Máy nén
Nhiệm vụ
- Hút hết hơi môi chất lạnh tạo ra ở dàn bay hơi đồng thời duy trì áp suất cần thiết cho sự bay hơi ở nhiệt độ thấp.- Nén hơi từ áp suất bay hơi lên áp suất ngưng tụ và đẩy vào dàn ngưng.
- Phải có năng suất khối lượng (lưu lượng môi chất qua máy nén) phù hợp với tải nhiệt của dàn bay hơi và dàn ngưng tụ.
Yêu cầu
- Làm việc ổn định, có tuổi thọ và độ tin cậy cao.- Không ồn, không rung động.
Nguyên lí làm việc
- Máy nén của tủ lạnh gia đình chủ yếu là loại máy nén pitông 1 hoặc 2 xilanh. Ngoài ra còn có loại máy nén rôto nhưng chủ yếu sử dụng trong máy điều hòa nhiệt độ, hiếm thấy trong tủ lạnh gia đình.- Máy nén pitông dùng cơ cấu tay quay thanh truyền biến chuyển động quay của môtơ điện thành chuyền động tịnh tiến qua lại của pitông. Quá trình hút và nén thực hiện nhờ sự thay đổi thể tích của khoảng giữa pitông và xilanh.
Hình 14 mô tả nguyên lí làm việc của máy nén pitông, máy nén rôto và máy nén kiểu tấm.
Máy nén pitông (hình 14a) làm việc như sau :
- Khi trục khuỷu ở vị trí "a", pitông đạt điểm chết trên và ở vị trí "c" là điểm chết dưới. Khi khuỷu đi từ "a" đến "b" và "c" pitông đi từ trên xuống, áp suất trong khoang xilanh giảm, clapê hút 3 tự động mở ra do chênh lệch áp suất, máy nén thực hiện quá trình hút.
- Khi trục khuỷu đi tiếp tục từ "c-d-a", pitông đi lên khoảng xi lanh giảm dần, thực hiện quá trình nén. Ở một vị trí nào đó giữa "c" và "a" áp suất trong xi lanh lớn hơn áp suất đẩy, clapê đẩy mở ra cho hơi nén đi vào khoang đẩy, sau đó quá trình hút lại được lặp lại.
- Ưu điểm của loại máy nén pitông là công nghệ gia công đơn giản dễ bôi trơn, có thể đạt tỉ số nén π=Pₖ/Pₒ ≈10 với một cấp nén; nhược điểm là có nhiều chi tiết và cặp ma sát dễ mài mòn. Máy nén pitông ứng dụng rộng rãi trong tủ lạnh gia đình và cả máy lạnh có công suất lớn.
Máy nén rôto có cấu tạo như hình 14b. Xilanh 8 hình trụ đứng im. Rôto lệnh tâm 9 lăn trên bề mặt xilanh. Ngăn cách giữa khoang hút và khoang đẩy là tấm trượt 11. Khi pitông lăn trên xilanh luôn tồn tại 2 khoang, khoang hút có thể tích lớn dần và khoang nén nhỏ dần. Có 1 thời điểm khi điểm cao của rôto nằm trên tấm trượt 11 khoang nén bằng không và khoang hút đạt cực đại. Khi pitông lăn qua clapê hút lại xuất hiện 2 khoang hút và nén.
Máy nén tấm trượt (hình 14c). Xilanh 8 đứng im. Rôto lệch tâm không thay đổi vị trí. Trên rôto có bố trí các cánh trượt. Các cánh văng ra do lực li tâm. Sự thay đổi thể tích của các khoang thực hiện quá trình hút và nén hơi môi chất.
Hai loại máy nén rôto và tấm trượt có ưu điềm là đơn giản ít chi tiết, nhược điềm là công nghệ gia công khó, bôi trơn cũng khó khăn. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các loại máy điều hòa nhiệt độ cửa sổ. Ở Việt Nam người ta thường gọi là loại lốc Xantic. Vì stato của động cơ gắn liền lên vỏ ngoài của lốc nên khó quấn lại động cơ khi bị cháy.
a) Máy nén pitông; b) Máy nén roto; c) Máy nén tấm trượt.
1.Cửa hút; 2.Của đẩy; 3.Clapê hút; 4.Clapê đẩy; 5.Pitông trượt; 6.Tay biên; 7. Trục khuỷu; 8.Xilanh; 9.Pitông lăn lệch tâm; 10.Cánh trượt; 11.Tấm trượt.
Năng suất lạnh và công nén
Năng suất lạnh của máy nén tinh bang W, kW hoặc kcal/h là lượng nhiệt mà máy lạnh thu được ở nhiệt độ thấp dề thải ra môi trường. Năng suất lạnh của máy nén không cố định.Năng suất lạnh của một máy nén phụ thuộc rất nhiều điều kiện làm việc của hệ thống lạnh như: nhiệt độ bay hơi, tₒ nhiệt độ môi trường ta, nhiệt độ ngưng tᵤ tₖ, và tình trạng của máy nén như độ mài mòn, clapê hút, clapê đẩy, độ rò rỉ môi chất từ khoang áp suất cao đến khoang áp suất thấp. Riêng sự phụ thuộc vào năng suất lạnh của một lốc vào chế độ vận hành đặc biệt vào nhiệt độ bay hơi và ngưng tụ (tₒ và tₖ) ta có thể thấy rõ trên đồ thị hình 15. Nếu gọi năng suất lạnh của một máy nén ở nhiệt độ làm việc có nhiệt độ bay hơi t'ₒ=-15°C và nhiệt độ ngưng tụ ở tₖ=+30°C là năng suất lạnh tiêu chuẩn của máy nén. Qₒₜ꜀ và năng suất lạnh ở một chế độ bất kì là Qₒ, qua đồ thị hình 15a ta thấy Qₒ giảm khi ta tăng và tₒ giảm và ngược lại Qₒ tăng khi tₖ giảm hoặc tₒ tăng. Nₑ là công nén hữu ích ở chế độ bất kì và Nₑₜ꜀ là công nén hữu ích ở chế độ tₒ=-15°C và tₖ=+30°C.
Nₑ tăng khi tₖ tăng hoặc tₒ tăng và Nₑ giảm khi tₖ giảm hoặc tₒ, giảm. Chính vì vậy về mùa đông khi nhiệt độ ngoài trời thấp, nhiệt độ ngưng tụ giảm ta thấy tủ lạnh tiêu tốn ít điện và đặc biệt làm đá nhanh và nhiều. Mùa hè càng nóng làm đá càng lâu và lượng đá làm ra càng ít, tủ tiêu tốn nhiều điện năng, một phần vì công nén tăng, một phần vì tủ làm việc hầu như liên tục không nghỉ. Bởi vậy, để tạo điều kiện thuận lợi cho tủ lạnh làm việc ta phải đặt tủ ở chỗ thoáng gió mát mẻ, không gần nguồn nhiệt có thể làm tăng nhiệt độ ngưng tụ như bếp, ánh nắng mặt trời.
Hình 15.Sự phụ thuộc của Qₒ Nₑ vào nhiệt độ bay hơi và ngưng tụ.
Cấu tạo lốc của tủ lạnh gia đình (tủ ZИЛ và CAPATOB).
Lốc của tủ lạnh gia đình gồm có máy nén và động cơ điện bố trí trong một vỏ thép hàn kín. Máy nén đảm bảo việc hút hơi môi chất từ dàn bay hơi, nén lên áp suất cao và đẩy vào dàn ngưng tụ, đảm bảo sự tuần hoàn của môi chất trong hệ thống lạnh. Lốc là cụm chi tiết phức tạp nhất, quyết định khảnăng làm việc, chỉ tiêu kinh tế, độ ồn... của tủ lạnh. Lốc được coi là trái tim của hệ thống lạnh vì đối với cả hệ thống lạnh nó cũng quan trọng như trái tim của một cơ thể sống. Máy nén của tủ lạnh gia đình thường có một xilanh, một pitông, thanh truyền trục khuỷu hoặc trục lệch tâm Các tủ ZИЛ và tủ CAPATOB thường sử dụng loại blốc đường kính xilanh 27mm, hành trình pitông 15 hoặc 16mm, tốc độ quay 1450v/ph công suất động cơ 93W, năng suất lạnh khoảng 120-140kcal/h.
Hình 16 mô tả hình dáng bên ngoài của máy nén.
Hình 16. Hình dáng bên ngoài của máy nén tủ lạnh.
Hình 17. Máy nén và rôto kiểu ФГo
1.Xilanh; 2.Pitông; 3. Nắp xilanh; 4. Clapê hút; 5.Tấm đế clapê; 6.Clapê đẩy; 7.Tấm nắp khoang hút; 8.Đinh tán; 9.Ống tiêu âm đầu đẩy; 10.Tay biên; 11.Trục khuỷu; 12.Rôto; 13.Ổ trượt; 14.Vòng chặn; 15.Chốt định vị; 16.Ống hút dầu; 17.Thân máy nén.
lắp ráp tất cả các chi tiết còn lại lên nó. Xilanh được đúc liền lên thân máy nén.
Hình 18.Thân máy nén
Hình 19. Ống tiêu âm và nắp xilanh
Hình 20.Sơ đồ làm việc của clapê hút và nén
a) Quá trình hút; b) Quá trình nén.
1.Xilanh; 2.Clapê hút; 3.Ống hút; 4.Nắp xilanh; 5.Khoang hút; 6.Đinh tán; 7. Nắp khoang hút; 8.Khoang đẩy; 9.Clapê đẩy; 10. Đế van đẩy; 11.Ống đẩy.
Hình 21.a) Clapê đẩy
b) Clapê hút
Clapê hút và Clape đẩy (hình 21) được chế tạo từ thép giầu cacbon, có độ đàn hồi cao. Các clapê đều làm việc tự động, đóng mở do chênh áp suất hai phía. Khi pitông đi xuống, áp suất trong xilanh nhỏ hơn áp suất khoang hút 5, clape hút mở (cả vành trong của clapê mở xuống phía dưới) cho hơi đi vào xilanh. Pitông đi lên, hơi được nén lên áp suất cao. Khi áp suất trong xilanh lớn hơn áp suất khoang đẩy 8 thì clapê đẩy mở (toàn bộ vành ngoài bị nâng lên) cho hơi nên đi vào khoang đẩy.
Bộ tiêu âm đường hút gồm 2 ngăn và đường đẩy 4 ngăn. Các ngăn có các màng ngăn cách và thông với nhau bằng các lỗ nhỏ. Chức năng của nó giống như của các ống bô xe máy là giảm độ ồn hay giảm thanh khi máy nén làm việc.Pitông của máy nén (hình 22) được chế tạo bằng thép. Trên dầu xilanh có tiện 2 rãnh giữ dầu đề bồi trơn và làm kín. Thanh truyền hay tay biên (hình 23) được chế tạo bằng gang. Phía dưới có thể tháo rời để lắp vào trục khuỷu, không có bạc lót dưới được bắt chặt lên chi tiết trên bằng 2 bu lông. Lỗ phía trên để lắp vào chốt pitông. Chốt pitông được định vị với tay biên băng chốt định vị 4 khớp vào lỗ định vị trên tay biên (hình 24). Nhờ có lò xo 3, và nêm 5 mà chốt định vị 4 có thề định vị được chốt pitông vào tay biên.
Hình 22. Cơ cấucấu piông, tay biên và trục khuỷu.
Hình 23. Tay biên.
Hình 24. Cơ cấu định vị chốt pitông.
1.Pitông; 2.Chốt pitông; 3.Lò xo; 4.Chốt định vị; 5.Nêm; 6.Tay biên.
Phương pháp định vị trên đảm bảo mối lắp ghép làm việc rất tin cậy và không gây ồn. Trục khuỷu chế tạo bằng thép, không xử lí nhiệt, có 2 gối đỡ lắp vào chân máy, một khuỷu để lắp tay biên, đầu dài đè lắp rôto. Trên trục khuỷu còn bố trí một rãnh lệch tâm để lắp với pitông bơm dầu bôi trơn. Pitông luôn ép sát lên rãnh lệch tâm nhờ lò xo của bơm dầu. Khi trục quay dầu sẽ được bơm từ dưới lên để bôi trơn các chi tiết. Nguyên lí bơm dầu giống như mô tả trên hình 14b. Nhờ phương pháp bôi trơn này mà tất cả các chi tiết và bề mặt ma sát được bôi trơn dễ dàng và đầy đủ. Sơ đồ bôi trơn máy nén được biểu diễn trên hình 26. Dầu bôi trơn ở phía dưới của vỏ máy nén được bơm dầu hút lên qua miệng hút và ống hút dầu trong thân máy nén và được bơm vào rãnh dọc trong gối dã chính của trục. Từ đây, dầu đi theo lỗ dầu bố trí trên má trục và ngõng trục dè bôi trơn cho ổ trục trước và ở trượt của thanh truyền. Từ ổ trục trước dầu đi qua van giảm áp và đổ vào khoang trong giữa pitông và xilanh. Dầu tràn vào các rãnh trơn trên bề mặt xilanh để bôi trơn và làm kín khoang công tác của xilanh, chốt pitông và tay biên sau đó tràn ra ngoài theo lỗ dầu bố trí bên phải xilanh. Rãnh tròn trên bề mặt xilanh nằm ở phía dưới bề mặt pitong khi pitong ở vị trí thấp nhất nên nó không ảnh hưởng đến quá trình làm việc của máy nén.
Hình 25. Các chi tiết của bơm dầu (pitông dầu lò xo và hộp lò xo).
Hình 26. Sơ đồ bôi trơn máy nén
Đề đảm bảo bơm dầu làm việc bình thường, cửa hút dầu phải ngập trong dầu. Clapê giảm áp điều chỉnh lượng dầu vào xilanh.
Vỏ máy nén và cơ cấu treo. Vỏ máy nén của tů ZИЛ và CAPATOB là một ống hình trụ, hai đầu có nắp hàn kín. Phía trong vỏ có gờ hình tròn, một phía dùng để ép cố định máy nén, một phía để lắp stato của động cơ. Những chi tiết của máy nén và vỏ máy
Vỏ máy nén và cơ cấu treo. Vỏ máy nén của tů ZИЛ và CAPATOB là một ống hình trụ, hai đầu có nắp hàn kín. Phía trong vỏ có gờ hình tròn, một phía dùng để ép cố định máy nén, một phía để lắp stato của động cơ. Những chi tiết của máy nén và vỏ máy
Hình 27. Vỏ và các chi tiết máy nén kín (lốc tủ ZИЛ và CAPATOB)
nén được biểu diễn trên hình 27. Thân của máy nén và stato dộng cơ được lắp và siết chặt lại với nhau bằng 4 bulông.
Trên nắp phía stato có bố trí các tiếp điểm điện (3 cọc đấu điện) để nhận nguồn điện từ bên ngoài cho các cuộn dây của stato, ngoài ra còn ống nối để nạp dầu, nạp môi chất và ống hút nối từ dàn bay hơi về. Trên nắp phía máy nén có bố trí ống dây nối với dàn ngưng tụ. Trên các nắp còn bố trí tai treo vào vỏ tủ.
Trên nắp phía stato có bố trí các tiếp điểm điện (3 cọc đấu điện) để nhận nguồn điện từ bên ngoài cho các cuộn dây của stato, ngoài ra còn ống nối để nạp dầu, nạp môi chất và ống hút nối từ dàn bay hơi về. Trên nắp phía máy nén có bố trí ống dây nối với dàn ngưng tụ. Trên các nắp còn bố trí tai treo vào vỏ tủ.
Hình 28a. Máy nén ФГ 0,100
1.Vỏ; 2.Stato; 3.Thân máy nén; 4.Xi lanh; 5.Pitông; 6.Tay quay; 7.Thanh trượt; 8.Con trượt; 9.Ống dây; 10.Nắp; 11.Trụ lệch tâm; 12.Chốt định vị; 13.Lò xo chống rung.
Vì máy nén không cân bằng được hoàn thiện nên khi chạy bao giờ cũng có rung động, đặc biệt là khi khởi động và dừng máy vì vậy tai treo của máy nén không bắt trực tiếp lên vỏ tủ mà gián tiếp qua 2 lò xo. Các lò xo này sẽ loại trừ những rung động của máy nén, giảm ồn và không gây rung động vỏ tủ lạnh.
Các loại lốc kín có dạng hình trụ nằm ngang đều có cơ cấu lò xo chống rung treo bên ngoài. Các loại lốc có dạng hình trụ đứng thường có 3 hoặc 4 lò xo chống rung bố trí bên trong vỏ máy nén. Hiệu quả chống rung và chống ồn của loại lò xo bố trí trong vỏ tốt hơn. Tuy nhiên cơ cấu lò xo treo bên ngoài cho phép kẹp chặt hoặc cố định máy nén vào vỏ tủ khi vận chuyển.
Đại diện cho lốc kiều hình trụ đứng sản xuất ở Liên Xô cho loại tủ lạnh gia đình kiểu ФГ 0,100 (hình 28 a, b). Máy nén ФГ 0,100 có trục thẳng đứng và xi lanh nằm ngang. Tốc độ 50 v/s (3000v/ph) đường kính xilanh 22mm, hành trình pitông 12mm. Năng suất lạnh (ở tₒ=-20 °C và t=55°C là 116W (100kcal/h). Cơ cấu truyền động là trục lệnh tâm thanh truyền. Nhờ thanh trượt 7 và con trượt 8, khi trục quay, tay quay 6 chuyển động làm cho pitông chuyển động qua lại trong xilanh thực hiện quá trình hút và nén.
Các loại lốc kín có dạng hình trụ nằm ngang đều có cơ cấu lò xo chống rung treo bên ngoài. Các loại lốc có dạng hình trụ đứng thường có 3 hoặc 4 lò xo chống rung bố trí bên trong vỏ máy nén. Hiệu quả chống rung và chống ồn của loại lò xo bố trí trong vỏ tốt hơn. Tuy nhiên cơ cấu lò xo treo bên ngoài cho phép kẹp chặt hoặc cố định máy nén vào vỏ tủ khi vận chuyển.
Đại diện cho lốc kiều hình trụ đứng sản xuất ở Liên Xô cho loại tủ lạnh gia đình kiểu ФГ 0,100 (hình 28 a, b). Máy nén ФГ 0,100 có trục thẳng đứng và xi lanh nằm ngang. Tốc độ 50 v/s (3000v/ph) đường kính xilanh 22mm, hành trình pitông 12mm. Năng suất lạnh (ở tₒ=-20 °C và t=55°C là 116W (100kcal/h). Cơ cấu truyền động là trục lệnh tâm thanh truyền. Nhờ thanh trượt 7 và con trượt 8, khi trục quay, tay quay 6 chuyển động làm cho pitông chuyển động qua lại trong xilanh thực hiện quá trình hút và nén.
Hình 28b
Cơ cấu bôi trơn của loại máy nén này khác cơ cấu bôi trơn mô tả trên hình 26. Trên trục đặt thẳng đứng có bố trí các rãnh xoắn từ dưới lên sao cho khi trục quay dầu bôi trơn có thể được hút từ dưới lên qua lỗ ở dầu trục ngập trong dầu nhờ lực li tâm và sau đó được dẫn tới bôi trơn cho các bề mặt ma sát. Dầu còn văng ra bề mặt trong của vỏ. Khi chảy xuống, dầu truyền nhiệt cho vỏ để làm mát động cơ và máy nén. Các clapê hút và đẩy có tính đàn hồi cao, được lắp côngxôn. Các ngăn tiêu âm đường hút và đường dây bố trí ngay trên thân máy 3. Xilanh 4 và stato lắp ngay trên thân máy 3 bằng bulông.
Lò xo chống rung 13 được bố trí trong vỏ máy. Ống đẩy 9 có các vòng đàn hồi, bởi vậy mà độ rung cũng như tiếng ồn của kiểu lốc này truyền ra vỏ máy nhỏ hơn so với kiểu lò xo chống rung đặt bên ngoài.
Nắp 10 được hàn với vỏ 1 và do cách bố trí nắp 10 cũng như chốt định vị 12, máy nén không thể bị trật ra khỏi vị trí kể cả khi vận chuyền sai tư thế.
Do tốc độ vòng quay lớn lên gấp 2, cấu tạo máy nên gọn nhẹ hơn so với kiểu trụ ngang khối lượng máy nén giảm được 1,5 lần.
Lắp ráp máy nén
Lốc của tủ lạnh gia đình có yêu cầu về độ tin cậy cũng như sự ổn định làm việc rất cao. Nó được thiết kế chế tạo để có khả năng làm việc liên tục từ 15 đến 25 năm không phải thay dầu bôi trơn không phải bảo dưỡng sửa chữa. Chính vì lí do đó nên yêu cầu đối với vật liệu chế tạo, do gia công chính xác các chi tiết nhất là các cặp ma sát, sự làm sạch làm bóng bề mặt cũng như chất lượng lắp ráp rất cao...Lò xo chống rung 13 được bố trí trong vỏ máy. Ống đẩy 9 có các vòng đàn hồi, bởi vậy mà độ rung cũng như tiếng ồn của kiểu lốc này truyền ra vỏ máy nhỏ hơn so với kiểu lò xo chống rung đặt bên ngoài.
Nắp 10 được hàn với vỏ 1 và do cách bố trí nắp 10 cũng như chốt định vị 12, máy nén không thể bị trật ra khỏi vị trí kể cả khi vận chuyền sai tư thế.
Do tốc độ vòng quay lớn lên gấp 2, cấu tạo máy nên gọn nhẹ hơn so với kiểu trụ ngang khối lượng máy nén giảm được 1,5 lần.
Lắp ráp máy nén
Các chi tiết của máy nén như xilanh, pitông, trục khuỷu ổ đỡ,... được gia công theo độ chính xác cấp 2 và phân loại kích thước khi lắp để các cặp ma sát có độ chênh kích thước có khi chỉ vài µm.
Độ bóng bề mặt các chi tiết ma sát gia công theo độ chính xác cấp 10 và khi lắp ráp phải chọn từng cặp tương ứng đề dạt các dung sai tối ưu.
Dung sai lắp ghép giữa các cặp ma sát chính như sau:
| mm | |
| Xilanh/pitông | 0,010 - 0,016 |
| Trục khuỷu/ổ đỡ | 0,012 - 0,024 |
| Trục khuỷu/tay biên | 0,012 - 0,024 |
| Pitông/chốt pitông | 0,008 - 0,016 |
Trong quá trình lắp ráp, các bề mặt ma sát sẽ được hiệu chỉnh và khi lắp xong phải tiến hành thử, nghiệm năng suất hút của máy nén.
Năng suất lạnh của máy nén xác định bằng năng suất hút hoặc năng suất nén không khí tới các áp suất khác nhau. Lưu lượng không khí do được của mỗi loại cần phải tương ứng với tính toán lí thuyết. Nếu năng suất hút do được quá nhỏ so với tính toán, chắc chắn đã có các trục trặc khi lắp ráp. Hình 29 giới thiệu sự phụ thuộc của năng suất hút máy nén kiểu ФГ 0,14. Ngoài chỉ tiêu về năng suất hút còn phải thử nghiệm để xác định các chỉ tiêu về tiếng ồn, độ sạch, độ khô, độ cách điện giữa các cuộn dây và vỏ.
Các thử nghiệm để xác định các chỉ tiêu của máy nên đặc biệt quan trọng khi tiến hành sửa chữa bảo dưỡng và lắp ráp lại. Phần thử nghiệm này sẽ được đề cập chi tiết hơn ở phần sửa chữa tủ lạnh gia đình.
Các lốc tủ lạnh của hãng TECUMSEH của Mĩ rất hay gặp. Hình 30a mô tả cấu tạo của loại máy nén kí hiệu AE. Máy nén được bố trí phía trên, còn động cơ bố trí ở phía dưới. Dầu được hút lên qua ống 9. Hơi được nén ở xilanh vào khoang nén 6 đi qua ống tiêu âm (hộp tiêu âm 2 và 3). Các tiếp điểm điện.
Hình 29. Năng suất hút của máy nén ở các áp suất đầu đẩy khác nhau.
a) Hành trình pitông 15mm; b) Hành trình pitông 16mm.
bố trí phía dưới vỏ. Các lốc dùng cho các chế độ bốc hơi nhiệt độ sâu công suất 1/6 và 1/5HP (mã lực) có bố trí ống làm mát dầu 10 theo kiểu ông nhiệt gần phía ngoài gần vào dàn ngưng. Môi chất R12, năng suất lạnh từ 120 đến 250W cho nhiệt độ sôi thấp và từ 450 đến 900W cho nhiệt độ sôi cao.
Đường kính xilanh từ 20,8 đến 25,4mm, hành trình pitông từ 9,2 đến 14,9mm, vòng quay đạt 3600v/ph.
Công suất động cơ định mức từ 1/20 đến 1/5HP, nặng từ 7,3 đến 8,9kg. Vỏ hình ôvan dài 197mm, rộng 153mm vát ở phía trên.
Ở các tủ lạnh và thiết bị thương nghiệp người ta không những sử dụng các loại ốc một xi lanh như mô tả ở trên mà sử dụng cả các loại lốc 2 xilanh chế tạo cho mục đích điều hòa nhiệt độ.Đường kính xilanh từ 20,8 đến 25,4mm, hành trình pitông từ 9,2 đến 14,9mm, vòng quay đạt 3600v/ph.
Công suất động cơ định mức từ 1/20 đến 1/5HP, nặng từ 7,3 đến 8,9kg. Vỏ hình ôvan dài 197mm, rộng 153mm vát ở phía trên.
Hình 30a. Máy nén AE hãng TECTECUMSEH.
1.Stato; 2.Hộp tiêu âm; 3.Ống đẩy; 4.Trục khuỷu; 5.Xilanh; 6.Khoang đầy; 7.Tiếp điện; 8.Roto vào cuộn dây; 9.Ống dầu; 10.Ống làm mát dầu.
Nhiều hãng lớn ở tây Âu cũng sản xuất lốc theo giấy phép của hãng TECUMSEH như các hãng của Anh, Pháp, Italya.
Các lốc DANFOSS (Đan Mạch), DKK(CHDC Đức) cũng thường hay gặp ở Việt Nam. Hình 30b mô tả cấu tạo của lốc tủ lạnh kiểu PW của DANFOSS.
Các lốc DANFOSS (Đan Mạch), DKK(CHDC Đức) cũng thường hay gặp ở Việt Nam. Hình 30b mô tả cấu tạo của lốc tủ lạnh kiểu PW của DANFOSS.
Hình 30b. Máy nén PW của hãng DANFOSS
1.Kẹp nối điện; 2. Tiếp điểm điện; 3.Xilanh; 4.Ống nối; 5.Vỏ máy; 6.Lò xo chống rung; 7.Ống đẩy; 8.Stato; 9.Thân máy nén.
Máy nén dùng cho tủ lạnh có một xilanh. Xilanh 3 và roto 8 được lắp lên thân máy nén 9 bằng bulông. Ống 4 nối từ buồng tiêu âm ra đầu dẩy 7 có nhiều vòng xoắn để chống rung. Kiểu bố trí động cơ phía dưới, máy nén phía trên có ưu điểm là độ ồn giảm vì phần xilanh pittông chỉ nằm ở vùng hơi, thân máy nén ít rung hơn. Kích thước (208 × 177)mm cao từ 172 đến 210mm.
Máy nén DANFOSS sử dụng cho nhiệt độ sôi từ -5 đến -25°C và nhiệt độ ngưng tụ mức là 55°C.
Máy nén DANFOSS sử dụng cho nhiệt độ sôi từ -5 đến -25°C và nhiệt độ ngưng tụ mức là 55°C.
Hình 30c.Máy nén DKK.
1.SStato; 2.Lò xo chống rung; 3.Tay quay; 4.Trục.
Các thông số kỹ thuật của máy nén DANFOSS ở chế độ tiêu chuẩn tₒ=15°C và t₁=30°C cho trong bảng 1.
| Đặc tính kĩ thuật\Thể tích xilanh cm³ | 3 | 3,5 | 4,5 | 5,5 | 7,5 | 9 | 11 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Đường kính xilanh,mm | 21 | 21 | 21 | 21 | 30 | 30 | 30 |
| Hành trình pitông,mm | 8,5 | 10 | 12,5 | 16 | 10 | 12,5 | 16 |
| Công suất định mức,mã lực | 1/12 | 1/10 | 1/8 | 1/6 | 1/5 | 1/4 | 1/3 |
| Năng suất lạnh W | 115 | 140 | 180 | 230 | 290 | 360 | 440 |
Các loại lốc sản xuất sau của hãng DANFOSS kí hiệu FR (thể tích xilanh 7,5; 8,5 và 10cm³) và R (10, 12 và 15cm³) có một số thay đổi về kết cấu và động cơ ví dụ, có ống xoắn làm mát dầu, có cải thiện về sự tuần hoàn dầu làm quá trình thải nhiệt ra vỏ tốt hơn, có rơle bảo vệ bố trí ngay trên cuộn dây động cơ...
Nhà máy DKK (Scharfenstein của CHDĐ Đức) cho đến nay đã chế tạo khoảng một trăm chủng loại lốc cho các mục đích khác nhau. Các loại lốc có kí hiệu K có vỏ trục tròn, HK và DHK vỏ ovan. Hình 30c biểu diễn cấu tạo của loại lốc kí hiệu K. Tốc độ vòng quay đồng bộ đạt 50 v/s, 1 xilanh đặt nằm ngang, động cơ đặt dưới, trục đặt đứng. Công suất định mức của động cơ là 63, 90, 145, 200, 320 và 400W. điện 220V, 50 Hz (ngoài ra có điện 110V, 60 Hz) nhiệt độ bay hơi từ 5 đến 35°C (một số kiểu nén đến -25°C hoặc từ 5°C÷15°C ); nhiệt độ không khí chung quanh từ 10÷35°C, đối với dàn ngưng đối lưu không khí cưỡng bức đến 45°C.
Ý nghĩa kí hiệu lốc máy lạnh kín của nhà máy DKK đối với loại máy nén K như sau:
S - Dàn ngưng không khí tự nhiên.
K - Kiểu máy nén.
0,52 đến 2,5 - năng suất hút lí thuyết của máy nên m³/h ở điện lưới 50Hz).
N-mô men khởi động nhỏ:
H-mômen khởi động lớn.
63 đến 400-công suất trên trục của động cơ, W
1-110V 50 Hz
2-220 V 50 Hz
3-380 V 50 Hz
4-127 V 50 và 60 Hz
5-110 V 60 Hz
0,9 đến-4,5: diện tích dàn ngưng, m² .
B - Dùng cho hệ thống lạnh với van tiết lưu.
K - Dùng cho hệ thống lạnh với ống mao.
Ví dụ, DK 2,5 H 320.2-3,6B.
Máy nén kí hiệu trên có đặc tính kĩ thuật chủ yếu sau: dàn ngưng cưỡng bức, năng suất hút lí thuyết 2,5 m³/h công suất động cơ 320W, điện thế 220V, 50 Hz, diện tích dàn ngưng 3,6m² dùng với van tiết lưu.
Tính chất của một số loại lốc của DKK (CHDC Đức) được giới thiệu trong phụ lục 1
| Đặc tính | K 0,52 | K 0,63 | K 1,0 | K 1,6 | K 2,5 |
|---|---|---|---|---|---|
| Công suất lạnh tiêu chuẩn W Kcal/h | 115 100 | 140 120 | 230 200 | 325 280 | 525 450 |
| Đường kính xilanh,mm | 18 | 18 | 23 | 28 | 28 |
| Khoảng chạy pitông,mm | 12 | 15 | 16 | 16 | 24 |
| Thể tích hút lí thuyết,m³/h | 0,52 | 0,65 | 1,1 | 1,6 | 2,5 |
| Công suất động cơ,W | 63 | 63/90/145 | 145/200 | 200/320 | 320/400 |
| Dòng khởi động,A | 6,25±0,5 | 6,25/8,5/13,5 | 13,5/13,0 | 13,0/20 | 20/30 |
| Dòng làm việc,A | 0,9 | 0,92/1,02/1,54 | 1,57/2,4 | 2,3/3,2 | 3,3/4,9 |
| Lượng dầu cm³ | 325 | 325/325/490 | 490/44D | 370/720 | 720/530 |
| Môi chất lạnh | R12 | R12 | R12 | R12 | R12 |
| Khối lượng của dầu,kg | 6,2 | 7,0/7,7/11,9 ±12,6 | 11,9/13,2 | 13,2/16,7 | 16,7/17,8 |
Ở phụ lục 1 ta thấy cùng loại máy nén với thể tích hút lí thuyết giống nhau nhưng được lắp các động cơ công suất khác nhau. Thường có 3 loại công suất. Công suất nhỏ nhất dùng cho chế độ bay hơi thấp đến -40°C công suất trung bình dùng cho chế độ bay hơi trung bình và công suất cao dùng cho chế độ bay hơi cao đến +10°C.
Trên thế giới còn rất nhiều hãng chế tạo lốc nổi tiếng như hãng Bendix - Westinghouse, Wertherite (Mī), Masushita, Tokyo - Sanyo Mitsubishi (Nhật), L'Unité Hermetique SA (Pháp) Bosch (Tây Đức) nhưng vì cấu tạo cũng gần giống nhau hơn nữa khuôn khổ cuốn sách có hạn nên chúng tôi không đi sâu giới thiệu.
Phương pháp thử nghiệm máy nén
Ta có thể tin tưởng vào thông số kĩ thuật của một máy nén kín còn nút cao su hoặc còn trong hộp xốp. Nhưng khi có một máy đã cũ, làm thế nào để xác định chất lượng của máy và cần kiềm tra xác định những chỉ tiêu gì? Chủ yếu cần kiềm tra về phần cơ và phần điện.Về phần cơ, chỉ tiêu cơ bản của lốc là năng suất hút. Có thể do năng suất hút bằng một thiết bị đơn giản (hình 31) gồm văn chặn, bình chứa có áp kế và 1 van tiết lưu nối với lưu lượng kế. Cách đo; nối lốc vào thiết bị, mở van chặn, đóng van tiết lưu và cho lốc chạy. Khi áp suất trong bình chứa đạt 7kg/cm² từ từ mở van tiết lưu sao cho áp suất trong bình chứa không thay đổi (giữ nguyên 7kg/cm²). Khi hệ thống ổn định, đọc lưu lượng kế ta có thể biết được năng suất hút của lốc. So sánh với năng suất lý thuyết.
Hình 31. Sơ đồ thí nghiệm đo năng suất hút.
Nếu năng suất hút lí thuyết là Vₗₜ; năng suất thực tế đo được Vₜₜ ta có;
λ=Vₜₜ/Vₗₜ
Nếu λ=0,65÷0,8 là máy nén càng tốt
λ=0,5÷0,65 là còn khá và λ càng nhỏ thì máy nén càng yếu.
Vₗₜ có thể tính qua kích thước hình học của máy như sau:
λ=0,5÷0,65 là còn khá và λ càng nhỏ thì máy nén càng yếu.
Vₗₜ có thể tính qua kích thước hình học của máy như sau:
Vₗₜ=(πd²/4).s.z.n
Trong đó: d-đường kính pitông.
s-khoảng chạy pitông.
z-số xilanh.
n-tốc độ vòng tròn trục khuỷu.
Cũng có thể đánh giá gián tiếp năng suất hút máy nén qua việc kiểm tra:
-Áp suất hút, áp suất đẩy.
-Độ kín clapê hút và đẩy.
Theo sơ đồ thử nghiệm (hình 32). sau khi lắp ráp như hình 32 hàn áp kế trực tiếp lên ống đẩy. Có thể dùng bộ nạp 2 áp kế, lắp áp kế HI (cao áp) vào đầu đẩy. Cho lốc chạy triệt tiêu các chỗ xì hở phía
s-khoảng chạy pitông.
z-số xilanh.
n-tốc độ vòng tròn trục khuỷu.
Cũng có thể đánh giá gián tiếp năng suất hút máy nén qua việc kiểm tra:
-Áp suất hút, áp suất đẩy.
-Độ kín clapê hút và đẩy.
Theo sơ đồ thử nghiệm (hình 32). sau khi lắp ráp như hình 32 hàn áp kế trực tiếp lên ống đẩy. Có thể dùng bộ nạp 2 áp kế, lắp áp kế HI (cao áp) vào đầu đẩy. Cho lốc chạy triệt tiêu các chỗ xì hở phía
Hình 32. Sơ đồ thử nghiệm áp suất đẩy.
đẩy rồi quan sát đồng hồ. Kim áp kế xuất phát từ O, lúc đầu quay với tốc độ nhanh sau chậm dần và cuối cùng dừng hẳn. Khi kim dừng, dọc giá trị A đạt được. A càng lớn tình trạng máy càng tốt.
Nếu A ≤ 17kG/cm² (250PSI) thì máy nên đã quá yếu. Nếu A đạt từ 21 at đến 32 at (300 PSI - 450PSI) là máy còn dùng được còn nếu A đạt cao hơn là máy còn rất tốt. Đề đánh giá tình trạng clapê đẩy, ta dừng máy nén và quan sát kim áp kế.
Nếu kim đứng im tại A : clapê đẩy kín: kim quay từ từ về O: clapê đẩy đóng muội; kim quay từ từ về B (1 giá trị nào đó), rồi quay nhanh về O: clapê đẩy bị cong vênh kim quay nhanh về O: clapê đẩy bị vênh, hở hoặc rỗ.
Để kiểm tra áp suất hút và độ kín clapê hút ta có thể làm tương tự nhưng phải dùng chân không kế và hàn vào đầu hút của lốc, dầu nạp phải hàn kín, dầu đẩy để tự do trong không khí. Có thể dùng áp chân không kế LO của bộ nạp 2 đồng hồ nối vào dầu hút. Sau đó cho máy chạy và quan sát đồng hồ. Nếu kim đạt đến độ chân không cao -740mmHg (Torr) hoặc 29,9 in Hg ta có thể đánh giá khả năng hút chân không của máy còn rất tốt. Nếu clapê hút và đẩy hở, không thì đạt được độ chân không cao. Khi dừng máy nén, kim không quay về O là các clapê còn tốt. Nếu kim quay nhanh về O, clapê hút và đẩy đều hở.
Ta có thể kiểm tra sự hoàn thiện của trục cơ (trục khuỷu) và các lắp ghép của máy nén bằng cách cho động cơ máy nén khởi động ở các tình trạng khác nhau.
Cho máy nén chạy thật nóng (30 phút hoặc hơn) sau đó tăng áp suất dầu đẩy đến khoảng 14 kg/cm²(~200PSI), cho dừng máy nén, giữ nguyên áp suất và lại cho khởi động lại. Máy nén phải khởi động lại được ngay. Nếu không khởi động được có thể do trục trặc về điện hoặc về cơ. Riêng về cơ, gối trục có thể bị mòn hoặc trục cơ bị vênh, chỉ bò lốc mới có thể xác định được chính xác.
Về phần điện (xem phần điện, tự động). Động cơ lắp trong lốc tủ lạnh phần lớn là loại 1 pha có 2 cuộn dây làm việc và khởi động. Một số tủ lạnh thương nghiệp và máy điều hòa nhiệt độ lớn dùng động cơ không đồng bộ 3 pha, Một số yêu cầu chính đối với động cơ máy nén kín:
Thông mạch của các pha : kiểm tra bằng mêga- ôm hoặc vạn năng kế, ampe kìm có phần đo điện trở.
Đảm bảo chỉ số điện trở của các cuộn dây, đo bằng vạn năng kế.
Đảm bảo độ cách diện giữa vỏ và các cuộn dây cũng như giữa các pha, kiểm tra bằng mêgaôm (500V). Độ cách điện phải đạt ≥ 5MΩ.
Nếu A ≤ 17kG/cm² (250PSI) thì máy nên đã quá yếu. Nếu A đạt từ 21 at đến 32 at (300 PSI - 450PSI) là máy còn dùng được còn nếu A đạt cao hơn là máy còn rất tốt. Đề đánh giá tình trạng clapê đẩy, ta dừng máy nén và quan sát kim áp kế.
Nếu kim đứng im tại A : clapê đẩy kín: kim quay từ từ về O: clapê đẩy đóng muội; kim quay từ từ về B (1 giá trị nào đó), rồi quay nhanh về O: clapê đẩy bị cong vênh kim quay nhanh về O: clapê đẩy bị vênh, hở hoặc rỗ.
Để kiểm tra áp suất hút và độ kín clapê hút ta có thể làm tương tự nhưng phải dùng chân không kế và hàn vào đầu hút của lốc, dầu nạp phải hàn kín, dầu đẩy để tự do trong không khí. Có thể dùng áp chân không kế LO của bộ nạp 2 đồng hồ nối vào dầu hút. Sau đó cho máy chạy và quan sát đồng hồ. Nếu kim đạt đến độ chân không cao -740mmHg (Torr) hoặc 29,9 in Hg ta có thể đánh giá khả năng hút chân không của máy còn rất tốt. Nếu clapê hút và đẩy hở, không thì đạt được độ chân không cao. Khi dừng máy nén, kim không quay về O là các clapê còn tốt. Nếu kim quay nhanh về O, clapê hút và đẩy đều hở.
Ta có thể kiểm tra sự hoàn thiện của trục cơ (trục khuỷu) và các lắp ghép của máy nén bằng cách cho động cơ máy nén khởi động ở các tình trạng khác nhau.
Cho máy nén chạy thật nóng (30 phút hoặc hơn) sau đó tăng áp suất dầu đẩy đến khoảng 14 kg/cm²(~200PSI), cho dừng máy nén, giữ nguyên áp suất và lại cho khởi động lại. Máy nén phải khởi động lại được ngay. Nếu không khởi động được có thể do trục trặc về điện hoặc về cơ. Riêng về cơ, gối trục có thể bị mòn hoặc trục cơ bị vênh, chỉ bò lốc mới có thể xác định được chính xác.
Về phần điện (xem phần điện, tự động). Động cơ lắp trong lốc tủ lạnh phần lớn là loại 1 pha có 2 cuộn dây làm việc và khởi động. Một số tủ lạnh thương nghiệp và máy điều hòa nhiệt độ lớn dùng động cơ không đồng bộ 3 pha, Một số yêu cầu chính đối với động cơ máy nén kín:
Thông mạch của các pha : kiểm tra bằng mêga- ôm hoặc vạn năng kế, ampe kìm có phần đo điện trở.
Đảm bảo chỉ số điện trở của các cuộn dây, đo bằng vạn năng kế.
Đảm bảo độ cách diện giữa vỏ và các cuộn dây cũng như giữa các pha, kiểm tra bằng mêgaôm (500V). Độ cách điện phải đạt ≥ 5MΩ.
Một số hư hỏng và cách khắc phục
Sau khi thử nghiệm máy nén ta có thể đánh giá được chất lượng sơ bộ của máy và quyết định hướng sửa chữa phù hợp.Nếu chỉ phát hiện thấy máy nén yếu, có thể khác phục bằng cách thay dầu đặc hơn, nhưng nhất thiết phải là dầu cùng loại. Sau khi thay dầu, thử nghiệm lại áp suất dầu dẩy, nếu đạt yêu cầu thì không phải sửa tiếp.
Trường hợp phát hiện ra hỏng hóc về điện như cháy cuộn dây, đứt dây, chập vòng dây hoặc về cơ không khởi động được clapê bị kênh, gẫy ống đẩy... nén quá yếu đều phải bổ lốc để xác định chính xác hỏng hóc và tiến hành khắc phục.
Những công việc sửa chữa phần trong của lốc là những công việc khó khăn và đòi hỏi chuyên môn cao, phần lớn phải tiến hành trong xưởng chuyên dụng, tuy nhiên những thợ chữa độc lập vẫn có thể tiến hành một số sửa chữa nhỏ hoặc một số thử nghiệm tiếp theo sau khi bổ lốc.
Bổ lốc, dùng cưa sắt, đối với lốc hình trụ có thể dùng máy tiện để cắt vỏ lốc làm 2. Trước khi bổ phải tháo hết dầu qua đường hút. Có thể bổ ở nhiều vị trí khác nhau tùy theo cấu tạo từng loại nhưng thuận tiện nhất là bổ theo đường hàn của lốc.
- Kiểm tra phần điện (xem phần điện tự động).
- Kiểm tra clapê hút và đẩy bằng tháo ra và quan sát bằng mắt thường, phát hiện các trục trặc, làm sạch hoặc thay mới nếu cần. Không nên mài mỏng lá van và đổi chiều vì như vậy có thể làm thay đổi chế độ làm việc của clapê và làm clapê mau gãy.
- Kiểm tra độ “giơ" của các mối lắp ghép như tay biên và chốt pitông, tay biên trục khuỷu, các ổ đỡ trục khuỷu và trục, pitông và xilanh.
- Kiểm tra dầu, lưới lọc dầu và làm sạch cặn bẩn trong máy nén.
Nạp dầu cho lốc
Dầu bôi trơn trong lốc có 2 nhiệm vụ chính:- Bôi trơn các bề mặt ma sát giữa các chi tiết chuyển động.
- Làm mát máy nén và động cơ bằng cách tải nhiệt bên trong truyền ra vỏ lốc để truyền cho không khí.
Yêu cầu nạp dầu cho lốc phải:
- Đúng chủng loại dầu, dầu có độ nhớt thích hợp.
- Dầu phải tinh thiết không lẫn cặn bẩn và hơi nước.
- Lượng dầu phải vừa đủ, nếu thiếu ảnh hưởng đến quá trình bôi trơn, nếu thừa dầu dễ xủi bọt và bị hút vào xilanh làm máy nén làm việc nặng nề, các dàn trao đổi nhiệt dễ bị ngập dầu.
- Không pha trộn dầu khác loại nhất là khi nạp bổ sung, vì như vậy dầu dễ bị biến chất, tạo cặn, hóa bùn.
Lượng dầu nạp vào lốc có thể tra theo bảng, có thể lấy theo kinh nghiệm. Đối với các lốc mới bổ lần đầu do lượng dầu khi đổ ra. Nạp lại lượng dầu đúng bằng lượng dầu đã dò ra cộng thêm 1/5 so đó, sau đó chạy thử một số lần, lấy tay bịt chặt dầu xả và thinh thoảng xì hơi nén lên một tấm kính. Nếu thấy các bụi dầu nhỏ bám lên kính thì lượng dầu nạp là đủ, nếu thấy các hạt dầu lớn thì cần phải đồ bớt dầu ra.
Phụ lục 2 giới thiệu lượng dầu nạp của một số loại lốc.
| Kí hiệu lốc, tủ | Nơi sản xuất | Lượng dầu cm² |
|---|---|---|
| P2019, P1218, P1219, P19, P61, P5112 (công suất từ 120 đến 15 mã lực) | 650 | |
| T36, T55 (công suất 1/6; 1/5 PS) | 1123 | |
| AE20Z5, AE12Z7, AE8A7, AE6ZD7, AE6ZA7, AE5ZA9 (công suất 1/20 đến 1/5 HP) | TECUMSEH Mĩ | 384 |
| AU 3; AU 4; AU 14; AU 24; AU 16; AU IM 12 | 887 | |
| S84; S88 (1/8 HP) | 1182 | |
| AS1; AS2; AS3 | Ba Lan | 680±5 |
| AZ70; AZ90 | Tiệp | 900±5 |
| ДX2; ДX2M ДX3; ДX3M; KX-240 | Liên Xô | 203±5 375±5 |
| K-0,63N63,2 K-0,63N90,2 K-0,63N145,2 K-1,0N145,2 K-1,0H145,2 | CHDC Đức(cũ) | 325 490 300 310 |
| KCT-2,5; KC-2,5; KC-3,2 | Bungari | 1000 |
