Scrollkompressor

En scrollkompressor (også kalt rullekompressor, scrollpumpe eller scrollvakuumpumpe) er ett instrument som brukes for å komprimere luft eller kjølemiddel.[1] Den brukes i klimaanlegg, som en bilkompressor og som en vakuumpumpe. I mange boliger blir denne typen brukt i det sentrale klimaanleggssystemet og noen få klimaanlegg til bilbruk benytter en rullekompressor i stedet for de mer tradisjonelle roterende, stempel- og svingete kompressorene. En scrollkompressor som opererer i revers er en scrollutvider, og kan generere mekanisk arbeid.

Mekanisme for en scrollpumpe; her to arkimediske spiraler
Drift av en scrollkompressor

HistorieRediger

Animasjon av en spinnende scrollkompressor

Léon Creux patenterte først en scrollkompressor i 1905 i Frankrike og USA (patentnummer 801182).[2] Creux oppfant kompressoren som et roterende dampmotorkonsept, men metallstøpeteknologien i perioden var ikke tilstrekkelig avansert til å konstruere en fungerende prototype, siden en rullekompressor krever svært nøyaktig og presis støping for å fungere effektivt. I patentet fra 1905 definerer Creux en co-kretsende eller spinnende reversibel damputvidelse drevet av en fast radiusveiv på en enkelt aksel.[3] Imidlertid kunne rulleekspansjonsmotoren ikke overvinne maskineringshindringene for radial overholdelse som er forbundet med å oppnå effektivitet i rulleoperasjon som ikke ville blitt behandlet tilstrekkelig før Niels Young i 1975.[4] De første praktiske rullekompressorene dukket ikke opp på markedet før etter andre verdenskrig, da verktøy med høyere presisjon gjorde det mulig å konstruere dem. I 1981 begynte Sanden å produsere de første kommersielt tilgjengelige scrollkompressorene for klimaanlegg til biler.[1][5] De ble ikke produsert kommersielt for klimaanlegg før 1983 da Hitachi lanserte verdens første klimaanlegg med en hermetisk scrollkompressor.[6][7]

DesignRediger

En scrollkompressor bruker to sammenflettede scroller for å pumpe, komprimere eller sette under trykk fluider som væsker og gasser. Vinge-geometrien kan være evolvent, arkimediske spiral- eller hybridkurver.[8][9][10][11][12]

Ofte er en av scrollene fast, mens den andre kretser eksentrisk uten å rotere, og derved fanges opp og pumpes eller komprimeres lommer med fluid mellom rullene. En eksentrisk aksel kan gi orbitalbevegelse, men scrollen må forhindres fra å rotere, vanligvis med en kobling av Oldham-type, ekstra eksentriske tomgangsaksler eller en belgfuge (spesielt for applikasjoner med høy renhet). En annen metode for å produsere kompresjonsbevegelsen er samrotering av rullene, i synkron bevegelse, men med forskjøvet rotasjonssentre. Den relative bevegelsen er den samme som om man kretset.

Lekkasjer fra aksiale hull forhindres ved bruk av spiralformede spissforseglinger, plassert i spor på spissene på begge spiraler.[13] Disse tetningene hjelper også til med å senke friksjonen og kan byttes ut når de er slitte. Noen kompressorer bruker trykkutslippsgassen til å skyve begge rullene sammen, noe som eliminerer behovet for spisspakninger og forbedrer tetningen ved bruk. Disse kompressorene sies å slites inn i stedet for slitasje,[14][15][16][17] men andre deler som Oldham-ringen kan fortsatt slites ut.

En annen variant er med fleksible (layflat) slanger der den arkimediske spiralen fungerer som en peristaltisk pumpe, som fungerer på omtrent samme prinsipp som et tannkremtube. De har foringsrør fylt med smøremiddel for å forhindre slitasje på utsiden av pumpeslangen og for å hjelpe til med spredning av varme, og bruke forsterkede rør, ofte kalt 'slanger'. Denne klassen pumpe kalles ofte en "slangepumper". Siden det ikke er noen bevegelige deler i kontakt med væsken, er peristaltiske pumper billig å produsere. Deres mangel på ventiler, tetninger og kjertler gjør dem relativt rimelige å vedlikeholde, og slangen eller røret er en billig vedlikeholdsartikkel sammenlignet med andre pumpetyper.

See ogsåRediger

ReferanserRediger

  1. ^ a b Ushimaru, Kenji (01.02.1990). «Japanese and American competition in the development of scroll compressors and its impact on the American air conditioning industry». PNL-7240 (English). Pacific Northwest Lab., Richland, WA (USA); Energy International, Inc., Bellevue, WA (USA). Besøkt 11. april 2021. 
  2. ^ Creux, Léon. «Rotary Engine». worldwide.espacenet.com. Besøkt 11. april 2021. 
  3. ^ Bush, James W.; Beagle, Wayne P. (1994). Co-Orbiting Scroll Design and Operational Characteristics. Purdue e-Pubs. 
  4. ^ Young, Niels O. «Positive Displacement Scroll Apparatus With Axial Radially Compliant Scroll Member». worldwide.espacenet.com. Besøkt 11. april 2021. 
  5. ^ Sanden Corporation. «History». Sanden International (Europe) Ltd. Besøkt 11. april 2021. 
  6. ^ «History (1981-2000) : Hitachi Global». www.hitachi.com. Besøkt 11. april 2021. 
  7. ^ Gerken, David T.; Calhoun, John (6. mars 2000). «Design Review of Cast Aluminum Scroll Compressor Components». 2000-01-0761 (English). SAE Technical Paper. Besøkt 11. april 2021. 
  8. ^ US 4216661, Nobukatsu, Arai, "Scroll Compressor With Means For End Plate Bias And Cooled Gas Return To Sealed Compressor Spaces" 
  9. ^ US 4522575, Tischer, J. og R Utter, "Scroll Machine Using Discharge Pressure For Axial Sealing" 
  10. ^ US 4767293, Caillat, J.; R. Weatherston og J Bush, "Scroll-Type Machine With Axially Compliant Mounting" 
  11. ^ US 4875838, Richardson, Jr., Hubert, "Scroll Compressor With Orbiting Scroll Member Biased By Oil Pressure" 
  12. ^ US 4834633, Etemad, S.; D. Yannascoli og M. Hatzikazakis, "Scroll Machine With Wraps Of Different Thicknesses" 
  13. ^ Mitsuhiro Fukuta; Daisuke Ogi; Masaaki Motozawa; Tadashi Yanagisawa; Shigeki Iwanami; Tadashi Hotta. «Seal Mechanism of Tip Seal in Scroll Compressor». 22nd International Compressor Engineering Conference at Purdue. s. 1255. 
  14. ^ «VRV (Multi-Split Type Air Conditioners) | A multi-split type air conditioner for commercial buildings to provide customers with the individual zone control ability in each room and floor of a building. | Air Conditioning and Refrigeration | Daikin Global». www.daikin.com (japansk). Besøkt 11. april 2021. 
  15. ^ «How a Scroll Compressor Works | TestEquity». www.testequity.com (engelsk). Besøkt 11. april 2021. 
  16. ^ (PDF) https://climate.emerson.com/documents/copeland-scroll-digital-simple-refrigeration-solution-for-capacity-modulation-en-gb-4204140.pdf. 
  17. ^ (PDF) https://climate.emerson.com/documents/zfkq-product-catalogue-ja-jp-4231574.pdf.