ES2629981T3 - Amortiguador de pulsación para compresor de tornillo - Google Patents

Amortiguador de pulsación para compresor de tornillo Download PDF

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Abstract

Un compresor de tornillo (10) que comprende: un alojamiento para recibir un suministro de materia de trabajo, comprendiendo el alojamiento: una carcasa de rotor (12) que tiene una cavidad de succión (30) y un entrante de corredera (51); una carcasa de descarga (14) que tiene una cavidad de descarga (32) alineada axialmente con el entrante de corredera (51); y una carcasa de corredera (16) que tiene un cilindro de pistón (54) alineado axialmente con la cavidad de descarga (32); un par de rotores de tornillo engranados (18, 20) dispuestos dentro de la carcasa de rotor (12) entre la cavidad de succión (30) y el entrante de corredera (51) para comprimir la materia de trabajo y descargar la materia de trabajo dentro de la cavidad de descarga (32); un conjunto de válvula de corredera (23) dispuesto adyacente al par de rotores de tornillo engranados (18, 20) y móvil axialmente dentro del entrante de corredera (51), la cavidad de descarga (32) y el cilindro de pistón (54) para regular la capacidad del compresor de tornillo (10); comprendiendo el conjunto de válvula de corredera (23): una válvula de corredera (36) móvil axialmente dentro del entrante de corredera (51) y la cavidad de descarga (32); una cabeza de pistón (40) móvil axialmente dentro del cilindro de pistón (54); y un vástago de pistón (38) que conecta la válvula de corredera (36) con la cabeza de pistón (40); y un amortiguador de pulsación que lleva la carcasa de descarga (14) para amortiguar las pulsaciones de presión de la materia de trabajo descargada de los rotores de tornillo (18, 20) a la cavidad de descarga (32) y que pasa al interior del cilindro de pistón (54); caracterizado porque: el amortiguador de pulsación comprende: una brida (58) para separar la cavidad de descarga (32) del cilindro de pistón (54); un taladro (60) para recibir el vástago de pistón (38); y un canal de amortiguación (46A, 46B) que se extiende a través de la brida (58).

Description

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DESCRIPCION
Amortiguador de pulsacion para compresor de tornillo ANTECEDENTES
La presente invencion se refiere en general a compresores de tornillo. Los compresores de tornillo comprenden tipicamente un par de tornillos macho y hembra contrarrotativos en contacto que tienen una pluralidad de resaltes y canales engranados, respectivamente, que se estrechan desde un extremo de entrada hasta un extremo de descarga de modo que un fluido o gas de trabajo efluente, o alguna otra materia de trabajo semejante, reduce su volumen a medida que es empujado a traves de los tornillos. La materia de trabajo descargada es liberada en impulsos a medida que cada resalte y canal en contacto empuja un volumen de la materia de trabajo fuera del compresor. Cada impulso comprime una rafaga de energfa ondulatoria que se propaga a traves de la materia de trabajo y el compresor de tornillo a medida que la materia de trabajo sale de los tornillos. Los compresores de tornillo se hacen girar tfpicamente mediante motores que funcionan a velocidades tales que las pulsaciones ondulatorias son descargadas a una alta frecuencia. Las pulsaciones no solo producen vibracion del compresor de tornillo, sino que tambien producen ruido que es amplificado por la materia de trabajo y el compresor. Tal vibracion no es deseable ya que desgasta los componentes del compresor y produce ruido adicional cuando el compresor vibra. El ruido de la descarga de la materia de trabajo y la vibracion del compresor no es deseable ya que tiene como resultado ambientes operativos ruidosos. Los intentos anteriores para contrarrestar estos problemas han implicado silenciadores, monturas acolchadas y abrazaderas que estan montadas externamente al compresor de tornillo. Estas soluciones no se ocupan de la fuente subyacente del ruido y la vibracion y solo proporcionan contramedidas a posteriori. Ademas de anadir coste y peso, tales soluciones solo proporcionan reduccion de ruido y no impiden el desgaste sobre los componentes internos del compresor de tornillo. Otras soluciones han propuesto barreras acusticas que impiden el dano por pulsacion en los componentes del compresor de tornillo, pero no atenuan el ruido o la vibracion del compresor de tornillo. Por lo tanto, existe una necesidad de compresores de tornillo que tengan efectos reducidos de las pulsaciones de descarga.
El documento US3.146.720 describe una bomba de desplazamiento positivo con medios de atenuacion de sonido, y las caractensticas del preambulo de la reivindicacion 1 se describen en el documento US2006/0165543.
RESUMEN
La presente invencion proporciona un compresor de tornillo de acuerdo con la reivindicacion 1.
Realizaciones ejemplares de la invencion incluyen un compresor de tornillo que comprende un alojamiento, un conjunto de valvula de corredera y un amortiguador de pulsacion. El alojamiento recibe un suministro de materia de trabajo procedente de un par de rotores de tornillo engranados, y comprende un entrante de corredera, una cavidad de presion, y un cilindro de piston. El conjunto de valvula de corredera regula la capacidad del compresor de tornillo, y comprende una valvula de corredera movil axialmente dentro del entrante de corredera y la cavidad de presion, una cabeza de piston movil axialmente dentro del cilindro de piston, y un eje de piston que conecta la valvula de corredera con la cabeza de piston. El amortiguador de pulsacion comprende una brida para separar la cavidad de presion del cilindro de piston, un taladro para recibir el vastago de piston, y un canal de amortiguacion que se extiende a traves de la brida para amortiguar las pulsaciones de presion en la materia de trabajo descargada del par de rotores de tornillo engranados.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La FIG. 1 muestra una vista en perspectiva parcialmente en corte de un compresor de tornillo en el cual se usa el amortiguador de pulsacion de la presente invencion.
La FIG. 2 muestra un diagrama esquematico del compresor de tornillo de la FIG. 1 que muestra una carcasa de salida que incorpora el amortiguador de pulsacion.
La FIG. 3 muestra una vista en perspectiva parcialmente en corte de la carcasa de salida de la FIG. 2 que muestra una pluralidad de canales de amortiguacion que comprenden el amortiguador de pulsacion.
DESCRIPCION DETALLADA
La FIG. 1 muestra una vista en perspectiva parcialmente en corte del compresor de tornillo (10), el cual comprime un fluido o gas de trabajo tal como un refrigerante que se usa tfpicamente en sistemas de refrigeracion o acondicionamiento de aire. El compresor de tornillo (10) incluye la carcasa de rotor (12), la carcasa de salida (14), la carcasa de corredera (16), el rotor de tornillo macho (18), el rotor de tornillo hembra (20), el motor de accionamiento (22) y el conjunto de valvula de corredera (23). El rotor de tornillo macho (18) y el rotor de tornillo hembra (20) estan dispuestos dentro de la carcasa de rotor (12) e incluyen un conjunto de ejes y cojinetes de modo que pueden ser accionados de manera rotatoria por el motor de accionamiento (22). Por ejemplo, el rotor de tornillo macho (18)
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incluye el eje (24A) (que se extiende axialmente a traves de la carcasa de rotor (12) y dentro del motor (22) y descansa sobre el cojinete (26A), y el eje (24B) (que se extiende axialmente dentro de la carcasa de salida (14) y descansa en el cojinete (26B). El refrigerante es introducido dentro de la carcasa de rotor (12) por el puerto de succion (28), dirigido alrededor del motor (22) y dentro de la cavidad de succion (30) por la entrada de los rotores de tornillo (18) y (20). El rotor de tornillo macho (18) y el rotor de tornillo hembra (20) incluyen ranuras y resaltes de engrane que forman recorridos de flujo helicoidales que tienen areas de la seccion transversal decrecientes a medida que las ranuras y resaltes se extienden desde la cavidad de succion (30). Asf, el refrigerante reduce su volumen y es presurizado a medida que el refrigerante es dirigido al interior de la cavidad de descarga (32) por los rotores de tornillo (18) y (20), antes de ser descargado por el puerto de presion (34) y liberado, por ejemplo, a un condensador o evaporador de un sistema de enfriamiento. El conjunto de valvula de corredera (23), que incluye la valvula de corredera (36), el vastago de piston (38), la cabeza de piston (40) y la asistencia de resorte (42), regula la capacidad de descarga del compresor de tornillo (10). En particular, la cabeza de piston (38), el vastago de piston (40) y la asistencia de resorte (42), a traves de un sistema de control, trasladan la valvula de corredera (36) axialmente entre los rotores (18) y (20) para variar el volumen de refrigerante comprimido en los recorridos de flujo helicoidales. Debido a las tfpicamente altas velocidades a las que el motor (22) acciona los rotores de tornillo (18) y (20), los multiples conjuntos de ranuras y resaltes de engrane que comprenden los recorridos de flujo helicoidales descargan el refrigerante dentro de la cavidad de presion (32) en una serie de pulsaciones de alta frecuencia, lo cual efectua ruido y vibracion no deseables. La carcasa de salida (14) incluye un amortiguador de pulsacion que mitiga los efectos de pulsacion del refrigerante descargado. En la realizacion mostrada, el compresor de tornillo (10) comprime un compresor de dos tornillos. Sin embargo, en otras realizaciones, la presente invencion es facilmente aplicable a compresores que tienen tres, cuatro o mas rotores de tornillo que emplean un sistema de valvula de corredera de vaiven.
La FIG. 2 muestra un diagrama esquematico del compresor de tornillo (10) de la FIG. 1, que tiene medios de amortiguacion de pulsacion de la presente invencion. En particular, la carcasa de salida (14) incluye canales de amortiguacion (46A) y (46B) que atenuan los efectos de pulsacion del refrigerante R dentro del compresor de tornillo (10). El compresor de tornillo (10) tambien incluye la carcasa de rotor (12), la carcasa de corredera (16), el rotor de tornillo hembra (20), el motor de accionamiento (22), el conjunto de valvula de corredera (23) (que incluye la valvula de corredera (36), el vastago de piston (38), la cabeza de piston (40) y la asistencia de resorte (42)) y el sistema de control (48). La carcasa de rotor (12) incluye el entrante de corredera (51), el tope de corredera (52) y el conducto de recirculacion (53). La carcasa de corredera (16) incluye el cilindro de piston (54), y la carcasa de salida (14) incluye la brida de vastago (58). Juntas, la carcasa de rotor (12), la carcasa de salida (14) y la carcasa de corredera (16) comprenden un recorrido de flujo sellado para dirigir el refrigerante R a traves del compresor de tornillo (10). El refrigerante R es dirigido dentro de la carcasa de rotor (12) por el puerto de succion (28), y encaminado alrededor del motor (22) hasta la cavidad de succion (30). El refrigerante R procedente de la cavidad de succion (30) es comprimido por el rotor de tornillo macho (18) (no mostrado) y el rotor de tornillo hembra (20) y descargado dentro de la cavidad de presion (32). El rotor de tornillo hembra (20) incluye canales de tornillo, o ranuras, (50A-50D) que engranan con resaltes o lobulos en contacto en el rotor de tornillo macho (18) para formar un recorrido de flujo sellado de volumen decreciente. El recorrido de flujo sellado disminuye de volumen de modo que el refrigerante R es empujado y comprimido a medida que se desplaza desde la cavidad de succion (30) hasta la cavidad de descarga (32). Por consiguiente, el refrigerante R entra, por ejemplo, en el canal de tornillo (50A) en la cavidad de succion (30) que tiene una presion P1 y es descargado del mismo canal de tornillo (50A) en la cavidad de descarga (32) que tiene una presion elevada P2. Asf, cada canal de tornillo suministra un pequeno volumen de refrigerante R a la cavidad de descarga (32). A medida que los rotores (18) y (20) rotan, se libera una serie de impulsos de descarga de refrigerante R a la cavidad de descarga (32), lo cual causa ruido y vibracion no deseables del compresor de tornillo (10). La carcasa de salida (14) incluye canales de amortiguacion (46A) y (46B), que actuan como amortiguadores de pulsacion para reducir los efectos de ruido y vibracion del refrigerante R a medida que es descargado de los rotores de tornillo (18) y (20).
La carcasa de salida (14), que incluye la cavidad de descarga (32), esta dispuesta entre la carcasa de rotor (12) y la carcasa de corredera (16) de modo que recibe la cara de alta presion de los rotores de tornillo (18) y (20) en un primer extremo, y el vastago de piston (38) del conjunto de corredera (23) en un segundo extremo. La valvula de corredera (36) del conjunto de corredera (23) esta colocada dentro del entrante de corredera (51) de la carcasa de rotor (12) de modo que esta dispuesta entre el rotor de tornillo macho (18) y el rotor de tornillo hembra (20). La valvula de corredera (36) esta conectada con el vastago de piston (38) y la cabeza de piston (40) de modo que la valvula de corredera (36) puede ser extrafda axialmente del entrante de corredera (51) y extendida dentro de la cavidad de presion (32) para controlar la cantidad de refrigerante a presion R arrastrado dentro de los canales de tornillo (50A-50D). Por ejemplo, la valvula de corredera (36) puede ser extendida hasta la posicion totalmente cargada (a la izquierda en la FIG. 1) de modo que se apoya en el tope de corredera (52) y contacta con toda la longitud de los rotores de tornillo (18) y (20). Asf, la capacidad del compresor de tornillo (10) se maximiza maximizando la cantidad de refrigerante R comprimido en los resaltes y las ranuras de los rotores de tornillo (18) y (20). Desde la posicion totalmente cargada, la valvula de corredera (36) se desplaza hacia la cavidad de descarga (32) (a la derecha en la FIG. 1) para abrir el conducto de recirculacion (53), disminuyendo la capacidad de descarga del compresor de tornillo (10).
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El vastago de piston (38) se extiende a traves de la brida de vastago (58) para conectar la valvula de corredera (36) dentro de la carcasa de rotor (12) a la cabeza de piston (40) dispuesta dentro del cilindro de piston (54) de la carcasa de corredera (16). La cabeza de piston (40) incluye la primera cara de presion (56A), que esta expuesta al refrigerante R a la presion P2, y la segunda cara de presion (56B), que esta expuesta al aceite de control a la presion P3. La presion P2 esta dictada por el refrigerante R y los rotores de tornillo (18) y (20), mientras que la presion P3 esta regulada por el sistema de control (48). Basandose en la carga (es decir, las demandas de enfriamiento) del refrigerador o el acondicionador de aire al que esta conectado el compresor de tornillo (10), el sistema de control (48), que comprende interruptores, valvulas, solenoides y similares, proporciona selectivamente aceite de control al cilindro de piston (54). El aceite de control es admitido dentro del cilindro de piston (48) para aumentar la presion P3 para ejercer una fuerza sobre la segunda cara de presion (56B) para desplazar la valvula de corredera (36) hacia el tope de corredera (52) dentro del entrante de corredera (51). La presion P3 se reduce sacando el aceite de control del cilindro de piston (54) de modo que la valvula de corredera (36) puede ser retirada del entrante de corredera (51). La asistencia de resorte (42) empuja sobre la primera cara de presion (56A) para ayudar a retirar la valvula de corredera (36) del entrante de corredera (51). La cabeza de piston (40) tambien esta en contacto con el refrigerante R, la cual ejerce presion P2 sobre la primera cara de presion (56A) para empujar la cabeza de piston (40) lejos de la brida de vastago (58). El refrigerante R es admitido dentro del cilindro de piston (54) a traves de los canales de amortiguacion (46A) y (46B) dispuestos dentro de la brida de vastago (58). Los canales de amortiguacion (46A) y (46B), el cilindro de piston (54) y la brida de vastago (58) estan configurados para atenuar la vibracion y el ruido asociados con la descarga de refrigerante R de los rotores de tornillo (18) y (20). Espedficamente, los canales de amortiguacion (46A) y (46B) actuan conjuntamente con el cilindro de piston (54) para proporcionar un resonador de Helmholtz para absorber la energfa de los impulsos descargados de refrigerante R.
La FIG. 3 muestra una vista en perspectiva parcialmente en corte del conjunto de valvula de corredera (23) de la FIG. 2, en la cual se muestran los canales de amortiguacion (46A - 46C) de la brida de vastago (58). El conjunto de valvula de corredera (23) tambien incluye la valvula de corredera (36), el vastago de piston (38), la cabeza de piston (40) y la asistencia de resorte (42), la cual se omite en la FIG. 3 por claridad. El conjunto de valvula de corredera (23) se extiende axialmente a traves de la carcasa de rotor (12), la carcasa de salida (14) y la carcasa de corredera (16) a lo largo de un recorrido de accionamiento definido por el entrante de corredera (51), la cavidad de presion (32) y el cilindro de piston (54). La carcasa de salida (14) esta colocada dentro del compresor de tornillo (10) de modo que el primer extremo A conecta con la carcasa de rotor (12), y el segundo extremo B conecta con la carcasa de corredera (16). La valvula de corredera (36) se extiende desde el entrante de corredera (51) en la carcasa de rotor (12) donde esta dispuesta entre los tornillos de rotor (18) y (20), y dentro de la cavidad de presion (32) dentro de la carcasa de salida (14). El vastago de piston (38) se extiende axialmente desde la valvula de corredera (36) a traves del taladro central (60) en la brida de vastago (58) de la carcasa de salida (14), y dentro del cilindro de piston (54) de la carcasa de corredera (16) donde el vastago (38) conecta con la cabeza de piston (40).
La brida de vastago (58) comprende un collarm colocado en el segundo extremo B de la carcasa de salida (14) de modo que el taladro central (60) se alinea con el entrante de corredera (51) (en el cual la valvula de corredera (36) se traslada dentro de la carcasa de rotor (12)) y el cilindro de piston (54) (en el cual la cabeza de piston (40) se traslada dentro de la carcasa de corredera (16)). En la realizacion mostrada, la brida de vastago (58) esta fundida o formada integralmente con la carcasa de salida (14) a lo largo del segundo extremo B. La brida de vastago (58) separa el cilindro de piston (54) del entrante de corredera (51) y la cavidad de presion (32) para formar dos camaras separadas para el refrigerante R. La brida de vastago (58) esta provista del anillo de estanqueidad o de cojinete (62) y esta fijada a la brida de vastago (58) con anillos de retencion (64A) y (64B), que estan dispuestos dentro de ranuras en el anillo (62). En una realizacion, el anillo (62) comprende una junta de estanqueidad e impide que el refrigerante R entre en el cilindro de piston (54) entre el vastago de piston (38) y la brida de vastago (58) en el taladro (60). En otra realizacion, el anillo de estanqueidad (62) comprende un cojinete que ayuda al deslizamiento del vastago de piston (38) a traves de la brida de vastago (58) asf como a realizar funciones de sellado. Los canales de amortiguacion (46A - 46C), sin embargo, permiten que el refrigerante R entre en el cilindro de piston (54) dentro de la carcasa de corredera (16).
La carcasa de corredera (16) comprende el cilindro de piston (54), que forma una extension anular de la carcasa de salida (14) para alojar el vastago de piston (38) y la cabeza de piston (40). La cabeza de piston (40) divide el cilindro de piston (54) en la cara de descarga (54A) y la cara de control (54B). La cabeza de piston (40) incluye la junta de estanqueidad (65) para impedir el flujo de aceite de control y refrigerante R por la cabeza de piston (40). El cilindro de piston (54), por lo tanto, comprende un receptaculo sellado para accionar la cabeza de piston (40). La cara de descarga (54A) de este receptaculo sellado, sin embargo, tambien actua como una camara de resonancia, que junto con los canales de amortiguacion (46A-46C), absorbe algo de los efectos vibratorios y acusticos de las descargas pulsantes de refrigerante R.
Tal como se explica anteriormente, el conjunto de valvula de corredera (23) esta conectado con el sistema de control (48) (FIG. 2) para accionar la posicion de la valvula de corredera (36) a lo largo de los tornillos de rotor (18) y (20). La valvula de corredera (36) se traslada para regular la capacidad de descarga de refrigerante R de los rotores de tornillo (18) y (20). El sistema de control (48) regula el flujo del aceite de control dentro de la cara de control (54B) del cilindro de piston (54) para variar la presion P3. El refrigerante R fluye dentro de los canales (46A - 46C) dentro del cilindro de piston (54) dentro de la carcasa de corredera (16) para presurizar la cara de descarga (54A) del cilindro
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de piston (54) a la presion P2. El refrigerante R es comprimido a la presion P2 entre los rotores de tomillo (18) y liberado en descargas pulsantes dentro de la cavidad de presion (32) en la valvula de corredera (36) a medida que los rotores de tornillo (18) y (20) rotan en sentido contrario para abrir y cerrar los recorridos de flujo helicoidales formados por los lobulos y canales. Las descargas pulsantes de refrigerante R fluyen por la brida de vastago (58) antes de ser descargadas del compresor de tornillo (10) por el puerto de presion (34) (FIG. 1). Los canales de amortiguacion (46A - 46C) se extienden a traves de la brida de vastago (58) y permiten que el refrigerante R entre y presurice el cilindro de piston (54) a la presion P2.
En la realizacion mostrada en la FIG. 3, la brida de vastago (50) incluye cuatro canales de amortiguacion: los canales de amortiguacion (46A - 46C), cada uno dispuesto en un cuadrante de la brida de vastago (50), y un cuarto canal de amortiguacion omitido debido a la seccion eliminada de la FIG. 3. Los canales de amortiguacion (46A - 46C) comprenden camaras ahuecadas que se extienden a traves de la brida de vastago (58) de la carcasa de salida (14). Las longitudes de los canales de amortiguacion (46A - 46C) estan determinadas por el espesor de la brida de vastago (58), pero pueden alterarse insertando tubos de amortiguacion huecos (66A - 66C) dentro de los canales de amortiguacion (46A - 46C). Los tubos de amortiguacion (66A - 66C) son insertados dentro de los canales de amortiguacion (46A - 46C) de modo que se extiendan dentro del cilindro de piston (54) y dentro de la cavidad de presion (32). Tal como se ilustra en la FIG. 3, el tubo de amortiguacion (66A) esta insertado dentro del canal de amortiguacion (46A), y el tubo de amortiguacion (66B) esta insertado dentro del canal de amortiguacion (46B). En la realizacion mostrada, los tubos de amortiguacion (66A - 66C) tiene cada uno la misma longitud y el mismo diametro. En una realizacion, los tubos de amortiguacion (66A - 66C) comprenden tubos de acero inoxidable encarcasados a presion dentro de los canales de amortiguacion (46A - 46C). La cantidad y geometna espedfica de los canales de amortiguacion (46A - 46C) y los tubos de amortiguacion (66A - 66C), sin embargo, se selecciona para amortiguar los efectos de pulsacion acustica y vibratoria del refrigerante R, y de este modo puede variar dependiendo de los parametros de diseno espedficos del compresor de tornillo (10). Espedficamente, el numero, la longitud y el diametro de los tubos de amortiguacion (66A - 66C) se seleccionan para extraer la maxima cantidad de energfa del refrigerante R a medida que el refrigerante R se desplaza a traves de los tubos (66A - 66C) dentro de la camara de resonancia formada por la cara de descarga (54A).
El refrigerante R es descargado de los rotores de tornillo (18) y (20) en impulsos a intervalos regulares que tienen una frecuencia dictada por la velocidad a la que el motor (22) acciona los rotores de tornillo (18) y (20). Estos impulsos, por lo tanto, producen ondas sonoras no deseables que aumentan el ruido generado por el compresor de tornillo (10). La energfa contenida en estas ondas sonoras, sin embargo, puede usarse para hacer el trabajo de atenuar la propagacion de las ondas sonoras desde el compresor de tornillo (10). La carcasa de salida (14) y la carcasa de corredera (16) estan configuradas para funcionar como un resonador de Helmholtz, el cual comprende un contenedor de fluido o gas que tiene una abertura en forma de cuello, tal como se produce por la cara de descarga (54A), el refrigerante R y los canales (46A - 46C). Un resonador de Helmholtz utiliza la compresibilidad similar a un resorte del fluido o el gas para extraer energfa de una onda que oscila a una frecuencia dada. El refrigerante R llena la cara de descarga (54A) de modo que el refrigerante adicional que intente entrar en la cara de descarga (54A) a traves de los canales (46A - 46C) debe comprimir el volumen de refrigerante R ya presente dentro de la cara de descarga (54A). Asf, una onda pulsante de refrigerante R que intenta entrar en la cara de descarga (54A) comprime el refrigerante R hasta que se alcanza la cresta de la onda. Despues, el refrigerante a presion R dentro de la cara de descarga (54A) empujara hacia atras a medida que la onda se disipa hacia el seno. A medida que la onda pulsante se propaga a traves de crestas y ondas, el refrigerante a presion R dentro de la cara de descarga (54A) continua comprimiendose y descomprimiendose, extrayendo asf la energfa del refrigerante R descargado de los rotores de tornillo (18) y (20). La extraccion de energfa reduce la amplitud de la onda de pulsacion, reduciendo de ese modo el ruido y la vibracion generados por las descargas pulsantes del refrigerante R.
Un resonador de Helmholtz extrae la maxima cantidad de energfa del fluido o gas cuando la frecuencia de la onda coincide con la frecuencia natural o de resonancia del resonador de Helmholtz. Asf, la frecuencia de resonancia del resonador de Helmholtz producido por la cara de descarga (54A) y los canales de amortiguacion (46A - 46C) puede configurarse para coincidir con la de las descargas de pulsacion del refrigerante R tal como son producidas por el motor (22). La ecuacion (1) ilustra la frecuencia de resonancia de un tubo alargado usado en un resonador de Helmholtz, donde fR es la frecuencia de resonancia del tubo, v es la velocidad del sonido en el medio que rellena el tubo, A0 es el area del tubo, L es la longitud del tubo y V0 es el volumen de la camara de resonancia.
fR
V
V0 L
0
Ecuacion (1)
Para la presente invencion, el tubo o “abertura en forma de cuello” del resonador de Helmholtz comprende el agregado de tubos (66A - 66C). Aplicando esta ecuacion a la realizacion de la presente invencion mostrada en la FIG. 3, fR es la frecuencia de resonancia de los tubos (66A - 66C), v es la velocidad del sonido en el refrigerante R, A0 es el area de la seccion transversal de los tubos (66A - 66C), L es la longitud de uno de los tubos (66A - 66C), y V0 es el volumen de la cara de descarga (54A). Las dimensiones de los tubos (66A - 66C) se seleccionan de modo que la frecuencia de los impulsos de descarga del refrigerante R de los rotores de tornillo (18) y (20) a una
capacidad dada coincida con la frecuencia de resonancia de los tubos. Por ejemplo, en una realizacion de la invencion, el compresor de tornillo (10) esta configurado para funcionar a 3.600 RPM a plena carga. El volumen Vo, por lo tanto, comprende el volumen de la cara de descarga (54A) cuando la cabeza de piston (40) esta mas alejada de la brida de vastago (50) (a la izquierda del todo en la FIG. 3), y la frecuencia fR es 60 Hz. Asf, las areas y 5 longitudes de los tubos (66A - 66C) se seleccionan basandose en otros requisitos de diseno, tales como las limitaciones dimensionales de la brida de vastago (58) y la carcasa de corredera (16). Ademas, el numero de tubos puede seleccionarse basandose en consideraciones de diseno espedficas. En la realizacion mostrada, los tubos (66A - 66C) tienen las mismas longitudes y los mismos diametros. Asf, el compresor de tornillo (10) esta provisto de un amortiguador de pulsacion que esta configurado para amortiguar los efectos de la pulsacion del refrigerante R en 10 una condicion de funcionamiento espedfica. Sin embargo, en otras realizaciones, los tubos (66A - 66C) pueden tener geometnas diferentes, tales como longitudes diferentes y/o diametros diferentes, de modo que el amortiguador de pulsacion este sintonizado con una frecuencia de resonancia espedfica, o pueda atenuar la vibracion y los efectos acusticos a lo largo de un intervalo de frecuencias. En otras realizaciones de la invencion, la brida de vastago (58) comprende un disco circular o un anillo anular que puede ser empernado o asegurado de otro modo al 15 cilindro de piston (54) dentro de la carcasa de corredera (16) de modo que unos amortiguadores de pulsacion configurados para diferentes frecuencias de resonancia pueden ser instalados de manera intercambiable dentro del compresor de tornillo (10).
Aunque la invencion se ha descrito con referencia a una(s) realizacion(es) ejemplar(es), la intencion es que la 20 invencion no este limitada a la(s) realizacion(es) particular(es) descrita(s), sino que la invencion incluira todas las realizaciones que entren dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (6)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    REIVINDICACIONES
    1. Un compresor de tornillo (10) que comprende:
    un alojamiento para recibir un suministro de materia de trabajo, comprendiendo el alojamiento:
    una carcasa de rotor (12) que tiene una cavidad de succion (30) y un entrante de corredera (51);
    una carcasa de descarga (14) que tiene una cavidad de descarga (32) alineada axialmente con el entrante de
    corredera (51); y
    una carcasa de corredera (16) que tiene un cilindro de piston (54) alineado axialmente con la cavidad de descarga (32);
    un par de rotores de tornillo engranados (18, 20) dispuestos dentro de la carcasa de rotor (12) entre la cavidad de succion (30) y el entrante de corredera (51) para comprimir la materia de trabajo y descargar la materia de trabajo dentro de la cavidad de descarga (32);
    un conjunto de valvula de corredera (23) dispuesto adyacente al par de rotores de tornillo engranados (18, 20) y movil axialmente dentro del entrante de corredera (51), la cavidad de descarga (32) y el cilindro de piston (54) para regular la capacidad del compresor de tornillo (10); comprendiendo el conjunto de valvula de corredera (23):
    una valvula de corredera (36) movil axialmente dentro del entrante de corredera (51) y la cavidad de descarga (32);
    una cabeza de piston (40) movil axialmente dentro del cilindro de piston (54); y
    un vastago de piston (38) que conecta la valvula de corredera (36) con la cabeza de piston (40); y
    un amortiguador de pulsacion que lleva la carcasa de descarga (14) para amortiguar las pulsaciones de presion de la materia de trabajo descargada de los rotores de tornillo (18, 20) a la cavidad de descarga (32) y que pasa al interior del cilindro de piston (54); caracterizado porque:
    el amortiguador de pulsacion comprende:
    una brida (58) para separar la cavidad de descarga (32) del cilindro de piston (54); un taladro (60) para recibir el vastago de piston (38); y
    un canal de amortiguacion (46A, 46B) que se extiende a traves de la brida (58).
  2. 2. El compresor de tornillo de la reivindicacion 1, donde el amortiguador de pulsacion comprende:
    una camara de resonancia encerrada dentro del cilindro de piston (54) entre la cabeza de piston (40) y la brida (58) de modo que la materia de trabajo presuriza la camara de resonancia.
  3. 3. El compresor de tornillo de la reivindicacion 2, donde el amortiguador de pulsacion comprende una pluralidad de canales de amortiguacion (46A, 46B, 46C).
  4. 4. El compresor de tornillo de la reivindicacion 3, donde las longitudes y los diametros de los tubos de amortiguacion (46A, 46B, 46C) se seleccionan para producir un resonador de Helmholtz que tiene una frecuencia natural que coincide con la frecuencia de la materia de trabajo descargada.
  5. 5. El compresor de tornillo de la reivindicacion 3 y que comprende ademas una pluralidad de tubos de amortiguacion (46A, 46B, 46C) insertados a traves de la pluralidad de canales de amortiguacion (46A, 46B, 46C).
  6. 6. El compresor de tornillo de la reivindicacion 1, donde el amortiguador de pulsacion comprende ademas una junta de estanqueidad (62) colocada entre el taladro (60) y la brida (58).
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