ES2590142T3 - Compresor de pistón para comprimir gas - Google Patents

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ES2590142T3
ES2590142T3 ES12724749.2T ES12724749T ES2590142T3 ES 2590142 T3 ES2590142 T3 ES 2590142T3 ES 12724749 T ES12724749 T ES 12724749T ES 2590142 T3 ES2590142 T3 ES 2590142T3
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piston
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Laurentius Gerardus Maria Koop
Petrus Nicolaas DUINEVELD
Teun Petrus Johannes ARENDS
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Howden Thomassen Compressors BV
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Abstract

Compresor de pistón horizontal para comprimir gas, comprendiendo dicho compresor: - un bastidor (1), - al menos un cilindro (2) que tiene una pared de cilindro, un primer extremo de cilindro (3), un segundo extremo de cilindro (4) y un eje longitudinal, en el que el primer extremo del cilindro está provisto de un paso (7) para el vástago del pistón, el cual cilindro 10 está montado en dicho bastidor de tal forma que el eje longitudinal del cilindro se extiende en una dirección sustancialmente horizontal, - un pistón (10), preferiblemente no lubricado, el cual pistón tiene movimiento alternativo dentro del cilindro, delimitando el pistón al menos una primera cámara de compresión (11, 21) en el cilindro entre el primer o el segundo extremos del cilindro y el pistón, en el que el cilindro está provisto de al menos una lumbrera de entrada (12, 22) a dicha cámara de compresión y de al menos una lumbrera de salida desde dicha cámara de compresión (13, 23), - un vástago del pistón (30) con movimiento alternativo, la cual tiene un primer extremo y un segundo extremo, el cual vástago del pistón se extiende a través del paso para el vástago del pistón del primer extremo del cilindro, estando conectado el vástago del pistón al pistón, - un conjunto de accionamiento (40) para accionar el vástago del pistón y el pistón de manera alternativa, el cual conjunto de accionamiento está conectado al segundo extremo del vástago del pistón, . una prensaestopas (50), el cual prensaestopas está dispuesto en el primer extremo del cilindro, extendiéndose el vástago del pistón a través del prensaestopas, el cual prensaestopas comprende un conjunto de uno o más anillos de empaquetadura (51) los cuales hacen contacto sobre el vástago del pistón para proporcionar un sello, - un sistema de enfriamiento de la superficie externa del vástago del pistón para enfriar la superficie externa del vástago del pistón con un líquido refrigerante, el cual sistema de enfriamiento comprende: - una unidad de enfriamiento (60; 200) del vástago del pistón, que está dispuesta adyacente al lado del conjunto de uno o más anillos de empaquetadura (51) más alejado de la primera cámara de compresión, - una fuente de líquido refrigerante (61) que está adaptada para proveer un flujo de líquido refrigerante a la unidad de enfriamiento; en el que la unidad de enfriamiento del vástago del pistón comprende: - una envolvente (70; 210); - un miembro anular (75; 205) que tiene un paso cilíndrico (76; 206) a través del cual se extiende el vástago del pistón (30), siendo el diámetro de dicho paso cilíndrico mayor que el diámetro del vástago del pistón, de tal manera que está presente un espacio anular (77; 207) entre el vástago del pistón y el miembro anular, - un canal de alimentación (80; 85; 220) de líquido refrigerante, el cual se extiende desde una entrada (81; 221) del mismo hasta uno o más puertos de alimentación (86; 226) en comunicación con el paso cilíndrico (76; 206) para pasar el líquido refrigerante al espacio anular (77; 207) entre el miembro anular y el vástago del pistón, permitiendo de este modo establecer un flujo de líquido refrigerante en contacto con la superficie externa del vástago del pistón (30) y a través de dicho espacio anular causando la extracción de calor de la superficie externa del vástago del pistón. caracterizado por que el miembro anular (75; 205) está soportado de manera que puede moverse con respecto a la envolvente (70; 210) tal como para permitir movimientos del miembro anular (75;205) en direcciones radiales que siguen o compensan los movimientos y desviaciones en las direcciones radiales del vástago del pistón con el fin de mantener el espacio anular.

Description

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DESCRIPCION
Compresor de piston para comprimir gas
La invencion esta relacionada con un compresor de piston para comprimir gas, en particular a un compresor de piston en el cual el cilindro que comprende la camara de compresion esta dispuesto de manera sustancialmente horizontal.
En los compresores de piston, el vastago del piston se extiende desde la camara de compresion a traves de un paso del vastago del piston en el extremo del cilindro. Generalmente, se provee un prensaestopas con anillos de empaquetadura para reducir la fuga de gas a alta presion desde la camara de compresion por via del paso del vastago del piston en el extremo del cilindro. Los anillos de empaquetadura tienen que proporcionar esta reduccion de la fuga bajo circunstancias diffciles: la diferencia de presion entre la camara de compresion y al entorno exterior del del cilindro generalmente es elevada y el vastago del piston hace un movimiento de vaiven a traves de los anillos de empaquetadura a una velocidad elevada.
Con el fin de obtener un buen sello, los anillos de empaquetadura tienen que estar en contacto con el vastago del piston. En muchos casos, se aplica una fuerza sobre los anillos de empaquetadura, fuerza que empuja los anillos de empaquetadura apretadamente contra el vastago del piston. Tal fuerza puede, por ejemplo, ser aplicada mediante resortes circulares o por medio de una presion de gas. Con un diseno de ese tipo, pueden manejarse por los anillos de empaquetadura diferencias de presion mas elevadas entre la camara de compresion y el entorno exterior.
El aspecto negativo de este diseno es que cuanto mas fuertemente son empujados los anillos de empaquetadura contra el vastago del piston, mas friccion tiene lugar entre los anillos de empaquetadura y el vastago del piston. Esta friccion hace que el vastago del piston se caliente y que el vastago del piston y los anillos de empaquetadura sufran un aumento de desgaste. En compresores de gas de piston en los cuales el vastago del piston esta dispuesto sustancialmente en horizontal, el problema de la friccion entre los anillos de empaquetadura y el vastago del piston es incluso mayor que en los compresores de piston con un vastago del piston vertical, porque el vastago del piston horizontal se curva bajo la influencia de la gravedad. Ademas, en particular cuando los anillos grna del piston se desgastan, ocurre una ligera inclinacion del vastago del piston, que conduce a un incremento de friccion sobre un lado del vastago del piston.
Se ha propuesto lubricar el vastago del piston en la proximidad de los anillos de empaquetadura para reducir la friccion. No obstante, para muchas aplicaciones esto no proporciona una solucion aceptable porque algo del lubricante se adherira al vastago del piston. El vastago del piston introducira con ello lubricante en la camara de compresion. Esto no siempre es aceptable, por ejemplo cuando el compresor se usa para comprimir un gas seco y/o en casos en los que se aplica un compresor de piston no lubricado, tal como en un compresor de piston flotante del tipo descrito en el documento de patente europea EP0839280.
El documento de patente de EE.UU. US 3,194,568 divulga el enfriamiento de un vastago del piston dentro del prensaestopas. El prensaestopas comprende un canal que trae agua hasta un espacio anular en el prensaestopas que esta presente alrededor del vastago del piston. Se proveen sellos en ambos extremos axiales de este espacio anular para mantener la mayona del agua en el espacio anular. Algo de agua se adherira al vastago del piston y escurrira a traves de los sellos. De acuerdo con la divulgacion del documento de patente de EE.UU. US 3,194,568, este agua se evaporara debido a la elevada temperatura del vastago del piston y entonces desaparecera a traves de agujeros de venteo que se proveen en el prensaestopas.
La practica ha mostrado que la capacidad de enfriamiento de un diseno de este tipo es limitada y que solo puede usarse en combinacion con una numero limitado de tipos de lfquido refrigerante.
La invencion apunta a proporcionar un compresor de piston con un sistema de enfriamiento de la superficie externa del vastago del piston.
De acuerdo con la invencion, se proporciona un compresor de piston horizontal para comprimir gas de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 18.
En el compresor de piston horizontal de acuerdo con la invencion, se provee un sistema de enfriamiento de la superficie externa del vastago del piston que comprende una unidad de enfriamiento del vastago del piston que esta dispuesta adyacente al lado del conjunto de uno o mas anillos de empaquetadura mas alejado de la primera camara de compresion y una fuente de lfquido refrigerante que esta adaptada para proporcionar un flujo de lfquido refrigerante a la unidad de enfriamiento. El vastago del piston se extiende a traves de la unidad de enfriamiento del vastago del piston.
La unidad de enfriamiento del vastago del piston tiene una envolvente y un miembro anular. El miembro anular tiene un paso cilmdrico a traves del cual se extiende el vastago del piston. El diametro de dicho paso cilmdrico es mayor que el diametro del vastago del piston, de tal forma que un espacio anular esta presente entre el vastago del piston y el miembro anular. El miembro anular esta montado en la envolvente.
En una realizacion posible, el diametro del paso cilmdrico es unos 0,2 a 0,5 mm mayor que el diametro del vastago
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del piston. En una realizacion posible, el diametro del paso cilmdrico es unos 0,3 mm mayor que el diametro del vastago del piston.
El miembro anular esta soportado de forma que puede moverse con respecto a la envolvente de una manera que permite movimientos del miembro anular en direcciones radiales que sigan y/o compensen los movimientos y desviaciones en direcciones radiales del vastago del piston con el fin de mantener el espacio anular entre el vastago del piston y el miembro anular. Esto permite mantener una region anular de lfquido refrigerante fluyendo alrededor del vastago del piston en la ubicacion del miembro anular e impide un contacto indeseable entre el miembro anular y el vastago del piston.
La unidad de enfriamiento del vastago del piston comprende, ademas, un canal de alimentacion de lfquido refrigerante, el cual se extiende desde una entrada del mismo hasta uno o mas puertos de alimentacion en comunicacion con el paso cilmdrico. El canal de alimentacion de lfquido refrigerante esta adaptado para pasar el lfquido refrigerante hasta el espacio anular entre el miembro anular y el vastago del piston, permitiendo de este modo establecer un flujo de lfquido refrigerante en contacto con la superficie externa del vastago del piston y a traves de dicho espacio anular causando la extraccion de calor de la superficie externa del vastago del piston. El lfquido refrigerante que fluye enfna la superficie del vastago del piston.
Cuando se opera de manera adecuada, se puede ver que el lfquido refrigerante en el espacio anular entre el vastago del piston y el miembro anular ejerce un presion hidrostatica entre el vastago del piston y el miembro anular. Esta presion hidrostatica ayuda a centrar el miembro anular alrededor del vastago del piston, dando como resultado que el tamano del espacio anular entre el vastago del piston y el miembro anular sea al menos sustancialmente constante alrededor de la circunferencia del vastago del piston.
En una realizacion alternativa, menos preferida, se concibe usar un gas refrigerante en lugar de un lfquido refrigerante. Tal gas refrigerante puede, tambien, ser usado para centrar el miembro anular alrededor del vastago del piston. El gas refrigerante puede ser un flujo de gas que es desviado del flujo de gas principal que atraviesa el compresor o puede venir de una fuente independiente.
En una realizacion posible, la unidad de enfriamiento esta provista de sellos de lfquido refrigerante espaciados axialmente que hacen contacto de manera que hace sello sobre el vastago del piston. Es ventajoso si estos sellos de lfquido refrigerante tambien tienen una funcion de rascador, para rascar lfquido refrigerante del vastago del piston que se mueven en vaiven con respecto a estos sellos. Los sellos de lfquido refrigerante pueden ser provistos en el miembro anular o en un anillo independiente. El lfquido refrigerante es introducido en el espacio anular entre los sellos de lfquido refrigerante. En esta realizacion, la unidad de enfriamiento comprende, ademas, al menos un canal de descarga de lfquido refrigerante, el cual se extiende desde uno o mas puertos de descarga en comunicacion con el paso cilmdrico hasta una salida para descargar dicho lfquido refrigerante desde el espacio anular entre el vastago del piston y el miembro anular. En esta realizacion, el caudal puede controlarse con mas exactitud. El canal o canales de descarga de lfquido refrigerante pueden estar dispuestos en el miembro anular y la envolvente, o en un anillo independiente. Este anillo independiente puede ser el mismo anillo que sostiene un anillo de sello de lfquido refrigerante o puede ser un anillo completamente independiente.
En una variante de esta realizacion, cada sello de lfquido refrigerante es un anillo de sello que esta recibido en una ranura correspondiente en el miembro anular o en un anillo independiente. Preferiblemente, este anillo de sello esta recibido en la ranura con juego radial. Esto permite un movimiento radial relativo del miembro anular con respecto al anillo de sello. Preferiblemente, el miembro anular o el anillo independiente que sostiene el anillo de sello de lfquido refrigerante esta provisto de una conduccion que conecta la region de juego radial con el canal de descarga de lfquido refrigerante. Esto impide la acumulacion de una presion por el lfquido refrigerante en la ranura en la cual esta montado el sello.
En otra variante, la unidad de enfriamiento esta provista - cerca de un o de cada uno de los sellos de lfquido refrigerante - de uno o mas sellos de gas amortiguador respectivos que delimitan un espacio de gas amortiguador anular en cada extremo axial del espacio anular entre el vastago del piston y el miembro anular a traves del cual se hace fluir el lfquido refrigerante. A este fin, la unidad de enfriamiento esta provista de uno o mas canales de alimentacion de gas amortiguador los cuales se extienden desde una entrada de gas amortiguador hasta cada uno de los espacios de gas amortiguador anulares para alimentar gas amortiguador a los mismos. La unidad de enfriamiento comprende, ademas, una fuente de gas amortiguador presurizado que esta adaptada para establecer una presion de gas amortiguador en cada uno de los espacios de gas amortiguador.
El espacio de gas amortiguador actua para contrarrestar el arrastre de lfquido refrigerante sobre la superficie externa del vastago del piston hacia el exterior de la unidad de enfriamiento. Esto se alcanza, por ejemplo, proveyendo el gas amortiguador en el espacio de gas amortiguador con una presion que sea mas elevada que la presion del lfquido refrigerante en el espacio anular entre el vastago del piston y el miembro anular. La presion mas elevada del gas amortiguador en el espacio de gas amortiguador impedira que el lfquido refrigerante fluya desde el espacio anular entre el vastago del piston y el miembro anular hacia el espacio de gas amortiguador. Preferiblemente, en cada extremo axial del espacio anular entre el vastago del piston y el miembro anular, esta presente un espacio de gas amortiguador. De esta manera, la fuga de lfquido refrigerante por via del sello de lfquido refrigerante o del vastago del piston se reduce o incluso se impide.
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En una realizacion posible, la envolvente de la unidad de enfriamiento es una envolvente tubular y, en la que el miembro anular esta dispuesto dentro de una porcion de dicha envolvente que tiene un diametro interno que es mayor que el diametro externo del miembro anular de tal forma que esta presente una corona circular entre el miembro anular y la envolvente. Esta corona circular puede usarse para hacer que el miembro anular de la unidad de enfriamiento pueda moverse con respecto a la envolvente. La corona circular puede, por ejemplo, ser llenada con un material elastico o puede usarse para acomodar un miembro de resorte en ella. Tambien es posible llenarla con un fluido. En esta realizacion, preferiblemente, la envolvente de la unidad de enfriamiento comprende porciones de extremo espaciadas entre las cuales esta retenido el miembro anular en la direccion axial.
En una variante de esta realizacion, los miembros de sello espaciados estan presentes en dicha corona circular entre la envolvente y el miembro anular. Esos miembros de sello forman al menos uno de un espacio de alimentacion de lfquido refrigerante y un espacio de descarga de lfquido refrigerante en dicha corona circular. En esta variante, al menos una de la entrada y la salida de lfquido refrigerante se provee en la envolvente de la unidad de enfriamiento. El canal de alimentacion de lfquido refrigerante esta formado parcialmente por dicho espacio de alimentacion de lfquido refrigerante y/o el canal de descarga de lfquido refrigerante esta formado parcialmente por el espacio de descarga de lfquido refrigerante. En esta realizacion, la corona circular esta llena de lfquido refrigerante. El lfquido refrigerante en la corona circular permite que el miembro anular se mueva con respecto a la envolvente y ayuda a centrar el miembro anular en la envolvente.
En una realizacion posible, los uno o mas puertos de alimentacion del canal de alimentacion de lfquido refrigerante que se abren al paso cilmdrico estan dispuestos en el miembro anular, situados centralmente entre los extremos axiales del miembro anular. En esta realizacion, los puertos de descarga estan dispuestos en el miembro anular en ubicaciones espaciadas en lados opuestos desde el uno o mas puertos de alimentacion dispuestos centralmente. Esto permite que se cause un flujo anular de lfquido refrigerante generalmente en direcciones axiales opuestas en el espacio anular de lfquido refrigerante. En esta realizacion, el lfquido esta en contacto con el vastago del piston sobre una distancia relativamente corta. Esto tiene el efecto de que la diferencia de temperatura entre el lfquido refrigerante y el vastago del piston permanece mayor, y por tanto puede obtenerse un nivel mas elevado de enfriamiento del vastago del piston.
En una variante de esta realizacion, el paso cilmdrico del miembro anular tiene una porcion central de un diametro mas pequeno y los uno o mas puertos de alimentacion estan situados en dicha porcion central. Ademas, el paso cilmdrico del miembro anular tiene en cualquiera de los dos extremos axiales de dicha porcion central una porcion de descarga de un diametro mayor y los uno o mas puertos de descarga estan situados en dichas porciones de descarga. Esto permite que se obtenga un perfil de flujo ventajoso para el lfquido refrigerante.
En una realizacion posible, se forma un puerto de alimentacion mediante una abertura de orificio que forma una restriccion de flujo para el lfquido refrigerante a traves del canal de alimentacion de lfquido refrigerante. Esto permite un buen control del flujo de lfquido refrigerante hacia la unidad de enfriamiento y contribuye a un perfil de flujo ventajoso.
En una realizacion posible, el sistema de enfriamiento comprende ademas un sistema de circulacion de lfquido refrigerante cerrado que incluye una bomba para proporcionar el flujo de lfquido refrigerante y un cambiador de calor adaptado para enfriar el lfquido refrigerante. La bomba puede, tambien, usarse para obtener una presion de lfquido refrigerante deseada en el espacio anular entre el vastago del piston y el miembro anular. Esto es particularmente util cuando la presion del lfquido refrigerante se usa para centrar el miembro anular alrededor del vastago del piston.
En el compresor de piston de acuerdo con la reivindicacion 18, la unidad de enfriamiento esta provista de sellos de lfquido refrigerante espaciados axialmente que hacen contacto de manera que hace sello sobre el vastago del piston. Es ventajoso si estos sellos de lfquido refrigerante tambien tienen una funcion de raspador, para raspar el ifquido refrigerante del vastago del piston que se mueven en vaiven con respecto a estos sellos. Los sellos de lfquido refrigerante pueden estar dispuestos en el miembro anular o en un anillo independiente. El lfquido refrigerante es introducido en el espacio anular entre dichos sellos de lfquido refrigerante. La unidad de enfriamiento comprende, ademas, al menos un canal de descarga de lfquido refrigerante, el cual se extiende desde uno o mas puertos de descarga en comunicacion con el paso cilmdrico hasta una salida para descargar dicho lfquido refrigerante desde el espacio anular entre el vastago del piston y el miembro anular. La unidad de enfriamiento esta provista, ademas, - cerca de un o de cada uno de los sellos de lfquido refrigerante - de uno o mas sellos de gas amortiguador respectivos que delimitan un espacio de gas amortiguador anular en cada extremo axial del espacio anular en el que se hace fluir el lfquido refrigerante. La unidad de enfriamiento es provista, ademas, de uno o mas canales de alimentacion de gas amortiguador los cuales se extienden desde una entrada de gas amortiguador hasta cada uno de los espacios de gas amortiguador anulares para alimentar un gas amortiguador a los mismos. El sistema de enfriamiento comprende, tambien, una fuente de gas amortiguador presurizado que esta adaptada para establecer una presion de gas amortiguador en cada uno de los espacios de gas amortiguador, actuando dicho espacio de gas amortiguador para contrarrestar el arrastre de lfquido refrigerante sobre la superficie externa del vastago del piston hacia el exterior de la unidad de enfriamiento.
El compresor de piston de acuerdo con la reivindicacion 18 puede usarse con un miembro anular que esta soportado de forma que se puede mover con respecto a la envolvente de tal manera que permite movimientos del miembro anular en direcciones radiales que siguen y/o compensan los movimientos y desviaciones del vastago del piston en
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direcciones radiales con el fin de mantener el espacio anular, pero tambien puede usarse con otro tipo de miembro anular, por ejemplo un miembro anular que esta fijo y montado de manera estacionaria en la envolvente.
En una realizacion posible, el compresor tiene un piston flotante, preferiblemente como el descrito en el documento de patente europea EP0839280. Preferiblemente, al menos un elemento anillo grna esta encajado alrededor de al menos el fondo del cuerpo del piston y se proyecta mas alla de la periferia del cuerpo del piston, estando hecho el elemento anillo grna de un material adecuado para el contacto directo con friccion con el cilindro. El compresor de piston comprende una fuente la cual entrega continuamente un gas a presion, por ejemplo, por via de una o mas valvulas que hacen pasar gas a presion a una camara dentro del piston. Se proveen medios de conduccion que
estan conectados a la fuente y se abren a al menos una abertura de salida de flujo provista en el elemento anillo
grna para alimentar gas que procede de la fuente a una posicion entre el elemento anillo grna y el cilindro, siendo la posicion de la al menos una abertura de salida de flujo y la presion del gas alimentado por la fuente tales que el gas alimentado hasta una posicion entre el elemento anillo grna y el cilindro ejerce constantemente una fuerza hacia arriba sobre el piston.
La invencion se explicara con mas detalle con referencia a los dibujos, en los cuales se muestran realizaciones de la invencion no limitativas. Los dibujos muestran en:
la figura 1: un compresor de piston horizontal,
la figura 2: una realizacion de una unidad de enfriamiento de acuerdo con la invencion,
la figura 3: segunda realizacion de una unidad de enfriamiento de acuerdo con la invencion,
la figura 4: una realizacion de un sistema de enfriamiento de acuerdo con la invencion,
la figura 5: diferentes maneras de montar la unidad de enfriamiento sobre el vastago del piston.
La figura 1 muestra una vista lateral de un compresor de piston horizontal. El compresor comprende un bastidor 1, en o al cual se montan otras partes del compresor.
El compresor comprende un cilindro 2. El cilindro 2 tiene un primer extremo 3 del cilindro y un segundo extremo 4 del cilindro. El primer extremo 3 del cilindro y el segundo extremo 4 del cilindro estan dispuestos cada uno de ellos en un extremo axial del cilindro 2. El primer extremo 3 del cilindro comprende un paso 7 del vastago del piston.
El cilindro 2 tiene, ademas, una pared 5 del cilindro y un eje longitudinal 6.
En el cilindro 2, esta montado un piston 10. El piston 10 tiene movimiento alternativo en el cilindro 2, lo cual significa que puede moverse adelante y atras dentro del cilindro 2 a lo largo del eje longitudinal 6 del cilindro 2.
En compresores de piston tradicionales, el piston esta lubricado mediante un lfquido lubricante (por ejemplo aceite) de tal forma que se impide el contacto metal con metal entre el piston y la pared del cilindro. En un diseno mas moderno, no es necesario aceite de lubricacion entre el piston y la pared del cilindro. Tales compresores de piston, en los cuales no hay lubricacion entre el piston y la pared del cilindro se hace referencia como compresores no lubricados. Tales compresores, sin embargo, podnan comprender piezas, por ejemplo anillos grna que se extiendan alrededor del piston, que contengan un lubricante solido tal como disullfuro de molibdeno. Una clase especial de compresores no lubricados son los denominados “compresores de piston flotante”. En tales compresores, esta presente una pelfculas de gas entre el piston y la pared del cilindro para impedir el contacto metal con metal entre el piston y la pared del cilindro. Ejemplos de un compresor de piston flotante se describen en el documento de patente europea EP0839280.
Al menos una camara de compresion esta presente en el cilindro 2. Cada camara de compresion esta delimitada en un extremo axial por el piston y en el extremo axial opuesto por un extremo del cilindro. En la realizacion de la figura 1, el compresor de piston comprende dos camaras de compresion 11,21.
Casa camara de compresion tiene un puerto de entra 12, 22 y un puerto de salida 13, 23. En cada puerto de entrada 12, 22 de la camara de compresion esta dispuesta una valvula de entrada 14, 24. En cada puerto de salida 13, 23 de la camara de compresion esta dispuesta una valvula de salida 15, 25. Las valvulas 14, 24, 15, 25 estan controladas de tal manera que cuando la valvula de entrada 14, 24 de una camara de compresion 11, 21 esta abierta, la valvula de salida 15, 25 de esa misma camara de compresion esta cerrada y cuando la valvula de salida 15, 25 de una camara de compresion 11, 21 esta abierta, la valvula de entrada 14, 24 de esa misma camara de compresion esta cerrada.
El piston 10 esta montada sobre el vastago del piston 30. El vastago del piston 30 tiene un primer extremo 31 y un segundo extremo 32. En la realizacion mostrada en la figura 1, el piston 10 esta conectado al primer extremo 31 del vastago del piston 30. En una realizacion alternativa (no mostrada), el vastago del piston puede extenderse mas alla del piston 10 en la camara de presion 11 y a traves del paso en el segundo extremo 4 del cilindro.
En la realizacion de la figura 1, el vastago del piston 30 se extiende a traves de una pieza distanciadora 35 en el bastidor 1 hasta el conjunto de accionamiento 40. En esta realizacion, el segundo extremo 32 del vastago del piston
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30 esta conectado a la cruceta 41. En uso, la cruceta se mueve de manera alternativa dentro de la pieza distanciadora 35 del bastidor 1.
La cruceta 41 es accionada mediante la biela de conexion 42. La biela de conexion 42 tiene un primer extremo 43 y un segundo extremo 44. El primer extremo 43 de la biela de conexion 42 esta conectado a la cruceta 41, mientras que el segundo extremo 44 de la biela de conexion 42 esta conectado al ciguenal 45. En uso, el ciguenal 45 gira. La biela de conexion 42 transforma esta rotacion en una traslacion y, con ello, acciona el movimiento alternativo de la cruceta 41.
Donde el vastago del piston 30 sale del cilindro 2 por via del paso del vastago del piston 7 de la tapa 3 del cilindro, es importante un buen sello para impedir el escape de gas desde la camara de presion 21 por via del paso del vastago del piston 7. Este sello se proporciona mediante el prensaestopas 50, el cual se muestra solo esquematicamente en la figura 1. El vastago del piston 30 se extiende a traves del prensaestopas 50.
En el prensaestopas 50, estan presentes anillos de empaquetadura 51 para el sellado propiamente dicho. Los anillos de empaquetadura 51 reducen o incuso impiden la fuga de gas desde la camara de compresion 21 sobre la superficie del vastago del piston. Para un sellado efectivo, los anillos de empaquetadura 51 tienen que ajustarse estrechamente alrededor del vastago del piston 30. Esto causa friccion entre los anillos de empaquetadura 51 y el vastago del piston 30 y, con ello, el calentamiento del vastago del piston.
En la realizacion mostrada en la figura 1, estan presentes en el prensaestopas dos juegos de multiples anillos de empaquetadura. Como comprendera la persona experta, es posible cualquier otro numero de anillos de empaquetadura.
En la realizacion de la figura 1, el vastago del piston 30 se extiende a traves de uno solo de los extremos del cilindro. En una realizacion alterativa, en la que el vastago del piston se extienda a traves de ambos extremos del cilindro, hay presentes dos prensaestopas, cada uno para sellar un paso del vastago del piston.
El compresor de piston horizontal de la figura 1 esta provisto de un sistema de enfriamiento de la superficie externa del vastago del piston para enfriar la superficie del vastago del piston. El sistema de enfriamiento de la superficie externa del vastago del piston comprende una unidad de enfriamiento 60 del vastago del piston. En la realizacion mostrada en la figura 1, la unidad de enfriamiento 60 esta dispuesta fuera del prensaestopas 50 que contiene los anillos de empaquetadura y no esta conectada al prensaestopas 50. En realizaciones alternativas (no mostradas), la unidad de enfriamiento puede estar conectada al exterior del prensaestopas o dispuesta dentro del prensaestopas.
La unidad de enfriamiento 60 del vastago del piston esta dispuesta, preferiblemente, adyacente al anillo de empaquetadura o los anillos de empaquetadura, porque es ah donde el vastago del piston se calienta, debido a la friccion entre los anillos de empaquetadura y el vastago del piston.
El sistema de enfriamiento de la superficie externa del vastago del piston comprende, ademas, una fuente de lfquido refrigerante 61. La fuente de lfquido refrigerante 61 esta conectada a la unidad de enfriamiento 60 del vastago del piston mediante al menos una tubena 62 de circulacion de lfquido refrigerante. Esta primera tubena 62 de circulacion de lfquido refrigerante lleva lfquido refrigerante desde la fuente de lfquido refrigerante 61 hasta la unidad de enfriamiento 60 del vastago del piston. Preferiblemente, tambien esta presente una segunda tubena 63 de circulacion de lfquido refrigerante, la cual lleva lfquido refrigerante desde la unidad de enfriamiento 60 del vastago del piston de vuelta a la fuente de lfquido refrigerante 61.
La figura 2 muestra una realizacion de una unidad de enfriamiento 60 del vastago del piston de acuerdo con la invencion. El vastago del piston 30 se extiende a traves de la unidad de enfriamiento 60 del vastago del piston, de forma que la unidad de enfriamiento puede actuar directamente sobre la superficie del vastago del piston 30. Es muy comun hacer los vastagos del piston de acero inoxidable. El acero inoxidable no es un tan buen conductor de calor, por ello una porcion significativa del calor que se crea en la superficie del vastago del piston permanece presente en la superficie del vastago del piston en vez de disiparse hacia el nucleo del vastago del piston.
El vastago del piston 30 se mueve de manera alternativa a traves de la unidad de enfriamiento 60 del vastago del piston de acuerdo con la flecha 33.
La unidad de enfriamiento 60 del vastago del piston comprende una envolvente 70, la cual en la realizacion de la figura 2 esta constituida por un primer anillo envolvente 71 y un segundo anillo envolvente 72. Usar dos o mas anillos envolventes que forman juntos la envolvente 70 permite un montaje facil de la unidad de enfriamiento sobre el vastago del piston. Dentro de la envolvente 70, esta presente un miembro anular 75. Para un montaje facil, el miembro anular 75 y los anillo envolventes 71, 72 estan constituidos por dos o mas segmentos de anillo. Los anillos envolventes 71, 72 estan montados de una manera tal que no pueden moverse uno con respecto al otro.
En la realizacion mostrada en la figura 2, el diametro externo del miembro anular es menor que el diametro interno de los anillos envolventes 71, 72 en donde los anillos envolventes 71, 72 se extienden sobre el miembro anular 75. Esto crea una corona circular 73 entre el diametro externo del miembro anular 75 y el diametro interno de los anillos envolventes 71, 72 en la parte en la que aquellos se extienden sobre el miembro anular 75. Esta corona circular 73 hace posible el movimiento relativo en direcciones radiales del miembro anular 75 con respecto a la envolvente
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tubular 70.
El miembro anular 75 comprende un paso cilmdrico 76. Cuando la unidad de enfriamiento 60 del vastago del piston esta montada sobre el vastago del piston de un compresor de piston, el vastago del piston 30 se extiende a traves de este paso cilmdrico 76.
El diametro del paso cilmdrico 76 es mayor que el diametro externo del vastago del piston 30, o al menos mayor que el diametro externo de la parte del vastago del piston 30 que se mueve de forma alternativa a traves de la unidad de enfriamiento 60 del vastago del piston. La diferencia entre el diametro del paso cilmdrico y el diametro del vastago del piston hace que este presente un espacio anular 77 entre el miembro anular 75 y el vastago del piston 30. Si el vastago del piston 30 esta perfectamente centrado en el paso cilmdrico 77, la distancia 78 entre el vastago del piston 30 y la superficie del paso cilmdrico 76 es la misma sobre la circunferencia entera del paso cilmdrico.
El diametro del paso cilmdrico puede 76 variar sobre la longitud del paso cilmdrico, por ejemplo en forma de una variacion escalonada, pero el diametro tambien puede ser constante sobre la longitud del paso cilmdrico.
En una realizacion posible, la diferencia entre el diametro del paso cilmdrico 76 y el diametro del vastago del piston 30 esta entre 0,1 mm y 0,6 mm en la porcion del paso cilmdrico 76 que tiene el diametro mas pequeno. En una realizacion alternativa, la diferencia entre el diametro del paso cilmdrico 76 y el diametro del vastago del piston 30 esta entre 0,2 mm y 0,4 mm en la porcion del paso cilmdrico 76 que tiene el diametro mas pequeno. En otra realizacion alternativa mas, la diferencia entre el diametro del paso cilmdrico 76 y el diametro del el vastago del piston 30 es de unos 0,3 mm en la porcion del paso cilmdrico 76 que tiene el diametro mas pequeno.
La unidad de enfriamiento 60 del vastago del piston comprende, ademas, un canal 80 de alimentacion de lfquido refrigerante. Este canal de alimentacion de lfquido refrigerante tiene una entrada 81, la cual recibe lfquido refrigerante desde la fuente de lfquido refrigerante por via de la tubena 62 de circulacion de lfquido refrigerante.
El canal 82 permite que el lfquido refrigerante fluya a traves del anillo envolvente 71. Desde el canal 82, el lfquido refrigerante entra en el espacio 83 de alimentacion de lfquido refrigerante, entre el anillo envolvente 71 y el miembro anular 75. El espacio 83 de alimentacion de lfquido refrigerante forma parte de la corona circular 73 entre el miembro anular 75 y loa anillos envolventes 71, 72. En uso, la corona circular puede estar vacfa o llena de lfquido refrigerante, o parcialmente llena de lfquido refrigerante, completamente o parcialmente llena de un gas amortiguador o cualquier otro tipo de gas, o puede acomodar miembros elasticos y/o sellos.
El espacio 83 de alimentacion de lfquido refrigerante esta sellado en sus dos extremos axiales mediante sellos 84. Los sellos 84 hacen que el lfquido refrigerante fluya desde el espacio 83 de alimentacion de lfquido refrigerante hasta el canal 85 del miembro anular 75 y no escape antes de haber alcanzado el espacio anular 77 entre el miembro anular 75 y el vastago del piston 30.
El canal 85 en el miembro anular 75 permite que el lfquido refrigerante fluya desde el espacio 83 de alimentacion de lfquido refrigerante hasta el puerto de alimentacion 86, el cual esta en comunicacion de fluido con el paso cilmdrico 76 del miembro anular 75. Desde el puerto de alimentacion 86, el lfquido refrigerante entra en el espacio anular 77 entre el miembro anular 75 y el vastago del piston 30. El puerto de alimentacion 86 tiene, preferiblemente, un diametro menor que el canal 85 de tal manera que forma un orificio. Esto crea un mejor perfil de flujo en el flujo del lfquido refrigerante.
En el espacio anular 77, el lfquido refrigerante esta en contacto directo con la superficie externa del vastago del piston, de forma que puede enfriar la superficie del vastago del piston 30.
Es posible que el miembro anular 75 este provisto de mas de un canal 85 con un puerto de alimentacion 86. Esto proporciona una mejor distribucion de lfquido refrigerante desde la cavidad 83 hasta el espacio anular 77 entre el miembro anular y el vastago del piston. Como alternativa, hay un unico canal 85 con puerto de alimentacion 86.
Desde el puerto de alimentacion 86, el lfquido refrigerante fluye a traves del espacio anular 77 hasta las camaras de recogida 87 de lfquido refrigerante. El flujo de lfquido refrigerante a traves del espacio anular 77 enfna la superficie externa del vastago del piston 30.
En la realizacion de la figura 2, se proveen dos camaras de recogida 87 de lfquido refrigerante. Tambien es posible, no obstante, que este presente solo una unica camara de recogida 87.
En la realizacion de la figura 2, la unidad de enfriamiento 60 del vastago del piston comprende, ademas, dos sellos 90 de lfquido refrigerante. Estos pueden ser de cualquier tipo se sellos adecuados; en la figura 2 se aplican anillos rascadores. Estos tienen el beneficio adicional de - aparte de sellar - rascar lfquido refrigerante de la superficie del vastago del piston alternativa.
Los sellos 90 de lfquido refrigerante delimitan el espacio anular entre el miembro anular 75 y el vastago del piston 30 en la direccion axial. Las camaras de recogida 87 de lfquido refrigerante son porciones ensanchadas de este espacio anular, formadas por partes del paso cilmdrico que tienen un diametro mayor que la porcion central del paso cilmdrico. La porcion central del paso cilmdrico tiene el diametro mas pequeno y con ello forma la parte del espacio
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anular 77 que tiene la distancia 78 mas pequena entre el miembro anular 75 y el vastago del piston 30.
Desde las camara de recogida 87 de Kquido refrigerante, el lfquido refrigerante es descargado. Para la descarga, en este ejemplo se proveen multiples canales de descarga 91. Como alternativa, puede estar presente un unico canal de descarga.
El lfquido refrigerante entra en el canal de descarga por via de un puerto de descarga 92. Este puerto de descarga 92 esta en comunicacion de fluido con el paso cilmdrico 76 y con ello con el espacio anular 77 entre el miembro anular 75 y el vastago del piston 30.
Desde el puerto de descarga 92, el lfquido refrigerante entra en el canal 93 en el miembro anular 75 y, desde allf, en el espacio de descarga 94 de lfquido refrigerante, el cual es parte de la corona circular 73 entre el miembro anular 75 y la envolvente 70. Sellos 99 sellan los extremos axiales externos de los espacios de descarga 94 de lfquido refrigerante. Los extremos axiales internos de los espacios de descarga 94 de lfquido refrigerante estan sellados por los sellos 84. Los sellos 84 impiden el flujo de lfquido refrigerante desde el espacio de alimentacion 83 de lfquido refrigerante hasta un espacio de descarga 94 de lfquido refrigerante. Los sellos 99 impiden el escape de lfquido refrigerante desde los espacios de descarga 94 de lfquido refrigerante hacia sus respectivos extremos axiales externos.
Los sellos 99 y 84 estan dispuestos en ranuras 88 de los anillos envolventes 71, 72. Las ranuras 88 estan dimensionadas de tal forma que los sellos 99,84 pueden moverse con respecto al anillo envolvente 71, 72, permitiendo de este modo el movimiento relativo del miembro anular con respecto a la envolvente 70.
El lfquido refrigerante en el espacio de alimentacion 83 de lfquido refrigerante y los espacios de descarga 94 de lfquido refrigerante actua como una combinacion de un un resorte y un amortiguador para el movimiento relativo del miembro anular 75 y la envolvente 70.
Los sellos de lfquido refrigerante estan dispuestos en ranuras 97 en el miembro anular 75. Las ranuras 97 tienen una dimension radial mayor que el diametro externo del sello 90 de lfquido refrigerante, de forma que en la direccion radial hay espacio entre el diametro externo del sello de lfquido refrigerante y la pared de la respectiva ranura 97.
Las ranuras 97 estan en comunicacion de fluido con el canal de descarga de lfquido refrigerante por via de la conduccion 98. Si algo de lfquido refrigerante escurre mas alla del sello 90 a la ranura 97, aquel fluye hacia fuera de la ranura 97 de nuevo por via de la conduccion 98. Las conducciones 98 impiden con ello la acumulacion de lfquido refrigerante en las ranuras 97.
En la realizacion de la figura 2, la unidad de enfriamiento 60 esta provista, ademas, de un sistema de gas amortiguador.
El sistema de gas amortiguador comprende una fuente 100 de gas amortiguador para la alimentacion de gas amortiguador presurizado. La fuente 100 de alimentacion de gas amortiguador suministra un gas amortiguador presurizado, por via de las tubenas 101 de alimentacion de gas amortiguador, a los canales 102 de alimentacion de gas amortiguador. Cada uno de los anillos envolventes 71, 72 ha sido provisto de un canal 102 de alimentacion de gas amortiguador.
El gas amortiguador puede ser un gas inerte, tal como nitrogeno. El gas amortiguador puede ser el mismo tipo de gas que el gas que es comprimido por el piston del compresor. La fuente de gas amortiguador puede recibir el gas que funcionara como gas amortiguador de la misma fuente desde la cual recibe el compresor el gas a ser comprimido. La fuente de gas amortiguador podna tambien ser un recipiente independiente que contiene un gas a presion.
Los anillos envolventes 71, 72 tienen una parte con un diametro interno grande. Esta parte se extiende sobre el miembro anular 75.Los anillos envolventes 71, 72 tambien tienen una parte con una diametro interno menor. Esta parte esta situada junto a un extremo axial del miembro anular 75.
Cuando esta presente un sistema de gas amortiguador, preferiblemente hay alguna distancia entre los extremos axiales del miembro anular y los anillos envolventes adyacentes, de tal forma que esta presente un espacio 103 entre el extremo axial del miembro anular y el anillo envolvente adyacente. El gas amortiguador puede entrar en este espacio desde el canal 102 de alimentacion de gas amortiguador. Desde este espacio 103, el gas amortiguador puede alcanzar el espacio 104 de gas amortiguador anular. Como alternativa, el canal 102 de gas amortiguador puede extenderse de tal forma que alimente el gas amortiguador directamente al espacio 104 de gas amortiguador asociado.
Los espacios 104 de gas amortiguador estan delimitados en un extremo axial mediante una sello 105 de gas amortiguador y en el extremo axial opuesto mediante un sello 90 de lfquido refrigerante.
El gas en los espacios de gas amortiguador es mantenido bajo presion por la fuente 100 de gas amortiguador. La presion del gas amortiguador en los espacios 104 de gas amortiguador actua para contrarrestar el arrastre de lfquido refrigerante sobre la superficie externa del vastago del piston hacia el exterior de la unidad de enfriamiento.
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Mantener la presion del gas amortiguador por encima de la presion del Kquido refrigerante en las camaras de recogida 87 reduce o incluso impide la fuga de Kquido refrigerante sobre los sellos 90 de lfquido refrigerante de la unidad de enfriamiento.
En una realizacion ventajosa, segun se muestra en la figura 2, el gas amortiguador puede, tambien, entrar en el espacio 106 entre el diametro externo del miembro anular 75 y el diametro interno del anillo envolvente 71, 72. De esta manera, la presion del gas amortiguador actua, tambien, sobre los sellos 99, ayudando a reducir o incluso impedir la fuga de lfquido refrigerante sobre estos sellos.
La figura 3 muestra una segunda realizacion de una unidad de enfriamiento de acuerdo con la invencion.
En la unidad de enfriamiento 200 de la figura 3, esta presente un miembro anular 205. El miembro anular tiene un paso cilmdrico 206, el cual paso cilmdrico tiene un diametro que es mayor que el diametro del vastago del piston 30, o al menos mayor que el diametro externo de la parte del vastago del piston 30 que se mueve de forma alternativa a traves de la unidad de enfriamiento 200 del vastago del piston. El vastago del piston 30 se extiende a traves del paso cilmdrico 206 del miembro anular 205. En uso, esta presente un espacio anular 207 entre la superficie del paso cilmdrico 206 del miembro anular 205 y la superficie externa del vastago del piston 30.
El miembro anular 205 esta dispuesto en una envolvente, la cual envolvente comprende un anillo envolvente 210. En la realizacion mostrada en la figura 3, el diametro externo del miembro anular 205 es menor que el diametro interno del anillo envolvente 210 en donde el anillo envolvente 210 se extiende sobre el miembro anular 205. Esto crea una corona circular 215 entre el diametro externo del miembro anular 205 y el diametro interno del anillo envolvente 210 en la parte en la que este se extiende sobre el miembro anular 205. Esta corona circular 215 hace posible el movimiento relativo en direcciones radiales del miembro anular 205 con respecto al anillo envolvente 210.
En una realizacion posible, la diferencia entre el diametro del paso cilmdrico 206 y el diametro del vastago del piston 30 esta entre 0,1 mm y 0,6 mm. En una realizacion alternativa, la diferencia entre el diametro del paso cilmdrico 206 y el diametro del vastago del piston 30 esta entre 0,2 mm y 0,4 mm. En otra realizacion alternativa mas, la diferencia entre el diametro del paso cilmdrico 206 y el diametro del el vastago del piston 30 es de unos 0,3 mm.
La unidad de enfriamiento 200 del vastago del piston comprende, ademas, un canal 220 de alimentacion de lfquido refrigerante. Este canal de alimentacion de lfquido refrigerante tiene una entrada 221, la cual recibe lfquido refrigerante de la fuente de lfquido refrigerante por via de una tubena 62 de circulacion de lfquido refrigerante.
El canal 222 permite que el lfquido refrigerante fluya a traves del anillo envolvente 210. Desde el canal 222, el lfquido refrigerante entra en un espacio 223 de alimentacion de lfquido refrigerante, entre el anillo envolvente 210 y el miembro anular 205. El espacio 223 de alimentacion de lfquido refrigerante forma parte de la corona circular 215 entre el miembro anular 205 y el anillo envolvente 210. En uso, la corona circular puede estar vada, o llena de lfquido refrigerante, o parcialmente llena de lfquido refrigerante, completamente o parcialmente llena de un gas amortiguador o cualquier otro tipo de gas, o puede acomodar miembros elasticos y/o sellos.
El espacio 223 de alimentacion de lfquido refrigerante esta sellado en sus dos extremos axiales mediante sellos 224. Los sellos 224 hacen que el lfquido refrigerante fluya desde el espacio 223 de alimentacion de lfquido refrigerante hasta el canal 225 del miembro anular 205 y no escape antes de haber alcanzado el espacio anular 207 entre el miembro anular 205 y el vastago del piston 30.
El canal 225 del miembro anular 205 permite que el lfquido refrigerante fluya desde el espacio 223 de alimentacion de lfquido refrigerante hasta un puerto de alimentacion 226 el cual esta en comunicacion de fluido con el paso cilmdrico 206 del miembro anular 205. Desde el puerto de alimentacion 226, el lfquido refrigerante entra en el espacio anular 207 entre el miembro anular 205 y el vastago del piston 30. El puerto de alimentacion 226 tiene, preferiblemente, un diametro menor que el canal 225 de tal manera que forma un orificio. Esto crea un mejor perfil de flujo en el flujo del lfquido refrigerante.
En el espacio anular 207, el lfquido refrigerante esta en contacto directo con la superficie externa del vastago del piston, de forma que puede enfriar la superficie del vastago del piston 30.
Es posible que el miembro anular 205 este provisto de mas de un canal 225 con un puerto de alimentacion 226. Esto proporciona una mejor distribucion de lfquido refrigerante desde la cavidad 223 hasta el espacio anular 207 entre el miembro anular y el vastago del piston. Como alternativa, hay un unico canal 225 con puerto de alimentacion 226.
Desde el puerto de alimentacion 226, el lfquido refrigerante fluye a traves del espacio anular 207 hasta las camaras de recogida 227 de lfquido refrigerante primarias. El flujo de lfquido refrigerante a traves del espacio anular 207 enfna la superficie externa del vastago del piston 30.
Las camaras de recogida 227 de lfquido refrigerante primarias estan dispuestas en ambos extremos axiales del espacio anular 207 entre el vastago del piston 30 y el miembro anular 205. Aquellas reciben lfquido refrigerante desde el espacio anular 207. En vez de dos camaras de recogida 227 de lfquido refrigerante primarias, es posible tener una unica camara de recogida 227 de lfquido refrigerante primaria. En ese caso, es ventajoso disponer el puerto de alimentacion 226 en un extremo axial del espacio anular 207 y la camara de recogida 227 de lfquido
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refrigerante primaria en el otro extremo axial del espacio anular 207.
Cada una de las camaras de recogida 227 de Kquido refrigerante primarias esta formada en un anillo de descarga 240. Cada uno de los anillos de descarga 240 esta dispuesto en un extremo axial del anillo envolvente 210. Cada uno de los anillos de descarga 240 esta provisto de un paso cilmdrico 241. El diametro del paso cilmdrico 241 de cada anillo de descarga es, preferiblemente, mayor que el diametro del paso cilmdrico 206 del miembro anular 205.
Desde las camaras de recogida 227 de lfquido refrigerante primarias, el lfquido refrigerante es descargado. Para la descarga, se proveen uno o mas canales de descarga 242 en cada anillo de descarga 240. Cada uno de los anillos de descarga tiene un puerto de descarga 243 y una salida 244. El lfquido refrigerante que fluye hacia fuera de los canales de descarga 242 es recogido en una o mas camaras de recogida 245 de lfquido refrigerante secundarias.
En la realizacion de la figura 3, estan presentes dos camaras de recogida 245 de lfquido refrigerante secundarias, cada una de ellas asociada a un anillo de descarga 240. En el ejemplo de la figura 3, las camaras de recogida 245 de lfquido refrigerante secundarias se extiende sobre la circunferencia de los anillos de descarga 240 y estan formadas por un anillo 246 que tiene un rebaje 247 en el. El rebaje 247 se extiende, preferiblemente, alrededor de la circunferencia interna entera del anillo 246.
Preferiblemente, el lfquido refrigerante que es recogido en una camara de recogida 245 de lfquido refrigerante secundaria fluye desde esa camara de recogida 245 de lfquido refrigerante secundaria de vuelta hacia la fuente de lfquido refrigerante por via de una tubena 63 de circulacion de lfquido.
En el extremo axial opuesto al extremo axial que esta enfrentado con el miembro anular 205, cada una de las camaras de recogida 227 de lfquido refrigerante primarias esta delimitada por un sello 230 de lfquido refrigerante. Los sellos 230 de lfquido refrigerante pueden ser cualquier tipo de sellos adecuados; en la figura 3, se aplican anillos rascadores. Estos tienen el beneficio adicional de - aparte de sellar - rascar lfquido refrigerante desde la superficie del vastago del piston alternativa.
Cada uno de los sellos 230 de lfquido refrigerante esta dispuesto en una ranura 231 en el anillo de descarga 240. Ambas ranuras 231 tiene un dimension radial mayor que el diametro exterior del sello 230 de lfquido refrigerante, de forma que en la direccion radial hay un espacio entre el diametro externo del sello 230 de lfquido refrigerante y la pared de la respectiva ranura 231 en la cual esta dispuesto.
Las ranuras 231 estan en comunicacion de fluido con la camara de recogida 245 de lfquido refrigerante secundaria por via de la conduccion 233. Si algo de lfquido refrigerante escurre mas alla del sello 230 a la ranura 231, aquel fluye hacia fuera de la ranura 231 de nuevo por via de la conduccion 233. Las conducciones 233 impiden con ello la acumulacion de lfquido refrigerante en las ranuras 231.
En la realizacion de la figura 3, estan presentes, ademas, dos anillos de seguridad 270. Cada uno de los anillos de seguridad 270 esta dispuesto adyacente a un anillo de descarga 240, en el lado opuesto al lado que esta enfrentado con el miembro anular 205. El anillo de seguridad 270 tiene un paso cilmdrico 272 el cual es preferiblemente menor que el diametro exterior del sello 230 de lfquido refrigerante, de forma que puede proveer soporte axial para el anillo de sello 230 de lfquido refrigerante. El vastago del piston 30 se extiende a traves de este paso cilmdrico 272.
Los anillos de seguridad estan provistos de uno o mas canales 271, los cuales estan en comunicacion de fluido con una camara de recogida 245 de lfquido refrigerante secundaria. De esta manera, algo de lfquido refrigerante que escurre mas alla de los sellos 230 por via de la superficie del vastago del piston 30, puede fluir hasta la camara de recogida 245 de lfquido refrigerante secundaria y desde allf de vuelta a la fuente de lfquido refrigerante por via de la tubena 63 de circulacion de lfquido refrigerante.
En la realizacion de la figura 3, la unidad de enfriamiento 200 esta provista, ademas, de un sistema de gas amortiguador.
El sistema de gas amortiguador comprende una fuente 250 de gas amortiguador para la alimentacion de gas amortiguador presurizado. La fuente 250 de alimentacion de gas amortiguador suministra un gas amortiguador presurizado por via de las tubenas 251 de alimentacion de gas amortiguador a los canales 252 de alimentacion de gas amortiguador. En la realizacion de la figura 3, se han provisto anillos 255 de gas amortiguador separados. Cada uno de los anillos de gas amortiguador 255 esta provisto de uno o mas canales 252 de gas amortiguador.
El gas amortiguador puede ser un gas inerte, tal como nitrogeno. El gas amortiguador puede ser el mismo tipo de gas que el gas que es comprimido por el compresor de piston. La fuente de gas amortiguador puede recibir el gas que funcionara como gas amortiguador de la misma fuente desde la cual recibe el compresor el gas a ser comprimido. La fuente de gas amortiguador podna tambien ser un recipiente independiente que contiene un gas a presion.
Cada uno de los anillos 255 de gas amortiguador ha sido provisto de un paso cilmdrico 256, de tal forma que se crea un espacio 260 de gas amortiguador. Los espacios 260 de gas amortiguador estan delimitados en ambos extremos axiales mediante un sello 261a,b de gas amortiguador. Los sellos 261a de gas amortiguador en el extremo axial interno de un espacio 260 de gas amortiguador presiona contra una superficie de un anillo de seguridad 270,
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mientras que los sellos 261b en el extremo axial externo de un espacio 260 de gas amortiguador presionan contra la superficie de un anillo de extremo 275.
El gas en los espacios de gas amortiguador es mantenido bajo presion por la fuente 250 de gas amortiguador. La presion del gas amortiguador en los espacios 260 de gas amortiguador actua para contrarrestar el arrastre de lfquido refrigerante sobre la superficie externa del vastago del piston hasta el exterior de la unidad de enfriamiento.
Mantener la presion del gas amortiguador por encima de la presion del lfquido refrigerante en las camaras de recogida 227 de lfquido refrigerante primarias reduce o incluso impide la fuga de lfquido refrigerante sobre los sello 230 de lfquido refrigerante del la unidad de enfriamiento.
En la realizacion de la figura 3, los anillos de descarga 240, los anillos de seguridad 270, los anillos de gas amortiguador 255 y los anillos de extremo 275 son todos anillos independientes. No obstante, es posible combinar dos o tres anillos adyacentes en un unico anillo. Por ejemplo, un anillo de descarga y un anillo de seguridad, o un anillo de seguridad, un anillo de gas amortiguador y un anillo de extremo pueden ser combinados en un unico anillo.
En una realizacion posible, los anillos de una unidad de enfriamiento tal como la mostrada en la figura 2 o la figura 3 son mantenidos juntos en la direccion axial sujetandolos entre dos bridas, disponiendolos en una envolvente de la unidad de enfriamiento o en la envolvente del prensaestopas, o sujetandolos entere una brida y la envolvente del prensaestopas.
La figura 4 muestra una realizacion de un sistema de enfriamiento de la superficie externa del vastago del piston de acuerdo con la invencion.
El sistema de la figura 4 comprende una unidad de enfriamiento 60, la cual esta montada en el compresor de piston de tal manera que el vastago del piston 30 se extiende a traves de la unidad de enfriamiento 60. La unidad de enfriamiento puede ser la realizacion segun se muestra en la figura 2 o cualquier otra realizacion de acuerdo con la invencion. En el ejemplo de la figura 4, la unidad de enfriamiento esta montada en el exterior del prensaestopas.
El sistema de enfriamiento de la superficie externa del vastago del piston de la figura 4 comprende, ademas, una fuente de lfquido refrigerante 61 en forma de un deposito que contiene lfquido refrigerante. Una primera tubena de circulacion 67 de lfquido refrigerante conecta la fuente de lfquido refrigerante a una bomba 65. La bomba 65 proporciona el flujo de lfquido refrigerante a traves del sistema de enfriamiento.
Una segunda tubena de circulacion 62 de lfquido refrigerante lleva el lfquido refrigerante hasta la unidad de enfriamiento. Una tercera tubena de circulacion 63 de lfquido refrigerante recibe el lfquido refrigerante desde la unidad de enfriamiento 60 otra vez. El lfquido refrigerante ahora ha sido calentado por el vastago del piston.
La tercera tubena de circulacion 63 de lfquido refrigerante lleva el lfquido refrigerante calentado hasta el cambiador de calor 66, en donde el lfquido refrigerante es enfriado de nuevo. El cambiador de calor puede ser cualquier clase adecuada de cambiador de calor, por ejemplo un cambiador de calor de flujos cruzados, un cambiador de calor con aire atmosferico como medio refrigerante.
Una cuarta tubena de circulacion 68 de lfquido refrigerante lleva el lfquido refrigerante enfriado de vuelta a la fuente de lfquido refrigerante 61, el deposito, de nuevo.
Preferiblemente, la fuente 61 de lfquido refrigerante , la bomba 65 y el cambiador de calor 66 estan montados en una envolvente 64 juntos.
La figura 5 muestra diferentes maneras de montar la unidad de enfriamiento 60 sobre el vastago del piston 30.
En la figura 5A, la envolvente de la unidad de enfriamiento 60 esta provista de una brida 69. Por medio de esta brida 69, la unidad de enfriamiento es fijada al prensaestopas 50 usando pernos.
En la figura 5B, la unidad de enfriamiento no esta fijada al prensaestopas 50, sino al bastidor 1. La conexion con el bastidor 1 hace que la unidad de enfriamiento 60 permanezca en su lugar independientemente de la accion de vaiven del vastago del piston 30. Opcionalmente, se proveen bisagras 79 en la conexion entre la unidad de enfriamiento 60 y el bastidor 1. De esta manera, la unidad de enfriamiento puede hacer frente a las inclinaciones del vastago del piston con respecto al bastidor, como por ejemplo, ocurre debido a la encorvadura del vastago del piston.
La figura 5C muestra un prensaestopas 50 que es agrandado, asf la unidad de enfriamiento 60 puede ser colocada dentro del prensaestopas 50.

Claims (19)

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    REIVINDICACIONES
    1. - Compresor de piston horizontal para comprimir gas, comprendiendo dicho compresor:
    - un bastidor (1),
    - al menos un cilindro (2) que tiene una pared de cilindro, un primer extremo de cilindro (3), un segundo extremo de cilindro (4) y un eje longitudinal, en el que el primer extremo del cilindro esta provisto de un paso (7) para el vastago del piston,
    el cual cilindro esta montado en dicho bastidor de tal forma que el eje longitudinal del cilindro se extiende en una direccion sustancialmente horizontal,
    - un piston (10), preferiblemente no lubricado, el cual piston tiene movimiento alternativo dentro del cilindro, delimitando el piston al menos una primera camara de compresion (11,21) en el cilindro entre el primer o el segundo extremos del cilindro y el piston, en el que el cilindro esta provisto de al menos una lumbrera de entrada (12, 22) a dicha camara de compresion y de al menos una lumbrera de salida desde dicha camara de compresion (13, 23),
    - un vastago del piston (30) con movimiento alternativo, la cual tiene un primer extremo y un segundo extremo, el cual vastago del piston se extiende a traves del paso para el vastago del piston del primer extremo del cilindro, estando conectado el vastago del piston al piston,
    - un conjunto de accionamiento (40) para accionar el vastago del piston y el piston de manera alternativa, el cual conjunto de accionamiento esta conectado al segundo extremo del vastago del piston,
    . una prensaestopas (50), el cual prensaestopas esta dispuesto en el primer extremo del cilindro, extendiendose el vastago del piston a traves del prensaestopas,
    el cual prensaestopas comprende un conjunto de uno o mas anillos de empaquetadura (51) los cuales hacen contacto sobre el vastago del piston para proporcionar un sello,
    - un sistema de enfriamiento de la superficie externa del vastago del piston para enfriar la superficie externa del vastago del piston con un lfquido refrigerante, el cual sistema de enfriamiento comprende:
    - una unidad de enfriamiento (60; 200) del vastago del piston, que esta dispuesta adyacente al lado del conjunto de uno o mas anillos de empaquetadura (51) mas alejado de la primera camara de compresion,
    - una fuente de lfquido refrigerante (61) que esta adaptada para proveer un flujo de lfquido refrigerante a la unidad de enfriamiento;
    en el que la unidad de enfriamiento del vastago del piston comprende:
    - una envolvente (70; 210);
    - un miembro anular (75; 205) que tiene un paso cilmdrico (76; 206) a traves del cual se extiende el vastago del piston (30), siendo el diametro de dicho paso cilmdrico mayor que el diametro del vastago del piston, de tal manera que esta presente un espacio anular (77; 207) entre el vastago del piston y el miembro anular,
    - un canal de alimentacion (80; 85; 220) de lfquido refrigerante, el cual se extiende desde una entrada (81; 221) del mismo hasta uno o mas puertos de alimentacion (86; 226) en comunicacion con el paso cilmdrico (76; 206) para pasar el lfquido refrigerante al espacio anular (77; 207) entre el miembro anular y el vastago del piston, permitiendo de este modo establecer un flujo de lfquido refrigerante en contacto con la superficie externa del vastago del piston (30) y a traves de dicho espacio anular causando la extraccion de calor de la superficie externa del vastago del piston.
    caracterizado por que
    el miembro anular (75; 205) esta soportado de manera que puede moverse con respecto a la envolvente (70; 210) tal como para permitir movimientos del miembro anular (75;205) en direcciones radiales que siguen o compensan los movimientos y desviaciones en las direcciones radiales del vastago del piston con el fin de mantener el espacio anular.
  2. 2. - Compresor de piston de acuerdo con la reivindicacion 1,
    en el que la unidad de enfriamiento esta provista de sellos (90; 230) de lfquido refrigerante espaciados axialmente que hacen contacto de manera que hace sello sobre el vastago del piston, y en el que dicho lfquido refrigerante es introducido en el espacio anular (77; 207) entre dichos sellos de lfquido refrigerante,
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    y en el que la unidad de enfriamiento comprende, ademas, al menos un canal de descarga (91; 93; 242) de Kquido refrigerante que se extiende desde uno o mas puestos de descarga (92; 243) en comunicacion con el paso cilmdrico hasta una salida (96; 244) para descargar dicho lfquido refrigerante desde el espacio anular (77; 207) entre el vastago del piston y el miembro anular.
  3. 3. - Compresor de piston de acuerdo con la reivindicacion 2,
    en el que cada uno de los sellos de lfquido refrigerante es un anillo de sello (90; 230) que esta recibido en una correspondiente ranura (97; 231), estando recibido dicho anillo de sello en la ranura, preferiblemente, con juego radial para permitir un movimiento radial relativo del miembro anular con respecto al anillo de sello, estando provisto el miembro anular, preferiblemente, de una conduccion (98; 233) que conecta la region de juego radial con el cana de descarga del lfquido refrigerante.
  4. 4. - Compresor de piston de acuerdo con la reivindicacion 2 o 3,
    en el que la unidad de enfriamiento (60; 200) esta provista - cerca de un o de cada uno de los de sellos de lfquido refrigerante - de uno o mas sellos de gas amortiguador (105; 260) respectivos que delimitan un espacio de gas amortiguador (104; 260) anular en cada extremo axial del espacio anular (77; 207) en donde se hace fluir el lfquido refrigerante, y en el que la unidad de enfriamiento esta provista de uno o mas canales de alimentacion de gas amortiguador (102; 252), los cuales se extienden desde una entrada de gas amortiguador hasta cada uno de los espacios de gas amortiguador anulares para alimentar un gas amortiguador a los mismos, y en el que el sistema de enfriamiento comprende una fuente (100; 250) para presurizar el gas amortiguador que esta adaptada para establecer una presion de gas amortiguador en cada uno de los espacios de gas amortiguador (104; 260), actuando dicho espacio de gas amortiguador para contrarrestar el arrastre de lfquido refrigerante sobre la superficie externa del vastago del piston (30) hacia el exterior de la unidad de enfriamiento.
  5. 5. - Compresor de piston de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
    en el que la envolvente de la unidad de enfriamiento es una envolvente tubular (71, 72), y en el que el miembro anular (75) esta dispuesto dentro de la porcion de dicha envolvente que tiene un diametro interno que es mayor que el diametro externo del miembro anular de tal forma que esta presente una corona circular (73) entre el miembro anular y la envolvente,
    y en el que, preferiblemente, dicha envolvente comprende porciones de extremo espaciadas entre las cuales esta retenido el miembro anular (75) en la direccion axial.
  6. 6. - Compresor de piston de acuerdo con la reivindicacion 5,
    en el que, en dicha corona circular (73) entre la envolvente y el miembro anular (75), estan presentes miembros de sello (84, 99) espaciados que forman al menos uno de un espacio de alimentacion (83) de lfquido refrigerante y un espacio de descarga (94) de lfquido refrigerante en dicha corona circular, en el que al menos una de la entrada (81) y la salida (96) para lfquido refrigerante esta provista en dicha envolvente, y en el que el canal de alimentacion de lfquido refrigerante esta formado parcialmente por dicho espacio de alimentacion de lfquido refrigerante y/o el canal de descarga de lfquido refrigerante esta formado parcialmente por el espacio de descarga de lfquido refrigerante.
  7. 7. - Compresor de piston de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones precedentes,
    en el que los uno o mas puertos de alimentacion (86; 226) del canal de alimentacion de lfquido refrigerante que se abren al paso cilmdrico (76; 206) estan dispuestos en el miembro anular (75; 205), situado centralmente entre los extremos axiales del miembro anular, y en el que los puertos de descarga (92; 234) estan dispuestos en ubicaciones espaciadas en lados opuestos de los uno o mas puertos de alimentacion dispuestos centralmente, para permitir que se cause un flujo anular de lfquido refrigerante generalmente en direcciones axiales opuestas en el espacio de lfquido refrigerante anular.
  8. 8. - Compresor de piston de acuerdo con la reivindicacion 7,
    en el que el paso cilmdrico (76) del miembro anular (75) tiene una porcion central de un diametro menor (78), estando situados los uno o mas puertos de alimentacion en dicha porcion central, y en el que el paso cilmdrico del miembro anular (75) tiene en cualquiera de los dos extremos axiales de dicha porcion central una camara de recogida (87) de lfquido refrigerante de un diametro mayor, estando situados los uno o mas puertos de descarga (92) en dichas camaras de recogida de lfquido refrigerante.
  9. 9. - Compresor de piston de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones precedentes, en el que multiples puertos de alimentacion (86; 226) de lfquido refrigerante estan dispuestos distribuidos alrededor del miembro anular.
  10. 10. -Compresor de piston de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones precedentes, en el que un puerto de
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    alimentacion (86; 226) esta formado mediante una abertura de orificio que forma una restriccion de flujo para el Ifquido refrigerante a traves del canal de alimentacion de Ifquido refrigerante.
  11. 11. - Compresor de piston de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que los anillos de sello (90) estan dispuestos en el miembro anular (75).
  12. 12. - Compresor de piston de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que los anillos de sello (230) estan dispuestos en el anillo de descarga (240).
  13. 13. - Compresor de piston de acuerdo con la reivindicacion 4, en el que los sellos de gas amortiguador (261a,b) estan dispuestos en un anillo de gas amortiguador (255),
  14. 14. - Compresor de piston de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que el sistema de enfriamiento comprende, ademas, un sistema de circulacion de lfquido refrigerante cerrado que incluye una bomba (65) para proporcionar flujo del lfquido refrigerante y un cambiador de calor (66) adaptado para enfriar el lfquido refrigerante.
  15. 15. -Compresor de piston de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones precedentes, en el que la fuente de lfquido refrigerante es un sistema de lubricacion con aceite del compresor de piston, siendo enfriado, preferiblemente, dicho aceite por un cambiador de calor antes de llegar a la unidad de enfriamiento (60; 200).
  16. 16. -Compresor de piston de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones 1-11, en el que el lfquido refrigerante contiene agua, por ejemplo, un lfquido agua/glicol.
  17. 17. - Compresor de piston de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones precedentes, en el que la envolvente de la unidad de enfriamiento esta conectada a o es integral con una envolvente del prensaestopas.
  18. 18. -Sistema de enfriamiento de la superficie externa del vastago del piston para enfriar la superficie externa del vastago del piston de un compresor de piston de acuerdo con la reivindicacion 1 con un lfquido refrigerante, el cual sistema de enfriamiento comprende:
    - una unidad de enfriamiento (60; 200) del vastago del piston, que esta dispuesta adyacente al lado del conjunto de uno o mas anillos de empaquetadura mas alejado de la primera camara de compresion,
    - una fuente (61) de lfquido refrigerante que esta adaptada para proveer un flujo de lfquido refrigerante a la unidad de enfriamiento,
    en el que la unidad de enfriamiento comprende:
    - una envolvente (70; 210;
    - un miembro anular (75; 205) que tiene un paso cilmdrico (76; 206) a traves del cual, en uso, se extiende el vastago del piston, siendo el diametro de dicho paso cilmdrico mayor que el diametro del vastago del piston, de tal manera que esta presente un espacio anular (77; 207) entre el vastago del piston y el miembro anular,
    - un canal de alimentacion (80; 85; 220) de lfquido refrigerante, el cual se extiende desde una entrada del mismo hasta uno o mas puertos de alimentacion (86;226) en comunicacion con el paso cilmdrico (76; 206) para pasar el lfquido refrigerante al espacio anular entre el miembro anular y el vastago del piston, permitiendo de este modo establecer un flujo de lfquido refrigerante en contacto con la superficie externa del vastago del piston y a traves de dicho espacio anular causando la extraccion de calor de la superficie externa del vastago del piston.
    en el que el miembro anular (75; 205) esta soportado de manera que puede moverse con respecto a la envolvente tal como para permitir movimientos del miembro anular en direcciones radiales que siguen y compensan los movimientos y desviaciones del vastago del piston en direcciones radiales con el fin de mantener el espacio anular.
  19. 19. - Metodo para comprimir gas en el cual metodo se hace uso de un compresor de piston horizontal de acuerdo con la reivindicacion 1.
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