BR0302373B1 - máquina em espiral. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MAQUINA EM ESPIRAL".

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

O presente pedido é um pedido de continuação em parte do Pe- dido de Patente dos Estados Unidos N0 09/688.549, depositado em 16 de outubro de 2000. A descrição do pedido acima é incorporada ao presente documento à guisa de referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se, de modo geral, a máquinas em espiral. Mais particularmente, a presente invenção refere-se a uma máquina em espiral de razão de volume duplo, tendo um sistema de vedação de múl- tiplas funções que utiliza uma dobradiça ou vedações de dobradiça.

FUNDAMENTOS E SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Existe uma classe de máquinas na técnica de modo geral co- nhecida como máquinas em espiral que são usadas para o deslocamento de vários tipos de fluidos. Estas máquinas em espiral podem ser configuradas como um expansor, um motor de deslocamento, uma bomba, um compres- sor, etc., e os aspectos da presente invenção são aplicáveis a qualquer uma dessas máquinas. Para fins de ilustração, no entanto, as modalidades des- critas encontram-se na forma de um compressor refrigerante hermético.

Os aparelhos do tipo em espiral são reconhecidos como tendo vantagens distintas. Por exemplo, as máquinas em espiral têm uma alta efi- ciência isentrópica e volumétrica, e, por conseguinte, são pequenas e leves para uma dada capacidade. As mesmas são mais silenciosas e mais isentas de vibração que muitos compressores, uma vez que não usam peças gran- des de movimento alternativo (por exemplo, pistões, hastes de conexão, etc.). Todo fluxo de fluido se dá em uma direção com uma compressão si- multânea em várias bolsas opostas que resulta em menos vibrações criadas por pressão. Estas máquinas também tendem a apresentar uma alta confia- bilidade e durabilidade em função das relativamente poucas peças móveis utilizadas, da relativamente baixa velocidade de movimento entre as espi- rais, e de uma inerente remissão à contaminação do fluido. Falando de modo geral, um aparelho em espiral compreende duas voltas em espiral de configuração similar, cada qual montada em uma chapa de extremidade separada de modo a definir um membro em espiral. Os dois membros em espiral interencaixam-se juntos, com uma das voltas em espiral deslocando-se rotativamente em 180 graus da outra. O aparelho opera por meio da órbita de um membro em espiral (do membro em espiral orbital) com relação ao outro membro em espiral (à espiral não-orbital) a fim de produzir contatos de linha móveis entre os flancos das respectivas voltas. Estes contatos de linha móveis criam bolsas definidas de um formato cres- cente, isoladas e móveis de fluido. As voltas em espiral são tipicamente for- madas como as envolventes de um círculo. De uma forma ideal, não há ne- nhuma rotação relativa entre os membros em espiral durante a operação, o movimento sendo uma translação puramente curvilínea (nenhuma rotação de nenhuma linha no corpo). A rotação relativa entre os membros em espiral é tipicamente impedida por meio do uso de um acoplamento Oldham.

As bolsas de fluido móveis carregam o fluido a ser manipulado a partir de uma primeira zona da máquina em espiral, na qual é provida uma entrada de fluido, a uma segunda zona de máquina em espiral na qual é provida uma saída de fluido. O volume da bolsa selada se modifica conforme o mesmo se movimenta a partir da primeira zona até a segunda zona. A qualquer momento, haverá pelo menos um par de bolsas seladas, e quando existem vários pares de bolsas seladas de cada vez, cada par terá diferentes volumes. Em um compressor, a segunda zona fica em uma pressão maior que a primeira zona e a mesma fica fisicamente localizada no centro da má- quina, a primeira zona sendo localizada na periferia externa da máquina.

Dois tipos de contatos definem as bolsas de fluido formadas en- tre os membros em espiral. Primeiro, existem contatos de linha tangenciais que se estendem no sentido axial entre as faces em espiral ou flancos das voltas provocados por forças radiais ("vedação de flancos"). Em segundo lugar, existem contatos de área provocados por forças axiais entre as super- fícies de borda planas (as "pontas") de cada volta e a chapa de extremidade oposta ("vedação de ponta"). Para uma vedação boa e de alta eficiência de- ver ser obtida nos dois tipos de contatos, no entanto, a presente invenção tratada com vedação de ponta.

A fim de maximizar a eficiência, é importante que as pontas de volta de cada membro em espiral engatem de modo a vedar a chapa de ex- tremidade da outra espiral de modo que haja um vazamento mínimo entre as mesmas. Uma maneira de isto ser realizado, diferente do uso das vedações de ponta (que são muito difíceis de se montar e que com freqüência apre- sentam problemas de confiabilidade) é por meio do uso de fluido sob pres- são de modo a induzir no sentido axial um dos membros em espiral contra o outro membro em espiral. Isto, evidentemente, requer vedações a fim de isolar o fluido indutor na pressão desejada. Por conseguinte, existe uma ne- cessidade contínua no campo das máquinas em espiral para técnicas de indução axial - incluindo vedações aperfeiçoadas de modo a facilitar a indu- ção axial.

Um aspecto da presente invenção provê a técnica com vários sistemas de vedação únicos para a câmara de indução axial de um aparelho do tipo espiral. As vedações da presente invenção são incorporadas em um compressor em espiral e adequadas para uso em máquinas que usam uma pressão de descarga sozinha, uma pressão de descarga e uma pressão in- termediária independente, ou somente uma pressão intermediária, a fim de prover as forças de indução axial necessárias para melhorar a vedação de ponta. Além disso, as vedações da presente invenção são adequadas parti- cularmente para uso em aplicações que induzem o membro em espiral não- orbital em direção ao membro em espiral orbital.

Uma máquina em espiral típica que é utilizada como um com- pressor em espiral para uma aplicação de ar condicionado é um dispositivo de razão de volume único. A razão de volume do compressor em espiral é a razão do volume de gás preso no fechamento de sucção para o volume de gás no início da abertura de descarga. A razão de volume do compressor em espiral típica é "embutida", uma vez que a mesma é fixada pelo tamanho da bolsa de sucção inicial e pelo comprimento da volta em espiral ativa. A razão de volume embutida e o tipo de refrigerante que é comprimido determinam a razão de pressão de desenho único para o compressor em espiral, no qual a compressão perdida devido a uma má combinação de razão de pressão é evitada. A razão de pressão de desenho é de modo geral escolhida de modo a corresponder estritamente ao ponto primário de capacidade de compressor entretanto, o mesmo podendo ser induzido em direção a um ponto secundá- rio de capacidade.

As especificações de desenho do compressor em espiral para aplicações de ar condicionado tipicamente incluem a necessidade do motor que aciona os membros em espiral ser capaz de suportar uma voltagem de fornecimento reduzida sem superaquecer. Ao operar nesta voltagem de for- necimento reduzida, o compressor deve operar em uma condição operacio- nal de alta carga. Quando o motor é dimensionado de modo a atender a um exigência de voltagem de fornecimento reduzida, as mudanças de desenho no motor de modo geral entrarão em conflito com o desejo de se maximizar a eficiência do motor no ponto primário de capacidade do compressor. Tipi- camente, o aumento do torque de saída do motor aumentará a operação de baixa voltagem do motor, mas isto também diminuirá a eficiência do com- pressor no ponto primário de capacidade. Em contrapartida, qualquer redu- ção que pode ser feita no torque de motor de desenho e ainda ser capaz de passar a especificação de baixa voltagem permite a seleção de um motor que operará em uma eficiência maior no ponto primário de capacidade do compressor.

Um outro aspecto da presente invenção aperfeiçoa a eficiência operacional do compressor em espiral através da existência de uma plurali- dade de razões de volume embutidas e suas razões de pressão de desenho correspondentes. Para fins exemplares, a presente invenção descreve um compressor tendo duas razões de volume embutidas e duas razões de pres- são de desenho correspondentes. Deve-se entender que razões de volume embutidas adicionais e razões de pressão de desenho correspondentes po- dem ser incorporadas no compressor, se desejado.

Outras vantagens e objetos da presente invenção tornar-se-ão aparentes àqueles versados na técnica a partir da descrição detalhada a seguir, das reivindicações em anexo e dos desenhos.

Outras áreas de aplicabilidade da presente invenção tornar-se- ão aparentes a partir da descrição detalhada provida abaixo. Deve-se enten- der que a descrição detalhada e os exemplos específicos, e a indicação da modalidade preferida da presente invenção, se prestam para fins de ilustra- ção somente e não pretendem limitar o âmbito da presente invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A presente invenção tornar-se-á mais perfeitamente entendida a partir da descrição detalhada e dos desenhos em anexo, nos quais:

A Figura 1 é uma vista em seção vertical de um compressor re- frigerante do tipo espiral que incorpora o sistema de vedação e a razão de volume duplo de acordo com a presente invenção;

A Figura 2 é uma vista em seção transversal do compressor re- frigerante mostrado na Figura 1, a seção sendo tomada ao longo da linha 2- 2 da mesma;

A Figura 3 é uma vista em seção vertical parcial do compressor refrigerante do tipo espiral mostrado na Figura 1, ilustrando os sistemas de descarga de pressão incorporados no compressor;

A Figura 4 é uma vista em seção transversal do compressor re- frigerante mostrado na Figura 1, a seção sendo tomada ao longo da linha 2- 2 da mesma com a parede divisória removida;

A Figura 5 é um envoltório operacional de compressor típico pa- ra uma aplicação de ar condicionado com as duas razões de pressão de de- senho sendo identificadas;

A Figura 6 é uma vista ampliada de uma porção de um com- pressor de acordo com uma outra modalidade da presente invenção;

A Figura 7 é uma vista ampliada de uma porção de um com- pressor de acordo com uma outra modalidade da presente invenção;

A Figura 8 é uma vista ampliada de uma porção de um com- pressor de acordo com uma outra modalidade da presente invenção;

A Figura 9 é uma vista ampliada de uma porção de um com- pressor de acordo com uma outra modalidade da presente invenção; A Figura 10 é uma vista ampliada de uma porção de um com- pressor de acordo com uma outra modalidade da presente invenção;

A Figura 11 é uma vista plana ampliada de uma porção do sis- tema de vedação de acordo com a presente invenção mostrada na Figura 3;

A Figura 12 é uma vista em seção vertical ampliada do círculo 12 mostrado na Figura 11;

A Figura 13 é uma vista em seção transversal de uma ranhura de vedação de acordo com uma outra modalidade da presente invenção;

A Figura 14 é uma vista em seção transversal de uma ranhura de vedação de acordo com uma outra modalidade da presente invenção;

A Figura 15 é uma vista em seção vertical parcial de um com- pressor refrigerante do tipo espiral que incorpora um sistema de vedação de acordo com uma outra modalidade da presente invenção;

A Figura 16 é uma vista em seção vertical parcial de um com- pressor refrigerante do tipo espiral que incorpora um sistema de vedação de acordo com uma outra modalidade da presente invenção;

A Figura 17 é uma vista em seção vertical parcial de um com- pressor refrigerante do tipo espiral que incorpora um sistema de vedação de acordo com uma outra modalidade da presente invenção;

A Figura 18 é uma vista em seção vertical parcial de um com- pressor refrigerante do tipo espiral que incorpora um sistema de vedação de acordo com uma outra modalidade da presente invenção;

A Figura 19 é uma vista em seção vertical parcial similar à da Figura 18, todavia incorporando também um sistema de modulação de ca- pacidade;

A Figura 20 é uma vista em seção vertical parcial de um com- pressor refrigerante do tipo espiral que incorpora um sistema de vedação de acordo com uma outra modalidade da presente invenção;

A Figura 21 é uma vista em seção vertical parcial de um com- pressor refrigerante do tipo espiral que incorpora um sistema de vedação de acordo com uma outra modalidade da presente invenção;

A Figura 22 é uma vista em seção vertical parcial similar à da Figura 21, porém incorporando ainda um sistema de modulação de capaci- dade;

As Figuras 23A a 23H são vistas em seção ampliadas ilustrando várias geometrias de ranhura de vedação de acordo com a presente inven- ção;

A Figura 24 é uma vista em seção transversal de uma vedação de topo plana conforme moldada; e

A Figura 25 é uma vista em seção transversal de uma vedação de dobradiça em uma condição operacional em forma de L.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

Embora os princípios da presente invenção possam ser aplica- dos em muitos tipos diferentes de máquinas em espiral, os mesmos são descritos aqui, para fins exemplares, incorporados em um compressor em espiral hermético, e, particularmente em um no qual foi encontrada uma utili- dade específica na compressão de refrigerante para sistemas de ar condi- cionado e refrigeração.

A descrição a seguir das modalidades preferidas é meramente exemplar em natureza e de forma alguma pretende limitar a presente inven- ção, sua aplicação, ou usos. Com referência agora aos desenhos nos quais numerais de referência similares designam peças similares ou correspon- dentes em todas as diversas vistas, é mostrado nas Figuras 1 e 2 um com- pressor em espiral que incorpora um único sistema de razão de volume du- plo de acordo com a presente invenção e que é designado de modo geral pelo número de referência 10. O compressor em espiral 10 compreende um invólucro hermético de modo geral cilíndrico 12 tendo soldada na extremida- de superior do mesmo uma tampa 14 e na extremidade inferior do mesmo uma base 16 tendo uma pluralidade de pés de montagem (não-mostrados) integralmente formados com o mesmo. A tampa 14 é provida com um aces- sório de descarga de refrigerante 18 que pode ter a válvula de descarga u- suai no mesmo (não-mostrada). Outros elementos maiores fixados no invó- lucro incluem uma parede divisória que se estende transversalmente 22 que é soldada em torno da periferia no mesmo ponto onde a tampa 14 é soldada no invólucro 12, um alojamento de mancai principal 24 que fica adequada- mente preso no invólucro 12 e um alojamento de mancai inferior 26 tendo uma pluralidade de pernas que se estendem no sentido radial externo, cada uma das quais sendo também adequadamente presa no invólucro 12. Um estator de motor 28 que é de modo geral quadrado em seção transversal, mas com as arestas arredondadas para fora é encaixado com pressão no invólucro 12. Os estrados entre as arestas arredondadas do estator provêm passagens entre o estator e o invólucro, o que facilita o refluxo de lubrifican- te do topo do invólucro para o fundo.

Um eixo motor ou eixo manivela 30 tendo um pino de manivela excêntrico 32 na extremidade superior do mesmo gira em um mancai 34 no alojamento de mancai principal 24 e em um segundo mancai 36 no aloja- mento de mancai inferior 26. O eixo manivela 30 tem na extremidade inferior um furo concêntrico de diâmetro relativamente grande 38 que se comunica com um furo de diâmetro menor inclinado no sentido radial externo 40 que se estende para cima a partir do mesmo até o topo do eixo manivela 30. Disposto dentro do furo 38 encontra-se um agitador 42. A porção inferior do invólucro interior 12 define um depósito de óleo 44 que fica cheio de óleo lubrificante até um nível ligeiramente acima da extremidade inferior de um rotor 46, e o furo 38 atua como uma bomba de modo a bombear o fluido lu- brificante até o eixo manivela 30 e para dentro da passagem 40 e, em última instância, até todas as várias porções do compressor que requerem Iubrifi- cação.

O eixo manivela 30 é acionado de forma rotativa por um motor elétrico que inclui um estator 28, os rolamentos 48 que atravessam o mesmo e um rotor 46 encaixado por pressão no eixo manivela 30 e tendo contrape- sos superiores e inferiores 50 e 52, respectivamente.

A superfície superior do alojamento de mancai principal 24 é provida com uma superfície de mancai de impulso chata anular 54 sobre a qual fica disposto um membro em espiral orbital 56 tendo a palheta ou volta espiral usual 58 que se estende para cima a partir de uma chapa de extre- midade 60. Projetando-se para baixo a partir da superfície inferior da chapa de extremidade 60 do membro em espiral orbital 56 encontra-se um cubo cilíndrico tendo um mancai de pivô 62 no mesmo e no qual fica rotativamen- te disposta uma bucha de acionamento 64 tendo um furo interno 66 em cujo pino de manivela 32 fica disposto de forma acionável. O pino de manivela 32 tem um estrado sobre uma superfície que engata de forma acionável uma superfície chata (não-mostrada) formada em uma porção do furo 66 de mo- do a prover uma disposição de acionamento que se conforma no sentido radial, tal como mostrado na Carta Patente U.S. N0 4.877.382 da cessioná- ria, cuja descrição é aqui incorporada ao presente documento à guisa de referência. Um acoplamento Oldham 68 é também provido posicionado entre o membro em espiral orbital 56 e alojamento mancai 24 e fechado ao mem- bro em espiral orbital 56 e um membro em espiral não-orbital 70 de modo a impedir o movimento rotacional do membro em espiral orbital 56.

O membro em espiral não-orbital 70 é também provido tendo uma volta 72 que se estende para baixo a partir de uma chapa de extremi- dade 74 que fica posicionada em um engate de entrosamento com a volta 58 do membro em espiral orbital 56. O membro em espiral não-orbital 70 tem uma passagem de descarga disposta no centro 76 que se comunica com um recesso aberto para cima 78 que, por sua vez, fica em comunicação fluida com uma câmara silenciadora de descarga 80 definida pela tampa 14 e a parede divisória 22. Um primeiro e um segundo recesso anular 82 e 84 são também formados no membro em espiral não-orbital 70. Os recessos 82 e 84 definem câmaras de indução de pressão axial que recebem um fluido pressurizado que é comprimido pelas voltas 58 e 72 de modo a exercerem uma força de indução axial sobre o membro em espiral não-orbital 70 a fim de, assim, impulsionar as pontas das respectivas voltas 58, 72 no engate de vedação com as superfícies de chapa de extremidade oposta das chapas de extremidade 74 e 60, respectivamente. O recesso mais externo 82 recebe fluido pressurizado através de uma passagem 86 e o recesso mais interno 84 recebe um fluido pressurizado através de uma pluralidade de passagens 88. Dispostas entre o membro em espiral não-orbital 70 e a parede divisória 22 encontram-se três vedações de dobradiça atuadas por pressão anular 90, 92 e 94. As vedações 90 e 92 isolam o recesso mais externo 82 de uma câ- mara de sucção 96 e de um recesso mais interno 84, enquanto as vedações 92 e 94 isolam o recesso mais interno 84 do recesso mais externo 82 e da câmara de descarga 80.

A chapa silenciadora 22 inclui um orifício de descarga localizada no centro 100 que recebe refrigerante comprimido a partir do recesso 78 em membro em espiral não-orbital 70. Quando o compressor 10 está operando em sua capacidade total ou em sua razão de pressão de desenho mais alta, o orifício 100 descarrega refrigerante comprimido para a câmara de descar- ga 80. A chapa silenciadora 22 inclui ainda uma pluralidade de passagens de descarga 102 localizadas no sentido radial externo do orifício de descar- ga 100. As passagens 102 são espaçadas no sentido circunferencial a uma distância radial, onde as mesmas se localizam acima do recesso mais inter- no 84. Quando o compressor 10 está operando em sua capacidade reduzida ou em sua razão de pressão de desenho mais baixa, as passagens 102 descarregam refrigerante comprimido para a câmara de descarga 80. O flu- xo de refrigerante através das passagens 102 é controlado por uma válvula 104 montada na parede divisória 22. Uma trava de válvula 106 posiciona e mantém a válvula 104 na chapa silenciadora 22 de tal modo que a mesma cubra e feche as passagens 102.

Com referência agora às Figuras 3 e 4, um sistema de proteção de temperatura 110 e um sistema de descarga de pressão 112 são ilustra- dos. O sistema de proteção de temperatura 110 compreende uma passagem que se estende no sentido axial 114, uma passagem que se estende no sen- tido radial 116, um disco bimetálico 118 e um retentor 120. A passagem axial 114 intersecta a passagem radial 116 de modo a conectar o recesso 84 à câmara de sucção 96. O disco bimetálico 118 se localiza dentro de um furo circular 122 e inclui um entalhe localizado no centro 124 que engata a pas- sagem axial 114 à passagem de fechamento 114. O disco bimetálico 118 é mantido em posição dentro do furo 122 por meio do retentor 120. Quando a temperatura do refrigerante no recesso 84 excede uma temperatura prede- terminada, o disco bimetálico 118 se abrirá com um estalo ou se movimenta- rá em uma forma abaulada para o entalhe de espaço 124 a partir da passa- gem 114. O refrigerante em seguida escoará a partir do recesso 84 através de uma pluralidade de furos 126 no disco 118 para a passagem 114, para a passagem 116, e para a câmara de sucção 96. O gás pressurizado dentro do recesso 82 sangrará para o recesso 84 devido à perda de vedação da vedação anular 92.

Quando o gás pressurizado dentro do recesso 84 sangra, a ve- dação anular 92 perderá a vedação, uma vez que a mesma, assim como as vedações 90 e 94, são energizadas em parte pelo diferencial de pressão entre os recessos adjacentes 82 e 84. A perda de fluido pressurizado no re- cesso 84, deste modo, fará com que o fluido vaze entre o recesso 82 e o recesso 84. Isto resultará na remoção da força de indução axial provida pelo fluido pressurizado dentro dos recessos 82 e 84, que, por sua vez permitirá a separação das pontas de volta em espiral da chapa de extremidade oposta, resultando em uma trajetória de vazamento entre a câmara de descarga 80 e a câmara de sucção 96. Esta trajetória de vazamento tenderá a impedir a construção de temperaturas excessivas dentro do compressor 10.

O sistema de descarga de pressão 112 compreende uma pas- sagem que se estende no sentido axial 128, uma passagem que se estende no sentido radial 130, e uma montagem de válvula de descarga de pressão 132. A passagem axial 128 intersecta a passagem radial 130 de modo a co- nectar o recesso 84 à câmara de sucção 96. A montagem de válvula de des- carga de pressão 132 se localiza dentro de um furo circular 134 localizado na extremidade externa da passagem 130. A montagem de válvula de des- carga de pressão 132 é bem conhecida na técnica e, sendo assim, não será descrita em detalhe. Quando a pressão do refrigerante dentro do recesso 84 excede uma pressão predeterminada, a montagem de válvula de descarga de pressão 132 se abrirá de modo a permitir que o fluido escoe entre o re- cesso 84 e a câmara de sucção 96. A saída da pressão de fluido pela mon- tagem de válvula 132 afetará o compressor 10 da mesma maneira descrita acima para o sistema de proteção de temperatura 110. A trajetória de vaza- mento que é criada pela montagem de válvula 132 tenderá a impedir a cria- ção de pressões excessivas dentro do compressor 10. A resposta da monta- gem de válvula 132 às pressões de descarga excessivas é aperfeiçoada se a bolsa comprimida que fica em comunicação com o recesso 84 ficar expos- ta à pressão de descarga durante uma porção do ciclo de manivela. Este é o caso se o comprimento das voltas em espiral ativas 58 e 72 precisar se comprimir entre uma razão de pressão de desenho superior 140 e uma pressão de desenho inferior 142 (Figura 5) for menor que 360°.

Com referência agora à Figura 5, um compressor típico que ope- ra o envoltório para uma aplicação de ar condicionado é ilustrado. Também são mostrados os locais relativos para uma razão de pressão de desenho superior 140 e para uma razão de pressão de desenho inferior 142. A razão de pressão de desenho superior 140 é escolhida de modo a otimizar a ope- ração do compressor 10 no ponto de teste de baixa voltagem do motor. Quando o compressor 10 opera neste ponto, o refrigerante que é comprimi- do pelos membros em espiral 56 e 70 entra na câmara de descarga 80 atra- vés da passagem de descarga 76, do recesso 78, e do orifício de descarga 100. As passagens de descarga 102 são fechadas pela válvula 104 que é impulsionada contra a parede divisória 22 pela pressão de fluido dentro da câmara de descarga 80. O aumento da eficiência geral do compressor 10 na razão de pressão de desenho 140 permite que o torque de motor de dese- nho seja reduzido, o que produz uma maior eficiência do motor no ponto de capacidade. A razão de pressão de desenho inferior 142 é escolhida de mo- do a corresponder ao ponto de capacidade do compressor 10 a fim de au- mentar ainda mais a sua eficiência.

Sendo assim, se o ponto operacional do compressor 10 estiver acima da razão de pressão de desenho inferior 142, o gás dentro das bolsas em espiral é comprimido ao longo do comprimento total das voltas 58 e 72 da maneira normal a ser descarregado através da passagem 76, do recesso 78 e do orifício 100. Se o ponto operacional do compressor 10 estiver na ou abaixo da razão de pressão de desenho inferior 142, o gás dentro das bol- sas em espiral é capaz de se descarregar através das passagens 102 por meio da abertura da válvula 104 antes de alcançar as extremidades internas das voltas em espiral 58 e 72. Esta descarga precoce do gás evita perdas devido à falta de correspondência da razão de compressão.

O recesso mais externo 82 atua de uma maneira típica de modo a desviar uma porção do gás que separa as forças nas bolsas de compres- são em espiral. A pressão de fluido dentro do recesso 82 induz no sentido axial as pontas de palheta do membro em espiral não-orbital 70 em contato com a chapa de extremidade 60 do membro em espiral orbital 56 e as pon- tas de palheta do membro em espiral orbital 56 em contato com a chapa de extremidade 74 do membro em espiral não-orbital 70. O recesso mais inter- no 84 atua desta maneira típica a uma pressão reduzida quando a condição operacional do compressor 10 fica abaixo da razão de pressão de desenho inferior 142 e a uma pressão maior quando a condição operacional do com- pressor 10 fica na ou acima da razão de pressão de desenho inferior 142. Deste modo, o recesso 84 pode ser usado para aumentar a pressão axial que equilibra o esquema, uma vez que a mesma provê uma oportunidade adicional para minimizar a força de contato com a ponta.

A fim de minimizar as perdas de reexpansão criadas pelas pas- sagens axiais 88 e 102 usadas para uma extremidade de descarga precoce, o volume definido pelo recesso mais interno 84 deve ser mantido a um mí- nimo. Uma alternativa para isto seria incorporar uma chapa defletora 150 no recesso 84, conforme mostrado nas Figuras 1 e 6. A chapa defletora 150 controla o volume de gás que passa para o recesso 84 a partir das bolsas de compressão. A chapa defletora 150 opera de maneira similar à chapa de válvula 104. A chapa defletora 150 fica impedida de um movimento angular, mas é capaz de se movimentar no sentido axial dentro do recesso 84. Quando a chapa defletora 150 está no fundo do recesso 84 em contato com o membro em espiral não-orbital 70, o fluxo de gás no recesso 84 é minimi- zado. Apenas um furo de sangria muito pequeno 152 conecta a bolsa de compressão ao recesso 84. O furo de sangria 152 fica alinhado com uma das passagens axiais 88. Sendo assim, as perdas de expansão são minimi- zadas. Quando a chapa defletora 150 fica espaçada do fundo do recesso 84, um fluxo de gás suficiente para uma descarga precoce flui através de uma pluralidade de furos 154 em desvio na chapa defletora 150. Cada qual den- tre a pluralidade de furos 154 fica alinhada com uma passagem respectiva 102 e desalinhada com quaisquer das passagens 88. Ao se usar a chapa defletora 150 e ao se otimizar a resposta da montagem de válvula de des- carga de pressão 132 por se ter um comprimento em espiral ativo de 360° entre as razões 140 e 142, conforme descrito acima, o deslocamento para esta resposta maior será a possibilidade de abertura da chapa defletora 150.

Com referência agora à Figura 6, uma seção ampliada dos re- cessos 78 e 84 do membro em espiral não-orbital 70 é ilustrada de acordo com uma outra modalidade da presente invenção. Nesta modalidade, uma válvula de descarga 160 se localiza dentro do recesso 78. A válvula de des- carga 160 inclui um assento de válvula 162, uma chapa de válvula 164 e um retentor 166.

Com referência agora à Figura 7, uma seção ampliada dos re- cessos 78 e 84 do membro em espiral não-orbital 70 é ilustrada de acordo com uma outra modalidade da presente invenção. Nesta modalidade, a vál- vula 104 e a chapa defletora 150 são conectadas por uma pluralidade de membros de conexão 170. Os membros de conexão 170 requerem que a válvula 104 e a chapa defletora 150 se movimentem juntas. O benefício de se conectar a válvula 104 e a chapa defletora 150 é evitar qualquer interação dinâmica entre as duas.

Com referência agora à Figura 8, uma seção ampliada dos re- cessos 78 e 84 do membro em espiral não-orbital 70 é ilustrada de acordo com uma outra modalidade da presente invenção. Nesta modalidade, a vál- vula 104 e a chapa defletora 150 são substituídas por uma válvula unitária única 104'. O uso da válvula unitária única 104' tem as mesmas vantagens das descritas na Figura 7 no sentido de que aquela interação dinâmica é evitada.

Com referência agora à Figura 9, uma seção ampliada dos re- cessos 78 e 84 de um membro em espiral não-orbital 270 é ilustrada de a- cordo com uma outra modalidade da presente invenção. O membro em espi- ral 270 é idêntico ao membro em espiral 70, com a exceção de que um par de passagens radiais 302 substitui a pluralidade de passagens 102 através da parede divisória 22. Além disso, uma válvula flexível curvada 304 locali- zada ao longo do perímetro do recesso 78 substitui a válvula 104. A válvula flexível curvada 304 é um cilindro flexível desenhado de modo a se flexionar e assim abrir passagens radiais 302 de uma maneira similar à válvula 104 que abre as passagens 102. A vantagem deste desenho é que uma parede divisória padrão 22 que não inclui as passagens 102 pode ser utilizada. Em- bora esta modalidade apresente uma passagem radial 302 e uma válvula flexível 304, está dentro do âmbito da presente invenção eliminar a passa- gem 302 e a válvula 304, e a vedação de dobradiça de desenho 94 para funcionar como a válvula entre o recesso mais interno 84 e a câmara de descarga 80. Uma vez que a dobradiça 94 é uma vedação atuada por pres- são, a pressão maior dentro da câmara de descarga 80 sobre a pressão dentro do recesso 84 atua a vedação de dobradiça 94. Sendo assim, se a pressão dentro do recesso 84 exceder a pressão dentro da câmara de des- carga 80, a vedação de dobradiça 94 pode ser desenhada de modo a abrir e permitir a passagem do gás de alta pressão.

Com referência agora à Figura 10, uma seção ampliada dos re- cessos 78 e 84 do membro em espiral não-orbital 370 é ilustrada de acordo com uma outra modalidade da presente invenção. O membro em espiral 370 é idêntico ao membro em espiral 70 exceto que o par de passagens radiais 402 substitui a pluralidade de passagens 102 através da parede divisória 22. Além disso, uma válvula 404 é induzida contra as passagens 402 por meio de uma mola de retenção 406. Uma guia de válvula 408 controla o movimen- to das válvulas 404. As válvulas 404 são desenhadas de modo a abrir as passagens radiais 402 de uma maneira similar à válvula 104 que abre as passagens 102. A vantagem deste desenho é novamente a de uma parede divisória padrão 22 que não inclui as passagens 102 poder ser utilizada.

Embora não especificamente ilustrado, está dentro do âmbito da presente invenção configurar cada uma das válvulas 404 de tal modo que as mesmas realizem a função de abrir as passagens 402 e minimizar as perdas de reexpansão criadas através das passagens 88 de uma maneira equiva- lente à da chapa defletora 150.

Com referência às Figuras 1,2, 11, e 12, as vedações de dobra- diça 90, 92 e 94 são cada qual configurada durante a instalação como uma vedação em forma de L anular. A vedação de dobradiça externa 90 é dispos- ta dentro de uma ranhura 200 localizada dentro do membro em espiral não- orbital 70. Uma perna da vedação de dobradiça 90 se estende para a ranhu- ra 200, enquanto a outra perna se estende de modo geral horizontal, con- forme mostrado nas Figuras 1, 2, e 12 a fim de prover uma vedação entre o membro em espiral não-orbital 70 e a chapa silenciadora 22. A vedação de dobradiça 90 funciona de modo a isolar o recesso 82 da área de sucção do compressor 10. O diâmetro de formação inicial da vedação de dobradiça 90 é menor que o diâmetro da ranhura 200 de tal modo que a montagem da vedação de dobradiça 90 na ranhura 200 requeira o estiramento da vedação de dobradiça 90. De preferência, a vedação de dobradiça 90 é feita de um material de Teflon® contendo 10% de vidro na interface com os componen- tes de aço.

A vedação de dobradiça central 92 é disposta dentro de uma ranhura 204 localizada dentro do membro em espiral não-orbital 70. Uma perna da vedação de dobradiça 92 se estende para a ranhura 204, enquanto a outra perna se estende de modo geral horizontal, conforme mostrado nas Figuras 1, 2, e 12 a fim de prover uma vedação entre o membro em espiral não-orbital 70 e a chapa silenciadora 22. A vedação de dobradiça 92 funcio- na de modo a isolar o recesso 82 do fundo do recesso 84. A área de diâme- tro de formação inicial da vedação de dobradiça 92 é menor que o diâmetro da ranhura 204 de tal modo que a montagem da vedação de dobradiça 92 na ranhura 204 requeira o estiramento da vedação de dobradiça 92. De pre- ferência, a vedação de dobradiça 92 é feita de um material de Teflon® con- tendo 10% de vidro na interface com os componentes de aço.

A vedação de dobradiça interna 94 é disposta dentro de uma ranhura 208 localizada dentro do membro em espiral não-orbital 70. Uma perna da vedação de dobradiça 94 se estende para a ranhura 208, enquanto a outra perna se estende de modo geral horizontal, conforme mostrado nas Figuras 1, 2, e 12 a fim de prover uma vedação entre o membro em espiral não-orbital 70 e a chapa silenciadora 22. A vedação de dobradiça 94 funcio- na de modo a isolar o recesso 84 da área de descarga do compressor 10. A área de diâmetro de formação inicial da vedação de dobradiça 94 é menor que o diâmetro da ranhura 208 de tal modo que a montagem da vedação de dobradiça 94 na ranhura 208 requeira o estiramento da vedação de dobradi- ça 94. De preferência, a vedação de dobradiça 94 é feita de um material de Teflon® contendo 10% de vidro na interface com os componentes de aço.

As vedações 90, 92 e 94, portanto, provêm três vedações distin- tas; quais sejam, uma vedação de diâmetro interno da vedação 94, uma ve- dação de diâmetro externo da vedação 90, e uma vedação de diâmetro in- termediário da vedação 92. A vedação entre a chapa silenciadora 22 e a ve- dação 94 isola o fluido sob pressão intermediária no recesso 84 do fluido sob pressão de descarga. A vedação entre a chapa silenciadora 22 e a vedação 90 isola o fluido sob pressão intermediária no recesso 82 do fluido sob pres- são de sucção. A vedação entre a chapa silenciadora 22 e a vedação 92 isola o fluido sob pressão intermediária no recesso 84 do fluido sob uma pressão intermediária diferente no recesso 82. As vedações 90, 92 e 94 são vedações ativadas por pressão, conforme descrito abaixo.

As ranhuras 200, 204 e 208 são todas similares em formato. A ranhura 200 será descrita abaixo. Deve-se entender que as ranhuras 204 e 208 incluem os mesmos aspectos que a ranhura 200. A ranhura 200 inclui uma parede externa de modo geral vertical 240, uma parede interna de mo- do geral vertical 242, e uma porção rebaixada 244. A distância entre as pa- redes 240 e 242, a largura da ranhura 200, é desenhada de modo a ser ligei- ramente maior que a largura da vedação 90. O propósito disto é permitir o fluido pressurizado do recesso 82 para a área entre a vedação 90 e a parede 242. O fluido pressurizado dentro desta área reagirá contra a vedação 90 forçando a mesma contra a parede 240, aperfeiçoando, assim, as caracterís- ticas de vedação entre a parede 240 e a vedação 90. O rebaixamento 244 fica posicionado de modo a se assentar sob a porção de modo geral horizon- tal da vedação 90, conforme mostrado na Figura 12. O propósito do rebai- xamento 244 é permitir o fluido pressurizado para dentro do recesso 82 de modo a atuar contra a porção horizontal da vedação 92, impulsionando a mesma contra a chapa silenciadora 22 a fim de aumentar suas característi- cas de vedação. Sendo assim, o fluido pressurizado dentro do recesso 82 reage contra a superfície interna da vedação 90 a fim de ativar por pressão a vedação 90. Conforme apresentado acima, as ranhuras 204 e 208 são iguais à ranhura 200 e, portanto, provêm a mesma ativação de pressão para as vedações 92 e 94. As Figuras 23A a 23H ilustram configurações adicionais para as ranhuras 200, 204 e 208.

A configuração em forma de L instalação única das vedações 90, 92, e 94 da presente invenção é relativamente simples em construção, fácil de instalar e inspecionar, e provê com eficiência as complexas funções de vedação desejadas. O sistema de vedação único da presente invenção compreende três vedações de dobradiça 90, 92 e 94 que são "estiradas" no lugar e em seguida ativadas por pressão. A montagem de vedação única da presente invenção diminui os custos gerais de fabricação para o compres- sor, reduz o número de componentes para a montagem de vedação, aumen- ta a durabilidade ao minimizar o desgaste da vedação, e oferece espaço pa- ra aumentar o volume de descarga do silenciador para um amortecimento maior do pulso de descarga sem aumentar o tamanho geral do compressor.

As vedações da presente invenção também provêm um grau de descarga durante as partidas inundadas. As vedações 90, 92 e 94 são de- senhadas de modo a vedar em apenas uma direção. Estas vedações podem em seguida ser usadas para descarregar o fluido de alta pressão das câma- ras intermediárias ou recessos 82 e 84 para a câmara de descarga durante as partidas inundadas, reduzindo, assim, as pressões entre as espirais e a tensão e barulho resultantes.

Com referência agora à Figura 13, uma ranhura 300 de acordo com uma outra modalidade da presente invenção é ilustrada. A ranhura 300 inclui uma parede externa angulada para fora 340, uma parede interna de modo geral vertical 242, e uma porção rebaixada 244. Sendo assim, a ra- nhura 300 é igual à ranhura 200, exceto que a parede externa angulada para fora 340 substitui a parede externa de modo geral vertical 240. A função, operação e vantagens da ranhura 300 e da vedação 90 são iguais à da ra- nhura 200 e vedação 90 detalhadas acima. A angulação da parede externa aumenta a capacidade do fluido pressurizado dentro do recesso 82 reagir contra a superfície interna da vedação 90 a fim de ativar por pressão a ve- dação 90. Deve-se entender que as ranhuras 200, 204 e 208 podem ser ca- da qual configurada igual à ranhura 300.

Com referência agora à Figura 14, uma ranhura de vedação 400 de acordo com uma outra modalidade da presente invenção é ilustrada. A ranhura 400 inclui uma parede externa angulada para fora 340 e uma parede interna de modo geral vertical 442. Sendo assim, a ranhura 400 é igual à ranhura 300, exceto que a porção rebaixada 244 foi retirada. A função, ope- ração e vantagens da ranhura 300 e da vedação 90 são iguais às das ranhu- ras 200 e 300 e da vedação 90 detalhadas acima. A eliminação da porção rebaixada 244 é possível em função da incorporação de uma mola ondulada 450 sob a vedação 90. A mola ondulada 450 induz a porção horizontal da vedação 90 para cima em direção à chapa silenciadora 22 a fim de prover uma passagem para o gás pressurizado dentro do recesso 82 reagir contra a superfície interna da vedação 90 a fim de ativar por pressão a vedação 90. Deve-se entender que as ranhuras 200, 204 e 208 podem ser cada qual con- figurada igual à ranhura 400.

Com referência agora à Figura 15, um sistema de vedação 420 de acordo com uma outra modalidade da presente invenção é ilustrado. O sistema de vedação 420 veda a pressão de fluido entre uma parede divisória 422 e um membro em espiral não-orbital 470. O membro em espiral não- orbital 470 é desenhado de modo a substituir o membro em espiral não- orbital 70 ou quaisquer outros membros em espiral não-orbitais descritos. De uma maneira similar, a parede divisória 432 é desenhada de modo a substi- tuir a parede divisória 22 nos compressores acima descritos.

O membro em espiral não-orbital 470 inclui uma volta em espiral 72 e define um recesso anular 484, uma ranhura de vedação externa 486 e uma ranhura de vedação interna 488. O recesso anular 484 se localiza entre a ranhura de vedação externa 486 e a ranhura de vedação interna 488 e é provido com fluido comprimido através da passagem de fluido 88 que se a- bre para uma bolsa de fluido definida pela volta em espiral não-orbital 72 do membro em espiral não-orbital 470 e pela volta em espiral orbital 58 do membro em espiral orbital 56. O fluido pressurizado provido através da pas- sagem de fluido 88 fica em uma pressão intermediária ou entre a pressão de sucção e a pressão de descarga do compressor. A pressão de fluido dentro do recesso anular 484 induz o membro em espiral não-orbital 470 em dire- ção ao membro em espiral orbital 56 a fim de aumentar as características de vedação entre os dois membros em espiral.

Uma vedação de dobradiça 490 fica disposta dentro da ranhura de vedação externa 486 e uma vedação de dobradiça 492 fica disposta den- tro da ranhura de vedação interna 488. A vedação de dobradiça 490 engata de modo a vedar o membro em espiral não-orbital 470 e a parede divisória 422 a fim de isolar o recesso anular 484 da pressão de sucção. A vedação de dobradiça 492 engata de modo a vedar o membro em espiral não-orbital 470 e a parede divisória 422 a fim de isolar o recesso anular 484 da pressão de descarga. Embora não-ilustrado na Figura 15, o membro em espiral não- orbital 470 pode incluir um sistema de proteção de temperatura 110. Ainda, embora não-ilustrado, o membro em espiral não-orbital 470 pode também incluir um sistema de descarga de pressão 112, se desejado.

Com referência agora à Figura 16, um sistema de vedação 520 de acordo com uma outra modalidade da presente invenção é ilustrado. O sistema de vedação 520 veda a pressão de fluido entre uma parede divisória 522 e um membro em espiral não-orbital 570. O membro em espiral não- orbital 570 é desenhado de modo a substituir o membro em espiral não- orbital 70 ou quaisquer outros membros em espiral não-orbitais descritos. De uma maneira similar, a parede divisória 522 é desenhada de modo a substi- tuir a parede divisória 22 ou qualquer outra parede divisória acima descrita.

O membro em espiral não-orbital 570 inclui uma volta em espiral 72 e define um recesso anular 584, uma ranhura de vedação externa 586 e uma ranhura de vedação interna 588. O recesso anular 584 se localiza entre a ranhura de vedação externa 586 e a ranhura de vedação interna 588 e é provido com fluido comprimido através da passagem de fluido 88 que se a- bre para uma bolsa de fluido definida pela volta em espiral não-orbital 72 do membro em espiral não-orbital 570 e pela volta em espiral orbital 58 do membro em espiral orbital 56. O fluido pressurizado provido através da pas- sagem de fluido 88 fica em uma pressão intermediária ou entre a pressão de sucção e a pressão de descarga do compressor. A pressão de fluido dentro do recesso anular 584 induz o membro em espiral não-orbital 570 em dire- ção ao membro em espiral orbital 56 a fim de aumentar as características de vedação de ponta entre os dois membros em espiral.

Uma vedação de dobradiça 590 fica disposta dentro da ranhura de vedação externa 586 e uma vedação de dobradiça 592 fica disposta den- tro da ranhura de vedação interna 588. A vedação de dobradiça 590 engata de modo a vedar o membro em espiral não-orbital 570 e a parede divisória 522 a fim de isolar o recesso anular 584 da pressão de sucção. A vedação de dobradiça 592 engata de modo a vedar o membro em espiral não-orbital 570 e a parede divisória 522 a fim de isolar o recesso anular 584 da pressão de descarga. Embora não especificamente ilustrado na Figura 16, o membro em espiral não-orbital 570 pode incluir um sistema de proteção de tempera- tura 110. Ainda, embora não-ilustrado, o membro em espiral não-orbital 570 pode também incluir um sistema de descarga de pressão 112, se desejado.

Com referência agora à Figura 17, um sistema de vedação 620 de acordo com uma outra modalidade da presente invenção é ilustrado. O sistema de vedação 620 veda a pressão de fluido entre uma parede divisória 622 e um membro em espiral não-orbital 670. O membro em espiral não- orbital 670 é desenhado de modo a substituir o membro em espiral não- orbital 70 ou quaisquer outros membros em espiral não-orbitais descritos. De uma maneira similar, a parede divisória 622 é desenhada de modo a substi- tuir a parede divisória 22 ou qualquer outra parede divisória acima descrita.

O membro em espiral não-orbital 670 inclui uma volta em espiral 72 e define um recesso anular 684. Uma parede divisória 622 define uma ranhura de vedação externa 686 e uma ranhura de vedação interna 688. O recesso anular 684 se localiza entre a ranhura de vedação externa 686 e a ranhura de vedação interna 688 e é provido com fluido comprimido através da passagem de fluido 88 que se abre para uma bolsa de fluido definida pela volta em espiral não-orbital 72 do membro em espiral não-orbital 670 e pela volta em espiral orbital 58 do membro em espiral orbital 56. O fluido pressu- rizado provido através da passagem de fluido 88 fica em uma pressão inter- mediária ou entre a pressão de sucção e a pressão de descarga do com- pressor. A pressão de fluido dentro do recesso 684 induz o membro em espi- ral não-orbital 270 em direção ao membro em espiral orbital 56 a fim de au- mentar as características de vedação entre os dois membros em espiral.

Uma vedação de dobradiça 690 fica disposta dentro da ranhura de vedação externa 686 e uma vedação de dobradiça 692 fica disposta den- tro da ranhura de vedação interna 608. A vedação de dobradiça 690 engata de modo a vedar o membro em espiral não-orbital 670 e a parede divisória 622 a fim de isolar o recesso anular 684 da pressão de sucção. A vedação de dobradiça 692 engata de modo a vedar o membro em espiral não-orbital 670 e a parede divisória 622 a fim de isolar o recesso anular 684 da pressão de descarga. Embora não especificamente ilustrado na Figura 17, o membro em espiral não-orbital 670 pode incluir um sistema de proteção de tempera- tura 110. Ainda, embora não-ilustrado, o membro em espiral não-orbital 670 pode também incluir um sistema de descarga de pressão 112, se desejado.

Com referência agora à Figura 18, um sistema de vedação 720 de acordo com uma outra modalidade da presente invenção é ilustrado. O sistema de vedação 720 veda a pressão de fluido entre uma tampa 714 e um membro em espiral não-orbital 770. Uma montagem de descarga 718 e uma montagem de sucção 722 ficam presas na tampa 714 a fim de prover um compressor em espiral de descarga direta e de modo a prover o retorno do gás descomprimido para o compressor. O membro em espiral não-orbital 770 é desenhado de modo a substituir o membro em espiral não-orbital 70 ou quaisquer outros membros em espiral não-orbitais descritos. Conforme mostrado na Figura 18, uma parede divisória entre a zona de pressão de sucção e a zona de pressão de descarga do compressor foi eliminada devi- do ao sistema de vedação 720 que é disposto entre a tampa 714 e o mem- bro em espiral não-orbital 770.

O membro em espiral não-orbital 770 inclui uma volta em espiral 72 e define um recesso anular 784, uma ranhura de vedação externa 786 e uma ranhura de vedação interna 788. Uma passagem 782 interliga o reces- so anular 784 à ranhura de vedação externa 786. Uma câmara anular 784 se localiza entre a ranhura de vedação externa 786 e a ranhura de vedação interna 788 e é provida com fluido comprimido através da passagem de flui- do 88 que se abre para uma bolsa de fluido definida pela volta em espiral não-orbital 72 do membro em espiral não-orbital 770 e pela volta em espiral orbital 58 do membro em espiral orbital 56. O fluido pressurizado provido através da passagem de fluido 88 fica em uma pressão intermediária ou en- tre a pressão de sucção e a pressão de descarga do compressor. A pressão de fluido dentro da câmara anular 784 induz o membro em espiral não-orbital 770 em direção ao membro em espiral orbital 56 a fim de aumentar as carac- terísticas de vedação de ponta entre os dois membros em espiral.

Uma vedação de dobradiça 790 fica disposta dentro da ranhura de vedação externa 786 e uma vedação de dobradiça 792 fica disposta den- tro da ranhura de vedação interna 788. A vedação de dobradiça 790 engata de modo a vedar o membro em espiral não-orbital 770 e a tampa 714 a fim de isolar os recessos anulares 784 da pressão de sucção. A vedação de do- bradiça 792 engata de modo a vedar o membro em espiral não-orbital 770 e a tampa 714 a fim de isolar os recessos anulares 784 da pressão de descar- ga. Embora não-ilustrado na Figura 18, o membro em espiral não-orbital 770 pode incluir um sistema de proteção de temperatura 110 e/ou um sistema de descarga de pressão 112, se desejado.

Com referência agora à Figura 19, o compressor ilustrado na Figura 18 é mostrado incorporando um sistema de injeção de vapor 730. O sistema de injeção de vapor 730 inclui um tubo de injeção 732 que se esten- de através da tampa 714 e fica em comunicação com uma passagem de injeção de vapor 734 que se estende através do membro em espiral não- orbital 770. Uma vedação de topo chata 736 veda a interface entre o tubo de injeção 732 e o membro em espiral não-orbital 770, assim como provê uma vedação entre a passagem de injeção de vapor 734 e o recesso anular 786. A passagem de injeção de vapor 734 fica em comunicação com uma ou mais bolsas de fluido formadas pelas voltas em espiral 72 e 58 dos membros em espiral 770 e 56, respectivamente. O sistema de injeção de vapor 730 compreende ainda uma válvula 738, que é, de preferência, uma válvula so- lenóide, e um tubo de conexão 740 que se conduz a uma fonte de vapor comprimido. Quando uma capacidade adicional do compressor é requerida, o sistema de injeção de vapor 730 pode ser ativado de modo a injetar vapor pressurizado para o compressor, conforme é bem conhecido na técnica. Os sistemas de injeção de vapor são bem conhecidos na técnica, e, portanto, uma apresentação completa do sistema não será incluída no presente do- cumento. Ao se operar o sistema de injeção de vapor em um modo de mo- dulação de largura de pulso, a capacidade do compressor pode ser aumen- tada de forma incrementada entre a sua capacidade total e uma capacidade acima de sua capacidade total, conforme provido pelo sistema de injeção de vapor 730.

Com referência agora à Figura 20, um sistema de vedação 820 de acordo com a presente invenção é ilustrado. O sistema de vedação 820 veda a pressão de fluido entre uma parede divisória 822 e um membro em espiral não-orbital 870. O membro em espiral não-orbital 870 é desenhado de modo a substituir o membro em espiral não-orbital 70 ou quaisquer outros membros em espiral não-orbitais descritos. A parede divisória 822 é dese- nhada de modo a substituir a parede divisória 22 ou qualquer outra parede divisória acima descrita.

O membro em espiral não-orbital 870 inclui uma volta em espiral 72 e define uma câmara anular 884. A parede divisória 822 define uma ra- nhura de vedação externa 886 e uma ranhura de vedação interna 888. Uma câmara anular 884 se localiza entre a ranhura de vedação externa 886 e a ranhura de vedação interna 888 e é provida com fluido comprimido através da passagem de fluido 88 que se abre para uma bolsa de fluido definida pela volta em espiral não-orbital 72 do membro em espiral não-orbital 870 e pela volta em espiral orbital 58 do membro em espiral orbital 56. O fluido pressu- rizado provido através da passagem de fluido 88 fica em uma pressão inter- mediária ou entre a pressão de sucção e a pressão de descarga do com- pressor. A pressão de fluido dentro da câmara anular 884 induz o membro em espiral não-orbital 870 em direção ao membro em espiral orbital 56 a fim de aumentar as características de vedação de ponta entre os dois membros em espiral.

Uma vedação de dobradiça 890 fica disposta dentro da ranhura de vedação externa 886 e uma vedação de dobradiça 892 fica disposta den- tro da ranhura de vedação interna 888. A vedação de dobradiça 890 engata o membro em espiral não-orbital 870 e a parede divisória 822 a fim de isolar a câmara anular 884 da pressão de sucção. A vedação de dobradiça 892 engata o membro em espiral não-orbital 870 e a parede divisória 822 a fim de isolar a câmara anular 884 da pressão de descarga. Embora não- ilustrado na Figura 20, o membro em espiral não-orbital 870 pode incluir um sistema de proteção de temperatura 110. Ainda, embora não-ilustrado, o membro em espiral não-orbital 870 pode incluir também um sistema de des- carga de pressão 112, se desejado.

Com referência agora à Figura 21, um sistema de vedação 920 de acordo com uma outra modalidade da presente invenção é ilustrado. O sistema de vedação 920 veda a pressão de fluido entre uma tampa 914 e um membro em espiral não-orbital 970. Uma montagem de descarga 918 fica presa na tampa 914 a fim de prover um compressor em espiral de des- carga direta. O membro em espiral não-orbital 970 é desenhado de modo a substituir o membro em espiral não-orbital 70 ou quaisquer outros membros em espiral não-orbitais descritos. Conforme mostrado na Figura 21, uma pa- rede divisória entre a zona de pressão de sucção e a zona de pressão de descarga do compressor foi eliminada devido ao sistema de vedação 920 que é disposto entre a tampa 914 e o membro em espiral não-orbital 970.

O membro em espiral não-orbital 970 inclui uma volta em espiral 72 e define um recesso anular 984. Disposta dentro do recesso anular 984 encontra-se uma vedação flutuante 950. O conceito básico da vedação flu- tuante 950 com uma pressão axial de indução é apresentado em detalhes muito maiores na Patente U.S. N0 4.877.382 da Cessionária, cuja descrição encontra-se incorporada ao presente documento à guisa de referência. A vedação flutuante 950 compreende um anel de base 952, um anel de veda- ção 954, uma vedação de dobradiça externa 990 e uma vedação de dobra- diça interna 992. As vedações de dobradiça 990 e 992 ficam intercaladas entre os anéis 952 e 954 e são mantidas no lugar por meio de uma plurali- dade de colunas 956 que fazem parte integral do anel de base 952. O anel de vedação 954 inclui uma pluralidade de furos 958 que correspondem à pluralidade de colunas 956. Quando o anel de base 952, as vedações 990 e 992 e o anel de vedação 954 são montados, as colunas 956 ficam em forma de cogumelo a fim de completar a montagem da vedação flutuante 950. Em- bora as vedações 990 e 992 sejam descritas como componentes separados, está dentro do âmbito da presente invenção se ter um componente de peça única provendo as vedações 990 e 992 com este componente de peça única incluindo uma pluralidade de furos que correspondem à pluralidade de colu- nas 956.

O recesso anular 984 é provido com fluido comprimido através da passagem de fluido 88 que se abre para uma bolsa de fluido definida pela volta em espiral não-orbital 72 do membro em espiral não-orbital 970 e pela volta em espiral orbital 58 do membro em espiral orbital 56. O fluido pressu- rizado provido através da passagem de fluido 88 fica em uma pressão inter- mediária ou entre a pressão de sucção e a pressão de descarga do com- pressor. A pressão de fluido dentro do recesso anular 984 induz o membro em espiral não-orbital 970 em direção ao membro em espiral orbital 56 a fim de aumentar as características de vedação de ponta entre os dois membros em espiral. Além disso, a pressão de fluido dentro do recesso anular 984 induz o membro de vedação flutuante 950 contra a tampa superior 914 do compressor. O anel de vedação 954 engata a tampa superior 914 a fim de vedar a área de pressão de sucção do compressor da área de descarga do compressor. A vedação de dobradiça 990 engata de modo a vedar o mem- bro em espiral não-orbital 970 e os anéis 952 e 954 a fim de isolar o recesso anular 984 da pressão de sucção. A vedação de dobradiça 992 engata de modo a vedar o membro em espiral não-orbital 970 e os anéis 952 e 954 a fim de isolar o recesso anular 984 da pressão de descarga. Embora não es- pecificamente ilustrado na Figura 21, o membro em espiral não-orbital 970 pode incluir um sistema de proteção de temperatura 110 e/ou um sistema de descarga de pressão 112.

Com referência agora à Figura 22, o compressor ilustrado na Figura 21 é mostrado incorporando um sistema de injeção de vapor 930. O sistema de injeção de vapor 930 compreende um acoplamento 932 e um tubo de injeção 934. O tubo de injeção 934 se estende através da tampa 914 e fica em comunicação com uma passagem de injeção de vapor 936 que se estende através do acoplamento 932. Uma vedação de dobradiça 938 veda a interface entre o acoplamento 932 e tubo de injeção 934. A passagem de injeção de vapor 936 fica em comunicação com uma passagem de injeção de vapor 940 que se estende através do membro em espiral não-orbital 970 de modo a abrir uma ou mais bolsas de fluido formadas pelas voltas em es- piral 72 e 58 dos membros em espiral 970 e 56, respectivamente. O sistema de injeção de vapor 930 compreende ainda uma válvula 942, que é, de pre- ferência, uma válvula solenóide, e um tubo de conexão 944 que se conduz a uma fonte de vapor comprimido. Quando uma capacidade adicional do com- pressor é recebida, o sistema de injeção de vapor 930 pode ser ativado de modo a injetar vapor pressurizado para o compressor, conforme é bem co- nhecido na técnica. Os sistemas de injeção de vapor são bem conhecidos na técnica, e, portanto, uma apresentação completa do sistema não será incluí- da no presente documento. Ao se operar o sistema de injeção de vapor 930 em um modo de modulação de largura de pulso, a capacidade do compres- sor pode ser aumentada de forma incrementada entre a sua capacidade total e uma capacidade acima de sua capacidade total, conforme provido pelo sistema de injeção de vapor 930.

Com referência agora às Figuras 23A a 23H, várias configura- ções para as ranhuras de vedação descritas acima são ilustradas. A Figura 23A ilustra uma ranhura de vedação 1100 tendo uma configuração retangu- lar. A Figura 23B ilustra uma ranhura de vedação 1110 tendo um lado defi- nindo uma porção reta 1112 e uma porção afunilada 1114. Esta é a geome- tria de ranhura preferida com a borda da vedação montada dentro da ranhu- ra 1110 vedando-se contra uma das porções 1112 ou 1114. O outro lado da ranhura 1110 é uma parede reta. A Figura 23C ilustra uma ranhura de veda- ção 1120 tendo um lado definindo uma primeira porção afunilada 1122 e uma segunda porção afunilada 1124. A borda da vedação montada dentro da ranhura 1120 veda-se contra uma das porções 1122 ou 1124. O outro lado da ranhura 1120 é uma parede reta.

A Figura 23D ilustra uma ranhura de vedação 1130 tendo um lado definindo uma parede afunilada reversa 1132. A borda da vedação montada dentro da ranhura 1130 veda-se contra a parede afunilada reversa 1132. O outro lado da ranhura 1130 é uma parede reta. A Figura 23E ilustra uma ranhura de vedação 1140 tendo uma parede definindo uma primeira porção afunilada reversa 1142 e uma segunda porção afunilada reversa 1144. A borda da vedação montada dentro da ranhura 1140 veda-se contra uma das porções 1142 ou 1144. O outro lado da ranhura 1140 é uma parede reta. A Figura 23F ilustra uma ranhura de vedação 1150 tendo um lado defi- nindo uma porção afunilada reversa 1152 e uma porção afunilada 1154. A borda da vedação montada dentro da ranhura 1150 veda-se contra uma das porções 1152 ou 1154. O outro lado da ranhura 1150 é uma parede reta.

A Figura 23G ilustra uma ranhura de vedação 1160 tendo um lado definindo uma parede afunilada reversa 1162, uma porção reta 1164, e uma porção afunilada 1166. A borda da vedação montada dentro da ranhura 1160 veda-se contra uma das porções 1162, 1164 ou 1166. O outro lado da ranhura de vedação 1160 é uma parede reta. A Figura 23H ilustra uma ra- nhura de vedação 1170 tendo um lado que define uma parede curvada 1172. A borda da vedação montada dentro da ranhura 1170 veda-se contra a parede curvada 1172. O outro lado da ranhura de vedação 1170 é reto.

Com referência agora às Figuras 24 e 25, uma vedação de do- bradiça 90 é ilustrada. A Figura 24 ilustra a vedação de dobradiça 90 em uma condição moldada. A vedação de dobradiça 90 é moldada, de preferên- cia, de um material de Teflon® contendo 10% ao fazer interface com um componente de aço. A vedação de dobradiça 90 é moldada em um formato anular, conforme mostrado na Figura 24, com um encaixe 98 se estendendo para uma superfície da mesma. O encaixe 98 facilita a curvatura da vedação de dobradiça 90 para a sua configuração em forma de L, conforme mostrado na Figura 25. Embora as Figuras 24 e 25 ilustrem uma vedação de topo cha- to 90, deve-se entender que as vedações de dobradiça 92, 94, 490, 492, 590, 592, 690, 692, 790, 792, 890, 892, 990, e 992 são todas fabricadas com um encaixe 98.

Embora não-especificamente ilustrado, os sistemas de injeção de vapor 730 e 930 podem ser desenhados de modo a prover um fechamen- to de sucção atrasado ao invés de uma injeção de vapor. Ao se desenhar o fechamento de sucção atrasado, os sistemas 730 e 930 se estenderiam en- tre uma das bolsas fechadas definidas pelas voltas em espiral e a área de sucção do compressor. Os sistemas de fechamento de sucção atrasados provêm uma modulação de capacidade conforme bem conhecida na técnica e podem ainda ser operados em uma maneira tipo modulação de largura de pulso. Além disso, o sistema de injeção de vapor ilustrado nas Figuras 19 e 20 pode ser incorporado em quaisquer modalidades da presente invenção ilustrada.

Conquanto a descrição detalhada acima descreva as modalida- des preferidas da presente invenção, deve-se entender que a presente in- venção é suscetível à modificação, variação e alteração sem, com isso, se desviar do âmbito e significado exato das reivindicações em apenso.

Claims (33)

1. Máquina em espiral, compreendendo: um primeiro membro em espiral (70) tendo uma primeira volta em espiral (72) que se projeta para fora a partir de uma primeira chapa de extremidade (74); um segundo membro em espiral (56) tendo uma segunda volta em espiral (58) que se projeta para fora a partir de uma segunda chapa de extremidade (60), a dita segunda volta em espiral sendo intercalada com a dita primeira volta em espiral; um membro de acionamento (30) que faz com que as ditas vol- tas em espiral orbitem uma com relação à outra, por meio do que as ditas voltas em espiral criam bolsas de volume que se modificam progressivamen- te entre uma zona de pressão de sucção a uma pressão de sucção e uma zona de pressão de descarga a uma pressão de descarga; um membro de chapa (22) tendo uma primeira e uma segunda porções de modo geral chatas dispostas adjacentes ao dito primeiro membro em espiral; uma passagem de descarga (100) que posiciona uma das ditas bolsas em comunicação fluida com a dita zona de pressão de descarga, a dita passagem de descarga se estendendo através do dito membro de cha- pa e a dita primeira chapa de extremidade; caracterizada por ainda compreender: uma primeira vedação de lábio anular (94, 492, 592, 692, 792, 892) disposta entre a primeira porção de modo geral chata do dito membro de chapa e a dita primeira chapa de extremidade e circundando a dita pas- sagem de descarga; uma segunda vedação de lábio anular (92, 490, 590, 690, 790, 890) disposta entre a dita segunda porção de modo geral chata do dito membro de chapa e a dita primeira chapa de extremidade e circundando a dita primeira vedação de lábio anular, por meio do que é definida uma pri- meira câmara entre as ditas vedações de lábio anular; e uma passagem para o posicionamento de um fluido comprimido em uma pressão intermediária à dita pressão de sucção e a dita pressão de descarga em comunicação fluida com a dita câmara de modo a induzir por pressão o dito primeiro membro em espiral em direção ao dito segundo membro em espiral.

2. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de que as ditas primeira e segunda porções chatas se as- sentam em planos paralelos separados.

3. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de que as ditas primeira e segunda porções chatas se as- sentam no mesmo plano.

4. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de que uma das ditas primeira e segunda vedações de lábio anular fica disposta dentro de uma ranhura de vedação (82, 84, 484, -584, 684, 784, 884).

5. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 4, carac- terizada pelo fato de que a dita ranhura de vedação (82, 84, 484, 584, 684, -784, 884) fica disposta dentro do dito primeiro membro em espiral.

6. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 4, na qual a dita ranhura de vedação fica disposta dentro do dito membro de chapa (684,884).

7. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 4, carac- terizada pelo fato de que a dita ranhura de vedação (1100) é de modo geral retangular em formato.

8. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 4, carac- terizada pelo fato de que a dita ranhura de vedação (1100) inclui uma parede que define uma porção afunilada (1114).

9. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 4, carac- terizada pelo fato de que a dita ranhura de vedação (1120) inclui uma parede que define uma porção afunilada dupla (1122, 1124).

10. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 4, carac- terizada pelo fato de que a dita ranhura de vedação (1130) inclui uma parede que define uma conicidade reversa (1132).

11. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 4, carac- terizada pelo fato de que a dita ranhura de vedação (1140) inclui uma parede que define uma conicidade dupla reversa (1142, 1144).

12. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 4, carac- terizada pelo fato de que a dita ranhura de vedação (1150) inclui uma parede que define um lábio reverso (1152).

13. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 4, carac- terizada pelo fato de que a dita ranhura de vedação (1160) inclui uma parede que define uma primeira porção afunilada (1166), uma porção chata (1164) e uma segunda porção afunilada (1162).

14. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 4, carac- terizada pelo fato de que a dita ranhura de vedação inclui uma parede que define uma porção curvada (1172).

15. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de que uma das ditas primeira e segunda vedações de lábio anular é uma vedação de um só sentido.

16. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de que uma das ditas primeira e segunda vedações de lábio anular é uma vedação em forma de L.

17. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de que uma das ditas primeira e segunda vedações de lábio anular define um encaixe (98).

18. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de que uma das ditas primeira e segunda vedações de lábio anular é feita de Teflon®.

19. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de que a dita máquina em espiral compreende ainda um sistema de injeção de vapor (730).

20. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de que a dita máquina em espiral compreende ainda um sistema de modulação de capacidade (730).

21. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de que o dito membro de chapa é uma parede divisória tendo uma porção central disposta entre a dita zona de pressão de descarga e a dita zona de pressão de sucção.

22. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de compreender ainda uma terceira vedação de lábio anu- lar (94) disposta ente o dito membro de chapa e a dita primeira chapa de extremidade e que circunda a dita segunda vedação de lábio, por meio do que é definida uma segunda câmara (82) entre as ditas segunda e terceira vedações de lábio; e uma passagem (86) para o posicionamento do fluido que é com- primido em comunicação fluida com a dita segunda câmara de modo a tam- bém induzir por pressão o dito primeiro membro em espiral em direção ao dito segundo membro em espiral.

23. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 22, ca- racterizada pelo fato de que o fluido suprido para a dita segunda câmara fica em uma pressão diferente que a pressão do fluido suprido para a dita primei- ra câmara.

24. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 23, ca- racterizada pelo fato de que o fluido suprido para a dita segunda câmara fica em uma pressão entre a pressão de sucção e a pressão de descarga.

25. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de que o dito invólucro tem um topo, um fundo e lados; e na qual o dito membro de chapa fica no topo do dito invólucro.

26. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de compreender ainda uma ranhura de vedação (200, 204) definida por um dentre o dito primeiro membro em espiral e o dito membro de chapa, uma dentre as ditas primeira e segunda vedações de lábio anular (90, 92) sendo disposta dentro da dita ranhura de vedação, a dita ranhura de vedação tendo um diâmetro maior que um diâmetro da dita vedação de lábio anular em um estado livre.

27. Máquina em espiral, compreendendo: um primeiro membro em espiral (70) tendo uma primeira volta em espiral (72) que se projeta para fora a partir de uma primeira chapa de extremidade (74); um segundo membro em espiral (56) tendo uma segunda volta em espiral (58) que se projeta para fora a partir de uma segunda chapa de extremidade (60), a dita segunda volta em espiral sendo intercalada com a dita primeira volta em espiral; um membro de acionamento (30) que faz com que as ditas vol- tas em espiral orbitem uma com relação à outra, por meio do que as ditas voltas em espiral criam bolsas de volume que se modifica progressivamente entre uma zona de pressão de sucção em uma pressão de sucção e uma zona de pressão de descarga em uma pressão de descarga; um membro de chapa (914) disposto adjacente ao dito primeiro membro em espiral; uma passagem de descarga que posiciona uma das ditas bolsas em comunicação fluida com a dita zona de pressão de descarga, a dita pas- sagem de descarga se estendendo através do dito membro de chapa e a dita primeira chapa de extremidade; caracterizada por ainda compreender: uma câmara (984) definida pelo dito primeiro membro em espi- ral; uma vedação flutuante (950) disposta dentro da dita câmara, a dita vedação flutuante engatando o dito membro de chapa; uma primeira vedação de lábio anular (992) disposta entre a dita vedação flutuante e o dito primeiro membro em espiral, a dita primeira veda- ção de lábio anular circundando a dita passagem de descarga; uma segunda vedação de lábio anular (990) disposta entre a dita vedação flutuante e o dito primeiro membro em espiral, a dita segunda veda- ção de lábio anular circundando a dita primeiro vedação de lábio anular; e uma passagem (88) para o posicionamento de um fluido com- primido em uma pressão intermediária à dita pressão de sucção e a dita pressão de descarga em comunicação fluida com a dita câmara de modo a induzir por pressão o dito primeiro membro em espiral em direção ao dito segundo membro em espiral.

28. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 27, ca- racterizada pelo fato de que uma das ditas primeira e segunda vedações de lábio anular é uma vedação de um só sentido.

29. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 27, ca- racterizada pelo fato de que uma das ditas primeira e segunda vedações de lábio anular é uma vedação em forma de L.

30. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 27, ca- racterizada pelo fato de que uma das ditas primeira e segunda vedações de lábio anular define um encaixe (98).

31. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 27, ca- racterizada pelo fato de que uma das ditas primeira e segunda vedações de lábio anular é feita de Teflon®.

32. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 27, ca- racterizada pelo fato de que uma das ditas máquinas em espiral compreende ainda um sistema de injeção de vapor (930).

33. Máquina em espiral, de acordo com a reivindicação 27, ca- racterizada pelo fato de que a dita máquina em espiral compreende ainda um sistema de modulação de capacidade (930).