Kaydırmalı kompresör - Scroll compressor

Bir kaydırma pompasının mekanizması; burada iki Arşimet spirali
Bir kaydırma kompresörünün çalışması


Bir kaydırma kompresörü (ayrıca spiral kompresör , kaydırmalı pompa ve kaydırmalı vakum pompası olarak da adlandırılır ), havayı veya soğutucuyu sıkıştırmak için kullanılan bir cihazdır . Bu kullanılan klima , bir otomobil gibi donanım supercharger (o olarak bilinen bir kaydırma tipi süperşarjör ) ve bir şekilde bir vakum pompası . Birçok konut tipi merkezi ısı pompası ve klima sistemi ve birkaç otomotiv klima sistemi, daha geleneksel döner , pistonlu ve yalpalama plakalı kompresörler yerine bir kaydırma kompresörü kullanır .

Ters yönde çalışan bir scroll kompresör, bir scroll genişleticidir ve mekanik iş üretebilir .

Tarih

Dönen Scroll Kompresör Animasyonu

Léon Creux ilk olarak 1905'te Fransa ve ABD'de bir scroll kompresörün patentini aldı (Patent numarası 801182). Creux, kompresörü bir döner buhar motoru konsepti olarak icat etti , ancak dönemin metal döküm teknolojisi, çalışan bir prototip oluşturmak için yeterince gelişmiş değildi, çünkü bir scroll kompresör etkili bir şekilde çalışmak için çok sıkı toleranslar gerektiriyordu. 1905 patentinde Creux, tek bir şaft üzerinde sabit yarıçaplı bir krank tarafından tahrik edilen, eş yörüngeli veya dönen tersinir bir buhar genişleticiyi tanımlar. Bununla birlikte, kaydırma genişletici motor, 1975'te Niels Young'ın çalışmalarına kadar yeterince ele alınmayacak olan, kaydırma işleminde verimlilik elde etmenin doğasında bulunan radyal uyumluluğun işleme güçlüklerinin üstesinden gelemedi. İlk pratik kaydırmalı kompresörler, daha sonra piyasaya çıktı. Dünya Savaşı , yüksek hassasiyetli takım tezgahlarının yapımını mümkün kıldığı zaman. 1981'de Sanden , otomobil klimaları için piyasada bulunan ilk scroll kompresörleri üretmeye başladı. Hitachi'nin dünyanın ilk hermetik scroll kompresörlü klimasını piyasaya sürdüğü 1983 yılına kadar, oda iklimlendirmesi için ticari olarak üretilmediler .

Tasarım

Bir spiral kompresör iki interleaving verilirse kullanan pompa , kompres veya basınç sıvıları gibi sıvıların ve gazların . Kanatlı geometrisi olabilir involüt , Arşimet sarmal veya hibrid eğrileri.

Çoğu zaman, kaydırmalardan biri sabitlenirken, diğeri dönmeden eksantrik olarak yörüngede döner, böylece kaydırmalar arasında sıvı ceplerini yakalar ve pompalar veya sıkıştırır. Bir eksantrik mil yörünge hareketini sağlayabilir, ancak tipik olarak Oldham tipi bir kaplin , ek eksantrik avara milleri veya bir körük mafsalı (özellikle yüksek saflıkta uygulamalar için) ile kaydırmanın dönmesi önlenmelidir . Sıkıştırma hareketini üretmenin başka bir yöntemi, kaydırmaları senkronize hareketle ancak ofset dönüş merkezleriyle birlikte döndürmektir. Göreceli hareket, biri yörüngedeymiş gibi aynıdır.

Her iki spiralin uçlarındaki oluklara yerleştirilmiş spiral şekilli uç contaları kullanılarak eksenel boşluklardan sızıntılar önlenir. Bu uç contaları ayrıca sürtünmeyi azaltmaya yardımcı olur ve aşındığında değiştirilebilir. Bazı kompresörler, uç contalarına olan ihtiyacı ortadan kaldırarak ve kullanımla birlikte sızdırmazlığı iyileştirerek, her iki spirali birlikte itmek için basınçlı tahliye gazını kullanır; bu kompresörlerin aşınma yerine eskidiği söylenir, ancak Oldham halkası gibi diğer parçalar hala aşınabilir.

Başka bir varyasyon, arşimet spiralinin bir diş macunu tüpü ile hemen hemen aynı prensipte çalışan bir peristaltik pompa gibi davrandığı esnek (düz düz) borulardır . Pompa borusunun dışının aşınmasını önlemek ve ısının dağılmasına yardımcı olmak için yağlayıcı ile doldurulmuş muhafazaları vardır ve genellikle 'hortumlar' olarak adlandırılan güçlendirilmiş borular kullanırlar. Bu pompa sınıfına genellikle 'hortum pompacısı' denir. Akışkanla temas halinde olan hareketli parçalar olmadığından peristaltik pompaların üretimi ucuzdur. Valflerin, contaların ve salmastraların olmaması, bakımlarının nispeten ucuz olmasını sağlar ve hortum veya boru, diğer pompa türlerine kıyasla düşük maliyetli bir bakım öğesidir.

Diğer pompalarla mühendislik karşılaştırması

Hava tanklı scroll kompresör

Bu cihazların, bazı uygulamalarda geleneksel kompresörlerden daha sorunsuz, sessiz ve güvenilir şekilde çalıştığı bilinmektedir. Pistonlardan farklı olarak, yörüngedeki kaydırmanın kütlesi, titreşimi en aza indirmek için basit kütlelerle mükemmel şekilde dengelenebilir. ( Oldham halkası olarak da bilinen bir Oldham bağlantısı kullanılıyorsa , yörüngedeki bir kaydırma tam olarak dengelenemez .) Parşömenin gaz süreçleri daha süreklidir. Ek olarak, ölü alan eksikliği, hacimsel verimliliğin artmasını sağlar.

Rotasyonlar ve darbe akışı

açık tip scroll kompresör

Sıkıştırma işlemi, döner kompresörler için bir dönüş ve pistonlu kompresörler için yarım dönüş ile karşılaştırıldığında, krank milinin yaklaşık 2 ila 2½ dönüşünde gerçekleşir . Titreşimli boşaltma ve emme işlemleri, pistonlu emme işlemi için yarım dönüşten daha az ve karşılıklı boşaltma işlemi için çeyrek dönüşten daha azına kıyasla tam bir dönüş için gerçekleşir. Pistonlu kompresörlerde birden fazla silindir bulunur (tipik olarak, iki ila altı arasında herhangi bir yerde), kaydırmalı kompresörlerde ise yalnızca bir sıkıştırma elemanı bulunur. Pistonlu kompresörlerde birden fazla silindirin bulunması, emme ve boşaltma titreşimlerini azaltır. Bu nedenle, bazı scroll kompresör tedarikçileri tarafından sıklıkla iddia edildiği gibi, scroll kompresörlerin pistonlu kompresörlerden daha düşük pulsasyon seviyelerine sahip olup olmadığını belirtmek zordur. Daha istikrarlı akış, kompresörün çalışma verimliliği üzerinde hiçbir etkisi olmamakla birlikte, daha düşük gaz titreşimleri, daha düşük ses ve bağlı boruların daha düşük titreşimi sağlar.

Vanalar

Scroll kompresörlerin hiçbir zaman emme valfi yoktur, ancak uygulamaya bağlı olarak bir tahliye valfi olabilir veya olmayabilir. Dinamik bir tahliye vanasının kullanımı, soğutmaya özgü yüksek basınç oranlı uygulamalarda daha belirgindir. Tipik olarak, bir klima scroll dinamik bir tahliye valfine sahip değildir. Dinamik bir tahliye vanasının kullanılması, çalışma basıncı oranı kompresörlerin yerleşik basınç oranının çok üzerinde olduğunda, geniş bir çalışma koşulları aralığında kaydırmalı kompresör verimliliğini artırır. Kompresör tek bir çalışma noktasının yakınında çalışacak şekilde tasarlanmışsa, dinamik tahliye valfi yoksa (çünkü tahliye valfinin varlığıyla bağlantılı ek tahliye akış kayıpları olduğu için) sarmal kompresör bu nokta civarında verimlilik kazanabilir. deşarj portları deşarj mevcut olduğunda daha küçük olma eğiliminde olduğundan).

Yeterlik

İzentropik kaydırma kompresörlerin veriminin kompresör bir seçili değerlendirme noktasına yakın çalışmak üzere tasarlanmıştır tipik pistonlu kompresör göre biraz daha yüksektir. Scroll kompresörler bu durumda daha verimlidir çünkü ek kısma kayıplarına neden olan dinamik bir tahliye vanasına sahip değildirler. Ancak tahliye valfi olmayan bir scroll kompresörün verimi, pistonlu kompresöre göre daha yüksek basınç oranlı çalışmada azalmaya başlar. Bu, dinamik tahliye valfi olmayan pozitif deplasmanlı kompresörlerin yüksek basınç oranlı çalışmasında meydana gelen düşük sıkıştırma kayıplarının bir sonucudur.

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

Güvenilirlik

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

2006'da büyük bir yemek servisi ekipmanı üreticisi olan Stoelting , yumuşak servis dondurma makinelerinden birinin tasarımını pistonlu kompresörden spiral kompresöre değiştirmeyi seçti . Testler sonucunda, spiral kompresör tasarımının operasyonda daha iyi güvenilirlik ve enerji verimliliği sağladığını keşfettiler.

Boy

Scroll kompresörler çok kompakt ve düzgün çalışma eğilimindedir ve bu nedenle yaylı süspansiyon gerektirmez. Bu, genel maliyeti azaltan ancak aynı zamanda daha küçük serbest hacim ile sonuçlanan çok küçük kabuk muhafazalarına sahip olmalarını sağlar. Bu, sıvı işleme açısından bir zayıflıktır. Karşılık gelen güçleri, en olası arıza noktasını, biraz daha güçlü hale getirilebilecek tahrik sistemine hareket ettiren emme valflerinin olmamasından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, kaydırma mekanizmasının kendisi sıvı alımına daha toleranslıdır, ancak aynı zamanda onu çalışırken deneyimlemeye daha yatkındır. Bir scroll kompresörün küçük boyutu ve sessiz çalışması, birimin IBM ana bilgisayarları gibi yüksek güç yoğunluklu bilgisayarlara yerleştirilmesine olanak tanır. Scroll kompresörler ayrıca birincil soğutma sıvısı için harici bağlantı gerektirmediklerinden boru tasarımını da basitleştirir.

Kaydırma Genişletici

Scroll genişletici, çoğunlukla düşük basınçlı ısı geri kazanım uygulamalarında kullanılan bir iş üreten cihazdır. Esasen tersine çalışan bir scroll kompresördür; yüksek entalpili çalışma sıvısı veya gazı kompresörün basma tarafına girer ve kompresör girişinden boşaltmadan önce eksantrik scrollu döndürür. Scroll kompresörü bir scroll genişleticiye dönüştürmek için gereken temel değişiklik, çek valfi kompresör tahliyesinden çıkarmaktır.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar