ES2253418T3 - Compresores de tornillo de inyeccion de aceite de velocidad variable. - Google Patents
Compresores de tornillo de inyeccion de aceite de velocidad variable.Info
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Abstract
Un compresor de tornillo (5) que consta de al menos una fase de compresión (11), constando cada una de las fases del compresor de un par de rotores, un sistema de accionamiento del compresor de velocidad variable (12) para accionar al menos uno de los citados rotores para que efectúe la compresión del aire, un depurador de lubricantes usados (13) para extraer aceite del aire comprimido, un aparato refrigerador para refrigerar el aceite extraído del aire comprimido, en el que el citado aparato refrigerador consta de un dispositivo para el intercambio de calor y un ventilador (18) accionado por un motor (19) que puede funcionar a distintas velocidades para suministrar aire refrigerante al dispositivo de intercambio de calor, siendo el citado motor (19) independiente del citado sistema de accionamiento del compresor de velocidad variable (12), estando controlada la velocidad del motor del ventilador (19) por una unidad de mando (19), constando la unidad de mando (19) de un sistema de proceso para procesar las señales generadas por diversos dispositivos que controlan los parámetros operativos del compresor (5), al menos uno de cuyos dispositivos de control controla la velocidad del sistema de accionamiento del compresor de velocidad variable (12), calculando el citado sistema de proceso la potencia de entrada del compresor (5) utilizando una combinación de medición de la velocidad y el par del sistema de accionamiento del compresor de velocidad variable, y ajustando la velocidad del ventilador (18) proporcionalmente a la potencia de entrada para equilibrar el calor emitido al aire refrigerante con emisión de calor al aceite.
Description
Compresores de tornillo de inyección de aceite de
velocidad variable.
La invención está relacionada con el uso del
control de velocidad variable del ventilador de refrigeración para
un compresor de tornillo de inyección de aceite de velocidad
variable.
Un compresor de tornillo de inyección de aceite
de velocidad variable, con una o más fases de compresión, puede
estar accionado por un motor de velocidad variable. La velocidad del
motor se controla automáticamente para que el compresor funcione en
una serie de velocidades preajustadas o para que ajuste
continuamente la velocidad, de manera que el volumen de la potencia
de salida del compresor se adapte a la demanda.
El aceite utilizado para refrigerar, lubricar y
cerrar el elemento del compresor se enfría en un radiador cuyo
medio de refrigeración es el aire ambiental. Se utiliza un
ventilador para que el aire pase sobre el radiador. El término
"aceite" tal y como se emplea aquí, también se aplica -y se
pretende que abarque- a los aceites sintéticos u otros
refrigerantes similares.
De modo convencional, el ventilador está
accionado por un motor eléctrico de velocidad fija, que funciona
continuamente mientras funciona el compresor. En general se utiliza
una válvula de derivación controlada con termostato como sistema
para desviar el aceite lejos del radiador hasta que la temperatura
de dicho aceite alcance un valor determinado. La válvula que se
utiliza normalmente se activa mediante una cápsula de cera
independiente. A medida que aumenta la temperatura del aceite, la
cera se expande y activa la válvula para desviar el aceite por el
radiador.
En un compresor de velocidad variable, la
cantidad de calor emitida al aceite refrigerante varía en función
de la velocidad y la presión a la que funciona el compresor. A
medida que se reduce la velocidad o la presión, menor es la
potencia necesaria, por lo que el calor emitido al aceite es menor.
Funcionando a poca carga, o en frío, el aceite tiende a
sobrerrefrigerarse haciendo que se condense la humedad del aire
comprimido. Transcurrido un cierto tiempo, esta agua se acumula en
el sistema de aceite. Si éste no se purga con regularidad, el agua
circulará con el aceite produciendo daños en los cojinetes y
corroyendo las superficies de hierro.
El objetivo de la presente invención es, por lo
tanto, solventar estos problemas.
En JP 06-213186 se describe un
compresor giratorio con un separador de aceite, un intercambiador de
calor para refrigerar el aceite separado, con un ventilador que
proporciona el aire refrigerante necesario para el intercambiador
de calor, y accionado por un motor eléctrico que funciona a
distintas velocidades, controlado por una señal de proceso de la
unidad de mando generada por un sensor de temperatura del aceite que
mide la temperatura del aceite a la salida del intercambiador de
calor del aceite, y que ajusta la velocidad del ventilador para
equilibrar el calor emitido al aire refrigerante con la emisión
calorífica del aceite.
Por lo tanto, la invención consiste en un
compresor de tornillo que consta de al menos una fase de compresión,
constando cada una de las fases de un par de rotores, un sistema de
accionamiento del compresor de velocidad variable para accionar al
menos uno de los citados rotores a fin de que realice la compresión
del aire, un depurador de lubricantes usados para extraer aceite
del aire comprimido, un aparato refrigerador para refrigerar el
aceite extraído del aire comprimido, en el que el citado aparato
refrigerador consta de un dispositivo para el intercambio de calor
y un ventilador accionado por un motor que puede funcionar a
distintas velocidades para suministrar aire refrigerante al
dispositivo de intercambio de calor, siendo el citado motor
independiente del citado sistema de accionamiento del compresor de
velocidad variable, estando controlada la velocidad del motor del
ventilador por una unidad de mando, constando la unidad de mando de
un sistema de proceso para procesar las señales generadas por
diversos dispositivos que controlan los parámetros operativos del
compresor, al menos uno de cuyos dispositivos de control controla
la velocidad del sistema de accionamiento del compresor de
velocidad variable, calculando el citado sistema de proceso la
potencia de entrada del compresor empleando una combinación de
medición de la velocidad y el par del sistema de accionamiento del
compresor de velocidad variable, y ajustando la velocidad del
ventilador proporcionalmente a la potencia de entrada para
equilibrar el calor emitido al aire refrigerante con la emisión del
calor al aceite.
Ahora describiremos una representación favorita
de la presente invención, sólo a modo de ejemplo, haciendo
referencia al dibujo adjunto en el cual:
La Figura 1 es una representación esquemática de
un compresor de tornillo, de conformidad con la presente
invención.
Normalmente, cada una de las fases de un
compresor de tornillo 5 consta de un par de rotores con estrías
helicoidales situados en cada extremo de los rodamientos a bolas.
En la siguiente descripción explicaremos el funcionamiento de un
compresor monofásico, pero la invención puede aplicarse de igual
manera a las máquinas multifásicas. Un motor de velocidad variable
12 acciona un rotor, que transmite dicho accionamiento al rotor
contrarrotativo. El motor de velocidad variable 12 se utiliza para
accionar directamente el compresor 5. Un sistema de control
electrónico ajusta continuamente la velocidad de los compresores,
dentro de unos límites preajustados, para que el caudal de salida
se adapte a la demanda de los usuarios para mantener la presión
designada del sistema.
El aire atraviesa un filtro de aire 10 en el
compresor mediante la acción de los rotores. En el elemento de
compresión 11, el aire se comprime entre los rotores y la envoltura.
Durante este proceso, el aceite, a una presión mayor que la del
aire, se inyecta en el aire a través de un puerto de la envoltura
del compresor. El aceite enfría, lubrica y cierra el elemento del
compresor 11. La mezcla de aceite y aire se comprime aún más,
descargándose a continuación por un puerto de descarga del elemento
de compresión 11 en un depurador de lubricantes usados 13. El
aceite se separa del aire en el compresor de lubricantes usados 13.
A continuación, el aceite separado del depurador de lubricantes
usados 13 vuelve al elemento de compresión 11 a través de un
enfriador de aceite y un filtro de aceite 20. La diferencia de
presión del aire entre el depurador de lubricantes 13 y el punto de
inyección del elemento de compresión 11 conduce el aceite a través
de este circuito. El aire comprimido sale del depurador de
lubricantes 13 a través de un delgado filtro 14, una válvula sin
retorno 15 y, en la mayoría de los casos, un enfriador del aire de
admisión 16.
El refrigerador de aceite consta de un radiador
17 y un ventilador 18, accionados por un motor y una unidad de
mando 19.
El aceite refrigerante se auto refrigera en el
radiador 17, que utiliza el aire ambiental como medio de
refrigeración. Se utiliza un ventilador 18 para que el caudal de
aire pase sobre el radiador 17.
El motor y la unidad de mando 19 activan el
ventilador 18, que pueden controlarse para que funcionen
automáticamente a una serie de distintas velocidades fijas o a una
velocidad que pueda variar continuamente, en respuesta a las
señales de control derivadas de determinados parámetros de las
condiciones operativas del compresor 5. Esto puede conseguirse con
una de las siguientes alternativas:
- 1.
- un motor con un número variable de polos (o similar) que pueda conmutarse para que funcione a dos o más velocidades;
- 2.
- un motor de inducción que pueda funcionar por accionamiento electrónico a una serie de velocidades predeterminadas o variar continuamente en respuesta a una señal de control;
- 3.
- un motor de accionamiento síncrono de reluctancia conmutado que pueda funcionar mediante accionamiento electrónico a una serie de velocidades predeterminadas, o variar continuamente en respuesta a una señal de control; o
- 4.
- cualquier otra forma de accionamiento eléctrico de velocidad variable.
Diversos dispositivos de control adecuados
controlan continuamente los parámetros operativos del compresor 5.
Dichos parámetros incluyen la velocidad y el par del motor de
accionamiento del compresor, la presión de aire del punto de
descarga del aire del compresor 5 ó en el punto de descarga del
compresor 5, la temperatura del aceite a la salida del refrigerador
de aceite, la temperatura ambiente y la temperatura de descarga del
aire/aceite de las fases del compresor, en particular la fase final.
Los dispositivos de control generan señales que entran en el
controlador electrónico del motor y la unidad de mando 19 y son
procesadas para que el controlador pueda ajustar la velocidad del
ventilador a fin de modificar la energía calorífica que se emite
desde el aceite hasta el aire de refrigeración. Básicamente,
midiendo el par y la velocidad de funcionamiento del compresor
puede calcularse la potencia de entrada al compresor 5, y la
velocidad del motor que acciona el ventilador 18 se ajusta
proporcionalmente a la potencia de entrada, de manera que el calor
que se emite al aire refrigerante equilibra la emisión de calor al
aceite. De forma alternativa, la potencia de entrada podría medirse
eléctricamente utilizando un transductor de kilowatios.
La temperatura del aceite a la salida del
refrigerador de aceite, u otros parámetros medidos, se utiliza para
ajustar aún más la velocidad del ventilador 18, a fin de compensar
las variaciones de la temperatura ambiente, la eficacia del
refrigerador y el rendimiento del ventilador.
Un accionamiento de velocidad variable utilizado
en un compresor 5 de este tipo supone una gran mejora de la
eficacia en condiciones de carga parcial, lo cual se debe a que, al
adaptar la potencia de salida del compresor 5 a la demanda mediante
el control de la velocidad, éste es un sistema más eficaz que otros
relacionados con el control de capacidad.
Sin embargo, para que el ventilador de
refrigeración 18 funcione a plena velocidad (y potencia),
independientemente de la carga del compresor, la mejora general de
la eficacia queda reducida. Un ventilador de velocidad variable
implica que el ventilador 18 sólo consume la cantidad de energía
necesaria para enfriar el aceite del compresor.
Una ventaja secundaria es que, al reducir la
velocidad del ventilador 18, se reduce el nivel de ruidos del
compresor 5.
Claims (7)
1. Un compresor de tornillo (5) que consta de al
menos una fase de compresión (11), constando cada una de las fases
del compresor de un par de rotores, un sistema de accionamiento del
compresor de velocidad variable (12) para accionar al menos uno de
los citados rotores para que efectúe la compresión del aire, un
depurador de lubricantes usados (13) para extraer aceite del aire
comprimido, un aparato refrigerador para refrigerar el aceite
extraído del aire comprimido, en el que el citado aparato
refrigerador consta de un dispositivo para el intercambio de calor
y un ventilador (18) accionado por un motor (19) que puede funcionar
a distintas velocidades para suministrar aire refrigerante al
dispositivo de intercambio de calor, siendo el citado motor (19)
independiente del citado sistema de accionamiento del compresor de
velocidad variable (12), estando controlada la velocidad del motor
del ventilador (19) por una unidad de mando (19), constando la
unidad de mando (19) de un sistema de proceso para procesar las
señales generadas por diversos dispositivos que controlan los
parámetros operativos del compresor (5), al menos uno de cuyos
dispositivos de control controla la velocidad del sistema de
accionamiento del compresor de velocidad variable (12), calculando
el citado sistema de proceso la potencia de entrada del compresor
(5) utilizando una combinación de medición de la velocidad y el par
del sistema de accionamiento del compresor de velocidad variable, y
ajustando la velocidad del ventilador (18) proporcionalmente a la
potencia de entrada para equilibrar el calor emitido al aire
refrigerante con emisión de calor al aceite.
2. Un compresor de tornillo (5), tal y como se
reivindica en la reivindicación 1, en el que el motor del
ventilador (19) puede funcionar a una serie de distintas velocidades
fijas, o la velocidad del motor puede variar continuamente.
3. Un compresor de tornillo (5), tal y como se
reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el
que al menos un dispositivo de control controla el par del sistema
de accionamiento del compresor de velocidad variable (12).
4. Un compresor de tornillo (5), tal y como se
reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el
que al menos un dispositivo de control controla la presión del aire
a la salida del compresor.
5. Un compresor de tornillo (5), tal y como se
reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el
que al menos un dispositivo de control controla la temperatura del
aceite a la salida del aparato de refrigeración.
6. Un compresor de tornillo (5), tal y como se
reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el
que al menos un dispositivo de control controla la temperatura
ambiente.
7. Un compresor de tornillo (5), tal y como se
reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el
que al menos un dispositivo de control controla la temperatura de
descarga del aire/aceite de la fase de compresión final.
Applications Claiming Priority (2)
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