ES2631144T3 - Compresor con válvula de corredera y método de ensamblaje del compresor - Google Patents

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Abstract

Un compresor (20) que comprende: una carcasa (22) que comprende una parte de cuerpo con un canal; un primer rotor (26; 28) al menos parcialmente dentro de un diámetro interior (276; 278) de la carcasa, y un elemento de válvula de corredera (102; 300) alojado y al menos parcialmente dentro del canal y que tiene una primera superficie enfrentada al primer rotor, donde el elemento de válvula de corredera (102; 300) comprende un cuerpo (268; 302); caracterizado porque el elemento de válvula de corredera (102; 300) comprende además un revestimiento (270; 306) del cuerpo y que forma la primera superficie; y porque la carcasa comprende una placa de cierre (252) que cubre el canal y que retiene el elemento de válvula de corredera (102; 300) en el canal.

Description

DESCRIPCION
Compresor con valvula de corredera y metodo de ensamblaje del compresor 5 ANTECEDENTES DE LA INVENCION
La invencion se refiere a compresores. Mas particularmente, la invencion se refiere a compresores de refrigerante.
Los compresores de tipo tornillo se usan habitualmente en aplicaciones de aire acondicionado y refrigeracion. En 10 dicho compresor, se hace girar a rotores o tornillos lobulados macho y hembra engranados alrededor de sus ejes para bombear el fluido de trabajo (refrigerante) desde un extremo de entrada a baja presion hasta un extremo de salida a alta presion. Durante la rotacion, lobulos secuenciales del rotor macho sirven como pistones que impulsan el refrigerante aguas abajo y lo comprimen dentro del espacio entre un par adyacente de lobulos de rotor hembra y la carcasa. Del mismo modo, lobulos secuenciales del rotor hembra producen compresion del refrigerante dentro de un 15 espacio entre un par adyacente de lobulos de rotor macho y la carcasa. Los espacios interlobulares de los rotores macho y hembra en los que se produce la compresion forman bolsillos de compresion (descritos de forma alternativa como partes macho y hembra de un bolsillo de compresion comun unidas en una zona de engrane). En una implementacion, el rotor macho es coaxial con un motor impulsor electrico y esta soportado por cojinetes en lados de entrada y de salida de su parte de trabajo lobulada. Puede haber multiples rotores hembra acoplados a un rotor 20 macho dado o viceversa.
Cuando uno de los espacios interlobulares es expuesto a un orificio de entrada, el refrigerante entra en el espacio esencialmente a presion de succion. Dado que los rotores siguen girando, en algun punto durante la rotacion, el espacio ya no esta en comunicacion con el orificio de entrada y el flujo de refrigerante al espacio se corta. Despues 25 de que el orificio de entrada se cierra, el refrigerante es comprimido a medida que los rotores siguen girando. En algun punto durante la rotacion, cada espacio interseca el orificio de salida asociado y el proceso de compresion cerrada termina. El orificio de entrada y el orificio de salida pueden ser, cada uno, radial, axial o una combinacion hlbrida de un orificio axial y un orificio radial.
30 A menudo es deseable reducir temporalmente el flujo masico de refrigerante a traves del compresor, retardando el cierre del orificio de entrada cuando no se requiere funcionamiento a pleno rendimiento. Dicha descarga es proporcionada a menudo por una valvula de corredera que tiene un elemento de orificio movil con una o mas partes cuyas posiciones (a medida que la valvula se traslada) controlan los respectivos cierres del lado de succion y apertura del lado de descarga de los bolsillos de compresion. El efecto primario de un desplazamiento de descarga 35 de la valvula de corredera es reducir el volumen de succion atrapado inicial (y, por lo tanto, la capacidad del compresor). Valvulas de corredera ejemplares se describen en la publication de solicitud de patente de Estados Unidos No. 20040109782 A1 y las patentes de Estados Unidos No. 4.249.866 y 6.302.668. En un compresor de ese tipo tlpico, el elemento de valvula de corredera esta montado para movimiento reclproco en un diametro interior parcialmente circular paralelo a los diametros interiores del rotor.
40
El documento JP 2005 030361, que puede ser considerado la tecnica anterior mas cercana, describe una valvula de corredera especlfica en un compresor de tornillo, comprendiendo la valvula de corredera en su superficie interna un revestimiento que es mas blando que el rotor de tornillo para ajustar la valvula a la camara del cilindro.
45 RESUMEN DE LA INVENCION
De acuerdo con un aspecto de la invencion, se proporciona un compresor tal como se describe en la reivindicacion 1.
50 En diversas implementaciones, el revestimiento puede tener el grosor caracterlstico de al menos 0,015 mm. El revestimiento puede ser mas blando que un material principal del primer rotor. El revestimiento puede comprender una mezcla metal-organico. El revestimiento puede comprender un revestimiento metalico. El revestimiento puede comprender un revestimiento no metalico. La valvula de corredera puede ser trasladable linealmente a traves de un continuo de posiciones para proporcionar un ajuste del Indice de volumen continuo entre primer y segundo Indices. 55 Un segundo rotor puede estar engranado con el primer rotor. El revestimiento tambien puede formar una segunda superficie del elemento de valvula de corredera enfrentada al segundo rotor. La carcasa puede incluir una parte de cuerpo con un canal que aloja el elemento de valvula y una placa de cierre que cubre el canal y que retiene el elemento de valvula en el canal.
El elemento de valvula de corredera puede tener una primera parte interior y una segunda parte exterior de la primera parte y mas ancha que la primera parte. La segunda parte de valvula de corredera esta alojada dentro de la parte exterior del canal.
5 Tambien se describe un procedimiento de fabricacion del compresor.
Los detalles de una o mas realizaciones de la invencion se exponen en los dibujos adjuntos y la descripcion a continuacion. Otras caracterlsticas, objetos y ventajas de la invencion seran evidentes a partir de la descripcion y los dibujos, y a partir de las reivindicaciones.
10
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La figura 1 es una vista de seccion longitudinal de un compresor.
15 La figura 2 es una vista de seccion longitudinal parcial del compresor de la figura 1.
La figura 3 es una vista de seccion transversal parcial del compresor de la figura 2, tomada a lo largo de la llnea 3-3 y que muestra un elemento de valvula.
20 La figura 4 es una vista aumentada de seccion transversal parcial del elemento de valvula del compresor de la figura 2, tomada a lo largo de la llnea 4-4.
La figura 5 es una vista de seccion transversal parcial de un elemento de valvula alternativo.
25 Numeros de referencia y designaciones similares en los diversos dibujos indican elementos similares.
DESCRIPCION DETALLADA
La figura 1 muestra un compresor 20 que tiene un conjunto de carcasa 22 que contiene un motor 24 que impulsa los 30 rotores 26 y 28 que tiene ejes longitudinales centrales respectivos 500 y 502. En la realizacion ejemplar, el rotor 26 tiene un cuerpo lobulado macho o parte de trabajo 30 que se extiende entre un primer extremo 31 y un segundo extremo 32. La parte de trabajo 30 esta engranada con un cuerpo lobulado hembra o parte de trabajo 34 del rotor hembra 28. La parte de trabajo 34 tiene un primer extremo 35 y un segundo extremo 36. Cada rotor incluye partes de arbol (por ejemplo, salientes 39, 40, 41 y 42 formados de forma unitaria con la parte de trabajo asociada) que se 35 extiende desde los extremos primero y segundo de la parte de trabajo asociada. Cada uno de estos salientes del arbol esta montado en la carcasa mediante uno o mas conjuntos de cojinetes 44 para rotacion alrededor del eje del rotor asociado.
En la realizacion ejemplar, el motor es un motor electrico que tiene un rotor y un estator. Uno de los salientes del 40 arbol de uno de los rotores 26 y 28 puede estar acoplado al rotor del motor para permitir al motor impulsar ese rotor alrededor de su eje. Cuando esta impulsado de este modo en una primera direccion operativa alrededor del eje, el rotor impulsa al otro rotor en una segunda direccion opuesta. El conjunto de carcasa ejemplar 22 incluye una carcasa del rotor 48 que tiene una cara del extremo aguas arriba/de entrada 49 aproximadamente a medio camino a lo largo de la longitud del motor y una cara del extremo aguas bajo/de descarga 50 esencialmente coplanar con los 45 extremos del cuerpo del rotor 32 y 36. Son posibles muchas otras configuraciones.
El conjunto de carcasa ejemplar 22 comprende ademas una carcasa del motor/de entrada 52 que tiene un orificio de entrada/succion del compresor 53 en un extremo aguas arriba y que tiene una cara aguas abajo 54 montada en la cara aguas arriba de la carcasa del rotor 49 (por ejemplo, mediante pernos a traves de ambas piezas de carcasa). El 50 conjunto 22 incluye ademas una carcasa de descarga 56 que tiene una cara aguas arriba 57 montada en la cara aguas abajo de la carcasa del rotor 50 y que tiene un orificio de descarga 58. La carcasa de rotor ejemplar 48, la carcasa del motor/de entrada 52, y la carcasa de descarga 56 pueden estar formadas, cada una, como piezas fundidas sujetas a maquinado de acabado adicional.
55 Las superficies del conjunto de carcasa 22 se combinan con los cuerpos de rotor engranados 30 y 34 para definir orificios de entrada y salida a bolsillos de compresion que comprimen e impulsan un flujo de refrigerante 504 desde una camara impelente (de entrada) de succion 60 hasta una camara impelente (de salida) de descarga 62 (figura 2). Una serie de pares de bolsillos de compresion macho y hembra estan formados por el conjunto de carcasa 22, el cuerpo de rotor macho 30 y cuerpo de rotor hembra 34. Cada bolsillo de compresion esta limitado por superficies
externas de rotores engranados, por partes de superficies cillndricas de superficies de diametros interiores de rotor macho y hembra en la caja del rotor y continuaciones de los mismos a lo largo de una valvula de corredera y partes de la cara 57.
5 Para control/descarga de capacidad, el compresor tiene una valvula de corredera 100 (figura 2) que tiene un elemento de valvula 102. El elemento de valvula 102 tiene una parte 104 a lo largo de la zona de engrane entre los rotores (es decir, a lo largo de la cuspide de alta presion 105). El elemento de valvula ejemplar tiene una primera parte 106 en la camara impelente de descarga y una segunda parte 108 en la camara impelente de succion. El elemento de valvula es desplazable para controlar la capacidad del compresor para proporcionar descarga. La 10 valvula ejemplar se desplaza mediante traslacion lineal paralela a los ejes del rotor entre posiciones/condiciones completamente cargadas y completamente descargadas. El elemento de valvula 102 esta sujeto para movimiento reclproco entre una primera posicion y una segunda posicion. El movimiento ejemplar es a lo largo de una direccion 504 paralela a los ejes 500 y 502.
15 La figura 2 muestra el elemento de valvula en una posicion la mas aguas abajo en su rango de movimiento. Una posicion la mas aguas arriba se muestra en llneas discontinuas. En la posicion la mas aguas arriba, los bolsillos de compresion se cierran relativamente aguas arriba y la capacidad es un maximo relativo (por ejemplo, al menos el 90% de un volumen de desplazamiento maximo para los rotores y a menudo aproximadamente el 99%). En la posicion la mas aguas abajo, la capacidad se reduce para proporcionar un estado descargado (por ejemplo, a un 20 volumen de desplazamiento normalmente menor del 40% del volumen de desplazamiento cargado o el volumen de desplazamiento maximo, y a menudo menor del 30%).
En la valvula de corredera ejemplar, los desplazamientos entre las dos posiciones son impulsados por una combinacion de fuerza de resorte y presion de fluido. Un resorte principal 120 solicita el elemento de valvula desde 25 las posiciones cargada a la descargada. En la valvula ejemplar, el resorte 120 es un resorte en espiral metalico que rodea a un arbol 122 que acopla el elemento de valvula a un piston 124. El piston esta montado dentro de un diametro interior (interior) 126 de un cilindro 128 formado en un elemento de caja deslizante 130 fijado a la carcasa de descarga 56. El arbol pasa a traves de una abertura 132 en la carcasa de descarga 56. El resorte es comprimido entre un lado inferior 134 del piston y la carcasa de descarga 56. Una parte proximal 136 del interior del cilindro esta 30 en comunicacion fluida que equilibra la presion con la camara impelente de descarga mediante una holgura entre la abertura y el arbol. Un espacio de cabeza 138 esta acoplado mediante valvulas solenoides controladas electronicamente (no mostradas esquematicamente) a una fuente de fluido a alta presion (no mostrada esquematicamente) en o cerca de condiciones de descarga (por ejemplo, a un separador de aceite). Otros accionadores (por ejemplo, accionamiento de solenoide directo, accionamiento hidraulico directo, accionamiento por 35 tornillo impulsor y similares) son posibles.
En la realizacion ejemplar, el elemento de valvula de corredera es mantenido sustancialmente dentro de un canal en la carcasa. El canal ejemplar 200 abarca partes de la caja del rotor 48 y la carcasa de descarga 56 y esta definido lateralmente por paredes laterales escalonadas 202 y 204 (figura 3). Cada pared lateral 202 y 204 tiene 40 respectivamente una parte proximal 206 y 208, un resalte 210 y 212 y una parte distal 214 y 216. Las partes proximales son paralelas entre si y estan separadas por una anchura W1. Las partes distales son paralelas entre si y las partes proximales y estan separadas por una anchura W2. Las partes de resalte intermedias son coplanares y perpendiculares a las partes proximales y distales.
45 La figura 3 muestra ademas el elemento de valvula 102 incluyendo partes interior y exterior 230 y 232. La parte interior tiene superficies laterales respectivas 234 y 236 en acoplamiento deslizante con las superficies 206 y 208. La parte exterior incluye un lado inferior 238 en acoplamiento deslizante con la superficie de resalte 212. La parte exterior 232 incluye ademas superficies laterales 240 y 242. En la realizacion ejemplar, estas estan ligeramente separadas de las superficies adyacentes 214 y 216. La parte exterior 232 incluye ademas una superficie exterior 244 50 en acoplamiento deslizante con el lado inferior 250 de una placa de cierre 252 que puede asegurarse a la carcasa del rotor 48 y la carcasa de descarga 56, tal como mediante pernos 260.
El elemento de valvula ejemplar 102 incluye un cuerpo metalico formado de forma unitaria 268 con un revestimiento deformable 270 (figura 4) para acoplar los lobulos del rotor. A lo largo de la parte interior 230, el cuerpo metalico 55 tiene superficies concavas cillndricas 272 y 274 adyacentes y ligeramente separadas del barrido de los cuerpos de rotor 30 y 34, respectivamente. Tal como se describe a continuacion, estas superficies 272 y 274 pueden estar, respectivamente, separadas radialmente mas alla de las superficies del diametro interior de rotor 276 y 278.
El material 270 esta formado encima (por ejemplo, como un revestimiento acumulado) de las superficies 272 y 274
antes del ensamblaje y puede tener un contorno superficial inicial 280 eficaz para interferir con los cuerpos 30 y 34. La rotacion de los cuerpos de rotor lobulados 30 y 34 sera, por lo tanto, eficaz para desgastar el material 270 para crear superficies cillndricas 282 y 284 a lo largo de la periferia barrida por el lobulo. Un grosor postabrasion ejemplar del material 270 es 0,010-0,100mm (mas estrechamente 0,010-0,025mm). Un grosor ejemplar tal como se aplica 5 puede ser del 25% o mayor de promedio (por ejemplo, 25-100%). Un material ejemplar es una amalgama de aluminio-pollmero aplicada mediante un proceso de revestimiento por pulverizacion. Revestimientos metalicos alternativos incluyen espumas de aluminio y electrodeposiciones de zinc-nlquel. Los revestimientos no metalicos alternativos incluyen revestimientos resinosos y otros polimericos.
10 El uso del material 270 permite mayor tolerancia de fabricacion (por ejemplo, en una o todas de posicion, forma/redondez y acabado) para las superficies 272 y 274 con respecto a superficies correspondientes de un elemento de valvula no revestido. Por lo tanto, las posiciones nominales de las superficies 272 y 274 pueden desplazarse ligeramente hacia fuera con respecto a las superficies de diametro interior del rotor 276 y 278, respectivamente.
15
Pueden introducirse otros ahorros de costes montado el elemento de valvula en un canal abierto (cerrado por la placa de cierre 252) en su lugar de un diametro interior circular que interseca los diametros interiores de rotor. El maquinado preciso de superficies planas puede ser mas facil que el maquinado de las superficies cillndricas circulares. Ademas, especialmente si se combina con el uso del material erosionable 270, se necesita menos 20 precision.
La figura 5 muestra un elemento de valvula alternativo 300 en un canal 301 a lo largo de un unico diametro interior de rotor, en lugar de un engrane entre diametros interiores del rotor. La valvula 300 tiene un cuerpo metalico 302 en caso contrario similar al cuerpo 268 pero que tiene una unica superficie cillndrica concava 304 que porta un material 25 de revestimiento 306. El elemento tiene partes interior y exterior 310 y 312. La fabricacion, instalacion y el funcionamiento, pueden ser similares a los del elemento de valvula 102.
Se han descrito una o mas realizaciones de la presente invencion. No obstante, se tendera que pueden realizarse diversas modificaciones sin alejarse del esplritu y el alcance de la invencion. Por ejemplo, los principios pueden 30 implementarse como una modification de una configuration de compresor existente. En dicha implementation, detalles de la configuracion existente pueden influir en detalles de la implementacion particular. Por consiguiente, otras realizaciones estan dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (12)

  1. REIVINDICACIONES
    I. Un compresor (20) que comprende:
    5 una carcasa (22) que comprende una parte de cuerpo con un canal;
    un primer rotor (26; 28) al menos parcialmente dentro de un diametro interior (276; 278) de la carcasa, y
    un elemento de valvula de corredera (102; 300) alojado y al menos parcialmente dentro del canal y que tiene una 10 primera superficie enfrentada al primer rotor,
    donde el elemento de valvula de corredera (102; 300) comprende un cuerpo (268; 302);
    caracterizado porque el elemento de valvula de corredera (102; 300) comprende ademas un revestimiento (270; 306) 15 del cuerpo y que forma la primera superficie; y porque
    la carcasa comprende una placa de cierre (252) que cubre el canal y que retiene el elemento de valvula de corredera (102; 300) en el canal.
    20 2. El compresor de la reivindicacion 1, donde:
    el revestimiento tiene un grosor caracterlstico de al menos 0,015 mm.
  2. 3. El compresor de la reivindicacion 1, donde:
    el revestimiento es mas blando que un material principal del primer rotor (26; 28).
    25
  3. 4. El compresor de la reivindicacion 1, donde el revestimiento (270; 306) comprende una mezcla metal- organico.
  4. 5. El compresor de la reivindicacion 1, donde el revestimiento (270; 306) comprende un revestimiento 30 metalico.
  5. 6. El compresor de la reivindicacion 1, donde el revestimiento (270; 306) comprende un revestimiento no metalico.
    35 7. El compresor de la reivindicacion 1, donde el elemento de valvula de corredera (102; 300) es
    trasladable linealmente a traves de un continuo de posiciones para proporcionar un ajuste del Indice de volumen continuo entre primer y segundo Indices.
  6. 8. El compresor de la reivindicacion 1 que comprende ademas un segundo rotor (28; 26) engranado con 40 el primer rotor (26; 28) y donde el revestimiento (270; 306) tambien forma una segunda superficie del elemento de
    valvula de corredera (102; 300) enfrentada al segundo rotor (28; 26).
  7. 9. El compresor de la reivindicacion 1, donde el canal se extiende a traves de la parte de cuerpo de la carcasa;
    45
    la placa de cierre (252) esta asegurada a la parte de cuerpo de la carcasa para cerrar una parte exterior del canal; y el elemento de valvula de corredera (102; 300) tiene:
    50 una primera parte interior (230; 310) y
    una segunda parte (232; 312) exterior a la primera parte (230; 310) y mas ancha que la primera parte (230; 310) y alojada dentro de la parte exterior del canal.
    55 10. El compresor de la reivindicacion 9 que comprende:
    un segundo rotor (28; 26) engranado con el primero, la primera parte de valvula de corredera proxima una zona de engrane de los primer y segundo rotores.
    II. El compresor de la reivindicacion 9, donde:
    la parte exterior del canal tiene un par de partes de superficie de base coplanares en lados opuestos de una parte interior del canal.
  8. 12. El compresor de la reivindicacion 9 donde:
    5
    la segunda parte del elemento de valvula de corredera (102; 300) tiene una superficie exterior plana en acoplamiento deslizante con una superficie interior de placa de cierre (252).
  9. 13. Un procedimiento de ensamblaje del compresor de cualquier reivindicacion anterior donde el 10 compresor es un compresor de tornillo, comprendiendo el procedimiento:
    aplicar el revestimiento (270; 306) al elemento de valvula de corredera (102; 300);
    instalar el elemento de valvula de corredera (102; 300) en la carcasa (22) del compresor (20) colocando el elemento 15 de valvula de corredera (102; 300) en un canal (200; 301) en un cuerpo de la carcasa (22); y asegurar la placa de cierre (252) sobre el canal; y
    impulsar al menos el primer rotor (26; 28) del compresor para desgastar el revestimiento (270; 306).
    20 14. El procedimiento de la reivindicacion 13 que comprende ademas:
    maquinar una superficie de acoplamiento de la valvula plana (212; 214) de la carcasa.
  10. 15. El procedimiento de la reivindicacion 13, donde la aplicacion comprende: revestimiento por pulverizacion o revestimiento por pulverizacion a la llama.
    25
  11. 16. El procedimiento de la reivindicacion 13, donde el revestimiento (270; 306) tiene un grosor tal como se aplica de al menos 0,015 mm al menos en una ubicacion.
  12. 17. El procedimiento de la reivindicacion 13, donde el revestimiento (270; 306) esta desgastado en al 30 menos 0,010 mm al menos en una ubicacion.
ES05795967.8T 2005-09-07 2005-09-07 Compresor con válvula de corredera y método de ensamblaje del compresor Active ES2631144T3 (es)

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