ES2258766T3

ES2258766T3 - Maquina helicoidal de capacidad moduladora.

Info

Publication number: ES2258766T3
Application number: ES95307811T
Authority: ES
Inventors: Mark Bass; Roy J. Doepker; Jean-Luc M. Caillat; Wayne R. Warner
Original assignee: Copeland Corp LLC
Current assignee: Copeland Corp LLC
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1995-11-01
Publication date: 2006-09-01
Anticipated expiration: 2015-11-01
Also published as: CN1517553A; USRE40400E1; DE69534835D1; IN192793B; EP1621771A2; EP1621772A2; CN1900526B; US5741120A; EP1621771A3; KR970001976A; EP1621771B1; CN1139727C; ES2370314T3; JP4621179B2; JP3959437B2; CN100557247C; CN100460683C; JP4486624B2; EP1621772B1; EP0747597B1

Abstract

SE PRESENTA UNA MAQUINA DE TIPO DE ESPIRAL QUE ES PARTICULARMENTE ADECUADA PARA SU USO COMO UN COMPRESOR EN SISTEMAS DE REFRIGERACION Y DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE E INCORPORA UNA DISPOSITIVO UNICO PARA MODULAR LA CAPACIDAD DE LA MISMA. EN UN GRUPO DE CONFORMACIONES LA CAPACIDAD DE LA MAQUINA DE TIPO ESPIRAL SE MODULA MEDIANTE UN MOVIMIENTO AXIAL RELATIVO ENTRE LOS MIEMBROS DE ESPIRAL DE MANERA QUE FORMEN UN CAMINO DE FILTRACION A TRAVES DE LAS PUNTAS DE LA ENVUELTA Y LAS PLACAS DEL EXTREMO OPUESTO. EN OTRO GRUPO DE CONFORMACIONES, LA MODULACION SE CONSIGUE REDUCIENDO EL RADIO ORBITAL DE UNO DE LOS MIEMBROS DE ESPIRAL PARA DE ESTA MANERA FORMAR UN CAMINO DE FILTRACION A TRAVES DE LAS SUPERFICIES DE LOS FLANCOS DE LAS ENVUELTAS. AMBOS TIPOS DE SEPARACION DE ESPIRAL PUEDEN REALIZARSE EN UNA FORMA DE IMPULSOS DE TIEMPO PARA DE ESTA MANERA HACER POSIBLE UNA GAMA COMPLETA DE MODULACION CON LA DURACION DE LOS PERIODOS DE CARGA Y DE DESCARGA QUE SE SELECCIONAN PARA MAXIMIZAR LA EFICIENCIA TOTAL DEL SISTEMA. TAMBIEN SE PRESENTA UN DISPOSITIVO DE CONTROL DEL MOTOR QUE PUEDE USARSE CON CUALQUIERA DE LOS METODOS DE MODULACION ANTES MENCIONADOS PARA INCREMENTAR LA DEFICIENCIA DEL MOTOR DURANTE LOS PERIODOS DE CARGA REDUCIDA. ADICIONALMENTE, AMBAS DISPOSICIONES DE MODULACION ANTES MENCIONADAS PUEDEN COMBINARSE CON UNA FORMA DE SUCCION RETARDADA DE MODULACION DE CAPACIDAD CON O SIN LA CARACTERISTICA DE CONTROL DEL MOTOR PARA CONSEGUIR DE ESTA MANERA UNA MEJOR EFICIENCIA DE FUNCIONAMIENTO BAJO CIERTAS CONDICIONES.

Description

Máquina helicoidal de capacidad moduladora.

Antecedentes y resumen de la invención

La presente invención se refiere a la modulación de la capacidad de los compresores, y más particularmente a la modulación de la capacidad de los compresores de tipo helicoidal.

La modulación de la capacidad es a menudo una característica deseable para incorporar en compresores para aire acondicionado y refrigeración, con el fin de acomodarse mejor a la amplia gama de carga a la que pueden estar sujetos los sistemas. Para proporcionar esta característica de modulación de capacidad se han utilizado numerosos enfoques diferentes, que van desde el control de la entrada de aspiración a la derivación del gas de descarga devolviéndolo a la entrada de aspiración. En los compresores de tipo helicoidal, la modulación de la capacidad se ha realizado a menudo mediante una solución de aspiración retardada, que comprende el disponer puertas en diversas posiciones, que al abrirse permiten que las cámaras de compresión formadas entre las volutas helicoidales imbrincadas se comuniquen con el suministro de gas de aspiración, retardando de esta manera el punto en el cual comienza la compresión del gas de aspiración. Este método de modulación de la capacidad de hecho reduce la relación de compresión del compresor. Mientras que este tipo de sistemas son eficaces para reducir la capacidad del compresor, en cambio son únicamente capaces de proporcionar una determinada cantidad de descarga del compresor, dependiendo esta cantidad de descarga del posicionamiento de las puertas de descarga a lo largo de las volutas. Mientras que resulta posible proporcionar múltiples pasos de descarga, incorporando una multitud de tales puertas en diferentes emplazamientos, esta solución, sin embargo, resulta costosa y exige espacio adicional para acomodar los controles independientes para la apertura y cierre de cada una de las puertas.

La presente invención, sin embargo, salva estas deficiencias por cuanto permite virtualmente una gama continua de descarga desde el 100% o plena capacidad, hasta virtualmente una capacidad cero, utilizando para ello únicamente un único conjunto de controles. Además, el sistema objeto de la presente invención permite incrementar al máximo el rendimiento de trabajo del compresor y/o del sistema de refrigeración, para cualquier grado de descarga de compresor que se desee.

La patente PCT 86/01262, en la que se basan las partes pre-caracterizadas de la adjunta reivindicación 1, describe un compresor o bomba de desplazamiento positivo del tipo helicoidal, que incluye unas primeras y segundas placas helicoidales, con volutas que ajusten entre sí de forma imbrincada. Los flancos de las volutas de las placas helicoidales están imbrincadas y se encuentran en contacto sellante las unas con las otras, y las crestas de las volutas están en contacto sellante con la otra placa. Una de las placas tiene una puerta generalmente central, y el conjunto dispone de una puerta periférica en la interfaz de las placas. Se dispone de un motor y unos sistemas de conexión para someter a las placas a un movimiento orbital la una con relación a la otra, y hay un mecanismo de accionamiento selectivo que puede actuar para separar las placas con el fin de romper el contacto sellante y de esta manera descargar el compresor o la bomba.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un compresor de tipo helicoidal tal como está definido en la adjunta reivindicación 1.

En la presente invención, la descarga del compresor se efectúa realizando cíclicamente la separación axial o radial de los dos elementos helicoidales, durante unos períodos de tiempo predeterminados, durante el ciclo de funcionamiento del compresor. Más específicamente, la presente invención proporciona una disposición en la que uno de los elementos helicoidales se desplaza axial o radialmente acercándose y alejándose del otro elemento helicoidal, de forma pulsante, para proporcionar cíclicamente una vía de escape a través de las crestas o flancos de las volutas, desde las bolsas de compresión de presión superior, definidas por las volutas helicoidales imbrincadas, a las bolsas de presión inferior, y finalmente de nuevo a la aspiración. Controlando el tiempo relativo entre el sellado y desellado de las crestas o flancos de las volutas de la hélice, se puede conseguir virtualmente cualquier grado de descarga de compresor mediante un único sistema de control. Además, al detectar diversas condiciones en el sistema de refrigeración, se puede seleccionar la duración de la carga y descarga del compresor durante cada ciclo para una determinada capacidad, de manera tal que se incremente al máximo el rendimiento general del sistema. Por ejemplo si se desea que el compresor trabaje al 50% de capacidad, esto se puede conseguir accionando el compresor alternativamente en estado cargado durante 5 segundos y en estado descargado durante 5 segundos, o cargado durante 7 segundos y descargado durante 7 segundos, cualquiera de los dos que pueda proporcionar mayor rendimiento a las condiciones específicas de funcionamiento que se encuentren.

Las diversas realizaciones de la presente invención que se describen a continuación proporcionan una amplia variedad de disposiciones mediante las cuales se pueda desplazar recíprocamente de forma axial o radial un elemento helicoidal con respecto al otro, para lograr una gama completa de descarga del compresor. La posibilidad de proporcionar una gama completa de modulación de la capacidad mediante un único sistema de control, así como la posibilidad de seleccionar la duración del funcionamiento en carga y descargado, contribuyen a proporcionar un sistema sumamente eficaz con un coste relativamente bajo.

Adicionalmente y con el fin de mejorar aún más el rendimiento del sistema en algunas aplicaciones, puede ser deseable combinar una modulación de capacidad de tipo de aspiración retardada con el sistema de descarga pulsante mencionado anteriormente. Por ejemplo, si las condiciones de trabajo son tales que las presiones del sistema justamente corriente abajo de la válvula de descarga se encuentran todavía a un nivel inferior al nivel de diseño de plena carga, la relación de compresión del compresor dará lugar a que la presión del fluido comprimido, al ser descargado de la cámara de compresión, sea demasiado alta, lo cual es una situación que se conoce como hipercompresión. La forma más eficaz de reducir la capacidad en estas condiciones es la de reducir la relación de compresión del compresor, y por lo tanto la presión del fluido comprimido que sale de la cámara de compresión, de manera que sea igual o solo ligeramente superior a la presión del sistema, justamente corriente abajo de la válvula de descarga, eliminando de esta manera el trabajo perdido debido a la hipercompresión. Ahora bien, si las condiciones del sistema recomiendan una mayor reducción de capacidad, una vez que se haya eliminado la situación de hipercompresión, el empleo de un tipo de modulación de capacidad pulsante resultará más eficaz ya que evitará crear una situación conocida como hipocompresión, que es una situación en la que la presión del fluido comprimido, a la salida de la cámara de compresión, sea inferior a la del sistema justamente corriente abajo de la válvula de descarga. Por lo tanto, la presente invención incluye también un sistema en el que se combinan ambas soluciones de modulación de capacidad, tanto pulsante como de aspiración retardada, dando lugar a un rendimiento aún mayor para los sistemas que vayan a encontrar unas condiciones de trabajo tales que se podrían conseguir mediante cualquiera de las soluciones de modulación de capacidad por sí solas.

Adicionalmente, la presente invención también puede incluir un módulo de control del motor que trabaje para controlar diversos parámetros de funcionamiento del mismo, para mejorar su rendimiento de trabajo durante los períodos en los que la carga del motor se reduce debido a la descarga del compresor.

Otras ventajas y características adicionales de la presente invención quedarán manifiestas en la subsiguiente descripción y las reivindicaciones que se adjuntan, vistos en combinación con los dibujos que se acompañan.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista en sección de un compresor de refrigeración de tipo helicoidal, conforme a la presente invención;

la Figura 2 es un vista parcial de un compresor de refrigeración de tipo helicoidal mostrando otra realización de la presente invención;

la Figura 3 es una vista semejante a la de la Figura 2, pero mostrando el compresor en situación descargada;

la Figura 4 es una vista en sección parcial de un compresor de refrigeración de tipo helicoidal mostrando otra realización de la presente invención;

la Figura 5 es una vista ampliada de la disposición de válvulas incorporada en la realización mostrada en la Figura 4;

la Figura 6 es también una vista en sección parcial de un compresor de refrigeración de tipo helicoidal mostrando otra realización de la presente invención;

las Figuras 7 a 15 son todas ellas vistas en sección parcial de compresores de refrigeración conformes a la presente invención en los que el elemento helicoidal orbitante se somete a un movimiento reciprocante axial para conseguir la descarga del compresor;

las Figuras 16 a 22 son todas ellas vistas en sección parcial de compresores de refrigeración conformes a la presente invención en los que el elemento helicoidal no orbitante se somete a un movimiento reciprocante axial para conseguir la descarga del compresor;

las Figuras 23 a 28 son todas ellas vistas en sección parcial de compresores de refrigeración conformes a la presente invención, en los que los elementos helicoidales son co-rotativos;

las Figuras 29 a 30 son ambas vistas en sección parcial de realizaciones adicionales de compresores de refrigeración, todos ellos conformes a la presente invención, en los que el elemento helicoidal no orbitante está sometido a un movimiento recíproco; y

la Figura 31 es una vista en sección parcial de otra realización de un compresor de tipo helicoidal conforme a la presente invención, preparado para ser accionado por una fuente de potencia exterior;

las Figuras 32 a 34 son vistas en sección parcial de otras disposiciones de compresores de tipo helicoidal;

la Figura 34A es una vista parcial ampliada de la disposición de válvulas mostrada en la Figura 34, y encerrada en el círculo 34A;

la Figura 35 es una vista en sección parcial de otra disposición del compresor de tipo helicoidal;

la Figura 36 también es una vista en sección parcial de otra disposición de un compresor de tipo helicoidal;

la Figura 36 también es una vista en sección parcial de otra realización de la presente invención, mostrando una disposición para efectuar la descarga radial del compresor, de acuerdo con la presente invención;

la Figura 37 es una vista en sección del muñón de manivela y casquillo de arrastre empleado en la realización de la Figura 36, estando dada la sección a lo largo de las líneas 37-37 de aquella;

la Figura 38 es una vista en sección de la realización mostrada en la Figura 36, estando dada la sección a lo largo de las líneas 38-38 de aquella;

la Figura 39 es una vista semejante a la de la Figura 36 pero mostrando al compresor en condición descargada;

la Figura 40 es una vista en sección parcial mostrando una versión modificada de la realización de la Figura 36, todo ello de acuerdo con la presente invención;

la Figura 41 es una vista en sección parcial mostrando una parte de un compresor de tipo helicoidal que incorpora otra realización del dispositivo de descarga radial de la Figura 36, todo ello de acuerdo con la presente invención;

la Figura 42 es una vista semejante a la de la Figura 38, pero mostrando la realización pero mostrando la realización de la Figura 41;

la Figura 43 es una vista en sección parcial mostrando otra realización más de la presente invención;

la Figura 44 es una vista de una parte de la realización mostrada en la Figura 43, en estado descargado;

la Figura 45 es un esquema mostrando un medio para reducir el consumo de energía del motor durante los períodos en los que el compresor esté trabajando en estado descargado, de acuerdo con la presente invención, y

la Figura 46 es una vista en sección de un compresor que incorpora tanto la separación cíclica de las volutas helicoidales como la descarga por aspiración retardada, todo ello de acuerdo con la presente invención.

Descripción de las realizaciones preferidas

Haciendo ahora referencia a los dibujos, y en particular a la Figura 1, se puede ver ahí un compresor helicoidal hermético conforme a la presente invención, indicado de forma general por la referencia 10. El compresor helicoidal 10 es en general del tipo descrito en la patente US nº 5 102 316, de la Solicitante, cuya manifestación se incorpora por referencia, e incluye una carcasa exterior 12 dentro de la cual está dispuesto un motor de accionamiento que comprende el estator 14 y el rotor 16, un cigüeñal 18 al cual va fijado el rotor 16, unos alojamientos de cojinete superior e inferior 20, 22 para el apoyo rotativo del cigüeñal 18 y del conjunto del compresor 24.

El conjunto del compresor 24 incluye un elemento helicoidal orbitante 26 soportado en el alojamiento de cojinete superior 20, y conectado por arrastre al cigüeñal 18, por medio del muñón de manivela 28 y del casquillo de arrastre 30. Un segundo elemento helicoidal no orbitante 32 está posicionado con acoplamiento de engrane con el elemento helicoidal 26, y sujeto desplazable axialmente al alojamiento de cojinete superior 20 mediante una multitud de bulones 34 y los correspondientes elementos de casquillo 36. Hay un acoplamiento Oldham 38, que actúa conjuntamente entre los elementos helicoidales 26 y 32 para impedir la rotación relativa entre ellos.

Junto al extremo superior de la carcasa 12 hay una placa de separación 40, que sirve para definir una cámara de descarga 42 en el extremo superior de aquella.

Durante el funcionamiento, cuando el elemento helicoidal orbitante 26 se mueve describiendo una órbita con respecto al elemento helicoidal 32, se aspira gas de aspiración al interior de la carcasa 12 a través de la entrada de aspiración 44, y por lo tanto al compresor 24, a través de la entrada 46 dispuesta en el elemento helicoidal no orbitante 32. Las volutas imbrincadas que hay en los elementos helicoidales 26 y 32 definen unas bolsas de fluido móviles que van disminuyendo de tamaño progresivamente y se desplazan radialmente hacia el interior, como consecuencia del movimiento orbitante del elemento helicoidal 26, comprimiendo de esta manera el gas de aspiración que entra a través de la entrada 46. El gas comprimido se descarga entonces a la cámara de descarga 42 a través de la boca de descarga 48 dispuesta en el elemento helicoidal 32, y el conducto 50. Una válvula de descarga 51 adecuada que responde a la presión está prevista preferentemente asentada dentro de la boca de descarga 48.

El elemento helicoidal 32 también dispone de un rebaje cilíndrico anular 52 formado en la cara superior del mismo. Un extremo del elemento cilíndrico 54, de forma generalmente irregular, en cuyo interior está dispuesto el paso 50, sobresale hacia el interior del cilindro 52, y divide el mismo en las cámaras superior e inferior 56 y 58. El otro extremo del elemento cilíndrico 54 va sujeto herméticamente a la placa de separación 40. Un anillo anular 60 va fijado al extremo superior del elemento helicoidal 32, e incluye una pestaña 62 que se extiende axialmente, que ajusta con deslizamiento con el elemento cilíndrico 54, sellando de esta manera el extremo superior de la cámara 56.

El elemento cilíndrico 54 incluye un orificio de paso 64, uno de cuyos extremos se abre hacia la cámara superior 56. En el otro extremo del orificio de paso 64 va conectado un conducto de fluido 66, que se extiende hacia el exterior a través de la carcasa 12 a una electroválvula 68. Un segundo conducto de fluido 70 se extiende desde la válvula 68 al conducto de aspiración 72, conectado a la entrada de aspiración 44, y un tercer conducto de fluido 74 se extiende desde la válvula 68 a un conducto de descarga 76, que se extiende hacia el exterior desde la cámara de descarga 42.

Con el fin de forzar el elemento helicoidal 32 a un acoplamiento sellante con el elemento helicoidal 26, para el funcionamiento normal a plena carga, hay un agujero de sangrado 78 en el elemento helicoidal 32, que comunica entre la cámara 58 y una bolsa de compresión que se encuentra a una presión intermedia, entre la presión de aspiración y la presión de descarga. De este modo, la cámara 58 se encontrará a una presión intermedia, que junto con la presión de descarga que actúa sobre la superficie superior del elemento helicoidal 32 en la zona de la boca de descarga 48, ejerce una fuerza de empuje sobre el elemento helicoidal, forzándolo axialmente a un acoplamiento sellante con el elemento helicoidal orbitante 26. Al mismo tiempo, la electroválvula 68 estará en una posición tal que ponga la cámara superior 56 en comunicación fluida con el conducto de aspiración 72, a través de los conductos de fluido 66 y 70.

Con el fin de descargar el compresor 24, se activará la electroválvula 68, respondiendo a una señal procedente del módulo de control 80, para interrumpir la comunicación fluida entre los conductos 66 y 70, y poner el conducto de fluido 66 en comunicación con el conducto de descarga 76, incrementando de este modo la presión dentro de la cámara 56 hasta la del gas de descarga. La fuerza de empuje resultante de esta presión de descarga vencerá la fuerza de empuje de sellado, dando así lugar a que el elemento helicoidal 32 se desplace axialmente hacia arriba, alejándose del elemento helicoidal orbitante 26. Este movimiento axial dará lugar a que se cree una vía de fuga entre las respectivas crestas de las volutas y las placas base de los elementos helicoidales 26 y 32, eliminando de este modo sustancialmente la compresión continua del gas de aspiración. Cuando se produce la descarga, la válvula de descarga 51 se desplazará a una posición cerrada, impidiendo de esta manera el flujo de retroceso del fluido a alta presión desde la cámara de descarga 42 o del sistema situado corriente a bajo de ésta. Cuando se vaya a reanudar la compresión del gas de aspiración, se activará la electroválvula 68 situándola en una posición en la que se interrumpe la comunicación fluida entre la cámara superior 56 y el conducto de descarga 76 a través de los conductos 66 y 74, y la cámara superior 56 se pone en comunicación con el conducto de aspiración 72 a través de los conductos de fluido 66 y 70, descargando así la fuerza de separación dirigida axialmente. Esto permite entonces que la acción conjunta de la presión intermedia en la cámara 58 y la presión de descarga que actúa en el conducto 50, vuelvan a desplazar al elemento helicoidal 32 a un acoplamiento sellado con el elemento helicoidal 26.

El módulo de control 80 tendrá preferentemente uno o más sensores adecuados 82, conectados al mismo para proporcionar la información necesaria para que el módulo de control 80 determine el grado de descarga que se precisa para las condiciones particulares existentes en ese momento. Basándose en esta información, el módulo de control 80 enviará unas señales secuenciales adecuadamente temporizadas a la electroválvula 68, dando lugar a que ponga alternativamente en comunicación el conducto de fluido 66 con el conducto de descarga 76 y con el conducto de aspiración 72. Por ejemplo, si las condiciones indican que es deseable que el compresor 24 trabaje al 50% de su capacidad total, el módulo de control 80 puede activar la electroválvula llevándola a una posición en la que ponga el conducto de fluido 66 en comunicación con el conducto de aspiración 72 durante un período de por ejemplo 10 segundos, a continuación de lo cual se conmuta para poner el conducto de fluido 66 en comunicación fluida con el conducto de descarga 76, durante un período similar de otros 10 segundos. Conmutando continuamente la electroválvula 68 de este modo resultará que la compresión tendrá lugar únicamente durante el 50% del tiempo de funcionamiento, reduciendo de esta manera la salida del compresor 24 al 50% de su capacidad total. Al cambiar las condiciones detectadas, el módulo de control variará los períodos de tiempo relativos en los cuales el compresor 24 trabaja en estado cargado y descargado, de tal manera que la capacidad del compresor 24 podrá variar entre plena carga ó 100% de capacidad y completamente descargado o 0% de capacidad, como respuesta a las demandas variables del sistema.

Las Figuras 2 y 3 muestran un compresor helicoidal de descarga axial 34 semejante al de la Figura 1, siendo la principal excepción el dispositivo para poner la cámara superior 56 en comunicación fluida con los conductos de aspiración y descarga. En consecuencia, los elementos iguales vienen indicados con los mismos números de referencia. Como aquí se puede ver, el conducto 64 ha sido sustituido por un conducto 86, previsto en el elemento anular 60, que por un extremo se abre a la cámara superior 56, y por el otro extremo a través de una pared lateral que mira hacia el exterior. Un conducto de fluido flexible 88 se extiende desde el extremo exterior del paso 86 a un racor 90, que se extiende a través de la carcasa 12, con un segundo conducto 92 que conecta el racor 90 a la electroválvula 88. Igual que en la Figura 1, la electroválvula 68 tiene unos conductos de fluido 70 y 74 conectados al conducto de aspiración 72 y al conducto de descarga 76, y es controlada por el módulo de control 80 en respuesta a las condiciones detectadas por el sensor 82, para efectuar el desplazamiento del elemento helicoidal no orbitante 32 entre las posiciones mostradas en las Figuras 2 y 3, del mismo modo que se ha descrito anteriormente con respecto a la realización de la Figura 1. Mientras que esta realización evita la necesidad de un racor adicional que se extienda hacia el exterior desde la cámara de descarga de alta presión 42, sin embargo, exige que el conducto de fluido 88 sea flexible, para adaptase al movimiento axial del elemento helicoidal 32 y del correspondiente elemento anular 60. También debe tenerse en cuenta que en esta realización, el elemento cilíndrico 54 va fijado herméticamente a la placa de separación 40 por medio de la tuerca 55 cuya rosca acopla en el extremo superior de aquél. En esta realización también se ha sustituido la válvula de descarga 51 por una válvula de retención de descarga 93, fijada a la carcasa exterior. Hay que tener en cuenta que el hecho de disponer una válvula de retención en algún lugar a lo largo del flujo de descarga es muy deseable para impedir el reflujo de gas comprimido procedente del sistema, cuando el compresor se encuentre en estado descargado.

Las Figuras 4 y 5 muestran otra realización 94 de la presente invención, en la que el fluido a presión para efectuar la separación de descarga axial es suministrado directamente por el gas de descarga que sale del compresor. En esta realización, hay un elemento tubular 96 sujeto adecuadamente al elemento de separación 40, e incluye una pestaña 98 que se extiende radialmente hacia el exterior, que está posicionada en y separa el rebaje cilíndrico en unas cámaras superior e inferior 56 y 58. El elemento tubular 96 también define el paso 58 para dirigir el gas de descarga comprimido desde la boca 48 a la cámara de descarga 42. Un orificio 100 que se extiende axialmente está previsto en el elemento tubular, que se abre hacia el exterior a través del extremo superior del mismo, y está preparado para recibir un conducto de fluido 102. El conducto de fluido 102 se extiende hacia el exterior a través de la parte superior de la carcasa 12 y va conectado a la electroválvula 68. La electroválvula también tiene conectados los conductos de fluido 70 y 74 a los respectivos conductos de aspiración y descarga 72, 76, y es controlada por el módulo de control 80 como respuesta a las señales procedentes de sensores 82 adecuado, de la misma manera antes descrita.

Un elemento de válvula 104 está dispuesto desplazable axialmente dentro del orificio 100. El elemento de válvula 104 incluye una parte 106 de diámetro reducido que actúa para poner los conductos 108 y 110 que se extienden radialmente, previstos en el elemento 96, en comunicación fluida cuando se encuentre en una primera posición, así como para ventear la cámara superior 56 con la aspiración y poner el paso de fluido radial 110 en comunicación fluida con el paso de fluido radial 112, cuando se encuentra en una segunda posición, con el fin de admitir gas de descarga desde el conducto de descarga 50 a la cámara superior 56. También está previsto un paso de venteo 113 que comunica entre la parte inferior del orificio 100 y el paso 50, para purgar el gas de la zona situada debajo de la válvula 104 durante el funcionamiento de ésta. También está previsto un muelle 114 que sirve para ayudar a forzar la válvula 104 a su segunda posición, mientras que el fluido de descarga a presión que entra por el orificio 100 a través del conducto 112 y el conducto 113 sirve para forzar el elemento de válvula 104 a su primera posición.

Como se puede ver, el elemento de válvula 104 y la electroválvula 68 se encuentran ambos en una posición para funcionamiento a plena carga, donde la electroválvula 68 está en una posición que pone el conducto de fluido 102 en comunicación con el conducto de aspiración 72, y el elemento de válvula 104 se encuentra en una posición para purgar la cámara superior 56 hacia el interior de la carcasa 12, que se encuentra a la presión de aspiración. Cuando se desee descargar el compresor, se activará la electroválvula 68, llevándola a una posición en la que ponga en comunicación el conducto de fluido 102 con el conducto de fluido 74, permitiendo de este modo que el fluido de descarga a presión actúe sobre el extremo superior del elemento de válvula 104. Este fluido a presión, junto con el muelle 114 darán lugar a que el elemento de válvula 104 se desplace hacia abajo, cerrando de este modo la comunicación del conducto radial 110 con el conducto radial 108, y abriendo la comunicación entre el conducto radial 110 y el conducto radial 112. Entonces fluirá fluido a la presión de descarga a la cámara superior 56, venciendo así la fuerza de empuje a la presión intermedia resultante de la comunicación de la cámara 58 con la cámara de compresión a la presión intermedia a través del conducto 78, dando lugar a que el elemento helicoidal 32 se desplace axialmente hacia arriba, separándose del elemento helicoidal orbitante 26. Debe tenerse en cuenta que el recorrido relativamente corto para suministrar fluido a la presión de descarga a la cámara superior 56, asegura la rapidez de descarga del compresor.

La Figura 6 muestra una realización modificada, similar a la de las Figuras 4 y 5, excepto que la electroválvula 68 está situada en el interior de la carcasa 12. Esta realización evita la necesidad de un conducto adicional de fluido a través de la parte de alta presión de la carcasa, exigiendo únicamente una alimentación eléctrica para accionar la electroválvula 68. En todos los demás aspectos, la construcción y funcionamiento de esta realización es sustancialmente igual que la descrita anteriormente con respecto a la realización mostrada en las Figuras 4 y 5, y en consecuencia las partes que se corresponden vienen indicadas por los mismos números de referencia.

Mientras que las realizaciones descritas anteriormente estaban orientadas a disposiciones de descarga en las que el elemento helicoidal no orbitante ha sido desplazado axialmente para separarlo del elemento helicoidal orbitante, resulta también posible aplicar estos mismos principios al elemento helicoidal orbitante. Las Figuras 7 a 15 que se describen a continuación ilustran una serie de realizaciones tales.

Haciendo ahora referencia a la Figura 7, ahí está representado un compresor helicoidal 140 que es similar a los compresores helicoidales descritos anteriormente, excepto que el elemento helicoidal no orbitante 142 va sujeto sin movimiento al alojamiento de cojinete 144, y es el elemento helicoidal orbitante 146 el que se puede desplazar axialmente. También se puede ver que el compresor 140 es una máquina de lado alto, es decir, que el conducto de aspiración 149 va conectado directamente al elemento helicoidal no orbitante 142, y el interior de la carcasa 12 se encuentra a la presión de descarga. En esta realización, el elemento helicoidal orbitante 146 se puede desplazar axialmente, y está forzado al acoplamiento con el elemento helicoidal no orbitante 142 por medio de una cámara de presión 148, definida entre el elemento helicoidal orbitante 146 y el alojamiento de cojinete principal 144. En el alojamiento de cojinete principal 144 está previsto un rebaje anular 150, en el cual va colocado un elemento de sellado elástico anular adecuado 152, que ajusta sellando la superficie inferior del elemento helicoidal orbitante 146, para impedir la comunicación de fluido entre la cámara 148 y el interior de la carcasa 12, que se encuentra a la presión de descarga. Un segundo retén anular 154 está previsto en el alojamiento de cojinete principal 144, rodeando el árbol 18 para impedir las fugas de fluido a lo largo de éste. A través de la placa base del elemento helicoidal orbitante 146 está previsto un pequeño conducto de paso 156 que pone la cámara 148 en comunicación fluida con la cámara de presión, a la presión intermedia entre la de aspiración y de descarga. Adicionalmente, el orificio de paso 158 en el alojamiento de cojinete principal se extiende hacia el exterior desde la cámara 148, y lleva conectado al mismo un extremo del conducto de fluido 160. El otro extremo del conducto de fluido 160 se extiende hacia el exterior a través de la carcasa 12 y va conectado a la electroválvula 162. Un segundo conducto de fluido 164 se extiende entre la electroválvula 162 y el conducto de aspiración 148.

Durante el funcionamiento, la cámara 148 será alimentada con fluido a la presión intermedia, forzando de esta manera el elemento helicoidal orbitante 146 a un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal no orbitante 142. En este momento, la electroválvula 162 estará en una posición tal que impida la comunicación fluida entre los conductos 160 y 164. Para descargar el compresor 140, se activa la electroválvula 162 llevándola a una posición en la que pone en comunicación fluida el conducto 160 con el conducto de fluido 164, purgando de esta manera la presión intermedia en la cámara 148 hacia la aspiración. La presión en el interior de las bolsas de compresión dará lugar a que el elemento helicoidal orbitante 146 se desplace axialmente hacia abajo, tal como está representado, comprimiendo los retenes elásticos 152, formando de esta manera una vía de fuga a través de las respectivas crestas de las volutas y las correspondientes placas base de los elementos helicoidales orbitante y no orbitante 146, 142. Mientras que el conducto 156 puede continuar suministrando fluido a una presión algo más alta que la presión de aspiración a la cámara 148, las dimensiones relativas del orificio de paso 158, de los conductos de fluido 160 y 164 y del orificio de paso 158 son tales, que habrá insuficiente presión en la cámara 148 para forzar el elemento helicoidal orbitante 146 a un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal no orbitante 142, mientras la electroválvula 162 se encuentre en una posición que mantenga la comunicación fluida entre el conducto de aspiración 149 y la cámara 148. La electroválvula 162 actuará cíclicamente entre las posiciones abierta y cerrada, con el fin de cargar y descargar cíclicamente el compresor 140, sustancialmente del mismo modo que se ha descrito anteriormente.

La Figura 8 muestra una versión modificada 140a de la realización de la Figura 7, en la que se han previsto una multitud de muelles 166. Los muelles 166 asientan en unos rebajes 168 previstos en el alojamiento de cojinete 144a, y asientan contra la placa base del elemento helicoidal orbitante 146, para contribuir a forzar el elemento helicoidal orbitante a un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal no orbitante 142. Los muelles 166 sirven principalmente para proporcionar una fuerza de empuje inicial que actúa sobre el elemento helicoidal orbitante 146 durante el arranque inicial del compresor 140a, pero también contribuyen a permitir una carga más rápida del compresor 140a, al cerrar la electroválvula 162 durante el funcionamiento.

La Figura 9 muestra otra modificación 140b de las realizaciones de las Figuras 7 y 8. En esta realización, la carcasa 12 lleva un elemento de división 170 para separar el interior de la misma entre una cámara de descarga a alta presión 172, al que va conectada la boca de descarga 174 a través del conducto 176, y una cámara a baja presión de aspiración, situada debajo, y dentro de la cual está dispuesto el compresor. En esta realización, el retén 154 del árbol ha sido sustituido además, por un segundo retén anular 178, posicionado radialmente hacia el interior y concéntrico con el retén 150b. De este modo, la zona en la que están situados el muñón de manivela 28 y el casquillo de arrastre 30 estarán a la presión de aspiración, evitando de este modo cualquier problema asociado al suministro de lubricación a éste desde el cárter de aceite, que también se encuentra a la presión de aspiración. Es preciso señalar que en las realizaciones de las Figuras 7 y 8, el cárter de aceite se encontraba a la presión de descarga, y por lo tanto no presentaba ningún problema con respecto al suministro de lubricante a estos componentes del accionamiento.

La realización 140c de la Figura 10 es sustancialmente idéntica a la de la Figura 9, con la excepción de que además de la fuerza de empuje resultante de la presión de fluido intermedia en la cámara 148b, se ha previsto también una multitud de muelles 180, situados entre el elemento helicoidal orbitante 156 y el alojamiento de cojinete principal 144, que funcionan principalmente para contribuir durante el arranque pero también para contribuir para la recarga del compresor 140c, de forma similar a la descrita anteriormente con referencia a la Figura 8.

En la realización de la Figura 11, el elemento helicoidal no orbitante 182 dispone de un rebaje anular 184 dentro del cual va situado desplazable un elemento de pistón 186 de forma anular. La superficie inferior del elemento de pistón anular 186 descansa contra una parte 187 que se extiende radialmente hacia el exterior de la placa base 189 del elemento helicoidal orbitante 146 y en ella están previstas unos retenes anulares radiales, interiores y exteriores 188, 190, que ajustan efectuando el sellado radial contra las paredes interiores y exteriores del rebaje 184. En el elemento helicoidal no orbitante 182 está previsto un conducto 192 que se extiende radialmente que comunica con la parte superior del rebaje 184, y en cuyo extremo exterior va conectado el conducto de fluido 194. El conducto de fluido 194 se extiende hacia el exterior a través de la carcasa 12 hacia la electroválvula 196. Un segundo conducto de fluido 198 conecta la electroválvula 196 con el conducto de aspiración 200, mientras que un tercer conducto de fluido 202 conecta la electroválvula 196 al conducto de descarga 204.

En condiciones de funcionamiento normales a plena carga, el elemento helicoidal orbitante 146 será forzado axialmente a un acoplamiento sellado con el elemento helicoidal no orbitante 182, debido la presión de fluido intermedia en la cámara 206, admitida en éste a través del conducto de sangrado 208. En este momento, la zona del rebaje 184, dispuesta encima del elemento de pistón anular 186, será purgada hacia la aspiración a través de la electroválvula 196 y los conductos 194 y 198. Cuando las condiciones indiquen que sea deseable una descarga parcial del compresor, se activará la electroválvula 196 para poner el conducto de fluido 194 en comunicación fluida con el conducto de descarga 208 a través del conducto 202. La zona situada encima del pistón anular 186 quedará entonces sometida a la presión del fluido situado a la presión de descarga, dando lugar de este modo a que el elemento helicoidal orbitante 146 sea forzado axialmente hacia abajo, tal como está representado. Como se ha indicado anteriormente, la conmutación cíclica de la electroválvula 196 dará lugar a la carga y descarga repetida del compresor, estando determinado el grado de descarga por los sensores asociados y el módulo de control (no representado). Es preciso señalar que en esta realización, el compresor está representado como una máquina de lado alto, y por lo tanto la entrada de aspiración 200 está conectada directamente a la entrada de aspiración del elemento helicoidal no orbitante 182.

La realización 208 de la Figura 12 representa una combinación de la disposición de descarga axial en la Figura 11, y de la disposición de forzado del elemento helicoidal orbitante de la Figura 9, ambas descritas anteriormente. En consecuencia, los elementos que se correspondan con elementos similares, representados y descritos con referencia a las Figuras 9 y 11, están indicados por los mismos números de referencia. En esta realización, la cámara de empuje axial a presión intermedia 148b para el elemento helicoidal orbitante es totalmente independiente de la cámara de empuje a la presión de descarga para efectuar la descarga, definida por el rebaje 184 y el pistón anular 186.

De forma similar, la realización 210 de la Figura 13 representa una combinación de la disposición de empuje a presión intermedia de la Figura 8 antes descrita, y la disposición de empuje axial a la presión de descarga de la Figura 11. En consecuencia, los elementos correspondientes están indicados por los mismos números de referencia utilizados en aquellas figuras respectivas.

La Figura 14 muestra una realización 212, en la que la carcasa 12 comprende una cámara superior 214 a la presión de descarga y una parte inferior 216, a una presión intermedia entre la de aspiración y la de descarga. En consecuencia, el conducto de aspiración 234 está conectado directamente al elemento helicoidal no orbitante 224. Adicionalmente se puede disponer un retén anular adecuado 225 entre el elemento helicoidal orbitante 222 y el elemento helicoidal no orbitante 224, alrededor de la periferia exterior de éste. El elemento helicoidal orbitante 222 es empujado a una relación de sellado con el elemento helicoidal no orbitante 224 por la presión intermedia en la cámara 216, suministrada a través del conducto 226. Con el fin de descargar el compresor 212, se dispone de una electroválvula 228 que tiene un primer conducto de fluido 230 que se extiende a través de la carcasa 12 y va conectado a un extremo del conducto 231, previsto en el alojamiento de cojinete inferior 233. Un segundo conducto de fluido 232 va conectado entre la entrada de aspiración 234 y la electroválvula 228. Cuando se abre la electroválvula 228, la presión intermedia que actúa sobre la superficie inferior del elemento helicoidal orbitante 222 se purga hacia la aspiración a través del conducto 231, el conducto de fluido 230, la electroválvula 228 y el conducto de fluido 232. Debido a que el conducto 231, los conductos de fluido 230 y 232 y la electroválvula 228 están dimensionados para proporcionar un volumen de caudal superior al que atraviesa el conducto 226 más las fugas a la zona definida entre el alojamiento de cojinete y la placa base del elemento helicoidal orbitante 222, la fuerza de empuje que actúa sobre el elemento helicoidal orbitante 222 quedará descargada, permitiendo de este modo que la fuerza del fluido dentro de la cámara de compresión desplace el elemento helicoidal orbitante 222 axialmente, separándolo del elemento helicoidal no orbitante 224. Tan pronto como se cierra la electroválvula 228, el caudal de fugas del fluido a presión intermedia dentro de la parte inferior 216 de la carcasa 12, junto con el flujo del conducto 226, restablecerán rápidamente la fuerza de empuje sobre el elemento helicoidal orbitante 222, con lo cual se reanudará la plena compresión. De nuevo, igual que con cada una de las realizaciones anteriores, la actuación cíclica de la electroválvula 228, en respuesta a una señal procedente de un módulo de control (no representado) resultante de unas condiciones adecuadas detectadas en el sistema, dará lugar a la carga y descarga cíclica del compresor, permitiendo de este modo la modulación de la capacidad desde el 100% bajando hasta el 0% de capacidad.

La Figura 15 muestra una realización 236, que combina las características de una carcasa inferior a presión intermedia y una disposición de empuje para el elemento helicoidal orbitante, tal como está representada en la Figura 14, con la disposición de descarga de presión de la Figura 11. En consecuencia, las partes correspondientes de ésta están indicadas por los mismos números de referencia. Además, tal como se ha descrito con referencia a las Figuras 8, 10 y 13, se ha previsto una multitud de muelles 238, posicionados en los rebajes 240, dispuestos en el alojamiento de cojinete principal 242, que actúan sobre la superficie inferior de la placa base del elemento helicoidal orbitante 222. Como se ha señalado antes, los muelles 238 sirven principalmente para forzar el elemento helicoidal orbitante 222 a un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal no orbitante 182 durante el arranque inicial, y también ayudan a la recarga del compresor 236. De nuevo se conseguirá la carga plena y reducida del compresor 236 del mismo modo antes descrito, mediante la actuación cíclica de la electroválvula 196.

Haciendo ahora referencia a la Figura 16, se muestra otra realización más 244 de la presente invención, que en general es similar a la de la Figura 1 y que comprende una carcasa 12 con una placa de separación 246 que divide su interior en una cámara de descarga 248 y una cámara inferior 250, a la presión de aspiración. Un elemento cilíndrico 252 va fijado a la placa 246 y define un paso de fluido 254 para conducir el fluido comprimido desde la boca de descarga 246 del elemento helicoidal no orbitante 258, desplazable axialmente. El elemento helicoidal no orbitante 258 tiene un rebaje anular previsto en la cara superior del mismo, que está separado en unas cámaras superior e inferior 260, 262 respectivamente, mediante la pestaña anular 264 que sobresale radialmente hacia el exterior, prevista en el elemento cilíndrico 252. Un conducto 266 pone en comunicación fluida la cámara inferior 262 con una bolsa de compresión a la presión intermedia, para proporcionar una fuerza de empuje para llevar el elemento helicoidal no orbitante 252 a un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal orbitante 268. Un elemento de placa anular 269 va fijado al elemento helicoidal no orbitante 258, que ajusta de forma hermética y deslizante con el elemento tubular 252, y sirve para cerrar la parte superior de la cámara 260. En el elemento helicoidal no orbitante 258 está prevista también una válvula de retención 270 para descarga en respuesta a la presión.

También está prevista una electroválvula 270 de dos vías conectada al conducto de descarga 272 por medio del conducto de fluido 274 y a la cámara de separación superior 260 mediante el conducto de fluido 276 y el orificio de paso 278 en el elemento tubular 252. Entre el elemento helicoidal no orbitante 258 y la placa 269 está previsto un orificio de purga 280, que se extiende entre la cámara de separación 260 y la parte inferior interior 250 de la carcasa 12, que se encuentra a la presión de aspiración. El conducto de purga 280 sirve para poner en comunicación continua la cámara de separación 260 con la presión de aspiración. Cuando la electroválvula 270 está en la posición cerrada, el compresor 244 trabajará a plena carga tal como está indicado. Ahora bien, cuando se acciona la electroválvula 270 llevándola a una posición abierta por medio del módulo de control (no representado), en respuesta a unas condiciones seleccionadas detectadas, la cámara de separación 260 quedará sometida a una presión sustancialmente igual a la presión de descarga, venciendo de esta manera la fuerza combinada de la presión de descarga y la presión de aspiración que actúan para forzar el elemento no orbitante 258 contra el elemento helicoidal orbitante 268. Por lo tanto el elemento helicoidal no orbitante 258 se desplazará axialmente hacia arriba, tal como está representado, descargando con ello el compresor 244. Es preciso señalar que en esta realización, las dimensiones de los conductos 274 y 276 y del orificio de paso 278 se deberán elegir con relación a las dimensiones del conducto de purga 280 de manera que permitan que se forme suficiente presión en la cámara de separación 260, para efectuar la descarga. Además, las dimensiones relativas de estos conductos de paso afectarán a la velocidad a la que pueda efectuarse el ciclo de compresor 244 entre las condiciones cargada y descargada, así como al volumen de gas de descarga necesario para efectuar y mantener la descarga.

La realización de la Figura 17 es en general similar a la de la Figura 16 descrita anteriormente, excepto que se incluyen los elementos de empuje a base de muelles 282 en la cámara de presión intermedia. Por lo tanto, los elementos correspondientes están indicados por los mismos números de referencia, con prima. Como se ha señalado anteriormente, los muelles 280 sirven principalmente para ayudar a forzar el elemento helicoidal no orbitante 258 a una relación de sellado con el elemento helicoidal orbitante 268 durante el arranque, pero también actúan para asistir a la recarga del compresor 244. En todos los demás aspectos, el funcionamiento de compresor 244 es sustancialmente idéntico al descrito con referencia a las Figuras 1 y 16 anteriores.

Haciendo ahora referencia a la Figura 18, se muestra otra realización de la presente invención que está indicada de forma general por 284. El compresor 284 comprende una carcasa exterior 12 que tiene una placa de separación 286 que divide su interior en una cámara de descarga 290 y una cámara inferior 292, a la presión de aspiración. Un elemento cilíndrico 294 va sujeto adecuadamente a la placa 286, y tiene un acoplamiento deslizante hermético con una parte cilíndrica de un elemento helicoidal no orbitante 296 desplazable axialmente, con el fin de definir una vía de descarga de caudal de fluido 298 desde la boca de descarga 300. También está prevista una válvula de retención de descarga 302, que responde a la presión, sujeta al elemento helicoidal no orbitante 296 que actúa para impedir el flujo de retroceso del fluido de descarga desde la cámara 290 a las cámaras de compresión. El elemento helicoidal no orbitante 296 incluye un par de zonas anulares escalonadas 304, 306 en su periferia exterior que actúan conjuntamente con las partes complementarias 308, 310 del alojamiento de cojinete principal 312, para definir una cámara de separación generalmente anular 314. El elemento helicoidal no orbitante 296 incluye además una parte de pestaña 316, que sobresale radialmente hacia el exterior, que actúa conjuntamente con una parte de pestaña 318 que sobresale radialmente hacia el interior en el alojamiento de cojinete principal 312, para limitar axialmente el movimiento de separación del elemento helicoidal no orbitante 296.

También está prevista una electroválvula 320, conectada en comunicación fluida con la cámara 314 a través del conducto 322 en el alojamiento de cojinete principal 312 y el conducto de fluido 324. Los conductos de fluido 326 y 328 sirven para interconectar la electroválvula 320 con la conducción de descarga 330 y la conducción de aspiración 332, respectivamente.

De forma similar a lo anteriormente descrito, cuando el compresor 284 trabaja en condiciones normales de plena carga, tal como está representado, la electroválvula 320 estará en una posición en la que ponga la cámara 314 en comunicación fluida con el conducto de aspiración 332 a través del orificio de paso 322 y los conductos de fluido 324 y 328. En estas condiciones, la fuerza de empuje resultante del fluido a la presión de descarga en la cámara 290, que actúa sobre la cara superior del elemento helicoidal no orbitante 296 dentro del conducto de fluido 298, actuará para forzar el elemento helicoidal no orbitante 296 a un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal orbitante 334. Cuando se desee descargar el compresor 284, la electroválvula 320 actuará para poner la cámara 314 en comunicación fluida con el fluido a la presión de descarga a través de los conductos de fluido 326, 324 y el orificio de paso 322. La presión resultante en la cámara 314 actuará entonces para vencer la fuerza de empuje ejercida sobre el elemento helicoidal no orbitante 296, dando lugar a que se desplace axialmente hacia arriba, tal como está representado, dejando de estar el acoplamiento sellado con el elemento helicoidal orbitante 334, y descargando de este modo al compresor 284. Para volver a cargar el compresor 296, la electroválvula 320 actuará para poner en comunicación el fluido a la presión de descarga en la cámara 314 con el conducto de aspiración 332, a través del orificio de paso 322 y los conductos de fluido 324, 328, permitiendo de esta manera que la fuerza de empuje que actúa sobre el elemento helicoidal no orbitante 296 lo desplace axialmente hacia abajo, volviendo a ponerlo en acoplamiento desellado con el elemento helicoidal orbitante 334. De forma similar y tal como se ha señalado anteriormente, el funcionamiento de la electroválvula 320 estará controlado por un módulo de control adecuado (no representado), en respuesta a las condiciones del sistema detectadas por uno o varios sensores, con el fin de cargar y descargar cíclicamente el compresor 284 según se requiera.

Otra realización de la presente invención está representada en la Figura 19, indicada de forma general por 336, que es semejante a la realización representada en la Figura 18. En consecuencia, las partes correspondientes de ésta se han indicado por los mismos números de referencia, con prima. En esta realización, la parte inferior 292' de la carcasa 12' se encuentra a la presión intermedia, suministrada a través del conducto 338 en el elemento helicoidal orbitante 334', que actúa también para ejercer sobre éste una fuerza de empuje dirigida hacia arriba. Adicionalmente, el elemento anular 340, que incluye las partes escalonadas 308', 310', está fabricada por separado y sujeta al alojamiento de cojinete principal 342. El elemento anular 340 incluye también una parte 344 que se extiende con una relación de superposición con la placa base del elemento helicoidal orbitante 334', y actúa para limitar el movimiento hacia arriba del mismo, cuando el compresor 336 se encuentra en condición descargada. Adicionalmente está previsto un conducto de aspiración flexible interno 346, conectado al conducto de aspiración 332' y al elemento helicoidal no orbitante 296'. En la conexión del conducto 346 con el elemento helicoidal no orbitante 296' está prevista una válvula de retención 348, que sirve para impedir el flujo de retorno del fluido a compresión, cuando se descarga el compresor 336. Opcionalmente está dispuesto también en el conducto de aspiración 332' un dispositivo de control de aspiración 350, corriente arriba del punto en el cual está conectado el conducto de fluido 328. El dispositivo de control de aspiración 350 estará controlado por el módulo de control (no representado), y actuará para limitar el flujo de gas de aspiración a través del conducto de aspiración 332', de manera que la presión reducida que hay corriente abajo de éste, contribuirá a evacuar la cámara 314' durante la transición desde el funcionamiento descargado al funcionamiento cargado, o también durante el arranque inicial del compresor 336. En todos los demás aspectos, el funcionamiento, incluida la carga descarga cíclica del compresor 336, será sustancialmente la misma que se ha descrito anteriormente.

En la Figura 20 se ha ilustrado otra realización más, que está indicada de forma general por 352. El compresor 352 comprende el elemento helicoidal no orbitante 354 que va fijado desplazable axialmente al alojamiento de cojinete principal 356, mediante una multitud de casquillos 358 sujetos en posición por elementos de fijación 360. Los casquillos 358 y los elementos de fijación 360 actúan conjuntamente para posicionar con exactitud y de forma no rotativa el elemento helicoidal no orbitante 354, pero permitiendo un movimiento axial limitado del mismo. Otro anillo con pestaña anular 362 va sujeto al elemento helicoidal no orbitante 354, que actúa conjuntamente con un elemento de pestaña anular 364 dispuesta fija radialmente hacia el exterior, para definir entre ellos una cámara de separación estanca 366. El elemento anular 364 tiene un orificio de paso 368, el cual va conectado un extremo de un conducto de fluido 370, mientras que el otro extremo del mismo va conectado a la electroválvula 372. De forma similar a la anteriormente descrita, la electroválvula 372 incluye los conductos de fluido 374 y 376 conectados al conducto de descarga 378 y al conducto de aspiración 380, respectivamente. El funcionamiento del compresor 352 será sustancialmente idéntico al descrito anteriormente, actuando la electroválvula 372 para poner cíclicamente la cámara 366 en comunicación fluida con el fluido a la presión de descarga y el fluido a la presión de aspiración, con el fin de cargar descargar con ello cíclicamente el compresor 352.

La Figura 21 representa otra realización más, 382, de la invención que nos ocupa. El compresor 382 combina la disposición de cámara de separación del compresor 352 con la disposición de alimentación de gas de aspiración y carcasa a la presión intermedia del compresor 336 representada en la Figura 19. En consecuencia, las partes de éste que se corresponden están indicadas por los mismos números con doble prima, y el funcionamiento del mismo será sustancialmente el mismo que se ha descrito anteriormente.

La Figura 22 muestra otra variante de la presente invención. El compresor 384 es sustancialmente el mismo que está representado en la Figura 16, con la excepción de que el compresor 384 incluye una electroválvula de dos vías 386 conectada al conducto de aspiración 388 a través del conducto de fluido 390, una disposición modificada del conducto de paso, tal como se describe más adelante, y la omisión del elemento de cubierta 269 que define la cámara superior 260. En consecuencia, las partes que se corresponden con partes similares del compresor 244 están indicadas por números semejantes, con doble prima. Adicionalmente, la disposición de montaje para el elemento helicoidal no orbitante desplazable axialmente 258'' es sustancialmente idéntica a la descrita con referencia a la Figura 20, y por lo tanto las partes de éste que se corresponden están indicadas por números similares, con prima. En esta realización, la electroválvula esta también conectada a la cámara 262'' a través del primer conducto del fluido 392, un segundo conducto de fluido interno flexible 394 y el orificio de paso 396 que se extiende radialmente, previsto en el elemento helicoidal no orbitante 258''. Además, están previstos una multitud de muelles de separación 398 posicionados coaxiales con los casquillos 358' y que se extienden entre el alojamiento de cojinete principal 400 y la superficie inferior del elemento helicoidal no orbitante 258''.

En condiciones de funcionamiento normal a plena carga, el elemento helicoidal no orbitante 258'' estará forzado a un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal orbitante 268'', mediante la fuerza combinada resultante de la presión de descarga que actúa sobre la cara superior del elemento helicoidal no orbitante 258'', dentro del conducto 254'', y el fluido a presión intermedia en el interior de la cámara 262'', conducido allí a través del orificio de paso 266''. En estas condiciones, la electroválvula 386 estará en posición cerrada, impidiendo de este modo la comunicación fluida entre la cámara 262'' y el conducto de aspiración 388. Cuando las condiciones detectadas en el sistema indiquen que se desee descargar el compresor 384, la electroválvula 386 se abrirá, purgando desde modo la cámara 262'' en comunicación con el conducto de aspiración 388 a través del orificio de paso 396 los conductos de fluido 394, 392 y 390, descargando de este modo la fuerza a presión intermedia que empuja el elemento helicoidal no orbitante 258''. Al descargar esta fuerza de empuje, la fuerza combinada del fluido a compresión entre las volutas de las hélices y la fuerza ejercida por los muelles 398, actuará para desplazar el elemento helicoidal no orbitante 258'' axialmente, alejándolo de y abriendo el acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal orbitante 268'', descargando de este modo el compresor 384. Por supuesto es preciso que el orificio de paso 396, los conductos de fluido 394, 392 y 390 y la electroválvula 386 deberán estar todos ellos dimensionados con relación a las dimensiones del orificio de paso 266'', para asegurar la purga adecuada de la cámara 262''. La carga y descarga cíclica del compresor 384 se conseguirá sustancialmente de la misma manera a la descrita anteriormente, en respuesta a las condiciones del sistema.

La presente invención también es muy adecuada para ser aplicada a compresores de tipo helicoidal de doble rotación. Estas realizaciones están ilustradas en las Figuras 23 a 28.

Haciendo primeramente referencia a la Figura 23, se puede ver allí un compresor de tipo helicoidal de doble rotación, indicado de forma general por 402. El compresor 402 incluye un primer y un segundo elemento helicoidal 404 y 406, alojados de forma rotativa en el interior de una carcasa exterior 408, mediante unos elementos de cojinete superior e inferior 410, 412, distanciados axialmente el uno respecto al otro. El elemento de cojinete superior 410 está formado en el elemento de placa 415, que sirve también para definir una cámara de descarga 414 a cuyo interior se dirige el fluido comprimido que sale por la boca de descarga 416 en el elemento helicoidal superior 404, a través del conducto 418. También está prevista una válvula de retención de descarga 420 colocada encima de la boca de descarga 416. El elemento helicoidal inferior 406 va apoyado dentro de y de forma rotativa en un cojinete inferior 422. Una carcasa superior 424 rodea al elemento helicoidal superior 404, va fijada al alojamiento inferior 422 y actúa conjuntamente con el alojamiento inferior 422 y el elemento helicoidal superior 404 para definir una cámara de empuje a presión intermedia 426 y una cámara de separación 428. En el elemento helicoidal superior 404 está previsto un conducto de fluido 430 que se extiende desde una bolsa de compresión situada a la presión intermedia, a la cámara de empuje 426, para suministrar fluido a presión a ésta, el cual en combinación con el fluido a presión de descarga que actúa sobre el elemento helicoidal superior 404 dentro del conducto de paso 418, servirá para forzar al elemento helicoidal superior 404 a un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal inferior 402, durante el funcionamiento a plena carga.

En el elemento helicoidal superior 404 está previsto además, un segundo orificio de paso 432, que se extiende desde la cámara de separación 428 a un rebaje anular 434 formado en la periferia exterior de la parte superior de un buje cilíndrico 436, del elemento helicoidal superior 404. El rebaje anular 434 está en comunicación fluida con un orificio de paso 438 previsto en el cojinete 410 y que se extiende radialmente hacia el exterior a través de la placa 415.

También está prevista una electroválvula 440, cuyo funcionamiento está destinado a ser controlado por un módulo de control (no representado), que responde a las condiciones del sistema, detectadas por detectores adecuados (tampoco representados). La electroválvula 440 comprende un primer conducto de fluido 442, conectado a un conducto 438, un segundo conducto de fluido 444 conectado al conducto de descarga 448 y un tercer conducto de fluido 450 conectado al conducto de aspiración 452.

Cuando el compresor 402 está trabajando en condiciones de plena carga, la electroválvula 440 estará en una posición en la que ponga la cámara de separación 428 en comunicación fluida con el conducto de aspiración 452a través del orificio de paso 432, del rebaje 434, del orificio de paso 438 y de los conductos de fluido 442 y 450. Con el fin de descargar el compresor 402, la electroválvula actuará para conectar la cámara 428 al conducto de descarga 448, poniendo de este modo ésta a la presión de descarga. La fuerza resultante del fluido a la presión de descarga en la cámara 428 actuará para desplazar axialmente el elemento helicoidal 404, alejándolo de y abriendo el acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal 402, descargando de este modo el compresor. El funcionamiento cíclico de la electroválvula dará lugar a la descarga cíclica del compresor 402, sustancialmente del mismo modo que se ha descrito anteriormente.

La Figura 24 ilustra otra realización de un compresor de tipo helicoidal doble rotativo 454 conforme a la presente invención. El compresor 454 es sustancialmente idéntico en cuanto a construcción y funcionamiento, al compresor 402, con la excepción de que el compresor 454 no incluye una cámara de empuje a presión intermedia, sino que más bien utiliza únicamente la presión de descarga para forzar al elemento helicoidal superior desplazable axialmente a un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal inferior. En consecuencia, las partes correspondientes del mismo están indicadas por los mismos números de referencia con prima.

Otra realización de un compresor de tipo helicoidal doble rotativo 456 está representada en la Figura 25. El compresor 456 es sustancialmente idéntico a los compresores 402 y 454, con la excepción de que en lugar de la cámara de empuje a presión intermedia prevista en el compresor 402, en cambio el compresor 456 emplea una multitud de muelles 458, que se extienden entre una parte 460 que sobresale radialmente hacia el interior de la carcasa superior 424'' y una cara superior del elemento helicoidal superior 404''. En consecuencia, las partes que se corresponden a partes similares del compresor 402 vienen indicadas por los mismos números de referencia con doble prima. Los muelles 458 sirven para actuar conjuntamente con la presión de descarga en el orificio de paso 418'' para forzar el elemento helicoidal superior 404'' axialmente a un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal inferior 402''. En todos los demás aspectos, el funcionamiento del compresor 456 es sustancialmente idéntico al anteriormente descrito.

La Figura 26 muestra otra realización de un compresor de tipo helicoidal doble rotativo 462. El compresor 462 es muy similar a los compresores 402, 454 y 456, excepto en lo que se indica a continuación, y por lo tanto las partes semejantes del mismo vienen indicadas por los mismos números de referencia con triple prima.

Tal como está representado, el compresor 462 va montado en la parte inferior de una carcasa hermética 464, y en una posición invertida en comparación con los compresores 402, 454 y 456. En el elemento helicoidal 406''' está prevista una boca de descarga 466, que sirve para descargar el fluido comprimido a una cámara 468 a través de la válvula de retención 470, desde donde se dirige al compartimiento del motor 472, dispuesto en la parte superior de la carcasa 464, a través de un orificio de paso 474 que se extiende a través del árbol de accionamiento 465. En el compartimiento del motor 472 está previsto u motor de accionamiento, que comprende un estator 47 y un rotor 480, fijado al cigüeñal 446. El elemento helicoidal desplazable axialmente 404''' va soportado rotativo en un alojamiento de cojinete cilíndrico 482, formado de la parte extrema inferior 483 del alojamiento 464, y actúa conjuntamente con éste para definir una cámara de empuje a la presión de descarga 484 Con el fin de suministrar fluido a la presión de descarga a la cámara 484 está previsto un conducto de paso 486 en el alojamiento de cojinete principal 488, que va conectado a un segundo conducto de paso 490 en la parte inferior del alojamiento 483. El orificio de paso 490 se abre a la cámara 484 y por lo tanto conduce fluido a la alta presión de descarga desde el compartimiento del motor 472 a la cámara 484, para forzar al elemento helicoidal 404''' a un acoplamiento sellado con el elemento helicoidal 406''' durante el funcionamiento normal a plena carga. Un segundo orificio de paso 432 se extiende a través de la parte inferior del alojamiento 483 desde el rebaje 434'' al conducto de fluido 442'''. Es preciso tener en cuenta que la cámara 484 se podría alternativamente someter a presión con fluido a la presión intermedia, preveyendo para ello un orificio de paso a través de la placa base del elemento helicoidal 404''' desde una bolsa de compresión a una presión entre la de aspiración y la de descarga, a la cámara 484, evitando de este modo la necesidad de los orificios de paso 486 y 490. Alternativamente, se podría suministrar fluido a la presión de descarga a la cámara 484 mediante un orificio de paso a través de la placa base del elemento helicoidal 404'', extendiéndose hacia allí desde la bolsa de control a la que se abre la boca 466.

El funcionamiento del compresor 462 será sustancialmente idéntico al del compresor 454, incluida la carga y descarga cíclica del mismo como respuesta a la actuación de la electroválvula 440''', controlada por un módulo de control y los sensores asociados (no representados).

La Figura 27 se refiere a otra realización de un compresor tipo helicoidal doble rotativo 494 en el que el elemento helicoidal motor inferior es desplazable axialmente. El compresor 494 incluye una carcasa exterior 496, dentro de la cual están soportados de forma rotativa unos elementos helicoidales superior e inferior 498, 500. Está prevista una placa de separación 502 que separa la cámara de descarga 504 de la cámara inferior a presión de aspiración 506, para soportar de forma rotativa el elemento helicoidal superior 498 por medio de una parte cilíndrica 510, cuyo interior decide también una vía de descarga para el flujo de fluido 512 desde la boca de descarga 514, a través de la válvula de retención de descarga 516 a la cámara de descarga 504. el elemento helicoidal superior 498 incluye una cavidad anular 518 que se abre hacia el exterior frente al elemento helicoidal inferior 500. Un elemento de pistón de forma anular 520 está dispuesto desplazable en su interior y actúa para ejercer una fuerza de separación sobre el elemento helicoidal inferior 500, como respuesta a la presión de la cámara de separación 522 situada encima del elemento de pistón 520. Con el fin de suministrar fluido a la presión de descarga a la cámara 522, se ha previsto un orificio de paso 524 en el elemento helicoidal 498, que se extiende hacia arriba desde la cámara 522, a través de la parte cilíndrica 510 y que se abre radialmente hacia el exterior desde ésta al rebaje anular 526. Un segundo orificio de paso 528 se extiende en dirección generalmente radial hacia el exterior a través de la placa 502 y conecta con el conducto de fluido 530, que a su vez va conectado a la electroválvula 532. La electroválvula 532 tiene también un conducto de fluido 534 que se extiende desde ésta al conducto de descarga 536, y otro conducto de fluido 538 que se extiende desde allí al conducto de aspiración 540.

El elemento helicoidal inferior 500 va soportado de forma rotativa por medio del cojinete inferior 542, e incluye una parte de buje central 544 con acanaladuras internas, adaptado para alojar de forma desplazable axialmente un árbol de accionamiento 546, con acanaladuras complementarias. En la placa base del elemento helicoidal inferior 500 está formado un orificio de paso de sangrado de la presión intermedia 548, que sirve para conducir fluido a la presión de empuje desde una bolsa de compresión que está a la presión intermedia, a una cámara de empuje 550 situada debajo. Un elemento de placa 552 va fijado al elemento helicoidal superior 598, e incluye un rebaje anular 554 en el cual va colocado un retén anular 556. El retén 556 asienta contra la superficie interior del elemento helicoidal inferior 500, para sellar la cámara 550 con relación a la cámara 506 que está a la presión de aspiración.

Durante el funcionamiento a plena carga, el elemento helicoidal inferior 500 será forzado axialmente hacia arriba a un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal superior 498, debido a la fuerza del fluido a presión intermedia en la cámara 550. En estas condiciones, la electroválvula estará en una posición tal que ponga la cámara 522 en comunicación fluida con el conducto de aspiración 540. Cuando las condiciones del sistema indiquen que se desee un rendimiento de capacidad inferior, se activará la electroválvula llevándola a una posición en la que ponga la cámara 522 en comunicación fluida con el conducto de descarga 536, poniendo así bajo presión la cámara 522 y efectuando un movimiento axial descendente del pistón 520. El pistón 520 a su vez desplazará axialmente hacia abajo al elemento helicoidal inferior 500, rompiendo el acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal superior 498. Cuando la electroválvula efectúa su ciclo de retorno a una posición en la que se ponga en comunicación la cámara 522 con el conducto de aspiración 540, la fuerza de empuje resultante de la presión intermedia de la cámara 550 volverá a llevar al elemento helicoidal inferior 520 a un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal superior 498. El funcionamiento cíclico entre funcionamiento en carga y descargado se controlará entonces de forma similar a la descrita anteriormente por medio de un módulo de control y los sensores correspondientes.

La Figura 28 muestra otra realización de un compresor doble rotativo 558, que es sustancialmente el mismo que el descrito con referencia a la Figura 27, excepto en lo que se indica a continuación. Por lo tanto, las partes semejantes del mismo van indicadas por los mismos números de referencia, con prima. El compresor 558 utiliza fluido a la presión de descarga suministrado a la cámara 550' a través del orificio de paso 560, para forzar al elemento helicoidal inferior 500' a un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal superior 498'. Por lo demás, el funcionamiento del compresor 558 es sustancialmente idéntico al descrito anteriormente.

Otro compresor 562 que incorpora otra realización de la presente invención está representado en la Figura 29. El compresor 562 es similar al compresor 352 representado en la Figura 20, excepto en lo indicado más adelante, y en consecuencia las partes similares del mismo están indicadas por los mismos números de referencia con triple prima. El compresor 562 incluye una placa de separación 564 que forma una parte de la carcasa exterior 566 y separa el interior de la misma en una cámara de descarga a alta presión 568 y una parte a la baja presión de aspiración 570. La placa de separación 564 incluye una parte cilíndrica central 572 que está preparada para alojar de forma hermética y desplazable una parte cilíndrica 574 del elemento helicoidal no orbitante desplazable axialmente 354'''. La parte cilíndrica 574 incluye una multitud de orificios radiales 576 que están alineados con orificios 578 en la parte 572, para definir una vía de flujo de descarga de gas 579 desde la boca de descarga 580, a través de la válvula de retención de descarga 582 a la cámara de descarga 568. La placa de cubierta 584 va fijada a la parte cilíndrica 574 para cerrar el extremo superior del conducto de paso 579, y actúa también conjuntamente con la parte cilíndrica 572 para definir entre ellas una cámara de empuje 586 a la presión intermedia. Un conducto de fluido 588 se extiende desde una bolsa de compresión situada a la presión intermedia hasta la cámara 586, y sirve para suministrar fluido a presión para empujar axialmente al elemento helicoidal móvil 354''' a un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal orbitante 590. El funcionamiento del compresor 562, incluida la carga y descarga cíclica, es sustancialmente idéntico al descrito con referencia al compresor 352 y a las demás realizaciones descritas anteriormente.

La Figura 30 ilustra un compresor 592 que incorpora otra modificación de la presente invención. El compresor 592 es sustancialmente idéntico al compresor 562 de la Figura 29, excepto en lo indicado más adelante, y por lo tanto las partes similares del mismo están indicadas por los mismos números de referencia con cuádruple prima. El compresor 592 incluye una electroválvula de dos vías 594 que tiene un conducto de fluido 596 conectado a la cámara 586'''' y un segundo conducto de fluido 598 conectado al conducto de aspiración 380''''. Además se omiten los elementos 362''' y 364''' y en lugar de ellos están previstos unos muelles de empuje 600 situados en relación coaxial rodeando los casquillos 358''''.

En condiciones de trabajo a plena carga, la fuerza de empuje resultante del fluido a la presión intermedia en la cámara 586'''', forzará al elemento helicoidal no orbitante 354'''', desplazable axialmente, hacia abajo a establecer un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal orbitante 590'''', de la misma manera que se ha expuesto anteriormente, superando la fuerza de separación resultante de los muelles 600. Cuando las condiciones indiquen que sea deseable la descarga, la electroválvula 594 conmutará desde una posición cerrada (que impide la comunicación de la cámara 586'''' con la aspiración durante el funcionamiento a plena carga), a una posición abierta, con lo cual se comunica la cámara 586'''' con el conducto de aspiración 380'''', descargando la fuerza de empuje ejercida sobre el elemento helicoidal 354''''. Cuando se descarga esta fuerza de empuje, la fuerza de los muelles 600 junto con la presión del fluido a compresión actuará para mover hacia arriba el elemento helicoidal 354'''', desplazable axialmente, rompiendo el acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal orbitante 590''''. Igual que antes, la electroválvula 594 funcionará de forma cíclica gracias al medio de control que responde a los correspondientes sensores, para cargar y descargar cíclicamente el compresor 592 y conseguir así el grado de modulación de capacidad deseado.

Mientras que las realizaciones anteriores han estado orientadas principalmente a compresores con motor hermético, la presente invención también es muy adecuada para ser utilizada con compresores que utilicen un accionamiento exterior, tal como por ejemplo los compresores de los sistemas de acondicionamiento de aire de automóviles. El uso de la presente invención en un entorno tal puede eliminar la necesidad de los caros sistemas de embrague que se utilizan corrientemente en los sistemas actuales.

La Figura 31 ilustra un compresor 602, que está orientado específicamente para ser utilizado con una fuente de energía exterior. El compresor 602 tiene una construcción similar al compresor 244 de la Figura 16, excepto en lo indicado más adelante, y en consecuencia las partes similares del mismo están indicadas por los mismos números de referencia con triple prima.

El compresor 602 incorpora una electroválvula de tres vías 604, a diferencia de la electroválvula de dos vías del compresor 244, y por lo tanto incluye los conductos de fluido 606, conectados a la conducción de descarga 272'''' y un segundo conducto de fluido 608 conectado al conducto de aspiración 610. Hay que señalar que se podría utilizar una electroválvula de dos vías con la misma disposición, si se desease. Pero dado que la electroválvula 604 está diseñada para poner directamente en comunicación la cámara superior 260'''' con los conductos de aspiración 610 durante la descarga, se omite el conducto de comunicación constantemente abierto 280 previsto en el compresor 244. El árbol de accionamiento 612 del compresor 602 se extiende hacia el exterior de la carcasa 614, a través de unos elementos de cojinete 616 y elementos de sellado 618 adecuados, y está previsto para ser conectado a una fuente de energía exterior adecuada, tal como el motor de un automóvil, por medio de un conjunto convencional de polea y correa trapezoidal, o similar.

Durante el funcionamiento, la fuente de energía exterior moverá de forma continua el árbol de accionamiento 612, efectuando con ello el movimiento orbital continuo del elemento helicoidal orbitante 268''''. Cuando las condiciones del sistema indiquen que se requiere enfriamiento, la electroválvula 604 se posicionará, gracias a unos medios de control adecuados, de manera que ponga la cámara 260''' en comunicación fluida con el conducto de aspiración 610, descargando con ello cualquier fuerza de separación resultante de ello y permitiendo que la cámara 262'''', que está alimentada con fluido a la presión intermedia a través del conducto 266'''', genere una fuerza de empuje, que junto con la fuerza de empuje resultante del fluido a la presión de descarga que actúa sobre la superficie del elemento helicoidal no orbitante 258'''' en el conducto 254'''', forzará al elemento helicoidal no orbitante 258'''' a un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal orbitante 268''''. Una vez que se haya cumplido los requisitos del sistema, el compresor 602 se descargará por la actuación de la electroválvula 604 que irá a una posición en la que la cámara 260'''' se pone en comunicación fluida con el conducto de descarga 272'''', dando así lugar a la creación de una fuerza de separación que actuará para desplazar el elemento helicoidal no orbitante axialmente, rompiendo el acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal orbitante 268''''. El control cíclico del compresor 602 se puede conseguir de la misma manera antes descrita, evitando de esta manera la necesidad de un embrague, cuando un sistema de este tipo se utiliza en una aplicación en el automóvil.

Mientras que las realizaciones anteriores estaban todas dirigidas al empleo del mismo fluido que se estaba comprimiendo, para efectuar la descarga de los compresores respectivos, existe también la posibilidad de conseguir esa descarga mediante el uso de otros tipos de medios que generen fuerzas para efectuar el desplazamiento axial de uno u otro de los dos elementos helicoidales. Estas disposiciones están representadas y se describirán con referencia a las Figuras 32 a 34.

Haciendo primeramente referencia a la Figura 32, está allí representado un compresor hermético 620, que incluye una carcasa 622 con una placa 624 que actúa para separar el interior de aquella en una cámara de descarga 626 y una parte inferior 628 que está a la presión de aspiración. En el interior de la carcasa 622 va fijado un alojamiento de cojinete 630, que soporta de forma rotativa al cigüeñal 632, que está conectado para accionar el elemento helicoidal orbitante 634. Sobre el alojamiento de cojinete 630 va montado un elemento helicoidal no orbitante desplazable axialmente 636, por medio de los casquillos 638 y elementos de fijación 640, de tal manear que el elemento helicoidal 636 se puede mover desplazándolo a lo largo de los casquillos 638, pero se le impide el movimiento circular o radial. El elemento helicoidal no orbitante 636 incluye en su cara superior una cámara 642 de empuje a presión, en la cual se penetra un extremo del elemento anular con pestaña 644. El otro extremo del elemento con pestaña 644 va fijado a la placa 624. Una parte cilíndrica 646 del elemento helicoidal no orbitante 636 sobresale hacia arriba a través del elemento de forma anular con pestaña 644, al interior de la cámara de descarga 626 para definir un conducto de descarga 648 que se extiende hacia arriba desde la boca de descarga 650, a través de la válvula de retención de descarga 652. Junto al extremo superior de la parte 646 están previstos una multitud de orificios radiales 654 separados circularmente, para poner el conducto 648 en comunicación fluida con la cámara de descarga 626. Sobre el extremo superior de la parte 646 va fijada una placa de cubierta 656, que incluye también en la misma unos orificios 658 para permitir el paso del fluido de descarga a la cámara de descarga 626. El elemento helicoidal no orbitante 636 comprende también un conducto de paso 660 que se extiende desde una bolsa de compresión situada a la presión intermedia a la cámara de empuje 642, pudiendo suministrarse el fluido a la presión intermedia a la cámara 642 para empujar axialmente el elemento helicoidal no orbitante 636 a un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal orbitante 634 durante el funcionamiento normal a plena carga. Por supuesto, esta fuerza de empuje a presión intermedia está asistida por la presión de descarga que actúa contra las caras superiores del elemento helicoidal no orbitante 636.

En esta disposición está previsto un mecanismo de descarga 662, que incluye un actuador adecuado 664 para la aplicación de la fuerza, soportado en un elemento de soporte cilíndrico con pestaña 666, que a su vez va fijado herméticamente a una brida 668 dispuesta en la parte superior de la carcasa 622. Un vástago del actuador 670 se extiende hacia abajo a través de la pieza 666 y la brida 668, y tiene su extremo inferior conectado a la placa de cubierta 656. El actuador 664 puede ser cualquier tipo adecuado para aplicación de la fuerza que sea capaz de ejercer una fuerza de tracción en el elemento helicoidal no orbitante 636, tal como por ejemplo un solenoide activado eléctricamente, un conjunto de pistón y cilindro actuado neumáticamente o mediante otro fluido, o cualquier otro tipo de dispositivo mecánico, magnético, electromecánico, hidráulico, neumático, de gas o de muelle. El funcionamiento del actuador estará controlado por un módulo de control adecuado 672 que responde a las condiciones detectadas en el sistema por unos sensores adecuados 674.

Como se ha señalado antes, en condiciones de funcionamiento a plena carga, la presión intermedia del fluido en la cámara 642 contribuirá junto con el fluido a la presión de descarga en el conducto 648 para forzar el elemento helicoidal no orbitante 636 a un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal orbitante 634. Cuando las condiciones del sistema indiquen que se desea la descarga, el módulo de control 672 efectuará la activación del actuador 664 para que ejerza una fuerza de separación sobre el elemento helicoidal no orbitante 636, desplazándolo de esta manera fuera del acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal orbitante. Cuando se vaya a realizar el funcionamiento a plena carga, se desactivará el actuador 664, permitiendo de esta manera que la fuerza de empuje de la cámara 642 a presión intermedia y la presión de descarga en el conducto 648 vuelvan a desplazar el elemento helicoidal no orbitante 636 a un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal orbitante 634. El actuador 664 estará diseñado para permitir un funcionamiento cíclico rápido, con el fin de permitir la carga y descarga cíclica del compresor 620 de la misma manera que se ha descrito con anterioridad.

La Figura 33 muestra una versión modificada de la disposición de la Figura 32, en la que las partes similares están indicadas por los mismos números de referencia, con prima. En esta realización, el actuador 664' está situado en el interior de la carcasa 622', extendiéndose las conexiones de activación 676 hacia el exterior de aquella. En todos los demás aspectos, el compresor 620' funcionará de la misma manera descrita anteriormente con referencia a la Figura 32.

Haciendo ahora referencia a la Figura 34, está ahí representado un compresor hermético 880 que combina determinadas características empleadas en los compresores de las Figuras 4 y 33. El compresor 880 incluye una carcasa exterior 882, con una placa 884 que divide el interior de aquella en una cámara de descarga superior 886 y una cámara inferior 888 que está a la presión de aspiración. En la cámara inferior 888 está dispuesto un alojamiento de cojinete principal 890 que sirve para soportar de forma rotativa un árbol de accionamiento 892, que está conectado para mover un elemento helicoidal orbitante 894, que también va soportado en el alojamiento de cojinete principal 890. Un elemento helicoidal no orbitante 896 va fijado desplazable axialmente al alojamiento de cojinete principal 890, y comprende en su extremo superior una cavidad definida por unas proyecciones cilíndricas radiales interiores y exteriores 898, 900 respectivamente. Una pieza de forma cilíndrica con pestañas 902 va ajustada herméticamente a la placa 884 y se extiende hacia abajo, entre las proyecciones 898 y 900, con ajuste hermético desplazable, para dividir la cavidad en una cámara de separación superior 904 y una cámara inferior de empuje a la presión intermedia 906. Un orificio de paso 907 en el elemento helicoidal no orbitante 896 actúa para poner en comunicación fluida la cámara de empuje 906 con una bolsa de fluido que esté siendo sometida a la compresión, y a una presión intermedia entre la de aspiración y descarga. El interior de la pieza 902 actúa conjuntamente con la proyección 898 para definir una vía de descarga del gas 908 que se extiende desde la boca de descarga 910 a la cámara de descarga 886, a través de la válvula de retención de descarga 912.

Como se puede ver mejor con referencia a la Figura 34A, en la pieza 902 está previsto un orificio 914 que se extiende axialmente, en cuyo interior está dispuesto un elemento de válvula 916 desplazable axialmente. El elemento de válvula 916 incluye una parte de diámetro reducido 918 próxima al extremo inferior del mismo, que cuando el elemento de válvula se encuentra en una primera posición, actúa para poner en comunicación fluida la cámara de separación 904 con el fluido a la presión de descarga en el conducto 908, a través de los orificios de paso 920 y 922 que se extienden radialmente, y cuando se encuentra en una segunda posición, para poner la cámara de separación 904 en comunicación fluida con el fluido a la presión de aspiración en la zona 888 a través de los orificios de paso 922 y 924 que se extienden radialmente. Adicionalmente hay un orificio radial de purga 926 que se extiende hacia el exterior desde el fondo del orificio 914 al conducto de descarga 908, para facilitar el movimiento del elemento de válvula 916 en su interior.

Tal como se puede ver, el elemento de válvula 916 se extiende axialmente hacia arriba, a través de la cámara de descarga 886 y hacia el exterior a través de la carcasa 882, y está acoplado a un actuador adecuado 928 fijado a la carcasa 882, y que actúa para desplazarlo entre la primera y segunda posiciones antes indicadas. Un racor 930 rodea al elemento de válvula 916 en su paso a través de la carcasa 882, y contiene retenes adecuados para impedir las fugas de fluido de la cámara de descarga 886. El actuador 918 puede ser cualquier dispositivo adecuado que tenga la capacidad de ejercer un movimiento recíproco sobre el elemento de válvula 916, entre las indicadas primera y segunda posiciones, incluyendo por ejemplo un solenoide o cualquier otro dispositivo eléctrico, electromecánico, mecánico, neumático o de actuación hidráulica. También es preciso señalar que si se desea, el actuador puede ir montado en el interior de la carcasa 882.

Durante el funcionamiento a plena carga, la presión intermedia de fluido en la cámara de empuje 906, juntamente con la presión de descarga que actúa contra la superficie del elemento helicoidal no orbitante 896 en el conducto de paso 908, empujará al elemento helicoidal no orbitante 896 axialmente a establecer un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal orbitante 894. En este momento, el elemento de válvula 916 estará en una posición tal, que ponga en comunicación fluida la cámara de separación 904 con la zona 888 que está a la presión de aspiración, a través de los conductos de paso 922 y 924. Con el fin de descargar el compresor 880, el actuador 928 actuará para mover el elemento de válvula 916 a una posición en la que ponga en comunicación fluida la cámara de separación 904 con el fluido de la presión de descarga en el conducto 908 a través de los orificios 920 y 922, poniendo así a presión la cámara 904. La fuerza resultante de haber puesto a presión la cámara 904 desplazará el elemento helicoidal no orbitante fuera de su acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal orbitante 894 para descargar de este modo el compresor 880. Con el fin de volver a cargar este compresor 880, el actuador 928 actúa para permitir a la válvula 916 que vuelva a su posición inicial en la que la presión de descarga en la cámara 904 se purgará hacia la zona 888, que está a la presión de aspiración, a través de los conductos 922 y 924, permitiendo de este modo que la presión intermedia en la cámara 906 y el fluido de la presión de descarga en el conducto 908 desplacen el elemento helicoidal no orbitante nuevamente a su acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal orbitante 894. La actuación cíclica pulsante en el tiempo del actuador 928 permitirá de este modo que se module la capacidad del compresor 880, sustancialmente del mismo modo al que se ha descrito con anterioridad.

La Figura 35 muestra otra versión de las disposiciones representadas en las Figuras 32 y 33. En esta realización, el compresor 678 incluye un elemento helicoidal no orbitante 680 que va montado fijo en el alojamiento de cojinete 682, estando el elemento helicoidal orbitante 684 diseñado para poder desplazarse axialmente. El compresor 678 incluye un medio adecuado para la aplicación de una fuerza 686, en forma de una bobina electromagnética anular fijada al alojamiento de cojinete 682 en un alojamiento 688 allí previsto, en una posición situada debajo del elemento helicoidal orbitante 684. En el interior del elemento de aplicación de la fuerza 686 está colocado un elemento 690 que responda magnéticamente de forma adecuada, que apoya contra la cara inferior del elemento helicoidal orbitante 684. En esta realización, la actuación del medio de aplicación de la fuerza 686 actúa para ejercer una fuerza dirigida axialmente hacia arriba sobre el elemento helicoidal orbitante 684, forzándolo así a un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal no orbitante 680. La descarga del compresor 678 se logra desactivando el medio de aplicación de la fuerza 686 y descargando así la fuerza de empuje generada por aquel y permitiendo que la fuerza de separación del fluido a compresión desplace el elemento helicoidal orbitante 684 fuera de su acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal orbitante 680. La carga y descarga cíclica pulsada en el tiempo se puede conseguir fácilmente controlando el medio de aplicación de la fuerza 686, sustancialmente del mismo modo que se ha descrito anteriormente.

Es preciso señalar que, mientras que el compresor 678 se ha descrito utilizando un medio electromagnético para la aplicación de la fuerza, éste se puede sustituir por cualquier otro medio adecuado para aplicación de la fuerza, incluyendo dispositivos mecánicos, magnéticos, electromagnéticos, hidráulicos, neumáticos de gas o mecánicos de tipo muelle.

Las anteriores realizaciones de la presente invención han estado todas ellas dirigidas a diversos medios para efectuar la descarga mediante la separación axial de los respectivos elementos helicoidales. Sin embargo, la presente invención contempla también la posibilidad de conseguir la descarga mediante la separación radial de las superficies de los flancos de las volutas de las hélices, proporcionando de esta manera una vía de fuga entre las bolsas de compresión. Las realizaciones que ilustran este método de descarga están representadas y se describirán haciendo referencia a las Figuras 36 a 44.

Haciendo ahora referencia a la Figura 36, está representado un compresor que incorpora una descarga en dirección radial, y que está indicado de forma general por 692. El compresor 692 es, en general, similar a los compresores antes descritos, y comprende una carcasa exterior 694 con una cámara de descarga 696 y una cámara inferior 698 que está a la presión de aspiración. En el interior de la carcasa 698 va soportado un alojamiento de cojinete 700, al cual va fijado desplazable axialmente un elemento helicoidal no orbitante 702, y un elemento helicoidal orbitante 708 soportado sobre éste, que está preparado para ser accionado por un cigüeñal 706. En el extremo superior del elemento helicoidal no orbitante 702 está prevista una cámara de empuje 708 a presión intermedia, que es alimentada con fluido a la presión intermedia desde una bolsa de compresión a través del conducto 710, para de este modo forzar axialmente el elemento helicoidal no orbitante a establecer un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal orbitante 704.

El alojamiento de cojinete 700 incluye una multitud de cámaras 712 sustancialmente idénticas, separadas periféricamente, en el interior de cada una de las cuales está situado un pistón 714 que puede desplazarse. Cada pistón 714 comprende un vástago 716 que sobresale del mismo axialmente hacia arriba, a través del orificio 718 en la cara superior del alojamiento de cojinete 700, y en un orificio 720 alineado axialmente de forma correspondiente en el elemento helicoidal no orbitante 702. En cada uno de los orificios 720 está dispuesto un muelle 722 que se extiende entre una retención de muelle cilíndrica 724, fijada al elemento helicoidal no orbitante 702, y el extremo superior de cada uno de los vástagos 716, que sirve para ejercer una fuerza de empuje dirigida axialmente hacia abajo sobre aquel. Tal como está representado, cada uno de los vástagos 716 incluye una parte superior 726 de un primer diámetro y una parte inferior 728 de un diámetro mayor. Los vástagos 716 están posicionados en una relación que rodea la periferia del elemento helicoidal orbitante 704. Un conjunto de colector anular 729 va fijado a la parte inferior del alojamiento de cojinete principal 700, y cierra el extremo inferior de las respectivas cámaras 712. El conjunto de colector 729 incluye un conducto anular 731, desde el cual se extienden hacia arriba al interior de cada una de las cámaras 712 los respectivos conductos de paso 733 que se extienden axialmente.

Como se puede ver mejor haciendo referencia a la Figura 37, el muñón excéntrico 730 del cigüeñal 706 va conectado para arrastrar al elemento helicoidal orbitante por medio de un casquillo 732, dispuesto giratorio en el interior del buje 734, previsto en el elemento helicoidal orbitante 704. Los casquillos 732 incluyen un orificio 736 de forma general ovalada, con un plano 738 a lo largo de uno de los lados del mismo, que está preparado para alojar el muñón excéntrico 730, que también incluye un plano 740 que se puede acoplar con el plano 738, a través del cual se transmiten las fuerzas de arrastre al elemento helicoidal orbitante 704. Tal como se puede ver, el orificio 736 tiene una dimensión tal que el casquillo y el correspondiente elemento helicoidal orbitante 704 se pueden mover el uno con relación al otro de tal manera que el radio orbitante a través del cual se mueve el elemento helicoidal orbitante se puede reducir desde un radio máximo, en el que las superficies de los flancos de las volutas de las hélices están en acoplamiento de sellado las unas con las otras, hasta una distancia mínima en la que las superficies de los flancos están separadas entre sí.

El compresor 692 también lleva una electroválvula 742, con un conducto de fluido 744 conectado al conducto anular 731, un segundo conducto de fluido 746 conectado al conducto de aspiración 748 y un tercer conducto de fluido 750 conectado al conducto de descarga 752.

Durante el funcionamiento a plena carga, la electroválvula 742 estará en una posición tal que ponga en comunicación fluida cada una de las cámaras 712 con el conducto de aspiración 748, a través de los orificios 733, el conducto 731 y los conductos de fluido 744 y 746. De este modo, cada uno de los pistones y los vástagos correspondientes se mantendrá en posición descendida por los muelles 722, con lo cual el elemento helicoidal orbitante quedará libre para orbitar con su radio máximo. Cuando el elemento helicoidal no orbitante 702 desplazable axialmente es forzado a un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal orbitante 704 por la cámara de empuje 708, entonces el compresor 692 trabajará a plena capacidad. Con el fin de descargar el compresor 692, se activará la electroválvula para poner en comunicación fluida el conducto de descarga 752 con la cámara anular 731, que a su vez someterá a presión a cada una de las cámaras 712 con fluido a la presión de descarga, para forzar cada uno de los pistones 714 y los vástagos correspondientes 716 para que se desplacen axialmente hacia arriba, a la posición totalmente elevada tal como está representada en la Figura 39. Debido a que la fuerza del fluido a la presión de descarga que actúa sobre los respectivos pistones 714 no será suficiente para superar las fuerzas que empujan radialmente hacia el exterior al elemento helicoidal orbitante, los vástagos 716 se desplazarán hacia arriba en forma secuencial según se va alejando de ellos el elemento helicoidal orbitante. Una vez que todos los vástagos se hayan desplazado hacia arriba, la parte de mayor diámetro 728 de los vástagos 716 se encontrarán en una posición adecuada para ajustarse a los escotes en arco 754 previstos alrededor de la periferia del elemento helicoidal orbitante 704, tal como se puede ver mejor haciendo referencia a la Figura 38, dando con ello lugar a que el radio orbitante del elemento helicoidal orbitante 704 quede reducido al mínimo, donde las superficies de los flancos de éste dejan de estar en acoplamiento sellado y el compresor está totalmente descargado. Es preciso señalar que los vástagos 716 estarán distanciados entre sí periféricamente de tal modo que por lo menos dos vástagos adyacentes estarán encajados en los correspondientes recortes 754 a lo largo de la órbita del elemento helicoidal orbitante 704. Cuando se vaya a reanudar el funcionamiento en carga, la electroválvula volverá a una posición en la que la cámara 712 se purga hacia el conducto de aspiración 748 a través de los conductos 733, 731 y los conductos de fluido 744 y 746, permitiendo de este modo que los muelles 722 empujen hacia abajo cada uno de los vástagos 716 y sus correspondientes pistones 714, a una posición en la que la parte de diámetro reducido 726 de los vástagos respectivos quede posicionada en relación radialmente separada de los recortes 754, y el elemento helicoidal orbitante 704 esté en condiciones de recuperar su radio orbital completo, reanudándose la compresión a plena capacidad.

La Figura 40 muestra en 756 una versión modificada de la realización de las Figuras 36 a 39, donde se utiliza una electroválvula de dos vías 758 con los conductos de fluido 760 y 762 conectados a la cámara 712 y al conducto de descarga 752' respectivamente. En esta realización, cada una de las cámaras 712 incluye un orificio de paso 764 en su extremo inferior, que está en constante comunicación con la parte inferior 698' de la carcasa 694', que se encuentra a la presión de aspiración. Por lo tanto, cada una de las cámaras 712' se purgará constantemente con la aspiración. Para descargar el compresor 756, se abre la electroválvula con lo cual se pone en comunicación fluida cada una de las cámaras 712' con el fluido a la presión de descarga procedente del conducto de descarga 752', forzando a cada uno de los pistones 714' a una posición elevada. Las partes restantes del compresor 756 son sustancialmente idénticas a las del compresor 692, y en consecuencia van indicadas por los mismos números de referencia, con prima. De modo similar, el funcionamiento del compresor 756 será sustancialmente idéntico al del compresor 692 en todos los demás aspectos.

Otra modificación de las realizaciones representadas en las Figuras 36 a 40 puede verse en 766 en las Figuras 41 y 42. En esta realización, están suprimidas las partes recortadas 754, y en su lugar hay dos orificios circulares 768. Igualmente están previstos únicamente dos vástagos 716''. El diámetro de los orificios circulares 768 con relación a la parte de diámetro reducido 726'' de los vástagos 714'' será tal, que haya una ligera holgura entre ellos cuando el elemento helicoidal orbitante 704'' esté orbitando con su radio de órbita máximo. Cuando la parte de mayor diámetro 728'' de los vástagos 716'' se desplaza dentro de los orificios 768, se reducirá al mínimo el radio de la órbita del elemento helicoidal orbitante 704'', interrumpiendo así la relación de sellado entre las superficies de los flancos de las volutas de las hélices.

En esta realización, los muelles 722 han sido además, sustituidos por un conjunto de empuje a la presión intermedia, que incluye un orificio 770 en el elemento helicoidal 702'', que se extiende desde la cámara de empuje a presión intermedia 708'' al extremo superior del elemento 724''. Por lo tanto, los vástagos 716'' serán forzados a una posición descendida por medio del fluido a presión intermedia. En todos los demás aspectos, la construcción y funcionamiento del compresor 766 será sustancialmente idéntica a la del compresor 692, y por lo tanto las partes que se corresponden se han indicado por los mismos números de referencia utilizados en la Figura 35, con doble prima.

Otra disposición para efectuar la descarga radial de un compresor de tipo helicoidal está representada en las Figuras 43 y 44. El compresor 772 es en general de construcción similar al compresor 692, y comprende una carcasa exterior 774 que tiene una placa de separación 776 que divide su interior en una cámara de descarga superior 778 y una parte inferior 780 que está a la presión de aspiración. Dentro de la parte inferior 780 va fijado un alojamiento de cojinete principal, que incluye un primer elemento 782 al cual va fijado el elemento helicoidal no orbitante 784, desplazable axialmente, por medio de los casquillos 786 y los elementos de fijación 788, y que también soporta axialmente al elemento helicoidal orbitante 790. Un segundo elemento 792 del alojamiento de cojinete principal va fijado al extremo inferior del elemento 782, soportando de forma rotativa un cigüeñal de accionamiento 794, y que junto con la primera parte 782 y el elemento helicoidal orbitante 790 definen una cavidad 796, sustancialmente cerrada. El elemento helicoidal orbitante 790 comprende un buje central 797, con una superficie exterior de forma cónica que está preparada para ajustarse para arrastrar un muñón excéntrico 798 dispuesto en el cigüeñal 794, a través de un casquillo de accionamiento 800 situado entre ambos. El muñón 798 y el casquillo de accionamiento 800 son sustancialmente idénticos a los representados en la Figura 37, y permiten variar el radio de la órbita del elemento helicoidal orbitante 790, entre un radio máximo en el que las superficies de los flancos de las volutas se encuentran en un acoplamiento sellado, y un radio mínimo en el que la superficie de los flancos de las volutas están separados entre sí.

El elemento helicoidal no orbitante 784 tiene en su extremo superior una cavidad en la que está dispuesto un elemento de sellado flotante 802, para definir una cámara de empuje 804 a la presión intermedia, que es alimentada con fluido a compresión a una presión intermedia entre la presión de aspiración y la presión de descarga, a través del orificio 806, para empujar de este modo axialmente al elemento helicoidal no orbitante 784 a establecer un acoplamiento de sellado con el elemento helicoidal orbitante 790. El extremo superior del elemento de sellado flotante 802 ajusta herméticamente con la placa 776, y junto con el elemento helicoidal no orbitante 784 contribuye a definir una vía de flujo de fluido de descarga 808, desde la boca de descarga 810 a la cámara de descarga 778, a través de la válvula de retención de descarga 812 y del orificio 814 en la placa 776.

Un elemento de pistón 816 está dispuesto desplazable axialmente en el interior de la cavidad 796, y lleva dos retenes adecuados para definir de este modo una cámara sellada de separación 818 en el extremo inferior de la cavidad 796. Una multitud de muelles 820 se extienden desde una parte de brida 822 del elemento 782, que se extiende radialmente hacia el interior, hasta unos alojamientos adecuados 824 previstos en el elemento de pistón 816, y sirven para forzar el elemento de pistón 816 axialmente hacia abajo, alejándolo de la parte del buje 797. Adicionalmente, el elemento de pistón 816 tiene en su extremo superior una superficie de forma cónica que mira radialmente hacia el interior 826, que está preparada para ajustarse a la superficie cónica exterior del buje central 797, con la que es complementaria.

Tal como se puede ver, también hay una electroválvula de tres vías 828, que está conectada a la cámara de separación 818 a través del conducto de fluido 830, al conducto de aspiración 832 a través del conducto de fluido 834 y al conducto de descarga 836 a través del conducto de fluido 838. Sin embargo es preciso señalar que se podría utilizar en lugar de la electroválvula de tres vías 828, una electroválvula de dos vías conectada únicamente a la aspiración. En este caso, se necesitaría un orificio de sangrado desde la cámara inferior 818 a través del elemento 792, desembocando en la zona 780, para purgar el fluido a la presión de descarga de forma en cierto modo semejante a la descrita con referencia a la Figura 38.

Durante el funcionamiento a plena carga, la electroválvula 828 estará en una posición tal que ponga en comunicación fluida la cámara de separación 818 con el conducto de aspiración 832 a través de los conductos de fluido 830 y 834, manteniendo de esta manera la cámara 18 sustancialmente a la presión de aspiración. La acción de los muelles 820 mantendrá al elemento de pistón en su posición axialmente descendida, tal como está representado en la Figura 41, en la que la superficie cónica 826 del mismo estará ligeramente separada de la superficie cónica exterior del buje 796 del elemento helicoidal orbitante 790.

Cuando se desee proceder a la descarga, se activará la electroválvula 828 llevándola a una posición en la que ponga en comunicación fluida el conducto de descarga 836 con la cámara de separación 818 a través de los conductos de fluido 838 y 830, poniendo así a presión la cámara 818, sustancialmente a la presión de descarga. La fuerza de empuje resultante de esta puesta a presión de la cámara 818 actuará para desplazar axialmente hacia arriba el pistón 816, venciendo la fuerza de empuje de los muelles 820, y desplazando la superficie cónica 827 para acoplarse con la superficie cónica exterior del buje 796 del elemento helicoidal orbitante 790. Continuando el movimiento ascendente del pistón 816 hasta una posición como la representada en la Figura 44, dará lugar a que la superficie cónica 826 reduzca del radio de la órbita del elemento helicoidal orbitante 790, de tal manera que las superficies de los flancos de las volutas de aquel dejen de estar en acoplamiento de sellado con las superficies de los flancos del elemento helicoidal no orbitante, dejando de seguir comprimiéndose el fluido. Para reanudarla compresión, se activa la electroválvula llevándola a una posición en la que purgue la cámara 818 con el conducto de aspiración 832 a través de los conductos de fluido 838 y 834, permitiendo de este modo que los muelles 820 fuercen al elemento de pistón 816 a su posición bajada, tal como está representada en la Figura 43.

Hay que señalar que, mientras que el compresor 772 ha sido representado incluyendo los muelles 820 para forzar axialmente hacia abajo el pistón 816, puede ser posible suprimir estos elementos de empuje en algunas aplicaciones, y confiar únicamente en el componente axial de la fuerza ejercida por el pistón 818 debido al acoplamiento de la superficie cónica 826 con la superficie cónica 796 del buje, para dar lugar al desplazamiento del elemento del pistón separándolo del elemento helicoidal orbitante 790. Además, está previsto que la electroválvula 828 sea controlada de forma cíclica por medio de un módulo de control y los sensores correspondientes (no representados), respondiendo a las condiciones variables del sistema, sustancialmente de la misma manera que se ha descrito anteriormente con respecto a las otras realizaciones.

También es preciso señalar que las características incorporadas en las diversas realizaciones descritas anteriormente no se deben contemplar como limitadas para ser utilizadas únicamente en esa realización. Por el contrario, las características de una realización se pueden incorporar en otra realización, además de o en lugar de las características específicas descritas con respecto a esa otra realización. Por ejemplo, la válvula de retención de descarga prevista en la carcasa exterior de alguna de las realizaciones, podía ser sustituida por la válvula de retención de descarga prevista junto a la boca de descarga, en otras realizaciones, o viceversa. De modo similar, el módulo de control de aspiración descrito para ser utilizado en la realización de las Figuras 19 y 21 también se podría incorporar en otras realizaciones. Además, mientras que en muchas de las realizaciones se ha representado la electroválvula y los correspondientes conductos de fluido como situados fuera de la carcasa, éstos se podrían situar en el interior de la carcasa, si se desea.

En cada una de las realizaciones anteriores está previsto que el elemento helicoidal orbitante continúe siendo accionado mientras el compresor se encuentre en condición descargada. Obviamente, la potencia necesaria para el accionamiento del elemento helicoidal orbitante, cuando el compresor está descargado (cuando no tiene lugar la compresión), es considerablemente inferior que la requerida cuando el compresor está a plena carga. En consecuencia, podría ser deseable disponer de un medio de control adicional que actúe para mejorar el rendimiento del motor durante estos períodos de funcionamiento a carga reducida del mismo.

Una de estas realizaciones está representada esquemáticamente en la Figura 45, que comprende un compresor motorizado 840 con una electroválvula 842 conectada al conducto de descarga 844 a través del conducto de fluido 846, y un conducto de aspiración 848 a través del conducto de fluido 850, que debe funcionar para poner de forma selectiva en comunicación fluida un mecanismo de descarga del compresor con, o bien el conducto de aspiración o el de descarga, a través del conducto de fluido 852. Está previsto que la electroválvula 842 esté controlada por un módulo de control 854 a través del conducto 855, respondiendo a las condiciones del sistema detectadas por los sensores 856. Tal como se ha descrito hasta aquí, el sistema representa una ilustración esquemática de cualquiera de las realizaciones antes descritas, siendo preciso señalar que la electroválvula 842 podría ser una electroválvula de dos vías en lugar de la electroválvula de tres vías que está mostrada. Con el fin de mejorar el rendimiento del motor de accionamiento durante el funcionamiento a carga reducida, está previsto también un módulo de control del motor 858, que va conectado al circuito del motor del compresor a través del conductor 860 y al módulo de control 854, a través del cable 862. Se considera que el módulo de control del motor 858 trabajará respondiendo a una señal procedente del módulo de control 854, que indique que el compresor está siendo puesto en una condición de funcionamiento descargado. Respondiendo a esta señal, el módulo de control del motor actuará para variar uno o más de los parámetros de trabajo del motor del compresor, para mejorar de esta manera su rendimiento durante el período de carga reducida. Se preve que estos parámetros de trabajo incluyan cualesquiera factores de control variable que afecten al rendimiento de trabajo del motor, incluyendo la reducción de tensión o la variación de la capacitancia de marcha del motor, por ejemplo. Una vez que el módulo de control 854 le indique al módulo de control del motor 858 que el compresor está volviendo al funcionamiento a plena carga, entonces el módulo de control del motor actuará para restablecer los parámetros de trabajo afectados e incrementar al máximo el rendimiento del motor durante el funcionamiento a plena carga.

Los sistemas de descarga del compresor antes descritos son especialmente bien adecuados para proporcionar una amplia gama de modulación de la capacidad, de una forma relativamente económica y eficaz, aumentando al máximo el rendimiento global del sistema, en comparación con otros sistemas anteriores de modulación de la capacidad. Ahora bien, en determinadas condiciones de trabajo tales como las que se encuentran cuando la presión de entrada al condensador es de un nivel reducido, puede ser deseable reducir la relación de compresión del compresor para evitar la compresión excesiva del refrigerante en determinados niveles de reducción de capacidad del sistema.

La Figura 46 ilustra un compresor 864 que incluye tanto las ventajas de una descarga cíclica o pulsante, tal como la descrita anteriormente, como los medios para reducir la relación de compresión del compresor, con el fin de incrementar de este modo las posibilidades del compresor de incrementar al máximo el rendimiento en cualquier condición de funcionamiento. El compresor 864 es sustancialmente idéntico al compresor 10 representado en la Figura 1 y descrito con referencia a ésta, excepto en lo que se indica a continuación, y en consecuencia las partes del mismo van indicadas con los mismos números de referencia, con prima.

El compresor 864 comprende un par de conductos 866, 868 en el elemento helicoidal no orbitante 32', que desembocan en las bolsas de compresión 870, 872, respectivamente. Los conductos 866 y 868 se comunican con el conducto 874 que se abre hacia el exterior a través de la periferia exterior del elemento helicoidal no orbitante 32', a la zona a inferior 876 de la carcasa 12', que se encuentra a la presión de aspiración. Están previstos unos elementos de válvula adecuados 878 para controlar de forma selectiva la comunicación de los conductos 866, 868 con la zona 876. Los conductos 866, 868 están situados preferentemente en una zona tal que comiencen a estar en comunicación con las respectivas bolsas de compresión, antes de que las bolsas de compresión queden aisladas del suministro de fluido de aspiración procedente de la zona 876.

Durante el funcionamiento, cuando se determine que sea deseable una reducción de capacidad de compresor, se tomará también una determinación a partir de las condiciones de trabajo del sistema, si el compresor está trabajando en un régimen de hipercompresión o en un régimen de hipocompresión. Si se determina que existe un régimen de hipercompresión, la reducción de capacidad inicial se realizará de la forma más eficaz, abriendo el elemento de válvula 878 que de esta manera pondrá en comunicación fluida las bolsas 870, 872 con la zona 876 del compresor 864, que se encuentra a la presión de aspiración. El efecto de abrir la válvula 878 equivale a reducir la longitud de trabajo de las volutas, ya que la compresión no comienza hasta que las bolsas respectivas están aisladas del suministro de gas de aspiración. Puesto que cuando los conductos 866, 868 están abiertos a la zona 876 y las bolsas están cerradas, su volumen es inferior que si los conductos 866, 868 estuvieran abiertos, con lo cual se reduce la relación de compresión del compresor. Esto eliminará entonces o por lo menos reducirá el nivel de hipercompresión. Si se requiere una reducción de capacidad adicional después de haber abierto los conductos 866, 868, se puede iniciar la descarga cíclica pulsante del compresor 864, de la misma manera a la descrita con anterioridad.

Si se determina inicialmente que el compresor está trabajando, bien en régimen de hipocompresión o en un punto intermedio entre un régimen de hipocompresión e hipercompresión, la reducción de la relación de compresión del mismo únicamente dará lugar a una disminución del rendimiento. Por lo tanto, en estas condiciones se iniciará la descarga cíclica pulsante del compresor 864, de la misma manera que se ha descrito anteriormente, mientras que el elemento de válvula 878 y por lo tanto los conductos 866, 868 permanecen en posición cerrada.

De este modo se puede mantener el rendimiento global del sistema en un nivel alto, con independencia de las condiciones de trabajo que se encuentren. Hay que señalar que mientras que la Figura 46 muestra el método de aspiración retardada de modulación de capacidad incorporado en la realización de la Figura 1, éste también se puede utilizar en combinación con cualquiera de las demás realizaciones descritas aquí. Igualmente, mientras que el método de modulación de capacidad de aspiración retardada que está ilustrado muestra únicamente el uso de un único paso proporcionado por un único conjunto de conductos, existe la posibilidad de incorporar pasos múltiples, proporcionando múltiples conductos, cualquier cantidad de los cuales se pueda abrir dependiendo de las condiciones de trabajo del sistema. Igualmente se debería considerar únicamente a título de ejemplo la disposición específica de válvulas y conductos, ya que pueden existir numerosas disposiciones diferentes mediante las cuales se pueda conseguir la modulación de capacidad aplicando una solución de aspiración retardada. En lugar de la disposición representada se podría utilizar cualquier cantidad de estas soluciones de aspiración retardada conocidas. También hay que señalar que la disposición para controlar el rendimiento del motor en condiciones de carga reducida, tal como se ha descrito con referencia a la Figura 45, también se puede incorporar en la realización de la Figura 46.

Mientras que resulta manifiesto que las realizaciones preferidas de la invención que se han descrito están bien calculadas para proporcionar las ventajas y características antes expuestas, se apreciará que la invención es susceptible de modificación, variación y cambio sin apartarse por ello del objetivo propiamente dicho o significado recto de las reivindicaciones siguientes.

Claims

1. Un compresor de tipo helicoidal que comprende:

: un primer elemento helicoidal (26) con una primera placa base y una primera voluta espiral que sobresale de aquella;

: un segundo elemento helicoidal (32), con una segunda placa base y una segunda voluta espiral que sobresale de aquella, estando posicionados dicho primer y segundo elementos helicoidales con dichas primeras y segundas volutas espirales, imbrincadas las unas en las otras;

: una estructura de soporte fija (20) para soportar dichos primero y segundo elementos helicoidales para efectuar un movimiento orbital relativo entre sí, mediante el cual dichas primeras y segundas volutas espirales definen entre ellas unas bolsas de fluido móviles,

: un árbol de accionamiento (18, 28), acoplado para el arrastre rotativo de dicho primer elemento helicoidal (26) para efectuar dicho movimiento orbital relativo entre dicho primer (26) y segundo (32) elementos helicoidales;

: pudiendo moverse dichos primero y segundo elementos helicoidales (26, 32), entre una primera relación en la que las superficies de sellado de dichos primero y segundo elementos helicoidales (25, 32) se encuentran en una relación de sellado con el fin de aislar las respectivas zonas de dichas bolsas móviles de fluido para proporcionar una fuente de fluido a presión, y una segunda relación en la que por lo menos una de dichas superficies de sellado de dichos primero y segundo elementos helicoidales (26, 32) están separadas entre sí, para definir una vía de fuga entre dichas bolsas de fluido móviles;

: una estructura de aplicación de una fuerza (56, 58, 68) para mover dichos primero y segundo elementos helicoidales (26, 32) entre dicha primera y dicha segunda relación, mientras que dicho árbol de accionamiento (18) continúa girando, con lo cual se puede modular la capacidad de dicho compresor; caracterizado porque

: la estructura para aplicación de la fuerza es independiente de dicho acoplamiento de dicho árbol de accionamiento, y se puede activar para aplicar la fuerza generada por dicha fuente de fluido a presión a uno de dichos elementos helicoidales (32) para mover cíclicamente dichos elementos helicoidales (26, 32) entre dicha primera y dicha segunda relación.

2. Un compresor de tipo helicoidal tal como el expuesto en la reivindicación 1, donde dicha estructura de aplicación de la fuerza (68) se activa en un régimen pulsante en el tiempo para modular la capacidad de dicho compresor.

3. Un compresor de tipo helicoidal tal como el expuesto en la reivindicación 1, comprendiendo además un módulo de control (80), conectado operativamente con dicha estructura de aplicación de la fuerza (68), y por lo menos un sensor (82), pudiendo actuar dicho módulo de control para activar dicha estructura de aplicación de la fuerza, en respuesta a una señal procedente de dicho sensor.

4. Un compresor de tipo helicoidal tal como el expuesto en la reivindicación 1, comprendiendo además, un motor de accionamiento (14, 16) conectado a dicho árbol de accionamiento (18), y medios de control asociados a dicho motor, actuando dicho medio de control para controlar un parámetro de funcionamiento de dicho motor, cuando dichos primero y segundo elementos helicoidales (26, 32) se encuentren en dicha segunda relación, con el fin de mejorar de este modo del rendimiento de trabajo de dicho motor.

5. Un compresor de tipo helicoidal tal como el expuesto en la reivindicación 4, en el que dicho parámetro de trabajo es la tensión aplicada a dicho motor.

6. Un compresor de tipo helicoidal tal como el expuesto en la reivindicación 4, en el que dicho parámetro de trabajo es la capacitancia de marcha de dicho motor.

7. Un compresor de tipo helicoidal tal como el expuesto en la reivindicación 1, en el que la estructura de aplicación de la fuerza incluye una cámara de fluido a presión (56, 58) que puede actuar para aplicar dicha fuerza a uno u otro de dichos primer y segundo elementos helicoidales.

8. Un compresor de tipo helicoidal tal como el expuesto en la reivindicación 7, en el que dicha cámara de fluido a presión (56, 58) actúa para aplicar una fuerza para mover uno u otro de dichos primer y segundo elementos helicoidales.

9. Un compresor de tipo helicoidal tal como el expuesto en la reivindicación 2, en el que dicha estructura de aplicación de la fuerza incluye un actuador conectado directamente al otro de dichos primero y segundo elementos helicoidales, pudiendo trabajar dicho actuador para desplazar dicho otro de dichos primero y segundo elementos helicoidales, entre dicha primera y dicha segunda relación de funcionamiento.

10. Un compresor de tipo helicoidal tal como el expuesto en la reivindicación 2, en el que dicha máquina de tipo helicoidal incluye una vía de descarga del flujo (76) para conducir el fluido comprimido de dicho compresor, y una válvula de retención (48) situado dentro de dicha vía de flujo para impedir el flujo de retroceso de dicho fluido comprimido.

11. Un compresor de tipo helicoidal tal como el expuesto en la reivindicación 1, en el que dicho primer elemento helicoidal (26) gira alrededor de un primer eje, y dicho segundo elemento helicoidal (32) gira alrededor de un segundo eje descentrado respecto a dicho primer eje.

12. Un compresor de tipo helicoidal tal como el expuesto en la reivindicación 1, en el que dicho segundo elemento helicoidal (32) puede desplazarse axialmente sin rotación, soportado en dicha estructura de soporte fija.

13. Un compresor de tipo helicoidal tal como el expuesto en la reivindicación 1, en el que dicha estructura de aplicación de la fuerza lo es para efectuar el movimiento axial de uno de dichos primero y segundo elementos helicoidales (26, 32) entre dicha primera relación en la que dichos primero y segundo elementos helicoidales (26, 32) están en dicha relación de sellado, para definir con ello unas bolsas de fluido móviles, y dichas segunda relación en la que dichos primer y segundo elementos helicoidales (26, 32) están suficientemente separados axialmente para poner dichas bolsas de fluido en comunicación entre sí, con lo cual se puede modular la capacidad de dicho compresor.

14. Un compresor de tipo helicoidal tal como el expuesto en la reivindicación 13, en el que dicho árbol de accionamiento (18) continúa moviendo dicho primer elemento helicoidal (26) durante el movimiento axial de dicho primer elemento helicoidal.

15. Un compresor de tipo helicoidal tal como el expuesto en la reivindicación 13, en el que dicha estructura de aplicación de la fuerza incluye una cámara de fluido a presión (58) y un primer conducto (78) para poner dicha cámara (58) en comunicación con una fuente de fluido a presión, actuando dicho fluido a presión para ejercer una fuerza sobre dicho primero de dichos primero y segundo elementos helicoidales (26, 32) para forzar dicho primer elemento helicoidal (32) a una de dichas primera y segunda relaciones.

16. Un compresor de tipo helicoidal tal como el expuesto en la reivindicación 15, en el que dicha estructura de aplicación de la fuerza incluye un segundo conducto de fluido (66) para purgar el fluido a presión de dicha cámara.

17. Un compresor de tipo helicoidal tal como el expuesto en la reivindicación 15, en el que dicho primer conducto (78) está dispuesto en la placa base de dicho primero de dichos elementos helicoidales.

18. Un compresor de tipo helicoidal tal como el expuesto en la reivindicación 13, en el que dicha estructura de aplicación de la fuerza va conectada directamente a dicho primero de dichos elementos helicoidales (26, 32).

19. Un compresor de tipo helicoidal tal como el expuesto en la reivindicación 18, en el que dicha estructura de aplicación de la fuerza incluye un actuador que funciona para aplicar un movimiento recíproco a un vástago, estando un extremo de dicho vástago fijado a dicho primer elemento helicoidal.

20. Un compresor de tipo helicoidal tal como el expuesto en la reivindicación 13, en el que dicha estructura de aplicación de la fuerza actúa para permitir el movimiento de dicho primero de dichos primero y segundo elementos helicoidales (26, 32) a dicha primera relación, durante un primer período de tiempo predeterminado, y permitir el movimiento de dicho primer elemento helicoidal a dicha segunda relación, durante un segundo período de tiempo predeterminado.

21. Un compresor de tipo helicoidal tal como el expuesto en la reivindicación 20, comprendiendo además, unos sensores (82) para detectar las condiciones de funcionamiento y proporcionar una señal indicativa de ellas al módulo de control (80), actuando dicho módulo de control para variar la capacidad de dicha máquina helicoidal, controlando para ello la duración de dichos primero y segundo períodos de tiempo, de acuerdo con dichas condiciones detectadas.