ES2365399T3 - Compresor de espiral. - Google Patents

Abstract

Un compresor de espirales que comprende: una seccion (3) de compresion proporcionada en un recipiente cerrado (1), incluyendo dicha seccion de compresion una espiral orbitante (31) que tiene dientes de voluta formados de forma sustancialmente simetrica en ambas superficies de una placa orbitante (31B) de base, y penetrando un arbol principal (7) a traves de una porcion central, y fijado a la misma, de dicha espiral orbitante y un par de espirales fijas (33/34) frente a ambas referidas superficies de dicha espiral orbitante, teniendo cada una de dichas espirales fijas un diente de voluta correspondiente a cada uno de dichos dientes de voluta de dicha espiral orbitante para formar respectivamente camaras (32) de compresion; y un motor (2) proporcionado en dicho recipiente cerrado (1) para accionar dicho arbol principal, y un dispositivo deslizante (72), caracterizado porque dicho arbol principal tiene una pieza (71) de entalla en una porcion que penetra a traves de dicha espiral orbitante y dichas espirales fijas, y dicho dispositivo deslizante tiene un agujero excentrico que incluye una superficie deslizante plana (72 A) correspondiente a dicha pieza de entalla, estando acoplado dicho dispositivo deslizante a dicho arbol principal en el que esta formada dicha pieza de entalla, y haciendose deslizable dicho dispositivo deslizante en una direccion ortogonal a una direccion de longitud de dicho arbol principal por medio de dicha superficie deslizante plana.

Description

Campo técnico

La presente invención versa acerca de un compresor de espirales y, más en particular, acerca de un compresor de espirales que tiene dientes de voluta en ambas superficies de una placa de base de una espiral orbitante.

Técnica antecedente

En un compresor de espirales convencional, por ejemplo en un caso de un compresor de espirales de tipo vertical, se dispone una sección de compresión en un espacio superior en un recipiente, se coloca un motor impulsor en un espacio inferior, y se forma una cámara de almacenamiento de aceite lubricante debajo del motor. La sección de compresión está formada mediante la combinación de una espiral orbitante que tiene un diente de voluta formado únicamente en una superficie superior de una placa de base de la espiral orbitante, y una espiral fijada frente al anterior diente de voluta. Se forma una cámara de compresión al accionar el motor por medio de un árbol excéntrico conectado a una superficie inferior de la espiral orbitante (por ejemplo, remitirse al documento de patente 1).

Existe otro tipo de en el que los dientes de voluta están formados en ambas superficies de una placa de base de la espiral orbitante, hay formadas cámaras de compresión en una superficie superior y en una superficie inferior de la espiral orbitante al enfrentar espirales fijas a los dientes de voluta respectivos, y la espiral orbitante está accionada por un árbol que penetra a través de cada una de las espirales. En este caso, se hace que sean distintas las alturas de los dientes de voluta, que están formados en las superficies superior e inferior de la espiral orbitante, y una cámara superior de compresión y una cámara inferior de compresión están conectadas en una relación en serie para llevar a cabo una compresión de dos etapas (por ejemplo, remitirse al documento de patente 2).

Documento de patente 1: patente japonesa nº 2743568

Documento de patente 2: patente japonesa expuesta al público nº 08-170592

El documento JP 08 165 993 A da a conocer un dispositivo fluido de espirales de doble diente de tipo de árbol pasante en el que hay dispuesto un mecanismo motriz en la parte superior de un armazón y se proporciona un mecanismo de espirales en la parte inferior del mismo, hay dispuestos contrapesos en los lados superior e inferior, respectivamente, del mecanismo de espirales de un cigüeñal que se extiende desde el mecanismo motriz hasta el mecanismo de espirales. El extremo inferior del cigüeñal está soportado sobre la superficie inferior de una espiral fija inferior, y se proporciona un miembro de soporte del árbol para formar un espacio de introducción de alta presión entre la espiral fija inferior y el miembro de soporte del árbol. Hay formados en las espirales agujeros pasantes y a través de los cuales están intercomunicados el espacio de introducción de alta presión y un espacio en el lado de descarga.

El documento EP-A-0 682 181 versa acerca de un compresor de espirales que es capaz de aumentar el rendimiento de la lubricación en superficies deslizantes radiales entre un árbol excéntrico y un buje. El compresor permite un movimiento deslizante radial del buje con respecto al árbol excéntrico.

El documento JP 07 197 890 A describe un compresor de espirales que comprende un medio para ensanchar una superficie de asiento del dispositivo deslizante para mantener la resistencia de una pieza de pasador del árbol principal formada en la parte superior del árbol principal que ejerce una fuerza motriz sobre una espiral giratoria. La parte de abertura de un agujero para el aceite lubricante está formada en la superficie superior del pasador del árbol principal en la posición central de rotación del árbol principal.

El documento US-A-5 197 868 muestra una máquina de tipo espiral adecuada particularmente como un compresor de refrigerante, que incorpora un sistema mejorado de lubricación que garantiza que se suministra una cantidad de aceite lubricante a la conexión motriz entre un cigüeñal y un miembro de la espiral orbitante.

En el documento JP 03 175 185 A, un compresor de espirales comprende un medio para evitar una reducción de la resistencia de un cigüeñal y una generación de una vibración anormal debida al equilibrio del contrapeso de un rotor. Esto se consigue al hacer que el eje de una parte del árbol de montaje del dispositivo deslizante de un cigüeñal y el eje de una parte del árbol principal coincidan entre sí.

Finalmente, el documento US 2003/194340 A1 versa acerca de un aparato de desplazamiento de fluido de tipo espiral con espirales flotantes completamente compatibles.

Revelación de la invención

Problemas que debe solucionar la invención

Los compresores de espirales convencionales están construidos como se ha descrito anteriormente. En particular, en el documento de patente 2 se debe ajustar la distancia excéntrica de la porción excéntrica del árbol para formar pequeñas cámaras de compresión entre las superficies laterales de los dientes de voluta de la espiral orbitante y las superficies laterales opuestas de las espirales fijas. En este caso, el fluido operativo puede escaparse entre las superficies laterales opuestas de los dientes de voluta y, por lo tanto, deteriorar la función. Por lo tanto, el coste tiende a ser alto para mecanizar de forma precisa la distancia excéntrica de la porción excéntrica del árbol y para montar de forma precisa las porciones. Además, el escape del fluido operativo puede dañar seriamente el rendimiento en el caso de que el refrigerante tenga un pequeño molecular pequeño, tal como refrigerante de CO2, o en el caso de que el refrigerante necesite una mayor diferencia de presiones que el refrigerante convencional de flúor.

La presente invención se ha realizado para superar los problemas descritos anteriormente, y tiene un objeto de proporcionar un compresor de espirales que tiene una propiedad favorable de montaje, que mejora el escape del fluido operativo entre los dientes de voluta, y que tiene una estructura mejorada de cierre estanco y de soporte.

Medios para solucionar los problemas

Un compresor de espirales según la presente invención comprende una sección de compresión proporcionada en un recipiente cerrado, incluyendo dicha sección de compresión una espiral orbitante que tiene dientes de voluta formados de manera sustancialmente simétrica en ambas superficies de una placa orbitante de base, y penetrando un árbol principal una porción central de dicha espiral orbitante, y estando fijado a la misma, y un par de espirales fijas frente a dichas ambas superficies de dicha espiral orbitante, teniendo cada una de dichas espirales fijas dientes de voluta que se corresponden a cada uno de dichos dientes de voluta de dicha espiral orbitante para formar, respectivamente, cámaras de compresión; un motor proporcionado en dicho recipiente cerrado para accionar dicho árbol principal; y un dispositivo deslizante en el que dicho árbol principal tiene una pieza de entalla en una porción que penetra a través de dicha espiral orbitante y dichas espirales fijas, y dicho dispositivo deslizante tiene un agujero excéntrico que incluye una superficie deslizante plana correspondiente a dicha pieza de entalla, estando acoplado dicho dispositivo deslizante a dicho árbol principal en el que está formada dicha pieza de entalla, y haciéndose deslizable dicho dispositivo deslizante en una dirección ortogonal a una dirección de longitud de dicho árbol principal por medio de dicha superficie deslizante plana.

Ventajas de la invención

El compresor de espirales según la presente invención está construido como se ha descrito anteriormente. En consecuencia, en el caso de montar un tipo vertical, por ejemplo, la sección de compresión está colocada en un espacio inferior del recipiente, el motor está colocado en un espacio superior, y se puede proporcionar un terminal de vidrio en una porción extrema superior encima del motor. Por lo tanto, después de que la sección de compresión y el motor estén todos fijados dentro del recipiente, se puede conectar finalmente un hilo de guiado al terminal y, por lo tanto, se mejora la propiedad de montaje.

Además, los dientes de voluta sustancialmente simétricos están formados en ambas superficies de la espiral orbitante y los esfuerzos axiales provocados por la compresión de un gas operativo se cancelan entre sí, de forma que no se tiene que proporcionar un cojinete de empuje.

En consecuencia, se puede evitar un aumento de la pérdida por abrasión y del quemado debido a que se produce una rotura de la película de aceite debido a su velocidad circunferencial baja y a la dificultad para formar una película de aceite, que se crea en un caso de cojinete de empuje utilizando un gas tal como CO2 a una alta presión con una carga elevada.

Además, dado que la sección de compresión está soportada por la estructura de soporte en ambos lados de la misma, no se produce un momento en el árbol y, por lo tanto, se puede evitar un contacto de un lado contra el soporte debido a la inclinación del árbol, y se puede evitar un aumento de la pérdida asociada con el deterioro del cojinete y del quemado.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista esquemática en corte que muestra un ejemplo de una construcción completa en el caso de utilizar un recipiente vertical según una primera realización;

la Figura 2 muestra una construcción de una espiral orbitante en la primera realización, (a) es una vista en corte,

(b) es una vista en planta que muestra una construcción de la parte superior, y (c) es una vista en planta que muestra una construcción de la superficie inferior;

la Figura 3 muestra una construcción de una pieza núcleo ubicada en una porción central de la espiral orbitante mostrada en la Figura 2, (a) es una vista en perspectiva, (b) es una vista en perspectiva que muestra una construcción de un anillo de junta, proporcionado cada uno en una superficie superior y en una superficie inferior;

la Figura 4 es una vista explicativa en corte para explicar un efecto de operación del anillo de junta en la pieza núcleo;

la Figura 5 muestra la construcción de una espiral fija en el lado inferior en la Figura 1 de la espiral fija en la primera realización, (a) es una vista en planta, y (b) es una vista en corte tomada a lo largo de la línea A-A en (a);

la Figura 6 es una vista ampliada de la estructura de penetración del árbol principal y de la sección de compresión y la estructura de la porción extrema inferior del árbol principal;

la Figura 7 es una vista explicativa para mostrar la relación del movimiento orbitante de la espiral orbitante y de las cámaras de compresión;

la Figura 8 muestra una vista en perspectiva de la construcción de un árbol principal y de un dispositivo deslizante en la primera realización de la presente invención;

la Figura 9 es una vista explicativa para explicar el principio de operación del dispositivo deslizante en la primera realización;

la Figura 10 es una vista en perspectiva que muestra la construcción de un primer compensador en la segunda realización de la presente invención;

la Figura 11 es una vista en perspectiva que muestra la construcción de un segundo compensador en la segunda realización de la presente invención;

la Figura 12 es una vista explicativa para explicar el efecto de la operación de cada uno de los compensadores en la segunda realización.

Explicación de los números de referencia

1 recipiente cerrado, 2 motor, 3 sección de compresión, 4 cámara de almacenamiento de aceite lubricante, 5 tubo de succión, 6 terminal de vidrio, 7 árbol principal, 8 tubo de descarga, 9 primer compensador, 31 espiral orbitante, 31A pieza núcleo, 31B placa orbitante de base, 31D cojinete orbitante, 31E ranura para el anillo de junta, 31 F junta de contacto, 31G anillo de junta, 31H ranura para la junta de la voluta, 31J ranura Oldham, 31K orificio de comunicación, 32 cámara de compresión, 33 espiral fijada superior, 33B cojinete principal, 34 espiral fijada inferior, 34A placa fijada de base , 34C cojinete principal, 34D porción rebajada, 34E diente de voluta, 34F orificio de descarga, 34G conducto de descarga, 34H válvula de descarga, 34J orificio de succión, 35 junta Oldham, 71 pieza de entalla, 72 dispositivo deslizante, 72A superficie deslizante plana, 72B agujero excéntrico, 76 bomba de suministro de aceite, 77 aceite lubricante, 78 segundo compensador, 91 agujero de acoplamiento, 92 cuerpo cilíndrico, 93 parte proyectada, 94 porción de reborde.

Mejor modo para llevar a cabo la invención

Se describirá en primer lugar la construcción de un compresor, que es una base de la presente invención, en base a los dibujos. La Figura 1 es una vista esquemática en corte que muestra un ejemplo de un construcción completa utilizando un recipiente vertical según la primera realización, la Figura 2 muestra una construcción de una espiral orbitante en la primera realización, (a) es una vista en corte tomada a lo largo de la línea A-A en (c) que se describirá a continuación, y el lado izquierdo muestra una superficie superior mientras que el lado derecho muestra una superficie inferior, (b) es una vista en planta que muestra un construcción de la superficie superior de la espiral orbitante, y (c) es una vista en planta que muestra una construcción de la superficie inferior de la misma.

La Figura 3 muestra una construcción de una pieza núcleo ubicada en una porción central de la espiral orbitante mostrada en la Figura 2, (a) es una vista en perspectiva que muestra la forma de la pieza núcleo, (b) es una vista en perspectiva que muestra una construcción de un anillo de junta, proporcionado cada uno en una superficie superior y en una superficie inferior de la pieza núcleo, la Figura 4 es una vista explicativa en corte para explicar un efecto de operación del anillo de junta en la pieza núcleo, la Figura 5 muestra la construcción de un lado inferior de la espiral fija de la Figura 1 en la primera realización, (a) es una vista en planta, y (b) es una vista en corte tomada a lo largo de la línea A-A en (a).

En un compresor de espirales de la Figura 1, hay colocado un motor 2 en una porción superior en un recipiente cerrado vertical 1, hay colocada una sección 3 de compresión en una porción inferior y se forma una cámara 4 de almacenamiento de aceite lubricante bajo la sección 3 de compresión.

Se proporciona un tubo 5 de succión para succionar un gas de succión en el recipiente cerrado 1 en una porción intermedia entre el motor 2 y la sección 3 de compresión, y se proporciona un terminal 6 de vidrio en un extremo superior del recipiente cerrado 1 en el lado superior del motor 2.

El motor 2 está construido por un estator conocido 21 formado con una forma de anillo, y un rotor 22 soportado para ser girable en el interior del estator 21. Se fija un árbol principal 7 al rotor 22, y el árbol principal 7 penetra a través de la sección 3 de compresión para extenderse hasta la cámara 4 de almacenamiento de aceite lubricante. A continuación se describirá la relación entre la sección 3 de compresión y el árbol principal.

La sección 3 de compresión incluye una espiral orbitante 31 que tiene dientes de voluta formados en una superficie superior y una superficie inferior de una placa orbitante de base con una forma sustancialmente simétrica con sustancialmente las mismas alturas, una espiral fija superior 33 que está dispuesta para estar frente a la superficie superior de la espiral orbitante 31 y tiene un diente vuelto hacia dentro que se corresponde con el diente de voluta de la superficie superior de la espiral orbitante 31 para formar una cámara 32 de compresión, una espiral fija inferior 34 que está dispuesta para estar frente a la superficie inferior de la espiral orbitante 31 y tiene un diente de voluta que se corresponde con el diente de voluta de la superficie inferior de la espiral orbitante 31 para formar la cámara 32 de compresión, y una junta Oldham conocida 35 que se coloca entre la espiral fija inferior 34 y la espiral orbitante

31.

Se describirá la construcción detallada de la espiral orbitante 31 con referencia a la Figura 2. Como se muestra en este dibujo, la espiral orbitante 31 tiene una pieza núcleo 31A que forma una porción central y está constituida por una línea curvada, tal como un arco, y una placa orbitante 31B de base con forma de disco que se extiende sobre la periferia externa de la pieza núcleo 31A.

Como se muestra en la vista ampliada de la Figura 3(a), en la pieza núcleo 31A, hay formado un agujero 31C, a través del cual penetra un árbol principal 7, en una porción central, y se proporciona un cojinete orbitante 31D en su pared periférica interna. Hay formado una ranura 31E para un anillo de junta respectivamente en ambas superficies de la pieza núcleo en un lado externo del cojinete orbitante 31D, y se inserta un anillo 31G de junta que tiene una junta 31F de contacto, como se muestra en la Figura 3(b), en una ranura respectiva. Los detalles del anillo 31G de junta se describirán a continuación.

En la pieza núcleo 31A, normalmente hay formado un diente de voluta con una curva evolvente o un arco hacia fuera desde su centro, y el número de vueltas del diente de voluta es proporcional a la relación de compresión del compresor. En el caso de utilizar un gas de HFC en un aparato de climatización de aire, por ejemplo, el compresor es accionado con la relación de compresión de 3, de forma que el número de vueltas del diente de voluta necesita ser de tres o más. Pero en el caso de utilizar un gas de CO2 con una baja relación de compresión, el compresor es accionado con la relación de compresión de 2, de forma que el número de vueltas del diente de voluta se vuelve de dos o más, y de esta manera es posible reducir el número de vueltas del diente de voluta una vuelta en comparación con el caso del gas de HFC.

En consecuencia, al reducir las vueltas del diente de voluta en una cantidad de una vuelta o más en la porción central, se vuelve posible formar el agujero 31C en la porción central de la pieza núcleo 31 A para que penetre el árbol principal y para proporcionar el cojinete orbitante 31D.

Esto puede aplicarse para cualquier otro caso en el que la baja relación de compresión sea una condición valorada, así como en el caso de gas de CO2.

Se forman respectivamente dos o más vueltas de un diente de voluta en la superficie superior y en la superficie inferior de la placa orbitante 31B de base en curvas o arcos evolventes de forma sustancialmente simétrica y sustancialmente de la misma altura que la pieza núcleo.

“Sustancialmente simétrico” significa que el grosor t, la altura h, el paso p y los números de vueltas n del diente de voluta mostrados en la Figura 2(a) son sustancialmente idénticos, y de ese modo, se hace que la fuerza de reacción en la dirección de empuje que se produce en el momento de la compresión del gas sea completamente o sustancialmente idéntica.

Por lo tanto, se cancelan las fuerzas de empuje, que actúan sobre la espiral orbitante 31 hacia una dirección ascendente y descendente en el momento de la compresión, y la carga en la dirección de empuje se vuelve sustancialmente nula, de forma que se puede eliminar el cojinete de empuje.

Dado que se pueden cancelar entre sí las fuerzas de empuje, se puede hacer que la altura de los dientes de la espiral sea baja, y se puede ampliar la voluta en la dirección diametral para que adquiera una forma denominada de disco plano delgado, por lo que se puede hacer relativamente pequeña la fuerza en la dirección radial, y se puede mejorar la fiabilidad del cojinete liso.

Los dientes de voluta en la superficie superior y en la superficie inferior están fabricados sustancialmente simétricos, pero en realidad se hace que se produzca una ligera diferencia en las presiones de las cámaras superior e inferior de compresión, por ejemplo para dar lugar a una ligera fuerza de empuje descendente.

Como resultado, se pone el diente de voluta en el lado inferior de la espiral orbitante 31 en contacto a presión con la espiral fija inferior 34, y el diente de voluta en el lado superior tiene una separación de la espiral fija superior 33. Por lo tanto, en el diente de voluta del lado superior, hay formada una ranura 31H para la junta de la voluta en la superficie extrema superior del diente de voluta, como se muestra en las Figuras 2(a) y (b), y hay acoplado en el mismo una junta 36 de voluta (Figura 6). En el lado inferior de la espiral orbitante 31, hay formada una ranura Oldham 31J correspondiente a la junta Oldham 35 en una porción periférica más externa.

El anillo 31 G de junta proporcionado en la pieza núcleo 31A está formado como un anillo que tiene un corte rectangular, como se muestra en la Figura 3(b), y tiene la junta 31F de contacto, y está acoplado en la ranura 31E para el anillo de junta mostrado en la Figura 3(a). Este anillo 31G de junta está colocado en la pieza núcleo 31A para separar el árbol principal 7 y el cojinete orbitante 31D del lado central del diente de voluta para evitar un escape entre los mismos, dado que en el momento de una operación de compresión, el árbol principal 7 y el cojinete orbitante 31D se encuentran a una presión baja, mientras que el lado central del diente de voluta se encuentra a alta presión.

La acción de separación se lleva a cabo mediante un cierre estanco por contacto del anillo 31G de junta por medio de una diferencia de presiones. Se presiona el anillo 31G de junta contra la pared lateral derecha y la espiral fija 33 del lado superior en la ranura 31E para el anillo de junta que está siendo presionado desde el lado izquierdo de alta presión y el lado inferior, como se muestra mediante la flecha en la Figura 4.

En este caso, se produce un contacto deslizante en la superficie de la espiral fija, pero el deslizamiento tiene una velocidad circunferencial baja de un movimiento abrasivo en un pequeño radio como la junta de voluta, y por lo tanto, la fricción y la pérdida por deslizamiento son pequeñas.

En la pieza núcleo 31A, hay formado un orificio 31K de comunicación en el lado externo de la ranura 31E para el anillo de junta. El orificio 31K de comunicación penetra a través de la placa orbitante 31B de base en la dirección vertical y combina los gases, que están comprimidos en las cámaras de compresión en ambas superficies de la espiral orbitante 31 como se describirá a continuación, para fluir hasta un orificio de descarga de la espiral fija.

El orificio 31K de comunicación está formado como un agujero largo a lo largo de la ranura 31E para el anillo de junta, o está formado como una pluralidad de agujeros dispuestos adyacentes entre sí para llevar a cabo una acción sustancialmente equivalente que el agujero largo, y está proporcionado en la posición en la que no se encuentra a través de las cámaras de compresión, y siempre comunica el orificio de descarga de la espiral fija, que se describirá a continuación.

A continuación, se describirá la construcción detallada de la espiral fija con referencia a la Figura. 5. La Figura 5 muestra un ejemplo de la espiral fija inferior 34.

Como se muestra en las Figuras 5(a) y (b), hay formado un agujero 34B en una porción central de una placa fija 34A de base, a través de la cual penetra el árbol principal 7, y se proporciona un cojinete 34C del árbol principal en una superficie periférica interna de este agujero.

Hay formada una porción rebajada 34D en la porción periférica del cojinete 34C del árbol principal, es decir, la porción central de la placa fija 34A de base, y acomoda la pieza núcleo 31A de la espiral orbitante 31 y permite el movimiento orbitante de la espiral orbitante 31. En la periferia externa de la porción rebajada 34D, hay formado un diente 34E de voluta con dos o más vueltas en el mismo tamaño que el diente de voluta de la espiral orbitante 31 en la curva o el arco de voluta pero está girado 180 grados en fase.

Se proporciona un orificio 34F de descarga en la porción rebajada 34D para descargar el gas comprimido sin cruzar el anillo 31 G de junta de la espiral orbitante.

El orificio 34F de descarga está formado como un agujero largo a lo largo de un lado interno del diente de voluta más interno de la espiral fija, o está formado como una pluralidad de agujeros dispuestos adyacentes entre sí para llevar a cabo sustancialmente una acción equivalente con el agujero largo, y está proporcionado en la posición que siempre se comunica con el orificio 31K de comunicación de la espiral orbitante.

Además, hay formado un conducto 34G de descarga que se comunica con el orificio 34F de descarga y fluye el gas comprimido fuera del compresor por medio de un tubo 8 de descarga (Figura 1). Hay colocada una válvula 34H de descarga en una posición frente al orificio 34F de descarga en el conducto 34G de descarga como se muestra en la Figura 1, y evita un reflujo del gas de descarga.

En una porción periférica más externa de la espiral fija inferior 34, se proporciona un orificio 34J de succión como una entrada de succión del gas de succión a la cámara inferior de compresión. Se proporciona un orificio 34K de descarga (Figura 1) que se comunica desde el orificio 34J de succión hasta la cámara 4 de almacenamiento de aceite lubricante en la porción inferior del recipiente cerrado. Se proporciona una válvula 34L de retención para el orificio 34K de descarga en el lado de la cámara 4 de almacenamiento de aceite lubricante, como se muestra en la Figura 1.

Se proporciona la válvula 34L de retención para evitar que el aceite haga espuma con el refrigerante restante y fluya

5 fuera del compresor cuando se acciona el compresor. La vía de succión para succionar gas a la cámara de compresión está formada como se muestra mediante la flecha G de línea discontinua en la Figura 1. La vía de succión incluye el orificio 33A de succión formado en la porción periférica más externa de la espiral fija superior 33 y el orificio 34J de succión de la espiral fija inferior 34, y se introduce el gas de succión en las cámaras respectivas de compresión formadas tanto en la superficie superior como en la superficie inferior de la espiral orbitante 31.

Como se muestra en la Figura 1, la porción extrema superior del árbol principal 7 está acoplada en el rotor 22 del motor 2. El árbol principal penetra el agujero pasante de la espiral fija superior 33, el agujero pasante 31C de la espiral orbitante 31 y el agujero pasante 34B de la espiral fija inferior 34 y es sumergido en su porción extrema inferior en el aceite lubricante 77 en la cámara 4 de almacenamiento de aceite lubricante.

La Figura 6 muestra una vista ampliada de la estructura de penetración del árbol principal 7 en la sección 3 de

15 compresión y la estructura de la porción extrema inferior del árbol principal 7. Concretamente, se proporciona un cojinete 33B del árbol principal entre el árbol principal 7 y la espiral fija superior 33. En la superficie del árbol principal 7, hay formada una pieza 71 de entalla, que tiene una superficie plana, desde la porción en contacto con el cojinete 33B del árbol principal bajando hacia el extremo inferior. Hay acoplado un dispositivo deslizante 72, que tiene un agujero excéntrico (no mostrado) con una superficie parcialmente plana correspondiente a la pieza 71 de entalla, en la pieza 71 de entalla del árbol principal 7. La superficie periférica externa del dispositivo deslizante 72 está colocada para hacer contacto con la superficie periférica interna del cojinete orbitante 31D de la espiral orbitante 31 mostrada en la Figura 2. El dispositivo deslizante 72, que forma un árbol excéntrico en combinación con el árbol principal, acciona la espiral orbitante 31 por medio del cojinete orbitante 31D.

En las superficies superior e inferior del dispositivo deslizante 72, hay formados rebajes 73 para las vías de aceite

25 lubricante. En la superficie de la porción periférica externa del dispositivo deslizante 72, que se encuentra en contacto con el cojinete orbitante 31D, hay formado una ranura 74 de suministro de aceite en la dirección vertical y permite que el rebaje 73 en la superficie superior se comunique con el rebaje 73 en la superficie inferior.

En el árbol principal 7, hay formado un agujero excéntrico 75 de suministro de aceite y se extiende desde el extremo inferior para alcanzar el cojinete 33B del árbol principal de la espiral fija superior 33. Se proporciona una bomba 76 de suministro de aceite en el extremo inferior del árbol principal 7 y está sumergida en aceite lubricante 77 en el extremo inferior del recipiente cerrado 1.

A continuación, se describirá una operación de la primera realización.

El gas, que es aspirado en el recipiente cerrado 1 desde el tubo 5 de succión, fluye a una parte del motor 2. Después de refrigerar el motor 2, el gas es llevado a las cámaras 32 de compresión en las superficies superior e

35 inferior de la espiral orbitante 31 desde el orificio 33A de succión proporcionado en la porción periférica externa de la espiral fija superior 33, como se muestra mediante la línea discontinua G.

A partir de entonces, la espiral orbitante 31 lleva a cabo un movimiento orbitante, sin girar en torno a su propio eje, con respecto a las espirales fijas superior e inferior 33 y 34. Un par de cámaras de compresión creciente, que están formadas por medio del principio conocido de compresión, reducen sus volúmenes progresivamente hacia el centro. El par de cámaras de compresión se comunican finalmente entre sí en las cámaras más internas en las que está presente el orificio 34F de descarga, y se guían los flujos fuera del compresor a través del conducto 34G de descarga.

La Figura 7 muestra el procedimiento en el que un par de cámaras de compresión creciente, que están formadas por medio del movimiento orbitante de la espiral orbitante 31, reducen progresivamente sus volúmenes hacia el centro.

45 La Figura 7(a) muestra el estado de la espiral orbitante 31 en el ángulo orbital de 0°. La porción cortada diagonalmente representa el diente de voluta de la espiral orbitante, y la porción pintada en negro representa el diente de voluta de la espiral fija.

En el estado de la Figura 7(a), están formadas cámaras de compresión que contienen todo el gas en la periferia más externa, y un par de cámaras A y B de compresión creciente. La Figura 7(b) muestra el estado en el que la espiral orbitante 31 orbita en el ángulo orbital de 90° en la dirección en el sentido contrario al de las agujas del reloj.

Un par de cámaras A y B de compresión se mueven hacia el centro mientras que reducen su volumen.

La Figura 7(c) muestra el estado del ángulo orbital de 180°, y la Figura 7(d) muestra el estado del ángulo orbital de 270°. En este estado, las cámaras A y B de compresión se comunican entre sí en la cámara más interna en la que está presente el orificio 34F de descarga, y se descarga el gas del orificio 34F de descarga.

En la Figura 7, la forma de la pieza núcleo 31A de la espiral orbitante 31 forma la curva voluta hasta la porción mostrada por la línea discontinua, y forma un borde de la cámara B de compresión. El lado central de este se vuelve la curva de la pieza núcleo y forma la cámara más interna que no contribuye a la compresión, y forma una superficie de borde en combinación con la superficie interna del diente de voluta de la espiral fija 34.

Se proporciona el orificio 34F de descarga en la cámara más interna que no contribuye a la compresión, y está colocado de forma que no cruza el anillo 31G de junta mencionado anteriormente durante la etapa de compresión, de forma que se asegura un conducto de flujo suficiente. Para este fin, la curva de la pieza núcleo y la curva de la superficie interna del diente de voluta de la espiral fija están formadas para garantizar un espacio libre para no bloquear el orificio 34F de descarga completamente con la pieza núcleo 31A durante la etapa de compresión.

En un tipo de compresor en el que una relación de volumen integrado está fijada como un compresor de espirales, se produce una pérdida por insuficiencia de compresión en la etapa final de descarga cuando se lleva a cabo la operación con una mayor relación de compresión que una relación establecida de compresión. Una pérdida por insuficiencia de compresión significa que la presión en la cámara más interna es mayor que la presión de las cámaras A y B de compresión, cuando la cámara más interna y las cámaras A y B de compresión se comunican entre sí como en la Figura 7(d), por ejemplo. Entonces, se produce un reflujo a las cámaras A y B de compresión desde la cámara más interna, y provoca una pérdida de poder de compresión.

Por lo tanto, se limita el volumen de la zona libre superior a un mínimo, que está definido como el volumen corriente arriba de la válvula 34H de descarga, concretamente la suma total de la cámara más interna, del orificio 34F de descarga y del orificio 31K de comunicación. Además, hay formada una pequeña porción 34M de descarga en la pieza núcleo 31A. La porción 34M de descarga es para garantizar un conducto de flujo al expandir la anchura con un radio reducido de la curvatura.

A continuación, se describirá el suministro de aceite. Como se muestra en la Figura 6, el aceite lubricante 77, que es aspirado como se muestra mediante la flecha desde el extremo inferior del árbol principal 7 por la bomba 76 de suministro de aceite, es aspirado a través del agujero 75 de suministro de aceite en el árbol principal 7, como se muestra por medio de la flecha, y es suministrado al cojinete 33B del árbol principal de la espiral fija superior 33.

A partir de entonces, el aceite lubricante pasa la porción plana de la pieza 71 de entalla formada en el árbol principal para fluir hacia abajo, por medio del rebaje 73 formado en la superficie superior del dispositivo deslizante 72, y fluye a la ranura 74 de suministro de aceite que está formada en la dirección vertical en la superficie periférica externa del dispositivo deslizante 72 para lubricar el dispositivo deslizante 72.

El aceite, que ha fluido hacia abajo en la ranura 74 de suministro de aceite, pasa por medio del rebaje 73 en la superficie inferior del dispositivo deslizante, y pasa a través de un agujero 34N de retorno formado en la espiral fija inferior 34, y fluye hacia la dirección central del árbol principal, y fluye hacia abajo en la pieza 71 de entalla del árbol principal 7 de nuevo mientras que suministra aceite al cojinete 34C del árbol principal de la espiral fija inferior 34, y es descargado fuera del árbol principal desde la porción extrema inferior del cojinete 34C del árbol principal, como se muestra por medio de la flecha, y vuelve a la cámara 4 de almacenamiento de aceite lubricante.

Como se ha descrito anteriormente, la vía de suministro de aceite forma un circuito cerrado de circulación desde el suministro a la descarga sin hacer contacto directamente con el flujo del gas de succión. En consecuencia, se evita que el aceite sea atrapado por el gas de succión y fluya fuera del compresor.

El compresor está construido como se ha descrito anteriormente y, por lo tanto, el compresor es adecuado, por ejemplo, en un caso en el que se vuelve grande un volumen de un intercambiador de calor de un aparato climatizador de aire para un ahorro energético, en un caso en el que el aparato está afinado para llevar a cabo una operación normal con una baja relación de compresión, tal como un sistema de almacenamiento térmico de hielo para un corte de picos y un reparto de carga, y en un caso en el que se utiliza un refrigerante tal como CO2 y se lleva a cabo una operación normal con una baja relación de compresión para una operación de acondicionamiento de aire. Se mantiene una eficacia elevada del aparato.

Primera realización

Más adelante, se describirá una primera realización de la presente invención con referencia a los dibujos. La Figura 8 muestra la construcción de un árbol principal y un dispositivo deslizante en la primera realización, (a) es una vista en perspectiva que muestra la construcción del árbol principal, y (b) es una vista en perspectiva que muestra la construcción del dispositivo deslizante. La Figura 9 es una vista explicativa para explicar el principio operativo del dispositivo deslizante. Toda la construcción del compresor es la misma que en la Figura 1 y, por lo tanto, se omitirá la ilustración duplicada de la misma.

Con respecto al árbol principal 7 mostrado en la Figura 8(a), el lado del extremo derecho en el dibujo se corresponde con el lado superior de la Figura 1, y el lado del extremo izquierdo del dibujo se corresponde con el lado inferior de la Figura 1.

La pieza 71 de entalla forma una superficie plana en la porción inferior del árbol principal 7, y esta pieza 71 de entalla está formada desde la porción en contacto con el cojinete 33B del árbol principal de la espiral fija superior 33 bajando hasta el extremo inferior del árbol principal, como se describe en la Figura 6.

Como se muestra en la Figura 8(b), está preparado el dispositivo deslizante cilíndrico 72 que tiene un agujero excéntrico 72B y una superficie 72A del dispositivo deslizante correspondiente a la pieza 71 de entalla. La pieza 71 de entalla del árbol principal 7 está acoplada en el agujero excéntrico 72B de este dispositivo deslizante, de forma que la superficie 72A del dispositivo deslizante y la pieza 71 de entalla se corresponden entre sí, y se penetra a través del dispositivo deslizante a través del agujero pasante 31C de la espiral orbitante 31, como se muestra en la Figura 6, de forma que la superficie periférica externa del dispositivo deslizante 72 se encuentra en contacto deslizante con la superficie interna del cojinete orbitante 31D.

En cuanto al diámetro exterior del árbol principal 7 y el diámetro interior del agujero excéntrico 72B del dispositivo deslizante 72, el diámetro exterior del árbol principal está establecido que sea un poco más pequeño, como resultado de lo cual la pieza 71 de entalla y la superficie 72A del dispositivo deslizante pueden deslizarse un poco en paralelo entre sí.

Se describirá el principio de operación del dispositivo deslizante 72 con referencia a la Figura 9. Como se muestra en la Figura 9(a), el centro del dispositivo deslizante 72 está establecido igual que el centro 31X de la espiral orbitante 31, y el centro del árbol principal 7 está establecido que se corresponda con un centro 34X de la espiral fija. Por lo tanto, el centro del dispositivo deslizante 72 es excéntrico con respecto al centro del árbol principal 7 en una cantidad “r” correspondiente al radio del cigüeñal, que es igual a la distancia con la que el diente de voluta de la espiral orbitante 31 y los dientes de voluta de las espirales fijas 33 y 34 giran idealmente en contacto entre sí.

Cuando gira el árbol principal 7, la espiral orbitante 31 genera una fuerza centrífuga, y la fuerza actúa en la dirección mostrada por Fc en la Figura 9(a). Por otra parte, se produce una fuerza Fg de reacción por medio de la presión del gas en la dirección ortogonal a esta y, por lo tanto, el dispositivo deslizante 72 presiona la superficie deslizante 72A contra la pieza 71 de entalla del árbol principal 7, y se desliza en la dirección de la Fc.

Como resultado, como se muestra en la Figura 9(b), el diente 34E de voluta de la espiral fija y el diente 31M de voluta de la espiral orbitante hacen contacto entre sí y se deslizan hasta que se produce una fuerza FR de reacción de contacto, que está equilibrada con Fc, y por lo tanto, se logra un cierre estanco por contacto entre los dientes de voluta de la espiral fija y de la espiral orbitante.

Dado que el cierre estanco por contacto entre los dientes de voluta es realizado por el dispositivo deslizante 72 de esta forma, se limita el escape entre los dientes de voluta al mínimo y se puede obtener un compresor de espirales con una eficacia elevada de compresión.

Especialmente cuando se utiliza un gas que tiene una gran diferencia de presiones y es fácil que haya escapes, tal como CO2, el dispositivo deslizante 72 es imprescindible.

Segunda realización

A continuación, se describirá una segunda realización de la presente invención con referencia a los dibujos. La Figura 10 es una vista en perspectiva que muestra la construcción de un primer compensador en la segunda realización, la Figura 11 es una vista en perspectiva que muestra la construcción de un segundo compensador en la segunda realización, y la Figura 12 es una vista explicativa para explicar el efecto operativo de cada uno de los compensadores. Toda la construcción del compresor es la misma que en la Figura 1, y se omitirá la ilustración duplicada de la misma.

La Figura 10 muestra la construcción de un compensador para cancelar el desequilibrio asociado con el movimiento orbitante excéntrico de la espiral orbitante. En la segunda realización, hay montados dos compensadores por la razón que se describirá más adelante, y la Figura 10 muestra el primer compensador de ellos.

Se construye un primer compensador 9 al proporcionar una parte proyectada 93 que actúa como un compensador en un lado de un cuerpo cilíndrico 92 que tiene un agujero 91 de acoplamiento hasta el árbol principal 7. Hay formada una porción 94 de reborde, que forma una superficie de empuje, en un extremo del cuerpo cilíndrico 92.

El primer compensador 9 está acoplado al árbol principal 7 entre el rotor 22 del motor 2 y la espiral fija superior 33 con la porción 94 de reborde en el lado inferior, de forma que el primer compensador 9 actúa como un compensador superior del compresor.

El primer compensador 9 funciona como un compensador para el compresor y funciona, además, para colocar el rotor 22 del motor 2 en la dirección axial al establecer la longitud del cuerpo cilíndrico 92. La porción 94 de reborde en la porción extrema inferior forma una superficie de empuje y hace contacto con la superficie superior de la placa fija de base de la espiral fija superior 33, de forma que recibe todo el peso del árbol principal 7 y del rotor 22 para hacerlo girar aquí.

La Figura 11 muestra la construcción de un segundo compensador 78, y la porción excéntrica 78 de grosor, que actúa como un compensador, está formada o acoplada en una superficie periférica de la bomba 76 de suministro de aceite mostrada en la Figura 1 en toda la longitud de la bomba de suministro de aceite.

Específicamente, el grosor de la pared lateral de la bomba 76 de suministro de aceite está formado para que sea parcialmente grueso al descentralizar el diámetro interior y exterior de la bomba a lo largo del árbol rotatorio.

Al construirlo de esta forma, se crea una rotación desequilibrada, y se le da al segundo compensador la función tanto de bomba de suministro de aceite como de compensador inferior del compresor.

Se puede hacer que la cantidad de excentricidad sea pequeña al formar el compensador sustancialmente en toda la longitud de la bomba 76 de suministro de aceite. Por lo tanto, incluso cuando la porción excéntrica está sumergida en el aceite y gira, se puede limitar al mínimo la pérdida de agitación del aceite por medio de la porción excéntrica.

La Figura 12 explica un efecto operativo de la segunda realización. Para cancelar los desequilibrios de la espiral orbitante, el primer compensador B1 y el segundo compensador B2 están dispuestos normalmente en un lado extremo del árbol principal 7 como se muestra en el dibujo (a) para mantener un equilibrio dinámico y un equilibrio estático. Normalmente, cada compensador está montado en el anillo extremo del rotor del motor, que está fijado al árbol principal 7, mediante un ajuste en caliente.

El equilibrio está establecido de forma que Fc=Fc1-Fc2, Fc1×L1=Fc2×L2, como es conocido.

Sin embargo, cuando la espiral orbitante 31 y las espirales fijas 33 y 34 hacen contacto entre sí en los dientes de voluta, toda la fuerza centrífuga de la espiral orbitante 31 es recibida por los dientes de voluta de las espirales fijas 33 y 34. Por lo tanto, se produce el momento M1 en el árbol principal 7 por medio de Fc1 y Fc2 como en la Figura 12(b), de forma que el momento es recibido por los cojinetes principales superior e inferior 33B y 34C.

Como resultado, el árbol principal se inclina y gira como se muestra en el dibujo, y los cojinetes principales 33B y 34C son dañados y desgastados fácilmente mediante lo que se denomina un contacto en un solo lado.

Por lo tanto, como se muestra en la Figura 12(c), concretamente, como la segunda realización de la presente invención descrita anteriormente, los dos compensadores B1 y B2 están dispuestos en ambos lados con los cojinetes principales 33B y 34C entre los mismos, por lo que se elimina la incidencia del momento para poder girar el árbol principal 7 en paralelo con el cojinete principal, y se puede mejorar la fiabilidad del cojinete.

Aplicabilidad industrial

La presente invención puede ser utilizada favorablemente en un aparato climatizador de aire o en un sistema de almacenamiento térmico de hielo que están afinados para ser operados normalmente con una baja relación de compresión, o en un aparato climatizador de aire que utiliza un refrigerante tal como gas de CO2 y que tiene una baja relación de compresión en una operación normal.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

   1. Un compresor de espirales que comprende:

   una sección (3) de compresión proporcionada en un recipiente cerrado (1), incluyendo dicha sección de compresión

   una espiral orbitante (31) que tiene dientes de voluta formados de forma sustancialmente simétrica en ambas superficies de una placa orbitante (31B) de base, y penetrando un árbol principal (7) a través de una porción central, y fijado a la misma, de dicha espiral orbitante y

   un par de espirales fijas (33/34) frente a ambas referidas superficies de dicha espiral orbitante, teniendo cada una de dichas espirales fijas un diente de voluta correspondiente a cada uno de dichos dientes de voluta de dicha espiral orbitante para formar respectivamente cámaras (32) de compresión; y

   un motor (2) proporcionado en dicho recipiente cerrado (1) para accionar dicho árbol principal, y un dispositivo deslizante (72), caracterizado porque

   dicho árbol principal tiene una pieza (71) de entalla en una porción que penetra a través de dicha espiral orbitante y dichas espirales fijas, y

   dicho dispositivo deslizante tiene un agujero excéntrico que incluye una superficie deslizante plana (72 A) correspondiente a dicha pieza de entalla, estando acoplado dicho dispositivo deslizante a dicho árbol principal en el que está formada dicha pieza de entalla, y haciéndose deslizable dicho dispositivo deslizante en una dirección ortogonal a una dirección de longitud de dicho árbol principal por medio de dicha superficie deslizante plana.
2. 2. El compresor de espirales según la reivindicación 1, en el que dicho recipiente cerrado (1) está dispuesto verticalmente,

   dicha sección (3) de compresión está dispuesta en una porción inferior en dicho recipiente cerrado,

   dicho motor (2) está dispuesto en una porción superior en dicho recipiente cerrado,

   una cámara (4) de almacenamiento de aceite lubricante está formada en dicho recipiente cerrado debajo de dicha sección de compresión, y

   una bomba (76) de suministro de aceite para aspirar un aceite lubricante de dicha cámara de almacenamiento de aceite lubricante está dispuesta en un extremo inferior de dicho árbol principal (7).
3. 3. El compresor de espirales según la reivindicación 2, en el que dicho recipiente cerrado (1) está dividido por dicha sección (3) de compresión en una pieza de alojamiento del motor y la cámara (4) de almacenamiento de aceite lubricante,

   un tubo (5) de succión es proporcionado en dicha pieza de alojamiento del motor,

   un tubo (8) de descarga es proporcionado en dicha sección de compresión, y

   es formada una vía de suministro de aceite, comunicándose dicha vía de suministro de aceite desde dicha bomba de suministro de aceite, discurriendo a través del interior de dicho árbol principal (7), que se abre en un cojinete del árbol principal de dicha espiral fija superior (33), pasando a través de un cojinete del árbol principal de dicha espiral orbitante (31), pasando a través de un cojinete del árbol principal de dicha espiral fija inferior

   (34) y alcanzando dicha cámara de almacenamiento de aceite lubricante.

4. 4.

   El compresor de espirales según la reivindicación 3, en el que se proporciona un conducto en dicha sección (3) de compresión para comunicarse entre dicha pieza de alojamiento del motor y dicha cámara (4) de almacenamiento de aceite lubricante, y se proporciona una válvula de retención, para evitar el reflujo de dicho aceite lubricante, en una abertura de dicho conducto en dicha cámara de almacenamiento de aceite lubricante.

5. 5.

   El compresor de espirales según la reivindicación 3, en el que un orificio (33A) de succión, para comunicarse entre dicha pieza de alojamiento del motor y dicha cámara (32) de compresión, es proporcionado en una porción periférica externa de dicha espiral fija superior (33) de dicha sección (3) de compresión.

6. 6.

   El compresor de espirales según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que un tubo (5) de succión a dicho recipiente cerrado (1) es proporcionado en un entorno de dicha sección (3) de compresión, y un terminal de vidrio es proporcionado en una porción extrema superior de dicho recipiente cerrado (1).

7. 7.

   El compresor de espirales según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que un medio (31D) de estanqueidad es proporcionado en dicha espiral orbitante (31) para cerrar de forma estanca las cámaras (32)

   de compresión formadas entre dicha espiral orbitante y dichas espirales fijas (33/34) desde un cojinete orbitante proporcionado en un lado del árbol principal de dicha espiral orbitante y cojinetes del árbol principal proporcionados entre dichas espirales fijas y dicho árbol principal (7).

8. 8.

   El compresor de espirales según la reivindicación 7, en el que dicho medio (31D) de estanqueidad está

   5 proporcionado en una pieza núcleo de dicha espiral orbitante (31) en superficies de la misma orientadas a dichas espirales fijas (33/34).
9. 9. El compresor de espirales según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que hay montados compensadores (9/78), para cancelar un desequilibrio asociado con un movimiento orbitante excéntrico de dicha espiral orbitante (31), en dicho árbol principal (7) en ambos lados de dicha sección (3) de compresión.

   10 10. El compresor de espirales según la reivindicación 2, en el que un primer compensador (9) es proporcionado en dicho árbol principal (7) o dicho rotor de dicho motor (2) entre dicha sección (3) de compresión y dicho motor, y se proporciona un segundo compensador (78) en una porción extrema inferior de dicho árbol principal (7).
10. 11. El compresor de espirales según la reivindicación 10, en el que dicho segundo compensador (78) está formado integralmente con dicha bomba (76) de suministro de aceite.

    15 12. El compresor de espirales según la reivindicación 1, en el que dicha pieza (71) de entalla de dicho árbol principal (7) está formado para extenderse a través de dichos cojinetes del árbol principal (7) de dicha espiral fija superior (33) y de dicha espiral fija inferior (34).
11. 13. El compresor de espirales según la reivindicación 1, en el que dicha pieza (71) de entalla de dicho árbol principal (7) compone una pieza de una vía de suministro de aceite formada en el cojinete.

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