ES2271293T3 - Compresor helicoidal de dos etapas. - Google Patents

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Abstract

Compresor helicoidal de dos etapas con dos etapas (15, 23) de compresor dispuestas paralelas entre sí, compuesta cada una de un par de rotores (17, 19; 25, 27) helicoidales que engranan uno con otro y que están dispuestos en una carcasa (21, 29) de rotor, en el que cada una de las dos carcasas de rotor está rodeada por una carcasa de refrigeración y está refrigerada por medio de refrigeración que circula en la carcasa de refrigeración, caracterizado porque las dos carcasas (21, 29) de rotor están rodeadas por una carcasa (7) de refrigeración común con separación, y porque la carcasa (7) de refrigeración presenta sólo una entrada (65) de medio de refrigeración y una salida (67) de medio de refrigeración, de tal manera que el medio de refrigeración que circula desde la entrada a la salida circula alrededor de las dos carcasas (21, 29) de rotor y las refrigera.

Description

Compresor helicoidal de dos etapas.
La invención se refiere a un compresor helicoidal de dos etapas según el preámbulo de la reivindicación 1. Un compresor helicoidal de este tipo se conoce, entre otros, del documento DE29922878U1. Se hace referencia en todo su alcance a la publicación de este documento.
En el caso de este conocido compresor helicoidal de dos etapas, cada una de las dos etapas del compresor paralelas entre sí que sobresalen de la carcasa del engranaje está rodeada por una carcasa de refrigeración propia que está unida mediante conexiones propias con el circuito de medio de refrigeración o con el sumidero de medio de refrigeración. Debido a la necesidad de espacio de la citada carcasa de refrigeración de las dos etapas del compresor, la forma estructural del compresor helicoidal conocido no es especialmente compacta.
Existe el mismo problema en el caso de un compresor helicoidal de dos etapas descrito en el documento US-A-5.785.149 cuyas dos etapas de compresor se muestran de forma esquemática con carcasas independientes que están unidas mediante un conducto de conexión y por las que fluye una tras otras medio de refrigeración.
Del documento US-A-4.174.196 se conoce un compresor helicoidal con dos etapas de compresor cuyas carcasas de compresor están dispuestas paralelas entre sí y están rodeadas por una carcasa interior común. La carcasa interior está rodeada de forma concéntrica por una carcasa exterior y el espacio anular entre la carcasa interior y la carcasa exterior está dividido en cámaras por las que fluye un medio de refrigeración para refrigerar conjuntos de tubos dispuestos en las cámaras, a través de los cuales circula el gas comprimido. Una primera corriente de medio de refrigeración enfría el gas comprimido de la primera etapa del compresor, una segunda corriente de medio de refrigeración enfría el gas comprimido de la segunda etapa del compresor. El medio de refrigeración no tiene fundamentalmente ningún efecto de refrigeración directo sobre la carcasa de rotor de las dos etapas del compresor.
El objetivo de la invención es proporcionar un compresor helicoidal de dos etapas del tipo indicado con una forma estructural especialmente compacta en el que, además, se simplifique la fabricación y se mejore el aprovechamiento de la acción de refrigeración del circuito de medio de refrigeración.
La solución del objetivo según la invención se especifica en la reivindicación 1. Las reivindicaciones subordinadas se refieren a otras características ventajosas de la invención.
Según la invención, la carcasa de rotor de las dos etapas del compresor está dispuesta en una carcasa de refrigeración común que las rodea con separación y preferiblemente está fabricada formando una pieza con la carcasa de refrigeración. La carcasa de refrigeración sólo presenta una entrada de medio de refrigeración y una salida de medio de refrigeración y está configurada de tal manera que se fuerza al medio de refrigeración a pasar por una vía de circulación que circula alrededor de las dos carcasas de rotor de las etapas de compresor una tras otra y las refrigera. Con ello se consigue una forma estructural especialmente compacta y, al mismo tiempo, una simplificación de la fabricación del compresor helicoidal y un mejor aprovechamiento del medio de refrigeración.
Otra posibilidad para la configuración especialmente compacta del compresor helicoidal se produce si en cada uno de los cuatro lados de la carcasa de refrigeración en forma de caja está dispuesta en cada caso una de las cuatro conexiones de las dos etapas de compresor (entrada y salida de la etapa de baja presión, entrada y salida de la etapa de alta presión). Entonces, el espacio presente en cada una de las superficies laterales de la carcasa de refrigeración puede aprovecharse de forma óptima para la correspondiente conexión allí dispuesta sin estar obstaculizada por otra conexión del mismo lado.
Mediante los dibujos se explica detalladamente una forma de realización de la invención. Muestran:
la figura 1, una vista en perspectiva de un compresor helicoidal según una forma de realización de la invención,
la figura 2, una vista lateral de un compresor helicoidal según una forma de realización de la invención en la dirección de observación de la flecha A de la figura 3,
la figura 3, una vista frontal del compresor helicoidal en la vista de observación de la flecha B de la figura 2,
la figura 4, una vista lateral en la dirección de observación de la flecha C de la figura 3,
la figura 5, una vista en planta desde arriba del compresor helicoidal según la figura 2,
la figura 6, una representación en perspectiva de la carcasa de refrigeración del compresor helicoidal con dirección de observación desde arriba hacia la izquierda,
la figura 7, una representación en perspectiva de la carcasa de refrigeración según la figura 6, sin embargo, en la dirección de observación desde abajo hacia la derecha,
la figura 8, una sección transversal perpendicular al eje a través de la carcasa de refrigeración y las etapas del compresor según la línea de corte y la dirección de observación de la flecha D-D de la figura
4.
El compresor helicoidal de dos etapas mostrado en las figuras 1 a 5 tiene una carcasa 1 que está dotada de pies 3 para la fijación a una base. La parte 5 superior de la carcasa 1 tiene fundamentalmente la forma de un soporte a modo de disco con dos paredes frontales verticales. En la pared frontal izquierda de la figura 2 está colocada una carcasa 7 de refrigeración que sobresale libremente. La carcasa 7 de refrigeración rodea dos etapas del compresor dispuestas en su interior, cada una compuesta por una carcasa de rotor y dos rotores roscados allí dispuestos que engranan uno con otro, tal como se explicará mediante la figura 8. Desde la parte inferior de la carcasa 1 sobresale por debajo de la carcasa 7 de refrigeración y separado de ésta un recipiente 9 de almacenamiento de aceite que también puede presentar pies 3 para apoyarse sobre la base. En el lado de la zona 5 de la carcasa contrario a la carcasa 7 de refrigeración está prevista una unidad 13 de accionamiento con un motor, preferiblemente con el número de revoluciones regulado, que mediante un engranaje colocado en la sección 5 de la carcasa acciona los rotores helicoidales de las etapas del compresor. El motor 13 de accionamiento puede accionar además una bomba de aceite que está dispuesta en una zona 14 de la carcasa entre la unidad 13 de accionamiento y el engranaje con varias salidas de ejes en la zona 5 de la carcasa.
En el caso del compresor helicoidal mostrado, se trata preferentemente de un compresor helicoidal de marcha en seco, es decir, el verdadero espacio de compresor con los rotores helicoidales que allí se encuentran se mantiene libre de aceite. El aceite que la bomba de aceite mantiene en circulación sirve, por una parte, para la lubricación del engranaje y de los rodamientos de los rotores helicoidales y, por otra parte, como medio de refrigeración para el enfriamiento exterior de la carcasa de rotor de las dos etapas de compresor.
En relación con las particularidades del accionamiento con el motor de accionamiento de número de revoluciones regulado, del engranaje con varias salidas de ejes y de la integración de la bomba de aceite en la carcasa, se hace referencia en todo su alcance al documento DE29922878U1 ya citado. Esto también es válido para otras características ventajosas divulgadas en este documento que también pueden utilizarse en el compresor helicoidal según la presente invención, tales como la bomba de aceite integrada que se dispone en el interior y que no requiere ninguna obturación, el acoplamiento directo del motor a los gorrones de accionamiento del engranaje sin el acoplamiento habitual hasta el momento que requiere gran espacio, así como el diseño del engranaje accionado por el motor de tal manera que dentro de un intervalo predeterminado de revoluciones del motor, por ejemplo, entre 2500 y 5500 rpm, se alcance un rendimiento óptimo.
La parte del compresor helicoidal a la que se refiere principalmente la invención, a saber, la carcasa 7 de refrigeración con las etapas de compresor allí dispuestas, se muestra en perspectiva en la figura 6 y la figura 7 desde dos direcciones de observación diferentes y se muestra en corte en la figura 8.
Según la figura 8, en el interior de la carcasa 7 de refrigeración se encuentra una primera etapa 17 de compresor (etapa de baja presión) con dos rotores 17, 19 helicoidales que engranan uno en otro y que están colocados en una carcasa 21 de rotor en forma de 8 en la sección transversal, y, paralela al eje de ésta, una segunda etapa 23 de compresor (etapa de alta presión) con un par de rotores 25, 27 helicoidales que están colocados en una carcasa 29 de rotor en forma de 8.
La carcasa 7 de refrigeración tiene forma de caja con una sección transversal fundamentalmente rectangular, de manera que presenta dos paredes 31, 35 laterales paralelas a los rotores 17, 19, 25, 27, un lado 37 superior y un lado 39 inferior.
En el lado superior y el lado inferior, la carcasa 7 de refrigeración presenta aberturas que se cierran mediante planchas 41, 43, 47 atornilladas.
En uno de sus extremos, la carcasa 7 de refrigeración se transforma en una pestaña 49 de gran superficie que sirve para la fijación de la carcasa 7 de refrigeración a la carcasa 5 del engranaje y presenta un contorno exterior adaptado a esto. En el otro extremo, la carcasa 7 de refrigeración está cerrada por el lado frontal mediante una tapa 51 de cojinete que está fijada con tornillos a la carcasa 7 de refrigeración. En el lado inferior de la tapa 51 de cojinete se encuentra un manguito 53 para la evacuación del aceite que está unido mediante un conducto 55 de retorno (figuras 1 - 5) con el recipiente 9 de almacenamiento de aceite.
En el lado superior de la carcasa 7 de refrigeración se encuentra la abertura 57 de entrada para la admisión del gas que ha de comprimirse en el espacio de compresión en la carcasa 1 de rotor de la primera etapa 15 del compresor. La salida 59 para el gas comprimido en la primera etapa se encuentra en la pared 31 lateral derecha en la figura 7 (izquierda en la figura 8). En el lado 39 inferior de la carcasa 7 de refrigeración se encuentra la abertura 61 de entrada para la segunda etapa 23 del compresor (etapa de alta presión). La abertura 63 de salida de la segunda etapa 23 del compresor se encuentra en la pared 35 lateral izquierda en la figura 6 (derecha en la figura 8). La abertura 59 de salida de la etapa de baja presión está conectada con la abertura 61 de entrada de la etapa de alta presión normalmente mediante un dispositivo de refrigeración intermedio (no mostrado en los dibujos). Tampoco se muestran los filtros y / o amortiguadores de ruidos conectados delante de la abertura 57 de admisión de la etapa de baja presión, ni los amortiguadores de ruidos, sistemas de refrigeración y / o filtros conectados después de la salida 63 de la etapa de alta presión. Estos dispositivos pueden presentar cualquier forma estructural conocida que el experto desee.
En el caso de la forma de realización descrita, en cada uno de los cuatro lados 31, 35, 37, 39 de la carcasa 7 de refrigeración está dispuesta en cada caso una de las cuatro conexiones en total de las dos etapas de compresor (manguitos 57, 59 de entrada y salida de la etapa 15 de baja presión, manguitos 61, 63 de entrada y salida de la etapa 23 de alta presión), con lo que se produce una forma estructural compacta con buen aprovechamiento del espacio existente en los cuatro lados de la carcasa 7.
Tal como puede observarse en la figura 8, las carcasas 21, 29 de rotor de las dos etapas 15, 23 del compresor están dispuestas con una separación suficiente de las paredes de la carcasa 7 de refrigeración. En el espacio intermedio formado con ello circula un medio de refrigeración para el enfriamiento conjunto de las dos etapas 23, 15 del compresor. Para este objetivo, la carcasa 7 de refrigeración presenta en el lado 39 inferior una abertura 65 de entrada para el medio de refrigeración y, en la zona superior de la pared 35 lateral, una abertura 67 de salida para el medio de refrigeración. El medio de refrigeración alimentado en la abertura 65 circula a través de la carcasa 7 de refrigeración hacia la abertura 67 de salida en un recorrido de circulación en forma de S que se indica mediante la línea 69 de puntos y rayas. Este recorrido de circulación se fuerza mediante paredes 71, 73 conductoras que se extienden en puntos adecuados a través del espacio intermedio entre las carcasas 31, 29 de rotor y la carcasa 7 de refrigeración. El recorrido 69 de circulación rodea primero la carcasa 21 de rotor de la etapa 15 de baja presión y después la carcasa 29 de rotor de la etapa 23 de alta presión y, concretamente, en cada caso con un "arco abrazado" de más de 180ºC, preferentemente de casi 360ºC.
Preferentemente, las carcasas 21, 29 de rotor de las etapas del compresor, las paredes 71, 73 conductoras y la carcasa 7 de refrigeración están fabricadas como un bloque de carcasa de una pieza, tal como se indica mediante el sombreado unitario de la figura 8.

Claims (7)

1. Compresor helicoidal de dos etapas con dos etapas (15, 23) de compresor dispuestas paralelas entre sí, compuesta cada una de un par de rotores (17, 19; 25, 27) helicoidales que engranan uno con otro y que están dispuestos en una carcasa (21, 29) de rotor, en el que cada una de las dos carcasas de rotor está rodeada por una carcasa de refrigeración y está refrigerada por medio de refrigeración que circula en la carcasa de refrigeración, caracterizado porque las dos carcasas (21, 29) de rotor están rodeadas por una carcasa (7) de refrigeración común con separación, y porque la carcasa (7) de refrigeración presenta sólo una entrada (65) de medio de refrigeración y una salida (67) de medio de refrigeración, de tal manera que el medio de refrigeración que circula desde la entrada a la salida circula alrededor de las dos carcasas (21, 29) de rotor y las refrigera.
2. Compresor helicoidal según la reivindicación 1, caracterizado porque el medio de refrigeración en su recorrido de circulación desde la entrada (65) a la salida (67) circula primero fundamentalmente alrededor de una carcasa (21) de rotor y después alrededor de la otra carcasa (29) de rotor y las refrigera.
3. Compresor helicoidal según la reivindicación 2, caracterizado porque el medio de refrigeración primero circula alrededor de la carcasa (21) de rotor de la primera etapa (15) de compresor (etapa de baja presión) y después alrededor de la carcasa (29) de rotor de la segunda etapa (23) de compresor (etapa de alta presión).
4. Compresor helicoidal según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el recorrido (69) de circulación del medio de refrigeración es en forma de S primero alrededor de una etapa (23) de compresor y después alrededor de la otra etapa (15) de compresor.
5. Compresor helicoidal según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el espacio intermedio entre la carcasa (7) de refrigeración y las carcasas (21, 29) de rotor está dividido por paredes (71, 73) conductoras que fuerzan el medio de refrigeración alrededor del recorrido (69) de circulación deseado.
6. Compresor helicoidal según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las carcasas (21, 29) de rotor están configuradas con al menos una parte de la carcasa (7) de refrigeración formando una pieza como bloque integral.
7. Compresor helicoidal según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la carcasa (7) de refrigeración está configurada fundamentalmente en forma de caja con cuatro lados (33, 35, 37, 39) paralelos a los ejes de rotor de las etapas de compresor, y porque de las cuatro conexiones (57, 59, 61, 63) de las etapas (15, 23) del compresor (entrada y salida de la etapa de baja presión, entrada y salida de la etapa de alta presión) una correspondiente conexión está dispuesta en cada lado de la carcasa (7) de refrigeración.
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