ES2206721T3 - Compresor de volutas helicoidales. - Google Patents
Compresor de volutas helicoidales.Info
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Abstract
EN UN COMPRESOR DE ESPIRALES (A) CONFIGURADO DE MANERA QUE SE ALIMENTA ACEITE A UNA CAMARA DE COMPRESION (14) SITUADA ENTRE LAS ESPIRALES FIJA Y MOVIL (10, 11) Y A LOS COJINETES (28, 29) DEL CIGUEÑAL (8), UN MOTOR ELECTRICO (7) Y UN DEPOSITO (1A) ESTAN SITUADOS EN UNA CAMARA DE DESCARGA (22). EN UNA PLACA FINAL (11A) DE LA ESPIRAL MOVIL (11) HAY UN ORIFICIO DE DESCARGA (11C) PARA DESCARGAR EL GAS COMPRIMIDO DE LA CAMARA DE COMPRESION Y EL CIGUEÑAL (8) TIENE EN SU INTERIOR UN PASO PARA LA DESCARGA DE GAS (8E), PARA HACER QUE EL GAS DESCARGADO A TRAVES DEL ORIFICIO DE DESCARGA (11C) DE LA ESPIRAL MOVIL (11) PASE A LA CAMARA DE DESCARGA (22). SE IMPIDE QUE EL GAS ASPIRADO SE CALIENTE POR EFECTO DE LAS PERDIDAS CALORIFICAS DEL MOTOR ELECTRICO (7) O DEL ACEITE Y ASI SE AUMENTA EL RENDIMIENTO DEL COMPRESOR (A) Y SE EVITA EL AUMENTO DEL COSTE QUE SUPONE LA SEPARACION DEL ACEITE DEL GAS COMPRIMIDO.
Description
Compresor de volutas helicoidales.
Esta invención está relacionada con un compresor
de volutas helicoidales y particularmente está relacionada con las
técnicas para suministrar aceite a una cámara de compresión en un
mecanismo de compresión del compresor, para mantener la cámara de
compresión estanca al escape de gases.
Dicho compresor de volutas helicoidales comprende
en un armazón sellado, un mecanismo de compresión de volutas
compuesto de: una voluta estacionaria, fijada sobre el armazón; y
una voluta movible que es impulsada para moverse alrededor de un
eje de la voluta estacionaria a través de un eje cigüeñal por
medios motrices tales como un motor. La voluta fija está formada
para que una voluta sobresalga de una placa extrema. La voluta
movible tiene una placa extrema opuesta a la placa extrema de la
voluta fija. Desde la placa extrema de la voluta movible, se
proyecta una voluta a fin de dividir la cámara de compresión en
secciones mediante el acoplamiento con la voluta fija. A través del
recorrido de la voluta movible, un gas absorbido desde las
periferias exteriores de las volutas de ambas volutas es comprimido
en la cámara de compresión.
En el anterior compresor de volutas helicoidales,
desde el punto de vista del rendimiento, la cámara de compresión
tiene que mantenerse estanca al escape de gases. En consecuencia,
se precisa eliminar los espacios libres entre la superficie extrema
de la voluta de cada voluta, y la placa extrema de la voluta
opuesta. Para cumplir este requisito, se ha propuesto una técnica
convencional según lo expuesto en la solicitud de la patente
japonesa publicada en la Gaceta número 3-237287, en
la que se bombea un aceite desde un depósito de aceite situado en
la parte más inferior dentro de la carcasa mediante una bomba de
alimentación accionada por un cigüeñal, siendo suministrado el
aceite a un espacio entre las volutas pertenecientes a ambas
volutas a través de un conducto de alimentación dentro del cigüeñal,
y a los espacios libres alimentados con aceite creados entre la
superficie extrema de cada voluta y de la placa extrema opuesta.
En la técnica propuesta anterior, una pared divisoria divide el
espacio interno de la carcasa en dos cámaras, es decir, una cámara
de descarga rellenada con un gas descargado desde el mecanismo de
compresión de volutas y una cámara de succión rellenada con un gas
absorbido en el interior del mecanismo de compresión. El motor y el
depósito de aceite están situados en la cámara de succión.
En la técnica propuesta, no obstante, se
suministra un aceite que tiene una baja presión, conjuntamente con
el gas absorbido, desde las zonas periféricas exteriores de las
volutas de ambas helicoides hasta la cámara de compresión, lo cual
provoca que el aceite aplique calor al gas absorbido.
Adicionalmente, el gas en la cámara de succión es calentado también
por una perdida de calor del motor, lo cual hace que disminuya el
rendimiento del compresor.
Adicionalmente, la técnica propuesta requiere un
mecanismo de separación del aceite, tal como un separador para
separar el aceite mezclado con el gas durante la compresión en la
cámara de compresión del gas descargado y un mecanismo de
recuperación de aceite, tal como un capilar para retornar el aceite
separado al depósito de aceite situado en un lado a menor presión en
la carcasa. Esto provoca una elevación en el costo.
También es conocida una técnica convencional en
la que el aceite bombeado desde un depósito de aceite mediante una
bomba de alimentación es suministrado a un rodamiento del eje
cigüeñal a través de un conducto de alimentación dentro del
cigüeñal, de forma que el rodamiento esté lubrificado por el aceite
suministrado. Así mismo en el caso de que el aceite se suministre al
rodamiento del cigüeñal, el aceite de baja presión se mezcla con el
gas absorbido en la cámara a menor presión. En consecuencia, el
caso presente tiene el mismo problema que en el caso primeramente
descrito.
El documento WO 93/17241 expone un compresor de
volutas que comprende una bomba de alimentación en el fondo del eje
para lubrificar con aceite los componentes del compresor. Los medios
motrices en el depósito de aceite se colocan en la cámara de
descarga. Adicionalmente, el gas comprimido es suministrado a
través de una abertura en la placa de la voluta y a través de un
conducto en el eje hacia el interior de la cámara de descarga. El
documento WO 93/17241 describe el uso de volutas que giran
conjuntamente.
Un objeto de la presente invención es impedir que
el gas absorbido sea calendado por una pérdida de calor del motor o
del aceite cuando el aceite está siendo suministrado para
incrementar la estanqueidad al gas de una cámara de compresión o
para lubrificar un rodamiento del cigüeñal, incrementando por
tanto el rendimiento del compresor y para eliminar un miembro
especial para separar el aceite del gas comprimido, impidiendo por
tanto una elevación en los costos.
Este objeto se consigue con un compresor de
volutas helicoidales que tiene las características de la
reivindicación 1. Las sub-reivindicaciones están
dirigidas a las realizaciones preferibles.
En la presente invención, los medios motrices y
el depósito de aceite están situados en una cámara de descarga. El
gas comprimido en una cámara de compresión del mecanismo de
compresión de volutas helicoidales es descargado desde un
emplazamiento de la voluta movible, y siendo forzado a fluir al
interior de una cámara de descarga a través del interior del
cigüeñal para accionar la voluta movible.
De acuerdo con la estructura de la invención,
puesto que los medios motrices (7) y el depósito de aceite (1a)
están situados en la cámara de descarga (22) de alta presión, se
impide que el gas absorbido en la cámara de succión (23) sea
calentado por el aceite suministrado al rodamiento (28), (29) del
cigüeñal (8) o bien la perdida de calor de los medios motrices (7)
tal como un motor eléctrico. Así mismo, cuando el aceite en el
depósito de aceite (1a) se suministra a la cámara de compresión
(14), el aceite a alta presión se suministra en la mitad de la
compresión del gas mediante el uso de una diferencia de presión
entre el interior y el exterior del mecanismo de compresión de
volutas (3), lo que impide que el gas absorbido se caliente por
el aceite. Adicionalmente, el aceite suministrado a la cámara de
compresión (14) mantiene la cámara de compresión (14) estanca
contra los escapes de gas.
El gas a alta presión comprimido en la cámara de
compresión (14) es descargado, en un estado de mezcla con el aceite
suministrado a la cámara de compresión (14) y el aceite suministrado
al rodamiento (28), (29) para el cigüeñal (8), a través de la
abertura de descarga (11c) de la voluta movible (11), de la
helicoide movible (11), y se provoca entonces que circule al
interior de la cámara de descarga (22) a través del conducto de gas
de descarga (8e) hacia el interior del cigüeñal (8). En
consecuencia, el aceite se separa del gas descargado en el conducto
de gas de descarga (8e) del cigüeñal (8) en rotación y siendo
retornado desde el conducto del gas de descarga (8a) hasta el
depósito de aceite (1e). Por el contrario, a través de la cámara de
descarga (22) provista con los medios motrices (7) se rellena con
el gas descargado, en que el gas descargado no contiene aceite, lo
cual impide una descarga de aceite a través de los medios motrices
(7). En consecuencia, el rendimiento del compresor puede ser
incrementado, y el aceite puede ser separado eficientemente en el
interior del cigüeñal sin necesidad de un miembro especial tal como
un separador y de un capilar, suprimiendo por tanto una elevación
en el costo para separar el aceite del gas descargado.
De acuerdo con la invención, se coloca un
mecanismo de separación (37) en la cámara de descarga (22>)
entre los medios motrices (7) y la abertura en el extremo de aguas
abajo del conducto de gas de descarga (8e). Bajo esta estructura,
en el caso en que los medios motrices (7) son variables en la
velocidad mediante un inversor o similar, y en que se suministra una
gran cantidad de aceite a la cámara de compresión (14) bajo la
rotación de alta velocidad de los medios motrices (7), de forma que
el gas descargado incluya una gran cantidad de aceite, el aceite que
no haya sido separado del gas en el conducto del gas de descarga
(8e) del cigüeñal (8) puede ser separado con seguridad por el
mecanismo de separación de aceite (37), impidiendo entonces de
forma segura la descarga de aceite a través del los medios motrices
(7).
Adicionalmente, puede crearse generalmente un
gran espacio en el lado opuesto al mecanismo de compresión de
volutas (3) con respecto a los medios motrices (7), lo cual
incrementa la eficiencia de la separación del aceite del mecanismo
de separación de aceite (37). Como resultado de ello, puede
impedirse con seguridad la descarga de aceite a través de los
medios motrices (7).
El mecanismo de compresión de volutas (3) puede
ser colocado en la cámara de succión (23). En esta estructura,
puesto que el mecanismo de compresión de volutas (3) no está
afectado por una pérdida de calor de los medios motrices (7), se
impide que la perdida de calor se transmita a la cámara de
compresión (14) en el mecanismo de compresión (3) para calentar el
gas absorbido. En consecuencia, puede incrementarse con seguridad
el rendimiento del compresor.
Puede existir una estructura en que el extremo de
aguas debajo del conducto de gas de descarga (8e) en el cigüeñal
(8) se forme en una abertura en el lado opuesto al mecanismo de
compresión de volutas (3) con respecto a los medios motrices (7), y
una tubería de descarga (6) para descargar el gas de descarga que
circula en el interior de la cámara de descarga (22) a través del
conducto del gas de descarga (8e) hasta el exterior de la carcasa
(1) se sitúa en el mismo lado que el mecanismo de compresión de
volutas (3) con respecto a los medios motrices (7). Bajo esta
estructura, el gas de descarga circula a través del conducto del
gas de descarga (8e) en el interior del cigüeñal (8) en la
dirección opuesta al mecanismo de compresión de volutas (3) con
respecto a los medios motrices (7), circulando desde la abertura en
el extremo de aguas abajo del conducto del gas de descarga (8e)
hacia el interior de la cámara de descarga (22), y siendo entonces
descargado desde la tubería de descarga (6) en el mismo lado que el
mecanismo de compresión de volutas (3) con respecto a los medios
motrices (7) hasta el exterior de la carcasa (1). Así pues, el gas
descargado separado del aceite en el cigüeñal (8) es seguro que
circulará alrededor de los medios motrices (7) hacia la tubería de
descarga (6). En consecuencia, es posible enfriar los medios
motrices (7) eficientemente mientras que se impide una descarga
del aceite a través de los medios motrices (7).
Adicionalmente, entre la abertura de descarga
(11c) de la voluta movible (11) y una abertura en el extremo de
aguas arriba del conducto del gas de descarga (8e), puede
proporcionarse un miembro de junta hermética (26) para mantener el
gas descargado a través del puerto de descarga (11c) alejado del
aceite bombeado a través del conducto de suministro (8b) por la
bomba de suministro (9a). Bajo esta estructura, el miembro de
sellado hermético (26) impide que el gas descargado a través de la
abertura de descarga (11c) pueda mezclarse con el aceite bombeado a
través del conducto de suministro (8b) por la bomba de alimentación
(8a), de forma que el gas descargado pueda ser introducido con
seguridad dentro del conducto de gas de descarga (8e). Esto lleva
cabo una prevención efectiva adicional de la descarga de aceite a
través de los medios motrices (7).
La figura 1 es una sección transversal que
muestra un compresor de volutas helicoidales de acuerdo con una
realización de la presente invención.
Se describirá a continuación el mejor modo de
llevar a cabo la presente invención como una realización de la
invención con referencia a los dibujos.
La figura 1 muestra un compresor de volutas
helicoidales (A) como una realización de la presente invención. El
compresor de volutas (A) tiene una carcasa de sellado hermético
(1). En la parte superior de la carcasa (1), se encuentra dispuesta
una pared divisoria (25) para dividir herméticamente un espacio
interno de la carcasa (1) en una cámara de descarga (22) situada en
una posición inferior y una cámara de succión (23) situada en una
posición superior. La pared divisoria (25) está fijada en forma
permanente a la periferia interna de la pared lateral de la carcasa
(1). En la cámara de succión (23), se encuentra situado un
mecanismo de compresión de volutas (3) para aspirar un gas
refrigerante y para su compresión. En la parte superior en la cámara
de descarga (22) se encuentra un motor eléctrico (7) como medios
motrices para accionar el mecanismo de compresión de volutas (3).
En la parte inferior en la cámara de descarga (22) se encuentra un
depósito de aceite (1a) para almacenar el aceite de lubricación. El
depósito de aceite (1a) está colocado en el lado opuesto al
mecanismo de compresión de volutas (3) con respecto al motor
eléctrico (7).
Una tubería de descarga (7) pasa herméticamente a
través de la pared lateral de la carcasa (1), situada en el mismo
lado que el mecanismo de compresión de volutas (3) con respecto al
motor eléctrico (7) en la parte superior de la cámara de descarga
(22), y estando fijada a la pared lateral de la carcasa. El gas
refrigerante comprimido por el mecanismo de compresión de volutas
(3) circula a través de la tubería de descarga (6) desde la cámara
de descarga (22) y siendo descargado hacia el exterior del
compresor (A). Adicionalmente, una tubería de succión (5) pasa
herméticamente a través de la pared lateral de la carcasa (1)
situada en el lado de la cámara de succión (23), y estando fijada a
la pared lateral de la carcasa. El gas refrigerante es aspirado
hacia el interior del mecanismo de compresión (3) a través de la
tubería de succión (5).
El motor eléctrico (7) incluye un estator (7a) y
un rotor (7b) provisto en forma giratoria en el estator (7a). Un
cigüeñal (8) se encuentra pre-encajado en un
agujero central pasante del rotor (7b), a fin de llegar a través del
agujero pasante. En consecuencia, el cigüeñal (8) está fijado al
rotor (7b) de forma que pueda girar en forma integral.
Una bomba centrífuga de alimentación (8a) se
encuentra montada en forma fija al extremo inferior del cigüeñal
(8) y estando sumergida en el aceite de lubrificación almacenado en
el depósito de aceite (1a). En el interior del cigüeñal (8), se
encuentra formado un conducto de alimentación (8b) de forma que se
extienda en una dirección axial para suministrar el aceite
lubrificante bombeado por la bomba centrífuga de alimentación (8a)
hasta una parte superior del cigüeñal (8).
El mecanismo de compresión de volutas (3) está
formado por una voluta fija (10) situada en una posición superior, y
una voluta móvil (11) situada en una posición inferior. La voluta
fija (10) está formada de manera que una voluta (10b)de
forma helicoidal se proyecta desde el fondo de una placa extrema en
forma de disco (10a). La voluta fija (10) está fijada en forma
permanente a la periferia interna de la pared lateral de la carcasa
(1).
La voluta movible (11) está formada de manera que
una voluta (11b) de forma helicoidal se proyecta desde la parte
superior de una placa extrema en forma de disco (10b), y estando
acoplada con la voluta (10a) de la voluta fija (10) para dividir
una cámara de compresión (14) en secciones. La voluta movible (11)
está soportada en la parte superior de la pared divisoria (25) a
través de un anillo Oldham (13). El anillo Oldham (13) forma una
parte de un acoplamiento Oldham (17) para impedir que la voluta
movible (11) pueda girar sobre su eje. La superficie extrema de la
voluta (11b) de la voluta movible (11) hace contacto con el fondo
de la placa extrema (10a) de la voluta fija (10), mientras que la
superficie extrema de la voluta (10a) de la voluta fija (10) hace
contacto con la parte superior de la placa extrema (11a) de la
voluta movible (11). Las zonas periféricas exteriores e interiores
de la voluta (11b) de la voluta helicoidal movible (11) entran en
contacto en múltiples puntos de contacto con las zonas periféricas
interiores y exteriores de la voluta (10b) de la voluta helicoidal
fija (10), respectivamente. La cámara de compresión (14) para
comprimir el gas refrigerante está formada entre los puntos de
contacto.
En la pared lateral de la voluta fija (10), se
encuentra formada una abertura de succión (10c) para comunicar un
espacio alrededor de las periferias exteriores de las volutas
(10b), (11b) de las volutas helicoidales fija y móvil (10, (11) y
la tubería de succión (5) para aspirar un gas refrigerante a baja
presión hacia el interior de la cámara de compresión (14).
Adicionalmente, en la placa extrema (11a) de la voluta movible (11)
en la posición aproximadamente central de la misma se forma una
abertura de descarga (11c) para descargar un gas refrigerante de
alta presión comprimido en la cámara de compresión (14) hacia un
espacio en lado posterior (por debajo) de la voluta movible
(11).
Se proyecta un resalte (11e) hacia abajo desde
una posición aproximadamente central del fondo de la placa extrema
(11a) de la voluta movible (11). En el fondo del resalte (11e) se
forma una concavidad (11d) para la conexión que esta configurada
con una forma cóncava ascendente y que está comunicada con la
abertura de descarga (11c). Un miembro de sellado (26) que tiene un
agujero pasante (26a) formado en el centro del mismo está fijado en
una parte más inferior de la concavidad (11d) para la conexión a
fin de que pueda ser deslizable en una dirección vertical. El
miembro de sellado (26) es presionado hacia abajo en todo momento
por un resorte de compresión (27) situado entre una parte superior
del miembro de sellado (26) y un escalón formado en aproximadamente
un punto medio vertical de la superficie interior de la concavidad
(11d) para la conexión.
La parte extrema superior del cigüeñal (8) es más
grande en el diámetro externo que la parte inferior del mismo, y
estando soportada en un agujero de rodamiento (25a) formado en la
pared divisoria (25) a través del rodamiento (28). En el extremo
superior del cigüeñal (8), se forma una concavidad (8c) en una
posición descentrada con respecto al eje del cigüeñal (8) y que
encaja sobre el resalte (11e) de la voluta movible (11) a través
del rodamiento (29). El cigüeñal (8) está conectado en la
concavidad (8c) al resalte (11e) de la voluta movible (11), de
forma que pueden girar en forma integral. En consecuencia, el
acoplamiento Oldham (17) impide que pueda girar la voluta movible
sobre el eje de la voluta movible (11) y provoca que se desplace
alrededor del eje del cigüeñal (8) reduciendo por tanto la cámara de
compresión (14) en su volumen. Se aspira el gas refrigerante hacia
el interior de la cámara de compresión (14) a través de la abertura
de succión (10c) de la voluta fija (10), comprimiéndose en la
cámara de compresión (14) y siendo después descargado por la
abertura de descarga (11c). Una parte del cigüeñal (8) situada
inmediatamente por debajo de la pared divisoria (25) se proyecta en
la dirección opuesta a la dirección descentrada del miembro de
sellado hermético (26), para formar un peso de equilibrado (8d)
para cancelar la fuerza centrífuga generada en la voluta movible
(11).
En el fondo de la concavidad (8c) del cigüeñal
(8), se encuentra fijado a presión un casquillo (24) que tiene un
agujero pasante (24a) formado en el centro del mismo. El miembro de
sellado (26) está presionado hacia abajo en todo momento mediante
el resorte (27), de forma que la superficie inferior del mismo hace
contacto con la superficie superior del casquillo (24). Esto permite
que la superficie inferior del miembro de sellado (26) se deslice
en forma giratoria sobre la superficie superior del casquillo (24)
cuando gire el cigüeñal (8). Puesto que el miembro de sellado (26)
está insertado en la concavidad (11d) para la conexión al resalte
(11e) de la voluta movible (11), esto proporciona una junta
hermética entre el gas de descarga que ha sido descargado por la
abertura de descarga (11c) y el aceite lubrificante bombeado hasta
el fondo de la concavidad (8c) según se mencionó anteriormente.
El casquillo (24) está colocado entre el cigüeñal
(8) y el miembro de sellado (26) con el fin de incrementar el
deslizamiento entre ambos miembros (8), (26), y estando provisto en
el centro del mismo un agujero pasante (24a) conectado al agujero
pasante (26a) del miembro de sellado (26).
El conducto de alimentación (8b) del cigüeñal (8)
se extiende hasta el fondo de la concavidad (8c). En consecuencia,
el aceite de lubrificación bombeado por la bomba de alimentación
centrífuga (8a) circula en el espacio (40) situado entre el extremo
superior del cigüeñal (8) y el fondo de la placa extrema (11a) de
la voluta movible (11), mientras que lubrifica las periferias
interior y exterior del rodamiento (29) entre el resalte (11e) de la
voluta movible (11) y la concavidad (8c) del cigüeñal (8).
Un miembro de sellado en forma de anillo (30) se
encuentra dispuesto entre la parte superior de la pared divisoria
(25) y el fondo de la placa extrema (11a) de la voluta móvil (11),
a fin de que se localice en un lado periférico exterior del agujero
de rodamiento (25a). El miembro de sellado (30) impide que el
aceite de lubrificación en el espacio (40) pueda tener fugas hacia
el interior de la cámara de succión (23). En la placa extrema (11a)
de la voluta móvil (11), se encuentra formado una entrada de aceite
(11f) en una posición más interna que el miembro de sellado (30).
Una parte del aceite de lubrificación bombeado al espacio (40) es
suministrada hacia la cámara de compresión (14) del mecanismo de
compresión de voluta (3) a través de la entrada de aceite (11f).
Específicamente, el aceite de lubrificación de alta presión es
suministrado hacia la cámara de compresión (14) mediante el empleo
de una diferencia de presión entre el interior y el exterior del
mecanismo de compresión de voluta (3) en la zona central de
compresión del gas refrigerante. Una parte del aceite de
lubrificación suministrado hacia la cámara de compresión (14) es
descargado desde el puerto de descarga (11c) de la voluta movible
(11) en un estado para poder ser mezclado con el gas refrigerante
comprimido.
Una parte del aceite lubrificante que no haya
sido suministrado a la cámara de compresión (14) y que se haya
dejado en el espacio (40), circula hacia abajo a través del
rodamiento (28) proporcionado en el agujero de rodamiento (25a) de
la pared divisora (25), mientras que se lubrifican las periferias
interna y externa del rodamiento (28).
En torno a una parte del cigüeñal (8) situada
entre la pared divisora (25) y el motor eléctrico (7), se
proporciona una tapa protectora (32) que impide que el aceite
lubrificante que circula hacia abajo desde el rodamiento (28) pueda
alcanzar el motor eléctrico (7). La tapa protectora (32) está fijada
permanentemente en el fondo de la pared divisora (25) mediante un
perno (33). Una tubería de recuperación de aceite (34) para hacer
retornar el aceite de lubrificación hacia el depósito de aceite
(1a) está conectada a una parte de la superficie lateral de la tapa
protectora (32) situada en el lateral del peso de equilibrado (8d)
del cigüeñal (8). La tubería de recuperación de aceite (34) se
extiende horizontalmente hacia la pared lateral de la carcasa (1) a
un nivel por encima del motor eléctrico (7), estando doblada hacia
abajo aproximadamente en ángulo recto, pasando entre el estator
(7a) del motor eléctrico (7) y la pared lateral de la carcasa (1),
y alcanzado después el depósito de aceite (1a). La tubería de
recuperación de aceite (34) está soportada en la superficie lateral
del estator (7a). En consecuencia, el aceite de lubrificación que
circula hacia abajo desde el rodamiento (28) es retornado hacia el
depósito de aceite (1a) a través de la tubería de recuperación de
aceite (34).
En el interior del cigüeñal (8) se forma un
conducto de gas de descarga (8e) para hacer que el gas refrigerante
descargado de la abertura de descarga (11c) circule en el lado
opuesto al mecanismo de compresión de voluta (3) con respecto al
motor eléctrico (7) de la cámara de descarga (22), es decir, hacia
el depósito de aceite (1a). El conducto de gas de descarga (8e)
está conectado en el extremo de aguas arriba del mismo hacia el
agujero pasante (24a) del casquillo (24). En consecuencia, el
miembro de sellado (26) está provisto entre la abertura de descarga
(11c) de la voluta movible (11) y la abertura en el extremo de
aguas arriba del conducto del gas de descarga (8e). El conducto del
gas de descarga (8e) tiene un diámetro mayor que el correspondiente
al conducto de alimentación (8b), y se extiende hacia la proximidad
de la bomba de suministro centrífuga (8a) en paralelo con el
conducto de alimentación (8b). El conducto del gas de descarga (8e)
está conectado en el extremo de aguas abajo del mismo a una salida
del gas de descarga (8f) abierto en la periferia exterior del
cigüeñal (8), a fin de comunicarse con un espacio situado entre el
motor eléctrico (7) y el depósito de aceite (1a). En consecuencia,
el gas refrigerante descargado desde la abertura de descarga (11c)
de la voluta movible (11) circula a través de la concavidad (11d)
para la conexión al resalte (11e) de la voluta movible (11), al
agujero pasante (26a) del miembro de sellado hermético (26), el
agujero pasante (24a) del casquillo (24) y conducto del gas de
descarga (8e) del cigüeñal (8), en dicho orden, y saliendo por la
salida del gas de descarga (8f) hacia la cámara de descarga
(22).
En el espacio de la cámara de descarga (22)
situado entre el motor eléctrico (7) y la salida del gas (8f) en el
extremo de aguas debajo del conducto del gas de descarga (8e), se
encuentra dispuesto un separador como mecanismo de separación del
aceite alrededor del cigüeñal (8). El separador (37) está compuesto
de un miembro de soporte (37a) y un miembro de filtro (37b). El
miembro de soporte (37a) está compuesto por: partes horizontales
superiores e inferiores dispuestas verticalmente con la salida del
gas de descarga (8f) del conducto del gas de descarga (8e)
interpuesta en medio; y una parte vertical que conecta con las
partes horizontales y que está fijada permanentemente a la periferia
interior de la pared lateral de la carcasa (1). El miembro de filtro
(37b) está fijado permanentemente al fondo de la parte horizontal
superior. El miembro de filtro (37b) es para separar totalmente el
aceite de lubrificación que no se haya separado totalmente del gas
refrigerante en el conducto del gas de descarga (8e) cuando el gas
refrigerante descargado procedente de la salida de gas de descarga
(8f) circule hacia el motor eléctrico (7).
En la figura 1, el numeral de referencia (20)
indica una parte terminal para suministrar energía eléctrica al
motor eléctrico (7).
La operación del compresor de volutas (A) que
tiene la anterior estructura está descrita más adelante. En primer
lugar, el motor eléctrico (7) es operado en un estado en que una
fuente de alimentación se encuentra conectada a la parte del
terminal (20). Cuando el motor (7) es operado, el rotor (7d) y el
cigüeñal (8) giran integralmente sobre el eje del cigüeñal (8), de
forma que el miembro de sellado (26) se desplaza alrededor del eje
del cigüeñal (8). Esto se acompaña con el desplazamiento de la
voluta movible (11) alrededor del eje de la voluta fija (10). En
consecuencia, los puntos de contacto en la periferias de las
volutas (10b), (11b) de ambas volutas (10), (11) se desplazan hacia
el centro del mecanismo de compresión de volutas (3), de forma que
la cámara de compresión (14) se reduce en su volumen, mientras que
se desplaza en una espiral desde la parte periférica más externa en
un espacio entre ambas volutas (10), (11) hacia el centro. A
través de dicha serie de movimientos, el gas refrigerante a baja
presión es absorbido hacia la cámara de compresión (14) a través
de la tubería de succión (5) y de la abertura de succión (10c) de la
voluta fija (10), siendo comprimido en la cámara de compresión
(14), convirtiéndose por tanto en un gas a alta presión, y siendo
después descargado desde la abertura de descarga (11c) de la voluta
movible (11).
El aceite de lubrificación en el depósito de
aceite (1a) es bombeado por la bomba de suministro centrífuga (8a),
hasta el fondo de la concavidad (8c) del cigüeñal (8) a través del
conducto de suministro (8b), circulando a través del rodamiento
(29) entre el resalte (11e) de la voluta móvil (11) y la concavidad
(8c) del cigüeñal (8) mientras que lubrifica las periferias interna
y externa del rodamiento (29), y alcanzado entonces el espacio (40)
entre el extremo superior del cigüeñal (8) y el fondo de la placa
extrema (11a) de la voluta movible (11). Una parte del aceite de
lubrificación es suministrado a la cámara de compresión (14) a
través de la entrada de aceite (11f) formada en la placa extrema
(11a) de la voluta movible (11) por una diferencia de presión entre
el interior y el exterior del mecanismo de compresión de volutas
(3) en el centro de la compresión del gas refrigerante. Esto
permite que el aceite de lubrificación ente en los espacios libres
situados entre cada una de las superficie extremas de las volutas
(10b), (11b) de las volutas fijas y movibles (10), (11) y cada una
de las placas extremas correspondientes (11a), (10a) de las
volutas (11), (10). En consecuencia, los espacios libres se rellenan
con el aceite de lubricación, de forma que la cámara de compresión
(14) pueda mantenerse en un estado estanco contra la fuga de
gas.
La succión del gas refrigerante hacia el interior
del mecanismo de compresión de volutas (3) se ejecuta de forma que
sea succionado directamente desde la tubería de succión (5) en la
cámara de compresión (14). Adicionalmente, el mecanismo de
compresión de volutas 83) está situado en la cámara de succión
(23). En consecuencia, puede impedirse que el gas refrigerante
succionado pueda calentarse por la pérdida de calor del motor
eléctrico (7) en la cámara de compresión (22). Adicionalmente,
puesto que el aceite de lubrificación de alta presión es
suministrado a la cámara de compresión (14) en el centro de la
compresión del gas refrigerante, puede impedirse que el gas
refrigerante absorbido sea calentado a partir del aceite de
lubrificación. Como resultado de ello, el rendimiento del compresor
(A) puede ser incrementado. Así mismo, en el caso de que el gas
refrigerante no sea absorbido directamente de la tubería de succión
(5) en la cámara de compresión (14) sino que se provoque que el gas
refrigerante primeramente circule en la cámara de succión (23) y que
después sea absorbido desde la cámara de succión (23) a la cámara
de compresión (14), se impedirá que el gas refrigerante absorbido
pueda calentarse por la pérdida de calor del motor eléctrico
(7).
El aceite restante de lubrificación en el espacio
(40), que no haya sido suministrado a la cámara de compresión (14),
circula hacia abajo a través del rodamiento (28) entre el agujero de
rodamiento (25a) y la pared divisoria (25) y el cigüeñal (8),
mientras que se lubrifican las periferias interior y exterior del
rodamiento (28), y siendo después retornado al depósito de aceite
(1a) a través de la tubería de recuperación de aceite (34).
El gas refrigerante de alta presión descargado
desde la abertura de descarga (11c) de la voluta movible (11) se
mezcla con el aceite de lubrificación suministrado a la cámara de
compresión (14) y en este estado circula a través de la concavidad
(11d) para la conexión al resalte (11e) de la voluta movible (11),
del agujero pasante (26a) del miembro de sellado (26), del agujero
pasante (24a) del casquillo (24) y del conducto de gas de descarga
(8e) del cigüeñal, en dicho orden. A continuación, el gas
refrigerante sale por la salida del gas de descarga (8f) del
conducto del gas de descarga (8e), y alcanza un espacio en la cámara
de descarga (22) situada entre el motor eléctrico (7) y el depósito
de aceite (1a).
En este instante, el miembro de sellado (26) es
presionado hacia abajo por el resorte (27) para deslizarse en forma
giratoria sobre el casquillo (24) en un estado en que la superficie
inferior del mismo hace contacto con la superficie superior del
casquillo (24). Adicionalmente, el miembro de sellado /26) está
insertado en la concavidad (11d) para la conexión del resalte (11e)
de la voluta movible (11). En consecuencia, se impide que el gas
refrigerante descargado desde la abertura de descarga (11c) pueda
mezclarse con el aceite lubrificante bombeado hasta el fondo de la
concavidad (8c) en el extremo superior del cigüeñal (8) a través
del conducto de suministro (8b). Como resultado de ello, el gas
refrigerante se introduce fiablemente dentro del conducto del gas de
descarga (8e) sin mezclarse con el aceite de lubrificación.
Adicionalmente, el gas refrigerante circula a
través del conducto de gas de descarga (8e) del cigüeñal (8) en
rotación, de forma que el aceite lubrificante se separa del gas
refrigerante. El aceite lubrificante separado sale por la abertura
del gas de descarga (8f) del conducto del gas de descarga (8e) y
cae en el depósito de aceite (1a). Por el contrario, el gas
refrigerante discurre a través del miembro de filtro (37b) fijado a
la parte horizontal superior del miembro de soporte (37a) del
separador (37), circulando hacia arriba desde un espacio alrededor
del motor eléctrico (7), y descargándose en el exterior del
compresor (A) a través de la tubería de descarga (6). Cuando el gas
refrigerante circula a través del miembro de filtro (37b) del
separador (37), el aceite lubrificante que no haya sido separado
del gas refrigerante en el conducto del gas de descarga (8e) se
separa totalmente. Esto impide la descarga del aceite a través del
motor eléctrico (7). Adicionalmente, puesto que el gas refrigerante
circula a través del espacio en torno al motor eléctrico (7), el
motor eléctrico (7) puede ser refrigerado convenientemente.
Adicionalmente, puesto que el aceite lubrificante separado del gas
refrigerante puede ser retornado al depósito de aceite (1a) tal como
es en sí mismo, esto elimina la necesidad de un capilar o similar
utilizado cuando el aceite de lubrificación se obtiene a partir de
un estado en alta presión de retorno al estado de baja presión.
En el caso de que el motor eléctrico (7) se
configure para que sea variable en su velocidad mediante un
inversor o similar, el separador (37) muestra un efecto excelente,
cuando una gran cantidad de aceite lubrificante es suministrado a
la cámara de compresión (14) bajo la rotación a alta velocidad del
motor eléctrico (7) y siendo mezclado con el gas descargado, de
forma que el aceite lubrificante no pueda ser separado totalmente
del gas refrigerante en el conducto del gas de descarga (8e) del
cigüeñal (8). En consecuencia, en el caso de que el motor
eléctrico (7) no sea variable en su velocidad, de forma que no gire
a alta velocidad, el aceite lubrificante puede ser separado
substancialmente en forma total en el conducto del gas de descarga
(8e) del cigüeñal (8) sin dicho separador (37), lo cual impide una
descarga de aceite a tasé del motor eléctrico (7). Por el
contrario, en el caso primeramente mencionado en que se proporciona
el separador (37), puede colocarse en un gran espacio entre el
motor eléctrico (7) y el depósito de aceite (1a), lo cual
incrementa la eficiencia de separación del aceite, impidiendo por
tanto con seguridad una descarga de aceite a través de los medios
motrices.
Tal como se ha expuesto en la presente invención,
el motor eléctrico (7) y el depósito de aceite (1a) están colocados
en la cámara de descarga (22), en la que el gas refrigerante
comprimido en la cámara de compresión (14) del mecanismo de
compresión de volutas (3) es descargado desde la voluta movible
(11) y haciendo que circule a través del conducto del gas de
descarga (8e) del cigüeñal (8) para accionar la voluta movible
(11), y el aceite lubrificante es separado en el conducto del gas
de descarga (8e) del gas refrigerante. En consecuencia, puede
impedirse un incremento en la temperatura del gas refrigerante
absorbido, y el aceite lubrificante puede ser separado
eficientemente del gas refrigerante, impidiendo una descarga de
aceite a través del motor eléctrico (7). Como resultado de ello,
el rendimiento del compresor (A) puede ser incrementado y el aceite
lubrificante puede ser separado fácilmente del gas refrigerante a
bajo costo.
Cuando la estanqueidad a la fuga de gas de una
cámara de compresión en un compresor de volutas helicoidales se
incrementa por el suministro de aceite o cuando un rodamiento para
un cigüeñal que transmite la energía motriz que se acopla a una
voluta movible de un mecanismo de compresión con un motor para el
accionamiento se encuentra lubrificado con aceite, la presente
invención impide que se caliente el gas absorbido por la pérdida de
calor provocada en el motor o por el aceite, incrementando así el
rendimiento del motor, y eliminando un miembro especial para
separar el aceite del gas comprimido, llevándose a cabo por tanto
una reducción de costos del compresor. En este punto, la presente
invención tiene una alta aplicabilidad industrial.
Claims (4)
1. Un compresor de volutas que comprende:
una pared divisoria (25) que está dispuesta en
una carcasa sellada (1), y que divide un espacio interior de la
carcasa sellada (1) en una cámara de descarga (22) y una cámara de
succión (23);
un mecanismo de compresión de volutas (3), el
cual está compuesto por una voluta fija (10) y una voluta movible
(11), dispuestas cada una en la carcasa (1), estando compuesta la
voluta fija (10) por una placa extrema (10a) y una voluta (10b) que
se extiende desde la placa extrema (10a), en el que la voluta
movible (11) está compuesta por una placa extrema (11a) y una voluta
(11b) que se proyecta desde la placa extrema (11a) y que está
acoplada con la voluta (10b) del helicoide fijo (10) para dividir
la cámara de compresión (14) en secciones, en el que le mencionado
mecanismo de compresión de volutas (3) comprime en la cámara de
compresión (14) un gas aspirado de las periferias exteriores de las
volutas (10b, 11b) de ambas helicoides (10, 11), a través del
recorrido de la voluta movible (11) alrededor del eje de la voluta
fija (10), y descargando entonces el gas a la cámara de descarga
(22);
medios motrices (7) para accionar la voluta
movible (11) a través del cigüeñal (8) en el recorrido alrededor
del eje de la voluta fija (10); y
una bomba de alimentación (8a) para aspirar el
aceite de una depósito de aceite (1a) en la carcasa (1) y
suministrar el aceite aspirado a un rodamiento (28, 29) para el
cigüeñal (8) a través de un conducto de alimentación (8b) provisto
en el cigüeñal (8),
en el que los medios motrices (7) y el depósito
de aceite (1a) están colocados en la cámara de descarga (22),
una abertura de descarga (11c) para descargar el
gas comprimido en la cámara de compresión (14) que está formado en
la placa extrema (11a) de la voluta movible (11),
el cigüeñal (8) está provisto en interior del
mismo con un conducto de gas de descarga (8e) para hacer que el gas
descargado a través de la abertura de descarga (11c) de la voluta
movible (11) circule hacia el interior de la cámara de descarga
(22), y
un mecanismo de separación del aceite (37)
colocado en la cámara de descarga (22) entre los medios motrices
(7) y una abertura en el extremo de aguas abajo del conducto de gas
de descarga (8e).
2. Un compresor de volutas de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el mecanismo de compresión de volutas
(3) está situado en la cámara de succión (23).
3. Un compresor de volutas de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que el extremo de
aguas abajo del conducto de gas de escape (8e) en el cigüeñal (8)
está formado en una abertura en el lado opuesto al mecanismo de
compresión de volutas (3) con respecto a los medios motrices (7) y
una tubería de descarga (6) para descargar el gas descargado que
circula dentro de la cámara de descarga (22) a través del conducto
del gas de descarga (8e) hacia el exterior de la carcasa (1),
situado en el mismo lado que el mecanismo de compresión de volutas
(3) con respecto a los medios motrices (7).
4. Un compresor de volutas de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que se encuentra
provisto un miembro de sellado hermético (26) que sirve para
mantener el gas descargado a través de la abertura de descarga
(11c) de la voluta movible (11) alejado del aceite bombeado a través
del conducto de alimentación (8b) mediante la bomba de alimentación
(8a), situado entre el puerto de descarga (11c) y una abertura en
el extremo de aguas arriba del conducto de gas de descarga
(8e).
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