BR112019018434A2

BR112019018434A2 - módulo de compressor para comprimir gás e compressor equipado no mesmo

Info

Publication number: BR112019018434A2
Application number: BR112019018434A
Authority: BR
Inventors: De Bontridder Thomas; Meeusen Wim
Original assignee: Atlas Copco Airpower Nv
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2017-05-15
Publication date: 2020-04-14
Also published as: CN110382863B; WO2018162960A1; JP2018145965A; CN110382863A; BE1024644B1; KR20190118675A; KR102179980B1; JP6732714B2

Abstract

módulo de compressor para comprimir gás composto de um elemento de compressor (2) com um alojamento com refrigerador de elemento de compressor integrado (22); um motor (5) e um refrigerador de gás (10) para resfriar o gás comprimido que se origina a partir do elemento de compressor (2), caracterizado pelo fato de que o refrigerador de gás (10) compreende uma seção primária (13) através da qual o gás a ser resfriado pode ser guiado e uma seção secundária (16) que está em contato de troca de calor com a seção primária (13); que um primeiro circuito de resfriamento (17) pode guiar um refrigerante através da seção secundária (16) do refrigerador de gás (10) ou através de uma seção do mesmo e um segundo circuito de resfriamento (23) pode guiar um refrigerante através do refrigerador de elemento de compressor (22); e através do qual o primeiro circuito de resfriamento (17) e o segundo circuito de resfriamento (23) são unidos em série ou em paralelo e são guiados para uma saída comum (19). fig. 2

Description

MÓDULO DE COMPRESSOR PARA COMPRIMIR GÁS E COMPRESSOR

EQUIPADO NO MESMO [0001] A presente invenção se refere a um módulo de compressor e um compressor equipado no mesmo.

[0002] Mais precisamente, a presente invenção se refere ao sistema de resfriamento para resfriar o módulo de compressor.

[0003] Exemplos de sistemas de resfriamento para compressores podem ser constatados no documento US 2751144 A e US 1764753 A, que revelam compressores resfriados por líquido, em que o resfriamento é realizado através de uma série de passagens através dos respectivos alojamentos.

[0004] Outros módulos de compressor conhecidos consistem em um elemento de compressor; um motor para acionar o elemento de compressor; se aplicável, uma caixa de engrenagens entre o elemento de compressor e o motor; um refrigerador de gás para resfriar o gás comprimido e um circuito de óleo fechado separado com um reservatório de óleo, um refrigerador de óleo e uma bomba de óleo para conduzir o óleo do reservatório de óleo através do módulo de compressor, através do refrigerador de óleo e um filtro de óleo, para lubrificar os mancais e, se aplicável, as engrenagens.

[0005] Em geral, os diversos componentes são montados no alojamento de um compressor, em que o gás comprimido é resfriado por refrigeradores através dos quais um refrigerante líquido como água é acionado, ou o gás comprimido é resfriado em radiadores por meio de ventiladores que fazem com que o ar circundante flua

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2/24 através do alojamento para o resfriamento desses radiadores.

[0006] Os refrigeradores e radiadores são conectados por meio de canos e conexões externos fixados ou flexíveis para guiar o refrigerante ao longo de ou através do módulo de compressor. Esses canos e conexões não são apenas dispendiosos, mas também são submetidos a defeitos e vazamentos que podem levar a custos de manutenção mais altos de tais módulos de compressor.

[0007] Uma desvantagem de resfriamento de ar é que o ar de ventilação que remove o calor de compressão é difícil de aplicar de modo útil. Também é difícil de resfriar para uma baixa temperatura com resfriamento de ar devido ao fato de que, para realizar uma diferença de temperatura pequena, também chamada delta T, entre a temperatura de ar de ventilação e o meio a ser resfriado, refrigeradores muito grandes são necessários, que são muito dispendiosos. Por exemplo, na prática com resfriamento de ar direto ou indireto, por exemplo, por meio de um circuito de óleo com radiadores, um elemento de compressor geralmente permanece relativamente quente em sua velocidade operacional, que é para o detrimento de eficácia de compressão.

[0008] Uma desvantagem adicional é que o resfriamento de ar diminui ao longo do tempo uma vez que radiadores acumulam poeira e outras sujeiras. Por essa razão, radiadores são geralmente superdimensionados para sempre ser assegurado de capacidade de resfriamento suficiente, e radiadores devem ser regularmente limpos, o que significa custos extra.

[0009] Em um grande número de compressores, a água é

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3/24 usada como um refrigerante, principalmente em compressores grandes.

[0010] Um exemplo de tal compressor pode ser constatado no documento US 2010/303.658 A, em que um compressor livre de óleo resfriado com água é descrito, em que o compressor compreende dois estágios de compressor: um estágio de pressão baixa e um estágio de pressão alta, um refrigerador intermediário, um pós-refrigerador, e um refrigerador de óleo. A trajetória para resfriar água que é ramificada na porta de entrada de água de resfriamento em uma trajetória de água de resfriamento para o pós-refrigerador e o refrigerador intermediário e uma trajetória de água de resfriamento para o resfriador de óleo.

[0011] Além do resfriamento, a água possibilita que o calor de compressão seja recuperado de um compressor e esse calor recuperado seja usado de uma maneira útil, por exemplo, para aquecer prédios ou gerar energia elétrica ou similar.

[0012] Para tal recuperação de calor seja econômica, é necessário que um máximo de calor seja extraído do compressor, não apenas do gás comprimido e do próprio elemento de compressor, mas também de outros lugares, como o motor, se aplicável, o acionamento do motor, os mancais, e qualquer caixa de engrenagens, e isso ou diretamente, por exemplo, por resfriamento de água do motor, ou indiretamente, por exemplo, extraindo-se o calor do óleo que é usado para lubrificar os mancais e engrenagens.

[0013] Os refrigeradores do motor e o elemento de compressor são geralmente conectados a refrigeradores externos por canos externos.

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4/24 [0014] O circuito de óleo é também sempre dotado de um refrigerador externo separado conectado através de canos externos.

[0015] Uma desvantagem é que um grande número de canos externos e conexões são necessários para guiar a água e o óleo ao redor e que, nesse caso também, esses canos e conexões aumentam o preço de custo do compressor, e também introduzem um risco extra de defeitos e vazamentos.

[0016] 0 propósito da presente invenção é fornecer uma solução para uma ou mais das desvantagens mencionadas anteriormente e outras desvantagens.

[0017] Com essa finalidade, a invenção se refere a um módulo de compressor para comprimir gás que é composto de um elemento de compressor com um alojamento com refrigerador de elemento de compressor integrado; um motor e um refrigerador de gás para resfriar o gás comprimido que se origina a partir do elemento de compressor com uma seção primária através da qual o gás a ser resfriado pode ser guiado e uma seção secundária que está em contato de troca de calor com a seção primária; com um primeiro circuito de resfriamento que pode guiar um refrigerante através da seção secundária do refrigerador de gás ou através de uma seção do mesmo e um segundo circuito de resfriamento que pode guiar um refrigerante através da seção secundária do refrigerador de gás ou através de uma seção do mesmo e um segundo circuito de resfriamento que pode guiar um refrigerante através do refrigerador de elemento de compressor; através do qual o primeiro circuito de resfriamento e o segundo circuito de resfriamento são unidos em série ou em paralelo e são guiados para uma saída

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5/24 comum; em que o módulo de compressor compreende um circuito de óleo fechado com um reservatório de óleo e uma bomba de óleo a fim de acionar o óleo para fora do reservatório de óleo através de ou ao longo das partes quentes do módulo de compressor através de canais internos, em que o óleo no circuito de óleo está em contato de troca de calor com o primeiro circuito de resfriamento e/ou com o segundo circuito de resfriamento através dos canais internos anteriormente mencionados e/ou do reservatório de óleo, e em que a bomba de óleo é acionada pelo motor que aciona o elemento de compressor.

[0018] Água pode ser usada como um refrigerante, ao qual quaisquer aditivos são adicionados, como aditivos para inibir corrosão, por exemplo. Em vez de água, óleo também pode ser usado como um refrigerante.

[0019] 0 módulo de compressor pode compreender uma caixa de engrenagens com um alojamento entre o elemento de compressor e o motor.

[0020] 0 motor pode compreender um alojamento com um refrigerador de motor integrado. 0 segundo circuito de resfriamento pode guiar refrigerante através do refrigerador de motor em série ou em paralelo para o elemento de compressor.

[0021] 0 segundo circuito de resfriamento pode guiar refrigerante através de um refrigerador no acionamento de motor em série ou em paralelo para o elemento de compressor.

[0022] De preferência, um desvio para o reservatório de óleo é fornecido após a bomba de óleo. Um refrigerador de óleo pode ser fornecido nesse desvio. Esse refrigerador de

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6/24 óleo pode trocar calor com o primeiro ou segundo circuito de resfriamento. De preferência, uma válvula de sobrepressão é fornecida no cano de desvio, de modo que quando a bomba de óleo entregue uma pressão de óleo de mais alta que o necessário, uma proporção do óleo é guiada para o reservatório de óleo através do desvio.

[0023] A bomba de óleo também pode ser acionada por um motor elétrico separado. Então, usar controle de velocidade, o fluxo e/ou a pressão entregue pela bomba de óleo pode ser controlada, dessa maneira, para sempre produzir a quantidade desejada de óleo para lubrificação e resfriamento para os mancais e/ou engrenagens.

[0024] De preferência, o óleo no circuito de óleo está em contato de troca de calor com o segundo circuito de resfriamento através de canais internos do motor e/ou do elemento de compressor que está em contato de troca de calor com o refrigerador de motor e/ou com o refrigerador de elemento de compressor.

[0025] De preferência, o óleo no circuito de óleo está em contato de troca de calor com o primeiro circuito de resfriamento através da seção secundária do refrigerador de gás ou uma seção do mesmo que está em contato de troca de calor com o óleo no reservatório de óleo.

[0026] Em uma modalidade possível, o refrigerador de gás se estende através do reservatório de óleo por pelo menos uma seção de reservatório, em que a seção primária e/ou a seção secundária do refrigerador de gás está em contato de troca de calor com o óleo no reservatório de óleo.

[0027] Em uma modalidade adicional possível, o refrigerador de gás se estende para fora do reservatório de

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7/24 óleo por pelo menos uma seção externa, em que a seção externa da seção primária dessa seção externa é dotada de uma entrada de gás para ter capacidade para guiar o gás a ser resfriado de modo sucessivo através da seção externa e da seção de reservatório.

[0028] A seção primária do refrigerador de gás pode ser formada por um tubo, em que a seção secundária do refrigerador de gás é integrada em ou ao redor desse tubo.

[0029] Uma vantagem de tal módulo de compressor no qual o resfriamento é tão bom quanto completamente integrado é que é muito fácil de construir um compressor operacional com tal módulo de compressor.

[0030] Após tudo, é suficiente para fornecer um filtro de gás na entrada de gás do elemento de compressor e conectar a saída do refrigerador de gás, possivelmente através de um vaso de pressão, para uma rede de usuário e para conectar o primeiro e o segundo circuito de resfriamento a um suprimento de refrigerante, e para fornecer uma conexão que tenha capacidade de usar de modo útil o refrigerante quente desses circuitos de resfriamento, por exemplo, para aquecer ou outras formas de recuperação de energia útil.

[0031] Outra vantagem é que o calor é coletado e removido diretamente das partes quentes do módulo de compressor em que o calor é gerado, como nos mancais, as engrenagens, o motor, o acionamento de motor, o elemento de compressor e similar, e que esse calor pode ser recuperado de modo muito mais eficaz dessa maneira devido à distância entre a fonte de calor e o refrigerador que é muito menor, e menos calor é, desse modo, perdido devido à radiação ou

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8/24 outros mecanismos.

[0032] 0 refrigerante é aquecido pelo contato de troca de calor com o calor de compressão do gás comprimido no refrigerador de gás, pelo calor que é gerado no motor, o acionamento de motor e no elemento de compressor e pelo contato de troca de calor com o óleo no circuito de óleo, em que esse próprio óleo absorveu o calor dos mancais, engrenagens e outras partes móveis que são lubrificadas com o óleo.

[0033] Como resultado dessa absorção de calor cumulativa, a temperatura do refrigerante pode ser amplamente aumentada, o que é favorável para ter capacidade de usar o refrigerante quente para aquecer ou outras aplicações, e isso ao fazer uso de calor recuperado que é geralmente perdido com compressores convencionais.

[0034] Outra vantagem é que devido à remoção de eficácia do calor de compressão, o elemento de compressor pode ser mantido bem frio, que promove a eficácia de compressão.

[0035] Outra vantagem é que nenhum ou poucos canos externos são necessários, então, com compressores conhecidos a fim de guiar o refrigerante e o óleo através do módulo de compressor, de fato, exceto por aqueles para a conexão do módulo a um suprimento e saida do refrigerante, como custos menores de montagem, menos vazamentos, menos perda de calor, por exemplo, por radiação e similar.

[0036] Outra vantagem importante é que nenhum refrigerador externo ou resfriamento de ar extra seja necessário, ou apenas a uma extensão limitada, que aqueles que são integrados no módulo de compressor. Uma vantagem relacionada a isso é que o módulo de compressor pode ser

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9/24 confinado em um alojamento fechado do compressor sem ventilação extra, ou com apenas ventilação limitada, por exemplo, convecção natural e/ou ventilação forçada, a fim de acionar ar circundante através do alojamento como com compressores conhecidos e, desse modo, sem ou com muito menos ruído que tal ventilação fornece.

[0037] Isso significa que tal compressor, de acordo com a invenção, pode ser produzido com baixo ruído em uma grande extensão devido ao alojamento fechado, que possivelmente também pode ser revestido com material de baixo ruído.

[0038] Outra vantagem é que um módulo de compressor de acordo com a invenção pode ser produzido muito compacto, de modo que uma área de ocupação muito menor seja necessária.

[0039] De preferência, o segundo circuito de resfriamento é conectado em paralelo ao primeiro circuito de resfriamento ou a uma seção desse primeiro circuito de resfriamento, em que o segundo circuito de resfriamento contorna completa ou parcialmente o primeiro circuito de resfriamento.

[0040] Em uma modalidade possível, o primeiro circuito de resfriamento é dotado de uma entrada para o suprimento de refrigerante e o segundo circuito de resfriamento é extraído do primeiro circuito de resfriamento nessa entrada ou em um ponto a montante da seção secundária do refrigerador de gás entre essa entrada e a seção secundária do refrigerador de gás.

[0041] De preferência, os dois circuitos de resfriamento têm uma entrada e saída combinadas.

[0042] No segundo circuito de resfriamento, orifícios

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10/24 e/ou válvulas podem ser incorporados para ajustar e/ou controlar quanto refrigerante pode fluir através dos circuitos de resfriamento.

[0043] Dessa maneira, o calor que é absorvido do motor e do elemento de compressor pelo refrigerante no segundo circuito de resfriamento é adicionado ao calor que é recuperado pelo primeiro circuito de resfriamento do gás comprimido quente para, desse modo, obter uma temperatura mais alta do refrigerante, para acima de 90 °C, por exemplo, na saída combinada de ambos os circuitos de resfriamento, de modo que essa energia de calor também seja mais usável para aplicações úteis que energia de calor em uma temperatura inferior de 45 °C, por exemplo.

[0044] É preferencial que, com um circuito de resfriamento paralelo anteriormente mencionado, o segundo circuito de resfriamento se conecte ao primeiro circuito de resfriamento em um ponto intermediário da seção secundária do refrigerador de gás que está localizado entre a entrada e a saída dessa seção secundária.

[0045] Dessa maneira, uso máximo é realizado da temperatura fria do refrigerante suprido a fim de resfriar o gás comprimido na saída da seção primária do refrigerador de gás de modo eficaz.

[0046] Em uma modalidade possível, o segundo circuito de resfriamento é conectado ao primeiro circuito de resfriamento para desviar a seção secundária na seção de reservatório do refrigerador de gás.

[0047] Uma válvula de controle e uma conexão fechável para refrigerante pode ser fornecida na localização da conexão do segundo circuito de resfriamento para o ponto

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11/24 intermediário anteriormente mencionado da seção secundária do refrigerador de gás.

[0048] Também é possível que o primeiro circuito de resfriamento e o segundo circuito de resfriamento sejam conectados juntos em série com uma entrada e uma saída para guiar o refrigerante através de ambos os circuitos de resfriamento de modo sucessivo.

[0049] Em uma modalidade preferencial, os canos do segundo circuito de resfriamento e o circuito de óleo são integrados no alojamento do módulo de compressor.

[0050] Em outra modalidade preferencial, os canos do primeiro circuito de resfriamento são integrados no alojamento do módulo de compressor.

[0051] Na saída, o refrigerante, de preferência, alcança uma temperatura maior que 65 °C, de preferência, maior que 75 °C, e ainda mais preferencialmente, maior que 85 °C.

[0052] Com um ou mais tais módulos de compressor, um compressor pode ser facilmente produzido, em que esses um ou mais módulos de compressor são afixados em um invólucro fechado sem ventilação forçada com gás do lado de fora.

[0053] Isso fornece a vantagem de que nenhum fluxo de ar é gerado ao redor do compressor, o que pode ocasionar incômodo de poeira e outros problemas ou, de outro modo, necessita de canalização adicional do ar de resfriamento.

[0054] Para as conexões de fluido, o invólucro externo de tal compressor apenas necessita de uma entrada e uma saída para gás que é comprimido pelo elemento de compressor e um suprimento e saída para o refrigerante que é acionado através dos circuitos de resfriamento.

[0055] A concretização de um compressor de tal maneira é

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12/24 particularmente interessante para a fabricação de um compressor de parafuso livre de óleo.

[0056] Graças à modularidade da invenção, em que cada módulo de compressor compreende seu próprio resfriamento eficaz, um compressor de múltiplos estágios pode ser montado de uma maneira simples, em que os elementos de compressor de dois ou mais módulos de compressor são montados em série.

[0057] No caso particular de um compressor de dois estágios composto de dois módulos de compressor de acordo com a invenção, isto é, um módulo de compressor de alta pressão e um de baixa pressão, a entrada de gás do módulo de compressor de alta pressão é conectada à saída de gás do módulo de compressor de baixa pressão, e é preferencial que o módulo de compressor de baixa pressão seja um módulo de compressor com o segundo circuito de resfriamento em paralelo ao primeiro circuito de resfriamento ou uma seção do primeiro circuito de resfriamento, e em que, consequentemente, o segundo circuito de resfriamento contorna completa ou parcialmente o primeiro circuito de resfriamento, e em que a saída do segundo circuito de resfriamento se conecta a um ponto intermediário da seção secundária do refrigerador de gás, e que o segundo circuito de resfriamento do módulo de compressor de alta pressão se conecta a um cano, se aplicável, dotado de uma válvula de controle, no primeiro circuito de resfriamento do módulo de compressor de baixa pressão na localização ou na proximidade desse ponto intermediário anteriormente mencionado.

[0058] Dessa maneira, o calor do segundo circuito de

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13/24 resfriamento do módulo de compressor de alta pressão é completa ou parcialmente usado para aquecer adicionalmente o refrigerante que flui através do módulo de compressor de baixa pressão para uma temperatura mais alta que é mais usável para recuperação de calor.

[0059] Com a intenção de mostrar melhor as características da invenção, algumas modalidades preferenciais de um módulo de compressor de acordo com a invenção e um compressor equipado no mesmo são descritos doravante, por meio de um exemplo sem qualquer natureza limitante, em referência aos desenhos anexos, em que:

a figura 1 mostra esquematicamente a construção de um módulo de compressor de acordo com a invenção;

a figura 2 mostra esquematicamente o diagrama de fluxo do módulo de compressor da figura 1 construído em um alojamento de um compressor de estágio único;

as figuras 3 e 4 mostram um diagrama como aquele das figuras 1 e 2 respectivamente, mas para um compressor de dois estágios;

as figuras 5 a 8 mostram variantes diferentes do módulo de compressor da figura 1.

[0060] 0 módulo de compressor 1 mostrado nas figuras 1 e é composto de um elemento de compressor 2 com uma entrada para gás a ser comprimido e uma saida 4 para o gás comprimido; um motor elétrico 5; nesse caso, uma caixa de engrenagens 6 entre o elemento de compressor 2 e o motor 5 com engrenagens 7 para a transmissão do torque de motor para o elemento de compressor 2; um reservatório de óleo 8 com óleo para lubrificar e resfriamento dos mancais 9 do motor 5 e do elemento de compressor 2 e das engrenagens 7;

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14/24 e um refrigerador de gás 10 para resfriar o gás comprimido que se origina a partir do elemento de compressor 2, em que esse refrigerador de gás 10 é conectado através de um cano

11, mostrado esquematicamente, à saída 4 do elemento de compressor 2.

[0061] Nesse caso, o refrigerador de gás 10 compreende um tubo 12 que forma a seção primária 13 do refrigerador de gás 10 através da qual o gás comprimido que se origina a partir do elemento de compressor 2 pode ser guiado através de uma entrada de gás 14 para uma saída de gás 15, a qual uma rede de usuários de gás comprimido pode ser conectada, em que esse tubo 12 está em contato de troca de calor com a seção secundária 16 do refrigerador de gás 10 que se estende como um primeiro circuito de resfriamento 17 em ou ao redor do tubo 12, e que é dotado de uma entrada 18 e uma saída 19 para um refrigerante que é transportado através do mesmo na direção da seta Cl.

[0062] No presente documento, meio principal significa a parte do trocador de calor que o meio a ser resfriado flui através, nesse caso, gás comprimido, e meios secundários a parte do trocador de calor que o refrigerante flui através. [0063] O refrigerador de gás 10 se estende, por uma seção de reservatório 10a, de modo transversal, através do reservatório de óleo 8 em contato de troca de calor com o óleo no reservatório de óleo 8 e uma seção externa 10b fora do reservatório de óleo 8.

[0064] A seção primária 13 do refrigerador de gás 10 é, desse modo, dividida em uma seção de reservatório 13a na seção de reservatório 10a do refrigerador de gás 10 e uma seção externa 13b na seção externa 10b do refrigerador de

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15/24 gás 10.

[0065] Da mesma maneira, a seção secundária 16 do refrigerador de gás 10 é dividida em uma seção de reservatório 16a e uma seção externa 16b.

[0066] No exemplo discutido no presente documento, o primeiro circuito de resfriamento 17 é composto da seção de reservatório 16a e a seção externa 16b da seção secundária 16 do refrigerador de gás 10.

[0067] 0 alojamento 20 do módulo de compressor é composto dos alojamentos do elemento de compressor 2; o motor 5; a caixa de engrenagens 6; o refrigerador de gás 10 e o reservatório de óleo 8.

[0068] Um refrigerador de motor 21 e um refrigerador de elemento de compressor 22 são integrados no alojamento 20 do módulo de compressor, em que esse refrigerador de motor 21 e refrigerador de elemento de compressor 22 são, cada um, formados por canais internos do alojamento que enrolam ao redor do rotor do motor 5 e ao redor dos rotores do elemento de compressor 2, respectivamente, por exemplo, e através dos quais um refrigerante pode ser acionado.

[0069] Além do primeiro circuito de resfriamento 17, o módulo de compressor 1 compreende um segundo circuito de resfriamento 23 para um refrigerante que é acionado em série, primeiro, através do refrigerador de motor anteriormente mencionado 21 e, então, através do refrigerador de elemento de compressor 22 na direção das setas C2.

[0070] No exemplo das figuras 1 e 2, o segundo circuito de resfriamento 23 é conectado em paralelo a uma seção do primeiro circuito de resfriamento 17, mais especificamente

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16/24 à seção do primeiro circuito de resfriamento que é formada pela seção de reservatório 16a da seção secundária 16 do refrigerador de gás 10 que está em contato de troca de calor com o óleo no reservatório de óleo 8 e que, dessa maneira, é desviado pelo segundo circuito de resfriamento 23.

[0071] O segundo circuito de resfriamento 23 é, dessa maneira, extraído do primeiro circuito de resfriamento 17 em um ponto 24 na entrada 18 do primeiro circuito de resfriamento 17 e, posteriormente, se conecta novamente ao primeiro circuito de resfriamento 17 em um ponto intermediário 25 da seção secundária 16 do refrigerador de gás 10 que está localizada entre a entrada 18 e a saída 19 dessa seção secundária 16, de preferência, em um ponto intermediário 25 na proximidade da transição entre a seção de reservatório 10a e a seção externa 10b do refrigerador 10 .

[0072] O módulo de compressor 1 é ainda dotado de um circuito de óleo fechado 26 com uma bomba de óleo 27, que, nesse caso, é afixada no motor 5 e é acionada pelo menos e que bombeia óleo ao redor do reservatório de óleo 8 através de canais internos no alojamento 20 do módulo de compressor 1 para os mancais anteriormente mencionados 9 do motor 5 e do elemento de compressor 2, e à caixa de engrenagens 6 a partir da qual o óleo flui de volta para o reservatório de óleo 8. Os canais internos do circuito de óleo 26 são, dessa maneira, guiados através do alojamento do motor 5 e do alojamento do elemento de compressor 2 em contato de troca de calor com o refrigerante do segundo circuito de resfriamento 23 que é guiado através do refrigerador de

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17/24 motor 21 e através do refrigerador de elemento de compressor 22, de modo que o circuito de óleo no motor 5 e no elemento de compressor 2 atue como um refrigerador de óleo 28 que absorve calor do motor 5 e do elemento de compressor 2 durante a operação do módulo de compressor e emita esse calor para o refrigerante do segundo circuito de resfriamento 23 que também, por si só, absorve calor do motor 5 e do elemento de compressor 2 e, como resultado, sua temperatura aumenta amplamente.

[0073] Devido ao fato de que tanto o refrigerante quanto o óleo absorvem calor do motor 5 e no elemento de compressor 2, o motor 5 e o próprio elemento de compressor 2 são mantidos relativamente resfriados, o que leva à melhor eficácia.

[0074] 0 segundo circuito de resfriamento 23 e o circuito de óleo 26 são formados por canais internos, sem haver canos externos.

[0075] A bomba de óleo 27 pode ser afixada tanto interna quanto externamente, mas, de preferência, sem canos externos conectados ao circuito de óleo 26.

[0076] Um filtro de óleo também pode ser fornecido que é, de preferência, montado no alojamento 20 do módulo de compressor 1 sem canos. De preferência, o filtro de óleo é incorporado ao circuito de óleo 26 após a bomba de óleo 27 e antes de o óleo ser distribuído para a lubrificação de mancais e/ou engrenagens.

[0077] 0 óleo que é acionado através do circuito de óleo 23 para os mancais 9 e para a caixa de engrenagens 6 não apenas garante lubrificação adequada, mas também garante resfriamento dos mancais 9 e das engrenagens 7. 0 óleo,

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18/24 dessa maneira, absorve calor dos mancais 9 e da caixa de engrenagens 6 e, então, flui de volta para o reservatório de óleo 8 em que o óleo é coletado e resfriado pelo contato com a seção de reservatório 16a do primeiro circuito de resfriamento 17, que, como resultado, também desempenha um papel como um refrigerador de óleo 2 9 para o óleo no reservatório de óleo 8, além de seu papel no refrigerador de gás 10.

[0078] Dessa maneira, o refrigerante que é guiado através do primeiro circuito de resfriamento 17 não apenas absorve calor do gás comprimido a ser resfriado que se origina a partir do elemento de compressor 2, mas também absorve calor do óleo no reservatório de óleo 8 após ter circulado no módulo de compressor 1 e ter absorvido calor no mesmo. Dessa maneira, a temperatura do refrigerante na seção de reservatório 10a do refrigerador 10 também aumenta consideravelmente e, então, se mistura com o refrigerante que se origina a partir do segundo circuito de resfriamento 23 no ponto intermediário 25, após o qual o refrigerante é submetido a um aumento de temperatura extra devido ao contato de troca de calor com o gás comprimido quente não resfriado que se origina diretamente do elemento de compressor 2.

[0079] Dessa maneira, um módulo de compressor 1 de acordo com a invenção possibilita que um refrigerante seja obtido na saída 19 do primeiro circuito de resfriamento 17 com uma temperatura alta que pode ser usada para todos os tipos de aplicações úteis, como aquecimento ou similar, ou como água quente se água for usada como um refrigerante para recuperação de energia.

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19/24 [0080] É evidente a partir do supracitado que o refrigerador de gás 10, o primeiro e o segundo circuitos de resfriamento 17, 23, bem como o circuito de óleo 26, com a possível exceção da bomba de óleo 27 e do filtro de óleo, são completamente integrados ao alojamento 20 do módulo de compressor 1 através de canais internos, e isso sem usar quaisquer canos externos.

[0081] A figura 2 mostra um compressor 30 com um único módulo de compressor 1 de acordo com a invenção que é construído em um invólucro 31 sem ventilação por ar externo, e que é dotado de um filtro de entrada 32 com uma entrada 33 no invólucro para a entrada 3 do elemento de compressor 2, com um cano 11 que conecta a saída 4 do elemento de compressor 2 à entrada de gás 14 do refrigerador de gás 10 e em que um vaso de pressão 34 é possivelmente conectado a uma saída 35, na saída de gás 15 do refrigerador de gás 10, a qual uma rede de consumidores de gás resfriado e comprimido pode ser conectada.

[0082] O invólucro 31 é, desse modo, completamente fechado e à prova de som, seguro para poucas passagens para a entrada 33 para o gás a ser comprimido e uma saída 35 para o gás comprimido e para o suprimento 36 e saída 37 do refrigerante, bem como para cabos elétricos, não mostrado nos desenhos, para a fonte de alimentação do motor 5, o acionamento de motor 5 e similar.

[0083] O gás que flui através do invólucro 31 é, desse modo, apenas o gás que é comprimido pelo compressor 30.

[0084] O uso de um módulo de compressor 1 de acordo com a invenção segue adequadamente a descrição acima.

[0085] Quando o elemento de compressor 2 é acionado pelo

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20/24 motor 5, gás é extraído para dentro e comprimido, em que a temperatura do gás pode aumentar amplamente devido à compressão. O gás comprimido é guiado através da seção primária 13 do refrigerador de gás 10, em que o mesmo é resfriado pelo contato de troca de calor com o refrigerante que flui através do primeiro circuito de resfriamento 17 na seção secundária 16 do refrigerador de gás 10.

[0086] O segundo circuito de resfriamento 23 guia o refrigerante através do refrigerador de motor 21 do motor 5 e através do refrigerador de elemento de compressor 22 do elemento de compressor 2, em que esse circuito de resfriamento 23 garante o resfriamento do motor 5 e do elemento de compressor 2 que permanecerá relativamente frio como resultado.

[0087] O calor que o refrigerante, dessa maneira, absorve do motor 5 e do elemento de compressor 2 garante aquecimento suplementar do refrigerante na seção de reservatório 16a da seção secundária 16 do refrigerador de gás 10, de modo que a temperatura desse refrigerante aumente substancialmente na saída combinada 19 do primeiro e do segundo circuitos de resfriamento 17, 23 para uma válvula que possibilita que o calor absorvido do refrigerante seja empregado de modo útil.

[0088] Simultaneamente, a bomba de óleo 27 é acionada, que aciona óleo do reservatório de óleo 8 através dos mancais 9 e através das engrenagens 7, em que esse óleo absorve o calor gerado nos mancais 9 e engrenagens 7 que são, dessa maneira, mantidos resfriados pelo óleo que foi, primeiro, resfriado pelo contato de troca de calor do óleo com o refrigerante no reservatório de óleo 8 e no motor 5 e

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21/24 no elemento de compressor 2.

[0089] Dessa maneira, o módulo de compressor 1 é mantido resfriado sem qualquer forma de ventilação, enquanto, simultaneamente, um máximo de calor é absorvido pelo refrigerante, o calor pode ser empregado de modo útil para aquecer ou similar.

[0090] Análoga à figura 1, a figura 3 mostra esquematicamente uma composição de dois módulos de compressor 1 de acordo com a invenção, respectivamente, um módulo de compressor de baixa pressão 1' e um módulo de compressor de alta pressão 1 que conecta em série através de um cano de pressão 38 em sua entrada 3 à saída de gás 15 do módulo de compressor de baixa pressão 1'.

[0091] A figura 4 mostra esses dois módulos de compressor 1' e 1 construídos em um invólucro 31 de um compressor de dois estágios 30.

[0092] 0 invólucro é dotado de duas passagens, respectivamente, para a entrada 33 do gás a ser comprimido que é extraído pelo módulo de compressor de baixa pressão 1' e para a saída 35 do gás comprimido que se origina a partir do módulo de compressor de alta pressão 1.

[0093] Para o resfriamento, um suprimento 36 para refrigerante é fornecido no invólucro que é dividido sobre

os dois módulos	de	compressor 1' e 1	' e	duas	saídas,
respectivamente,	uma	saída	37 para o refrigerante	que se
origina a partir	do	módulo	de compressor	de	baixa	pressão
1' e uma saída	37	para o	refrigerante	que	se origina a

partir do módulo de compressor de alta pressão 1. Ambas as saídas 37 também podem convergir antes de sair do invólucro

31.

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22/24 [0094] Nesse caso, os dois módulos de compressor 1' e 1 são dotados de uma válvula de controle 39 na localização da conexão do segundo circuito de resfriamento 23 para o primeiro circuito de resfriamento 17 e de uma conexão 40 para conectar a um circuito de resfriamento de outro módulo de compressor.

[0095] A válvula de controle 39 do módulo de compressor de baixa pressão 1' é aberto, enquanto o mesmo é fechado no módulo de compressor de alta pressão 1 e as duas conexões 40 são conectadas juntas por meio de um cano 41.

[0096] Dessa maneira, o refrigerante do segundo circuito de resfriamento 23 do módulo de compressor de alta pressão 1 encontra o refrigerante do segundo circuito de resfriamento 23 do módulo de compressor de baixa pressão 1' que converge com o refrigerante do primeiro circuito de resfriamento 17 do módulo de compressor de baixa pressão 1' no ponto intermediário 25 do módulo de compressor de baixa pressão 1', de modo que a temperatura do refrigerante na saida 37 do módulo de compressor de baixa pressão 1' aumente ainda em relação à disposição da figura 1 e 2.

[0097] 0 refrigerador de gás 10 do módulo de compressor de baixa pressão 1' é usado nessa configuração como um refrigerador intermediário para o gás comprimido do módulo de compressor de baixa pressão 1' antes de o mesmo ser comprimido pelo módulo de compressor de alta pressão 1.

[0098] 0 refrigerador de gás 10 do módulo de compressor de alta pressão 1 é, então, usado como um pós-resfriador para o gás comprimido do módulo de compressor de alta pressão 1 antes de ser suprido para a rede, e é apenas resfriado por uma parte do refrigerante que é não guiado

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23/24 para o módulo de compressor de baixa pressão 1' através do segundo circuito de resfriamento 23 do módulo de compressor de alta pressão 1, em que essa parte do refrigerante que flui através do refrigerador de gás 10 também é removida através da saída 37.

[0099] Com tal compressor 30, um gás pode ser comprimido de modo muito eficaz sem ventilação e com duas taxas de fluxo de um refrigerante que pode ser usado de modo útil para ter capacidade de recuperar energia do calor que é gerado por compressão, nos mancais e engrenagens e similar. [0100] A Figura 5 mostra uma variante de um compressor 30 em que um pós-resfriador extra 10c, que pode ser tanto externo e interno, é fornecido a jusante do refrigerador de gás 10 do módulo de compressor 1 e em série com o mesmo.

[0101] A figura 6 mostra outra variante de um compressor 30 de acordo com a invenção, em que, nesse caso, o refrigerador de gás 10 se estende através do reservatório de óleo 8 sobre todo seu comprimento, de modo que o refrigerador de gás 10, então, apenas contenha uma seção de reservatório 10a sem seção externa 10b. Essa seção externa faltante e pode ser substituída, se necessário, por um refrigerador externo extra (não mostrado).

[0102] No exemplo das figuras 1 a 6, toda a seção de reservatório 10a do refrigerador de gás 10 é desviada toda vez pelo segundo circuito de resfriamento 23, embora seja possível de acordo com uma variante que apenas uma seção da seção de reservatório 10a seja desviada.

[0103] A figura 7 mostra uma variante em que, nesse caso, o primeiro circuito de resfriamento 17 e o segundo circuito de resfriamento 23 são conectados, juntos, em

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24/24 série com uma entrada 18 e uma saída 19 para guiar de modo sucessivo o refrigerante através de ambos os circuitos de resfriamento, por exemplo, primeiro, através do primeiro circuito de resfriamento 17 e, então, através do segundo circuito de resfriamento 23 ou na ordem reversa.

[0104] A figura 8 mostra outra variante possível de um compressor 30 de acordo com a invenção, em que, nesse caso, o refrigerador de gás 10 é construído completamente de modo externo sem uma seção de reservatório 10a.

[0105] Embora haja uma caixa de engrenagens 6 em todas as variantes descritas acima, não é descartado que o motor 5 acione o elemento de compressor 2 diretamente, sem uma caixa de engrenagens, por exemplo, no caso de um motor elétrico com uma velocidade variável.

[0106] A presente invenção não se limita de forma alguma às modalidades descritas como exemplo e mostradas nos desenhos, mas um módulo de compressor de acordo com a invenção e um compressor equipado no mesmo podem ser concebidos em todos os tipos de formas e dimensões, sem se afastar do escopo da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Módulo de compressor para comprimir gás composto de um elemento de compressor (2) com um alojamento com refrigerador de elemento de compressor integrado (22); um motor (5) e um refrigerador de gás (10) para resfriar o gás comprimido que se origina a partir do elemento de compressor (2), caracterizado pelo fato de que o refrigerador de gás (10) compreende uma seção primária (13) através da qual o gás a ser resfriado pode ser guiado e uma seção secundária (16) que está em contato de troca de calor com a seção primária (13); que um primeiro circuito de resfriamento (17) pode guiar um refrigerante através da seção secundária (16) do refrigerador de gás (10) ou através de uma seção do mesmo e um segundo circuito de resfriamento (23) pode guiar um refrigerante através do refrigerador de elemento de compressor (22); através do qual o primeiro circuito de resfriamento (17) e o segundo circuito de resfriamento (23) são unidos em série ou em paralelo e são guiados para uma saída comum (19); em que o módulo de compressor (1) compreende um circuito de óleo fechado (26) com um reservatório de óleo (8) e uma bomba de óleo (27) a fim de acionar o óleo para fora do reservatório de óleo (8) através de ou ao longo das partes quentes do módulo de compressor (1) através de canais internos, em que o óleo no circuito de óleo (26) está em contato de troca de calor com o primeiro circuito de resfriamento (17) e/ou com o segundo circuito de resfriamento (23) através de canais internos anteriormente mencionados e/ou do reservatório de óleo (8), e em que a bomba de óleo (27) é acionada pelo

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2/6 motor (5) que aciona o elemento de compressor (2).

2. Módulo de compressor, de acordo com a reivindicação 1, em que o módulo de compressor (1) é caracterizado por compreender uma caixa de engrenagens (6) com um alojamento entre o elemento de compressor (2) e o motor (5).
3. Módulo de compressor, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o motor (5) compreende um alojamento com um refrigerador de motor integrado (21).
4. Módulo de compressor, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o segundo circuito de resfriamento (23) pode guiar refrigerante através do refrigerador de motor (21) em série ou em paralelo ao elemento de compressor (2) .
5. Módulo de compressor, de acordo com uma ou mais das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o segundo circuito de resfriamento (23) pode guiar refrigerante através de um refrigerador no acionador de motor (5) em série ou em paralelo para o elemento de compressor (2).
6. Módulo de compressor, de acordo com uma ou mais das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o óleo no circuito de óleo (26) está em contato de troca de calor com o segundo circuito de resfriamento (23) através de canais internos do motor (5) e/ou do elemento de compressor (2) que estão em contato de troca de calor com o refrigerador de motor (21) e/ou com o refrigerador de elemento de compressor (22).
7. Módulo de compressor, de acordo com uma ou mais das reivindicações, caracterizado pelo fato de que o óleo no

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3/6 circuito de óleo (26) está em contato de troca de calor com o primeiro circuito de resfriamento (17) através da seção secundária (16) do refrigerador de gás (10) ou uma seção do mesmo que está em contato de troca de calor com o óleo no reservatório de óleo (8).
8. Módulo de compressor, de acordo com a reivindicação

7, caracterizado pelo fato de que o refrigerador de gás (10) se estende através do reservatório de óleo por pelo menos uma seção de reservatório (10a) , em que a seção primária (13) e/ou a seção secundária (16) do refrigerador de gás (10) nessa seção de reservatório (10a) do refrigerador de gás (10) está em contato de troca de calor com o óleo no reservatório de óleo (8).
9. Módulo de compressor, de acordo com a reivindicação

8, caracterizado pelo fato de que o refrigerador de gás (10) se estende para fora do reservatório de óleo (8) por pelo menos uma seção externa (10b), em que a seção externa (13b) da seção primária (13) dessa seção externa (10b) é dotada de uma entrada de gás (14) para ter capacidade de guiar o gás a ser resfriado de modo sucessivo através da seção externa (10b) e da seção de reservatório (10a).
10. Módulo de compressor, de acordo com uma ou mais das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a seção primária (13) do refrigerador de gás (10) é formada por um tubo (12), em que a seção secundária (16) do refrigerador de gás (10) é integrado a ou ao redor desse tubo (12).
11. Módulo de compressor, de acordo com uma ou mais das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o segundo circuito de resfriamento (23) é conectado em

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4/6 paralelo ao primeiro circuito de resfriamento (17) ou a uma seção desse primeiro circuito de resfriamento (17), em que o segundo circuito de resfriamento (23) contorna completa ou parcialmente o primeiro circuito de resfriamento (17).
12. Módulo de compressor, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o primeiro circuito de resfriamento (17) é dotado de uma entrada (18) para o suprimento do refrigerante e que o segundo circuito de resfriamento (23) é extraido do primeiro circuito de resfriamento (17) nessa entrada (18) ou em um ponto a montante da seção secundária (16) do refrigerador de gás (10) entre essa entrada (18) e a seção secundária (16) do refrigerador de gás (10).
13. Módulo de compressor, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o segundo circuito de resfriamento (23) se conecta ao primeiro circuito de resfriamento (17) em um ponto intermediário (25) da seção secundária (16) do refrigerador de gás (10) entre a entrada (18) e a saida (19) dessa seção secundária (16) .
14. Módulo de compressor, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o segundo circuito de resfriamento (23) é conectado ao primeiro circuito de resfriamento (17) para contornar a seção

secundária (16) na seção de res ervatório (10a) do refrigerador de gás (10) • 15 . Módulo de compressor, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que uma válvula de controle (39) e uma conexão fechável (40) para o

refrigerante são fornecidas na localização da conexão do

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5/6 segundo circuito de resfriamento (23) no ponto intermediário anteriormente mencionado (25) da seção secundária (16) do refrigerador de gás (10).
16. Módulo de compressor, de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o primeiro circuito de resfriamento (17) e o segundo circuito de resfriamento (23) são conectados juntos em série com uma entrada (18) e uma saída (19) para guiar o refrigerante de modo sucessivo através de ambos os circuitos de resfriamento (17, 23) .
17. Módulo de compressor, de acordo com uma ou mais das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os canos do segundo circuito de resfriamento (23) e do circuito de óleo (26) são integrados no alojamento (20) do módulo de compressor (1).
18. Módulo de compressor, de acordo com uma ou mais das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que canos do primeiro circuito de resfriamento (17) são integrados no alojamento (20) do módulo de compressor (1).
19. Módulo de compressor, de acordo com uma ou mais das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que, na saida (19), o refrigerante alcança uma temperatura maior que 65 °C, de preferência, maior que 75 °C, e ainda mais preferencialmente maior que 85 °C.
20. Compressor caracterizado por compreender pelo menos um módulo de compressor (1), conforme definido em uma ou mais das reivindicações anteriores, em que o mesmo é afixado em um invólucro fechado (30) sem ventilação forçada com gás do lado externo.
21. Compressor, de acordo com a reivindicação 20,

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6/6 caracterizado pelo fato de que o invólucro tem apenas uma entrada (33) e uma saída (35) para gás que é comprimido pelo elemento de compressor (2) e um suprimento (36) e saída (37) para o refrigerante que é acionado através dos circuitos de resfriamento (17, 23).
22. Compressor, de acordo com a reivindicação 20 e/ou 21, caracterizado por ser um compressor de parafuso livre de óleo.
23. Compressor, de acordo com uma ou mais das reivindicações 20 a 22, caracterizado por ser composto de pelo menos dois módulos de compressor anteriormente mencionados (1), conforme definido em uma ou mais das reivindicações anteriores, respectivamente pelo menos um módulo de compressor de baixa pressão (1') e pelo menos um módulo de compressor de alta pressão (1) cuja entrada (3) do elemento de compressor (2) se conecta à saída de gás (15) do módulo de compressor de baixa pressão (1'), em que o módulo de compressor de baixa pressão (1') é um módulo de compressor, conforme definido na reivindicação 16, é através do qual o segundo circuito de resfriamento (23) se conecta ao primeiro circuito de resfriamento (17) em um ponto intermediário anteriormente mencionado (25) da seção secundária (16) do refrigerador de gás (10) e em que o segundo circuito de resfriamento (27) do módulo de compressor de alta pressão (1) se conecta ao primeiro circuito de resfriamento (17) do módulo de compressor de baixa pressão (1') na localização do ponto intermediário anteriormente mencionado (25).