tlakov > 100, na základe látkových vlastností CO2 je pomerne malý tlakový pomer: je menší ako 4. Z toho dôvodu sa volí väčší pomer zdvihu piestu ku vŕtaniu valca – firma Bock zvolila tento pomer 1,75. Táto hodnota je, vzhľadom k doterajším skúsenostiam, neobyčajne vysoká /L37/. Zistilo sa, že skupina rotačných kompresorov na základe vyskytujúcich sa podmienok pri kompresnom procese s CO2 nie je vhodná na použitie, zatiaľ čo piestové kompresory, vždy podľa počtu valcov majú lepšiu účinnosť vnútorného procesu /L37/. Pretože objemový chladiaci výkon pri vyparovacej teplote s CO2 v porovnaní s R134a je 8x vyšší, ukázalo sa v praxi, že zdvihový objem CO2 musí byť oproti R134a v pomere len 1:4 /L37/. Pri dimenzovaní stien je potrebná väčšia hrúbka steny valca. Za týchto podmienok by vychádzal kompresor veľmi ťažký. Spoľahlivosť a životnosť kompresora vyžaduje aj ložiská dimenzovať na veľmi vysoké tlaky. 4.10 HERMETICKÉ PIESTOVÉ KOMPRESORY Definícia hermetického kompresora je v /L19/, na strane 214. Hermetický kompresor má rozhodujúcu prednosť, že nemá upchávku. 4.10.1. História vývoja Prechod od otvorených ku polohermetickým a hermetickým piestovým kompresorom sa uskutočnil v roku 1926, keď v USA vyrobili prvý zapúzdrený kompresor uložený na pružinách so sacími, výtlačnými tlmičmi a štvorpólovým motorom s otáčkami 1470/1770 min-1. Chladivom bol metylchlorid (CH3Cl – bol jedovatý, málo horľavý), a v r. 1930 aj kysličník siričitý (SO2 – jedovatý, nehorľavý). V roku 1930 sa datuje vznik prvých hermetických kompresorov s chladivom R12, ktoré nebolo výbušné, ani horľavé. Do roku 1930 sa používali v USA (u nás bol prechod v neskoršom termíne) chladničky s otvorenými kompresormi, ktoré mali zastavaný priestor pre kompresor a motor podstatne väčší ako chladničky s hermetickým kompresorom. To preto, lebo motor a kompresor hermetického kompresora boli konštrukčne podstatne

296

menšie ako motor a otvorený kompresor – hermetický kompresor + motor boli chladené sacími parami chladiva R12. V tomto období sa objavila aj konštrukcia hermetického rotačného kompresora s valivým pohybom piesta, pričom kompresor s elektromotorom bol zavesený na vnútorných pružinách v plášti kompresora a bol uložený aj na vonkajších pružinách. O 10 rokov neskôr, sa začal vyrábať v USA firmou Tecumseh hermetický piestový kulisový kompresor so štvorpólovým elektromotorom – pozrite popis na obr. 136, strana 214 /L19/. Kompresor mal už veľmi dobre parametre a vyznačoval sa nízkou hlučnosťou a nízkym chvením, čo boli nevyhnutné požiadavky pre použitie týchto kompresorov v chladiacich zariadeniach pre domácnosť. Mal menej porúch ako 0,5%, a kompresory vykázali vyššiu životnosť ako 10 rokov. Tento kompresor sa vyrábal 20 rokov. V päťdesiatych rokoch sa začala tzv. miniaturizácia piestových malých jednofázových kulisových kompresorov, ktorej základom bol prechod na dvojpólové kompresory, začal podrobný výskum oleja, chladiva a materiálov v chladiacom okruhu vzhľadom na teploty a tlaky v kompresore a v chladiacom okruhu. Začal sa výskum piestových dvojpólových kompresorov Calex a Danfoss skonštruoval kompresor PeeWee s rozbehovým relé a vonkajšou prúdovou ochranou Klixon. Táto etapa znamenala podstatné zníženie hmotnosti a rozmerov kompresora.

Obrázok 229 Rozbehové relé, ochrana Klinon a rozbehový kondenzátor na kompresore Danfoss

Obrázok 230 Kompresor firmy Tecumseh s ojnicou typ AE8ZA7, ktorý sa vyrábal v USA a s malými zmenami aj licenčnej firme ľ Unité Hermétique. Vľavo: kompresor v rozobratom stave bez plášťa kompresora. Vpravo: kompresor v zavarenom plášti, so svorkovnicou, upevňovacou pätkou a pripojovacími nástavcami výtlačnej a sacej rúrky. Kompresor mal väčšiu hmotnosť, pretože nosná časť, tlmiče a valec boli v jednom odliatoku – to bola veľká chyba tohto kvalitného kompresora. V šesťdesiatych rokoch

Rozbehovérelé

Kryt

Ťahové odľahčeniekábla

Rozbehovýkondenzát or

Rozbehové relé

Kotva

Cievka

Kont. lišt a

Kontakt y

OCHRANA MOTORA

U O

297

nastal prechod na syntetickú izoláciu elektromotorov hermetických kompresorov, čím sa umožnilo prejsť na vyššie dovolené teploty hermetického kompresora. Obrázok 231 Jednofázový 90W elektromotor so syntetickou izoláciou pre hermetický kompresor Calex, typ ZK0,8 N V tomto období sa v literatúre objavili informácie zaviesť jednosmerný jednovalcový jednofázový kulisový kompresor pre chladničky a mrazničky pre domácnosť. Tento kompresor sa porovnával s protismeným kompresorom. Takéto snahy boli v Calexe a taktiež aj v ZSSR. Aj keď jednosmerný kompresor podniku Calex mal vyšší výkon, ale mal enormný únik oleja do chladiaceho okruhu. Preto sa presadil protismerný kulisový hermetický kompresor s dvojpólovým elektromotorom, pozrite obr. 222.

Obrázok 232 (vľavo): Jednosmerný hermetický kompresor Calex (bez dvojpólového motora). Nasávanie chladiva bol vedený cez dutinu piesta, ktorá tvorila sací tlmič, pričom sací ventil bol uložený na dne piesta a jeho zdvih bol vymedzený špeciálnou skrutkou. (vpravo): Protismerný hermetický kompresor Calex K4N

Obrázok 233 (vľavo): Hermetický kompresor Danfoss typ TL Obrázok 234 (vpravo): Hermetický kompresor Danfoss typ TLV. Rad Kompresorov TLV dosahuje o 15% lepšie výkonové číslo COP o 4 dB nižšiu hlučnosť, nižšie chvenie a pulzácie a nižšiu výšku kompresora o 4 až 15 mm. V sedemdesiatych rokoch sa objavili nové dosiaľ nevídané konštrukcie kompresorov. Napr. firma Danfoss priniesla na trh tri nové konštrukcie malých piestových kompresorov typu TL, FR a SC, neskôr aj NL, ktorý mal v porovnaní s kompresorom FR tzv. polopriame

la

z

rz

rk

298

nasávanie, dosahoval vyššie výkonové číslo COP a mal nižšie rozmery. Uvedené typy kompresorov, ktoré mali tieto zaujímavé konštrukčné prvky:

rozbehové zariadenie PTC na rozbeh jednofázových elektromotorov ochrana umiestnená vo vinutí elektromotora kompresor SC mal chladenie motora a kompresora olejom, ktorý je vedený najskôr

cez hriadeľ do misky a rozstrekuje sa na plášť a súčasti motorkompresora ojnicový prevod a guľové uloženie ojnice v pieste (neskôr nahradené klasickým

uložením), zníženie hlučnosti a chvenia uložením výtlačnej rúrky s odpruženým v dvoch rovinách.

konštruktéri sa zamerali nielen na zníženie hluku, pulzácií a vibrácií. Riešenia smerovali na: -zotrvačnú hmotu krytu kompresora -nízku tuhosť vnútorných pružín -malé posuny a pootočenia vnútorných pružín

Poloha pružín je dôležitým faktorom pri prenose vibrácií. Dosiaľ sa dávali pružiny do roviny umiestnenej medzi jednovalcovým kompresorom a motorom, alebo prechádzali ťažiskom motorkompresora. Je dobre známe, že jednovalcový kompresor sa nemôže úplne vyvážiť. Je však možné vypočítať, kde by malo byť umiestnené protizávažie a kde by mali byť umiestnené pružiny, aby sa preniesla minimálna horizontálna sila prvého rádu cez tieto pružiny. Zníženie hlučnosti a hlavne chvenia sa na kompresore TL bolo firmou Danfoss patentované. Patent sa vyznačuje tým, že vzdialenosť piesta l od roviny od ťažiska Tmk motorkompresora, pozrite obr.233), bola zvolená v závislosti na súčine mz . rz , pričom mz je hmotnosť protizávažia a rz je polomer ťažiska protizávažia tak, aby bola získaná pod ťažiskom Tmk motorkompresora rovina kľudu, v ktorej motorkompresor nevykazuje v radiálnom smere prakticky žiadny posun. Vzdialenosť roviny, v ktorej sa otáča protizávažie od ťažiska Tmk motorkompresora je a. Ďalšou podmienkou predmetu patentu je, že pomer n bol zvolený tak, aby jeho veľkosť bola:

k

zz

rm

rmn

= 0,6 až 0,9 (155)

kde: m - súčet hmotností čapu hriadeľa ojnice a piestu (kg) rk - excentricita kľukového čapu hriadeľa (m) V ďalšom kroku bol súčin mz .rz zvolený tak, aby rovina kľudu spadala do dolnej roviny statorového paketu elektromotora III (obr.233), do ktorej umiestnili 4 pružiny tak, že sa opierali a paket statora v mieste upevňovacích skrutiek na uchytenie statora na nosnú časť kompresora a druhá strana pružín sa opierala o spodnú časť plášťa kompresora. Tlmenie tohto uloženia podporuje prítomnosť zásoby oleja na mazanie kompresora. Toto uloženie kompresora TL na tlačných pružinách významne znížilo prácnosť oproti kompresoru PEEWEE na ťažných pružinách. Kompresory TL mal tak nízku hlučnosť, pulzácie a vibrácie vo svojej výkonovej triede, ako žiaden iný kompresor predtým. Podrobnejšie matematické nájdenie roviny kľudu, jej zdôvodnenie a uzávery sú v /L34/, /L35/ a taktiež v /L28/.

299

nastala ďalšia optimalizácia energie znížením hydraulických, tepelných , mechanických elektrických strát. Prakticky sa znížili tepelné a straty prúdením chladiva a oleja v kompresore (okrem iného použitím viackomorového sacieho tlmiča z plastickej hmoty), znížením strát v železe elektromotora ( použili sa kremíkové plechy). V ZSSR sa konal výskum s japonskými ojnicovými kompresormi Toshiba a domácimi kulisovými kompresormi. Mechanické straty sa zisťovali pri konštantnom zaťažení a premenlivej dĺžke ložiska c a premenlivej dĺžke ramena a.

Obrázok 235 Závislosť mechanických strát pri rôznom zaťažení v závislosti na dĺžke ramena a dĺžke ložiska c. Ukázalo sa, že minimálne mechanické straty sú pri stálom zaťažení na ramene a = 17,5 mm a dĺžke ložiska c =19 mm. Miery u domáceho kompresora boli podstatne vyššie.

Zistilo sa, že mechanické straty pri kulisovom

kompresore boli až 1,5 krát väčšie ako pri ojnicovom. Výskum v tomto smere s niektorými prekvapujúco podobnými výsledkami robili

aj firmy, napr. ľ Unité Mermétique, Aspera, Tecumseh, Mitsubishi, Toshiba, Sanyo. Podobne výskum sa robil aj v dkk (NDR), v Tulskej zbrojovke (Tylskij oružennyj zavod v ZSSR), Finomszerelvengyár Jaszberény (MĽR), v Calexe a v ďalších firmách. Každý nový kompresor mal niekoľko konštrukčných a technologických originálnych riešení. Skúšky firiem potvrdili:

-nastal útlm vo výskyte kompresorov s s nosnou časťou, valcom a liatinovými tlmičmi v jednom odliatku – také kompresory mali vyššiu hmotnosť a zhoršovala sa účinnosť, lebo pri takejto konštrukcii stlačené pary cez stenu tlmiča výtlaku odovzdávali teplo stenám valca a nasávanému chladivu v sacom tlmiči – preto sa tlmiče konštrukčne začali robiť vyvedené mimo nosnej časti kompresora. Zhoršila sa však technologickosť výroby. Toto riešenie umožnilo podstatne zlepšiť energetické charakteristiky, zvýšiť chladiaci výkon. Ďalšie dôležité poznatky tejto etapy rozvoja kompresorov:

-odpory lisovaných vyvedených tlmičov majú malé hydraulické odpory a dobré akustické charakteristiky.

-tvar plášťa sa približuje svojím tvarom guli (Hitachi), alebo je elipsovitý (Danfoss) -firma Sanyo v roku 1980 začala vyrábať kulisové kompresory S-V s vyvedenými

tlmični, so sacím tlmičom z plastickej látky, pričom vstup chladiva do sacieho tlmiča bol bezprostredne vedľa sacieho nástavca kompresora ( tzv. polopriame nasávanie) a výstupné hrdlo sa upevnilo na ventilovej doske mimo hlavy. Takáto konštrukcia umožnila maximálne obmedziť prívod tepla ku nasávanému chladivu. Kompresory majú vôľu vo valci 8-12 μm, čo je obvykle charakteristické len pre malé kompresory s ojnicou. Dutý liatinový piest sa odlieva ako jeden odliatok s kulisou – tým sa dosahuje vysoká tuhosť. Aj keď sa dosiahli pomerne dobré výsledky pri tomto kulisovom kompresore, nastal prechod a návrat ku ojnicovému kompresoru /Sanyo vyrábalo aj ojnicový kompresor/, hoci boli známe niektoré nedostatky ojnicového mechanizmu (väčší počet súčiastok a nemožnosť plynulej regulácie škodlivého priestoru, ako je to pri kulisovom kompresore, kde je možnosť posúvať valec).

300

-použitie ojnicového kompresora pri firme Toshiba umožnilo medzne znížiť os valca vzhľadom na oporné ložisko (pozrite obr. 235), zmenšiac tak rameno kľuky a moment zaťaženia na oporné ložiská. Zmenšila sa tým aj výška kompresora. Preto vo firme zámerne zmenili výšku paketu statora, aj keď sa tým o niečo zhoršila účinnosť. Zlepšili sa ale pomery v zabudovaní do chladničky smerom na zvýšenie užitočného priestoru. Tieto kompresory sa označovali „mini“ pre malé rozmery, hmotnosť, hlučnosť a chvenie.

-v osemdesiatych rokoch japonská firma Mitsubishi Electric Corporation začala predávať na trhu prvé rotačné kompresory pre chladničky a mrazničky. Miniaturizovaný bol kompresor KLZ, ale sa ukázalo, že tieto kompresory, popri výhodách, mali aj rad závažných nevýhod, napríklad vyžadovali použiť trvale zaradený kondenzátor na zvýšenie účinnosti elektromotora, ako aj nákladné zvýšenie presnosti opracovania súčastí. Rotačné kompresory mala aj firma Toshiba. Japonské firmy ponúkali horizontálu aj vertikálnu konštrukciu rotačného kompresora s valivým piestom. Dosiahnuté výsledky:

U horizontálneho rotačného kompresora sa zmenšil objem pre zabudovanie a zväčšil sa užitočný objem chladničky asi o 10%. Chladničky s rotačným kompresorom sú drahšie, hlavne pre vysokú presnosť výroby súčastí kompresora.

Rotačné kompresory majú len vonkajšie odpruženie (tlmiace podložky, rúrky). Doprava oleja je pomocou ejektoru.

Použitie rotačného kompresora v chladiacej jednotke vyžaduje použiť spätný ventil a vzduchom chladený kondenzátor s väčšou plochou a náplňou chladiva.

Porovnanie piestového a rotačného kompresora je podrobnejšie v ďalšej kapitole. Rotačné kompresory sa však nerozšírili za hranicami Japonska.

koncom osemdesiatych rokov nastal prechod na chladivá, ktoré nenarušujú ozónovú vrstvu Zeme ODP=0 a majú malý skleníkový efekt. Na svetovom trhu sa postupne objavili kompresory s chladivami R134a, R600a, R404A, R507, R410A, R407C, CO2 a propánom.

v ďalšej etape priniesla firma Danfoss na trh kompresor TLV, ktorý pri použití elektronického termostatu pre priamu reguláciu otáčok kompresora, umožní ušetriť asi 40% energie. Pri tejto regulácii môže kompresor pracovať pri nízkych stabilných otáčkach, čím sa dosiahne výrazne nižšia hladina hluku kompresorov TLV oproti kompresorom TL a dosiahne sa výrazná úspora elektrickej energie. Pritom na kompresoroch TL sa nemuseli urobiť podstatné zmeny, elektromotor je však trojfázový s trvalým magnetom, s priamym nasávaním chladiva do valca a s elektronickým riadením elektromotora. Riadením je možno meniť chladiaci výkon a to podľa potreby v chladiacom zariadení. Otáčky môžu poklesnúť až na 2000 min-1, čo znamená aj nižší príkon a teda aj nižšiu spotrebu elektrickej energie v chladiacom zariadení. V kompresore TLV má teda nový elektromotor a elektronický riadiaci člen, ktorý je súčasťou kompresora. Rad kompresorov TLV má päť členov s objemom valca 5,6,7,8 a 9, ktoré dosahujú chladiaci výkon 85 až 160 W pri vyparovacej teplote t0 = -25°C, kondenzačnej teplote tk = 55°C a teplotách okolia, nasávacích pár a dochladzovania 32°C a pri otáčkach 4500 min-1. Nové kompresory typu BD majú objem valcov od 2.

301

4.10.2 Konštrukcia domácich piestových hermetických kompresorov a zahraničných kompresorov s valivým pohybom piestu pre chladničky a mrazničky V konkurenčnom boji o presadenie sa na trhu s rotačnými kompresormi s valivým pohybom piesta pre chladiaci a mraziaci rozsah vyparovacích teplôt mali viac výhod ako nevýhod práve piestové hermetické kompresory. Toto vyplynulo:

a/z meraní a zo skúšok kompresora na kalorimetri, skúšok hlučnosti a chvenia kompresora, a skúšok životnosti, spoľahlivosti a opotrebenia kompresora b/z meraní a zo skúšok vo finálnom výrobku (chladničke a mrazničke).

Ukázalo sa totiž, že na posúdenie kvality porovnávaných kompresorov piestového a rotačného nestačia len skúšky samotného kompresora, ale v mnohých prípadoch o prednostiach skúšaných a porovnávaných kompresorov rozhoduje správanie sa kompresora po zabudovaní do finálneho výrobku (technické, spoľahlivostné a ekonomické ukazovatele výrobku). Hlavné parametre malých hermetických kompresorov sme uviedli v kapitole 4.10.3. O nich sa stručne zmienime teraz v ďalšom. 4.10.2.1 Piestové kulisové kompresory CALEX typu ZK V podniku CALEX, na výrobu hermetických chladivových kompresorov a chladničiek a mrazničiek pre domácnosť, sa v roku 1985 zvažovala možnosť zavedenia rotačného kompresora s valivým pohybom piestu pre chladničky a mrazničky do výroby. V oddeleniach výskumu a vývoja bola hodnotená konštrukcia vtedy vyrábaného piestového kulisového kompresora a rotačných kompresorov s valivým pohybom piestu troch popredných japonských firiem, ktoré už vtedy vyrábali tieto kompresory a montovali ich do chladničiek a mrazničiek pre domácnosť, vtedy len pre japonský trh. Výsledky meraní piestových a rotačných kompresorov sme analyzovali po skúškach na kalorimetri so sekundárnym chladivom a v hlukovej komore. Hodnotenie kompresorov do značnej miery súvisí s konštrukciou kompresorov. Rad nového vývojového stupňa hermetických kompresorov ZK bol odvodený od kompresorov radu K /L27/, ktoré sú podrobne popísané v /L42/, /L43/. Kompresory ZK (obr. 236) pozostávali z motorkompresora zaveseného na ťažných pružinách pomocou závesov navarených na oceľovom plášti. Plášť bol zvarený s dvoch častí, ktoré neboli zasúvateľné, ale mali lem a v mieste lemu boli zvarené, pozrite obr. 184. Mali plynotesne zavarenú prechodku pre prívod elektrického prúdu, nástavce pre prívod, odvod a plnenie chladiva a na spodnej časti mali privarenú pätku, na ktorej sa ukladal kompresor na rám pomocou štyroch gumených tlmiacich podložiek. V mieste prechodky bola umiestnená elektrická inštalácia kompresora. Motorkompresor pozostával z vlastného kompresora a jednofázového asynchrónneho dvojpólového elektromotora. Para chladiva, vstupujúca do plášťa kompresora cez sací nástavec, omývala súčasti kompresora a elektromotor, odoberala elektromotoru stratové teplo a ochladzovala ho. Po ochladení elektromotora chladivo vstupovalo cez sací ventil do valca. Po vytlačení chladiva piestom cez výtlačný ventil, tlmiacu výtlačnú rúrku (obr.238) , ktorá tlmila kmity v dvoch na seba kolmých rovinách, sa chladivo spojovacou rúrkou dostalo do kondenzátora, kde skondenzovalo.

302

Obr.236 Kompresor CALEX ZK 0,8 Obr.237 Princíp práce rotačného kompresora

Motor pozostával zo statora a z rotora. Stator bol pripevnený štyrmi skrutkami k nosnej časti kompresora. Syntetická izolácia bola odolná účinku chladiva a oleja. Neskoršie sa stalo chladivom, nemiesto R12, R134a. Rotor bol nalisovaný priamo na hriadeli. V spodnej časti plášťa bol olej na mazanie trecích dvojíc kompresora, ale i na chladenie súčastí. Olej sa dopravoval olejovým čerpadlom. Od čerpadla sa olej dostával ku trecím dvojiciam: ložisko-hriadeľ a kľukový čap - kameň. Olej sa okrem toho rozstrekoval v hornej časti motorkompresora na plášť a ochladzoval ho. Obrázok 238 (vľavo): Hlava, sací a výtlačný tlmič a výtlačná rúrka s tlmiacou pružinou a obmedzovač výtlačného ventilu kompresora Calex, typ ZK 0,8N Obrázok 239 (vpravo): Kompresor ZK 0,8N na tlačných prúžinách pri meraní chvenia (vibrácií) metódou meracej dosky. Legenda:Tmk – ťažisko motorkompresora, Tp- ťažisko plášťa kompresora, T – ťažisko sústavy ( motorkompresora + plášťa + meracej dosky) Nosná časť kompresora bola vyrobená, podobne, ako aj piest a valec, zo sivej perlitickej liatiny. Na nosnej časti bol rozoberateľným spôsobom upevnený valec, pričom škodlivý priestor valca sa dosahoval posunutím valca a triedením tesnenia valca a mal veľkosť 2,5%. Sací a výtlačný tlmič boli výlisky vyrobené z oceľového plechu. Pracovné ventily sací a výtlačný boli vyrobené zo švédskej pásovej vysokouhlíkovej pružinovej oceli s jemnou povrchovou plochou. Vzhľadom na smer toku chladiva do valca a z valca bola konštrukcia kompresorov protismerná. Kompresory radu ZK pracovali v rozsahu vyparovacích teplôt –5oC až –30oC. Mali upínacie rozmery 70x 170 mm, ktoré boli unifikované s európskymi /napr. DANFOSS, NECCHI, ľ Unité Hermétique a ďalšími/, ale i s americkými firmami /napr. TECUMSEH/. Unifikácia sa týkala aj pripojovacích rozmerov. 4.10.2.2 Rotačné kompresory s valivým piestom Rotačný kompresor tohoto typu má v pevnom valci valivý piest a lopatku, ktorá je neustále pod tlakom pružiny, takže sa opiera o piest a tým rozdeľuje priestor medzi piestom a valcom na dva objemy, ktoré sa pri odvaľovaní piestu čo do veľkosti nepriamo úmerne menia, obr.2. Chladivo vstupuje do valca priamo zo sacieho nástavca.

303

Lopatka a piest majú priamkový kontakt. Na jednej strane lopatky vstupuje do valca nasávaný plyn, na druhej strane nastáva postupné stláčanie plynu až po jeho vytlačenie z valca cez výtlačný ventil do plášťa kompresora. Priebeh nasávania a vytláčania je kontinuálny. Škodlivý priestor je max. 1%, z čoho vyplýva vysoká objemová účinnosť rotačného kompresora. Kompresor nepotrebuje sací ventil. Je teda menej citlivý na nasatie kvapalného chladiva a na hydraulický ráz. Aj z tohoto dôvodu má lopatka v dotykovej časti s valcom zaoblenie, čím sa uľahčí prietok kvapaliny na výtlačnú stranu, resp. z výtlačnej strany na saciu jej naddvihnutím. Výtlačný ventil je vyfrézovaný do spodného ložiska. odtiaľ prúdi chladivo do plášťa. V rotačnom kompresore nedochádza ku lineárnemu pohybu, až na pohyb lopatky. Počet súčiastok je menší ako pri piestovom kompresore. Menšie sú rozmery a hmotnosť kompresora. Stabilita kompresora pri jeho činnosti sa dosahuje použitím protizávažia, ktoré je umiestnené na rotore.

Obr.240 Rotačný horizontálny kompresor Obr.241 Rotačný vertikálny kompresor Motorkompresor je tuho uložený v plášti kompresora, pričom stator je nalisovaný v plášti. Pri preprave je to výhoda, pretože nedochádza ku klepaniu motorkompresora o plášť tak, ako je to pri piestových kompresoroch, pri ktorých hlavne pri preprave železnicou, môže dôjsť ku poškodeniu. Pri práci rotačného kompresora nastáva torzné kmitanie. Kmitanie a hluk sa prenášajú priamo na plášť.

Obr.242 Zastavaný objem kompresora

v chladničke Obr.243 Priebeh tlakov vo valci – hore Obr.234 Priebeh krútiaceho momentu – dolu

304

Piest pri práci sa nedotýka valca a ani bočných prírub. Vôľa medzi nimi sa zabezpečuje presnou výrobou súčiastok, triedením. Vôľa je vyplnená mazacím olejom, ktorý tu plní mazaciu a tesniacu úlohu. Okrem toho olej slúži na mazanie ďalších trecích dvojíc rotačného kompresora. Pri mazaní sa olej mieša s parami chladiva a táto zmes je vytláčaná do plášťa kompresora, kde dochádza k prudkému poklesu rýchlosti plynu obohateného olejom a tým k odlučovaniu oleja. Chladivo, ktoré opúšťa plášť kompresora na ceste do kondenzátora má už len málo oleja. Okrem uvedenej funkcie plášťa kompresora, tento je aj tlmičom hluku. Pretože motor je v priestore vytláčaného plynu, nedochádza ku zníženiu izolačného odporu a korónovému výboju, k čomu môže dôjsť za vákua pri piestových hermetických kompresoroch. Aj keď je plynné chladivo vytláčané do priestoru plášťa, kde sa nachádza motor , teplota motora je značne pod max. dovolenou prevádzkovou teplotou, pretože je prestup tepla veľmi účinný na plášť a k dobrému ochladzovaniu prispieva vysoká hustota vytláčaného plynu – je podstatne vyššia, ako hustota sacieho plynu pri piestových kompresoroch. Motor, na rozdiel od piestových kompresorov, sa teda chladí vytláčaným plynom do plášťa kompresora. Sú známe dve konštrukčné zhotovenia týchto kompresorov: a/ s horizontálnou osou hriadeľa, obr.240 b/ s vertikálnou osou hriadeľa, obr.241. Tieto rotačné kompresory s valivým pohybom piestu pre chladničky a mrazničky sú podľa údajov japonských firiem vyrábané v Japonsku naďalej. Už v roku 1986 sa v Japonsku vyrobilo asi 3 mil. týchto kompresorov. Z literatúry nie je známe, že by japonskí výrobcovia vyvážali tieto kompresory do zahraničia. V roku 2000, na svetovej výstave v Šanghaji, sme mali možnosť vidieť tieto kompresory v stánku firmy MITSUBISHI. 4.10.3 POROVNANIE PARAMETROV PIESTOVYCH A ROTAČNÝCH KOMPRESOROV 4.10.3.1 Výhody rotačných kompresorov 1. Menší objem kompresora / menší zastavaný objem v chladničke/ Z obr.240, 241 vyplýva, že výhoda použitia rotačného kompresora v horizontálnom zhotovení je evidentná. 2. Priebeh tlaku vo valci v závislosti na uhle pootočenia kľuky, obr.243 Priebeh tlakov vo valci rotačného kompresora je vyrovnanejší, nie sú ostré špičky aké má piestový kompresor. 3.Krútiaci moment v závislosti na uhle kľuky, obr.244 Potrebný krútiaci moment počas otáčky je nižší a rovnomernejší pri rotačnom kompresore.

Obr.245 Chladiaci obeh v chladničke, resp. v mrazničke pre domácnosť s rotačným kompresorom. Legenda:

1- rotačný kompresor s valivým piestom 2- kondenzátor, 3- dehydrátor, 4- kapilára, 5- diferenciálny ventil, 6- výparník, 7- spätný ventil, 8- parný dóm.

4.Relatívne menší zdvihový objem rotačného kompresoru Pretože sací plyn vstupuje priamo do valca, chladivo sa tak neohreje. Okrem toho rotačný kompresor nemá sací ventil a preto nemá také straty na saní ako je to pri piestových kompresoroch. Z obr.245 je vidieť, že nasávanie a kompresia majú rozsah cez väčší uhol kľuky. Rýchlosť

305

prúdenia je menšia a zmenšujú sa aj straty v porovnaní s piestovými kompresormi. Pri rotačných kompresoroch prakticky neexistuje spätná expanzia a teda sa neznižuje plnenie valca. Pary sa vedú jednosmerne, takže straty stenou valca sú menšie. Preto rotačný kompresor s valivým pohybom piestu dosahuje rovnomernú výšku dopravnej účinnosti vo veľkom pracovnom rozsahu. Dopravná účinnosť rotačného kompresora je medzi 80 a 90%, pri piestových kompresoroch je len 50 a 60%. Najväčšie straty dopravnej účinnosti vznikajú pri piestových kompresoroch prehriatím sacieho plynu pre nepriame nasávanie do valca. V dôsledku veľkého rozdielu medzi dopravnou účinnosťou rotačného a piestového kompresora je relatívny zdvihový objem menší ako pri porovnateľných piestových kompresoroch.

Rotačný kompresor Piestový kompresor

Chladiaci výkon kompresora 195 W 190 W Zdvihový objem piestu 5 cm3 8,5 cm3 Dopravná účinnosť 0,85 0,55 5. Nižšia spotreba energie Na základe vysokej dopravnej účinnosti rotačného kompresora s valivým pohybom piestu sa dosahuje pri stacionárnych podmienkach nižšia spotreba energie a tým aj vysoký chladiaci faktor. 6. Menšia hmotnosť a rozmery. Menší počet súčiastok. Tento bod súvisí s bodom 1. 7. Odolnosť proti hydraulickému rázu Odolnosť proti hydraulickému rázu je vyššia ako pri piest. kompresoroch. 4.10.3.2 Nevýhody rotačných kompresorov 1. Vysoká požadovaná presnosť súčiatok Týka sa to piestu, lopatky a valca, ktoré navyše musia byť v axiálnom i radiálnom smere navzájom vytriedené. 2. Vysoké výrobné náklady Tento bod súvisí s bodom 1. Okrem toho sú vyššie náklady aj na chladničku, resp. mrazničku, pretože do chlad. okruhu je nevyhnutný diferenciálny a spätný ventil a je potrebné tvarovať potrubia. 3. Väčšie chvenie a hlučnosť Kompresor a motor nie sú zavesené v plášti ako je tomu pri piestových kompresoroch, ale sú nalisované v plášti rotačného kompresora. Chvenie, spôsobené lopatkou, nie je možné staticky vyvážiť: vzniká v dôsledku premenlivého momentu. Výsledné chvenie sa musí absorbovať celkovou sústavou chlad. agregátu a to pri rozbehu, pri zastavení a pri prevádzke kompresora a to tvarovaním sacej a výtlačnej rúrky, ktoré sú prispájkované na kompresor. Toto však vyžaduje zvýšené výrobné náklady pre výrobcu chladničiek, resp. mrazničiek. Taktiež je vyššia prácnosť chladničiek, resp. mrazničiek. Tvar a dĺžky jednotlivých úsekov potrubí chladničiek sa nesmú zmeniť ani pri preprave. 4. Rotačný kompresor nemá tak dôkladne preverenú technológiu výroby 5. Čím je kompresor menší a pracuje s vyšším tlakovým pomerom, tým väčšie sú problémy s utesnením Pri vyššom tlakovom pomere klesá životnosť a zvyšuje sa opotrebenie lopatky a piesta. 6. Potreba rozbehového kondenzátora Rotačný kompresor je v prevádzke pod kondenzačným tlakom – vytláčaný plyn sa nachádza v priestore plášťa. Tento objem vytláčaného plynu sa v dobe státia dopravuje cez škrtiaci orgán na saciu stranu systému až po vyrovnanie tlaku. Takto nastáva súčasne v každej pracovnej perióde transport tepla plynom v chladiacom alebo mraziacom oddelení. Pomocou tzv. diferenciálneho ventilu sa môže zamedziť vyrovnanie tlakov a môže sa zamedziť i energeticky škodlivému

306

transportu tepla, obr.245. Pri spustení musí kompresor rozbiehať, pri použití takéhoto ventilu, vždy oproti vysokému rozdielu tlakov. Preto je nevyhnutný rozbehový kondenzátor. Súčasne je výparník z nízkotlakovej strany chránený spätným ventilom. 7.Väčšie množstvo chladiva v chlad. obehu chladničky, resp. mrazničky Pri vyšších tlakoch je rozpustnosť chladiva v oleji vyššia. Z toho dôvodu je väčšia náplň chladiva v porovnaní s piestovým kompresorom. 8.Neexistujúci servis v Európe s takýmito kompresormi. Okrem toho rotačné kompresory nemajú unifikované a pripojovacie rozmery s piestovými kompresormi, takže, v prípade potreby, nie sú zameniteľné za piestové kompresory a náhrada sa musí robiť len rotačným kompresorom. Táto skutočnosť by vyvolala kritickú situáciu pri prechode výroby na rotačné kompresory. Konkurenčný boj firiem vyrábajúcich hermetické kompresory a zvýšené požiadavky zákazníkov na ne dosiahli, že výrobcovia kompresorov začali dodávať kompresory s kľudným a tichým chodom pri behu a rozbehu, so zníženou spotrebou elektrickej energie (vyšším COP). Nastal rozvoj chladiacich a mraziacich zariadení a malých klimatizátorov pre domácnosť ako aj rozvoj malých distribučných a priemyselných zariadení. Na trhu sa objavili firmy, ktoré ponúkali hermetické kompresory, aké požadoval trh. Popri piestových kompresoroch sa presadili v hermetickom zhotovení kompresory rotačné s valivým piestom, scroll, skrutkové a turbokompresory. V roku 1990 sa vo svete vyrobilo asi 80 miliónov hermetických kompresorov. Z toho počtu asi o 75% boli kompresory pre chladničky a mrazničky pre domácnosť. Kompresor sa podieľa veľkou časťou na investičných nákladoch na chladiace zariadenie – to platí pre veľké i malé chladiace zariadenia. Spoľahlivosť a životnosť chladiaceho zariadenia je určená hlavne spoľahlivosťou a životnosťou kompresora. 4.10.4 Hlavné parametre malých hermetických kompresorov pre chladničky a mrazničky pre domácnosť V tejto oblasti najmenších chladiacich výkonov si piestové kompresory zachovali dominantné postavenie. Prevážna väčšina hermetických kompresorov, ktoré sa používajú v chladiacej technike pre domácnosť sú piestové hermetické kompresory. Rozhodujúce parametre týchto kompresorov sú: -spoľahlivosť, -malé rozmery a nízka hmotnosť, -malá hladina hluku a nízke chvenie a -čo najvyššie výkonové číslo. 4.10.4.1 Veľká spoľahlivosť piestových hermetických kompresorov Malé piestové hermetické kompresory sa vyrábajú s veľkou presnosťou na presných strojoch a automatických výrobných linkách v klimatizovaných výrobných halách a montážnych priestoroch s prísnou kontrolou teploty a vlhkosti. Medzioperačná kontrola preveruje rozmery vyrobených súčasti, dosiahnutú drsnosť a kruhovitosť, na kompresoroch sa voľným výberom kontroluje výkon, rozbeh a hlučnosť kompresora. Vyššie sme spomenuli kroky, ktoré prispeli ku kvalite kompresorov, ich spoľahlivosti a ich bezpečnosti:

zavedením hermetických kompresorov sa odstránila upchávka, ktorá je pri otvorených kompresoroch zdrojom únikov chladiva a oleja

307

namiesto celulózovej izolácie sa zaviedla syntetická izolácia, čo umožnilo povoliť vyššie teploty v kompresore

použitím rozbehového zariadenia s PTC na spúšťanie elektromotorov sa znížila hlučnosť a odstránila sa poruchovosť rozbehového relé.

V dôsledku len výskytu malých porúch sa dosahuje životnosť malých hermetických kompresorov viac ako 10 rokov, čo predstavuje 50 000 až 80 000 prevádzkových hodín. 4.10.4.2 Malé rozmery, nízka hmotnosť a malé zastavané miesto hermetického piestového kompresora vo finálnom výrobu Od roku 1930 do roku 1960 sa hmotnosť hermetických kompresorov znížila asi na desatinu, pričom konštrukčný objem sa zmenšil na polovicu. Ku zníženej hmotnosti najviac prispelo zavedenie dvojpólových namiesto štvorpólových motorov. Ak v roku 1950 bola hmotnosť 100 W kompresora asi 14 kg, dnes sa dosahuje hmotnosť 6,5 kg /L25/. 4.10.4.3 Nízka hladina hluku piestového hermetického kompresora Dnešné chladničky a mrazničky pre domácnosť dosahujú hladinu hluku nižšiu ako 35 dB/A a jej dodŕžanie ovplyvňujú tieto faktory hlučnosti kompresora:

hlučnosť pri rozbehu a zastavení hluk prenášaný vzduchom pulzácie prenášané plynným chladivom kompresora chvenie (vibrácie) kompresora prenášané hmotou kompresora.

4.10.4.4 Vysoké výkonové číslo COP Ako kritérium pre náklady na energiu chladiaceho zariadenia sa zaviedlo tzv. výkonové číslo COP (resp. chladiaci faktor označený symbolom ε, alebo aj merný chladiaci výkon ε):

COP = ε = P

Q

0 = )( príkonenergiejelektrickespotreba

výkonchladiaci (

W

W) (156)

Výkonové číslo veľmi závisí na teplotách chladiaceho okruhu, preto sa kompresory skúšajú pri pevných porovnávacích podmienkach. Tieto teplotné podmienky sme uviedli na strane 197 v /L19/ pod názvom porovnávacie podmienky malých hermetických chladiacich zariadení CECOMAF (Európske združenie výrobcovocv malých chladiacich zariadení) a taktiež porovnávacie podmienky pre malé zariadenia EER (Energy Efficiency Ratio, sú platné v USA). V každej z etáp vývoja, ktoré sme uviedli vyššie, sa výkonové číslo zvýšilo, každá etapa priniesla zlepšenie výkonového čísla. Nové optimalizované konštrukcie zlepšili podmienky mazania, rozmerov ložísk, geometrie valca, tlmičov a ventilov. 4.10.5 Rozbeh a zastavenie malého piestového hermetického chladivového kompresora Pre rozbehový režim hermetického kompresora platí pohybová rovnica:

dt

dIMM b

. (N.m) (157)

kde: M - rozbehový moment elektromotora (N.m) Mb - brzdiaci moment mechanizmu kompresora (N.m) I - hmotný moment zotrvačnosti od hmôt, ktoré sa uviedli do pohybu (kg.m2)

308

ω - uhlová rýchlosť (rad.s-1) t - čas (s) Elektromotory malých hermetických piestových kompresorov sa konštruujú podľa podmienok v chladiacom okruhu, do ktorého sa majú zabudovať a to predovšetkým s ohľadom na riadenie prietoku chladiva:

expanznou (škrtiacou) kapilárou, resp. expanzným (škrtiacim ventilom.

Chladiace okruhy so škrtiacou kapilárou Chladiace okruhy pre chladničky, mrazničky a mraziace truhlice majú reguláciu prietoku chladiva so škrtiacou kapilárou a pre ne sa môžu použiť hermetické kompresory s elektromotorom s nízkym záberovým momentom (LST). Vyžadujú však vyrovnanie tlaku výtlačného s tlakom (medzi kondenzátorom) a na nízkotlakou stranou počas doby státia kompresora, teda rozdiel tlakov sa prakticky rovná nule. Ak v chladiacom nábytku sa nevyrovnajú tlaky medzi kondenzátorom a výparníkom počas doby státia, kompresor sa pokúša rozbehnúť pri rozdiele tlaku. Kompresor sa nerozbehne a kompresor vypne za veľmi krátky čas ochrana kompresora. Pri opakovaných rozbehoch sa môže poškodiť kompresor, lebo ochrana nie je dimenzovaná na takéto použitie. Doba vyrovnania tlakov Doba vyrovnania tlakov pre chladničky je 3 až 6 minút a pre chladiace truhlice 5 až 10 minút a závisí na: -veľkosti náplne chladiva -objemu výparníka

-objemu kondenzátora -na spôsobu pripojenia filterdehydrátora a -kapilárnej rúrky. Dávka chladiva a objem výparníka Dávka chladiva sa musí zvoliť tak, aby nenastalo preplnenie výparníka chladivom – medzi vstupom a výstupom výparníka musí byť taká istá teplota. Dávka chladiva je závislá na objeme výparníka a preto konštruktéri vyvíjajú snahu dosiahnuť malý vnútorný objem – aby sa dosiahol čo najkratší čas vyrovnania tlakov.

Obrázok 246 Kondenzátor s vyžarovacími drôtmi a horizontálnymi rúrkami s rôznym napojením filterdehydrátora s kapilárnou rúrkou /L46/ Kondenzátor Dlhšie vyrovnávanie tlakov nastáva pri zvislom priebehu rúrok kondenzátora s vyžarovacími drôtmi, pozrite obr.96. Takáto konštrukcia kondenzátora je nevýhodná – má

C

B

A

309

najdlhší čas vyrovnávania tlakov. Uspokojivé výsledky s touto konštrukciou sa však dosiahli s priemerom rúrok φ=5 mm. Pri chladiacich jednotkách, ktoré majú kondenzátor s vodorovnými (horizontálnymi) rúrkami (pozrite obr. 246) pri vstupe plynu hore a spáde v kondenzátore sa dosiahol najkratší čas vyrovnania tlakov. Skvapalnené chladivo sa zhromažďuje v spodnej časti kondenzátora. Z technickej praxe vyplýva, že väčší objem kondenzátora má za následok väčšie množstvo chladiva a tým aj dlhšie časy na vyrovnanie tlakov. Filterdehydrátor Spravidla sa zaraďuje na výstupe z kondenzátora a v polohe A sa vždy hromadí kvapalné chladivo a dosahuje sa najkratších časov na vyrovnanie tlakov a taktiež perly sušidla majú najmenšie opotrebenie, čo znamená malý predpoklad upchatia kapilárnej rúrky z tohto dôvodu. Kapilárna rúrka Vytvára odpor prúdeniu chladiva. Volí sa vždy veľký priemer kapilárnej rúrky a tomuto zvolenému priemeru zodpovedajúca dĺžka kapilárnej rúrky. Nemala by sa voliť menšia kapilárna rúrka s vnútorným priemerom φ=0,66 mm. Doba státia Dôležitou požiadavkou je, aby vyrovnanie tlakov nastalo skôr, ako sa kompresor uvedie do prevádzky. Ináč povedané: doba státia musí byť dlhšia ako doba vyrovnania tlakov. Na dobu státia kompresora majú vplyv tieto podmienky:

diferencia termostatu miesto dotyku čidla termostatu prívod tepla.

Termostat Ak zvolíme väčšiu diferenciu termostatu (len po konzultácii s výrobcom termostatov), rešpektujeme snahy o dosiahnutie životnosti kompresora (teda väčšia je lepšia ako menšia, lebo menšia môže poškodiť kompresor). Tepelný spád Čidlo termostatu je ovplyvňované prestupom tepla. Kompresor sa rozbehne, keď sa dosiahne zapínacia teplota termostatu. Prestup tepla nastáva izoláciou, cez tesnenie dverí a pri otváraní dverí. Prúdiace chladivo prináša ďalšie teplo počas vyrovnávania tlakov z kondenzátora do výparníka. Týmito zložkami tepla je ovplyvňované čidlo termostatu a doba státia kompresora sa môže značne zmenšiť. Výrobcovia chladničiek tieto problémy riešia niekedy tak, že namiesto analýzypríčin nerozbiehania kompresorov v chladničke a skúšok kompresora a chladničky volia také východisko, že kompresor s PTC nahradia kompresorom s rozbehovým relé a rozbehovým kondenzátorom. Chladiace okruhy s expanzným ventilom Chladiace okruhy s expanzným ventilom vyžadujú elektromotor s veľkým záberovým momentom – to znamená vtedy, keď je v okamihu rozbehu nedostatočné vyrovnanie tlakov medzi kondenzátorom a výparníkom.

310

V dôsledku pomerne veľkej hmotnosti rotora elektromotora, hmotnosti kľukového hriadeľa, kameňa, kulisy a piesta, je pri otáčaní rotora značná hybnosť, ktorá má tendenciu udržovať piest v priamočiarom pohybe aj po vypnutí kompresora. Pri spomaľovaní uvedenej kombinácie hmôt sa dosiahne bodu, kedy odpor stláčaného plynu je dostatočne veľký, aby zastavil pohyb piesta, keď sa piest blíži k hornej mŕtvej polohe. Čiastočne stlačený plyn potom tlačí piest späť, čím sa zmení smer otáčania kľukového hriadeľa a rotora elektromotora a začne sa perióda oscilácie týchto častí pohybového mechanizmu, čo vyvoláva chvenie a hluk. Niekedy sa to prejavuje nárazom kompresora o plášť. Podobná situácia nastáva pri rozbehu kompresora. Závislosť rozbehu na polohe piesta v okamihu rozbehu Zistilo sa, že schopnosť rozbehu kompresora je veľmi závislá na polohe piesta pred rozbehom. Závislosť času rozbehu na polohe piesta pred rozbehom pri jednovalcovom hermetickom kompresore je na obr.246. Obrázok 246 (vpravo): Závislosť času rozbehu na polohe piesta pred rozbehom /L46/. Legenda: a – vôľa na priemere medzi piestom a valcom je 15 μm, b – vôľa medzi piestom a valcom je 30 μm V práci /L43/ sa uvádza, že piest po vypnutí zastáva najčastejšie v troch polohách: hornej a dolnej mŕtvej polohe a pri pootočení hriadeľa z HMP 150°. Taktiež sa zistilo /L43/, že rozbeh kompresora dosiahol najväčší čas, keď sa piest nachádzal v polohe 225°. Popis riešenia pri zastavení kompresora bez rizika nárazu motorkompresora na plášť kompresora je v /L43/. Autori uvádzajú zariadenie na vypnutie kompresora v okamihu, keď uhol kľuky je v určitej oblasti. Meraním zistili, že po vypnutí prúdu sa kinetická energia otáčajúceho sa hriadeľa spotrebuje na kompresnú prácu chladiva a na prácu mechanického trenia počas troch, alebo štyroch navzájom spätných otáčok kľukového hriadeľa. Signál na vypnutie sa odvádza z kmitania plášťa kompresora a kompresor je odpojený v časovom intervale 0,01 s, ktorý zodpovedá uhlu kľuky 200°. Riadiaci systém na vypnutie kompresora je na obr.247. Obrázok 247 Riadiaci systém na tiché zastavovanie kompresora. Legenda: 1-snímač zrýchlenia, 2-filter s dolnou priepusťou, 3-tvarovač signálu, 4-synchronizačný obvod, 5-vstupný signál pre vypnutie, 6-napájací zdroj, 7-polovodičové spínacie zariadenie Ak kompresor je umiestnený v priestore s nižšou teplotou ako má kondenzátor chladiva, môže sa stať v doby státia kompresora, že do kompresora natečie kvapalné chladivo. Pri

a

b

čas (s)

φ (°)

311

nasledujúcom rozbehu kompresora môže vniknúť do valca kvapalné chladivo spolu s olejom, čo je spojené s veľkým chvením kompresora, ktoré sa končia väčšinou poruchou, alebo haváriou kompresora. Poruche a havárii z vyššie uvedených príčin zamedzí vyhrievacie zariadenie, umiestnené v kľukovej skrini kompresora, alebo na plášti kompresora, ktoré udržuje chladivo v dobe státia kompresora a stave prehriatej pary nad hladinou oleja v kľukovej skrini. Literatúra: /L1/ Blaha M: Podklady pre výpočet jednovalcových a dvojvalcových kompresorov Calex. /L2/ Cube L.H.: Lehrbuch der Kältetechnik. Triebwerkberechnung. Band 1. Vyd.: C.F.Müller, Karlsruhe, 1976. /L3/ Dolejší K.: Kompresorové chladicí zařízení s kondenzátorem chlazeným vzduchem, Praha, SNTL, 1968. /L4/ Julina M.,Venclík V., Kovář J.: Dynamika, Praha, SNTL, 1977. /L5/ Chlumský V.:Pístové kompresory. SNTL, Praha 1958. /L6/ Chlumský V., Liška A.: Kompresory. SNTL, Praha 1977. /L7/ Redkozub D.V., Jakobson B.V.: Dinamičeskije charakteristiki germetičnogo kompressora. Cholodiľnaja technika, 1972, č.4, s. 9-12. /L8/ Mazúr P.: Vliv proměnlivého zatížení na elektrický motor v průběhu jedné otáčky. Průmysl potravin, 1965, č.11-12, s. 618 – 625. /L9/ Koškin N.U.: Teplovyje i konstruktivnyje rasčety cholodiľnych mašin. Mašinostrojenije, Leningradskoje oddelenije, 1976, s. 114 – 132. /L10/ Protokol o skúške kompresora Calex typu ZK0,8 N, číslo protokolu 1153. /L11/ Zacharenko E.S. a kol.: Poršnevyje kompressory. Gosudarstvennoje naučno – techničeskoje izdateľstvo mašinostrojiteľnoj literatury, Moskva, 1961, Leningrad. /L12/ Cube, Steimle, Lotz, Kunis: Lehrbuch der Kältetechnik, Band 1, 4. vydanie, C.F.Müller Verlag, Heidelberg, 1997. /L13/ Beidenbach K.: Der Kältealagenbauer, Band 1, C.F.Müller Verlag, Heidelberg, 2002. /L14/ Blaha M., Blaha T., Blaha P.: Späť k základom, II. kniha, časť tretia – Oleje, 2007. /L15/ Blaha M., Blaha T., Blaha P.: Späť k základom, I. kniha. /L16/ Lach K.: Podklady kompresorov firmy CALEX 1992. /L17/ Planck E., Schmidt D.: Kälteanlagentechnik in Fragen und Antworten. C.F.Müller Verlag, Heidelberg, 2001. /L18/ Blaha M.:Náhradný kompresor, jeho voľba, hlavné parametre a porovnávacie podmienky. Konferencia v Starej Ľubovni 1998: „domáce a komerčné chladenie“. /L19/ Blaha M., Blaha T., Blaha P., Borbély Š.: Späť k základom, II. kniha, časť piata, „Kompresory“ 2009. /L20/ Materiály firmy Bitzer /L21/ Materiály firmy Bock /L22/ Vejnberg B.S, B,S., Vajn A.N.: Bytovyje cholodiľniki, Moskva, Piščevaja promyšlennosť, 1974. /L23/ Krugljak, I.N.:Bytovyje cholodiľmiki, Legkaja industrija, Moskva, 1974 /L24/ Mazúr P.: Vliv vůlí na parametry polohermetického kompresoru. Potravinářská a chladící technika, 1979/10, č.1 /L25/ Jakobs M. R.: Hermetische Kältemittelverdichter kleiner Leistung. Klima-Kälte-Heizung 1989/10. /L26/ Plank R.: Halbhermetische und hermetische Kompresoren. Handbuch der Kältetechnik, Springer Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, 1966, s.107.