ES2726033T3 - Pistón para un compresor de refrigeración - Google Patents
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Abstract
Pistón para un compresor de refrigeración, que comprende: - un faldón tubular (10) del pistón; - una cabeza (20) del pistón formada como una pieza separada del faldón (10) del pistón, montada en dicho faldón tubular (10) del pistón y cerrando el mismo, junto a un borde extremo (11) del mismo; en el que la cabeza (20) del pistón - tiene un contorno perimetral interior a un saliente axial del contorno exterior de dicho faldón tubular (10) del pistón; - presenta una cara frontal (20a) coplanaria a un plano que contiene dicho borde extremo (11) de dicho faldón tubular (10) del pistón; - incluye un cuerpo base (21) en el que está definida la cara frontal (20a) de dicha cabeza (20) del pistón, y - presenta una parte de montaje (22) incorporada al cuerpo base (21) y montada en el faldón tubular (10) del pistón, y en el que el cuerpo base (21) lleva, en oposición a dicha cara frontal (20a), un saliente tubular (27) dispuesto con un canal central (28) estando abierto dicho canal central (28) al interior de dicho faldón tubular (10) del pistón, adaptado para recibir un extremo de la biela del pistón.
Description
DESCRIPCIÓN
Pistón para un compresor de refrigeración
Sector técnico de la invención
La presente invención se refiere a un pistón para un compresor de refrigeración, de sistemas de refrigeración, que comprende un faldón tubular del pistón y una cabeza del pistón.
Antecedentes de la invención
En un compresor alternativo accionado por un motor lineal, las operaciones de aspiración del gas y de compresión del gas son llevadas a cabo con movimientos axiales alternativos del pistón en el interior de un cilindro cerrado por medio de una culata y, en algunas construcciones, montado en el interior de una envoltura hermética del compresor. El pistón está accionado por la unidad motriz del compresor.
El documento US 1711 253 A da a conocer un pistón para un compresor de refrigeración de un tipo como el mencionado al inicio, en el que la cabeza del pistón y el faldón tubular del pistón están formados como una construcción monolítica, definiendo en una única pieza la formación de la cabeza del pistón y del faldón tubular del pistón. En este pistón conocido, la cabeza del pistón está dotada de un rebaje circular situado centrado que es suficientemente profundo y está conformado para alojar la estructura de una válvula. El mecanismo de la válvula está alojado en el interior del rebaje, en la cabeza del pistón, y comprende un disco laminar de metal que se acopla al fondo del rebaje. Cuando el disco laminar de metal está colocado contra el fondo del rebaje, cubre una pluralidad de aberturas en la cabeza del pistón, estableciendo conductos de paso desde el exterior del pistón a la cámara de compresión a través de las cuales circula el gas que debe ser comprimido hasta la cámara de compresión.
Los sistemas constructivos de los pistones para compresores de refrigeración que presentan una construcción monolítica, definen, en una única pieza, la formación de la cabeza de un pistón y del faldón de un pistón, que pueden ser obtenidos, por ejemplo, mediante el mecanizado de una pieza inicial de metal, fabricada habitualmente de acero. Este proceso de fabricación es costoso y presenta un elevado desperdicio de material. Son conocidos asimismo otros procesos para la obtención de dichos pistones de una sola pieza para compresores de refrigeración, tales como la conformación en frío, la estampación, etc. Sin embargo, dichos procesos además de seguir teniendo un coste elevado presentan piezas con un alto grado de inestabilidad dimensional que afecta a la actuación del pistón en el compresor. Estos inconvenientes son todavía mayores en las construcciones en las que la aspiración es proporcionada a través del cuerpo del pistón, tales como las conocidas, por ejemplo, a partir del documento US 1 711 253 A. Además de los inconvenientes anteriores, las construcciones monolíticas para el pistón de un compresor de refrigeración no dan como resultado pistones que presenten bajos costes de material y de fabricación, peso reducido, buena resistencia, baja porosidad, reducido coeficiente de fricción, etc., cuyas características son principalmente importantes en pistones largos y, más particularmente, en pistones que funcionan en un compresor sin lubricación por aceite o asimismo en un compresor que lleva gas.
Objetivo de la invención
De este modo, es un objetivo de la presente invención dar a conocer un pistón para un compresor de refrigeración que puede ser obtenido de manera fácil, con un coste reducido y sin presentar desperdicios de material durante el proceso de fabricación.
Otro objetivo de la presente invención es dar a conocer un pistón tal como el antes citado y que permite la construcción de pistones largos a partir de materiales diferentes y mediante diferentes procesos de fabricación para su formación, estando definidos dichos materiales en función de las necesidades de cada parte específica del pistón durante su funcionamiento en el compresor.
Un objetivo adicional es dar a conocer un pistón que proporciona de manera fácil y fiable la aspiración a través del cuerpo de dicho pistón.
Resumen de la invención
Estos y otros objetivos se alcanzan por medio de un pistón para un compresor de refrigeración que comprende un faldón tubular del pistón, una cabeza de pistón formada como una pieza separada del pistón, montada en dicho faldón tubular del pistón y cerrando el mismo, junto a un borde del mismo, en el que la cabeza del pistón tiene un contorno periférico, interior a un saliente axial del contorno exterior del faldón tubular del pistón, presenta una cara frontal coplanaria a un plano que contiene dicho borde extremo de dicho faldón tubular del pistón, incluye un cuerpo base en el que está definida la cara frontal de dicha cabeza del pistón, y presenta una parte de montaje incorporada al cuerpo base y montada en el faldón tubular del pistón, y en que la base del cuerpo lleva, en oposición a dicha cara frontal, un resalte tubular provisto de un canal central, estando abierto dicho canal central al interior de dicho faldón
tubular del pistón adaptado para recibir un extremo de la biela del pistón. En las reivindicaciones dependientes están expuestas realizaciones ventajosas de la invención.
Breve descripción de los dibujos
La invención será descrita a continuación haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
la figura 1 representa, de forma esquemática y en perspectiva, una primera construcción de un pistón para un compresor de refrigeración que presenta, en piezas separadas, la cabeza del pistón montada en un faldón tubular del pistón y construida para recibir una válvula de aspiración, siendo obtenido dicho pistón según la presente invención;
la figura 2 representa esquemáticamente una vista superior, en planta, de la construcción del pistón mostrada en la figura 1;
la figura 3 representa esquemáticamente una vista en sección del pistón mostrado en las figuras 1 y 2, estando tomada dicha vista según la línea MI-MI en la figura 2;
la figura 4A representa una vista superior, en planta, de la cabeza del pistón de las figuras 1 a 3;
la figura 4B representa esquemáticamente una vista diametral en sección longitudinal, como en la figura 3, de la cabeza de pistón, del pistón de la presente invención, estando tomada dicha vista según la línea IV-IV en la figura 4A;
la figura 5 representa una vista simplificada de la construcción del pistón mostrada en la figura 1, pero que tiene una válvula de aspiración montada en la cabeza del pistón;
la figura 6 representa esquemáticamente una vista con las piezas desmontadas y parcialmente seccionada de la construcción del pistón mostrada en la figura 5;
la figura 7 representa esquemáticamente una vista tal como la de la figura 1, de una segunda construcción de un pistón de la presente invención;
la figura 8 representa esquemáticamente una vista tal como la de la figura 7, pero con la cabeza del pistón en una posición axialmente separada del faldón del pistón y construida para recibir una válvula de aspiración;
la figura 9 representa esquemáticamente una vista superior, en planta, del pistón mostrado en las figuras 7 y 8; la figura 10 representa esquemáticamente una vista, en sección, de la segunda construcción del pistón mostrada en las figuras 7 a 9, estando tomada dicha vista según la línea X-X en la figura 9;
las figuras 11, 12 y 13 representan, esquemáticamente y respectivamente, vistas tales como las de las figuras 1, 2 y 3 de una tercera construcción de un pistón de la presente invención, estando tomada dicha vista, mostrada en la figura 13, según la línea XIII-XIII en la figura 12; y
las figuras 14 y 15 representan, esquemáticamente y respectivamente, vistas tales como las de las figuras 1 y 2, pero mostrando una cuarta construcción de un pistón de la presente invención, pero con la cabeza del pistón privada de una válvula de aspiración.
Descripciones de las construcciones mostradas
La presente invención será descrita en el caso de un pistón del tipo utilizado para bombear gas refrigerante en un compresor de refrigeración, cuando es accionado por medio de una unidad motriz del compresor. Los compresores de refrigeración comprenden habitualmente un cilindro que tiene un extremo cerrado por medio de una válvula de platillo (no mostrada) y que define, con el cilindro, una cámara de compresión. El cilindro presenta además un extremo opuesto en el que está montado el pistón que realiza un movimiento alternativo en el interior del cilindro durante los ciclos de aspiración y de compresión del fluido refrigerante en el funcionamiento del compresor, siendo obtenido dicho movimiento por la actuación de una unidad motriz (no mostrada) acoplada operativamente a dicho pistón.
En algunas construcciones de compresores, tales como las mostradas en esta memoria y descritas más adelante, la aspiración del fluido refrigerante se produce a través del pistón en el que habitualmente está montada una válvula de aspiración. En el caso de estas construcciones en las que la aspiración se produce a través del pistón, dicha cabeza del pistón, descrita anteriormente, presenta aberturas de aspiración las cuales son cerradas de manera selectiva por medio de una válvula de aspiración que lleva la cabeza de pistón en el pistón.
En construcciones convencionales, con o sin aspiración a través del pistón, este último es obtenido en una única pieza y presenta una cabeza de pistón que tiene una cara frontal girada hacia la válvula de platillo y de la cual sobresale, en la parte opuesta a dicha cara frontal de dicha cabeza del pistón, un faldón tubular del pistón cuya longitud es calculada en función del equilibrio entre el pistón en el interior del cilindro y el cierre a lo largo de la pared interior del mismo contra las fugas del gas comprimido durante el ciclo de compresión del funcionamiento del compresor. Estas construcciones presentan los inconvenientes ya citados.
La presente invención da a conocer una construcción de un pistón que comprende un faldón tubular 10 del pistón que está cerrado, junto a un borde extremo 11, por medio de una cabeza 20 de pistón formada con una pieza separada del faldón 10 del pistón, estando fijadas dichas partes del faldón 10 del pistón y de la cabeza 20 del pistón una a la otra mediante medios de fijación apropiados, tales como adhesivo, soldadura, interferencia mecánica, etc.
El faldón 10 del pistón está definido por medio de la respectiva prolongación de un tubo de acero, preferentemente con un tratamiento de endurecimiento de la superficie exterior, y presenta una zona de borde extremo 10a, que incluye el borde extremo 11 configurado para fijar la respectiva cabeza 20 del pistón que tiene un contorno periférico interior a un saliente axial del contorno exterior del faldón 10 del pistón. La cabeza 20 de pistón del pistón de la descripción presenta una cara frontal 20a coplanaria con un plano que contiene el borde extremo 11 del faldón 10 del pistón y que actúa en los ciclos de aspiración y de compresión del fluido refrigerante durante el funcionamiento del compresor.
En las construcciones mostradas en las figuras 1 a 13, en las que la aspiración es proporcionada a través del pistón, la cara frontal 20a de la cabeza 20 del pistón lleva una válvula de aspiración 30 como se ha descrito anteriormente.
Dado que las partes del faldón 10 del pistón y la cabeza 20 del pistón están separadas una de otra, cada una de dichas partes puede ser obtenida por medio de un proceso específico y con el material más apropiado a la función que debe ser realizada por cada una de estas partes. Además, se comprenderá que la presente solución proporciona asimismo la posibilidad de utilizar el mismo proceso de fabricación de dichas piezas que forman el pistón de la presente invención, así como el mismo material para obtener ambas partes del faldón 10 del pistón y de la cabeza 20 del pistón, no siendo estas características limitativas de la presente solución.
Según una construcción de la presente invención, el faldón 10 del pistón presenta interiormente en dicha zona 10a del borde, al menos un rebaje 12 abierto al borde extremo 11 de dicho faldón 10 del pistón y en el que está montado y fijado un borde periférico de la cabeza 20 del pistón. El rebaje 12 está dispuesto para ocupar una cierta extensión circunferencial del contorno interior del faldón 10 del pistón, definiendo el escalón respectivo con respecto a dicho contorno interior, separado axialmente hacia atrás con respecto al borde extremo 11 del faldón 10 del pistón.
Según las ilustraciones, el faldón 10 del pistón de cada construcción de pistón, con o sin aspiración, está dotado preferentemente de un rebaje 12 del tipo antes descrito. Sin embargo se debe comprender que la fijación de la cabeza 20 del pistón en el faldón 10 del pistón puede ser realizada sin necesidad de disponer el rebaje 12.
En una construcción de la presente invención, la zona 10a del borde extremo del faldón 10 del pistón está dispuesta con un único rebaje continuo 12 que ocupa, al menos, parte del contorno circunferencial interno del faldón 10 del pistón. En las construcciones mostradas en los dibujos adjuntos, un único rebaje 12 ocupa la totalidad del contorno circunferencial interior de la zona 10a del borde extremo del faldón 10 del pistón. En las construcciones de la presente invención en las que la aspiración se realiza a través del pistón, la cabeza 20 del pistón presenta un cuerpo base 21 en el que está definida la cara frontal 20a de dicha cabeza 20 del pistón, y una parte de montaje 22 incorporada en el cuerpo base 21 y a través de la cual la cabeza 20 del pistón es montada en el faldón 10 del pistón. Se debe comprender que la parte de montaje 22 puede ser incorporada al cuerpo base 21 por medio de una fijación con medios adecuados, tales como soldadura, o incorporados asimismo en una sola pieza a dicho cuerpo base 21. La cabeza 20 del pistón está habitualmente fijada al faldón 10 del pistón mediante la parte de montaje 22. En las construcciones mostradas, la parte de montaje 22 está colocada y fijada sobre el rebaje 12 del faldón 10 del pistón. No obstante, se debe comprender que la parte de montaje 22 puede estar colocada y fijada contra una parte de la superficie interior del faldón 10 del pistón en la zona 10a del borde extremo del mismo en construcciones distintas de las mostradas en esta memoria, sin requerir, por ejemplo, la disposición de rebajes en dicha superficie interior del faldón 10 del pistón.
Se debe comprender que cualquiera que sea el medio de fijación utilizado entre la cabeza 20 del pistón y el faldón 10 del pistón, la solución de la presente invención requiere que la cara frontal 20a de la cabeza 20 del pistón sea coplanaria con un plano que contenga el borde extremo adyacente 11 del faldón 10 del pistón y que dicha cabeza 20 del pistón sea interior al contorno exterior de dicho borde extremo 11 del faldón 10 del pistón en el que está montada dicha cabeza 20 del pistón.
En la construcción mostrada en las figuras 1 a 13, en las que el pistón lleva una válvula de aspiración 30, la cara frontal 20a de la cabeza 20 del pistón es coplanaria con el plano que contiene el borde extremo 11 adyacente del faldón 10 del pistón, de modo que la válvula de aspiración 30 descrita anteriormente pueda ser colocada sobre la cara frontal 20a de la cabeza 20 del pistón y el borde extremo 11 del faldón 10 del pistón.
Según la presente invención, en el caso en que esté dispuesta una válvula de aspiración en el pistón, la parte de montaje 22 sobresale preferentemente del cuerpo base 21, en oposición a la cara frontal 20a de la cabeza 20 del pistón y hacia el interior del faldón 10 del pistón, teniendo el cuerpo base 21 su contorno periférico interior en el contorno exterior de la parte de montaje 22, para garantizar una mejor circulación del gas durante la aspiración a través de la cabeza 20 del pistón. Se debe comprender que el concepto de pistón de la presente invención incorpora asimismo construcciones en las que el cuerpo base 21 tiene su contorno periférico coincidente con el contorno exterior de la parte de montaje 22, en cuya construcción la aspiración no se realiza a través del pistón, tal como se muestra en las figuras 1 a 13.
Según una construcción de la presente invención, la parte de montaje 22 comprende, incorporadas al cuerpo base 21, al menos dos prolongaciones 23 del cuerpo distanciadas circunferencialmente y que definen entre ellas las respectivas aberturas de aspiración 24 a través de la cabeza 20 del pistón, proporcionando dichas prolongaciones 23 del cuerpo en la parte de montaje 22, un contorno periférico exterior a la cabeza 20 del pistón, e interior al contorno en que está posicionado el contorno periférico exterior del cuerpo base 21.
En la construcción mostrada en las figuras 1 a 6 de los dibujos adjuntos, el cuerpo base 21 incorpora, en una única pieza, tres prolongaciones 23 del cuerpo que sobresalen radialmente del borde perimetral exterior de dicho cuerpo base 21 y están distanciadas circunferencialmente y por un igual unas de otras, proporcionando dichas separaciones en el pistón, las aberturas de aspiración 24 tras el montaje de la cabeza del pistón 20 en el faldón 10 del pistón.
En otra construcción de la presente invención mostrada en las figuras 7 a 13, la parte de montaje 22 presenta un contorno continuo alrededor del cuerpo base 21 de la cabeza 20 del pistón, definida por medio de un anillo perimetral 25 incorporado en dicho cuerpo base 21, estando colocado dicho anillo perimetral 25 en el rebaje circunferencial y continuo 12 del faldón 10 del pistón, tras el montaje de la cabeza 20 del pistón en este último. En una variante constructiva de esta solución, el anillo periférico 25 de la parte de montaje 22 está incorporado al cuerpo base 21, al menos, por medio de dos prolongaciones 23 del cuerpo, espaciadas circunferencialmente y definiendo entre ellas, las respectivas aberturas de aspiración 24 a través de la cabeza 20 del pistón tras ser montadas en el faldón 10 del pistón. En la construcción mostrada, las prolongaciones 23 del cuerpo sobresalen axialmente en sentido radial del borde periférico del cuerpo base 21, definiendo una forma cónica para la cabeza 20 del pistón. Asimismo, en esta construcción, el cuerpo base 21 tiene su borde periférico interior al contorno exterior de la parte de montaje 22.
En las construcciones mostradas en las figuras 1 a 13, el cuerpo base 21 de la cabeza 20 del pistón está dispuesto con un orificio pasante central 26 para el paso de un medio de fijación tal como un tornillo 40 que mantiene la válvula de aspiración 30 en la cabeza 20 del pistón, comprendiendo dicha válvula de aspiración 30 partes de la válvula que en número y posición coinciden con las aberturas de aspiración 24 de la cabeza 20 del pistón para ser cerradas cuando la válvula de aspiración bloquea el paso del fluido, cuando el compresor no está en el ciclo de aspiración. El tornillo 40 está dimensionado para sobresalir ligeramente del plano que contiene el borde extremo 11 del faldón 10 del pistón. Al final del ciclo de compresión del pistón, el tornillo 40 está situado en el interior de un rebaje, no mostrado, dispuesto en la válvula de platillo, desde la cara de esta última vuelta hacia el pistón.
En algunas construcciones del pistón, el cuerpo base 21 lleva, en oposición a la cara frontal 20a, un saliente tubular 27 dotado de un canal central 28, alineado coaxialmente con el orificio pasante central 26 y abierto al interior del faldón 10 del pistón para recibir un extremo de la biela del pistón, no mostrada.
Se debe comprender además que en las construcciones en las que el pistón no contribuye al paso del gas a través de su cuerpo, durante la aspiración o la descarga, su cabeza 20 de pistón no presenta aberturas de aspiración, tal como se muestra en las figuras 14 y 15. En este caso, el cuerpo base 21 se confunde con la parte de montaje 22, haciendo que la cabeza maciza 20 del pistón presente una forma cilíndrica dispuesta y fijada en el interior del faldón 10 del pistón, en una posición colocada sobre el rebaje 12, en el caso en que esté así dispuesto. En este caso, el cuerpo base 21 lleva, en oposición a la cara frontal 20a, un saliente tubular 27 dispuesto con un canal central 28, abierto al interior del faldón 10 del pistón para recibir un extremo de la biela no mostrado.
Claims (15)
1. Pistón para un compresor de refrigeración, que comprende:
- un faldón tubular (10) del pistón;
- una cabeza (20) del pistón formada como una pieza separada del faldón (10) del pistón, montada en dicho faldón tubular (10) del pistón y cerrando el mismo, junto a un borde extremo (11) del mismo;
en el que la cabeza (20) del pistón
- tiene un contorno perimetral interior a un saliente axial del contorno exterior de dicho faldón tubular (10) del pistón; - presenta una cara frontal (20a) coplanaria a un plano que contiene dicho borde extremo (11) de dicho faldón tubular (10) del pistón;
- incluye un cuerpo base (21) en el que está definida la cara frontal (20a) de dicha cabeza (20) del pistón, y - presenta una parte de montaje (22) incorporada al cuerpo base (21) y montada en el faldón tubular (10) del pistón, y en el que el cuerpo base (21)
lleva, en oposición a dicha cara frontal (20a), un saliente tubular (27) dispuesto con un canal central (28) estando abierto dicho canal central (28) al interior de dicho faldón tubular (10) del pistón, adaptado para recibir un extremo de la biela del pistón.
2. Pistón, según la reivindicación 1, caracterizado por que la cabeza (20) del pistón está dotada de aberturas de aspiración (24) que son cerradas selectivamente por medio de una válvula de aspiración (30) que lleva la cabeza (20) del pistón de dicho pistón.
3. Pistón, según la reivindicación 2, caracterizado por que el faldón tubular (10) del pistón presenta interiormente en dicha zona (10a) del borde extremo, al menos un rebaje (12) abierto a dicho borde extremo (11) y en el que está montado y fijado un borde periférico de la cabeza (20) del pistón.
4. Pistón, según la reivindicación 3, caracterizado por que el rebaje (12) ocupa una cierta extensión circunferencial del contorno interior del faldón tubular (10) del pistón, que define el escalón respectivo, con respecto a dicho contorno interior, separado axialmente hacia atrás en relación con dicho borde extremo (11) del faldón tubular (10) del pistón.
5. Pistón, según la reivindicación 4, caracterizado por que comprende un único rebaje continuo (12) que ocupa el contorno circunferencial interior del faldón tubular (10) del pistón.
6. Pistón, según la reivindicación 1, caracterizado por que la parte de montaje (22) sobresale del cuerpo base (21) en oposición a la cara frontal (20a) del mismo, y hacia el interior del faldón tubular (10) del pistón.
7. Pistón, según la reivindicación 6, caracterizado por que el cuerpo base (21) tiene un contorno periférico interior al contorno exterior de la parte de montaje (22).
8. Pistón, según la reivindicación 7, caracterizado por que la parte de montaje (22) presenta un contorno continuo alrededor del cuerpo base (21).
9. Pistón, según la reivindicación 8, caracterizado por que la parte de montaje (22) comprende un anillo periférico (25) incorporado en el cuerpo base (21) mediante, al menos, dos prolongaciones (23) del cuerpo separadas circunferencialmente y definiendo entre ellas las respectivas aberturas de aspiración (24) a través de la cabeza (20) del pistón, estando colocado dicho anillo periférico (25) en el rebaje (12) que es circunferencial.
10. Pistón, según la reivindicación 1, caracterizado por que el cuerpo base (21) tiene un contorno periférico, interior al contorno exterior de la parte de montaje (22), que comprende, incorporadas al cuerpo base (21), al menos dos prolongaciones (23) del cuerpo separadas circunferencialmente y definiendo entre ellas las respectivas aberturas de aspiración (24) a través de la cabeza (20) del pistón, estando colocado dicho anillo periférico (25) en el rebaje circunferencial (12).
11. Pistón, según la reivindicación 1, caracterizado por que la cabeza (20) del pistón es maciza.
12. Pistón, según la reivindicación 11, caracterizado por que el faldón tubular (10) del pistón presenta interiormente en dicha zona (10a) del borde extremo, al menos un rebaje (12) abierto a dicho borde extremo (11) y en el que está montado y fijado un borde periférico de la cabeza (20) del pistón.
13. Pistón, según la reivindicación 12, caracterizado por que el rebaje (12) ocupa una cierta extensión circunferencial del contorno interior del faldón tubular (10) del pistón, que define el escalón respectivo con respecto a dicho contorno interior, separado axialmente hacia atrás en relación con dicho borde extremo (11) del faldón tubular (10) del pistón.
14. Pistón, según la reivindicación 13, caracterizado por que comprende un único rebaje continuo (12) que ocupa el contorno circunferencial interno del faldón tubular (10) del pistón.
15. Pistón, según la reivindicación 1, caracterizado por que la cabeza (20) del pistón y el faldón tubular (10) del pistón están fabricados de materiales diferentes.
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