ES2206144T3 - Mejora de las prestaciones en carga parcial de un compresor de tornillo de velocidad variable. - Google Patents
Mejora de las prestaciones en carga parcial de un compresor de tornillo de velocidad variable.Info
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Abstract
Un sistema cerrado (10) de refrigeración que contiene refrigerante y aceite e incluye ¿ instalados en serie ¿ un compresor (12) de tornillo de velocidad variable que tiene una pluralidad de rotores (12-1 y 12-2), una lumbrera de aspiración y una lumbrera de descarga y está accionado por un motor (26), una tubería (14) de descarga que se extiende desde dicha lumbrera de descarga hasta un condensador (16), un dispositivo (20) de expansión, un refrigerador (22) y una tubería (24) de aspiración conectada a dicha lumbrera de aspiración, caracterizado por: medios de bombeo (50); un sistema de distribución de lubricación conectado a dichos medios de bombeo; medios ((40) para suministrar una mezcla rica en aceite desde dicho refrigerador a dichos medios de bombeo; medios para hacer que dichos medios (50) de bombeo suministren dicha mezcla rica en aceite a un primer régimen al citado sistema de distribución de lubricación para obturar y lubricar a dichos rotores cuando el citado compresor está funcionando a plena carga y a un segundo régimen mayor cuando el mencionado compresor está funcionando a carga parcial.
Description
Mejora de las prestaciones en carga parcial de un
compresor de tornillo de velocidad variable.
Los compresores de tornillo usados en
refrigeradores enfriados por agua son del tipo inundado con aceite.
El aceite sirve de obturador entre volúmenes adyacentes atrapados
durante el proceso de compresión, y un separador de aceite extrae
aceite de la corriente de aguas abajo de gas comprimido y caliente
del proceso de compresión. A velocidades elevadas, el porcentaje de
fugas de gas entre el rotor y carcasa y los interlóbulos es pequeño
comparado con el flujo de admisión. Esto se debe en parte a la
película de aceite formada entre el rotor y la carcasa.
Adicionalmente, para reducir pérdidas por arrastre, se debe
mantener en un mínimo la cantidad de aceite inyectada. Para los
compresores de tornillo, la carga o el flujo son directamente
proporcionales a la velocidad. A bajas velocidades, la obturación
entre las extremidades y los interlóbulos es deficiente, lo cual
reduce el rendimiento volumétrico del compresor.
La patente de EE.UU. 4 351 160 describe sistemas
de control de capacidad para refrigeradores de agua basados en
compresores de tornillo.
La patente de EE.UU. 5 761 914 describe un
sistema y un método para recuperación de aceite en un sistema de
refrigeración.
De acuerdo con el invento, en un primer aspecto
se describe un sistema cerrado de refrigeración según se define en
la Reivindicación 1. Adicionalmente, en las reivindicaciones
subordinadas se definen características opcionales.
De acuerdo con un segundo aspecto del invento, se
proporciona un método como el definido en la Reivindicación 4.
El rendimiento volumétrico se aumenta a bajas
velocidades mediante el aumento de flujo de aceite en cargas
pequeñas para compensar la obturación más deficiente a bajas
velocidades. El aceite procedente del refrigerador o del evaporador
se inyecta en la admisión del rotor para que efectúe la obturación.
En la parte más alta del refrigerador tiende a formarse una capa
rica en aceite, y se usa un eyector para extraer aceite de la
superficie superior del refrigerador. El fluido impulsor o motor
para el eyector se toma, preferiblemente, del último lóbulo
cerrado, aunque se puede usar la presión de descarga. Se prefiere
la presión del último lóbulo cerrado porque viene determinada por el
funcionamiento del compresor, mientras que la presión de descarga
viene determinada por las condiciones del sistema. La cantidad de
aceite inyectado se optimiza para el funcionamiento a plena carga
mediante la selección apropiada del tamaño del eyector. Debido a
que, en cargas bajas, se debe aumentar el suministro de aceite para
conseguir un rendimiento volumétrico mejor, se provee un suministro
adicional de aceite. Una solución es proporcionar un camino
paralelo de suministro desde el eyector, que se controla mediante
una válvula de solenoide que responde a la velocidad del motor. Otra
solución es proporcionar a los rotores un segundo eyector y un
segundo camino de suministro, con una válvula de solenoide en el
segundo camino que responde a la velocidad del motor.
Una ventaja de este invento es mejorar las
prestaciones de carga parcial de los compresores de tonillo de
velocidad variable.
Otra ventaja de este invento es aumentar el
rendimiento volumétrico a bajas velocidades mediante el aumento de
flujo de aceite a los rotores a bajas velocidades. Estas ventajas,
y otras que resultarán evidentes a continuación en la presente
memoria, se logran mediante el presente invento.
Básicamente, se optimiza el suministro de
lubricación a los rotores de un compresor de tornillo de velocidad
variable para plena carga, y se provee un camino suplementario de
suministro que está abierto durante el funcionamiento a baja
velocidad.
Para una comprensión más completa del presente
invento, se debe hacer ahora referencia a la siguiente descripción
detallada (pero no limitativa) del mismo, tomada conjuntamente con
los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 es un diagrama esquemático de un
sistema cerrado de refrigeración o sistema de acondicionamiento
de aire que emplea el presente invento; y
La Figura 2 es un diagrama esquemático de un
sistema cerrado de refrigeración o sistema de acondicionamiento
de aire que emplea una realización modificada del presente
invento.
En la Figura 1, el número 10 designa en general a
un sistema de refrigeración cerrado o de acondicionamiento de aire.
De acuerdo con la técnica convencional, hay un circuito cerrado
que incluye -instalados en serie- un compresor 12, una tubería 14
de descarga conectada a la lumbrera de descarga, un condensador 16,
una tubería 18 que contiene un dispositivo de expansión 20, un
refrigerador o evaporador 22, y una tubería 24 de aspiración que
conduce a la lumbrera de aspiración. El compresor es un compresor
hermético de tornillo de múltiples rotores. El compresor 12 es
accionado por un motor eléctrico 26, al que controla el inversor 28
a través del microprocesador o controlador 30.
Una capa rica en aceite forma una capa superior
en el refrigerador 22 y se usa para lubricar y obturar los rotores
12-1 y 12-2. El lubricante se
extrae del refrigerador 22 y se suministra a través de la tubería
40al eyector 50, que está dimensionado de manera que suministre la
máxima cantidad requerida de lubricante. La tubería 52 suministra
gas refrigerante a la presión del último lóbulo cerrado al eyector
50, dando lugar a que el aceite contenido en una mezcla de
refrigerante y aceite se extraiga del refrigerador 22 a través de
la tubería 40 y se suministre al compresor 12 para lubricar y
obturar a los rotores 12-1 y 12-2.
La tubería 52 se bifurca aguas abajo del eyector 50 en las tuberías
52-1 y 52-2. La tubería
52-1 contiene una restricción 60 dimensionada para
proporcionar el flujo apropiado de lubricante a los rotores
12-1 y 12-2 durante las condiciones
de plena carga. La tubería 52-2 contiene una
válvula 62 de solenoide normalmente cerrada, y está bajo el control
del controlador o microprocesador 34 en respuesta a la velocidad del
motor 26 por medio de la salida del inversor 28. El
microprocesador 30 recibe señales de entrada de temperatura del
sensor térmico 32 que detecta la temperatura del agua enfriada de
salida y en respuesta a las mismas controla al inversor 28, y por
tanto al compresor 12. Cuando ha disminuido suficientemente la
velocidad del motor, la válvula 62 de solenoide se abre por la
acción del controlador 34, para permitir que se suministre más
aceite a los rotores 12-1 y 12-2
para obturación y lubricación. Típicamente, la velocidad del motor
estará comprendida entre el 50% y el 60% de la velocidad a plena
carga cuando se abre la válvula 62 de solenoide.
Con referencia ahora a la Figura 2, el sistema
10' difiere del sistema 10 en que se divide la tubería 40 y se
sustituye el eyector 50 por dos eyectores más pequeños,
50-1 y 50-2, en paralelo.
Específicamente, la tubería 40 se divide en las tuberías
40-1 y 40-2 que están conectadas a
los eyectores 50-1 y 50-2,
respectivamente. La tubería 52 se divide en las tuberías
52-1 y 52-2 que se recombinan en la
tubería 52 después de suministrar gas refrigerante a la presión del
último lóbulo cerrado a los eyectores 50-1 y
50-2, respectivamente. El eyector
50-1 está dimensionado de manera que la mezcla de
refrigerante y aceite extraída del refrigerador 22 a través de la
tubería 40-1 es la cantidad adecuada para
proporcionar obturación y lubricación a los rotores
12-1 y 12-2 a plena carga. La
tubería 52- 2 contiene la válvula 62 de solenoide normalmente
cerrada adicionalmente al eyector 50-2 Cuando la
velocidad del motor 26 se ha reducido lo suficiente por la acción
del inversor 28 bajo el control del controlador 30, el controlador
34 abre la válvula 62 de solenoide para permitir que se suministre
más aceite a los rotores 12-1 y 12-2
para obturación y lubricación. Típicamente, la velocidad del motor
estará comprendida entre el 50% y el 60% de la velocidad a plena
carga cuando se abra la válvula 62 de solenoide.
Aunque se han ilustrado y descrito realizaciones
preferidas del presente invento, a los expertos en la técnica se
les ocurrirán otros cambios.
Claims (4)
1. Un sistema cerrado (10) de refrigeración que
contiene refrigerante y aceite e incluye -instalados en serie- un
compresor (12) de tornillo de velocidad variable que tiene una
pluralidad de rotores (12-1 y 12-2),
una lumbrera de aspiración y una lumbrera de descarga y está
accionado por un motor (26), una tubería (14) de descarga que se
extiende desde dicha lumbrera de descarga hasta un condensador (16),
un dispositivo (20) de expansión, un refrigerador (22) y una
tubería (24) de aspiración conectada a dicha lumbrera de
aspiración, caracterizado por:
medios de bombeo (50);
un sistema de distribución de lubricación
conectado a dichos medios de bombeo;
medios ((40) para suministrar una mezcla rica en
aceite desde dicho refrigerador a dichos medios de bombeo;
medios para hacer que dichos medios (50) de
bombeo suministren dicha mezcla rica en aceite a un primer régimen
al citado sistema de distribución de lubricación para obturar y
lubricar a dichos rotores cuando el citado compresor está
funcionando a plena carga y a un segundo régimen mayor cuando el
mencionado compresor está funcionando a carga parcial.
2. El sistema cerrado de refrigeración de la
reivindicación 1, en el que dichos medios de bombeo son una bomba
eyectora (50) y dichos medios para hacer que dichos medios de
bombeo suministren dicha mezcla rica en aceite suministran
refrigerante de alta presión a dicha bomba eyectora a la presión del
último lóbulo cerrado.
3. El sistema cerrado de refrigeración de la
reivindicación 2, que además incluye:
una segunda bomba eyectora
(50-2);
medios (40-2) para suministrar
refrigerante de alta presión a dicha segunda bomba eyectora;
estando dicha segunda bomba eyectora conectada
operativamente a dicho refrigerador; y
medios conectados a dicha segunda bomba eyectora
para suministrar una mezcla de refrigerante y aceite extraída de
dicho refrigerador a los citados rotores para lubricación y
obturación cuando el refrigerante de alta presión se suministra a
dicha segunda bomba eyectora.
4. Un método para mejorar las prestaciones
en carga parcial de un compresor en un sistema (10) cerrado de
refrigeración que contiene refrigerante y aceite y que incluye
-instalados en serie- un compresor (12) de tornillo de velocidad
variable que tiene una pluralidad de rotores (12-1
y 12-2), una lumbrera de aspiración y una lumbrera
de descarga y está accionado por un motor (26), una tubería (14) de
descarga que se extiende desde dicha lumbrera de descarga hasta un
condensador (16), un dispositivo de expansión (20), un refrigerador
(22) y una tubería (24) de aspiración conectada a dicha lumbrera de
aspiración,
cuyo método comprende las etapas de:
suministrar lubricante a los rotores a un
primer régimen para lubricación y obturación cuando dicho compresor
está a plena carga;
suministrar lubricante a los rotores a un segundo
régimen, mayor que el primer régimen, para lubricación y obturación
cuando dicho compresor está cargado a menos del 60% de su plena
carga.
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