ES2210093T3 - Compresor espiral horizontal. - Google Patents

Compresor espiral horizontal.

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ES2210093T3 ES01300541T ES01300541T ES2210093T3 ES 2210093 T3 ES2210093 T3 ES 2210093T3 ES 01300541 T ES01300541 T ES 01300541T ES 01300541 T ES01300541 T ES 01300541T ES 2210093 T3 ES2210093 T3 ES 2210093T3
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Abstract

Una máquina en espiral u horizontal (10), comprendiendo una primera carcasa (12); un primer elemento espiral (80) dispuesto en el interior de dicha primera carcasa (12), teniendo dicho primer elemento espiral (80) una placa base (84) y una primera voluta espiral (82) que se extiende desde dicha primera placa base (84); un segundo elemento espiral (96) dispuesto dentro de dicha primera carcasa (12), teniendo dicho segundo elemento espiral (96) una segunda placa base (100) y una segunda voluta espiral (98) que se extiende desde dicha segunda placa base (100), estando dicha segunda voluta espiral (98) engranada con dicha primera voluta espiral (82); un elemento de accionamiento (82) para provocar el movimiento orbital de dichos elementos espirales (86, 96), el uno con relación al otro, con lo cual dichas volutas espirales (82, 98) crean unas cámaras de un volumen que va cambiando progresivamente entre una zona de presión de aspiración y una zona de presión de descarga; una segunda carcasa (14); una primera tapa extrema unida a dicha segunda carcasa; una segunda tapa extrema unida a dicha segunda carcasa, definiendo dichas tapas extremas y dicha segunda carcasa una cámara interior, estando dispuesta dicha primera carcasa (12) enteramente en el interior de dicha cámara interior, definiendo dicha segunda carcasa (14) un cárter de lubricante (68); y una división (24) fijada a dicha segunda carcasa (14), separando dicha división (24) dicha cámara interior en dicha zona de presión de aspiración y dicha zona de presión de descarga, caracterizada porque dicha primera carcasa está dispuesta dentro de dicha cámara interior separada de dichas primera y segunda tapas extremas (16, 18).

Description

Compresor espiral horizontal.
La presente invención se refiere a máquinas en espiral. Más particularmente, la presente invención se refiere a compresores en espiral que estén en posición horizontal y utilicen una carcasa de compresor existente para encerrar una segunda carcasa de compresor existente, dentro de la cual está situado el compresor en espiral.
Las máquinas de tipo espiral son cada vez más populares para uso como compresores, tanto para aplicaciones de refrigeración como de acondicionamiento de aire, debido principalmente a su capacidad de un funcionamiento sumamente eficaz. En general, estas máquinas incluyen una pareja de volutas en espiral que engranan entre sí, una de las cuales recorre una trayectoria orbital con relación a la otra, con el fin de definir una o más cámaras móviles que van disminuyendo progresivamente de tamaño según se van desplazando desde una boca de aspiración exterior hacia una boca de descarga central. Hay un motor eléctrico que acciona el elemento espiral que realiza el movimiento orbital por medio de un eje de accionamiento adecuado, fijado al rotor del motor. En un compresor hermético, el fondo de la carcasa hermética normalmente contiene un cárter de aceite para efectos de lubricación y refrigeración.
El motor generalmente comprende un estator que va fijado a la carcasa del compresor. El rotor del motor gira en el interior del estator para transmitir el movimiento de giro a un cigüeñal, que normalmente tiene un ajuste a presión con el rotor del motor. El cigüeñal tiene unos apoyos de giro por medio de una pareja de cojinetes que van soportados en un alojamiento de cojinete principal y un alojamiento de cojinete secundario. El cigüeñal comprende una muñequilla excéntrica que se extiende dentro de un agujero definido en el buje de la voluta que realiza el movimiento orbital. Entre el buje de la muñequilla y la superficie interior del agujero hay un casquillo de arrastre que se apoya contra un cojinete que tiene un ajuste de presión en el agujero del buje.
El diseño de los compresores en espiral posiciona el eje central del cigüeñal en dirección vertical u horizontal. Una de las diferencias entre los diseños de compresor en espiral vertical y horizontal es el cárter de lubricación y los sistemas de alimentación que suministran el lubricante a los diversos componentes del compresor que han de ser lubricados. En un compresor típico de posición vertical, el lubricante se almacena en la parte inferior de la carcasa, estando el extremo inferior del cigüeñal sumergido dentro del cárter. El cigüeñal tiene un orificio central de diámetro relativamente grande que se comunica con un agujero de diámetro menor, inclinado radialmente hacia el exterior, y que se extiende hacia la parte superior del cigüeñal. El agujero de mayor diámetro actúa como bomba para bombear el fluido lubricante subiéndolo por el cigüeñal hasta el agujero de menor diámetro, y finalmente a todas las diversas partes del compresor que requieran lubricación.
Cuando el compresor está en posición horizontal no resulta práctico sumergir el extremo del cigüeñal dentro del lubricante, ya que esto exigiría llenar de lubricante hasta por encima de la mitad de la carcasa.
La patente JP-A-06.002.673 describe una máquina en espiral horizontal que comprende: una primera carcasa; un primer elemento en espiral dispuesto dentro de dicha primera carcasa, teniendo dicho primer elemento espiral una placa base y una primera voluta espiral que se extiende desde dicha primera placa base; un segundo elemento en espiral dispuesto dentro de dicha primera carcasa, teniendo dicho segundo elemento espiral una segunda placa base y una segunda voluta espiral que se extiende desde dicha segunda placa base, engranando dicha segunda voluta espiral con dicha primera voluta espiral; un elemento de accionamiento para dar lugar a que dichos elementos en espiral efectúen un movimiento orbital el uno con relación al otro, con lo cual dichas volutas en espiral crean unas cámaras, cuyo volumen va cambiando progresivamente desde una zona de presión de aspiración hasta una zona de presión de descarga; una segunda carcasa; una primera tapa extrema fijada a dicha segunda carcasa, una segunda tapa extrema fijada a dicha segunda carcasa, definiendo dichas tapas extremas y dicha segunda carcasa una cámara interior, estando dispuesta la primera carcasa enteramente dentro de dicha cámara interior, definiendo dicha segunda carcasa un cárter de lubricante; y una división fijada a dicha segunda carcasa, separando dicha división a dicha cámara interior en dicha zona de presión de aspiración y dicha zona de presión de descarga.
De acuerdo con la presente invención, se propone una máquina en espiral horizontal que comprende: una primera carcasa; un primer elemento en espiral dispuesto dentro de dicha primera carcasa, teniendo dicho primer elemento espiral una placa base y una primera voluta en espiral que se extiende desde dicha primera placa base; un segundo elemento en espiral dispuesto dentro de dicha primera carcasa, teniendo dicho segundo elemento espiral una segunda placa base y una segunda voluta en espiral que se extiende desde dicha segunda placa base, engranando dicha segunda voluta espiral con dicha primera voluta espiral; un elemento de accionamiento para que dichos elementos en espiral realicen un movimiento orbital el uno con relación al otro, con lo cual dichas volutas en espiral crean unas cámaras con un volumen que va cambiando progresivamente entre una zona de presión de aspiración y una zona de presión de descarga; una segunda carcasa; una primera tapa extrema unida a dicha segunda carcasa; una segunda tapa extrema unida a dicha segunda carcasa, definiendo dichas tapas extremas y dicha segunda carcasa una cámara interior, estando dispuesta dicha primera carcasa enteramente dentro de dicha cámara interior, definiendo dicha segunda carcasa un cárter de lubricante; y con una división fijada a dicha segunda carcasa, separando dicha división a dicha cámara interna en dicha zona de presión de aspiración y dicha presión de presión de descarga, caracterizada porque dicha primera carcasa está dispuesta dentro de dicha cámara interior distanciada de dichas primeras y segundas tapas extremas.
La presente invención propone un compresor horizontal que incluye un compresor vertical típico que ha sido posicionado en horizontal. El compresor vertical posicionado horizontalmente está dispuesto dentro de la carcasa de un compresor vertical mayor para constituir el cárter de lubricación necesario para el compresor horizontal.
Otras ventajas y objetos de la presente invención quedarán manifiestas para los duchos en el arte por la siguiente descripción, las reivindicaciones anexas y los dibujos.
Los dibujos que ilustran el mejor modo considerado actualmente para realizar la presente invención muestran:
la Fig. 1 es una vista lateral de un compresor horizontal de refrigeración del tipo espiral, conforme a la presente invención;
la Fig. 2 es una vista del extremo del compresor de refrigeración horizontal de tipo espiral representado en la Fig. 1;
la Fig. 3 es una vista en sección vertical a través del centro del compresor de refrigeración de tipo espiral representado en la Fig. 1;
la Fig. 4 es una vista por el extremo del compresor de refrigeración de tipo espiral representado en la Fig. 1, estando retiradas la tapa y la división;
la Fig. 5 es una vista por el extremo del compresor de refrigeración de tipo espiral, por el extremo opuesto al representado en la Fig. 1, con la tapa del extremo y la bomba de aceite retiradas.
Haciendo ahora referencia a los dibujos, en los cuales números de referencia iguales designan piezas iguales o que se corresponden en las diferentes vistas, se puede ver en las Figs. 1-5 un compresor de refrigeración en espiral de tipo horizontal conforme a la presente invención, que está designado de forma general por el número de referencia 10. El compresor 10 comprende una carcasa interior 12 generalmente cilíndrica y una carcasa exterior hermética generalmente cilíndrica 14. La carcasa interior 12 generalmente cilíndrica es preferentemente una carcasa de compresor estándar de un compresor vertical existente actualmente. De forma similar, la carcasa exterior hermética generalmente cilíndrica 14 es preferentemente una carcasa de compresor estándar de un compresor vertical actualmente existente, de mayor tamaño que el compresor de la carcasa 12. Al utilizar dos carcasas de compresor existentes, una grande y otra pequeña, se pueden reducir notablemente los costes relativos a la producción del compresor horizontal 10.
La carcasa exterior hermética 14 generalmente cilíndrica lleva soldada en uno de sus extremos una tapa extrema 16 y en el extremo opuesto una tapa extrema 18. La carcasa 14 lleva una serie de patas 20 para facilitar la colocación del compresor 10 dentro de un sistema de refrigeración. La tapa 16 lleva un accesorio 22 para la descarga de refrigerante, que puede incorporar la válvula de descarga usual. Otros elementos principales fijados a la carcasa 14 incluyen una división 24 que se extiende transversalmente y que va soldada por su periferia en el mismo punto en que la tapa extrema 16 va soldada a la carcasa 14, un racor de aspiración 56, un racor de drenaje de aceite 28, una caja de terminales 30, un racor para inyección de líquido 32 y una mirilla 34. La carcasa interior 12 está situada dentro de la carcasa exterior 14 y va posicionada centrada dentro de la carcasa exterior 14 por una multitud de distanciadores 26.
Los elementos principales que van fijados a la carcasa 12 incluyen un alojamiento de cojinete principal 36 que va adecuadamente sujeto a la carcasa 12 por una multitud de patas que se extienden radialmente hacia el exterior, y un alojamiento de cojinete secundario 38 que también tiene una multitud de patas que se extienden radialmente hacia el exterior, cada una de las cuales va también adecuadamente sujeta a la carcasa 12. Dentro de la carcasa 12 va ajustado a presión un estator de motor 40, que en general tiene una sección cuadrada o hexagonal, pero con las aristas redondeadas. Los planos que quedan entre las aristas redondeadas del estator 40 proporcionan unos conductos de paso entre el estator 40 y la carcasa 12, que facilitan el flujo de lubrificante y de gas refrigerante por el interior de la carcasa 12.
Un eje de accionamiento o cigüeñal 42, que en uno de sus extremos lleva una muñequilla excéntrica 44, apoya giratorio en un cojinete 46 en el alojamiento de cojinete principal 36 y en un segundo cojinete 48 en el alojamiento de cojinete secundario 38. El cigüeñal 42 tiene en el extremo opuesto un orificio concéntrico 50 de diámetro relativamente grande que se comunica con un orificio 52 de diámetro menor, inclinado radialmente hacia el exterior, y que se extiende a través del cigüeñal 42. Fijado sobre la cara exterior del alojamiento de cojinete secundario 38 hay un sistema de bombeo de lubricante 60, accionado por el cigüeñal 42. El sistema de bombeo 60 comprende un conjunto de carcasa de entrada 62, un tubo de entrada 64 y una bomba de lubricante 68, accionada por el cigüeñal 42. La bomba de lubricante 66 va fijada al conjunto de carcasa de entrada 62, que a su vez va fijada sobre el alojamiento de cojinete secundario 38. El tubo de entrada 64 se extiende desde el conjunto de alojamiento de entrada 62 hasta una posición inferior entre las carcasas 12 y 14. La posición inferior entre las carcasas 12 y 14 define un cárter 68 en el cual se acumula el lubrificante. La bomba 66 aspira lubrificante del cárter 68 a través del tubo 64 y del conjunto de alojamiento 62, y bombea este lubrificante al orificio 50 y a través del orificio 52, y finalmente a todas las diversas partes del compresor 10 que requieren lubrificación.
El cigüeñal 42 tiene un accionamiento de giro mediante un motor eléctrico que incluye el estator 40, los arrollamientos 70 que pasan a través del mismo y un rotor 72, calado a presión sobre el cigüeñal 42, y con unos primeros y segundos contrapesos 74 y 76, respectivamente.
La superficie exterior del alojamiento de cojinete principal 36 tiene una superficie de asiento de empuje plana 78, sobre la cual asienta un elemento espiral 80 que puede realizar un movimiento orbital, con la voluta o álabe espiral usual 82 que se extiende hacia el exterior desde una placa de asiento 84. Proyectándose hacia el exterior desde la superficie opuesta de la placa de asiento 84 del elemento espiral 80 que puede realizar el movimiento orbital, hay un buje cilíndrico 86 que en su interior lleva un cojinete de asiento 88, dentro del cual va dispuesto un casquillo de accionamiento 90 con un orificio interior 92, dentro del cual está dispuesta rotativa la muñequilla 44. La muñequilla 44 tiene un plano en una de las superficies, que para efectuar el arrastre se acopla con una superficie plana (no representada) formada en una parte del orificio 92, para constituir un conjunto de accionamiento radial, tal como figura en la patente US 4 877 382 del solicitante. También hay un acoplamiento Oldham 94 entre el elemento espiral 80 que efectúa el movimiento orbital y el alojamiento de cojinete 36, enchavetado al elemento espiral 80 que realiza el movimiento orbital, así como un elemento espiral 96 que no realiza ningún movimiento orbital que impide el movimiento de rotación del elemento espiral 80 que efectúa el movimiento orbital. El acoplamiento Oldham 94 es preferentemente del tipo descrito en la patente pendiente US 5.320.506 del solicitante.
El elemento espiral 96 que no realiza ningún movimiento orbital también tiene una voluta 98 que se extiende hacia el exterior desde una placa base 100, que está posicionada con acoplamiento de engrane con la voluta 82 del elemento espiral 80 que efectúa el movimiento orbital. El elemento espiral 96 que realiza el movimiento orbital tiene un conducto de descarga 102 dispuesto centrado que se comunica con un rebaje 104 abierto hacia arriba, que a su vez está en comunicación fluídica con una cámara amortiguadora de descarga 106, definida por la tapa 16 y la división 24. En el elemento espiral 96 que no efectúa ningún movimiento orbital, está formado también un rebaje anular 108, dentro del cual va un conjunto de retén 110. Los rebajes 104 y 108 y el conjunto de retén 110 colaboran para definir unas cámaras de empuje de presión axial que reciben fluido a presión que es comprimido por las volutas 82 y 98 con el fin de ejercer una fuerza de empuje axial sobre el elemento espiral 96 que no efectúa ningún movimiento orbital, forzando así las puntas de las volutas respectivas 82, 98 a efectuar un acoplamiento sellante con las superficies extremas opuestas de las placas base 100 y 84 respectivamente. El conjunto de retén 110 es preferentemente el descrito con mayor detalle en la patente US nº 5.156.539, cuya descripción se incorpora aquí como referencia. El elemento espiral 96 que no efectúa ningún movimiento orbital está diseñado de manera que se pueda montar en el alojamiento de cojinete 36 de forma adecuada, tal como se describe en la antes mencionada patente US nº 4.877.382 ó patente US nº 5.102.316.
De esta manera, el compresor horizontal 10 objeto de la presente invención le proporciona al arte un método eficaz para reducir costes al convertir un compresor típico de orientación vertical en un compresor horizontal. La utilización de las dos carcasas de los compresores verticales existentes permite la conversión a bajo costo al sistema horizontal. La carcasa existente más pequeña, con su compresor montado en el interior, queda situada dentro de la carcasa de un compresor grande. Las dos carcasas forman un cárter de lubricante desde el cual se bombea el lubricante mediante un sistema de bombeo accionado por el cigüeñal rotativo.
Mientras que la descripción detallada anterior describe la realización preferida de la presente invención, debe entenderse sin embargo que la presente invención es susceptible de modificación, variación y alteración sin apartarse por ello del objeto y del leal significado de las reivindicaciones siguientes.

Claims (13)

1. Una máquina en espiral u horizontal (10), comprendiendo:
una primera carcasa (12);
un primer elemento espiral (80) dispuesto en el interior de dicha primera carcasa (12), teniendo dicho primer elemento espiral (80) una placa base (84) y una primera voluta espiral (82) que se extiende desde dicha primera placa base (84);
un segundo elemento espiral (96) dispuesto dentro de dicha primera carcasa (12), teniendo dicho segundo elemento espiral (96) una segunda placa base (100) y una segunda voluta espiral (98) que se extiende desde dicha segunda placa base (100), estando dicha segunda voluta espiral (98) engranada con dicha primera voluta espiral (82);
un elemento de accionamiento (82) para provocar el movimiento orbital de dichos elementos espirales (86, 96), el uno con relación al otro, con lo cual dichas volutas espirales (82, 98) crean unas cámaras de un volumen que va cambiando progresivamente entre una zona de presión de aspiración y una zona de presión de descarga;
una segunda carcasa (14);
una primera tapa extrema unida a dicha segunda carcasa;
una segunda tapa extrema unida a dicha segunda carcasa, definiendo dichas tapas extremas y dicha segunda carcasa una cámara interior, estando dispuesta dicha primera carcasa (12) enteramente en el interior de dicha cámara interior, definiendo dicha segunda carcasa (14) un cárter de lubricante (68); y
una división (24) fijada a dicha segunda carcasa (14), separando dicha división (24) dicha cámara interior en dicha zona de presión de aspiración y dicha zona de presión de descarga,
caracterizada porque dicha primera carcasa está dispuesta dentro de dicha cámara interior separada de dichas primera y segunda tapas extremas (16, 18).
2. La máquina espiral según la reivindicación 1, comprendiendo además una bomba de lubrificante (60) accionada por dicho elemento de accionamiento (82), pudiendo accionarse dicha bomba de lubrificante (60) para bombear lubrificante desde dicho cárter (68).
3. La máquina espiral según la reivindicación 1, comprendiendo además un alojamiento de cojinete principal (80) fijado a dicha primera carcasa (12), soportando rotativamente dicho alojamiento de cojinete principal (40) a dicho elemento de accionamiento (42).
4. La máquina espiral según la reivindicación 3, comprendiendo además un alojamiento de cojinete secundario (38) fijado a dicha primera carcasa (12), soportando rotativamente dicho alojamiento de cojinete secundario (38) a dicho elemento de accionamiento (42).
5. La máquina espiral según la reivindicación 4, comprendiendo además una bomba de lubrificantes (60) fijada a dicho alojamiento de cojinete secundario (38), pudiendo accionarse dicha bomba de lubrificante (60) para bombear lubrificante desde dicho cárter (68).
6. La máquina espiral según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo además por lo menos un distanciador (26) dispuesto entre dichas primera y segunda carcasas (12, 14).
7. La máquina espiral según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dichas primeras y segundas carcasas (12, 14) son cilíndricas, estando dispuestas dichas primeras y segundas carcasas (12, 14), coaxiales.
8. La máquina espiral según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha primera y segunda carcasa (12, 14) definen cada una un eje horizontal, siendo paralelos dichos ejes.
9. La máquina espiral según la reivindicación 8, en la que dichos ejes son co-lineales.
10. La máquina espiral según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo además una entrada de aspiración (56) que se extiende a través de dicha segunda carcasa (14).
11. La máquina espiral según la reivindicación 10, comprendiendo además una salida de descarga (22) que se extiende a través de dicha segunda carcasa (14), estando dispuesta la citada división (24) entre dicha salida de descarga (22) y dicha entrada de aspiración (56).
12. La máquina espiral según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, comprendiendo además una salida de descarga (22) que se extiende a través de dicha segunda carcasa (14).
13. La máquina espiral según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo además un retén flotante (110) dispuesto entre la citada división (24) y uno (96) de dichos elementos espirales.
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