ES2829828T3 - Screw Compressor with Economizer Orifice - Google Patents
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Abstract
Un compresor de tornillo (12) que comprende: un rotor de compresor de tornillo (32), incluyendo el rotor una estría helicoidal que se extiende hacia fuera desde un eje de rotor; una carcasa de compresor (34) que rodea el rotor y que incluye un orificio de succión (40) y un orificio de descarga (42), teniendo la carcasa una pared de carcasa interior que hace tope con el rotor y una pared de carcasa exterior que forma una parte exterior del compresor, de modo que se dispone un alvéolo de carcasa (44) entre la pared de carcasa exterior (48) y la pared de carcasa interior (46); y está presente un orificio de economizador (30) que se extiende desde el alvéolo de carcasa a través de la pared de carcasa interior para dirigir un flujo de refrigerante gaseoso al interior del compresor, en donde el orificio de economizador (30) comprende una abertura de pared exterior (50) en la pared de carcasa exterior (48), el alvéolo (44), y una abertura de pared interior (52) en la pared de carcasa interior (46), caracterizado por que la abertura de pared interior (52) del orificio de economizador (30) tiene un ancho entre 1/32 de pulgada (0,79 milímetros) y 1/4 de pulgada (6,35 milímetros).A screw compressor (12) comprising: a screw compressor rotor (32), the rotor including a helical spline extending outwardly from a rotor shaft; a compressor casing (34) surrounding the rotor and including a suction port (40) and a discharge port (42), the casing having an inner casing wall abutting the rotor and an outer casing wall forming an outer part of the compressor, such that a housing socket (44) is disposed between the outer housing wall (48) and the inner housing wall (46); and an economizer orifice (30) is present extending from the casing socket through the inner casing wall to direct a flow of gaseous refrigerant into the compressor, wherein the economizer orifice (30) comprises an aperture outer wall (50) in the outer casing wall (48), the socket (44), and an inner wall opening (52) in the inner casing wall (46), characterized in that the inner wall opening ( 52) of the economizer hole (30) has a width between 1/32 inch (0.79 millimeters) and 1/4 inch (6.35 millimeters).
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Compresor de tomillo con orificio de economizadorThyme Compressor with Economizer Orifice
AntecedentesBackground
La materia objeto divulgada en el presente documento se refiere a sistemas de refrigeración. Más específicamente, la materia objeto divulgada en el presente documento se refiere a compresores de tornillo para sistemas de refrigeración.The subject matter disclosed herein refers to refrigeration systems. More specifically, the subject matter disclosed herein relates to screw compressors for refrigeration systems.
Los sistemas de refrigeración incluyen habitualmente un compresor que suministra refrigerante comprimido a un condensador. Desde el condensador, el refrigerante se desplaza a una válvula de expansión y, entonces, a un evaporador. Desde el evaporador, el refrigerante vuelve al compresor para ser comprimido. Para aumentar la eficiencia del sistema, a menudo se incluye un economizador entre el condensador y el evaporador, más específicamente entre el condensador y la válvula de expansión. El economizador es un intercambiador de calor que devuelve una porción del refrigerante que fluye a través del sistema como un gas al compresor, donde se inyecta en el compresor en una ubicación seleccionada a través de un orificio de economizador.Refrigeration systems typically include a compressor that supplies compressed refrigerant to a condenser. From the condenser, the refrigerant travels to an expansion valve and then to an evaporator. From the evaporator, the refrigerant returns to the compressor to be compressed. To increase the efficiency of the system, an economizer is often included between the condenser and the evaporator, more specifically between the condenser and the expansion valve. The economizer is a heat exchanger that returns a portion of the refrigerant that flows through the system as a gas to the compressor, where it is injected into the compressor at a selected location through an economizer orifice.
En algunos compresores, el orificio de economizador es una ranura fresada en la carcasa de rotor desde una parte exterior de la carcasa, o formada en una carcasa de rotor mediante colada. La ranura típica, sin embargo, permite una fuga involuntaria y no deseada entre lóbulos adyacentes del rotor de tornillo cuando el lóbulo pasa por la ranura. Esta fuga afecta negativamente al rendimiento de compresor y limita el ancho de ranura y la colocación de la ranura en el compresor. Por ejemplo, habitualmente solo se ubican ranuras en el rotor hembra de un compresor de tornillo de dos rotores, debido a que, en el rotor hembra, hay presente una línea de sellado más gruesa, reduciendo de este modo la posibilidad de fugas.In some compressors, the economizer hole is a slot milled into the rotor housing from an outside of the housing, or formed into a rotor housing by casting. The typical slot, however, allows inadvertent and unwanted leakage between adjacent lobes of the screw rotor as the lobe passes through the slot. This leakage adversely affects compressor performance and limits the slot width and slot placement in the compressor. For example, typically only grooves are located in the female rotor of a two-rotor screw compressor, because a thicker seal line is present in the female rotor, thereby reducing the possibility of leakage.
El documento WO2006/041494 divulga un compresor que comprende un conjunto de carcasa, un rotor macho y hembra, y un sello de extremo que tiene una primera superficie que se acopla al primer extremo de porción de cuerpo hembra y que presenta asimetría alrededor de un segundo eje. En la carcasa puede estar presente un orificio de economizador. El documento WO2006/062741 divulga un compresor que comprende un orificio de economizador, estando adaptado el compresor para limitar el sonido externo irradiado por la carcasa.Document WO2006 / 041494 discloses a compressor comprising a housing assembly, a male and female rotor, and an end seal having a first surface that engages the first end of a female body portion and exhibits asymmetry around a second axis. An economizer hole may be present in the housing. Document WO2006 / 062741 discloses a compressor comprising an economizer orifice, the compressor being adapted to limit external sound radiated by the housing.
Breve sumarioBrief summary
La presente invención proporciona un compresor de tornillo de acuerdo con la reivindicación 1.The present invention provides a screw compressor according to claim 1.
La presente invención también proporciona un sistema de refrigerante de acuerdo con la reivindicación 7.The present invention also provides a refrigerant system according to claim 7.
Estas y otras ventajas y características se harán más evidentes a partir de la siguiente descripción tomada junto con los dibujos.These and other advantages and features will become more apparent from the following description taken in conjunction with the drawings.
Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings
La materia objeto, que se considera como la invención, está particularmente señalada y claramente reivindicada en las reivindicaciones al final de la memoria descriptiva. Las anteriores y otras características y ventajas de la invención son evidentes a partir de la siguiente descripción detallada tomada junto con los dibujos adjuntos en los que:The subject matter, which is considered as the invention, is particularly pointed out and clearly claimed in the claims at the end of the specification. The foregoing and other features and advantages of the invention are apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings in which:
la figura 1 es una vista esquemática de una realización de un sistema de refrigerante;Figure 1 is a schematic view of one embodiment of a refrigerant system;
la figura 2 es una vista en sección transversal de una realización de un compresor de tornillo;Figure 2 is a cross-sectional view of one embodiment of a screw compressor;
la figura 3 es una vista en sección transversal de una realización de un compresor de tornillo;Figure 3 is a cross-sectional view of one embodiment of a screw compressor;
la figura 4 es una vista en planta de un orificio de economizador en una realización de un compresor de tornillo; y la figura 5 es una vista en sección transversal de otra realización de un compresor de tornillo.Figure 4 is a plan view of an economizer orifice in one embodiment of a screw compressor; and Figure 5 is a cross-sectional view of another embodiment of a screw compressor.
La descripción detallada explica realizaciones de la invención, junto con ventajas y características, a modo de ejemplo con referencia al dibujo.The detailed description explains embodiments of the invention, together with advantages and features, by way of example with reference to the drawing.
Descripción detalladaDetailed description
En la figura 1 se muestra un esquema de una realización de un sistema de refrigerante 10. El sistema de refrigerante 10 incluye un compresor de tornillo 12. Un evaporador 14, en algunas realizaciones un evaporador 14 de estilo inundado, suministra un flujo de refrigerante al compresor 12 a través de un paso 16. Desde el compresor 12, el refrigerante fluye, a través de la línea 18, a un condensador 20. El refrigerante gaseoso comprimido se enfría en el condensador 20, se transfiere a una fase líquida y se hace pasar a través de una válvula de expansión 24 en su camino al evaporador 14 a través del conducto 22.A schematic of one embodiment of a refrigerant system 10 is shown in Figure 1. The refrigerant system 10 includes a screw compressor 12. An evaporator 14, in some embodiments a flooded style evaporator 14, supplies a flow of refrigerant to the compressor 12 through a passage 16. From compressor 12, the Refrigerant flows through line 18 to condenser 20. Compressed gaseous refrigerant is cooled in condenser 20, transferred to a liquid phase, and passed through expansion valve 24 on its way to evaporator 14. through conduit 22.
Un economizador 26 se ubica entre el evaporador 14 y el condensador 20, en algunas realizaciones entre el condensador 20 y la válvula de expansión 24 a lo largo del conducto 22. El economizador 26 puede ser, por ejemplo, un economizador 26 de tipo intercambio de calor o de tipo separador. Se dirige refrigerante gaseoso desde el economizador 26 al compresor 12 a través de un conducto de economizador 28, en donde el refrigerante gaseoso se inyecta en el compresor 12 en el orificio de economizador 30.An economizer 26 is located between evaporator 14 and condenser 20, in some embodiments between condenser 20 and expansion valve 24 along conduit 22. Economizer 26 may be, for example, an exchange-type economizer 26. heat or separator type. Gaseous refrigerant is directed from economizer 26 to compressor 12 through economizer conduit 28, where the gaseous refrigerant is injected into compressor 12 at economizer port 30.
Haciendo referencia a la figura 2, se muestra una realización del compresor de tornillo 12. El compresor 12 incluye dos rotores de compresor 32 dispuestos en una carcasa de compresor 34. Cada uno de los rotores de compresor 32 incluye una pluralidad de estrías de rotor helicoidales 36. Los rotores de compresor 32 se disponen en paralelo de tal modo que los ejes de rotor 38 son paralelos y las estrías de rotor 36 se engranan. En la realización mostrada, el compresor 12 incluye dos rotores de compresor 32, conocidos en la técnica como rotor macho 32 y rotor hembra 32. En otras realizaciones, el compresor 12 incluye otras cantidades de rotores 32, por ejemplo, tres rotores 32. Los rotores de compresor 32 se ubican dentro de la carcasa 34, que también incluye un orificio de succión 40 a través del cual fluye refrigerante desde el evaporador 14, y un orificio de descarga 42 a través del cual se descarga refrigerante comprimido hacia el condensador 20. En algunas realizaciones, el orificio de succión 40 y el orificio de descarga 42 se ubican en extremos axiales opuestos de la carcasa 34.Referring to Figure 2, an embodiment of screw compressor 12 is shown. Compressor 12 includes two compressor rotors 32 arranged in a compressor housing 34. Each of compressor rotors 32 includes a plurality of helical rotor splines. 36. Compressor rotors 32 are arranged in parallel such that rotor shafts 38 are parallel and rotor splines 36 mesh. In the embodiment shown, compressor 12 includes two compressor rotors 32, known in the art as male rotor 32 and female rotor 32. In other embodiments, compressor 12 includes other numbers of rotors 32, for example, three rotors 32. Compressor rotors 32 are located within housing 34, which also includes a suction port 40 through which refrigerant flows from evaporator 14, and a discharge port 42 through which compressed refrigerant is discharged to condenser 20. In some embodiments, suction port 40 and discharge port 42 are located at opposite axial ends of housing 34.
Como se ha expuesto anteriormente, el compresor 12 incluye un orificio de economizador 30 a través del cual se impulsa refrigerante gaseoso desde el economizador 26. Haciendo referencia a las figuras 3 y 4, la carcasa 34 se forma mediante colada. Un alvéolo de economizador 44 monolítico se forma o se perfora con macho en la carcasa 34 durante la colada de la carcasa 34. El alvéolo de economizador 44 es un espacio ubicado radialmente entre una pared interior de carcasa 46 que hace tope con los rotores 32, y una pared exterior de carcasa 48 que forma la parte exterior de la carcasa 34. La formación del alvéolo 44 deja una pared interior de carcasa 46 relativamente delgada, de un espesor de 10-15 milímetros en algunas realizaciones. El orificio de economizador 30 comprende una abertura de pared exterior 50 en la pared exterior 48, el alvéolo 44 y una abertura de pared interior 52 en la pared interior 46. En realizaciones alternativas, una carcasa metálica 34 se puede formar a partir de otros procesos, tales como mecanizado, mientras que la carcasa 34 también puede estar formada por otros materiales no metálicos, tales como materiales compuestos o plásticos.As discussed above, the compressor 12 includes an economizer orifice 30 through which gaseous refrigerant is pushed from the economizer 26. Referring to Figures 3 and 4, the housing 34 is formed by casting. A monolithic economizer socket 44 is formed or tapped into the casing 34 during the casting of the casing 34. The economizer socket 44 is a space located radially between an inner casing wall 46 abutting the rotors 32, and an outer shell wall 48 that forms the outer portion of the shell 34. The formation of the socket 44 leaves a relatively thin inner shell wall 46, 10-15 millimeters thick in some embodiments. The economizer orifice 30 comprises an outer wall opening 50 in the outer wall 48, the socket 44, and an inner wall opening 52 in the inner wall 46. In alternative embodiments, a metal housing 34 can be formed from other processes. , such as machining, while housing 34 can also be formed of other non-metallic materials, such as composites or plastics.
Haciendo referencia a la figura 4, la abertura de pared interior 52 tiene forma de ranura, extendiéndose un lado lateral 54 de la abertura 52 sustancialmente en paralelo a las estrías de rotor 36.Referring to Figure 4, the inner wall opening 52 is slot-shaped, with a lateral side 54 of the opening 52 extending substantially parallel to the rotor splines 36.
De acuerdo con la invención, la abertura de pared interior 52 tiene un ancho entre 1/32 de pulgada y % de pulgada (de 0,79 a 6,35 milímetros). En algunas realizaciones, la abertura de pared interior 52 tiene una longitud entre aproximadamente 1,9 pulgadas y 3,5 pulgadas (aproximadamente de 50 a 90 milímetros). En otras realizaciones, la abertura de pared interior 52 puede tener otras formas, tales como circular o triangular. La pared interior 46 es suficientemente delgada, debido a la inclusión del alvéolo 44 en la carcasa 34, para permitir que la abertura de pared interior 52 se forme mediante un proceso secundario, tal como corte por plasma o corte por chorro de agua. Estos procesos permiten que una abertura de pared interior 52 del orificio de economizador 30 sea significativamente más estrecha que un orificio de economizador típico formado monolíticamente con la colada o a través de fresado de perfiles; dando como resultado la abertura de pared interior 52 más estrecha una fuga reducida en el compresor 12. In accordance with the invention, the inner wall opening 52 has a width between 1/32 inch and% inch (0.79 to 6.35 millimeters). In some embodiments, the inner wall opening 52 has a length between about 1.9 inches and 3.5 inches (about 50 to 90 millimeters). In other embodiments, the inner wall opening 52 may have other shapes, such as circular or triangular. The inner wall 46 is sufficiently thin, due to the inclusion of the socket 44 in the housing 34, to allow the inner wall opening 52 to be formed by a secondary process, such as plasma cutting or water jet cutting. These processes allow an inner wall opening 52 of economizer hole 30 to be significantly narrower than a typical economizer hole formed monolithically by casting or through profile milling; narrower inner wall opening 52 resulting in reduced leakage in compressor 12.
En otra realización, como se muestra en la figura 5, se pueden incluir múltiples orificios de economizador 30 en el compresor 12, en diferentes ubicaciones en el compresor 12. Por ejemplo, los orificios de economizador 30 se pueden ubicar en uno cualquiera o en ambos de los rotores macho o hembra 32, permitiendo el perfil más delgado del orificio de economizador 30 la ubicación en el rotor macho 32, a pesar de que habitualmente existe una línea de sellado más delgada en el rotor macho 32. Los múltiples orificios de economizador 30 mejoran el rendimiento de compresor al permitir que el sistema de refrigeración 10 dirija gas desde el economizador 26 al orificio u orificios de economizador 30 seleccionados, dependiendo de las condiciones operativas.In another embodiment, as shown in Figure 5, multiple economizer ports 30 may be included in compressor 12, at different locations in compressor 12. For example, economizer ports 30 may be located in either one or both. of male or female rotors 32, the thinner profile of economizer hole 30 allowing location on male rotor 32, even though there is typically a thinner seal line on male rotor 32. Multiple economizer holes 30 they improve compressor performance by allowing refrigeration system 10 to direct gas from economizer 26 to selected economizer orifice (s) 30, depending on operating conditions.
Aunque la invención se ha descrito con detalle en relación con solo un número limitado de realizaciones, se debería entender fácilmente que la invención no se limita a tales realizaciones divulgadas. Más bien, la invención puede modificarse para incorporar cualquier número de variaciones, alteraciones, sustituciones o disposiciones equivalentes no descritas hasta el momento, pero que son acordes con el alcance de la invención. Adicionalmente, aunque se han descrito diversas realizaciones de la invención, se ha de entender que los aspectos de la invención pueden incluir solo algunas de las realizaciones descritas. En consecuencia, la invención no se ha de ver como limitada por la descripción anterior, sino que solo está limitada por el alcance de las reivindicaciones adjuntas. Although the invention has been described in detail in relation to only a limited number of embodiments, it should be readily understood that the invention is not limited to such disclosed embodiments. Rather, the invention may be modified to incorporate any number of variations, alterations, substitutions, or equivalent arrangements not described heretofore, but which are consistent with the scope of the invention. Additionally, although various embodiments of the invention have been described, it is to be understood that aspects of the invention may include only some of the described embodiments. Accordingly, the invention is not to be viewed as limited by the foregoing description, but is only limited by the scope of the appended claims.
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