ES2346084T3 - Compresor. - Google Patents

Abstract

Compresor (1) utilizado en electrodomésticos, preferentemente en frigoríficos, que comprende un motor (2), un cilindro (3) que sirve para bombear el gas refrigerante en el interior; un pistón (4) para comprimir el gas refrigerante, un cigüeñal (5) que transfiere el movimiento recibido del motor (2), un cuerpo (8) en el que están dispuestas unas piezas, tales como el cigüeñal (5), el cilindro (3) y el pistón (4), una guía (17) que sirve para transportar el aceite aspirado por el cigüeñal (5) a las áreas deseadas, una camisa de cilindro (9) separada del cuerpo (8) dispuesta en el cilindro (3), en cuyo interior se mueve el pistón (4), bombeando el fluido circulante por aspiración y compresión, y caracterizado porque comprende por lo menos un orificio (18) situado en el cuerpo (8) de tal forma que se corresponda con la salida de la guía (17), que sirve para suministrar el aceite transportado por la guía (17) entre la camisa de cilindro (9) y el cilindro (3), lo que ayuda a refrigerar las paredes del cilindro (3) y a no aumentar la temperatura del fluido circulante que se introduce en la camisa de cilindro (9).

Description

Compresor.

La presente invención se refiere a un compresor, preferentemente utilizado en un dispositivo de refrigeración, en el que se mejora la eficiencia termodinámica.

En los dispositivos de refrigeración, preferentemente en los frigoríficos, en general, la refrigeración se proporciona mediante la circulación de un fluido refrigerante en un ciclo refrigerante formado por un condensador que transfiere el calor al exterior, un tubo capilar que disminuye la presión, un evaporador que absorbe el calor y un compresor. En los compresores utilizados en este ciclo, el fluido circulante se activa por un pistón en un cilindro accionado por un cigüeñal. Durante estos procesos, el cilindro y el fluido circulante que llena el cilindro se calienta, y el cilindro, particularmente las paredes del cilindro, no pueden enfriarse. Al no poder enfriarse el cilindro, el rendimiento del compresor es ineficiente.

En las ejecuciones convencionales de los compresores, el enfriamiento del cilindro se consigue mediante la conducción de calor por el cuerpo. Este proceso no es suficiente para enfriar el cilindro.

En el estado de la técnica, la patente US nº 4.968.222, describe un compresor, en el que el gas comprimido por el pistón en el cilindro se enfría mediante fluido circulante por las paredes del cilindro.

En el estado de la técnica, la patente US nº 4.492.529 (la técnica anterior más próxima), proporciona la descripción de un compresor que está situado entre el cilindro y el cuerpo, a través del cual pasa el fluido circulante y proporciona refrigeración y compresión isotérmica. Este compresor comprende unos canales estrechos que atenúan el efecto producido por el pistón en las paredes laterales del cilindro debido al aumento de presión en los faldones del pistón, mientras el pistón comprime el fluido en el cilindro, lo que disminuye el movimiento secundario del pistón que incide en el cilindro y minimiza las posibles fugas mediante la deformación elástica.

El objetivo de la presente invención es realizar un compresor, que proporcione una mejor refrigeración del cilindro durante el movimiento del pistón en el cilindro, aspirando y comprimiendo el fluido circulante sin sobrecalentamiento, con una eficiencia, capacidad y coeficiente de rendimiento mejorados.

En la presente invención, el aceite del compresor que aspira el cigüeñal se suministra al orificio correspondiente en el cilindro mediante la guía situada en el extremo del cigüeñal; el aceite que pasa por el orificio fluye hacia las ranuras posicionadas en el interior del cilindro, entre el cilindro y la camisa de cilindro. En consecuencia, la alta temperatura provocada por el movimiento del pistón en la camisa de cilindro se transfiere al aceite que fluye entre el cilindro y la camisa de cilindro. El aceite que se introduce en el cilindro desde la parte superior se desplaza por la ranuras por el efecto de la gravedad y se drena al exterior del cuerpo en el compresor mediante los canales de descarga situados en la parte inferior del cilindro. En consecuencia, el calor transferido desde el cilindro al aceite puede conducirse fuera el compresor con la ayuda de la carcasa del compresor en comunicación con el aceite. Con la aplicación de la presente invención, el calor formado en el cilindro puede conducirse fuera del cilindro por medio del aceite; de este modo se mejora el rendimiento del cilindro.

El compresor realizado para alcanzar el objetivo de la presente invención se ilustra en las figuras siguientes, en las que:

La figura 1 es una vista esquemática de un compresor.

La figura 2 es una vista en perspectiva de una camisa de cilindro desprovista de una ranura.

La figura 3 es una vista en perspectiva de una camisa de cilindro provista de resaltes inclinados que guían el flujo hacia las ranuras.

La figura 4 es una vista en perspectiva de una camisa de cilindro provista de ranuras.

La figura 5 es una vista lateral de una camisa de cilindro provista de ranuras.

La figura 6 es una vista en perspectiva de un cuerpo y un pistón ensamblado en un cilindro en un cuerpo.

La figura 7 es una vista en perspectiva explosionada de un cuerpo, una base de válvula, una placa de válvula, una camisa de cilindro, un vástago de pistón, un cigüeñal y más de una junta.

La figura 8 es una vista en perspectiva de una camisa de cilindro situada en el interior de un cuerpo, un cigüeñal y una guía situada en un cigüeñal.

La figura 9 es una vista detallada de una camisa de cilindro, un cigüeñal y un cuerpo provisto de una guía situada en un cigüeñal.

La figura 10 es otra vista detallada de una camisa de cilindro, un cigüeñal y un cuerpo provisto de una guía situada en un cigüeñal.

La figura 11 es una vista detallada de un cuerpo que comprende un cilindro provisto de más de una ranura y resaltes.

Los elementos que se muestran en las figuras están numerados tal como se indica, a continuación:

1.

Compresor

2.

Motor

3.

Cilindro

4.

Pistón

5.

Cigüeñal

6.

Vástago de pistón

7.

Pasador de pistón

8.

Cuerpo

9.

Camisa de cilindro

10.

Base de válvula

11.

Placa de válvula

12.

Cabeza de cilindro

13.

Carcasa

14.

Muesca

15.

Canal

16, 26.

Ranura

17.

Guía

18.

Orificio

19.

Canal de descarga

20, 30.

Resalte

50, 51, 52.

Junta

En los electrodomésticos, preferentemente en los dispositivos de refrigeración, la circulación del fluido circulante que se utiliza para refrigerar se mantiene mediante un compresor (1).

Dentro del compresor (1), hay un fluido que facilita el movimiento y proporciona la refrigeración de las piezas conductoras del calor generado. En la forma de realización preferida, se utiliza aceite como fluido.

El compresor (1) comprende un motor (2); un cilindro (3) que sirve para bombear el gas refrigerante en el interior, un pistón para comprimir el gas refrigerante; un cigüeñal (5) que transfiere el movimiento recibido del motor (2), un cuerpo (8) en el que se situan unas piezas, tales como el cigüeñal (5), el cilindro (3) y el pistón (4); una guía (17) que sirve para transportar el aceite aspirado por el cigüeñal (5) a las áreas deseadas; una camisa de cilindro (9) separada del cuerpo (8) dispuesta en el cilindro (3), en cuyo interior se mueve el pistón (4), bombeando el fluido circulante mediante aspiración y compresión; y, por lo menos, un orificio (18) situado en el cuerpo (8) de forma que se corresponde con la salida de la guía (17), que sirve para suministrar el aceite transportado por la guía (17) entre la camisa de cilindro (9) y el cilindro (3), lo que ayuda a refrigerar las paredes del cilindro (3) y no aumentar la temperatura del fluido circulante que se introduce en la camisa de cilindro (9).

La camisa de cilindro (9) ayuda a conseguir la circularidad del cilindro (3) que presenta una configuración adecuada para el pistón (4). En consecuencia, el movimiento del pistón (4) entre los periodos de aspiración y compresión se realiza sin oscilaciones. Además, se impiden las fugas durante la compresión del fluido circulante, lo que aumenta la eficiencia termodinámica.

El cuerpo (8) comprende una carcasa (13), en la que gira el cigüeñal (5).

En la presente invención, en primer lugar, la camisa de cilindro (9) se dispone en el interior del cilindro (3), el cigüeñal (5) en el interior de la carcasa (13) y el pistón (4) en el interior de la camisa de cilindro (9). A continuación, la guía (17) se ensambla al cuerpo (8) y al cigüeñal (5).

En la presente invención, el compresor (1) comprende, por lo menos, un canal de descarga (19) que sirve para descargar el aceite suministrado entre la camisa de cilindro (9) y el cilindro (3).

En esta forma de realización, el aceite aspirado por el movimiento giratorio del cigüeñal (5) y suministrado al orificio (18) por la guía (17) fluye entre la camisa de cilindro (9) y el cilindro (3) y es liberado en las superficies exteriores del cuerpo (8) por el canal de descarga (19). El aceite que se drena de las superficies exteriores del cuerpo (8) y que ayuda a su refrigeración es reaspirado por el cigüeñal (5) y recogido por la caja del compresor (1) para suministrarse a la guía (17).

En otra forma de realización de la presente invención, la camisa de cilindro (9) comprende una o más ranuras (16) en su superficie exterior, para transferir el calor formado durante el movimiento del pistón (4), que sirven para guiar el aceite suministrado en el interior, y uno o más resaltes (20) situados alrededor de la ranura (16) (figura 3 y figura 4). En consecuencia, el aceite se dispersa por toda la superficie.

En otra forma de realización de la presente invención, la camisa de cilindro (9) comprende uno o más canales (15) en el interior de los resaltes (20) en comunicación con las ranuras (16).

Todavía en otra forma de realización de la presente invención, la camisa de cilindro (9) comprende unos resaltes (20) provistos de secciones trapezoidales y superficies superiores inclinadas, que guían el aceite suministrado en estas hacia las ranuras (16) y los canales (15) del interior de los resaltes (20) en comunicación con las ranuras (16) (figura 4).

En esta forma de realización, el suministro de aceite que fluye hacia las ranuras (16) a las otras partes de la camisa de cilindro (9) es proporcionado por los canales (15) situados en el interior de los resaltes (20) y las ranuras (16) en comunicación con las otras ranuras (16). Puesto que los resaltes (20) están más alejados de la superficie del pistón (4) en contacto con la camisa de cilindro (9) que las ranuras (16), aumentan las superficies de transferencia de calor y, por consiguiente, la refrigeración. Los canales (15) también contribuyen a este proceso de refrigeración y permiten que los resaltes (20) enfríen más eficientemente.

En otra forma de realización de la presente invención, se utiliza un cilindro (3) que comprende una o más ranuras (26) que sirven para guiar el aceite suministrado entre el mismo y la camisa de cilindro (9) situadas en su interior y más de un resalte (30) posicionado entre las ranuras (26) para separar las ranuras (26) unas de otras (figura 11).

En otra forma de realización de la presente invención, la camisa de cilindro (9) comprende una muesca (14) que facilita el ensamblaje del pistón (4), y aumenta el coeficiente de rendimiento disminuyendo la superficie de fricción durante el movimiento del pistón (4).

En otra forma de realización de la presente invención, el compresor (1) comprende un vástago de pistón (6) que transfiere el movimiento suministrado desde el cigüeñal (5) al pistón (4), un pasador de pistón (7) que conecta el vástago del pistón (6) con el pistón (4), una base de válvula (10) que permite al pistón (4) comprimir el fluido circulante, una placa de válvula (11) en la base de válvula (10), una cabeza de cilindro (12) que permite fijar a base de válvula (10) al cuerpo (8), una junta (50) entre la camisa de cilindro (9) y el cuerpo (8), otra junta (51) entre la camisa de cilindro (9) y la placa de válvula (5) y aún otra junta (52) entre la placa de válvula (11) y la cabeza de cilindro (12).

En esta forma de realización, en primer lugar, la camisa de cilindro (9) se dispone en el interior del cilindro (3). Mientras tanto, el vástago de pistón (6) se monta en el cigüeñal (5) y tras ensamblar el pasador de pistón (7) y el pistón (4) en el vástago de pistón (6), el cigüeñal (5) se ensambla en la carcasa (13) y el pistón (4) en el interior de la camisa de cilindro (9). A continuación, la guía (17) se ensambla al cuerpo (8) y al cigüeñal (5).

En esta forma de realización, mientras el cigüeñal (5) gira, el pistón (4) se acciona hacia atrás y hacia delante en el interior del cilindro (3) mediante el vástago del pistón (6) conectado al cigüeñal (5), lo que sirve para que el fluido circulante sea aspirado en el cilindro (3) y comprimido. Por medio del silenciador y la cubierta de válvula fijada a la base de válvula (10) provista de una placa de válvula (11) situada en el cilindro (3), el fluido circulante se aspira del ciclo de circulación y se vuelve a bombear en el ciclo de circulación. En determinados ángulos giratorios del cigüeñal (5), el fluido circulante aspirado en el cilindro (3) al abrir la placa de válvula (11), llena el cilindro (3) hasta que el pistón alcanza (4) el punto muerto inferior. Mientras el pistón (4) se mueve desde el punto muerto inferior al punto muerto superior, el fluido circulante aspirado en el cilindro (3) se comprime y descarga fuera del cilindro (3) sobre la placa de válvula (11) que se abre justo antes de que el pistón (4) alcance el punto muerto superior. El fluido circulante con la presión y temperatura aumentadas que llena la cabeza del cilindro (12) fuera del cilindro (3), posteriormente abandona la cabeza del cilindro (12) mediante la salida de expulsión. Mientras, las partes más cercanas a la base de válvula (10) en las que el pistón (4) comprime el fluido circulante en el cilindro (3) se sobrecalientan. Además, la presión y la temperatura del fluido circulante aumentan durante el proceso de compresión a medida que el pistón (4) se mueve hacia el punto muerto superior. Esto provoca que el cilindro (3) se retire de la compresión isotérmica. El aumento de la temperatura del fluido circulante durante la compresión provoca el aumento del volumen específico del fluido circulante y, por consiguiente, la disminución de la eficiencia de la compresión. En consecuencia, la temperatura del fluido circulante debe disminuirse (particularmente, durante el proceso de compresión) y las paredes del cilindro (3) deben enfriarse a fin de que aumente la eficiencia de la compresión.

En consecuencia, se utiliza un compresor (1) que comprende por lo menos un orificio (18) en las partes sobrecalentadas del cilindro (3) y/o en la camisa de cilindro (9). El aceite que fluye del orificio (18), fluye en las ranuras (16) situadas en estas partes sobrecalentadas de la camisa de cilindro (9) y proporciona su refrigeración.

Por medio de la camisa de cilindro (9) de la presente invención, producida separadamente del cuerpo (8), sin los problemas de la fabricación del cilindro (3) en el cuerpo (8), se puede mejorar la circularidad de las superficies y la resistencia de la superficie en cuyo interior se mueve el pistón (4). En consecuencia, los factores que provocan el calentamiento del pistón (4) durante su movimiento en el cilindro (3) disminuyen y las ranuras (16, 26) y los resaltes (20, 30) de la camisa de cilindro (9) o del cilindro (3) se enfrían mucho mejor, lo que aumenta el rendimiento del compresor (1).

Puesto que el coeficiente de transferencia del fluido circulante en el compresor (1) es superior al coeficiente de transferencia de calor del cuerpo (8), la aportación del aceite suministrado al área del pistón (4) puede ser más intensiva para refrigerar el cilindro (3). En este caso, aumenta aún más la transferencia de calor de las superficies del cilindro (3) en contacto con el fluido circulante en el compresor (1). En consecuencia, se reduce el aumento de la temperatura del fluido circulante durante el proceso de compresión. Esto a su vez proporciona un aumento del proceso de compresión y de la eficiencia termodinámica.

Además, como pueden utilizarse camisas de cilindro (9) de diferentes tamaños para pistones (4) de diferentes tamaños lo que proporciona diferentes capacidades en el mismo cilindro (3) sin cambiar las otras piezas, se puede conseguir una refrigeración sencilla y eficiente en todas las implementaciones posibles, ya que el compresor (1) funciona con diferentes capacidades por medio del aceite suministrado entre la camisa de cilindro (9) y el cilindro (3) a través del orificio (18), solo cambiando la camisa de cilindro (9) sin cambiar el cilindro (3). Puesto que el cilindro (3) puede enfriarse mejor, permite que el fluido circulante aspirado y bombeado por el pistón (4) se caliente mínimamente. Además, el compresor (1) también puede funcionar eficientemente a diferentes capacidades que la camisa de cilindro (9).

En los compresores (1), particularmente, los compresores herméticos, la energía consumida durante la compresión del fluido circulante incide en gran medida, aproximadamente un 70%, en la determinación de la capacidad del compresor (1). Por lo tanto, la ganancia al mejorar la compresión se ve directamente reflejada en la eficiencia termodinámica del compresor (1). Esto significa que hay un aumento en el coeficiente de rendimiento del compresor (1). Por consiguiente, al mejorar la circularidad de la camisa de cilindro (9) y su refrigeración, se puede llevar a cabo el proceso de compresión isotérmicamente y la eficiencia termodinámica puede aumentar considerablemente. De este modo, se contribuye a solucionar una de las importantes limitaciones en la fabricación de compresores (1), la formación de la circularidad ideal del orificio (18) del cilindro (3).

Claims (8)

1. Compresor (1) utilizado en electrodomésticos, preferentemente en frigoríficos, que comprende un motor (2), un cilindro (3) que sirve para bombear el gas refrigerante en el interior; un pistón (4) para comprimir el gas refrigerante, un cigüeñal (5) que transfiere el movimiento recibido del motor (2), un cuerpo (8) en el que están dispuestas unas piezas, tales como el cigüeñal (5), el cilindro (3) y el pistón (4), una guía (17) que sirve para transportar el aceite aspirado por el cigüeñal (5) a las áreas deseadas, una camisa de cilindro (9) separada del cuerpo (8) dispuesta en el cilindro (3), en cuyo interior se mueve el pistón (4), bombeando el fluido circulante por aspiración y compresión, y caracterizado porque comprende por lo menos un orificio (18) situado en el cuerpo (8) de tal forma que se corresponda con la salida de la guía (17), que sirve para suministrar el aceite transportado por la guía (17) entre la camisa de cilindro (9) y el cilindro (3), lo que ayuda a refrigerar las paredes del cilindro (3) y a no aumentar la temperatura del fluido circulante que se introduce en la camisa de cilindro (9).

2. Compresor (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos un canal de descarga (19) proporciona la descarga del aceite suministrado entre la camisa de cilindro (9) y el cilindro (3).

3. Compresor (1) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque una camisa de cilindro (9) comprende una o más ranuras (16) en su superficie exterior, para transferir el calor formado durante el movimiento del pistón (4), permitiendo guiar el aceite suministrado en el interior, y uno o más resaltes (20) situados alrededor de la ranura (16).

4. Compresor (1) según la reivindicación 3, caracterizado porque una camisa de cilindro (9) comprende uno o más canales (15) en el interior del resalte (20) en comunicación con las ranuras (16).

5. Compresor (1) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque un cilindro (3) comprende una o más ranuras (26) que sirven para guiar el aceite suministrado entre el mismo y la camisa de cilindro (9) situada en su interior y más de un resalte (30) situado entre las ranuras (26) para separar las ranuras (26) entre sí.

6. Compresor (1) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque una camisa de cilindro (9) comprende una muesca (14) que facilita el ensamblaje del pistón (4), y aumenta el coeficiente de rendimiento disminuyendo la superficie de fricción durante el movimiento del pistón (4).

7. Compresor (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque una camisa de cilindro (9) comprende unos resaltes (20) provistos de secciones trapezoidales y superficies superiores inclinadas, que guían el aceite suministrado en la misma hacia las ranuras (16) y unos canales (15) en el interior de los resaltes (20) en comunicación con las ranuras (16).

8. Compresor (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque presenta por lo menos un orificio (18) perforado en las partes en las que el cilindro (3) y/o la camisa de cilindro (9) se sobrecalientan.