BR112021007654B1

BR112021007654B1 - CIRCUIT AND COOLING METHOD OF AN INTEGRATED MOTOR COMPRESSOR

Info

Publication number: BR112021007654B1
Application number: BR112021007654-9A
Authority: BR
Inventors: Benjamin Defoy; Thomas Alban
Original assignee: Thermodyn Sas
Priority date: 2018-11-21
Filing date: 2019-11-20
Publication date: 2024-07-30

Abstract

PISTÃO DE EQUILÍBRIO E VEDAÇÃO, E CIRCUITO E MÉTODO DE RESFRIAMENTO ASSOCIADOS. A presente invenção se refere ao pistão de equilíbrio e vedação para um compressor de motor integrado que compreende um pistão de equilíbrio (50) projetado para ser montado em um eixo de acionamento (38) do compressor de motor para compensar a pressão diferencial que é aplicada às rodas (34, 35, 36, 37) de uma seção de compressão do compressor de motor entre a pressão de sucção e a pressão de descarga, e um dispositivo de vedação (51) que circunda o pistão de equilíbrio e que é projetado para ser montado na caixa (31) do compressor de motor (30) para tornar a seção de compressão hermética. O mesmo compreende adicionalmente uma porta de extração de gás (52), sendo a posição axial da porta de extração determinada de modo que o valor de pressão do gás extraído seja igual a um valor predeterminado menor que o valor da pressão de descarga.BALANCING PISTON AND SEAL, AND ASSOCIATED COOLING CIRCUIT AND METHOD. The present invention relates to a balancing piston and seal for an integrated motor compressor comprising a balancing piston (50) designed to be mounted on a drive shaft (38) of the motor compressor to compensate for the differential pressure that is applied to the wheels (34, 35, 36, 37) of a compression section of the motor compressor between the suction pressure and the discharge pressure, and a sealing device (51) surrounding the balancing piston and that is designed to be mounted on the casing (31) of the motor compressor (30) to make the compression section airtight. It further comprises a gas extraction port (52), the axial position of the extraction port being determined so that the pressure value of the extracted gas is equal to a predetermined value less than the discharge pressure value.

Description

FIELD OF INVENTION

[0001] A presente invenção se refere a um compressor de motor integrado e, mais particularmente, a um pistão de equilíbrio de empuxo e vedação, a um circuito de resfriamento e a um método de resfriamento que implementa tal pistão.[0001] The present invention relates to an integrated engine compressor and, more particularly, to a thrust balancing and sealing piston, to a cooling circuit and to a cooling method implementing such a piston.

BACKGROUND OF THE INVENTION

[0002] Com referência à Figura 1, um compressor de motor integrado compreende um caso comum 2 que é hermético ao gás manuseado pelo compressor de motor, no qual são colocados um motor elétrico 3 e um grupo de compressores 4, por exemplo, um grupo com múltiplas etapas que compreende um conjunto de hélices 5, 6, 7 e 8 carregadas por um eixo de acionamento 9. O motor 3 aciona em rotação um rotor 10 acoplado ao eixo de acionamento 9 do grupo de compressores 4. Os mancais 11, 12, 13 e 14 são usados para sustentar a linha de eixo de acionamento do compressor de motor e um pistão de equilíbrio de empuxo e vedação 15 é montado no eixo de acionamento 9.[0002] Referring to Figure 1, an integrated motor compressor comprises a common case 2 which is hermetic to the gas handled by the motor compressor, in which are placed an electric motor 3 and a compressor group 4, for example a multi-stage group comprising a set of propellers 5, 6, 7 and 8 carried by a drive shaft 9. The motor 3 drives in rotation a rotor 10 coupled to the drive shaft 9 of the compressor group 4. Bearings 11, 12, 13 and 14 are used to support the drive shaft line of the motor compressor and a thrust and seal balancing piston 15 is mounted on the drive shaft 9.

[0003] O compressor de motor 1 compreende adicionalmente uma linha de sucção de gás 16, uma linha de descarga 17 e uma linha de admissão 18 para resfriar o gás extraído da saída do compressor de motor.[0003] The engine compressor 1 additionally comprises a gas suction line 16, a discharge line 17 and an intake line 18 for cooling the gas extracted from the outlet of the engine compressor.

[0004] O pistão de equilíbrio de torque e vedação 15 compreende um pistão de equilíbrio 19 para compensar a pressão diferencial aplicada às rodas da hélice 5, 6, 7 e 8 entre a pressão de sucção e a pressão de descarga, e um dispositivo de vedação 20 que circunda o pistão de equilíbrio 19 para tornar a extremidade do eixo de acionamento hermética mediante a geração de perdas de pressão.[0004] The torque balancing and sealing piston 15 comprises a balancing piston 19 for compensating the differential pressure applied to the propeller wheels 5, 6, 7 and 8 between the suction pressure and the discharge pressure, and a sealing device 20 surrounding the balancing piston 19 for making the end of the drive shaft airtight by generating pressure losses.

[0005] Um fluxo de vazamento passa através do pistão 15 axialmente e é expelido da caixa 2 por uma linha de vazamento 21 conectada à linha de sucção 16.[0005] A leakage stream passes through the piston 15 axially and is expelled from the housing 2 via a leakage line 21 connected to the suction line 16.

[0006] O gás coletado pela linha de vazamento 21, que foi comprimido pelo compressor 4, está em uma temperatura mais alta que a temperatura do gás na linha de sucção 16.[0006] The gas collected by the leakage line 21, which was compressed by the compressor 4, is at a higher temperature than the temperature of the gas in the suction line 16.

[0007] Em geral, a temperatura do gás admitido na entrada do compressor de motor é da ordem de 20 a 50 °C, e a temperatura do gás de vazamento é da ordem de 180 °C.[0007] In general, the temperature of the gas admitted to the engine compressor inlet is in the order of 20 to 50 °C, and the temperature of the leak gas is in the order of 180 °C.

[0008] O gás de vazamento aumenta, dessa forma, a temperatura do gás que circula na linha de sucção 16, reduzindo a eficiência do compressor 4.[0008] The leaking gas thus increases the temperature of the gas circulating in the suction line 16, reducing the efficiency of the compressor 4.

[0009] A linha de descarga 17 é geralmente conectada a um resfriador 22 a fim de resfriar o gás comprimido.[0009] The discharge line 17 is generally connected to a cooler 22 in order to cool the compressed gas.

[0010] Uma fração do gás que sai do resfriador 22 é extraída e injetada na caixa 2 pela linha de admissão de gás de resfriamento 18. Internamente, essa linha 18 é conectada aos meios de resfriamento 23 do estojo 2 para resfriar o motor elétrico 3 e os mancais 11, 12, 13 e 14.[0010] A fraction of the gas leaving the cooler 22 is extracted and injected into the box 2 by the cooling gas inlet line 18. Internally, this line 18 is connected to the cooling means 23 of the case 2 to cool the electric motor 3 and the bearings 11, 12, 13 and 14.

[0011] Em uma variante, uma fração de gás que sai de uma roda é extraída, resfriada e, então, injetada na caixa 2.[0011] In one variant, a fraction of gas leaving a wheel is extracted, cooled and then injected into box 2.

[0012] O gás comprimido extraído na saída do resfriador 22 ou na saída de uma roda recircula no compressor de motor 1, diminuindo a eficiência do compressor de motor e reduzindo a vazão de gás que sai do resfriador.[0012] The compressed gas extracted at the outlet of the cooler 22 or at the outlet of a wheel recirculates in the motor compressor 1, decreasing the efficiency of the motor compressor and reducing the flow of gas leaving the cooler.

[0013] Propõe-se, dessa forma, mitigar as desvantagens associadas, por um lado, à recirculação do fluxo de vazamento do pistão de equilíbrio de empuxo e vedação e, por outro lado, ao resfriamento do compressor de motor.[0013] It is therefore proposed to mitigate the disadvantages associated, on the one hand, with the recirculation of the leakage flow from the thrust balancing and sealing piston and, on the other hand, with the cooling of the engine compressor.

DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0014] Dado o que foi anteriormente mencionado, propõe-se, de acordo com um primeiro aspecto, um pistão de equilíbrio e vedação para um compressor de motor integrado que compreende: - um pistão de equilíbrio projetado para ser montado em um eixo de acionamento do compressor de motor para compensar a pressão diferencial que é aplicada às rodas de uma seção de compressão do compressor de motor entre a pressão de sucção e a pressão de descarga; e - um dispositivo de vedação que circunda o pistão de equilíbrio e que é projetado para ser montado na caixa do compressor de motor para tornar a seção de compressão hermética.[0014] Given the above, it is proposed, according to a first aspect, a balancing and sealing piston for an integrated motor-compressor comprising: - a balancing piston designed to be mounted on a drive shaft of the motor-compressor to compensate for the differential pressure that is applied to the wheels of a compression section of the motor-compressor between the suction pressure and the discharge pressure; and - a sealing device that surrounds the balancing piston and that is designed to be mounted on the casing of the motor-compressor to make the compression section airtight.

[0015] O pistão de equilíbrio e vedação compreende adicionalmente uma porta de extração de gás, sendo que a posição axial da porta de extração é determinada de modo que o valor de pressão do gás extraído é igual a um valor predeterminado menor que o valor da pressão de descarga.[0015] The balancing and sealing piston further comprises a gas extraction port, the axial position of the extraction port being determined such that the pressure value of the extracted gas is equal to a predetermined value less than the discharge pressure value.

[0016] Vantajosamente, o dispositivo de vedação compreende um labirinto dentado que compreende discos que são ocos em seu centro, distribuídos ao longo de uma direção axial para criar uma perda de pressão entre dois discos adjacentes, sendo que a porta de extração de gás está situada entre dois discos adjacentes.[0016] Advantageously, the sealing device comprises a toothed labyrinth comprising discs that are hollow at their center, distributed along an axial direction to create a pressure loss between two adjacent discs, the gas extraction port being situated between two adjacent discs.

[0017] De preferência, o dispositivo de vedação compreende uma vedação com uma geometria de colmeia, estando a porta de extração de gás situada no centro da vedação.[0017] Preferably, the sealing device comprises a seal with a honeycomb geometry, the gas extraction port being located in the center of the seal.

[0018] De acordo com um outro aspecto, propõe-se um circuito de resfriamento para um compressor de motor integrado que compreende: - um pistão de equilíbrio e vedação conforme definido anteriormente; - um resfriador de gás que compreende uma entrada conectada à porta de extração de gás e a uma saída; - meios de resfriamento para mancais e para um motor elétrico conectado à saída do resfriador de gás, sendo que o valor de pressão do gás extraído na porta de extração é ao menos igual ao valor das perdas de pressão geradas pelo resfriador de gás e pelos meios de resfriamento.[0018] According to another aspect, a cooling circuit is proposed for an integrated engine compressor comprising: - a balancing and sealing piston as defined above; - a gas cooler comprising an inlet connected to the gas extraction port and an outlet; - cooling means for bearings and for an electric motor connected to the outlet of the gas cooler, wherein the pressure value of the extracted gas at the extraction port is at least equal to the value of the pressure losses generated by the gas cooler and the cooling means.

[0019] De acordo com outra característica, o circuito de resfriamento compreende adicionalmente um filtro que tem uma entrada conectada à saída do resfriador e uma saída conectada aos meios de resfriamento, sendo que o valor de pressão do gás extraído na porta de extração é ao menos igual ao valor das perdas de pressão geradas pelo resfriador, pelos meios de resfriamento e pelo filtro.[0019] According to another characteristic, the cooling circuit additionally comprises a filter that has an inlet connected to the outlet of the cooler and an outlet connected to the cooling means, wherein the pressure value of the gas extracted at the extraction port is at least equal to the value of the pressure losses generated by the cooler, the cooling means and the filter.

[0020] Vantajosamente, o circuito de resfriamento compreende adicionalmente: - uma válvula reguladora conectada à saída do resfriador e aos meios de resfriamento; - ao menos um sensor de temperatura projetado para medir a temperatura do motor elétrico ou de um mancal; - uma unidade de processamento conectada à válvula reguladora e ao sensor de temperatura, e que controla a válvula reguladora, sendo que o valor de pressão do gás extraído na porta de extração é ao menos igual ao valor das perdas de pressão geradas pelo resfriador, pela válvula e pelos meios de resfriamento.[0020] Advantageously, the cooling circuit additionally comprises: - a regulating valve connected to the outlet of the cooler and to the cooling means; - at least one temperature sensor designed to measure the temperature of the electric motor or of a bearing; - a processing unit connected to the regulating valve and the temperature sensor, and which controls the regulating valve, the pressure value of the gas extracted at the extraction port being at least equal to the value of the pressure losses generated by the cooler, the valve and the cooling means.

[0021] De preferência, o circuito compreende adicionalmente um filtro que tem uma entrada para a saída do resfriador e uma saída conectada à válvula reguladora, sendo que o valor de pressão do gás extraído na porta de extração é ao menos igual ao valor das perdas de pressão geradas pelo resfriador, pela válvula reguladora e pelo filtro.[0021] Preferably, the circuit additionally comprises a filter having an inlet to the outlet of the cooler and an outlet connected to the regulating valve, wherein the pressure value of the extracted gas at the extraction port is at least equal to the value of the pressure losses generated by the cooler, the regulating valve and the filter.

[0022] De acordo com uma outra característica, o circuito de resfriamento compreende adicionalmente uma segunda válvula reguladora conectada, por um lado, a uma porta de descarga do compressor do motor ou à saída de uma roda e, por outro lado, aos meios de resfriamento, sendo que a segunda válvula reguladora é controlada pela unidade de processamento.[0022] According to a further characteristic, the cooling circuit additionally comprises a second regulating valve connected, on the one hand, to a discharge port of the engine compressor or to the outlet of a wheel and, on the other hand, to the cooling means, the second regulating valve being controlled by the processing unit.

[0023] De acordo com um segundo aspecto, propõe-se um método de resfriamento de um compressor de motor integrado em que se regula a vazão de gás injetado nos meios de resfriamento pela válvula reguladora de modo que a temperatura detectada por ao menos um sensor de temperatura seja igual a uma temperatura de ponto de ajuste.[0023] According to a second aspect, a method of cooling an integrated engine compressor is proposed in which the flow rate of gas injected into the cooling means by the regulating valve is regulated so that the temperature detected by at least one temperature sensor is equal to a setpoint temperature.

[0024] Vantajosamente, quando a temperatura detectada pelo sensor de temperatura é maior que a temperatura de ponto de ajuste e a vazão de gás injetado pela válvula reguladora é igual a uma vazão máxima predeterminada, regula-se a vazão suplementar de gás injetado nos meios de resfriamento pela segunda válvula reguladora de modo que a temperatura detectada por pelo menos um sensor de temperatura é igual à temperatura de ponto de ajuste.[0024] Advantageously, when the temperature detected by the temperature sensor is greater than the setpoint temperature and the flow rate of gas injected by the regulating valve is equal to a predetermined maximum flow rate, the supplementary flow rate of gas injected into the cooling means by the second regulating valve is regulated so that the temperature detected by at least one temperature sensor is equal to the setpoint temperature.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0025] Outras características e vantagens da invenção aparecerão mediante a leitura da descrição a seguir das modalidades da invenção, fornecidas somente como exemplos não limitadores e que se referem aos desenhos, nos quais:[0025] Other features and advantages of the invention will become apparent upon reading the following description of the embodiments of the invention, provided only as non-limiting examples and which refer to the drawings, in which:

[0026] [A Figura 1] já mencionada, ilustra um compressor de motor da técnica anterior;[0026] [Figure 1] already mentioned illustrates a prior art motor compressor;

[0027] [A Figura 2] ilustra uma primeira modalidade de um compressor de motor; e[0027] [Figure 2] illustrates a first embodiment of a motor compressor; and

[0028] [A Figura 3] ilustra uma segunda modalidade do compressor de motor.[0028] [Figure 3] illustrates a second embodiment of the motor compressor.

DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION

[0029] Veja a Figura 2, que ilustra uma primeira modalidade de um compressor de motor integrado 30.[0029] See Figure 2, which illustrates a first embodiment of an integrated motor compressor 30.

[0030] O compressor de motor integrado 30 compreende uma caixa hermética comum 31 na qual são colocados um motor elétrico 32 e um grupo de compressores 33 que compreende, por exemplo, uma seção de compressão que tem um conjunto de rodas de hélice 34, 35, 36 e 37, portadas por um eixo de acionamento 38. O motor 32 aciona a rotação de um rotor 39 acoplado ao eixo de acionamento 38 do grupo de compressores 33. Os mancais 40, 41, 42 e 43 são usados para sustentar a linha de eixo de acionamento do compressor de motor e um pistão de equilíbrio e vedação 44 montado em uma extremidade do eixo de acionamento 38.[0030] The integrated motor compressor 30 comprises a common hermetic housing 31 in which are placed an electric motor 32 and a compressor group 33 comprising, for example, a compression section having a set of propeller wheels 34, 35, 36 and 37, carried by a drive shaft 38. The motor 32 drives the rotation of a rotor 39 coupled to the drive shaft 38 of the compressor group 33. Bearings 40, 41, 42 and 43 are used to support the drive shaft line of the motor compressor and a balancing and sealing piston 44 mounted at one end of the drive shaft 38.

[0031] Esse pistão 44 é projetado para equilibrar os empuxos que atuam sobre os estágios de compressão do compressor de motor sob o efeito da pressão diferencial e para assegurar o aperto da seção de compressão.[0031] This piston 44 is designed to balance the thrusts acting on the compression stages of the engine compressor under the effect of differential pressure and to ensure the tightness of the compression section.

[0032] O compressor de motor 30 compreende adicionalmente uma porta de sucção de gás 45 e uma porta de descarga de gás comprimido 46, uma porta de resfriamento 47 conectada aos meios de resfriamento 48 do motor elétrico 32 e aos mancais 40, 41, 42 e 43, e uma porta de vazamento 49 conectada à porta de sucção 45.[0032] The motor compressor 30 further comprises a gas suction port 45 and a compressed gas discharge port 46, a cooling port 47 connected to the cooling means 48 of the electric motor 32 and to the bearings 40, 41, 42 and 43, and a leakage port 49 connected to the suction port 45.

[0033] Os meios de resfriamento 48 liberam gás de resfriamento.[0033] The cooling means 48 releases cooling gas.

[0034] Um fluxo de vazamento passa axialmente através do pistão de equilíbrio de empuxo e vedação 44 e é expelido do estojo 31 pela porta de vazamento 49.[0034] A leak stream passes axially through the thrust and seal balancing piston 44 and is expelled from the case 31 through the leak port 49.

[0035] Os mancais 40, 41, 42 e 43 podem compreender mancais eletromagnéticos, de modo que o eixo de acionamento 38 é sustentado quando o compressor de motor 30 está em funcionamento.[0035] Bearings 40, 41, 42 and 43 may comprise electromagnetic bearings, so that drive shaft 38 is supported when motor compressor 30 is operating.

[0036] O pistão de equilíbrio e vedação 44 compreende um pistão de equilíbrio 50 para compensar a pressão diferencial que é aplicada às rodas do compressor 33 entre a pressão de sucção e a pressão de descarga, e um dispositivo de vedação 51 que circunda o pistão de equilíbrio 50 para tornar a extremidade do eixo de acionamento hermética mediante a geração de perdas de pressão.[0036] The balancing and sealing piston 44 comprises a balancing piston 50 for compensating the differential pressure that is applied to the compressor wheels 33 between the suction pressure and the discharge pressure, and a sealing device 51 that surrounds the balancing piston 50 for making the end of the drive shaft airtight by generating pressure losses.

[0037] O pistão 44 compreende adicionalmente uma porta de extração de gás 52.[0037] The piston 44 further comprises a gas extraction port 52.

[0038] A posição axial da porta de extração 52 é determinada de modo que o valor de pressão do gás extraído seja igual a um valor predeterminado Pext menor que o valor da pressão de descarga.[0038] The axial position of the extraction port 52 is determined so that the pressure value of the extracted gas is equal to a predetermined value Pext less than the discharge pressure value.

[0039] O dispositivo de vedação 51 compreende um labirinto dentado que compreende discos que são ocos em seu centro, distribuídos ao longo de uma direção axial de modo a criar uma perda de pressão entre dois discos adjacentes, sendo que a porta de extração de gás 52 está situada entre dois discos adjacentes.[0039] The sealing device 51 comprises a toothed labyrinth comprising discs that are hollow at their center, distributed along an axial direction so as to create a pressure loss between two adjacent discs, the gas extraction port 52 being situated between two adjacent discs.

[0040] Em uma variante, o dispositivo de vedação 51 compreende uma vedação com uma geometria de colmeia, sendo que a porta de extração de gás 52 está situada no centro da vedação.[0040] In one variant, the sealing device 51 comprises a seal with a honeycomb geometry, whereby the gas extraction port 52 is situated in the center of the seal.

[0041] A quantidade de gás quente que circula através da porta de vazamento 49 é diminuída pela quantidade de gás extraído pela porta de extração 52.[0041] The amount of hot gas flowing through the leak port 49 is diminished by the amount of gas extracted through the extraction port 52.

[0042] Consequentemente, a temperatura do gás na porta de sucção é menor que no caso de um pistão de equilíbrio de empuxo e vedação que não tem uma porta de extração.[0042] Consequently, the gas temperature at the suction port is lower than in the case of a thrust and seal balance piston that does not have an extraction port.

[0043] A eficiência do compressor de motor é melhorada.[0043] The efficiency of the motor compressor is improved.

[0044] O compressor de motor 30 compreende adicionalmente um circuito de resfriamento que compreende o pistão de equilíbrio e vedação 44, um resfriador de gás 53 cuja uma entrada é conectada à porta de extração 52 e uma saída é conectada a uma entrada de um filtro 54, sendo que uma saída do filtro é conectada a uma válvula reguladora 55 conectada aos meios de resfriamento 49.[0044] The motor compressor 30 further comprises a cooling circuit comprising the balancing and sealing piston 44, a gas cooler 53 whose one inlet is connected to the extraction port 52 and an outlet is connected to an inlet of a filter 54, wherein an outlet of the filter is connected to a regulating valve 55 connected to the cooling means 49.

[0045] O resfriador 53 resfria o gás que circula em sua entrada.[0045] The cooler 53 cools the gas circulating at its inlet.

[0046] O circuito de resfriamento compreende adicionalmente sensores de temperatura 56, 57 e 58 que medem a temperatura do motor elétrico 32 e a dos mancais 41 e 42, uma unidade de processamento 59 que controla a válvula reguladora 55 e recebe as informações de temperatura transmitidas pelos sensores de temperatura.[0046] The cooling circuit additionally comprises temperature sensors 56, 57 and 58 which measure the temperature of the electric motor 32 and that of the bearings 41 and 42, a processing unit 59 which controls the regulating valve 55 and receives the temperature information transmitted by the temperature sensors.

[0047] Em uma variante, cada mancal pode ser equipado com um sensor de temperatura.[0047] In one variant, each bearing can be equipped with a temperature sensor.

[0048] O filtro 54 filtra o gás na saída para eliminar partículas e água contidas no gás.[0048] Filter 54 filters the gas at the outlet to eliminate particles and water contained in the gas.

[0049] A unidade de processamento 59 regula a vazão de gás injetado no circuito de resfriamento do compressor de motor pela válvula reguladora 55 de modo que a temperatura detectada pelos sensores de temperatura 56, 57 e 58 seja igual a uma temperatura de ponto de ajuste Tcons escolhida para não degradar o motor elétrico 32 e os mancais.[0049] The processing unit 59 regulates the flow of gas injected into the engine compressor cooling circuit by the regulating valve 55 so that the temperature detected by the temperature sensors 56, 57 and 58 is equal to a setpoint temperature Tcons chosen so as not to degrade the electric motor 32 and the bearings.

[0050] O circuito de resfriamento compreende um circuito de controle de temperatura.[0050] The cooling circuit comprises a temperature control circuit.

[0051] A unidade de processamento 59 é realizada, por exemplo, por um microprocessador.[0051] The processing unit 59 is realized, for example, by a microprocessor.

[0052] Pode ser qualquer dispositivo capaz de controlar a válvula reguladora 55 de modo que a temperatura detectada pelos sensores de temperatura 56, 57 e 58 seja igual à temperatura de ponto de ajuste Tcons.[0052] It may be any device capable of controlling the regulating valve 55 so that the temperature detected by the temperature sensors 56, 57 and 58 is equal to the setpoint temperature Tcons.

[0053] O valor predeterminado Pext1 da pressão do gás extraído na porta de extração 52 é pelo menos igual ao valor das perdas de pressão geradas pelos meios de resfriamento 48, pelo resfriador 53, pelo filtro 54 e pela válvula reguladora 55. Presume-se que as perdas de pressão geradas pelas linhas que conectam os elementos do circuito de resfriamento sejam desprezíveis em comparação com as perdas de pressão geradas pelos ditos elementos.[0053] The predetermined value Pext1 of the pressure of the extracted gas at the extraction port 52 is at least equal to the value of the pressure losses generated by the cooling means 48, by the cooler 53, by the filter 54 and by the regulating valve 55. It is assumed that the pressure losses generated by the lines connecting the elements of the cooling circuit are negligible compared to the pressure losses generated by said elements.

[0054] Em uma variante, o circuito de resfriamento não tem um filtro 54. O valor predeterminado Pext2 da pressão do gás extraído na porta de extração 52 é pelo menos igual ao valor das perdas de pressão geradas pelos meios de resfriamento 48, pelo resfriador 53 e pela válvula reguladora 55.[0054] In a variant, the cooling circuit does not have a filter 54. The predetermined value Pext2 of the pressure of the extracted gas at the extraction port 52 is at least equal to the value of the pressure losses generated by the cooling means 48, by the cooler 53 and by the regulating valve 55.

[0055] De acordo com outras modalidades, o circuito de resfriamento não tem uma válvula 55. O valor predeterminado Pext3 da pressão do gás extraído na porta de extração 52 é igual ao valor predeterminado Pext1 menos o valor das perdas de pressão geradas pela válvula 55 se o circuito incluir o filtro 54 ou ao valor predeterminado Pext2 menos o valor das perdas de pressão geradas pela válvula 55.[0055] According to other embodiments, the cooling circuit does not have a valve 55. The predetermined value Pext3 of the pressure of the extracted gas at the extraction port 52 is equal to the predetermined value Pext1 minus the value of the pressure losses generated by the valve 55 if the circuit includes the filter 54 or to the predetermined value Pext2 minus the value of the pressure losses generated by the valve 55.

[0056] Os meios de resfriamento 48 injetam o gás de vazamento que escapa do pistão referido como 44.[0056] The cooling means 48 injects the leakage gas escaping from the piston referred to as 44.

[0057] Consequentemente, o gás de resfriamento não é extraído na porta de descarga 46 ou em uma das rodas 34, 35, 36 e 37, reduzindo a recirculação do gás. A eficiência do compressor de motor é melhorada.[0057] Consequently, cooling gas is not drawn at discharge port 46 or at one of wheels 34, 35, 36 and 37, reducing gas recirculation. Engine compressor efficiency is improved.

[0058] Veja agora a Figura 3, que ilustra uma segunda modalidade de um compressor de motor integrado 30.[0058] Now consider Figure 3, which illustrates a second embodiment of an integrated motor compressor 30.

[0059] A seguir, os elementos idênticos àqueles anteriormente descritos são identificados pelas mesmas referências numéricas.[0059] Below, elements identical to those previously described are identified by the same numerical references.

[0060] Essa modalidade difere da primeira modalidade pelo fato de que o circuito de resfriamento compreende adicionalmente um segundo resfriador 60, cuja uma entrada é conectada à porta de descarga 46 e uma segunda válvula reguladora 61 é conectada a uma saída do segundo resfriador 60.[0060] This embodiment differs from the first embodiment in that the cooling circuit additionally comprises a second cooler 60, an inlet of which is connected to the discharge port 46 and a second regulating valve 61 is connected to an outlet of the second cooler 60.

[0061] Em uma variante, a entrada do segundo resfriador 60 é conectada à saída de uma roda 34, 35, 36 ou 37 da seção de compressão.[0061] In one variant, the inlet of the second cooler 60 is connected to the outlet of a wheel 34, 35, 36 or 37 of the compression section.

[0062] O segundo resfriador 60 resfria o gás que sai do compressor 33.[0062] The second cooler 60 cools the gas exiting the compressor 33.

[0063] De acordo com outras modalidades, a segunda válvula reguladora 61 é conectada diretamente à porta de descarga 46 ou à saída de uma roda 34, 35, 36 ou 37 da seção de compressão.[0063] According to other embodiments, the second regulator valve 61 is connected directly to the discharge port 46 or to the outlet of a wheel 34, 35, 36 or 37 of the compression section.

[0064] A segunda válvula reguladora 61 é adicionalmente conectada à porta de resfriamento 47.[0064] The second regulating valve 61 is additionally connected to the cooling port 47.

[0065] A unidade de processamento 59 controla adicionalmente a segunda válvula reguladora 61 de modo que quando a temperatura detectada pelos sensores de temperatura 56, 57 e 58 for maior que a temperatura de ponto de ajuste Tcons e a vazão de gás injetado pela primeira válvula reguladora 55 for igual a uma vazão máxima predeterminada, a vazão de gás suplementar injetado pela segunda válvula reguladora no meio de resfriamento 48 diminua a temperatura detectada pelos sensores de temperatura até ser igual à temperatura de ponto de ajuste Tcons.[0065] The processing unit 59 further controls the second regulating valve 61 so that when the temperature detected by the temperature sensors 56, 57 and 58 is greater than the setpoint temperature Tcons and the flow rate of gas injected by the first regulating valve 55 is equal to a predetermined maximum flow rate, the flow rate of supplemental gas injected by the second regulating valve into the cooling medium 48 decreases the temperature detected by the temperature sensors until it is equal to the setpoint temperature Tcons.

[0066] A vazão máxima predeterminada é a vazão máxima de gás que passa através da primeira válvula reguladora 55.[0066] The predetermined maximum flow rate is the maximum flow rate of gas that passes through the first regulator valve 55.

[0067] Em uma variante, se o circuito de resfriamento não contiver a primeira válvula reguladora 55, a unidade de processamento 59 controla a segunda válvula reguladora 61 de modo que quando a temperatura detectada pelos sensores de temperatura 56, 57 e 58 for maior que a temperatura de ponto de ajuste Tcons, a vazão suplementar de gás injetado pela segunda válvula reguladora no meio de resfriamento 48 diminua a temperatura detectada pelos sensores de temperatura até ser igual à temperatura de ponto de ajuste Tcons.[0067] In a variant, if the cooling circuit does not contain the first regulating valve 55, the processing unit 59 controls the second regulating valve 61 so that when the temperature detected by the temperature sensors 56, 57 and 58 is greater than the setpoint temperature Tcons, the supplementary flow of gas injected by the second regulating valve into the cooling medium 48 decreases the temperature detected by the temperature sensors until it is equal to the setpoint temperature Tcons.

[0068] Nessa modalidade, se a taxa de fluxo de gás de vazamento extraída na porta de extração 52 não for suficiente para resfriar o motor 32 e os mancais até a temperatura de ponto de ajuste Tcons, um fluxo de gás suplementar é extraído na porta de descarga 46.[0068] In this embodiment, if the leak gas flow rate extracted at extraction port 52 is not sufficient to cool the motor 32 and bearings to the setpoint temperature Tcons, a supplemental gas flow is extracted at discharge port 46.

[0069] A capacidade de resfriamento do circuito de resfriamento é aprimorada.[0069] The cooling capacity of the cooling circuit is improved.

[0070] Uma vez que o fluxo de gás suplementar extraído na porta de descarga é desprezível em comparação com o fluxo de gás que sai do compressor 34, a eficiência do compressor de motor não é degradada.[0070] Since the supplemental gas flow extracted at the discharge port is negligible compared to the gas flow exiting compressor 34, the efficiency of the engine compressor is not degraded.

[0071] De acordo com outras modalidades, o compressor do motor 30 pode compreender várias seções de compressão montadas em seu eixo de acionamento, sendo que cada seção de compressão é conectada a um pistão de equilíbrio de empuxo e vedação.[0071] According to other embodiments, the compressor of the engine 30 may comprise a plurality of compression sections mounted on its drive shaft, each compression section being connected to a thrust balancing piston and seal.

[0072] O pistão de equilíbrio de empuxo e vedação cujo baixo valor de pressão é o mais baixo compreende a porta de extração de gás.[0072] The thrust and seal balancing piston whose low pressure value is the lowest comprises the gas extraction port.

Claims

1. COOLING CIRCUIT FOR AN INTEGRATED ENGINE COMPRESSOR, comprising: a balancing and sealing piston (44) for an integrated engine compressor comprising: - a balancing piston (50) designed to be mounted on a drive shaft (38) of the engine compressor to compensate for the differential pressure that is applied to wheels (34, 35, 36, 37) of a compression section of the engine compressor between the suction pressure and the discharge pressure; and - a sealing device (51) that surrounds the balancing piston and that is designed to be mounted on a casing (31) of the engine compressor (30) to make the compression section airtight, - a gas extraction port (52), the axial position of the extraction port being determined so that the pressure value of the extracted gas is equal to a predetermined value (Pext); a gas cooler (53) comprising an inlet connected to the gas extraction port (52) and an outlet; and cooling means (48) for bearings (40, 41, 42, 43) and for an electric motor (32) connected to the outlet of the gas cooler (53); characterized in that the pressure value of the extracted gas (Pext) at the gas extraction port (52) is at least equal to the value of the pressure losses generated by the gas cooler (53) and the cooling means (48).

2. COOLING CIRCUIT, according to claim 1, characterized in that the sealing device (51) comprises a toothed labyrinth comprising discs that are hollow in their center, distributed along an axial direction so as to create a pressure loss between two adjacent discs, the gas extraction port being situated between two adjacent discs.

3. COOLING CIRCUIT, according to claim 1, characterized in that the sealing device (51) comprises a seal with a honeycomb geometry, the gas extraction port being located in the center of the seal.

4. COOLING CIRCUIT according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it additionally comprises a filter (54) having an inlet connected to the outlet of the cooler (53) and an outlet connected to the cooling means (48), the pressure value of the extracted gas (Pext) at the extraction port (52) being at least equal to the value of the pressure losses generated by the cooler, the cooling means and the filter.

5. COOLING CIRCUIT according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it additionally comprises: a first regulating valve (55) connected to the outlet of the gas cooler (53) and to the cooling means (48); at least one temperature sensor (56, 57, 58) designed to measure the temperature of the electric motor (32) or that of the bearing (40, 41, 42); and a processing unit (59) connected to the first regulating valve (55) and to the temperature sensor (56, 57, 58), and which controls the first regulating valve (55), the pressure value of the extracted gas (Pext) at the gas extraction port (52) being greater than or equal to the value of the pressure losses generated by the gas cooler (53), by the first valve (55) and by the cooling means (48).

6. COOLING CIRCUIT, according to claim 5, characterized by additionally comprising a filter (54) that has an inlet connected to the outlet of the cooler (53) and an outlet connected to the first regulating valve (55), the pressure value of the extracted gas (Pext) at the extraction port (52) being greater than or equal to the value of the pressure losses generated by the gas cooler (53), by the first regulating valve (55), by the cooling means (48) and by the filter (54).

7. COOLING CIRCUIT according to any one of claims 5 and 6, characterized in that it additionally comprises a second regulating valve (61) connected on the one hand to a discharge port (46) of the motor compressor (30) or to the outlet of the wheel (34, 35, 36, 37) and on the other hand to the cooling means (48), the second regulating valve (61) being controlled by the processing unit (59).

8. METHOD OF COOLING AN INTEGRATED MOTOR COMPRESSOR, using a cooling circuit as defined in any one of claims 1 to 7, characterized by comprising the steps of: detecting the temperature through a temperature sensor (56, 57, 58); regulating the flow of gas injected into the cooling medium (48) by the first and second regulating valves (55, 61) so that the temperature detected by the temperature sensor (56, 57, 58) is equal to a setpoint temperature (Tcons).

9. METHOD, according to claim 8, characterized by comprising the steps of, when the temperature detected by at least one temperature sensor (56, 57, 58) is greater than the set point temperature (Tcons) and the flow rate of gas injected by the first regulating valve (55) is equal to a predetermined maximum flow rate, regulating the supplementary flow rate of gas injected into the cooling means (48) by the second regulating valve (61) so that the temperature detected by the temperature sensor is equal to the set point temperature (Tcons).