ES2228928T3 - Compresor helicoidal. - Google Patents
Compresor helicoidal.Info
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Abstract
Compresor helicoidal que comprende una carcasa helicoidal de compresor (40), dos rotores helicoidales (48, 50) con cuerpos helicoidales (56) que engranan entre sí y que están dispuestos en la carcasa helicoidal de compresor (40), y con secciones onduladas (66, 76) dispuestas a ambos lados de los cuerpos helicoidales (56), a través de las cuales los rotores helicoidales (48, 50) están alojados en carcasas (60, 70) de cojinetes dispuestas a ambos lados de la carcasa helicoidal de compresor (40), y una junta (120) entre una pieza intermedia (102) de la sección ondulada (76) correspondiente, que está situada a continuación de un extremo (75), situado en el lado de presión, del cuerpo helicoidal (56) correspondiente y que se extiende hasta una sección de alojamiento (100), y una superficie interior (106) de una calada (98) prevista en la pared de cierre (96), que rodea la pieza intermedia (102) en la zona de una pared de cierre (96), situada en el lado de salida, de la carcasa helicoidal de compresor (40), caracterizado porque la junta (120) comprende un anillo obturador (130) que se encuentra en una ranura (122) dispuesta en la pieza intermedia (102) y que es móvil radialmente respecto a ésta, y porque la ranura (122) está dispuesta cerca del extremo (75) situado en el lado de presión del cuerpo helicoidal (56) correspondiente en la pieza intermedia (102).
Description
Compresor helicoidal.
La invención se refiere a un compresor helicoidal
que comprende una carcasa helicoidal de compresor, dos rotores
helicoidales con cuerpos helicoidales que engranan entre sí y que
están dispuestos en la carcasa helicoidal de compresor, y con
secciones onduladas dispuestas a ambos lados de los cuerpos
helicoidales, a través de las cuales los rotores helicoidales están
alojados en carcasas de cojinetes dispuestas a ambos lados de la
carcasa helicoidal de compresor, y una junta entre una pieza
intermedia de la sección ondulada correspondiente, que está situada
a continuación de un extremo, situado en el lado de presión, del
cuerpo helicoidal correspondiente y que se extiende hasta una
sección de alojamiento, y una superficie interior de una calada
prevista en la pared de cierre, que rodea la pieza intermedia en la
zona de una pared de cierre, situada en el lado de salida, de la
carcasa helicoidal de compresor.
Este tipo de compresores helicoidales se conocen,
por ejemplo, por el documento EP0859154A1. En éstos, existe el
objetivo de realizar un cierre, a ser posible estanco, entre los
cuerpos helicoidales y la carcasa helicoidal de compresor para
evitar pérdidas de presión.
En un compresor helicoidal del tipo descrito al
principio, según la invención, este problema se soluciona porque la
junta comprende un anillo obturador que se encuentra en una ranura
dispuesta en la pieza intermedia y que es móvil radialmente
respecto a ésta, y porque la ranura está dispuesta cerca del extremo
situado en el lado de presión del cuerpo helicoidal correspondiente
en la pieza intermedia.
La ventaja de la solución según la invención
consiste en que por la junta entre la pieza intermedia y la
superficie interior de la calada, la hendidura existente entre
éstas no puede ser atravesada por una corriente parasitaria de medio
de trabajo comprimido - que conduciría desde la zona de volumen con
el medio de trabajo comprimido hasta una zona de volumen enfrentada
a la salida, cerca de la pared de cierre, situada en el lado de la
salida, de la carcasa del compresor - y, por tanto, no abre ninguna
derivación que tenga como consecuencia una pérdida del medio de
trabajo comprimido que debe salir por la salida.
Además, debido a que, según la invención, la
junta comprende un anillo obturador que está situado en la ranura
dispuesta en la pieza intermedia y que es radialmente móvil
respecto a ésta, existe la posibilidad de realizar los movimientos
radiales de la pieza intermedia respecto a la superficie interior
mediante un desplazamiento relativo del anillo obturador respecto a
la ranura.
Un anillo obturador de este tipo podría
componerse, por ejemplo, de un material elástico, de modo que los
movimientos radiales de la pieza intermedia respecto a la superficie
interior conducirían a compresiones de diferentes intensidades del
anillo obturador.
Preferentemente, la junta se encuentra en un
tercio de la calada, situado a continuación del borde de la calada,
que mira hacia el cuerpo helicoidal correspondiente.
De manera ventajosa, la distancia entre la ranura
y una superficie frontal del cuerpo helicoidal correspondiente es
como máximo cinco veces, mejor como máximo tres veces el ancho de la
ranura en la dirección del eje de rotación correspondiente.
En principio, sería posible mantener la junta en
la hendidura entre la pieza intermedia y la superficie interior de
la calada mediante una película de aceite.
Una solución especialmente conveniente, sin
embargo, prevé que entre la pieza intermedia y la superficie
interior esté dispuesta una que permita movimientos radiales de la
pieza intermedia respecto a la superficie interior.
Esta solución tiene la ventaja de que, al
contrario de una junta con aceite que requiere una hendidura
sustancialmente homogénea que además debe ser lo más pequeña
posible, la junta permite un movimiento radial de la pieza
intermedia respecto a la superficie interior, garantizando no
obstante una estanqueidad suficiente, de forma que la solución según
la invención puede emplearse en soluciones habituales de compresores
helicoidales en los que está permitido un movimiento radial de la
pieza intermedia respecto a la superficie intermedia, que se
produce porque los cuerpos helicoidales son sometidos a fuerzas de
acción unilateral.
La junta podría estar prevista en la dirección
del eje de rotación en cada zona parcial de la pieza intermedia y de
la superficie interior. Una solución especialmente ventajosa prevé
que la junta esté dispuesta sustancialmente cerca de un borde de la
calada, que mire hacia el cuerpo helicoidal correspondiente,
preferentemente en una zona del borde de la calada, que mire hacia
el cuerpo helicoidal. De esta forma, de antemano se mantiene lo más
reducido posible el volumen existente en la hendidura entre la
pieza intermedia y la superficie interior hasta la junta.
Otra solución conveniente está realizada de tal
forma que la pieza intermedia a continuación del extremo situado en
el lado de presión del cuerpo helicoidal correspondiente presente
una concavidad opuesta al borde de la calada.
Una concavidad de este tipo tiene la ventaja de
que, de esta forma, en caso del movimiento radial de la pieza
intermedia respecto a la superficie interior de la calada, puede
evitarse un contacto entre la pieza intermedia y el borde de la
calada.
Resulta especialmente ventajoso que la ranura
esté dispuesta sustancialmente a continuación de la concavidad.
Preferentemente, existe una distancia entre la
ranura y una superficie frontal del cuerpo helicoidal
correspondiente, que corresponda como máximo a tres veces la
extensión de la concavidad en la dirección del eje de rotación,
presentando la concavidad preferentemente una extensión en la
dirección del eje de rotación que corresponda aproximadamente a un
ancho de la ranura.
Aún mejor, la distancia entre la ranura y la
superficie frontal está en el orden de una extensión doble de la
concavidad en la dirección del eje de rotación correspondiente.
Preferentemente, para conseguir un guiado fiable
del anillo obturador, entre la concavidad y la ranura está previsto
un reborde anular.
Este reborde anular tiene convenientemente como
máximo una extensión en la dirección del eje de rotación que
corresponda aproximadamente a una extensión de la concavidad en la
dirección del eje de rotación.
Una forma de realización especialmente ventajosa
prevé disponer en la dirección del eje de rotación sucesivamente
varios anillos obturadores.
Otras características y ventajas de la invención
son objeto de la siguiente descripción, así como de la
representación de algunos ejemplos en el dibujo. En el dibujo
muestran:
la figura 1 un corte longitudinal a través de un
primer ejemplo de realización de un compresor helicoidal según la
invención, a lo largo de la línea 1-1 en la figura
2;
la figura 2 un corte a lo largo de la línea
2-2 en la figura 1;
la figura 3 un corte a lo largo de la línea
3-3 en la figura 1;
la figura 4 una representación ampliada de la
zona A en la figura 3;
la figura 5 una vista frontal de un anillo
obturador y
la figura 6 un corte a lo largo de la línea
6-6 en la figura 5.
Un ejemplo de realización de un compresor
helicoidal representado en la figura 1 comprende una carcasa
exterior designada en su conjunto por 10, que se compone de una
sección central 12, una sección final 14 situada en el lado del
motor y de una sección final 16 situada en el lado de presión,
dispuesta en el lado de la sección central 12, opuesto a la sección
final 14 situada en el lado del motor.
Preferentemente, la sección central 12 y la
sección final situada en el lado del motor están unidas entre sí
mediante dos bridas 18 ó 20 y la sección central 12 está unida con
la sección final 16 situada en el lado de presión mediante bridas
22 ó 24.
En la carcasa exterior 10 está previsto un motor
de accionamiento designado en su conjunto por 30, que está
realizado, por ejemplo, como electromotor, y que comprende un
estator 32 y un rotor 34. El estator 32 está fijado,
preferentemente, de manera fija en la carcasa exterior 10,
especialmente en la zona de motor 36 de la sección central 12, que
mira hacia la sección final situada en el lado del motor.
Además, dentro de la sección central 12 de la
carcasa exterior 10 está prevista una carcasa de compresor
helicoidal, designada en su conjunto por 40, que, tal como está
representado en la figura 2, presenta dos taladros 42 y 44 para
rotores, que se compenetran, así como un taladro 46 para una
corredera, por ejemplo para una corredera reguladora que no está
representada en el dibujo de la figura 1.
Los taladros 42 y 44 sirven para alojar dos
rotores helicoidales 48 ó 50 usuales para un compresor helicoidal,
estando indicados los rotores helicoidales 48 y 50 sólo con líneas
discontinuas en la figura 2.
Los dos rotores helicoidales 48 ó 50 rotan
alrededor de sus ejes de rotación 52 ó 54 correspondientes, estando
alojados a su vez de forma giratoria alrededor de sus ejes de
rotación 52 ó 54, a ambos lados de sus cuerpo helicoidal 56
correspondiente.
Para ello, a continuación de la carcasa 40 del
compresor helicoidal, en un lado que mira hacia el motor de
accionamiento 30, está dispuesta una carcasa 60 de cojinetes, que
presenta unas primeros soportes de alojamiento 62 para unos
primeros cojinetes giratorios 64 de los dos rotores helicoidales 48,
50, presentando los rotores helicoidales 48, 50 unas secciones
onduladas 66 que parten de los extremos 65, situados en el lado de
succión, de los cuerpos helicoidales 56, sobre las que se encuentran
cojinetes giratorios 64. Una de estas secciones onduladas 66 está
dispuesta de forma coaxial respecto a un árbol de accionamiento 38
del motor de accionamiento 30, estando unida con éste.
Además, los rotores helicoidales 48, 50 están
alojados, en su lado opuesto a la carcasa 60 de cojinetes, en una
segunda carcasa 70 de cojinetes con dos soportes de alojamiento 72,
asimismo de forma giratoria mediante dos cojinetes giratorios 74,
para lo cual los rotores helicoidales presentan unas secciones
onduladas 76 que asimismo sobresalen de los extremos 75, situados en
el lado de presión, de los cuerpos helicoidales 56.
Por tanto, la carcasa 40 del compresor helicoidal
se extiende entre la primera carcasa 60 de cojinetes y la segunda
carcasa de cojinetes 70, a lo largo de toda la longitud de los
cuerpos helicoidales 56, en dirección de los ejes de rotor 52 ó 54
de éstos, encerrando los rotores helicoidales 48 ó 50 en la zona de
sus cuerpos helicoidales 56, de modo que quede una hendidura de
junta S entre los cuerpos helicoidales 56 y los taladros 42 y 44 de
rotor, que para la junta está realizado de la forma más reducida
posible.
Todas las zonas de la carcasa 40 del compresor
helicoidal, en las que una pared 80 de la carcasa 40 del compresor
helicoidal se extiende hacia los cuerpos helicoidales 56 bajo la
formación de la hendidura S, forman una sección de compresión 82 de
la carcasa 40 de compresor helicoidal, a continuación de la cual,
en el lado de la entrada, a saber en el lado que mira hacia el motor
de accionamiento 30, se encuentra una sección de entrada 84 que
forma una entrada 86 para el medio de trabajo que ha de comprimirse,
y en el lado de salida, a saber en el lado opuesto sustancialmente
de forma diagonal a la entrada 86, se encuentra una sección de
salida 88 que forma una salida 90 de la que sale el medio de trabajo
comprimido.
Tal como está representado en la figura 4, se
produce especialmente una junta de la zona de volumen en el lado de
presión con el medio de trabajo comprimido, en comparación con las
zonas de volumen que se encuentran bajo una presión más baja,
mediante una pequeña hendidura 95 entre las superficies frontales 92
de los cuerpos helicoidales 56 y una superficie 94 de una pared de
cierre 96 de la carcasa 40 del compresor helicoidal.
La pared de cierre 96 está provista de caladas 98
que atraviesan las secciones onduladas 76 que finalmente están
alojadas con secciones de alojamiento 100 en los segundos cojinetes
giratorios 74, atravesando las secciones onduladas 76
respectivamente con la sección de alojamiento 100 el segundo
cojinete giratorio 74 y extendiéndose entre la sección de
alojamiento 100 y el extremo 75, situado en el lado de presión, del
cuerpo helicoidal 56 correspondiente una pieza intermedia 102 de la
sección ondulada 76 correspondiente que es necesaria para poder
alojar el segundo cojinete giratorio a una distancia
suficientemente grande de la pared de cierre 96 y de forma
suficientemente estable en la segunda carcasa 70 de cojinete.
La pieza intermedia 102 tiene sustancialmente una
superficie lateral 104 que se extiende a una pequeña distancia de la
superficie interior 106 de la calada 98 correspondiente en la pared
de cierre 96.
Según la invención, en la zona de la pieza
intermedia 102 y de la calada 98 que la recibe se realiza una junta
de una hendidura 110 resultante entre la superficie interior 106 y
la superficie lateral 104, para evitar que en dicha hendidura 110
se produzca una corriente parasitaria del medio de trabajo
compactado hacia zonas de volumen que se encuentran a una presión
más baja, especialmente zonas de volumen situadas enfrente de la
salida 90 y situadas cerca de la pared de cierre 96.
Por esta razón, en la solución según la invención
está prevista una junta designada en su conjunto por 120, que debe
evitar la penetración del medio de trabajo comprimido en la
hendidura 110 y, en particular, el avance del mismo en la dirección
de los segundos cojinetes giratorios 74.
Según está representado de forma ampliada en la
figura 4, la pieza intermedia 102 está provista, cerca de la
superficie frontal 92, de una ranura 122 circundante que presenta
un fondo 124 de ranura y paredes 126 y 128 de ranura que se elevan
partiendo de éste y en las que está insertado un anillo obturador
130 con un juego en el sentido radial respecto al eje de rotación
54, estando el anillo obturador 130 con una superficie circundante
exterior 132 en contacto con la superficie interior 106 de la
calada 98, extendiéndose además, con sus dos superficies frontales
134 y 136 opuestas, al interior de la ranura 122 entre las paredes
126 y 128 de la ranura 122, apoyándose por la presión en la zona de
la salida 90, con la superficie frontal 136 contra la pared 128 de
la ranura, presentando sin embargo una superficie interior 138 con
un diámetro superior a un diámetro del fondo 124 de la ranura, de
modo que el anillo obturador 130 pueda moverse en el sentido radial
respecto al eje de rotación 54, en relación con la ranura 122.
Como está representado en las figuras 5 y 6, el
anillo obturador 130 está realizado preferentemente como anillo de
sección transversal rectangular que forma la superficie circundante
exterior 132 en su lado exterior, y las superficies frontales 134 y
136 están realizadas como superficies paralelas entre sí,
desplazadas en el sentido de su eje 142, encontrándose las paredes
126 y 128 de ranura preferentemente en planos que se extiende
perpendicularmente respecto al eje 142 y al eje de rotación 54.
Además, el anillo obturador 130 está provisto de
una hendidura 144 que permite una dilatación radial del anillo
obturador 130 respecto al eje 142.
El anillo obturador 130 está realizado
preferentemente de hierro fundido o de teflón relleno de un material
que incremente la estabilidad, especialmente la estabilidad a la
presión.
Para evitar que la pieza intermedia 102 entre en
contacto con un borde 146 de la calada 98, especialmente en una zona
situada directamente a continuación de la superficie frontal 92 del
cuerpo helicoidal 56 correspondiente, debido a movimientos radiales
respecto al eje de rotación 54, el borde 146 de la calada está
provisto, preferentemente, de una superficie oblicua 148 que se
extienda en forma de una superficie cónica respecto al eje de
rotación 54 correspondiente.
Además, la pieza intermedia 102 está provista,
inmediatamente a continuación de la superficie frontal 92, de una
concavidad 150 de extensión anular, cuya superficie básica 152
presenta un menor diámetro que la superficie lateral cilíndrica
104.
Para estanqueizar lo más cerca posible de la
superficie 94 de la pared de cierre 96, la ranura 122 se encuentra
lo más cerca posible de la concavidad 150, de modo que entre la
concavidad 150 y la ranura 122 permanezca un reborde anular 154,
cuya superficie lateral 156 presente un diámetro que corresponda
aproximadamente a la superficie lateral 104 cilíndrica de la pieza
intermedia 102, siendo preferentemente idéntica a la misma.
El reborde anular 154 tiene en el sentido del eje
de rotación 54 una extensión que corresponde como máximo a la
extensión de la concavidad 150 en el sentido del eje de rotación
54, y como máximo a un ancho de la ranura 122 en el sentido del eje
de rotación 54.
Preferentemente, la ranura 122 está dispuesta a
una distancia de la superficie frontal 92 del cuerpo helicoidal 56
que corresponda como máximo a cinco veces el ancho de la ranura 122
en el sentido del eje de rotación 54.
Claims (11)
1. Compresor helicoidal que comprende una carcasa
helicoidal de compresor (40), dos rotores helicoidales (48, 50) con
cuerpos helicoidales (56) que engranan entre sí y que están
dispuestos en la carcasa helicoidal de compresor (40), y con
secciones onduladas (66, 76) dispuestas a ambos lados de los cuerpos
helicoidales (56), a través de las cuales los rotores helicoidales
(48, 50) están alojados en carcasas (60, 70) de cojinetes
dispuestas a ambos lados de la carcasa helicoidal de compresor
(40), y una junta (120) entre una pieza intermedia (102) de la
sección ondulada (76) correspondiente, que está situada a
continuación de un extremo (75), situado en el lado de presión, del
cuerpo helicoidal (56) correspondiente y que se extiende hasta una
sección de alojamiento (100), y una superficie interior (106) de una
calada (98) prevista en la pared de cierre (96), que rodea la pieza
intermedia (102) en la zona de una pared de cierre (96), situada en
el lado de salida, de la carcasa helicoidal de compresor (40),
caracterizado porque la junta (120) comprende un anillo
obturador (130) que se encuentra en una ranura (122) dispuesta en la
pieza intermedia (102) y que es móvil radialmente respecto a ésta,
y porque la ranura (122) está dispuesta cerca del extremo (75)
situado en el lado de presión del cuerpo helicoidal (56)
correspondiente en la pieza intermedia (102).
2. Compresor helicoidal según la reivindicación
1, caracterizado porque la ranura (122) está dispuesta a una
distancia de la superficie frontal (92) del cuerpo helicoidal (56)
correspondiente que corresponde a como máximo cinco veces, mejor
como máximo tres veces, el ancho de la ranura (122) en la dirección
del eje de rotación (54).
3. Compresor helicoidal según la reivindicación 1
ó 2, caracterizado porque la junta (120) entre la pieza
intermedia (102) y la superficie interior (106) permite movimientos
radiales de la pieza intermedia (102) respecto a la superficie
interior (106).
4. Compresor helicoidal según la reivindicación
3, caracterizado porque la junta (120) está dispuesta
sustancialmente cerca de un borde (146), que mira al cuerpo
helicoidal (56) correspondiente, de la calada (98)
correspondiente.
5. Compresor helicoidal según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la junta
(120) está dispuesta cerca de una superficie (94) de la pared de
cierre (96).
6. Compresor helicoidal según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la pieza
intermedia (102) presenta a continuación del extremo (75), situado
en el lado de presión, del cuerpo helicoidal (56) correspondiente,
una concavidad (150) opuesta a un borde (146) de la calada (98).
7. Compresor helicoidal según la reivindicación
6, caracterizado porque la ranura (122) está dispuesta en un
lado de la concavidad (150), opuesto al cuerpo helicoidal (56).
8. Compresor helicoidal según la reivindicación
7, caracterizado porque la ranura (122) está dispuesta a una
distancia de una superficie frontal (92) del cuerpo helicoidal (56)
correspondiente, que corresponde como máximo a tres veces la
extensión de la concavidad (150) en la dirección del eje de rotación
(54) correspondiente.
9. Compresor helicoidal según la reivindicación 7
u 8, caracterizado porque la ranura (122) está dispuesta a
una distancia de la superficie frontal (92) del cuerpo helicoidal
(56) correspondiente, que es del orden de la doble extensión de la
concavidad (150) en la dirección del eje de rotación (54).
10. Compresor helicoidal según una de las
reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque entre la ranura
(122) y la concavidad (150) está previsto un reborde anular
(154).
11. Compresor helicoidal según la reivindicación
10, caracterizado porque el reborde anular (154) presenta en
la dirección del eje de rotación (54) una extensión que corresponde
como máximo a una extensión de la concavidad (150) en la dirección
del eje de rotación (54).
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Publications (1)
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