ES2332897T3 - Unidad de compresor lineal. - Google Patents

Abstract

Unidad de compresor lineal con un imán (4) móvil en vaivén en un campo alterno magnético, con un pistón (7) móvil en un cilindro (9) accionado por el imán (4) y con una cápsula (1), que rodea el cilindro (9) y un volumen de amortiguación (24), en la que el cilindro (9) está montado de forma oscilante en la cápsula (1) y un orificio de entrada (13) del cilindro (9) y un paso de entrada (12) de la cápsula (1) están colocados opuestos entre sí sin contacto bajo la configuración de un paso (23) hacia el volumen de amortiguación (24), caracterizada porque en el paso (23) está instalado un elemento de estrangulamiento (20, 21).

Description

Unidad de compresor lineal.

La presente invención se refiere a una unidad de compresor lineal, que se puede emplear especialmente para la compresión de un refrigerante en un frigorífico, como por ejemplo un refrigerador, un congelador o similar.

Convencionalmente se emplean en frigoríficos domésticos compresores de pistones de carrera accionados por medio de motores de rotación. Para el empleo en viviendas, tiene una gran importancia que tales compresores solamente generen un ruido mínimo de funcionamiento. Una fuente importante de tales ruidos es la aspiración por impulsos del refrigerante a comprimir condicionada por el movimiento de vaivén del pistón. Esta aspiración por impulsos provoca pulsaciones, que deben reducirse a través de instalaciones de amortiguación correspondientes. Un principio de construcción habitual para ello consiste en conducir la corriente del refrigerante gaseoso a través de cámaras, que están configuradas, por ejemplo, como resonadores de Helmholtz o similares, de manera que las pulsaciones son fuertemente amortiguadas y no llegan hasta el exterior. Estas cámaras están montadas habitualmente directamente en la bomba del compresor. Esta bomba está conectada a una cápsula para la amortiguación y atenuación del ruido. Entre la entrada de las cámaras y la cápsula del compresor no existe ninguna distancia, que permita el paso de refrigerante al volumen de amortiguación de la cápsula que rodea la bomba.

Recientemente han sido desarrollados los llamados compresores lineales (ver, por ejemplo, US 6 398 523), que prescinden de un motor de rotación para el accionamiento de pistón del compresor y en su lugar accionan este pistón directamente a través de un imán, que se puede accionar en un campo alterno electromagnético en movimientos lineales de vaivén. Condicionado por reste principio de accionamiento, en el caso de un compresor lineal, el cilindro está expuesto a fuertes vibraciones, que son provocadas por el movimiento de vaivén del imán y del pistón acoplado allí.

Si se intenta transmitir el principio de construcción conocido a partir de la construcción de compresores accionados con motor de rotación, como consecuencia de lo cual un orificio de entrada de un cilindro y un paso de entrada de la cápsula que contiene el cilindro están colocados opuestos sin contacto bajo la configuración de un paso hacia el volumen de amortiguación, sobre la construcción de unidades de compresor lineal, entonces se plantea el problema de que el movimiento oscilante inevitable de la unidad de compresor lineal modula la sección transversal del paso hacia el volumen de amortiguación con la frecuencia de resonancia del pistón móvil y de esta manera se multiplica todavía la generación de ruido en lugar de amortiguarla.

El cometido de la presente invención es indicar una unidad de compresor lineal con un cilindro encapsulado, en el que la generación de ruido está limitada eficazmente por modulación de la sección transversal de paso hacia el volumen de amortiguación.

El cometido se soluciona por medio de una unidad de compresor lineal con la característica de la reivindicación 1. El elemento de estrangulamiento en el paso impide la excitación de resonancias en el volumen de amortiguación y, por lo tanto, el ruido excesivo.

El elemento de estrangulamiento está formado con preferencia por paredes colocadas en la cápsula o bien en el cilindro y que encajan entre sí. Las paredes pueden tener una forma adecuada discrecional para provocar a través de fricción en ellas una caída de la presión en el gas que circula en vaivén entre el orificio de entrada y el volumen de amortiguación, Con preferencia son paredes que rodean de forma circular y concéntrica el orificio de entrada o bien el paso de entrada.

Con preferencia, el cilindro propiamente dicho presenta una o varias cámaras de aislamiento acústico entre su orificio de entrada y una cámara de trabajo que recibe el pistón. De esta manera, los impulsos de presión intensivos generados por el pistón en la cámara de trabajo son absorbidos parcialmente, todavía antes de que alcancen el paso hacia el volumen de amortiguación.

Otra medida conveniente de aislamiento térmico consiste en insertar una cámara de aislamiento acústico atravesada por la corriente de medio a comprimir en el paso de entrada de la cápsula. Esta cámara puede estar unida directamente en la pared de la cápsula y puede tener una forma cilíndrica plana, a través de la cual se extiende el paso de entrada a lo largo del eje del cilindro de la cámara.

El soporte de fijación oscilante del cilindro está formado con preferencia por un conducto de salida, a través del cual el medio comprimido abandona el cilindro. El conducto de salida está conducido con preferencia en forma helicoidal alrededor de la cámara del cilindro. El imán, que acciona el movimiento de vaivén del pistón, puede estar dispuesto especialmente en prolongación axial del pistón o también en forma de anillo alrededor del pistón.

Otras características y ventajas de la invención se deducen a partir de la descripción siguiente de ejemplos de realización con referencia a figuras adjuntas. En este caso:

La figura 1 muestra una sección parcial esquemática a través de una primera configuración de la unidad de compresor lineal de acuerdo con la invención.

La figura 2 muestra una sección detallada a través de la zona de la cabeza de la unidad de compresor lineal de la figura 1.

La figura 3 muestra una sección a través de una segunda configuración de la unidad de compresor lineal.

La unidad de compresor lineal mostrada en la figura 1 comprende una cápsula metálica 1 herméticamente cerrada, que recibe una sección de bomba 2 y una sección de accionamiento 3 de la unidad de compresor. La sección de accionamiento 3 mostrada en sección comprende esencialmente un imán permanente 4 en forma de barra, que está dispuesto móvil en el interior de la cavidad de una bobina 5 en su dirección longitudinal. Un muelle de recuperación 6, aquí en forma de un muelle helicoidal, presiona el imán 4 en la dirección de la sección de la bomba 2. A través de una corriente alterna aplicada en la bobina 5 se puede generar en su espacio interior un campo alterno magnético, que excita el imán 4 en movimientos de vaivén a lo largo del eje de la bobina 5.

En el imán 4 está montado un pistón 7, que encaja en una cámara de trabajo 8 de un cilindro 9 y se puede desplazar a través del movimiento del imán en éste. En una pared de la cámara de trabajo 8 opuesta al pistón 7, dos orificios están equipados, respectivamente, con una válvula 10, 11. Las válvulas 10, 11 están representadas aquí como válvulas de trampilla o válvulas de láminas, pero se entiende que se puede utilizar cualquier tipo discrecional de válvula, que permita un paso de flujo de medio solamente en una dirección -al interior de la cámara de trabajo 8 en el caso de la válvula 10 y desde ella hacia fuera en el caso de la válvula 11-.

El medio a comprimir alcanza la cámara de trabajo 8 a través de un paso de entrada 12 en forma de un trozo de tubo, que cruza la cápsula 1 y está amarrada fijamente en ésta. Un orificio de entrada 13 del cilindro 9 y una secuencia de cámaras 14, 15, 16, que están clocada en la carcasa del cilindro 9 delante de la cámara de trabajo 8.

El orificio de entrada 13 del cilindro 9 se encuentra en el extremo de un trozo de tubo 17, que se distancia desde una pared frontal del cilindro 9 en una dirección paralela a la dirección de movimiento del imán 4 y del pistón 7, este trozo de tubo 17 está colocado a nivel frente a un segundo trozo de tubo 18, que forma la parte del paso de entrada 12 que encaja en el interior de la cápsula 1.

El trozo de tubo 18 lleva una pestaña 19 que se distancia radialmente, en la que están dispuestas una pluralidad de paredes cilíndricas 20 concéntricamente al eje longitudinal del paso de entrada 21. Las paredes 21 correspondientes con diámetros escalonados adaptados están colocadas en el lado frontal del cilindro 9 y encajan, respectivamente, entre dos de las
paredes 20.

El medio comprimido abandona la cámara de trabajo 8 a través de un conducto de salida 22, que está fijado en un extremo en el cilindro 9, se extiende en forma helicoidal alrededor del cilindro 9 y finalmente atraviesa la pared de la cápsula 1. Este conducto de salida 22 forma al mismo tiempo una suspensión del cilindro 9 en la cápsula 1, que permite movimientos oscilantes del cilindro 9, especialmente en la dirección longitudinal.

En el funcionamiento de la unidad de compresor, con cada movimiento del pistón 7 hacia la izquierda en la figura se comprime medio contenido en la cámara de trabajo 8 y se escapa a través de la válvula de salida 11, tan pronto como la presión en la cámara de trabajo 8 excede la presión en el conducto de salida 22. En este caso, el pistón 7 ejerce sobre el cilindro 9 una presión dirigida hacia la izquierda en la figura, a la que puede ceder un poco el cilindro 9 en virtud de su suspensión elástica. Durante este movimiento del pistón 7, las paredes 20 y 21 se desplazan una hacia la otra, y se estrecha un intersticio entre el extremo del trozo de tubo 18 y el orificio de entrada 13 del cilindro 9. A través de esta movilidad, se impide una transmisión de ruidos fuertes de golpeteo que provoca el pistón 7 en su punto de inversión izquierdo, sobre la cápsula 1 y, por lo tanto, en el entorno de la unidad de compresor.

Cuando a continuación el pistón 7 es atraído por el imán 4 hacia la derecha y se incrementa de nuevo la cámara de trabajo 8, se produce en ésta una presión negativa, que conduce, por una parte, a que sea aspirado medio fresco a través del paso de entrada 12 y, por otra parte, a que el cilindro 9 siga al pistón 7 un poco hacia la derecha. No obstante, la propagación del intersticio 23 que resulta de ello no es tan grande que se desacople de esta manera fuera de las paredes 20, 21. Las paredes 20, 21 que engranan entre sí actúan de este modo con un elemento de estrangulamiento, que amortigua la corriente de salida del medio desde el volumen de amortiguación 24 hasta la cámara de trabajo 8 durante la fase de expansión de la cámara de trabajo 8 y de una manera correspondiente también amortigua una corriente de admisión del medio de retorno al volumen de amortiguación 24 a través del paso de entrada 12 en la fase de compresión de la cámara de trabajo 8. Así, por ejemplo, también en el caso de que la frecuencia de trabajo de la unidad de compresor lineal, es decir, la frecuencia oscilante del imán 4, coincida con la frecuencia de resonancia del volumen de amortiguación 24, se amortiguan de una manera efectiva las oscilaciones de la presión del volumen de amortiguación 24 y se puede mantener su amplitud. De esta manera se suprime eficazmente uno de los componentes, que contribuyen al ruido de funcionamiento de una unidad de compresor lineal.

Las cámaras 14, 15, 16 del cilindro 9 tienen igualmente funciones de aislamiento acústico. Están realizadas de manera conocida en sí a partir de la técnica de aislamiento acústico como resonadores Helmholtz.

Como otra medida de amortiguación de los ruidos de funcionamiento de la unidad de compresor, se inserta otra cámara 25 de aislamiento acústico en el lado de entrada 12 de la cápsula 1. Esta cámara 25, una pared de la cual está formada por la cápsula 1 propiamente dicha, tiene una forma cilíndrica plana, de manera que el paso de entrada 12 cruza la cámara 25 a lo largo de su eje del cilindro. También la cámara 25 actúa como un resonador Helmholtz con un orificio de entrada, que se extiende sobre toda la periferia del paso de entrada 12 y, por lo tanto, es especialmente eficaz.

La figura 3 muestra una segunda configuración de la unidad de compresor lineal, que se diferencia de la configuración de la figura 1 por la forma de construcción de su sección de accionamiento 3. Las secciones de la bomba 2 de ambas configuraciones son idénticas. Mientras que en la configuración de la figura 1 el imán permanente 4 está dispuesto en prolongación axial del pistón 7, rodea en el caso de la figura 3 el pistón 7 en forma de anillo y está fijamente conectado con él a través de una pestaña 28 o brazos de soporte individuales orientados radialmente. Este imán 4 en forma de anillo está rodeado en el lado exterior por una bobina 5, que está en condiciones de excitarla a oscilaciones a través de un campo alterno magnético. De un acoplamiento efectivo del campo magnético de la boina en el imán 4 se ocupan dos paquetes de chapa 26, 27, que están dispuestos, respectivamente, rodeando exteriormente en forma de anillo, manteniendo un intersticio de aire reducido con respecto al imán 4 en un espacio intermedio de forma anular entre éste y el cilindro 9 o bien el imán 4 y la bobina 5.

Claims (10)

1. Unidad de compresor lineal con un imán (4) móvil en vaivén en un campo alterno magnético, con un pistón (7) móvil en un cilindro (9) accionado por el imán (4) y con una cápsula (1), que rodea el cilindro (9) y un volumen de amortiguación (24), en la que el cilindro (9) está montado de forma oscilante en la cápsula (1) y un orificio de entrada (13) del cilindro (9) y un paso de entrada (12) de la cápsula (1) están colocados opuestos entre sí sin contacto bajo la configuración de un paso (23) hacia el volumen de amortiguación (24), caracterizada porque en el paso (23) está instalado un elemento de estrangulamiento
(20, 21).

2. Unidad de compresor lineal de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el elemento de estrangulamiento está formado por paredes (20, 21) que encajan entre sí, dispuestas en la cápsula (1) y en el cilindro (9), respectivamente.

3. Unidad de compresor lineal de acuerdo con la reivindicación 1, en la que las paredes (20, 21) rodean en forma de anillo el orificio de entrada (13) y el paso de entrada (12).

4. Unidad de compresor lineal de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos una cámara (14, 15, 16) de aislamiento acústico, que está atravesada por la corriente de medio a comprimir, está dispuesta entre el orificio de entrada (13) del cilindro (9) y una cámara (8) del cilindro que recibe el pistón (7).

5. Unidad de compresor lineal de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos una cámara (25) de aislamiento acústico que está atravesada por la corriente de medio a comprimir está insertada en el paso de entrada (12) de la cápsula (1).

6. Unidad de compresor lineal de acuerdo con la reivindicación 5, en la que la cámara (25) es cilíndrica plana y el paso de entrada (12) se extiende a lo largo del eje del cilindro de la cámara (25).

7. Unidad de compresor lineal de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que el soporte de fijación oscilante del cilindro (9) está formado por un conducto de salida (22) del cilindro (9).

8. Unidad de compresor lineal de acuerdo con la reivindicación 7, en la que el conducto de salida (22) se extiende en forma helicoidal alrededor del cilin-
dro (9).

9. Unidad de compresor lineal de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que el imán (4) que acciona el pistón (7) está dispuesto en prolongación axial del pistón (7).

10. Unidad de compresor lineal de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, en la que el imán (4) que acciona el pistón (7) se extiende en forma de anillo alrededor del pistón (7).