BR102013007339A2

BR102013007339A2 - compressor espiral

Info

Publication number: BR102013007339A2
Application number: BR102013007339A
Authority: BR
Inventors: Akihiro Nakashima; Shinichi Sato; Akio Saiki
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2018-10-30
Also published as: IN2013CH01369A; EP2653649A2; JP5565429B2; EP2653649A3; KR101378745B1; CN103362803B; CN103362803A; JP2013204567A; US8915724B2; KR20130111380A; US20130259728A1

Abstract

compressor espiral. a presente invenção refere-se a um compressor espiral, que in- clui um elemento espiral orbitante, um espaço de acomodação do mecanismo acionador, um eixo rotativo, uma bucha acionadora, um espaço a mon- tante, um espaço a jusante, uma primeira passagem de comunicação e uma segunda passagem de comunicação. o espaço a montante e o espaço a jusante são formados no espaço de acomodação do mecanismo acionador por um mancai plano, a bucha acionadora e um pino excêntrico do eixo rotativo. a segunda passagem de comunicação passa através de pelo menos a bucha acionadora e permite que o espaço a montante e o espaço a jusante se comuniquem. uma válvula de controle é disposta na segunda passagem de comunicação. a força centrífuga da válvula de controle desenvolvida quando o eixo rotativo é girado em uma velocidade predeterminada ou mais alta faz com que a válvula de controle se mova em uma direção na qual a segunda passagem de comunicação é aberta, para dessa forma permitir que o espaço a montante e o espaço a jusante se comuniquem.

Description

(54) Título: COMPRESSOR ESPIRAL (51) Int. Cl.: F04C 18/02 (30) Prioridade Unionista: 29/03/2012 JP 2012077202 (73) Titular(es): KABUSHIKI KAISHA TOYOTA JIDOSHOKKI (72) Inventor(es): AKIHIRO NAKASHIMA; SHINICHI SATO; AKIO SAIKI (85) Data do Início da Fase Nacional:

27/03/2013 (57) Resumo: COMPRESSOR ESPIRAL. A presente invenção refere-se a um compressor espiral, que in- clui um elemento espiral orbitante, um espaço de acomodação do mecanismo acionador, um eixo rotativo, uma bucha acionadora, um espaço a mon- tante, um espaço a jusante, uma primeira passagem de comunicação e uma segunda passagem de comunicação. O espaço a montante e o espaço a jusante são formados no espaço de acomodação do mecanismo acionador por um mancai plano, a bucha acionadora e um pino excêntrico do eixo rotativo. A segunda passagem de comunicação passa através de pelo menos a bucha acionadora e permite que o espaço a montante e o espaço a jusante se comuniquem. Uma válvula de controle é disposta na segunda passagem de comunicação. A força centrífuga da válvula de controle desenvolvida quando o eixo rotativo é girado em uma velocidade predeterminada ou mais alta faz com que a válvula de controle se mova em uma direção na qual a segunda passagem de comunicação é aberta, para dessa forma permitir que o espaço a montante e o espaço a jusante se comuniquem.

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para COMPRESSOR ESPIRAL.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um compressor espiral e mais particularmente a um compressor espiral adequado para uso em um veículo.

É convencionalmente conhecido um compressor espiral incluindo um elemento espiral fixo e um elemento espiral orbitante. O elemento espiral orbitante é engatado com o elemento espiral fixo para formar uma pluralidade de câmaras de compressão vedadas. No compressor espiral, o refrigerante é comprimido enquanto o elemento espiral orbitante órbita em relação ao elemento espiral fixo para reduzir o volume das câmaras de compressão. Em alguns casos, o compressor espiral forma uma parte do circuito do refrigerante de um ar-condicionado para uso em um veículo. A redução da eficiência volumétrica do compressor espiral que ocorre com o aumento da velocidade do compressor é menor do que essa de um compressor a embolo. O compressor espiral que é operado em conjunto com o motor de um veículo pode aumentar a capacidade de esfriamento excessivamente quando o compressor espiral é operado em uma alta velocidade sob uma pequena carga. Capacidade de esfriamento excessivamente aumentada do compressor espiral aumenta excessivamente a força para acionamento do compressor e eleva a temperatura de descarga do refrigerante excessivamente, o que reduz a confiabilidade do compressor espiral.

A Publicação do Pedido de Patente Não Examinado Japonês No. 2011-185238 revela um compressor espiral do tipo de deslocamento variável. O compressor espiral inclui um elemento espiral fixo e um elemento espiral orbitante engatados entre si para formar dois conjuntos de câmaras de compressão, em que a placa de base do elemento espiral fixo tem nela um orifício de desvio através do qual um conjunto das câmaras de compressão e a câmara de sucção se comunicam. O compressor espiral ainda inclui um elemento de válvula de carretei que abre e fecha o orifício de desvio e um dispositivo de controle de pressão tendo uma válvula eletromagnética. A abertura e o fechamento do orifício de desvio são controlados pelo elemento

2/20 da válvula de carretei e o dispositivo de controle de pressão, para mudar dessa maneira o deslocamento do compressor espiral. Durante a operação do compressor espiral, parte do refrigerante somente em um conjunto das câmaras de compressão flui para dentro da câmara de sucção através do orifício de desvio.

Embora o compressor espiral do tipo de deslocamento variável revelado pela Publicação do Pedido de Patente Não Examinado Japonês No. 2011-185238 varie o seu deslocamento por permitir que parte do refrigerante em um conjunto das câmaras de compressão flua para o interior da câmara de sucção através do orifício de desvio, ele precisa do elemento da válvula de carretei e do dispositivo de controle de pressão, dessa maneira complicando a estrutura e aumentando o número de partes do compressor espiral. Além disso, a Publicação não dá atenção à necessidade de reduzir positivamente a eficiência volumétrica que ocorre quando o compressor espiral é operado em uma alta velocidade para resolver o problema de aumento excessivo na capacidade de esfriamento causada quando o compressor espiral é operado em uma alta velocidade.

A presente invenção que foi concebida em vista dos problemas acima descritos é direcionada para a apresentação de um compressor espiral que impede um aumento excessivo na capacidade de esfriamento que ocorre de acordo com o aumento da velocidade do compressor espiral e que é simples na estrutura.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com um aspecto da presente invenção, um compressor espiral inclui um alojamento, um elemento espiral fixo, um elemento espiral orbitante, um espaço de acomodação do mecanismo acionador, um eixo rotativo, uma bucha acionadora, um espaço a montante, um espaço a jusante, uma primeira passagem de comunicação, uma segunda passagem de comunicação e uma válvula de controle. O elemento espiral fixo é unido no alojamento. O elemento espiral orbitante é disposto no alojamento e engatado com o elemento espiral fixo de modo a formar vários conjuntos de câmaras de compressão. O elemento espiral orbitante tem um recesso. O espaço

3/20 de acomodação do mecanismo acionador é formado pelo alojamento e o elemento espiral orbitante. O eixo rotativo é suportado com rotação no alojamento e tem um pino excêntrico disposto no ressalto. A bucha acionadora é montada no pino excêntrico e suportada com rotação pelo recesso através de um mancai plano. Quando o eixo rotativo é girado, o eixo rotativo, a bucha acionadora e o mancai plano acionam o elemento espiral orbitante, de modo que o elemento espiral orbitante órbita em relação ao elemento espiral fixo. O espaço a montante e o espaço a jusante são formados no espaço de acomodação do mecanismo acionador pelo mancai plano, a bucha acionadora e o pino excêntrico. A primeira passagem de comunicação passa através do elemento espiral orbitante e permite que pelo menos uma das câmaras de compressão se comunique com o espaço a montante. A segunda passagem de comunicação passa através de pelo menos a bucha acionadora e permite que o espaço a montante e o espaço a jusante se comuniquem. A válvula de controle é disposta na segunda passagem de comunicação. A força centrífuga da válvula de controle desenvolvida quando o eixo rotativo é girado em uma velocidade predeterminada ou mais alta causa o movimento da válvula de controle em uma direção na qual a segunda passagem de comunicação é aberta, para permitir dessa forma que o espaço a montante e o espaço a jusante se comuniquem.

Outros aspectos e vantagens da invenção se tornarão evidentes a partir da descrição seguinte, tomada em conjunto com os desenhos acompanhantes, ilustrando por meio de exemplos os princípios da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A invenção junto com os objetivos e suas vantagens pode ser mais bem entendida por referência à descrição seguinte das modalidades atualmente preferidas junto com os desenhos acompanhantes nos quais;

A figura 1 é uma vista seccional longitudinal mostrando um compressor espiral de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção,

A figura 2 é uma vista seccional fragmentar mostrando o compressor espiral da figura 1,

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A figura 3 é uma vista do corte tomado ao longo da linha A-A na figura 1,

A figura 4 é uma vista do corte tomado ao longo da linha B-B na figura 2,

A figura 5 é uma vista seccional fragmentar mostrando um compressor espiral de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção,

A figura 6 é uma vista seccional fragmentar mostrando um compressor espiral de acordo com uma modificação da segunda modalidade,

A figura 7 é uma vista seccional fragmentar mostrando um compressor espiral de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção e

A figura 8 é uma vista do corte fragmentar tomado ao longo da linha C-C na figura 7.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

O seguinte descreverá o compressor espiral de acordo com a primeira modalidade da presente invenção com referência às figuras 1 a 4. O compressor espiral de acordo com a presente modalidade forma uma parte do circuito do refrigerante de um ar-condicionado para uso em um veículo.

Com referência à figura 1, o compressor espiral é indicado geralmente pelo numeral de referência 10. O compressor espiral 10 inclui um primeiro elemento de alojamento 11, um elemento espiral fixo 12 unido no primeiro elemento de alojamento 11 e um segundo elemento de alojamento 13 unido no elemento espiral fixo 12. O primeiro elemento de alojamento 11 tem nele um mancai 15 e um eixo rotativo 14 suportado com rotação pelo mancai 15. O eixo rotativo 14 é giratório ao redor do eixo geométrico P. O eixo rotativo 14 tem uma porção de eixo de diâmetro grande 16 suportada com rotação pelo mancai 15 e uma porção de eixo de diâmetro pequeno 17 que se estende de uma extremidade da porção de eixo de diâmetro grande 16 para o exterior do primeiro elemento de alojamento 11. O primeiro elemento de alojamento 11 tem através dele um furo 18 no qual a porção do eixo de entrada de diâmetro pequeno 17 é inserida. Uma polia (não mostra5/20 da) que é acionada para girar através de uma correia (não mostrada) por um motor EG servindo como uma fonte acionadora externa é montada na porção do eixo de entrada de diâmetro pequeno 17 para girar o eixo rotativo 14. Assim, a velocidade do eixo rotativo 14 varia de acordo com a velocidade de rotação do motor EG.

O eixo rotativo 14 tem um pino excêntrico 19 que se estende da outra extremidade da porção de eixo de diâmetro grande 16 para o elemento espiral fixo 12. O eixo geométrico Q do pino excêntrico 19 fica localizado de modo excêntrico com relação ao eixo geométrico P do eixo rotativo 14. Quando o eixo rotativo 14 é girado, o pino excêntrico 19 é revolvido de modo excêntrico com relação ao eixo geométrico P do eixo rotativo 14. Uma bucha acionadora 20 de uma forma substancialmente tubular é montada com rotação no pino excêntrico 19. A bucha acionadora 20 tem uma porção cilíndrica 21 que recebe nela o pino excêntrico 19 e uma porção de contrapeso 22 que se estende radialmente para fora a partir da periferia externa da porção cilíndrica 21. A porção de contrapeso 22 corrige o desequilíbrio de rotação causado pelo movimento excêntrico do pino excêntrico 19 do eixo rotativo 14 e a porção cilíndrica 21 da bucha acionadora 20. Como mostrado na figura 2, uma arruela 19A é montada no pino excêntrico 19 para impedir o movimento da bucha acionadora 20 na direção do eixo geométrico Q.

O elemento espiral orbitante 24 é conectado com rotação na bucha acionadora 20 através de um mancai 23 em uma posição que fica radialmente para fora da bucha acionadora 20. O elemento espiral orbitante 24 inclui uma placa de base circular 25 que fica localizada perpendicularmente ao eixo geométrico P, uma parede espiral 26 que se estende de uma superfície da placa de base 25 em paralelo ao eixo geométrico P para o elemento espiral fixo 12 e um ressalto 27 que se estende da outra superfície da placa de base 25 e também que suporta a bucha acionadora 20 com rotação através do mancai 23. A placa de base 25 tem através dela uma primeira passagem de comunicação 48. Um elemento de vedação 28 é montado em uma ranhura formada na extremidade distai da parede espiral 26.

O primeiro elemento de alojamento 11 e o elemento espiral orbi6/20 tante 24 cooperam para formar o espaço de acomodação do mecanismo acionador no qual a porção de eixo de diâmetro grande 16 e o pino excêntrico 19 do eixo rotativo 14, a bucha acionadora 20 e o mancai 23 são dispostos. A porção de eixo de diâmetro grande 16, o pino excêntrico 19, a bucha acionadora 20 e o mancai 23 servem como o mecanismo acionador para acionar o elemento espiral orbitante 24. O mecanismo acionador divide o espaço de acomodação do mecanismo acionador em um espaço a montante 29 e um espaço a jusante 51. A bucha acionadora 20 tem através dela uma segunda passagem de comunicação 52 que permite que o espaço a montante 29 e o espaço a jusante 51 se comuniquem.

O mancai 23, a bucha acionadora 20 e o pino excêntrico 19 são dispostos no ressalto 27. A placa de base 25, o ressalto 27, o mancai 23, a bucha acionadora 20 e o pino excêntrico 19 cooperam para formar o espaço a montante 29 do espaço de acomodação do mecanismo acionador. O espaço a montante 29 é substancialmente fechado.

O mancai 23 é um mancai plano colocado entre a porção cilíndrica 21 da bucha acionadora 20 e o ressalto 27. Como mostrado na figura 2, o mancai 23 inclui um primeiro mancai plano 30 e um segundo mancai plano 31. O primeiro mancai plano 30 é montado com pressão na superfície periférica interna do ressalto 27 e o segundo mancai plano 31 é montado com pressão na superfície periférica externa da bucha acionadora 20. O primeiro mancai plano 30 e o segundo mancai plano 31 são mancais de bucha cilíndricos. A superfície periférica interna do primeiro mancai plano 30 e a superfície periférica externa do segundo mancai plano 31 ficam em contato deslizante entre si e servem como as superfícies deslizantes.

Uma pluralidade de pinos 32 é montada com pressão na placa de base 25 em posições adjacentes à sua periferia externa, estendidos em paralelo ao eixo geométrico P do eixo rotativo 14. Uma pluralidade de pinos 33 é montada com pressão no primeiro elemento de alojamento 11 em posições adjacentes aos pinos 32, também estendidos em paralelo ao eixo geométrico P do eixo rotativo 14. Os pinos 32 e 33 são inseridos nos furos de um elemento de anel 34. Os pinos 32, 33 e o elemento de anel 34 cooperam

7/20 para formar o mecanismo antirrotação que impede a rotação do elemento espiral orbitante 24 ao redor do eixo geométrico Q do pino excêntrico 19. Quando o eixo rotativo 14 é girado, o elemento espiral orbitante 24 órbita ao redor do eixo geométrico P sem girar ao redor do eixo geométrico Q do pino excêntrico 19, isto é, o elemento espiral orbitante 24 órbita em relação ao elemento espiral fixo 12 sem rotação.

O elemento espiral fixo 12 inclui uma placa de base 35 que fica localizada perpendicularmente ao eixo geométrico P, uma parede espiral 36 que se estende de uma superfície da placa de base 35 em paralelo ao eixo geométrico P para o elemento espiral orbitante 24 e um invólucro 37 que é unido no primeiro elemento de alojamento 11. Como mostrado na figura 2, um elemento de vedação 38 é montado na extremidade distai da parede espiral 36.

Como mostrado na figura 3, o invólucro 37 do elemento espiral fixo 12 tem através dele uma entrada 39 que é conectada no circuito externo do refrigerante (não mostrado) do compressor espiral 10 e permite que o refrigerante no circuito externo do refrigerante seja puxado para dentro do elemento espiral fixo 12. A placa de base 35 do elemento espiral fixo 12 tem no seu centro uma saída 40 através da qual o refrigerante comprimido é descarregado para fora das câmaras de compressão como será descrito mais tarde.

O segundo elemento de alojamento 13 é unido na placa de base 35 do elemento espiral fixo 12. Uma câmara de descarga 41 é formada entre a placa de base 35 e o segundo elemento de alojamento 13 e se comunica com o circuito externo do refrigerante através da saída 40. Uma válvula de descarga 42 e um retentor 43 são fixados na placa de base 35 na câmara de descarga 41 por um parafuso (não mostrado). A válvula de descarga 42 é feita de uma válvula de palheta que abre e fecha a saída 40. O retentor 43 restringe a abertura da válvula de descarga 42. Uma passagem de descarga 44 é formada no segundo elemento de alojamento 13 e conectada no circuito externo do refrigerante.

Um separador de óleo cilíndrico 45 é disposto na passagem de

8/20 descarga 44. Quando o refrigerante flui através da passagem de descarga 44, parte do óleo lubrificante contido no refrigerante é separada do refrigerante pelo separador de óleo 45 e reservada em uma câmara de óleo 46 que é formada abaixo da câmara de descarga 41. Um filtro 47 fica localizado entre a passagem de descarga 44 e a câmara de óleo 46 para remover a substância estranha do óleo lubrificante. O óleo lubrificante reservado na câmara de óleo 46 é puxado para dentro das câmaras de compressão, o que será descrito mais tarde, através de uma passagem (não mostrada) e da entrada 39.

No compressor espiral 10, a parede espiral 26 do elemento espiral orbitante 24 fica engatada em contato com a parede espiral 36 do elemento espiral fixo 12 de modo a formar dois conjuntos de câmaras de compressão S entre as paredes espirais 26 e 36. É observado que cada conjunto de câmaras de compressão S inclui uma primeira câmara de compressão que fica localizada adjacente à saída 40 e uma segunda câmara de compressão que fica localizada radialmente para fora da primeira câmara de compressão, como mostrado na figura 3. As primeiras câmaras de compressão S dos dois conjuntos têm substancialmente o mesmo volume, e as segundas câmaras de compressão S dos dois conjuntos têm substancialmente o mesmo volume. O volume das câmaras de compressão S é reduzido de acordo com o movimento orbital do elemento espiral orbitante 24, e o refrigerante nas câmaras de compressão S é comprimido de acordo com a redução do volume.

A primeira passagem de comunicação 48 e a segunda passagem de comunicação 52 são formadas de modo a permitir que o refrigerante em uma das câmaras de compressão S flua para dentro do espaço a jusante 51 através do espaço a montante 29. A primeira passagem de comunicação 48 é formada na placa de base 25 do elemento espiral orbitante 24 e interliga a câmara de compressão S com o espaço a montante 29. A segunda passagem de comunicação 52 é formada na bucha acionadora 20 e interliga o espaço a montante 29 com o espaço a jusante 51.

O seguinte descreverá a primeira passagem de comunicação 48.

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Como mostrado na figura 2, a primeira passagem de comunicação 48 é formada através da placa de base 25 do elemento espiral orbitante 24, de modo que a câmara de compressão S e o espaço a montante 29 se comunicam através da primeira passagem de comunicação 48. A primeira passagem de comunicação 48 permite que o refrigerante na câmara de compressão S seja fornecido para dentro do espaço a montante 29. A primeira passagem de comunicação 48 tem uma abertura 49 que é aberta para a câmara de compressão S e uma abertura 50 que é aberta para o espaço a montante 29. A abertura 49 fica localizada adjacente à base da parte mais externa da parede espiral 26. A abertura 50 fica localizada adjacente à base do ressalto 27 de modo a confrontar a superfície de extremidade do mancai 23. O espaço a jusante 51 é vedado por uma vedação de eixo G que é colocada entre o primeiro elemento de alojamento 11 e o eixo rotativo 14. O espaço a montante 29 e o espaço a jusante 51 no primeiro elemento de alojamento 11 são submetidos à pressão de sucção. O refrigerante na câmara de compressão S sob uma pressão que é mais alta do que a pressão de sucção flui para dentro do espaço a montante 29 através da primeira passagem de comunicação 48.

O seguinte descreverá a segunda passagem de comunicação 52. Como mostrado na figura 2, a segunda passagem de comunicação 52 é formada através da bucha acionadora 20. A segunda passagem de comunicação 52 tem um primeiro furo 54, um segundo furo 56 e um terceiro furo 59. O primeiro furo 54 é formado na bucha acionadora 20, estendido na direção do eixo geométrico Q e se comunica em uma abertura 53 com o espaço a montante 29. O segundo furo 56 é formado radialmente na bucha acionadora 20 e se estende do primeiro furo 54 para a superfície periférica externa da bucha acionadora 20. O segundo furo 56 inclui um furo radialmente externo 57 e um furo radialmente interno 58, cujo diâmetro é menor do que esse do furo radialmente externo 57. O furo externo 57 tem uma porção cônica que é conectada no furo interno 58. A porção cônica do furo externo 57 é formada por uma superfície cônica. O terceiro furo 59 é formado na bucha acionadora 20, estendido na direção do eixo geométrico Q a partir do furo externo 57 do

10/20 segundo furo 56 para uma superfície de extremidade 60 da bucha acionadora 20 adjacente ao mancai 15. O terceiro furo 59 se comunica em uma abertura 61 com o espaço a jusante 51.

Uma esfera 62 como um elemento de válvula e uma mola espiral 63 como um elemento de impulsão são dispostos no furo externo 57 do segundo furo 56. A mola espiral 63 é colocada entre a esfera 62 e o mancai plano 23 para impulsionar a esfera 62 do furo externo 57 para o furo interno 58 contra a superfície cônica de modo a fechar o furo interno 58. A esfera 62 e a mola espiral 63 cooperam para formar a válvula de controle da presente invenção. Na presente modalidade, a segunda passagem de comunicação 52 é formada na bucha acionadora 20 e a válvula de controle é disposta também na bucha acionadora 20. Quando o eixo rotativo 14 é girado em uma velocidade predeterminada ou mais alta, a força centrífuga causa o movimento da esfera 62 radialmente para fora contra a força de impulsão da mola espiral 63, para abrir dessa maneira o furo interno 58 do segundo furo 56. Isto é, a constante de mola da mola espiral 63 que impulsiona a esfera 62 na direção oposta à direção da força centrífuga é definida em tal valor que a força de mola da mola espiral 63 fica abaixo da força centrífuga quando o eixo rotativo 14 é girado na velocidade predeterminada acima ou mais alta. A velocidade predeterminada deve ser definida desejavelmente em uma velocidade do eixo rotativo 14 na qual o esfriamento excessivo ocorre. Assim, a força centrífuga desenvolvida quando o eixo rotativo 14 está sendo girado faz com que a válvula de controle se mova na direção na qual a segunda passagem de comunicação 52 é aberta.

O seguinte descreverá a operação do compressor espiral 10. Quando a força do motor EG é transmitida para o eixo rotativo 14 para girar o eixo rotativo 14, o eixo rotativo 14, a bucha acionadora 20 montada no pino excêntrico 19 e o mancai 23 acionam o elemento espiral orbitante 24 de modo que o elemento espiral orbitante 24 órbita ao redor do eixo geométrico P. Os pinos 32, 33 e o elemento de anel 34 impedem que o elemento espiral orbitante 24 gire ao redor do seu próprio eixo geométrico. Assim, o elemento espiral orbitante 24 não gira ao redor do pino excêntrico 19, mas órbita ao

11/20 redor do eixo geométrico P sem rotação.

Enquanto o elemento espiral orbitante 24 órbita ao redor do eixo geométrico P, as câmaras de compressão S formadas entre o elemento espiral orbitante 24 e o elemento espiral fixo 12 são reduzidas no volume enquanto movendo radialmente para dentro. Portanto, o refrigerante puxado para dentro das câmaras de compressão S através da entrada 39 é comprimido para uma alta pressão com a redução no volume das câmaras de compressão S, e descarregado para dentro da câmara de descarga 41 através da saída 40 abrindo empurrando a válvula de descarga 42. O refrigerante descarregado para dentro da câmara de descarga 41 é entregue para a passagem de descarga 44 na qual o separador de óleo 45 separa o óleo lubrificante do refrigerante. O refrigerante, cujo óleo lubrificante é separado, é entregue para o circuito externo do refrigerante. O óleo lubrificante separado é passado através do filtro 47 e reservado na câmara de óleo 46.

Durante a operação do compressor espiral 10, a força centrífuga desenvolvida pelo movimento orbitante do pino excêntrico 19 age na esfera 62 na segunda passagem de comunicação 52. Enquanto o eixo rotativo 14 do compressor espiral 10 gira em uma velocidade que é menor do que a velocidade predeterminada antes mencionada, a esfera 62 fecha o furo interno 58 porque a força de impulsão da mola espiral 63 permanece maior do que a força centrífuga da esfera 62. O refrigerante escoado da câmara de compressão S para dentro do espaço a montante 29 através da primeira passagem de comunicação 48 é interrompido pela esfera 62, então fechando o furo interno 58 do segundo furo 56, sem fluir para dentro do espaço a jusante 51 através da segunda passagem de comunicação 52. Enquanto o eixo rotativo 14 do compressor espiral 10 gira em uma velocidade menor do que a velocidade predeterminada acima mencionada, o ar-condicionado opera sem diminuir a sua eficiência volumétrica e aumentar a capacidade de esfriamento excessivamente. Enquanto a esfera 62 fecha o furo interno 58 do segundo furo 56, o óleo lubrificante contido no refrigerante escoado para dentro do espaço a montante 29 é reservado no espaço a montante 29 ou na passagem a montante da segunda passagem de comunicação 52, que

12/20 fica localizada entre a esfera 62 e o espaço a montante 29.

Enquanto o eixo rotativo 14 do compressor espiral 10 gira na velocidade predeterminada ou mais alta, por outro lado, a esfera 62 é movida radialmente para fora sob a influência da força centrífuga então excedendo a força de impulsão da mola espiral 63, para dessa maneira abrir o furo interno 58, com o resultado que o espaço a montante 29 e o espaço a jusante 51 se comunicam. Com a segunda passagem de comunicação 52 assim aberta, parte do refrigerante na câmara de compressão S flui para dentro do espaço a jusante 51 através da primeira passagem de comunicação 48, do espaço a montante 29 e da segunda passagem de comunicação 52. Assim, a eficiência volumétrica do compressor espiral 10 é reduzida e, portanto, a capacidade de esfriamento do ar-condicionado não consegue aumentar excessivamente. Quando a velocidade do eixo rotativo 14 do compressor espiral 10 cai abaixo da velocidade predeterminada, a força centrífuga da esfera 62 se torna menor do que a força de impulsão da mola espiral 63, assim movendo a esfera 62 radialmente para dentro para fechar dessa maneira o furo interno 58. O óleo lubrificante contido no refrigerante escoado para dentro do espaço a jusante 51 lubrifica os elementos deslizantes, tal como o mancai 15, os pinos 32, 33 e o elemento de anel 34 no espaço a jusante 51.

O compressor espiral 10 da presente modalidade tem os seguintes efeitos vantajosos.

(1) Enquanto o eixo rotativo 14 do compressor espiral 10 gira na velocidade predeterminada ou mais alta, a força centrífuga da esfera 62 então desenvolvida é maior do que a força de impulsão da mola espiral 63 para dessa maneira fazer com que a esfera 62 abra a segunda passagem de comunicação 52. Com a segunda passagem de comunicação 52 assim aberta, parte do refrigerante na câmara de compressão S flui para dentro do espaço a jusante 51 no primeiro elemento de alojamento 11 através da primeira passagem de comunicação 48, do espaço a montante 29 e da segunda passagem de comunicação 52. Tal escoamento do refrigerante na câmara de compressão S para dentro do espaço a jusante 51 faz com que a eficiência volumétrica do compressor espiral 10 seja reduzida e, portanto, a capacida13/20 de de esfriamento do ar-condicionado seja reduzida. Na presente modalidade, a segunda passagem de comunicação 52 é aberta e fechada dependendo da velocidade de rotação do eixo rotativo 14 do compressor espiral 10. Enquanto o eixo rotativo 14 do compressor espiral 10 gira na velocidade predeterminada ou mais alta, a capacidade de esfriamento do arcondicionado não consegue aumentar excessivamente.

(2) Quando a velocidade do eixo rotativo 14 do compressor espiral 10 é aumentada, a taxa de fluxo do refrigerante sendo descarregado aumenta. Embora a capacidade de esfriamento (razão de compressão) seja determinada dependendo da estrutura do mecanismo de compressão do compressor espiral 10, se a taxa de fluxo do refrigerante sendo descarregado aumenta excessivamente, a capacidade de esfriamento real excede a capacidade de esfriamento que é determinada dependendo da estrutura do mecanismo de compressão. Se a capacidade de esfriamento aumenta excessivamente, a temperatura de descarga do refrigerante aumenta anormalmente, de modo que a confiabilidade do compressor espiral 10 é reduzida. O aumento anormal da temperatura de descarga do refrigerante causa uma maior exigência de força e, portanto, uma eficiência diminuída do compressor espiral 10. Na presente modalidade em que a capacidade de esfriamento é reduzida abrindo a segunda passagem de comunicação 52 dependendo da velocidade de rotação do eixo rotativo 14 do compressor espiral 10, a capacidade de esfriamento do ar-condicionado não consegue aumentar excessivamente.

(3) A esfera 62 como um elemento de válvula e a mola espiral 63 como um elemento de impulsão representam a válvula de controle para o compressor espiral 10 da presente modalidade. A estrutura simples da válvula de controle é vantajosa na redução do custo do compressor espiral 10.

(4) Na modalidade presente, em que o mancai 23 é representado por um mancai plano, uma hermeticidade apropriada ao fluido pode ser obtida entre o espaço a montante 29 e o espaço a jusante 51 quando a segunda passagem de comunicação 52 é fechada pela esfera 62 da válvula de controle. Quando a esfera 62 fecha a segunda passagem de comunicação

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52, a eficiência volumétrica do compressor espiral 10 é reduzida. Portanto, nem um dispositivo de abertura e fechamento nem um estrangulador são necessários na primeira passagem de comunicação 48.

(5) No compressor espiral 10 da presente modalidade, enquanto o eixo rotativo 14 do compressor espiral 10 gira na velocidade predeterminada ou mais alta, a força centrífuga da esfera 62 então desenvolvida é maior do que a força de impulsão da mola espiral 63, de modo que a segunda passagem de comunicação 52 é aberta. Quando a segunda passagem de comunicação 52 é aberta, parte do refrigerante na câmara de compressão S flui para dentro do espaço a jusante 51 através da segunda passagem de comunicação 52 para dessa forma reduzir a capacidade de esfriamento do ar-condicionado. Embora o eixo rotativo 14 do compressor espiral 10 gire em uma velocidade menor do que a velocidade predeterminada, a força centrífuga da esfera 62 é menor do que a força de impulsão da mola espiral 63, de modo que a segunda passagem de comunicação 52 é fechada. Quando a segunda passagem de comunicação 52 é fechada, o óleo lubrificante contido no refrigerante escoado para dentro do espaço a montante 29 é reservado no espaço a montante 29 ou na passagem a montante da segunda passagem de comunicação 52, que está localizada entre a esfera 62 e o espaço a montante 29.

(6) No compressor espiral 10 da presente modalidade, a esfera 62 da válvula de controle que é movida pela força centrífuga fica disposta na segunda passagem de comunicação 52 da bucha acionadora 20. Quando comparado com o caso onde uma válvula de controle que abre e fecha a segunda passagem de comunicação pela força centrífuga é disposta em uma posição adjacente ao eixo geométrico P do eixo rotativo 14, a presente válvula de controle que está localizada mais distante do eixo geométrico P do que a válvula de controle comparativa desenvolve uma maior força centrífuga do que a válvula de controle comparativa. Portanto, a força centrífuga age na esfera 62 mais efetivamente.

O seguinte descreverá o compressor espiral de acordo com a segunda modalidade da presente invenção com referência à figura 5. O

15/20 compressor espiral da segunda modalidade difere da contraparte da primeira modalidade na estrutura da segunda passagem de comunicação e na válvula de controle. Na descrição seguinte da segunda modalidade, os mesmos numerais de referência como usados na descrição da primeira modalidade serão usados e a descrição das mesmas partes e elementos será omitida.

A figura 5 é uma vista seccional fragmentar mostrando o compressor espiral 70 de acordo com a segunda modalidade. Com referência ao desenho, a segunda passagem de comunicação 71 que corresponde com a segunda passagem de comunicação 52 da primeira modalidade tem um primeiro furo 54, um segundo furo 72 e um terceiro furo 75 que são todos formados na bucha acionadora 20. O segundo furo 72 tem um furo radialmente externo 73 e um furo radialmente interno 74, cujo diâmetro é menor do que esse do furo radialmente externo 73. O terceiro furo 75 se estende do furo externo 73 do segundo furo 72 na direção do eixo geométrico Q para a superfície de extremidade 60 da bucha acionadora 20. O terceiro furo 75 se comunica em uma abertura 76 com o espaço a jusante 51.

Um carretei 77 como um elemento de válvula e uma mola espiral 78 como um elemento de impulsão são dispostos no furo externo 73 do segundo furo 72. O carretei 77 é cilíndrico e móvel no furo externo 73 na direção radial da bucha acionadora 20. A mola espiral 78 é colocada entre o carretei 77 e o mancai plano 23 para impulsionar o carretei 77 de modo a fechar o furo interno 74 do segundo furo 72. O carretei 77 e a mola espiral 78 cooperam para formar a válvula de controle. Na presente modalidade, a segunda passagem de comunicação 71 é formada na bucha acionadora 20 e a válvula de controle é disposta na bucha acionadora 20. Quando o eixo rotativo 14 é girado em uma velocidade predeterminada ou mais alta, a força centrífuga então desenvolvida faz com que o carretei 77 se mova radialmente para fora contra a força de impulsão da mola espiral 78 para dessa forma abrir o furo interno 74 do segundo furo 72. Isto é, a válvula de controle incluindo o carretei 77 e a mola espiral 78 na segunda passagem de comunicação 71 é operada pela força centrífuga para permitir que o espaço a montante 29 e o espaço a jusante 51 se comuniquem. A constante de mola da mola

16/20 espiral 78 que impele o carretei 77 contra a força centrífuga é definida em tal valor que a força de mola da mola espiral 78 é menor do que a força centrífuga desenvolvida quando o eixo rotativo 14 é girado em uma velocidade predeterminada ou mais alta. A velocidade predeterminada deve ser definida desejavelmente na velocidade do eixo rotativo 14 na qual a capacidade de esfriamento excessivo ocorre.

Na presente modalidade, enquanto o eixo rotativo 14 gira na velocidade predeterminada ou mais alta, o carretei 77 da válvula de controle é movido por uma distância que é variável com a velocidade. A abertura da segunda passagem de comunicação 71 é controlada de acordo com a distância de movimento do carretei 77, assim mudando a taxa de fluxo do refrigerante passando através da segunda passagem de comunicação 71. Isto é, o carretei 77 serve para controlar a abertura da segunda passagem de comunicação 71.

O compressor espiral 70 da segunda modalidade tem substancialmente os mesmos efeitos vantajosos que esses (1) a (6) da primeira modalidade. Além disso, no compressor espiral 70 da segunda modalidade em que a distância de movimento do carretei 77 é mudada de acordo com a velocidade do eixo rotativo 14 girando na velocidade predeterminada ou mais alta, a taxa de fluxo do refrigerante fluindo através da segunda passagem de comunicação 71 é controlada para com isso reduzir a eficiência volumétrica do compressor espiral 70. Isto é, enquanto o eixo rotativo 14 do compressor espiral 70 gira na velocidade predeterminada ou mais alta, a eficiência volumétrica do compressor espiral 70 é reduzida mais com o aumento da velocidade.

Em uma modificação da segunda modalidade, a segunda passagem de comunicação 79 correspondendo com a segunda passagem de comunicação 71 da segunda modalidade mostrada na figura 5 é formada através da bucha acionadora 20 na direção do eixo geométrico Q e um furo 80 é formado na direção radial da bucha acionadora 20 e conectado na segunda passagem de comunicação 79, como mostrado na figura 6. O carretei 77 e a mola espiral 78 são dispostos no furo 80. A presente modificação tem

17/20 substancialmente os mesmos efeitos que a segunda modalidade. Além disso, o compressor espiral 70 da presente modificação é vantajoso em que o número de furos a ser perfurado na bucha acionadora 20 é reduzido e o custo de fabricação é reduzido, consequentemente.

O seguinte descreverá o compressor espiral de acordo com a terceira modalidade da presente invenção com referência às figuras 7 e 8. O compressor espiral da segunda modalidade difere da contraparte da primeira modalidade na estrutura da segunda passagem de comunicação e na válvula de controle. Na descrição seguinte da terceira modalidade, os mesmos numerais de referência como usados na descrição da primeira modalidade serão usados e a descrição das mesmas partes e elementos será omitida.

A figura 7 é uma vista seccional fragmentar mostrando o compressor espiral 90 de acordo com a terceira modalidade. Com referência ao desenho, a segunda passagem de comunicação 91 correspondendo com a segunda passagem de comunicação 52 da primeira modalidade tem um primeiro furo 54 e um segundo furo 92 que é formado na direção radial da bucha acionadora 20, furos 95, 96 e 97. O segundo furo 92 tem um furo radialmente externo 93 e um furo radialmente interno 94, cujo diâmetro é menor do que esse do furo radialmente externo 93 e que é conectado no primeiro furo 54. O furo 95 se estende através do segundo mancai plano 31 radialmente de modo a se comunicar com o segundo furo 92 da segunda passagem de comunicação 91. O furo 96 se estende através do primeiro mancai plano 30 radialmente e o furo 97 se estende através do ressalto 27 radialmente de modo a se comunicar com o furo 96. Como mostrado nas figuras 7 e 8, os furos 95 e 96 são formados de modo a serem comunicáveis entre si.

O furo 97 no ressalto 27 serve como a primeira passagem radial e o furo 95 no segundo mancai plano 31 e o furo 96 no primeiro mancai plano 30 servem como a segunda passagem radial. Isto é, a segunda passagem de comunicação 91 inclui a primeira passagem radial e a segunda passagem radial e se comunica com o espaço a montante 29 e o espaço a jusante 51.

A esfera 62 e a mola espiral 63 são dispostas no furo externo 93

18/20 do segundo furo 92 e servem como o elemento de válvula e o elemento de impulsão, respectivamente. A esfera 62 no furo externo 93 é móvel na direção radial da bucha acionadora 20. A mola espiral 63 é colocada entre a esfera 62 e o mancai plano 23 para impelir a esfera 62 na direção para fechar o furo interno 94. A esfera 62 e a mola espiral 63 cooperam para formar a válvula de controle. Na presente modalidade, a segunda passagem de comunicação 91 é formada na bucha acionadora 20 e a válvula de controle é disposta na bucha acionadora 20.

Enquanto o eixo rotativo 14 gira em uma velocidade predeterminada ou mais alta, a força centrífuga então desenvolvida faz com que a esfera 62 se mova radialmente para fora contra a força de impulsão da mola espiral 63 para dessa forma abrir o furo interno 94 do segundo furo 92. Isto é, a constante de mola da mola espiral 63 que impele a esfera 62 na direção oposta à direção da força centrífuga é definida em tal valor que a força de mola da mola espiral 63 fica abaixo da força centrífuga quando o eixo rotativo 14 é girado na velocidade predeterminada ou mais alta. A velocidade predeterminada deve ser definida desejavelmente em uma velocidade do eixo rotativo 14 na qual ocorre a capacidade de esfriamento excessiva.

Na presente modalidade, quando o furo 95 do segundo mancai plano 31 e o furo 96 do primeiro mancai plano 30 estão localizados para se confrontaram com o furo interno 94 do segundo furo 92 aberto, o refrigerante no espaço a montante 29 flui para dentro do espaço a jusante 51 através da segunda passagem de comunicação 91. Quando o furo 95 do segundo mancai plano 31 e o furo 96 do primeiro mancai plano 30 não estão localizados para se confrontarem com o furo interno 94 aberto, a segunda passagem de comunicação 91 é fechada e, portanto, o fluxo do refrigerante no espaço a montante 29 para dentro do espaço a jusante 51 é bloqueado. Na presente modalidade em que o furo 95 do segundo mancai plano 31 e o furo 96 do primeiro mancai plano 30 se comunicam de acordo com a rotação do eixo rotativo 14, o refrigerante no espaço a montante 29 flui para dentro do espaço a jusante 51 intermitentemente.

De acordo com a presente modalidade, mesmo na estrutura on19/20 de a segunda passagem de comunicação não está aberta na posição tal como a superfície de extremidade 60 da bucha acionadora 20, o refrigerante no espaço a montante 29 pode fluir para dentro do espaço a jusante 51. Uma pluralidade de furos 97 pode ser formada no ressalto 27 em posições angularmente espaçadas e uma pluralidade de furos 96 pode ser formada no primeiro mancai plano 30 em posições angularmente espaçadas, que permite que uma maior quantidade de refrigerante no espaço a montante 29 flua para dentro do espaço a jusante 51.

A presente invenção foi descrita no contexto das modalidades acima, mas ela não é limitada a essas modalidades. É óbvio para aqueles versados na técnica que a invenção pode ser praticada de várias maneiras como exemplificado abaixo.

Embora em cada uma das modalidades acima descritas a segunda passagem de comunicação seja formada na bucha acionadora 20 ou na bucha acionadora 20, no mancai 23 e no ressalto 27 e a válvula de controle seja disposta na bucha acionadora 20, ela pode ser de tal maneira disposta que a segunda passagem de comunicação seja formada na bucha acionadora 20 e também no pino excêntrico 19 e a válvula de controle seja disposta no pino excêntrico 19. Essa modificação oferece substancialmente os mesmos efeitos como as modalidades acima descritas.

O elemento de válvula da válvula de controle não é limitado a uma esfera ou um carretei cilíndrico como nas modalidades acima descritas, mas qualquer elemento pode ser usado para a válvula de controle contanto que ele seja móvel pela força centrífuga desenvolvida quando o eixo rotativo é girado em uma velocidade predeterminada ou mais alta para dessa forma abrir a segunda passagem de comunicação.

A mola espiral usada como o elemento de impulsão nas modalidades acima descritas pode ser substituída por qualquer mola adequada, tal como uma mola em folhas ou uma mola de disco e também por um elemento resiliente feito de borracha.

Embora em cada uma das modalidades acima descritas o compressor espiral forme uma parte do circuito do refrigerante de um ar20/20 condicionado para uso em um veículo, o compressor espiral de acordo com a presente invenção não é limitado a tal aplicação.

Embora em cada uma das modalidades acima descrita a bucha acionadora 20 seja montada com rotação no pino excêntrico 19, ela pode ser montada com pressão no pino excêntrico 19.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Compressor espiral (10, 70, 90), compreendendo: um alojamento (11, 13), um elemento espiral fixo (12) unido no alojamento (11, 13), um elemento espiral orbitante (24) disposto no alojamento (11,

13) e engatado com o elemento espiral fixo (12) de modo a formar vários conjuntos de câmaras de compressão (S), o elemento espiral orbitante (24) tendo um ressalto (27), um espaço de acomodação do mecanismo acionador formado pelo alojamento (11) e o elemento espiral orbitante (24), um eixo rotativo (14) suportado com rotação no alojamento (11) e tendo um pino excêntrico (19) disposto no ressalto (27) e uma bucha acionadora (20) montada no pino excêntrico (19) e suportada com rotação pelo ressalto (27) através de um mancai (23), em que quando o eixo rotativo (14) é girado, o eixo rotativo (14), a bucha acionadora (20) e o mancai (23) acionam o elemento espiral orbitante (24) de modo que o elemento espiral orbitante (24) órbita em relação ao elemento espiral fixo (12), caracterizado em que o mancai (23) é um mancai plano (23), em que um espaço a montante (29) e um espaço a jusante (51) são formados no espaço de acomodação do mecanismo acionador pelo mancai plano (23), a bucha acionadora (20) e o pino excêntrico (19), em que uma primeira passagem de comunicação (48) passa através do elemento espiral orbitante (24) e permite pelo menos que uma das câmaras de compressão (S) se comunique com o espaço a montante (29), em que uma segunda passagem de comunicação (52, 71, 79, 91) passa através de pelo menos a bucha acionadora (20) e permite que o espaço a montante (29) e o espaço a jusante (51) se comuniquem, em que uma válvula de controle (62, 63, 77, 78) é disposta na segunda passagem de comunicação (52, 71, 79, 91), em que a força centrífuga da válvula de controle (62, 63, 77, 78) desenvolvida quando o eixo rota2/2 tivo (14) é girado em uma velocidade predeterminada ou mais elevada faz com que a válvula de controle (62, 63, 77, 78) se mova em uma direção na qual a segunda passagem de comunicação (52, 71, 79, 91) fica aberta, para dessa forma permitir que o espaço a montante (29) e o espaço a jusante (51) se comuniquem.
2. Compressor espiral (10, 70, 90), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que a válvula de controle (62, 63, 77, 78) tem um elemento de válvula (62, 77) e um elemento de impulsão (63, 78), o elemento de válvula (62, 77) sendo móvel em uma direção radial da bucha acionadora (20), o elemento de impulsão (63, 78) impelindo o elemento de válvula (62, 77) em uma direção oposta à direção da força centrífuga agindo sobre o elemento de válvula (62, 77) quando o eixo rotativo (14) é girado.
3. Compressor espiral (10, 90), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado em que o elemento de válvula (62) é uma esfera.
4. Compressor espiral (70), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado em que o elemento de válvula (77) é um carretei.
5. Compressor espiral (10, 70, 90), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado em que a válvula de controle (62, 63, 77, 78) é disposta na segunda passagem de comunicação (52, 71, 79, 91) formada na bucha acionadora (20).
6. Compressor espiral (90), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado em que a segunda passagem de comunicação (91) passa através do ressalto (27), do mancai plano (23) e da bucha acionadora (20) e inclui uma primeira passagem radial (97) que passa através do ressalto (27) e uma segunda passagem radial (95, 96) que passa através do mancai plano (23).

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