ES2201637T3 - Compresor en espiral con valvula de descarga entre economizador y aspiracion. - Google Patents
Compresor en espiral con valvula de descarga entre economizador y aspiracion.Info
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Abstract
Un compresor de espirales tiene una línea de inyección de economizador que comunica con el interior de las cámaras del compresor de espirales. Una válvula de descarga comunica selectivamente con la línea de inyección de economizador de vuelta ala aspiración. En esta disposición, los orificios y los pasos de fluido necesarios para realizar la inyección de economizador se utilizan también para realizar la descarga de derivación de aspiración, y así se simplifica el diseño del compresor y del sistema y la construcción.
Description
Compresor en espiral con válvula de descarga
entre economizador y aspiración.
La invención se refiere a una colocación única
para una válvula del descargador, que es particularmente
beneficiosa en un compresor en espiral.
Los compresores en espiral están llegando a ser
ampliamente utilizados en las aplicaciones de la compresión. Sin
embargo, los compresores en espiral presentan varios desafíos en su
diseño. Un desafío de diseño concreto es lograr unos niveles de
capacidad reducida cuando no se desea el funcionamiento del
compresor a plena capacidad. En muchas situaciones, puede no ser
deseable tener la plena capacidad del compresor. En particular, en
muchas aplicaciones en refrigeración o en la compresión de
refrigerantes, hay ocasiones en las que sería más deseable tener la
disponibilidad de alcanzar una capacidad reducida.
Los compresores en espiral han sido provistos,
por tanto, de válvulas de descargador en derivación que desvían una
porción del refrigerante comprimido hacia atrás, a un puerto de
aspiración para el compresor. De esta forma, la masa de refrigerante
que se comprime se reduce.
Por otra parte, en muchas aplicaciones en la
refrigeración o en la compresión de refrigerantes, hay otras
ocasiones en las que sería más deseable tener la posibilidad de
alcanzar también una capacidad aumentada. Una forma de alcanzar una
capacidad aumentada es la inclusión de un circuito economizador en
el sistema de refrigeración. Un circuito economizador proporciona
esencialmente transferencia de calor entre un flujo de refrigerante
principal aguas abajo del condensador, y un segundo flujo de
refrigerante que es también dirigido aguas abajo del condensador y
que pasa a través de una válvula de expansión. El flujo principal
es enfriado en un intercambiador de calor por el segundo flujo. De
esta forma, el flujo principal del condensador es enfriado antes de
pasar por su propia válvula de expansión y de entrar en el
evaporador.
Puesto que el flujo principal entra en la válvula
de expansión a una temperatura más fría, tiene una mayor capacidad
para absorber calor, lo cual da lugar a una capacidad de
enfriamiento incrementada en el sistema, que era el objetivo
original. El refrigerante del segundo flujo entra en las cámaras de
compresión en un punto ligeramente aguas abajo de la aspiración, en
un punto intermedio de la compresión. Típicamente, el fluido del
economizador es inyectado en un punto después de que hayan sido
cerradas las cámaras de compresión.
Sería deseable combinar las características de
capacidad reducida y capacidad aumentada selectivamente dentro del
mismo compresor y sistema. Las prácticas convencionales dictarían
conjuntos independientes de puertos, conductos, válvulas y
controles para la capacidad doble. Tal proliferación de elementos
impone también una mayor complejidad y costo de fabricación.
El documento WO 15/21395 describe un sistema de
refrigeración que tiene un compresor rotativo de tornillo con los
elementos del preámbulo de la reivindicación 1.
El documento EP 768 464 describe un compresor en
espiral.
En forma amplia, la presente invención
proporciona un compresor en espiral como el de la reivindicación
1.
En una realización descrita de la invención, un
compresor en espiral es provisto de un circuito de economizador y
también de una línea de aspiración. Una tubería de derivación está
posicionada para comunicar entre el circuito del economizador y la
línea de aspiración y se sitúa una válvula del descargador en la
tubería de derivación y es maniobrable de manera que comunica
selectivamente la línea de inyección del economizador a la línea de
aspiración. Se puede cerrar una válvula en la línea de inyección
del economizador y abrir la válvula del descargador; entonces los
puertos de inyección del economizador del compresor sirven como
puertos de derivación y dirigen el fluido de nuevo a la
aspiración.
De esta forma, los mismos conductos de flujo de
fluido y puertos que se utilizan para proporcionar la función de
inyección del economizador, se utilizan también para la función del
descargador. Así, se simplifica en gran manera el ensamblaje y
funcionamiento del compresor en espiral, lo cual da lugar a mejoras
en costo y fiabilidad.
Puede haber un puerto único o múltiples puertos
dispuestos a lo largo de un arco en cada cámara de compresión que
actúan alternativamente como inyección del economizador y como de
puertos de derivación.
Ésta y otras características de la presente
invención se pueden entender mejor mediante la siguiente
especificación y dibujos, de los que se da una breve descripción a
continuación.
La Figura 1 muestra un compresor en espiral en un
estado de funcionamiento.
La Figura 2 muestra un compresor en espiral en un
estado de funcionamiento ligeramente diferente.
La Figura 3 es una vista del extremo de la hélice
no orbitante de la presente invención.
La Figura 4 es una vista esquemática de un
sistema de refrigeración.
En la Figura 1 se muestra un compresor en espiral
20 que tiene un elemento de hélice orbitante 22 que incluye una
envolvente de hélice orbitante 23, un elemento de hélice no
orbitante 24 que incluye una envolvente de hélice no orbitante 25.
Las envolventes de hélice se ajustan al puerto de descarga 26 y lo
rodean. Como se sabe, el elemento de hélice orbitante 22 describe
una órbita con respecto al elemento de hélice no orbitante 24 y las
envolventes de hélice 23 y 25 selectivamente atrapan bolsas de
refrigerante que son comprimidas hacia el puerto de descarga 26. En
la base 31 del elemento de hélice no orbitante 24 se forman
múltiples puertos 28 y 30. Alternativamente, los puertos 28 y 30
pueden consistir en un par de puertos únicos, más grandes. En la
posición mostrada en la Figura 1, los puertos 28 y 30 están siendo
justamente descubiertos por la envolvente de hélice orbitante 23
aproximadamente al mismo tiempo que las cámaras de compresión 27 y
29 están siendo cerradas desde una zona que comunica con la línea
de aspiración 45.
Como se muestra en la Figura 2, con un movimiento
continuado de la envolvente en espiral, los puertos 28 y 30 están
descubiertos y se exponen a las cámaras de compresión 27 y 29 que
han sido cerradas por el movimiento de la envolvente en espiral
orbitante 23 para entrar en contacto con la envolvente en espiral no
orbitante 25.
Como se muestra en la Figura 3, un primer
conducto 32 comunica con los puertos 30, y un segundo conducto 34
comunica con los puertos 28. Un conducto transversal 36 establece
la comunicación entre los conductos 32 y 34. Una serie de clavijas
38 cierra los conductos 32, 34 y 36 según sea apropiado. Un
conducto 40 comunica el conducto transversal 36 a una válvula de
derivación 42 que conduce a una línea 44 que vuelve a una línea de
aspiración 45 y a un conducto 46 que conduce a una válvula 48 del
economizador que comunica con una línea de inyección 50 del
economizador que está comunicada con un intercambiador de calor 52
del economizador o tanque flash del economizador. Tal como se
muestra en la Figura 4, el intercambiador de calor 52 del
economizador está posicionado precisamente aguas abajo del
condensador 54 de un sistema de refrigerante 56 que incorpora un
compresor en espiral 20. Alternativamente, la válvula del
economizador 48 puede estar posicionada en la línea 49 precisamente
aguas arriba del intercambiador de calor 52 del economizador.
La válvula del descargador 48 y/o la válvula de
derivación 42 pueden ser posicionadas en el alojamiento del
compresor, o fuera del alojamiento del compresor.
Durante el funcionamiento del compresor en
espiral, se pueden lograr tres niveles de capacidad con el sistema
de la invención. En primer lugar, a plena capacidad, la válvula 48
del economizador está abierta, la válvula de la derivación 42 está
cerrada, y tiene lugar el funcionamiento economizado. El fluido pasa
desde la línea 50 al conducto 40, conducto 36, conductos 32 y 34, y
a través de los puertos 28 y 30 a las cámaras de compresión 27 y
29. Como es generalmente conocido en la técnica de la
refrigeración, esto aumenta la capacidad del sistema de refrigerante
al mejorar el estado termodinámico del fluido que se aproxima al
evaporador 58.
Cuando se desea una capacidad inferior, entonces
se pueden cerrar ambas válvulas 48 y 42. En una operación de este
tipo, el compresor funciona sin funcionamiento economizado y sin
derivación. Un control 60 hace funcionar el sistema 56, incluyendo
las válvulas 48 y 42.
Finalmente, cuando se desea un nivel de capacidad
todavía inferior, se cierra la válvula 48 y se abre la válvula de
derivación 42. En estas condiciones, el fluido que ha sido atrapado
dentro de las cámaras de compresión pasa a través de los puertos 28
y 30, hacia fuera, a través de los conductos 32 y 34, 36, 40, 44 y a
la línea de aspiración 45. El fluido, de esta manera, retrocede por
la derivación a la admisión del compresor en espiral 20.
Preferiblemente el camino de la derivación 44 y
la válvula 42 están posicionados hacia fuera del alojamiento del
compresor en espiral, simplificando así el montaje del alojamiento
del compresor en espiral. Sin embargo, el camino de la derivación 44
y la válvula 42 pueden estar dentro del alojamiento.
En general, la presente invención logra
beneficios por la utilización de un único conjunto de puertos y
conductos para alcanzar un funcionamiento tanto economizado como en
derivación. De esta forma, la presente invención mejora la técnica
anterior. Además, puesto que la derivación se produce en un punto
sólo ligeramente dentro del ciclo de compresión, existe poco
consumo de energía del fluido de compresión que es luego desviado
por la derivación.
La válvula del descargador de esta aplicación
resulta especialmente bien adecuada para realizar el método descrito
en la solicitud de patente, pendiente conjuntamente con ésta, nº
05.09/04.461, depositada en la misma fecha que ésta, y titulada
"Control de compresor en espiral en su parada para evitar la
rotación invertida sin potencia". Esta válvula del descargador
tiene características particular beneficiosas cuando se utiliza en
un sistema de refrigeración para una unidad de transporte
refrigerado, tal como las utilizadas en los contenedores de
transporte intermodal en los que se debe hacer funcionar al sistema
dentro de un amplio intervalo de capacidades y condiciones. Tales
contenedores de transporte se utilizan para transportar mercancías
refrigeradas por camión, ferrocarril y barco.
Otra solicitud de interés es el número de serie
08/986,447 depositada el 5/12/97 y titulada "FLUJO EN IMPULSOS
PARA CONTROL DE CAPACIDAD".
Se ha descrito una realización preferida de esta
invención, a pesar de lo cual, un trabajador de experiencia
ordinaria en esta técnica reconocería que ciertas modificaciones
entran dentro del objeto de esta invención. Por esta razón, se
deberían estudiar las reivindicaciones siguientes para determinar el
auténtico alcance y contenido de esta invención.
Claims (6)
1. Un compresor en espiral (20) que
comprende:
una hélice orbitante (22) que tiene una base y
una envolvente en espiral (23) que se extiende desde dicha
base;
una hélice no orbitante (24) que tiene una base y
una envolvente en espiral (25) que se extiende desde dicha base y
que se ajusta mutuamente con dicha envolvente en espiral orbitante
para definir cámaras de compresión (27, 42);
un conducto de aspiración (40) que conduce un
fluido de aspiración dentro de dicha unidad de compresor; y
un sistema descargador que comunica
selectivamente dicho conducto de aspiración a un conducto de
inyección (46) del economizador, incluyendo dicho sistema
descargador una tubería de derivación (44) que comunica dicho
conducto de inyección del economizador a dicho conducto de
aspiración y una válvula (42) del descargador que se abre
selectivamente en dicha tubería de derivación,
caracterizado por
unos puertos de inyección (28, 30) formados en la
base de dicha hélice no orbitante y que se abren a las cámaras de
compresión, y un conducto (36) que conecta dichos puertos de
inyección a dicho conducto de inyección (46) del economizador y a
dicho conducto de aspiración (40), con lo que el refrigerante
comprimido pasa desde las cámaras de compresión fuera de dichos
puertos de inyección (28, 30) a través de dicho conducto de
conexión (36) y hacia dentro de dicho conducto de aspiración (40)
cuando dicha válvula (42) del descargador está abierta.
2. Un compresor en espiral (20) como el descrito
en la reivindicación 1, en el que un control abre selectivamente
dicha válvula del descargador.
3. Un compresor en espiral (20) como el descrito
en las reivindicaciones 1 ó 2, en el que existen dos de dichos
puertos de inyección (28, 30) que se extienden dentro de dichas
cámaras de compresión (27, 29) y dichos dos puertos están espaciados
en una distancia circunferencial.
4. Un compresor en espiral (20) como el descrito
en la reivindicación 3, en el que cada uno de dichos puertos (28,
30) consiste en múltiples puertos.
5. Un compresor en espiral (20) como el descrito
en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que se
coloca una válvula (48) de economizador en dicho conducto de
inyección (46) del economizador.
6. Un compresor en espiral (20) como el descrito
en la reivindicación 5, en el que dicha válvula (48) del
economizador está cerrada cuando dicha válvula (42) del descargador
está abierta.
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