ES2291279T3 - Sistema compresor con deposito separador aire-aceite. - Google Patents
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Abstract
Un sistema compresor que comprende: un compresor de aire inundado por aceite (14) que tiene una abertura de descarga de cámara de compresión; un motor (18) conectado operativamente a dicho compresor, incluyendo dicho motor un primer pie de montaje (42); y un depósito separador (22) de fundición que tiene una abertura de entrada de cámara de compresión la cual está posicionada cara-a-cara, en una relación de apoyo con dicha abertura de descarga de cámara de compresión (30) de dicho compresor caracterizado porque dicho depósito separador de fundición incluye un segundo pie de montaje (46) moldeado integralmente, de tal manera que dicho primer pie de montaje (42) de dicho motor y dicho segundo pie de montaje (46) de dicho depósito separador de fundición soportan el sistema compresor durante el funcionamiento.
Description
Sistema compresor con depósito separador de
aire-aceite.
Esta invención hace referencia en general a un
sistema compresor de aire y más particularmente a un depósito
separador aire/aceite para ser usado con un compresor de aire
inundado por aceite.
En los sistemas compresores de aire
convencionales que utilizan un compresor inundado por aceite, el
aire es comprimido en una cámara de compresión o "airend" a
través de un conjunto de tornillos rotativos, y un lubricante, tal
como aceite, es inyectado en la cámara de compresión y se mezcla con
el aire comprimido. El aceite es inyectado generalmente dentro de
la cámara de compresión por un número de razones que incluyen
enfriar el sistema compresor de aire, lubricar los cojinetes,
equilibrar las fuerzas axiales y estanqueizar los tornillos
rotativos. A pesar de que el uso del aceite es esencial para hacer
funcionar este tipo de sistemas compresores de aire, el aceite debe
ser retirado de la corriente de aire comprimido antes de que el aire
comprimido pueda ser utilizado corriente abajo por un equipo
neumático y/u otras herramientas.
Así, en dichos sistemas compresores de aire
convencionales, la mezcla de aire comprimido y aceite descargado
desde la cámara de compresión del compresor fluye con una alta
velocidad al interior de un depósito separador donde el aire y el
aceite de la mezcla aire/aceite son obligados a separarse. El
depósito separador es usualmente cilíndrico y la mezcla aire/aceite
es dirigida alrededor de una pared interior de una cámara de
separación. La combinación de las fuerzas centrífugas que actúan
sobre la mezcla aire/aceite y el contacto entre la mezcla
aire/aceite y la pared interior de la cámara de separación hace que
una parte importante de aceite se separe de la mezcla aire/aceite,
permitiendo con ello que la gravedad arrastre el aceite hacia abajo
al interior de una parte inferior de la cámara de separación y
también permite que el aire se separe del aceite y fluya hacia
arriba dentro de la cámara de separación. Este tipo de efecto de
separación es conocido en la técnica como separación primaria.
Como es sabido generalmente, un depósito
separador aire/aceite para un sistema compresor de aire inundado en
aceite generalmente proporciona dos funciones. El depósito separador
proporciona un medio para separar aceite de la mezcla aire/aceite
introducida en la cámara de separación según lo descrito arriba y
también funciona como un cárter de aceite para el sistema
compresor.
Aunque los sistemas compresores con separador
integral son conocidos (véase US 1626768 o US 1973063), los
sistemas compresores de aire convencionales tal como se ha descrito
más arriba incluyen típicamente múltiples mangueras, tubos,
cañerías o similares y conexiones asociadas que conectan un
compresor a un depósito separador. Las mangueras y las conexiones
asociadas proporcionan vías potenciales de fuga las cuales, si se
desarrollan, pueden afectar de forma adversa al funcionamiento
general del sistema compresor. El uso de mangueras y conexiones
asociadas también requiere un tiempo de montaje adicional. Así,
existe una necesidad de un sistema compresor de aire que elimine o
al menos reduzca el número de mangueras o conexiones asociadas
utilizadas para conectar un compresor a un depósito separador.
Tal como se entiende comúnmente, los sistemas
compresores de aire convencionales tal como se han descrito más
arriba incluyen un motor o tren de accionamiento que hace funcionar
el compresor. Puesto que los sistemas compresores de aire usan una
manguera, típicamente una manguera flexible, para conectar el
compresor a un depósito separador, el motor, el compresor y el
depósito del separador no están unidos de forma segura como si
fueran una sola unidad, de manera que es virtualmente imposible
manipular el sistema compresor entero como unidad. Además, puesto
que el compresor y el depósito separador son unidades individuales,
cada una está provista de sus propias monturas de aislamiento o
soporte, añadiendo con ello un coste indeseable al sistema compresor
global. Así, existe la necesidad de un sistema compresor de aire
más fácil de manejar y que esté ensamblado conjuntamente de tal
manera que el sistema compresor entero pueda ser manejado o
transportado como una sola unidad, y que pueda ser también montado
en una base inferior asociada, con la finalidad de proporcionar un
sistema compresor más rentable económicamente.
Los sistemas compresores de aire convencionales
tal como se han descrito más arriba pueden incluir un elemento
deflector situado estratégicamente dentro de una cámara de
separación de un depósito de separación para impedir que el aceite
separado de la mezcla aire/aceite introducida al interior de la
cámara de separación migre hacia arriba indeseablemente hasta una
porción superior de la cámara de separación. Sin embargo, dicho
elemento deflector aumenta el coste total del sistema compresor e
incrementa el tiempo de montaje asociado con el sistema compresor.
Así, existe la necesidad de un sistema compresor de aire que no
requiera el uso de un elemento deflector y que igualmente impida
que el aceite separado de la mezcla aire/aceite introducida al
interior de la cámara de separación migre hacia arriba
indeseablemente hasta una porción superior de la cámara de
separación.
De acuerdo con la presente invención se aporta
un sistema compresor que comprende: un compresor de aire inundado
por aceite que contiene una abertura de descarga de cámara de
compresión; un motor conectado operativamente a dicho compresor;
incluyendo dicho motor un primer pie de montaje; y un depósito
separador de fundición que tiene una abertura de entrada de cámara
de compresión la cual está posicionada en una relación de apoyo
cara-a-cara con dicha abertura de
descarga de cámara de compresión de dicho compresor, incluyendo
dicho depósito separador de fundición un segundo pie de montaje
moldeado integralmente, de manera que dicho primer pie de montaje de
dicho motor y dicho segundo pie de montaje de dicho depósito
separador de fundición soportan dicho sistema compresor durante el
funcionamiento.
La presente invención proporciona, en un aspecto
de la misma, un depósito separador de fundición que tiene una
abertura de entrada de cámara de compresión la cual es susceptible
de ser montada directamente en una abertura de descarga de cámara
de compresión de un compresor. La construcción de la invención
elimina toda necesidad de usar una manguera y conexiones asociadas
para conectar la abertura de descarga de cámara de compresión del
compresor a la abertura de entrada de cámara de compresión del
depósito separador.
La presente invención proporciona, en otro
aspecto de la misma, un depósito separador de fundición que tiene
un canal moldeado integralmente que se extiende entre una abertura
de entrada de cámara de compresión y una cámara de separación. Una
mezcla aire/aceite descargada desde un compresor entra en la
abertura de entrada de cámara de compresión y fluye a través del
canal al interior de la cámara de separación. El canal moldeado
integralmente además elimina la necesidad de mangueras y conexiones
asociadas entre el compresor y el depósito separador.
En una realización, un depósito separador de
fundición incluye un elemento moldeado integralmente que rodea la
abertura de entrada de cámara de compresión y que está posicionado
debajo de la abertura de descarga de cámara de compresión del
compresor, con el fin de soportar el extremo del compresor que aloja
la abertura de descarga de cámara de compresión del compresor. En
un aspecto de la presente invención, un tren de accionamiento para
hacer funcionar el compresor está provisto de un pie de montaje y el
depósito separador está provisto de un pie de montaje moldeado
integralmente. El elemento moldeado integralmente del depósito
separador que sostiene el extremo del compresor que aloja la
abertura de descarga de cámara de compresión del compresor aporta
un tercer pie de montaje. Debido a que el compresor y el depósito
separador están directamente unidos uno al otro y el motor está
directamente asegurado al compresor, el sistema compresor entero
puede ser trasladado como una sola unidad. Los pies de montaje
están convenientemente unidos a una base de soporte en una
localización elegida.
La presente invención aporta, en otro aspecto de
la misma, un depósito separador de fundición que tiene un canal
moldeado integralmente que está en comunicación de flujo de fluido
con una parte inferior de una cámara de separación y que se
extiende a lo largo de una superficie externa del depósito
separador. El aceite separado de una mezcla aire/aceite introducida
al interior de la cámara de separación se recoge en la parte
inferior de la cámara de separación. La presión dentro de la cámara
de separación hace que el aceite fluya al interior del canal y
fuera de la cámara de separación. Debido a que el canal está
integralmente moldeado con el depósito separador, no hay necesidad
de un dispositivo de manguera y conexiones para permitir que el
aceite fluya fuera de la parte inferior de la cámara de
separación.
En otra realización, un depósito separador de
fundición incluye un labio moldeado integralmente que se extiende
circunferencialmente alrededor de una pared interior de una cámara
de separación entre unas partes superior e inferior de la cámara
separadora. El labio integralmente moldeado inhibe que el aceite de
una mezcla aire/aceite introducida dentro de la cámara de
separación migre hacia arriba al interior de una parte superior de
la cámara de separación cuando la mezcla aire/aceite es dirigida
alrededor de una pared interior de la cámara de separación y
sometida a fuerzas centrífugas. Debido a que el labio está
integralmente moldeado con el depósito, no es necesario el uso de
un elemento deflector.
Otras características y ventajas de la invención
se harán evidentes para los expertos en la técnica cuando revisen
la siguiente descripción detallada, las reivindicaciones y los
dibujos, en los que los números son usados para designar
características iguales.
La Fig. 1 es una vista en perspectiva de un
sistema compresor de aire que es una realización de la presente
invención.
La Fig. 2 es una vista parcial en perspectiva en
explosión del sistema compresor de la Fig. 1.
La Fig. 3 es una vista en perspectiva lateral
del depósito separador de fundición de la Fig. 1.
La Fig. 4 es otra vista en perspectiva lateral
del depósito separador de la Fig. 1.
La Fig. 5 es una vista en sección transversal
tomada a lo largo la línea V-V de la Fig. 4.
La Fig. 6 es una vista parcialmente cortada del
depósito separador de fundición de la Fig. 1.
La Fig. 7 es una vista en sección transversal
tomada a lo largo la línea VII-VII de la Fig. 6.
Antes de que las realizaciones de la invención
sean explicadas en detalle, se tiene que entender que la invención
no se limita en su aplicación a los detalles de construcción y las
disposiciones de los componentes expuestos en la siguiente
descripción o ilustrados en los dibujos. La invención es capaz de
otras realizaciones y de ser puesta en práctica o llevada a cabo de
varias maneras. Asimismo, se entiende que la fraseología y
terminología usada aquí tiene un propósito descriptivo y no debe
ser considerada como limitativa. El uso de "incluyendo" y
"comprendiendo" y variaciones de los mismos aquí pretende
abarcar los ítems listados a continuación y equivalentes de los
mismos, así como ítems adicionales y equivalentes de los mismos.
En la Fig. 1 está ilustrado un sistema compresor
de aire 10 que es una realización de la presente invención. Debería
comprenderse que la presente invención es capaz de ser usada en
otros sistemas compresores y el sistema compresor de aire 10 se
muestra y describe meramente como un ejemplo de uno de tales
sistemas.
El sistema compresor de aire 10 ilustrado en la
Fig. 1 incluye un compresor 14, un motor o tren de accionamiento
18, y un depósito separador 22. Una característica de la presente
invención es que el depósito separador 22 es un depósito separador
de fundición, en lugar de un depósito de acero fabricado como es el
caso de muchos depósitos separadores convencionales. El compresor
14 es un compresor de aire de tornillos rotativos inundado por
aceite. El aire entra en el compresor 14 y es comprimido por
tornillos rotativos (no mostrados) que se encuentran en el interior
de una cubierta 26. El aceite es inyectado al interior del compresor
14 para lubricar los tornillos rotativos y una caja de engranajes
(no mostrada) la cual acciona los tornillos rotativos. El aceite,
además, sirve como medio estanqueizador para el compresor 14. El
aire comprimido y algo del aceite se desplazan fuera de los
tornillos rotativos a través de una abertura de descarga de cámara
de compresión 30 y al interior de una abertura de entrada de cámara
de compresión 34 en el depósito separador 22 de fundición. El
depósito separador 22 de fundición sirve para separar el aceite del
aire comprimido y también sirve como un cárter de aceite para el
aceite usado para lubricar los tornillos rotativos, la caja de
engranajes y otros componentes. El aire comprimido y el aceite
entran en el depósito separador 22 de fundición y son obligados a
experimentar un movimiento ciclónico dentro del depósito separador
22 de fundición. A medida que el aire comprimido y el aceite son
lanzados alrededor de una superficie interna del depósito separador
22 de fundición, el aceite resbala hacia abajo de la pared interna
y se recoge en el fondo del depósito separador 22 de fundición que
actúa como el cárter de aceite para el sistema compresor 10, y el
aire se desplazará hacia arriba y hacia fuera del depósito
separador 22 de fundición para un posterior filtrado, enfriado y un
uso final.
Tal como se muestra representativamente en la
Fig. 1, el sistema compresor de aire 10 está montado sobre un marco
de soporte o base subyacente 38. Con referencia a la Fig. 2, el
motor 18 está asegurado al compresor 14. El motor 18 incluye un pie
de montaje 42. El depósito separador 22 de fundición incluye un pie
de montaje 46 moldeado integralmente. El depósito separador 22 de
fundición además incluye otro pie de montaje 50 moldeado
integralmente. Tal como será explicado adicionalmente más abajo, el
pie de montaje 46 moldeado integralmente está también configurado
para soportar el extremo 54 (es decir, la cámara de compresión) del
compresor 14 que aloja la abertura de descarga de cámara de
compresión 30 del compresor 14, de tal manera que el compresor 14 y
el depósito separador 22 de fundición están unidos de forma segura
el uno con el otro. Según está ensamblado en la Fig. 2, el sistema
compresor de aire 10 entero puede ser convenientemente manejado como
una sola unidad. El sistema compresor de aire 10 está asegurado al
marco de soporte 38 vía los pies de montaje 42, 46 y 50 y la
tornillería asociada. Preferentemente, los pies de montaje 42, 46 y
50 están dispuestos para proporcionar una base de soporte
triangular.
Las Figs. 3-7 ilustran con más
detalle el depósito separador 22 de fundición. El depósito separador
22 de fundición incluye una pared lateral 58 que define una cámara
de separación 62. El depósito separador 22 de fundición incluye
además una abertura de entrada de cámara de compresión 34 (Figs. 4,
6 y 7) la cual es susceptible de ser posicionada en relación
directa o de apoyo con la abertura de descarga de cámara de
compresión 30 del compresor 14 (véanse las Figs. 1 y 2). El aire
comprimido y el aceite que fluyen hacia fuera de la abertura de
descarga de cámara de compresión 30 del compresor 14 fluyen
directamente al interior de la abertura de entrada de cámara de
compresión 34 del depósito separador 22 de fundición.
Preferiblemente, el depósito separador 22 de fundición incluye un
miembro 66 moldeado integralmente (Figs. 4, 6 y 7) que se extiende
hacia el exterior desde la pared lateral 58 del depósito separador
22 de fundición. El miembro 66 moldeado integralmente incluye una
plataforma de montaje 70 que rodea la abertura de entrada de cámara
de compresión 34 del depósito separador 22 de fundición. La
abertura de entrada de cámara de compresión 34 del depósito
separador 22 de fundición está posicionada debajo de la abertura de
descarga de cámara de compresión 30 del compresor 14 (véanse las
Figs. 1-2). La plataforma de montaje 70 está
asegurada en una relación
cara-a-cara con una plataforma 74
asociada (véanse las Figs. 1-2) rodeando la
abertura de descarga de cámara de compresión 30 del compresor 14.
Preferentemente, el miembro 66 moldeado integralmente incluye el
pie de montaje 46 moldeado integralmente (véase la Fig. 2). Así, el
miembro 66 moldeado integralmente soporta la cámara de compresión 54
del compresor 14.
El depósito separador 22 de fundición incluye
además un canal moldeado integralmente 78 (Figs.
3-4 y 6-7) que se extiende entre la
abertura de entrada de cámara de compresión 34 y la cámara de
separación 62. El canal moldeado integralmente 78 se prolonga
alrededor de una porción del depósito separador 22 de fundición. La
flecha 82 (Figs. 6 y 7) ilustra mejor la trayectoria del flujo para
el aire comprimido y el aceite desde la abertura de entrada de
cámara de compresión 34 a través del canal 78 y al interior de la
cámara de separación 62. El orificio de salida 86 (Fig. 7) del
canal 78 que se abre al interior de la cámara de separación 62 está
dispuesto para introducir tangencialmente la mezcla aire/aceite
contra una pared interior 90 de la cámara de separación 62. Además,
para mejorar el proceso de separación de la mezcla aire/aceite, el
orificio de salida 86 del canal 78 también está preparado para
proporcionar un movimiento ciclónico a la mezcla aire/aceite cuando
la mezcla aire/aceite entra y fluye alrededor la cámara de
separación 62.
El depósito separador 22 de fundición también
incluye un canal moldeado integralmente 94 (Figs.
4-5) que se extiende a lo largo de una porción
externa de la pared lateral 58 del depósito separador 22 de
fundición. El canal 94 esta en comunicación de flujo de fluido con
una porción inferior 98 (Fig. 5) de la cámara de separación 62, de
manera que a medida que el aceite se separa de la mezcla aire/aceite
introducida al interior de la cámara de separación 62 y se recoge
en la porción inferior 98, la presión dentro de la cámara de
separación 62 obliga al aceite a fluir al interior y hacia arriba
del canal 94 y hacia fuera de un puerto de salida 102 (Figs.
4-5) dispuesto en el canal 94. Una válvula térmica
106 (véase la Fig. 1 y mostrada parcialmente en la Fig. 5) es
recibida por el puerto de salida 102. La válvula térmica 106
monitoriza la temperatura del aceite. Si el aceite es demasiado
caliente, al menos una porción del aceite fluirá a través de la
manguera 110 (véase la Fig. 1) hacia un enfriador (no mostrado) y
volverá a la válvula térmica 106 a través de una manguera 114
(véase la Fig. 1). Corriente abajo de la válvula térmica 106 hay un
dispositivo de filtrado de aceite 118 (véase la Fig. 1) que filtra
el aceite antes de que el mismo sea suministrado al compresor 14
para lubricar los tornillos rotativos, la caja de engranajes y
otros componentes.
El canal 94 incluye preferiblemente una primera
porción 122 (Fig. 5) la cual se abre a la porción inferior 98 de la
cámara de separación 62 y a una segunda porción 126 (Fig. 5) que se
comunica con la primera porción. La secunda porción 126 es
preferiblemente y substancialmente paralela a la pared lateral 58
del depósito separador 22 de fundición. El canal 94 también incluye
un puerto de llenado de aceite 130 (Fig. 5) para verter aceite
dentro de la cámara de separación 62 y un puerto de drenaje de
aceite 134 (Fig. 5) para drenar el aceite de la cámara de
separación 62. Cada puerto 130, 134 está preferiblemente fileteado
para recibir un respectivo tapón 138, 142 complementario (Fig. 5)
cuando se desea cerrar los puertos 130, 134. El aceite es
introducido a través del puerto de llenado de aceite 130 para
proveer una carga inicial de lubricante para el sistema compresor
de aire 10 y para colmar o reemplazar cualquier aceite que haya sido
usado o quemado durante el funcionamiento del sistema compresor de
aire 10.
El depósito separador 22 de fundición incluye un
labio moldeado integralmente 146 (Fig. 5) que se extiende
circunferencialmente alrededor de la pared interior 90 de la cámara
de separación 62 entre una porción superior 150 y la porción
inferior 98 de la cámara de separación 62. El labio moldeado
integralmente 146 inhibe que el aceite de la mezcla aire/aceite
migre hacia arriba al interior de la porción superior 150 a lo largo
de la pared interior 90 cuando la mezcla aire/aceite es dirigida
alrededor de la pared interior 90 y sometida a fuerzas centrífugas.
Tal como se nuestra en la Fig. 5, la mezcla aire/aceite fluirá
dentro de la cámara de separación 62 a través del canal 78 por
debajo del labio 146. Aunque no está claramente mostrado, debido a
la propia naturaleza de la pieza moldeada, la pared interior 90 de
la cámara de separación 62 está provista de una superficie no lisa
para mejorar aún más la separación del aceite de la mezcla
aire/aceite. Aunque no se muestra, el labio 146 también puede ser
una estructura de soporte para varios dispositivos de separación
los cuales pueden ser utilizados dentro de la porción superior 150
de la cámara de separación 62.
Debe observarse que el agujero 154 mostrado en
la Fig. 3 en la pared lateral 58 del depósito separador 22 de
fundición no se comunica con el canal 78. El agujero 54 se
proporciona para permitir el moldeo de fundición del depósito
separador 22 y es taponado (véase la Fig. 1) cuando se hace el
montaje final del sistema compresor de aire 10. Debe también
observarse que el tapón 158 (véase la Fig. 1) que se extiende a
través de la pared lateral 58 del depósito separador 22 de
fundición es un cristal para la visión del aceite para la cámara de
separación 62.
Claims (4)
1. Un sistema compresor que comprende:
un compresor de aire inundado por aceite (14)
que tiene una abertura de descarga de cámara de compresión;
un motor (18) conectado operativamente a dicho
compresor, incluyendo dicho motor un primer pie de montaje (42);
y
un depósito separador (22) de fundición que
tiene una abertura de entrada de cámara de compresión la cual está
posicionada cara-a-cara, en una
relación de apoyo con dicha abertura de descarga de cámara de
compresión (30) de dicho compresor
caracterizado porque dicho depósito
separador de fundición incluye un segundo pie de montaje (46)
moldeado integralmente, de tal manera que dicho primer pie de
montaje (42) de dicho motor y dicho segundo pie de montaje (46) de
dicho depósito separador de fundición soportan el sistema compresor
durante el funcionamiento.
2. Un sistema compresor, según la reivindicación
1, donde dicho depósito separador (22) de fundición incluye además
un miembro moldeado integralmente (66) que se extiende hacia fuera
desde una pared lateral de dicho depósito separador de fundición,
rodeando dicho miembro moldeado dicha abertura de entrada de cámara
de compresión (34) de dicho depósito separador de fundición, de
manera que dicha abertura de entrada de cámara de compresión de
dicho depósito separador de fundición está posicionada debajo de
dicha abertura de descarga de cámara de compresión (30) de dicho
compresor, y dicho miembro moldeado está asegurado fijamente a una
superficie asociada que rodea dicha abertura de descarga de cámara
de compresión de dicho compresor, en donde dicho segundo pie de
montaje (46) de dicho depósito separador de fundición forma una
porción de dicho miembro moldeado con el fin de soportar un extremo
(54) de dicho compresor (14) que aloja dicha abertura de descarga de
cámara de compresión (30) de dicho compresor.
3. Un sistema compresor, según la reivindicación
2, donde dicho depósito separador (22) de fundición incluye además
un tercer pie de montaje (50) moldeado integralmente para soportar
adicionalmente dicho sistema compresor durante el
funcionamiento.
4. Un sistema compresor según la reivindicación
3, donde los pies de montaje (42, 46, 50) están posicionados para
formar una disposición triangular los unos respecto a los
otros.
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