ES2905687T3 - spiral type machine - Google Patents

spiral type machine Download PDF

Info

Publication number
ES2905687T3
ES2905687T3 ES18701983T ES18701983T ES2905687T3 ES 2905687 T3 ES2905687 T3 ES 2905687T3 ES 18701983 T ES18701983 T ES 18701983T ES 18701983 T ES18701983 T ES 18701983T ES 2905687 T3 ES2905687 T3 ES 2905687T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
scroll
orbital
drive
high pressure
fixed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES18701983T
Other languages
Spanish (es)
Inventor
James Bush
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Application granted granted Critical
Publication of ES2905687T3 publication Critical patent/ES2905687T3/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C18/0207Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0215Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C17/00Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing
    • F01C17/06Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing using cranks, universal joints or similar elements
    • F01C17/066Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing using cranks, universal joints or similar elements with an intermediate piece sliding along perpendicular axes, e.g. Oldham coupling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C18/0207Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/023Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where both members are moving
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00Components
    • F04C2240/80Other components
    • F04C2240/807Balance weight, counterweight
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/008Hermetic pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/02Lubrication; Lubricant separation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Abstract

Una máquina de desplazamiento de tipo espiral, adaptada para mover un fluido de trabajo entre un entorno de baja presión y un entorno de alta presión, comprendiendo la máquina de desplazamiento de tipo espiral: una carcasa (80); un par de espirales que comprende una espiral orbital (30) y una espiral fija (20), teniendo dichas espirales fija y orbital unos respectivos álabes de espiral (22, 32) que se ajustan entre sí; un medio de anillo de Oldham (50) acoplado a dichas espirales fija y orbital (20, 30) para impedir la rotación de dicha espiral orbital (30) pero permitiendo que dicha espiral orbital (30) disfrute de un movimiento orbital alrededor de un eje de dicha espiral fija (20); un árbol de accionamiento rotativo (71) que tiene un eje de rotación y está adaptado para un movimiento rotativo alrededor de dicho eje de rotación; un medio de cojinete (67) que soporta dicho árbol de accionamiento rotativo (71) dentro de dicha carcasa y permite que dicho árbol de accionamiento rotativo disfrute de un movimiento rotativo dentro de dicha carcasa; un medio de cojinete de accionamiento excéntrico (45) situado en dicho árbol de accionamiento, junto a dicho par de espirales, y acoplado funcionalmente a dicha espiral orbital (30) de tal modo que la rotación de dicho árbol de accionamiento corresponda al movimiento orbital de dicha espiral orbital; encerrando dicha carcasa al menos dicho medio de cojinete de accionamiento excéntrico (45), al menos una parte de dicho par de espirales (20, 30) y al menos una parte de dicho árbol rotativo (71); teniendo dicha espiral fija (20) una lumbrera de baja presión (21) ubicada en una parte radialmente exterior del álabe de espiral (22) de la misma y comunicada con dicho entorno de baja presión; teniendo dicha espiral orbital (30) una lumbrera de alta presión (39) dispuesta en una parte radialmente central del álabe de espiral (32) de la misma; y un recorrido interno acoplado a la lumbrera de alta presión (39) que da como resultado que dicho entorno de alta presión esté ubicado en el interior de dicha carcasa, y caracterizada por que la lumbrera de alta presión (39) está situada, con relación a dicho medio de cojinete de accionamiento excéntrico (45), de tal manera que el fluido a alta presión pasa directamente desde la lumbrera de alta presión, por encima de dicho medio de cojinete de accionamiento excéntrico (45) y, desde allí, a través de una trayectoria de flujo, hasta dicho interior de dicha carcasa (80), por lo que el flujo de fluido sirve para pasar primero por encima del medio de cojinete de accionamiento y al menos de una superficie adyacente (36) de dicha espiral orbital (30).A scroll type displacement machine adapted to move a working fluid between a low pressure environment and a high pressure environment, the scroll type displacement machine comprising: a casing (80); a pair of scrolls comprising an orbital scroll (30) and a fixed scroll (20), said fixed and orbital scrolls having respective scroll vanes (22, 32) that fit together; an Oldham ring means (50) coupled to said fixed and orbital scrolls (20, 30) to prevent rotation of said orbital scroll (30) but allowing said orbital scroll (30) to enjoy orbital motion about an axis of said fixed spiral (20); a rotary drive shaft (71) having an axis of rotation and adapted for rotary movement about said axis of rotation; bearing means (67) supporting said rotary drive shaft (71) within said housing and allowing said rotary drive shaft to enjoy rotary motion within said housing; an eccentric drive bearing means (45) located on said drive shaft, adjacent said pair of scrolls, and operatively coupled to said orbital scroll (30) such that rotation of said drive shaft corresponds to orbital motion of said orbital spiral; said housing enclosing at least said eccentric drive bearing means (45), at least a portion of said pair of scrolls (20, 30) and at least a portion of said rotary shaft (71); said fixed scroll (20) having a low pressure port (21) located in a radially outer portion of the scroll blade (22) thereof and in communication with said low pressure environment; said orbital scroll (30) having a high pressure port (39) disposed in a radially central portion of the scroll blade (32) thereof; and an internal pathway coupled to the high pressure port (39) resulting in said high pressure environment being located within said casing, and characterized in that the high pressure port (39) is located, relative to to said eccentric drive bearing means (45), such that high pressure fluid passes directly from the high pressure port, over said eccentric drive bearing means (45) and thence through of a flow path, to said interior of said housing (80), whereby fluid flow serves to pass first over the drive bearing means and at least one adjacent surface (36) of said orbital scroll ( 30).

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Máquina de tipo espiralspiral type machine

Campo de la invenciónfield of invention

La presente invención se refiere en general a máquinas de desplazamiento de tipo espiral adaptadas como compresor, expansor (motor neumático), bomba de líquido o motor hidráulico. Más en particular, de acuerdo con un aspecto, la presente invención se refiere a las denominadas máquinas de lado alto, en las que el mecanismo compresor dentro de la carcasa está rodeado por un fluido de trabajo a alta presión. De acuerdo con otro aspecto, la presente invención se refiere a una disposición única del sistema de accionamiento interno que simplifica la fabricación de la máquina de tipo espiral y que permite una fácil adaptación a diversos tipos de motor (es decir, compresor o bomba) o a diversos dispositivos de transferencia de potencia (es decir, expansor o motor). De acuerdo con un aspecto adicional, la presente invención se refiere a una máquina de este tipo que utiliza un acoplamiento (o anillo) de Oldham para evitar la rotación de la espiral orbital con respecto a la espiral fija. De acuerdo con otro aspecto adicional, la presente invención se refiere a compresores herméticos o semiherméticos en los que el motor y el compresor están sellados dentro de un recinto que contiene el fluido de trabajo a comprimir.The present invention generally relates to scroll type displacement machines adapted as compressor, expander (pneumatic motor), liquid pump or hydraulic motor. More particularly, according to one aspect, the present invention relates to so-called high-side machines, in which the compressor mechanism within the casing is surrounded by a high-pressure working fluid. According to another aspect, the present invention relates to a unique internal drive system arrangement that simplifies the manufacture of the scroll-type machine and allows easy adaptation to various types of motor (i.e., compressor or pump) or to various power transfer devices (ie expander or motor). According to a further aspect, the present invention relates to such a machine which uses an Oldham coupling (or ring) to prevent rotation of the orbital scroll with respect to the fixed scroll. According to yet another aspect, the present invention relates to hermetic or semi-hermetic compressors in which the motor and the compressor are sealed within an enclosure containing the working fluid to be compressed.

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

Las máquinas de desplazamiento de tipo espiral se emplean comúnmente como compresores para diversos gases, incluyendo aire y refrigerantes. Sin embargo, se adaptan fácilmente para su uso como expansor de vapor comprimido (por ejemplo, un motor neumático), bomba de líquido o motor hidráulico. Durante el funcionamiento normal, las máquinas de tipo espiral presentan una elevada presión en la región central del par de espirales y baja presión alrededor de la periferia exterior. El fluido fluye desde el exterior hacia el interior en los compresores y las bombas y desde el interior hacia el exterior en los expansores y los motores.Scroll type scroll machines are commonly used as compressors for various gases, including air and refrigerants. However, they are easily adapted for use as a compressed vapor expander (for example, an air motor), liquid pump, or hydraulic motor. During normal operation, scroll-type machines exhibit high pressure in the central region of the pair of scrolls and low pressure around the outer periphery. Fluid flows from outside to inside in compressors and pumps and from inside to outside in expanders and motors.

En el caso de las denominadas máquinas de lado bajo, en las que la carcasa que contiene el mecanismo de espiral contiene fluido de trabajo a un nivel de baja presión, se proporcionan medios para aislar el fluido a alta presión que pasa a través de la lumbrera de alta presión de la espiral fija, a veces a través de un simple tubo de descarga conectado a la espiral fija y, más comúnmente, a través de un colector de alta presión o volumen pulsante integrado en la carcasa externa y que además se comunica externamente a través de un tubo o accesorio de alta presión.In the case of so-called low-side machines, where the casing containing the scroll mechanism contains working fluid at a low pressure level, means are provided to isolate the high pressure fluid passing through the port. pressure from the fixed scroll, sometimes through a simple discharge tube connected to the fixed scroll and, more commonly, through a high pressure or pulsating volume manifold integrated into the external casing and also communicated externally through a high pressure pipe or fitting.

En cuanto a las denominadas máquinas de lado alto, el flujo de baja presión está conectado directamente al par de espirales por la periferia y el flujo de alta presión sale por el centro del par de espirales y pasa a través de una carcasa externa que contiene el flujo presurizado. El flujo de alta presión sirve para enfriar los cojinetes y cualquier otro componente que genere calor, tal como motores o mecanismos deslizantes. La espiral orbital tiene normalmente un cojinete de accionamiento ubicado en el centro de la espiral por el lado opuesto a los álabes helicoidales. Para aislar este sistema de accionamiento con respecto al flujo de fluido directo, la lumbrera de alta presión está generalmente ubicada en el centro de la espiral fija, por el lado del juego de espirales opuesto al cojinete de accionamiento. La lumbrera de alta presión de la espiral fija se comunica directamente con el interior de la carcasa externa. En tal disposición, se proporcionan medios para que el flujo pase alrededor del juego de espirales y se comunique entre la lumbrera de descarga, situada a un lado del juego de espirales, y el resto de la carcasa externa situada al otro lado. Esta puede adoptar la forma de una carcasa externa agrandada o de un medio especial de paso de gas para transportar el fluido. Estas opciones representan en cierta medida un mayor tamaño y peso para el conjunto general del compresor, junto con las correspondientes complicaciones de fabricación. El documento US2004/101428 A1 da a conocer una máquina de tipo espiral para fluidos que tiene una lumbrera de alta presión ubicada en una parte radialmente central de la espiral orbital y aislada del cojinete de accionamiento por un sello tubular.As for the so-called high-side machines, the low pressure flow is directly connected to the scroll pair at the periphery and the high pressure flow exits through the center of the scroll pair and passes through an outer casing containing the pressurized flow. The high pressure flow serves to cool bearings and any other components that generate heat, such as motors or sliders. The orbital scroll normally has a drive bearing located in the center of the scroll on the opposite side of the helical blades. To isolate this drive system from direct fluid flow, the high pressure port is generally located in the center of the stationary scroll, on the side of the scroll set opposite the drive bearing. The fixed scroll high pressure port communicates directly with the interior of the outer casing. In such an arrangement, means are provided for the flow to pass around the set of scrolls and communicate between the discharge port on one side of the set of scrolls and the rest of the outer casing on the other side. This can take the form of an enlarged outer casing or a special gas passage means to transport the fluid. These options represent somewhat increased size and weight for the overall compressor assembly, along with the attendant manufacturing complications. US2004/101428 A1 discloses a fluid scroll type machine having a high pressure port located in a radially central portion of the orbital scroll and isolated from the drive bearing by a tubular seal.

En consecuencia, un aspecto de la invención está dirigido a mejorar el estado de la técnica en lo que se refiere al recorrido de fluido a alta presión en una máquina de lado alto para evitar las desventajas asociadas a la conducción de un fluido de trabajo a alta presión entre una lumbrera de alta presión de la espiral fija y la carcasa externa del compresor.Consequently, one aspect of the invention is aimed at improving the state of the art in regard to the high-pressure fluid path in a high-side machine in order to avoid the disadvantages associated with driving a high-pressure working fluid. pressure between a high pressure port of the stationary scroll and the external casing of the compressor.

En todas estas configuraciones, un árbol de accionamiento, que se usa para aplicar o extraer la potencia mecánica, está provisto de un medio de cojinete de apoyo para soportar las cargas radiales y permitir la rotación libre del árbol de accionamiento. Interpuesto entre el árbol de accionamiento y la espiral orbital existe un cojinete de accionamiento excéntrico que puede adoptar la forma de un cojinete excéntrico, un denominado bloque deslizante o un buje excéntrico, todos los cuales sirven para proporcionar un accionamiento excéntrico para la conexión entre el árbol de accionamiento y la espiral orbital y accionar la espiral orbital en una trayectoria circular, es decir, una órbita circular sin rotación. El cojinete de accionamiento excéntrico puede adoptar la forma de un cojinete fijado rígidamente al árbol de accionamiento y que arrastra la espiral orbital a través de un radio orbital fijo, o puede adoptar la forma de un denominado accionamiento radialmente adaptable en el que la posición radial de la espiral orbital con respecto al centro del árbol de accionamiento puede variar en respuesta a la desalineación y las variaciones de tolerancia, con el fin de mantener en todo momento un contacto positivo entre las paredes de los álabes de la espiral orbital y la espiral fija. In all of these configurations, a drive shaft, which is used to apply or extract mechanical power, is provided with support bearing means to support radial loads and allow free rotation of the drive shaft. Interposed between the drive shaft and the orbital scroll is an eccentric drive bearing which may take the form of an eccentric bearing, a so-called sliding block, or an eccentric bushing, all of which serve to provide an eccentric drive for the connection between the shaft drive and the orbital scroll and drive the orbital scroll in a circular path, that is, a circular orbit without rotation. The eccentric drive bearing may take the form of a bearing rigidly fixed to the drive shaft and driving the orbital scroll through a fixed orbital radius, or it may take the form of a so-called radially adaptive drive in which the radial position of the orbital scroll relative to the center of the drive shaft may vary in response to misalignment and tolerance variations, in order to maintain positive contact between the orbital scroll vane walls and the stationary scroll at all times.

Adicionalmente, se proporciona una disposición de contrapesos para lograr un equilibrio dinámico entre las diversas masas que orbitan, rotan y se trasladan dentro de la máquina. Habitualmente, un contrapeso primario más cercano a la espiral orbital proporciona a la máquina un equilibrio estático. Sin embargo, la separación axial entre los planos de desequilibrio de los componentes móviles y el plano de acción del contrapeso primario da como resultado un momento de vuelco que tiende a imponer una carga de tipo bamboleo sobre el árbol y, en consecuencia, sobre el bastidor del compresor, lo que genera vibraciones indeseables. Para contrarrestar este desequilibrio dinámico, se proporciona un contrapeso secundario hacia el extremo del árbol opuesto a la espiral orbital (al otro lado de dicho contrapeso primario) para crear un momento de vuelco compensatorio. También se puede agregar al contrapeso principal un desequilibrio de masa equivalente para mantener el equilibrio estático. En cierto modo, se puede decir que la máquina de tipo espiral tiene tres contrapesos: un contrapeso mayor para proporcionar un equilibrio estático y dos contrapesos menores, de desequilibrio idéntico, separados 180 grados entre sí y separados axialmente para proporcionar un equilibrio dinámico con uno de los contrapesos menores situado en la misma ubicación que el contrapeso mayor. Por lo tanto, el contrapeso primario puede consistir en la combinación del contrapeso mayor y uno de los contrapesos menores, mientras que el contrapeso secundario es simplemente el otro contrapeso menor.Additionally, an arrangement of counterweights is provided to achieve a dynamic balance between the various orbiting, rotating, and translating masses within the machine. Typically, a primary counterweight closer to the orbital scroll provides the machine with static balance. However, the axial separation between the unbalance planes of the moving components and the plane of action of the primary counterweight results in an overturning moment that tends to impose a wobble-type load on the axle and, consequently, on the frame. of the compressor, which generates undesirable vibrations. To counteract this dynamic imbalance, a secondary counterweight is provided towards the end of the shaft opposite the orbital scroll (on the other side of said primary counterweight) to create a compensating overturning moment. An equivalent mass imbalance can also be added to the main counterweight to maintain static balance. In a way, the scroll-type machine can be said to have three counterweights: one major counterweight to provide static balance, and two smaller counterweights, of identical imbalance, spaced 180 degrees apart and axially spaced apart to provide dynamic balance with one of the other. the minor weights located in the same location as the major weight. Thus, the primary weight may consist of the combination of the major weight and one of the minor weights, while the secondary weight is simply the other minor weight.

El desplazamiento entre el centro del árbol de accionamiento y el centro de dicho cojinete de accionamiento excéntrico define una referencia angular que orienta rotacionalmente el árbol de accionamiento. Todas las masas en movimiento dentro de la máquina pueden estar definidas por su posición axial a lo largo del eje del árbol de accionamiento y por su orientación angular con respecto a la referencia angular del cojinete de accionamiento excéntrico. Asimismo, las ubicaciones del contrapeso primario y el contrapeso secundario también están definidas por las posiciones axiales a lo largo del eje del árbol de accionamiento y sus posiciones angulares con respecto a la referencia angular del cojinete de accionamiento excéntrico. Los desequilibrios de masa de estos contrapesos se eligen para contrarrestar los desequilibrios de masa de todas las masas en movimiento.The offset between the center of the drive shaft and the center of said eccentric drive bearing defines an angular reference that rotationally orients the drive shaft. All moving masses within the machine may be defined by their axial position along the axis of the drive shaft and by their angular orientation with respect to the angular reference of the eccentric drive bearing. Likewise, the locations of the primary counterweight and the secondary counterweight are also defined by the axial positions along the axis of the drive shaft and their angular positions with respect to the angular reference of the eccentric drive bearing. The mass imbalances of these counterweights are chosen to counteract the mass imbalances of all moving masses.

En las máquinas de espiral normales, el medio de accionamiento, el contrapeso principal y el contrapeso secundario son todos ellos componentes separados ubicados en ubicaciones axiales separadas a lo largo del árbol de accionamiento. Normalmente, el contrapeso primario está interpuesto entre el cojinete de apoyo y el medio de accionamiento y dicho contrapeso secundario está colocado en el extremo opuesto del árbol de accionamiento. Durante la fabricación, se deben proporcionar medios de ubicación para posicionar estos contrapesos correctamente, tanto axial como angularmente, sobre el árbol de accionamiento. Dichos medios de ubicación pueden consistir en elementos de ubicación entre los contrapesos y el árbol de accionamiento, pueden consistir en accesorios externos o pueden consistir en una combinación de elementos de ubicación y accesorios. Esta construcción requiere la fabricación, alineación y montaje de una serie de componentes durante la fabricación de la máquina de espiral, todo lo cual aumenta el coste de fabricación. En algunos diseños, el árbol de accionamiento y el contrapeso principal se pueden combinar en un solo componente, pero con el mismo diseño general.In normal scroll machines, the drive means, primary counterweight, and secondary counterweight are all separate components located at separate axial locations along the drive shaft. Normally, the primary counterweight is interposed between the support bearing and the drive means and said secondary counterweight is located at the opposite end of the drive shaft. During manufacture, locating means must be provided to position these weights correctly, both axially and angularly, on the drive shaft. Said locating means may consist of locating elements between the counterweights and the drive shaft, may consist of external accessories or may consist of a combination of locating elements and accessories. This construction requires the fabrication, alignment, and assembly of a number of components during the manufacture of the spiral machine, all of which add to the cost of manufacture. In some designs, the drive shaft and main counterweight may be combined into a single component, but with the same general design.

El medio de cojinete de apoyo incluye normalmente dos cojinetes que soportan el árbol de accionamiento principal y que, a su vez, están soportados por una estructura, bastidor o cárter. En las máquinas de tipo espiral en las que se integra un motor (para compresores o bombas) o un dispositivo de transferencia de potencia (por ejemplo, un generador para expansores o motores hidráulicos), el motor o el dispositivo de transferencia de potencia están soportados por la estructura o bastidor y están ubicados entre los dos cojinetes, o justo por fuera de los dos cojinetes. El componente de rotor del motor o dispositivo de transferencia de potencia va fijado al árbol de accionamiento. El resultado de una integración tan estrecha es que el árbol de accionamiento, los contrapesos y la estructura o bastidor están en gran medida diseñados especialmente para un único motor o dispositivo de transferencia de potencia. Esto tiene la ventaja de reducir el contenido de material cuando se produce en grandes cantidades la maquinaria más grande, pero es relativamente inflexible o difícil de cambiar si se desean variaciones de diseño del motor o del dispositivo de transferencia de potencia.The support bearing means typically includes two bearings which support the main drive shaft and which, in turn, are supported by a structure, frame or crankcase. In scroll-type machines in which a motor (for compressors or pumps) or a power transfer device (for example, a generator for expanders or hydraulic motors) is integrated, the motor or power transfer device is supported by the structure or frame and are located between the two bearings, or just outside the two bearings. The motor rotor component or power transfer device is attached to the drive shaft. The result of such tight integration is that the drive shaft, counterweights and structure or frame are largely specially designed for a single motor or power transfer device. This has the advantage of reducing material content when larger machinery is mass-produced, but is relatively inflexible or difficult to change if design variations of the motor or power transfer device are desired.

Un requisito para el funcionamiento adecuado de las máquinas de tipo espiral es que las dos espirales deben estar restringidas con respecto a cualquier rotación relativa entre las mismas. La espiral orbital sigue una trayectoria circular u órbita con respecto a la espiral fija, pero no se permite una rotación relativa. En algunos diseños, ambas espirales están adaptadas para girar juntas sobre ejes desplazados (a diferencia de la disposición de órbita fija convencional), pero ambas giran a la misma velocidad y la fase angular entre las dos espirales sigue siendo la misma, lo que significa que no giran la una con respecto a la otra.A requirement for proper operation of scroll type machines is that the two scrolls must be restrained with respect to any relative rotation between them. The orbital spiral follows a circular path or orbit with respect to the fixed spiral, but no relative rotation is allowed. In some designs, both scrolls are adapted to rotate together about offset axes (unlike the conventional fixed-orbit arrangement), but both rotate at the same speed and the angular phase between the two scrolls remains the same, meaning that they do not rotate relative to each other.

Se pueden usar varios mecanismos diferentes para evitar la rotación relativa entre las dos espirales, pero hoy en día es de uso común un acoplamiento de Oldham (que comprende un anillo de Oldham y unas características de coincidencia en las dos espirales respectivas). Un anillo de Oldham normal comprende un cuerpo sólido, más o menos en forma de anillo. El cuerpo puede tener una forma oblonga o irregular para adaptarse a otras características de la máquina, pero generalmente seguirá el patrón de un anillo cerrado. Unas proyecciones axiales o radiales del cuerpo del anillo de Oldham están provistas de unas superficies o chaveteros que se extienden axialmente y se acoplan con unas correspondientes superficies de las respectivas espirales para completar el conjunto de acoplamiento y evitar la rotación relativa entre las espirales, al tiempo que autorizan la acción orbital.A number of different mechanisms can be used to prevent relative rotation between the two coils, but an Oldham coupling (comprising an Oldham ring and matching features on the two respective coils) is in common use today. A normal Oldham ring comprises a solid body, more or less in the shape of a ring. The body may be oblong or irregular in shape to accommodate other features of the machine, but will generally follow the pattern of a closed ring. Axial or radial projections of the body of the Oldham ring are provided with axially extending surfaces or keyways that engage corresponding surfaces of the respective coils to complete the coupling assembly and prevent relative rotation between the coils, while that authorize orbital action.

La parte de forma anular del anillo de Oldham es normalmente plana y de un espesor más o menos uniforme, estando generalmente distribuida alrededor de un plano radial en todos los puntos alrededor del anillo. Un plano radial que pase a través del centroide del anillo de Oldham dividirá el anillo de Oldham en dos porciones continuas de forma anular. Así, el cuerpo principal del anillo de Oldham tendrá un espacio reservado específicamente para contenerlo y permitir un movimiento libre durante el funcionamiento. Este espacio dedicado se suma a la altura total (es decir, la longitud axial) de la máquina de tipo espiral y, por lo tanto, aumenta el tamaño y el peso de la máquina de espiral. The ring-shaped part of Oldham's ring is normally flat and of more or less uniform thickness, being generally distributed around a radial plane at all points around the ring. A radial plane passing through the Oldham ring centroid will divide the Oldham ring into two continuous annular portions. Thus, the main body of the Oldham ring will have a space reserved specifically to contain it and allow free movement during operation. This dedicated space adds to the overall height (ie, axial length) of the scroll type machine and thus increases the size and weight of the scroll machine.

Por lo tanto, un aspecto de la presente invención está dirigido a mejorar el estado de la técnica en lo que respecta al diseño de un acoplamiento de Oldham para evitar la necesidad de un espacio axial dedicado para el acoplamiento y, por lo tanto, reducir el tamaño total de la máquina de desplazamiento.Therefore, one aspect of the present invention is directed at improving the state of the art in Oldham coupling design to avoid the need for a dedicated axial space for the coupling and thereby reduce the cost of coupling. overall size of the displacement machine.

En algunas aplicaciones en las que el fluido de trabajo (vapor) debe aislarse del aire exterior (tal como en un circuito de refrigeración), el compresor y el motor de accionamiento están contenidos dentro de una carcasa sellada que aísla el fluido de trabajo con respecto al ambiente exterior. El vapor fluye alrededor del compresor y del motor y proporciona refrigeración, especialmente al motor.In some applications where the working fluid (steam) must be isolated from the outside air (such as in a refrigeration loop), the compressor and drive motor are contained within a sealed casing that isolates the working fluid from the outside air. to the outside environment. The vapor flows around the compressor and engine and provides cooling, especially for the engine.

El motor de accionamiento, normalmente un motor eléctrico, suele estar integrado en el conjunto general del compresor. El estator del motor está integrado en el bastidor del compresor y el rotor del motor está montado directamente en el árbol del compresor, que también incorpora el medio de accionamiento del compresor (p. ej., un cojinete excéntrico) y unos contrapesos que pueden estar colocados a ambos lados del motor o incluso sujetos directamente al rotor. Esta disposición proporciona una economía y simplicidad aceptables al minimizar el número de componentes separados que forman la combinación de motor y compresor. Sin embargo, un compresor dado está dedicado a un tamaño y diseño de motor en particular. Los cambios físicos en el motor suelen requerir grandes cambios en el bastidor del compresor y el árbol de accionamiento para acomodar el nuevo motor.The drive motor, usually an electric motor, is usually integrated into the overall compressor assembly. The motor stator is integrated into the compressor frame and the motor rotor is mounted directly to the compressor shaft, which also incorporates the compressor drive means (e.g. eccentric bearing) and counterweights which may be placed on both sides of the motor or even attached directly to the rotor. This arrangement provides acceptable economy and simplicity by minimizing the number of separate components that make up the engine and compressor combination. However, a given compressor is dedicated to a particular size and design of motor. Physical changes to the motor often require extensive changes to the compressor frame and drive shaft to accommodate the new motor.

En los compresores más grandes, la línea de motores suele estar estandarizada con tamaños y configuraciones de motor comunes que se encuentran a través de una selección relativamente limitada de proveedores de motores. Rara vez es necesario cambiar a un motor de diferente tamaño y el diseño del compresor puede ser relativamente estable con respecto a la selección del motor.On larger compressors, the motor line is often standardized with common motor sizes and configurations found through a relatively limited selection of motor suppliers. It is rarely necessary to change to a different size motor and the compressor design can be relatively stable with respect to motor selection.

Pero en el caso de los compresores más pequeños, existe una gran variedad de tipos de motores y fabricantes entre los que elegir. Estos motores normalmente están disponibles como módulos preempaquetados, con la carcasa de motor, el árbol y los cojinetes integrados en un solo producto destinado a una amplia gama de aplicaciones, entre las cuales un pequeño compresor de espiral es solo una de ellas.But for smaller compressors, there are a wide variety of motor types and manufacturers to choose from. These motors are typically available as pre-packaged modules, with the motor frame, shaft and bearings integrated into a single product for a wide range of applications, a small scroll compressor being just one.

Por lo tanto, otro aspecto de la presente invención está dirigido a un diseño general de compresor que permita el uso de una gama de motores preempaquetados de diversos tamaños con cambios mínimos o nulos en el compresor o en el motor.Therefore, another aspect of the present invention is directed to an overall compressor design that allows the use of a range of prepackaged motors of various sizes with minimal or no changes to the compressor or motor.

Objetos y sumario de la invenciónObjects and summary of the invention

En consecuencia, es un objetivo de la presente invención ubicar la lumbrera de alta presión de una máquina de tipo espiral de lado alto en el centro de la espiral orbital, de modo que el fluido a alta presión pase directamente desde el centro de la espiral orbital por encima del medio de cojinete de accionamiento. La lumbrera de entrada o de baja presión se puede ubicar entonces en una parte radialmente exterior de la espiral fija, que puede tener una placa de base sólida, evitando así cualquier necesidad de proporcionar medios para la comunicación fluida entre la espiral fija y la carcasa del compresor (que está a alta presión).Accordingly, it is an object of the present invention to locate the high pressure port of a high side scroll type machine at the center of the orbital scroll, so that the high pressure fluid passes directly from the center of the orbital scroll. above the middle of the drive bearing. The low pressure or inlet port can then be located on a radially outer portion of the fixed scroll, which may have a solid base plate, thus avoiding any need to provide means for fluid communication between the fixed scroll and the casing. compressor (which is at high pressure).

Es un objetivo relacionado simplificar en gran medida la estructura alrededor del juego de espirales y, en algunos casos, proporcionar la opción de que la propia espiral fija forme una pared extrema exterior de la carcasa del compresor.It is a related object to greatly simplify the structure around the set of scrolls and, in some cases, to provide the option of having the fixed scroll itself form an outer end wall of the compressor casing.

De acuerdo con la invención, el fluido a alta presión pasa directamente desde el centro de la espiral orbital por encima del medio de cojinete de accionamiento acoplado a la espiral orbital y, por lo tanto, a través de una trayectoria directa entre la lumbrera de alta presión y el interior de la carcasa del compresor. El lubricante arrastrado por el flujo de vapor sirve para lubricar el medio de cojinete de accionamiento y otros componentes mecánicos de la máquina de desplazamiento. Esta disposición es adecuada para sistemas en los que el flujo de fluido está contenido dentro de un bucle cerrado y está presente una cantidad fija de lubricante recirculado. Sin embargo, esto puede adaptarse fácilmente a sistemas de ciclo abierto, en los que el fluido pasa una vez a través de la máquina de desplazamiento y no recircula, proporcionando medios para inyectar lubricante en el flujo de entrada y, opcionalmente, para extraerlo del flujo de salida.In accordance with the invention, the high pressure fluid passes directly from the center of the orbital scroll over the drive bearing means coupled to the orbital scroll and thus through a direct path between the high pressure port pressure and inside the compressor casing. The lubricant entrained in the steam flow serves to lubricate the drive bearing means and other mechanical components of the moving machine. This arrangement is suitable for systems where the fluid flow is contained within a closed loop and a fixed amount of recirculated lubricant is present. However, this can be easily adapted to open-loop systems, where the fluid passes through the displacement machine once and is not recirculated, providing a means to inject lubricant into the inlet stream and optionally withdraw it from the outflow. exit.

Como resultado, la máquina de espiral de lado alto es más sencilla, más compacta y más fácil de fabricar que una máquina de lado alto equivalente con la lumbrera de alta presión en el centro de la espiral fija.As a result, the high-side scroll machine is simpler, more compact, and easier to manufacture than an equivalent high-side machine with the high-pressure port in the center of the stationary scroll.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, la máquina de espiral combina el medio de cojinete de accionamiento excéntrico, el contrapeso principal y el contrapeso secundario en un solo componente o módulo (denominado artefacto en la descripción) que puede fijarse al extremo del árbol de accionamiento, adyacente a la espiral orbital. Este módulo está diseñado como una sola pieza unitaria, adecuada para operaciones de fundición, moldeo, formación o mecanizado, de modo que los tamaños y ubicaciones de los contrapesos necesarios, en relación con dicho medio de cojinete de accionamiento excéntrico, forman parte integral de la pieza ya formada y no se requiere ningún subconjunto, operación de alineación, o característica de alineación. Dado que todas las relaciones angulares están integradas en el módulo de accionamiento, no hay necesidad de una alineación angular entre el módulo de accionamiento y el árbol de accionamiento. El módulo o artefacto está diseñado de preferencia para ser montado en el extremo de un árbol de accionamiento, aunque el módulo también podría estar formado integralmente con el árbol de accionamiento.In accordance with another aspect of the present invention, the scroll machine combines the eccentric drive bearing means, primary counterweight, and secondary counterweight in a single component or module. (referred to as an artifact in the description) that can be attached to the end of the drive shaft, adjacent to the orbital scroll. This module is designed as a single unitary part, suitable for casting, molding, forming or machining operations, so that the sizes and locations of the necessary counterweights, in relation to said eccentric drive bearing means, form an integral part of the assembly. part already formed and no subassembly, alignment operation, or alignment feature is required. Since all angular relationships are built into the drive module, there is no need for angular alignment between the drive module and the drive shaft. The module or fixture is preferably designed to be mounted at the end of a drive shaft, although the module could also be formed integrally with the drive shaft.

De acuerdo con otro aspecto de esta invención, el módulo de accionamiento puede estar estandarizado, en términos de la interfaz con el motor o el dispositivo de transferencia de potencia, para que una amplia variedad de motores o dispositivos de transferencia de potencia puedan ser adaptados fácilmente a un modelo particular de máquina de espiral.In accordance with another aspect of this invention, the drive module may be standardized, in terms of the interface with the motor or power transfer device, so that a wide variety of motors or power transfer devices can be easily adapted. to a particular model of spiral machine.

El árbol de accionamiento y el medio de cojinete de apoyo del árbol pueden estar empaquetados como parte del conjunto del motor o del dispositivo de transferencia de potencia. Esto permite un fácil acceso a una amplia gama de motores u otros dispositivos de accionamiento producidos comercialmente, sin necesidad de cambios significativos de diseño para integrar varios dispositivos diferentes en una máquina de tipo espiral. Solo hay que considerar los detalles de la sujeción del dispositivo, la alineación y la sujeción del módulo de accionamiento al árbol de accionamiento. La vida útil nominal del cojinete de dicho dispositivo, cuando se aplica a la máquina de espiral, sería simplemente una de las especificaciones del producto junto con otras especificaciones de rendimiento.The drive shaft and shaft support bearing means may be packaged as part of the motor assembly or power transfer device. This allows easy access to a wide range of commercially produced motors or other drive devices, without the need for significant design changes to integrate several different devices into a scroll-type machine. Only the details of device attachment, alignment, and attachment of the drive module to the drive shaft need to be considered. The rated bearing life of such a device, when applied to the scroll machine, would simply be one of the product specifications along with other performance specifications.

Otro aspecto más de la presente invención es mejorar el acoplamiento de Oldham para la máquina de espiral. En una realización de la presente invención, el cuerpo principal del anillo de Oldham puede considerarse dividido en cuatro segmentos en forma de arco. Un primer par de segmentos diametralmente opuestos forma un puente entre las correspondientes superficies de la espiral orbital para el acoplamiento de Oldham y encaja con ellas de forma deslizante. El primer par de segmentos ocupa aproximadamente el mismo nivel, es decir, la misma posición axial, que la placa base de la espiral orbital pero sin extenderse más allá de la superficie del suelo de la espiral orbital. El espacio entre los extremos del par de segmentos está ocupado por las pestañas de chaveta de Oldham existentes en la espiral orbital. El primer par de segmentos ocupa un espacio que de otro modo no se usaría en la máquina. El segundo par de segmentos diametralmente opuestos (orientados generalmente a 90 grados con respecto al primer par) forma un puente entre las correspondientes superficies de la espiral fija para el acoplamiento de Oldham y encaja con ellas de manera deslizante. El segundo par de segmentos ocupa un nivel que comienza alrededor del suelo de la placa base de la espiral orbital (también de la superficie de la punta de la espiral fija) y se aleja del suelo de la espiral orbital pero no se extiende a lo largo del plano definido por el suelo de la espiral orbital. Esto hace que la disposición de acoplamiento sea más compacta. La simetría del anillo de Oldham de este diseño elimina cualquier polaridad o lateralidad, por lo que es imposible instalarlo incorrectamente.Yet another aspect of the present invention is to improve the Oldham coupling for the spiral machine. In one embodiment of the present invention, the main body of the Oldham ring can be considered to be divided into four arc-shaped segments. A first pair of diametrically opposed segments bridges and slidingly engages the corresponding orbital spiral surfaces for Oldham coupling. The first pair of segments occupies approximately the same level, ie, the same axial position, as the base plate of the orbital spiral but does not extend beyond the floor surface of the orbital spiral. The space between the ends of the pair of segments is filled by existing Oldham key flanges on the orbital scroll. The first pair of segments occupies otherwise unused space on the machine. The second pair of diametrically opposed segments (oriented generally 90 degrees to the first pair) bridges and slidingly engages the corresponding surfaces of the fixed coil for the Oldham coupling. The second pair of segments occupies a level beginning around the floor of the base plate of the orbital spiral (also from the surface of the tip of the fixed spiral) and moving away from the floor of the orbital spiral but not extending along of the plane defined by the floor of the orbital spiral. This makes the coupling arrangement more compact. The Oldham ring symmetry of this design eliminates any polarity or laterality, making it impossible to install incorrectly.

Los extremos de los pares de segmentos pueden extenderse favorablemente de modo que se solapen sobre una distancia razonable en un plano radial o lateral común. Con los pares de segmentos fusionados entre sí en las zonas de solape, el anillo de Oldham se convierte en un solo objeto sólido que puede fabricarse mediante diversos métodos. The ends of the pairs of segments may favorably extend so as to overlap over a reasonable distance in a common radial or lateral plane. With the pairs of segments fused together at the overlapping areas, the Oldham ring becomes a single solid object that can be fabricated by a variety of methods.

No es necesario proporcionar específicamente ningún espacio axial particular para alojar el anillo de Oldham. El espacio que ocupa, con el primer par de segmentos extendiéndose entre las pestañas de chaveta de la espiral orbital y con el segundo par de segmentos puenteado sobre las pestañas de chaveta, es un espacio que ya está presente en el diseño del compresor y que no se usa nada más. No hay necesidad de proporcionar un espacio libre a lo largo de un único plano axial, tal como el que se requiere para alojar el anillo plano convencional de los acoplamientos de Oldham de la técnica anterior.It is not necessary to specifically provide any particular axial space to accommodate the Oldham ring. The space it occupies, with the first pair of segments extending between the key flanges of the orbital scroll and with the second pair of segments bridging over the key flanges, is a space that is already present in the compressor design and not nothing else is used. There is no need to provide clearance along a single axial plane, such as is required to accommodate the conventional flat ring of prior art Oldham couplings.

Otro aspecto más de la presente invención es diseñar la máquina de espiral para permitir la incorporación de una unidad motriz preempaquetada que incluya estator, rotor, carcasa, cojinetes y árbol, como es habitual en los motores disponibles comercialmente. La unidad motriz se puede sujetar al bastidor del compresor y luego se puede conectar un módulo de accionamiento al extremo del árbol del motor. El árbol del motor y los cojinetes sirven como árbol y cojinetes del compresor principal. Los cambios de diseño, si los hay, que acompañan a un cambio de motor se limitan a los detalles de conexión de la unidad motriz al bastidor del compresor y de la conexión del módulo de accionamiento al árbol del motor.Yet another aspect of the present invention is to design the scroll machine to allow for the incorporation of a pre-packaged drive unit including stator, rotor, casing, bearings and shaft, as is common in commercially available motors. The drive unit can be attached to the compressor frame and a drive module can then be attached to the end of the motor shaft. The motor shaft and bearings serve as the main compressor shaft and bearings. The design changes, if any, that accompany a motor change are limited to the details of connecting the drive unit to the compressor frame and connecting the drive module to the motor shaft.

Otros aspectos, objetivos y ventajas de la invención se dan a conocer en la siguiente descripción detallada, en las reivindicaciones adjuntas y en las figuras adjuntas.Other aspects, objects, and advantages of the invention are disclosed in the following detailed description, in the appended claims, and in the accompanying figures.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

La Figura 1 es una vista isométrica despiezada de una máquina de tipo espiral, en este caso un compresor de acuerdo con una realización de la presente invención, según se mira desde el extremo de la espiral.Figure 1 is an exploded isometric view of a scroll type machine, in this case a compressor according to one embodiment of the present invention, as viewed from the end of the scroll.

La Figura 2 es una vista isométrica despiezada del mismo compresor según se mira desde el extremo del motor. Figure 2 is an exploded isometric view of the same compressor as viewed from the engine end.

La Figura 3 representa una vista isométrica en sección transversal del mismo compresor.Figure 3 represents a cross-sectional isometric view of the same compressor.

La Figura 4 representa una vista ortográfica en sección transversal del mismo compresor.Figure 4 represents a cross-sectional orthographic view of the same compressor.

La Figura 5 es una vista isométrica de una espiral fija de acuerdo con la presente invención.Figure 5 is an isometric view of a fixed scroll in accordance with the present invention.

La Figura 6 es una vista ortográfica en planta de la misma espiral fija.Figure 6 is an orthographic plan view of the same fixed scroll.

La Figura 7 es una vista isométrica de una espiral orbital según se mira desde delante o desde el lado del álabe de acuerdo con la presente invención.Figure 7 is an isometric view of an orbital scroll as viewed from the front or side of the blade in accordance with the present invention.

La Figura 8 es una vista isométrica de la espiral orbital según se mira desde detrás o desde el lado opuesto al álabe de acuerdo con la presente invención.Figure 8 is an isometric view of the orbital scroll as viewed from behind or away from the blade in accordance with the present invention.

La Figura 9 es una vista ortográfica lateral en sección transversal de la misma espiral orbital.Figure 9 is a cross-sectional side orthographic view of the same orbital spiral.

La Figura 10 es una vista isométrica de un anillo de Oldham según se usa en la presente invención.Figure 10 is an isometric view of an Oldham ring as used in the present invention.

La Figura 11 es una vista isométrica de un anillo de Oldham dividido en secciones mostrando un plano divisorio. La Figura 12 es una vista ortográfica lateral en sección transversal de la carcasa de accionamiento.Figure 11 is an isometric view of an Oldham ring divided into sections showing a dividing plane. Figure 12 is a cross-sectional side orthographic view of the drive housing.

La Figura 13 es una representación ortográfica de un motor según se usa en la presente invención.Figure 13 is an orthographic representation of a motor as used in the present invention.

La Figura 14 es una vista isométrica del artefacto de accionamiento utilizado en la presente invención.Figure 14 is an isometric view of the drive device used in the present invention.

La Figura 15 es una vista ortográfica en planta del artefacto de accionamiento.Figure 15 is an orthographic plan view of the drive device.

La Figura 16 es una vista ortográfica lateral en sección transversal del artefacto de accionamiento.Figure 16 is a cross-sectional side orthographic view of the drive device.

La Figura 17 es una representación esquemática del sistema de accionamiento incluyendo el cojinete de accionamiento y el cubo de accionamiento de la espiral orbital.Figure 17 is a schematic representation of the drive system including the drive bearing and orbital scroll drive hub.

La Figura 18 es una vista ortográfica lateral en sección transversal del módulo motocompresor.Figure 18 is a cross-sectional side orthographic view of the motor-compressor module.

La Figura 19 es una vista isométrica en sección transversal de la carcasa del compresor.Figure 19 is a cross-sectional isometric view of the compressor housing.

Descripción detallada de la una o más realizaciones preferidasDetailed description of the one or more preferred embodiments

La máquina de espiral de una realización de la presente invención está ilustrada en las Figuras de los Dibujos adjuntos, que ilustran las partes componentes de la misma. Generalmente, el compresor de espiral 10 de la presente realización incluye un módulo motocompresor 11 con una galería de accionamiento 12. Entre el módulo 11 y una carcasa de compresor principal 80 está definida una cámara de motor 14. El par de espirales está representado en este caso como una espiral fija 20 y una correspondiente espiral orbital 30, cuya espiral fija tiene una lumbrera de entrada (baja presión) 21 ubicada en una parte radialmente hacia afuera y un álabe helicoidal de espiral fija 22 que tiene una superficie de punta 23. La espiral fija 20 tiene también una cara plana 24, un reborde 25, un suelo piloto 26 con un diámetro exterior 27, y un diámetro piloto 28. En el centro del álabe de la espiral existe un rebaje ciego o lumbrera de espejo 29, que se explicará más adelante.The spiral machine of an embodiment of the present invention is illustrated in the accompanying Drawing Figures, which illustrate the component parts thereof. Generally, the scroll compressor 10 of the present embodiment includes a motor-compressor module 11 with a drive gallery 12. Between the module 11 and a main compressor casing 80, a motor chamber 14 is defined. The pair of scrolls is shown in this case as a fixed scroll 20 and a corresponding orbital scroll 30, which fixed scroll has an inlet (low pressure) port 21 located in a radially outward portion and a fixed scroll helical blade 22 having a pointed surface 23. Fixed scroll 20 also has a flat face 24, a shoulder 25, a pilot floor 26 with an outside diameter 27, and a pilot diameter 28. In the center of the scroll blade there is a blind recess or mirror port 29, which is will explain later.

La espiral orbital 30, que tiene una trayectoria orbital 31 definida con respecto a la espiral fija 20, tiene un álabe de espiral 32, varias almohadillas antiempuje 33, una pluralidad de caras planas 34, un cubo de accionamiento 35 en el lado opuesto al álabe 32, teniendo el cubo de accionamiento un diámetro interior 36 que define un punto de contacto 37 con el cojinete de accionamiento, un centro 38 del cubo de accionamiento y una lumbrera de descarga 39 que penetra en la espiral 30 más o menos por el eje o centro.The orbital scroll 30, which has a defined orbital path 31 relative to the fixed scroll 20, has a scroll vane 32, several anti-thrust pads 33, a plurality of flat faces 34, a drive hub 35 on the side opposite the vane 32, the drive hub having an inside diameter 36 defining a point of contact 37 with the drive bearing, a center 38 of the drive hub, and a discharge port 39 penetrating the scroll 30 about the axis o hub.

Un artefacto de accionamiento 40 para lograr el movimiento orbital de la espiral 30 se compone de un orificio de árbol 41, una muñequilla excéntrica 42 que tiene un centro de muñequilla 43, y un cojinete de accionamiento 45 que tiene un diámetro exterior 46 predeterminado del cojinete de accionamiento. El orificio de árbol 41 tiene un centro de orificio de árbol 47 ubicado en el eje principal de accionamiento del compresor. Para evitar la oscilación o vibración causadas por el movimiento excéntrico de la espiral orbital, el artefacto de accionamiento 40 incluye también un contrapeso principal 48 y un contrapeso secundario 49.A drive gear 40 for achieving orbital movement of the scroll 30 is comprised of a shaft bore 41, an eccentric journal 42 having a journal center 43, and a drive bearing 45 having a predetermined bearing outside diameter 46 drive. Shaft bore 41 has a shaft bore center 47 located on the main drive shaft of the compressor. To prevent oscillation or vibration caused by eccentric motion of the orbital scroll, the drive 40 also includes a primary counterweight 48 and a secondary counterweight 49.

La restricción de cualquier rotación de la espiral orbital 30 con respecto a la espiral fija se logra mediante un anillo de Oldham 50, que en este caso aparece compuesto por cuatro segmentos arqueados, y cuya forma define unas superficies de chaveta 54 que encajan de modo deslizante con las caras planas 24 y 34 de las espirales fija y orbital 20 y 30, comprendiendo el anillo un plano divisorio lateral 56, un primer par de segmentos 57 y un segundo par de segmentos 58.Restraint of any rotation of the orbital scroll 30 with respect to the fixed scroll is achieved by an Oldham ring 50, which in this case appears to be composed of four arcuate segments, and whose shape defines slidingly engaging key surfaces 54 with the flat faces 24 and 34 of the fixed and orbital coils 20 and 30, the ring comprising a lateral dividing plane 56, a first pair of segments 57 and a second pair of segments 58.

Se muestra una carcasa de accionamiento 60, que aloja los componentes antes mencionados, con una superficie de brida trasera 61, una superficie plana 62 para acoplar el motor, un orificio piloto 63 y una cara plana 66, para encajar el suelo piloto 26 de la espiral fija, que tiene un diámetro exterior 68. Una lumbrera de salida 69 permite el paso del vapor del fluido de trabajo comprimido.A drive housing 60 is shown, housing the aforementioned components, with a rear flange surface 61, a flat surface 62 for engaging the motor, a pilot hole 63 and a flat face 66, for engaging the pilot ground 26 of the drive. fixed scroll, having an outside diameter 68. An outlet port 69 allows passage of compressed working fluid vapor.

La potencia motriz para la espiral orbital es proporcionada en este caso por un motor eléctrico 70, que tiene un árbol de motor 71 con un centro o eje de árbol 77, una superficie plana 72 y un diámetro piloto 73. Se proporciona un conjunto de pernos de motor 74 o fijaciones similares para sujetar el motor a la carcasa de accionamiento.The driving power for the orbital scroll is provided in this case by an electric motor 70, having a motor shaft 71 with a shaft center or axis 77, a flat surface 72 and a pilot diameter 73. A set of bolts is provided. 74 or similar fixings to hold the motor to the drive housing.

Se muestra la carcasa de compresor 80 con una superficie plana o brida 81, una junta tórica 83 y una ranura anular de junta tórica 84, un anillo de retención 85 y una ranura anular de anillo de retención 86, un orificio 87, un conducto de alimentación eléctrica 88 y un conducto de descarga 89.Compressor casing 80 is shown with a flat or flange 81, an O-ring 83 and annular O-ring groove 84, a retaining ring 85 and annular retaining ring groove 86, a hole 87, a power supply 88 and a discharge duct 89.

Con referencia primero a las Figuras 1 a 4 de los dibujos, el compresor de espiral 10 incluye una espiral fija 20 y una espiral orbital 30. La espiral fija 20 y la espiral orbital 30 constituyen un par de espirales convencionales, cada una de las cuales tiene un respectivo álabe 22 y 32, en forma de involuta, que encajan entre sí para formar unos pares de huecos móviles sellados que tienen forma de media luna. El principio de tipo espiral es bien conocido en la técnica y puede emplearse para transportar, comprimir o expandir diversos fluidos y gases.Referring first to Figures 1 through 4 of the drawings, scroll compressor 10 includes a fixed scroll 20 and a orbital scroll 30. The fixed scroll 20 and the orbital scroll 30 constitute a pair of conventional scrolls, each of which has a respective involute-shaped blade 22 and 32, which fit together to form pairs of sealed mobile gaps. They are crescent shaped. The coil type principle is well known in the art and can be used to transport, compress or expand various fluids and gases.

Con referencia adicional a las Figuras 5-9, la espiral orbital 30 es impulsada a través de una trayectoria circular por medio del artefacto de accionamiento 40 que incluye una muñequilla excéntrica 42 y un cojinete de accionamiento 45 que, juntos, fuerzan a la espiral orbital 30 a entrar en contacto con la espiral fija 20. La espiral orbital 30 y la espiral fija 20 se ponen en contacto entre sí a través del álabe de espiral orbital 32 y el álabe de espiral fija 22. El artefacto de accionamiento 40, que incluye el cojinete de accionamiento 45, fuerza además a la espiral orbital 30 a moverse por una trayectoria circular que está definida por la geometría del álabe de espiral orbital 32 y el álabe de espiral fija 22. La espiral orbital 30 está obligada a moverse en un plano lateral, sin rotación, por medio del anillo de Oldham 50. Cuatro de las ocho superficies de chaveta 54 del anillo de Oldham 50 encajan de modo deslizante con la espiral fija 20, a través de un conjunto de cuatro caras planas 24, y las otras cuatro superficies de chaveta 54 del anillo de Oldham 50 encajan de modo deslizante con la espiral orbital 30 a través de un conjunto de cuatro caras planas 34.With further reference to Figures 5-9, the orbital scroll 30 is driven through a circular path by the drive gear 40 which includes an eccentric crankpin 42 and drive bearing 45 which together urge the orbital scroll 30 to contact the fixed scroll 20. The orbital scroll 30 and the fixed scroll 20 contact each other through the orbital scroll vane 32 and the fixed scroll vane 22. The driving device 40, which includes drive bearing 45 further forces orbital scroll 30 to move in a circular path that is defined by the geometry of orbital scroll vane 32 and fixed scroll vane 22. Orbital scroll 30 is constrained to move in a plane sideways, without rotation, by means of the Oldham ring 50. Four of the eight key surfaces 54 of the Oldham ring 50 slidingly engage the fixed scroll 20, through a set of four faces flats 24, and the other four key surfaces 54 of the Oldham ring 50 slidingly engage orbital scroll 30 through a set of four flats 34.

Dentro de la técnica, el anillo de Oldham normalmente está enchavetado entre las espirales como en la presente invención o entre la espiral orbital y una estructura fija dentro del compresor, tal como un cárter o una carcasa de cojinetes (por ejemplo, la carcasa de accionamiento 60). El enchavetado a una estructura fija requiere la etapa adicional de alinear angularmente la espiral fija con la estructura para proporcionar la orientación angular adecuada entre la espiral orbital y la espiral fija. El enchavetado a una estructura fija ofrece la opción de permitir que el anillo de Oldham encaje detrás de la espiral orbital, es decir, entre la espiral orbital y la estructura, lo que puede ofrecer ventajas en cuanto al tamaño diametral (más pequeño) del anillo, facilitando adicionalmente un menor diámetro del compresor en general. Sin embargo, el enchavetado a una estructura fija requiere añadir a la estructura (p. ej., la carcasa de accionamiento 60) unas superficies mecanizadas con precisión para encajar el anillo de Oldham y las características de alineación de precisión tanto en la estructura como en la espiral fija, para facilitar la operación de alineación de la espiral, ya sea una autoalineación o una alineación mediante accesorios. El enchavetado entre las dos espirales proporciona una alineación angular directa e integrada, sin necesidad de accesorios u operaciones de alineación adicionales. Las espirales se convierten en autoalineables. El enchavetado entre las espirales también tiende a concentrar las diversas características de precisión en las dos partes de espiral y permite una fabricación más simple y menos precisa (y por lo tanto menos costosa) de los componentes que no sean las espirales.Within the art, the Oldham ring is typically keyed between the scrolls as in the present invention or between the orbital scroll and a fixed structure within the compressor, such as a crankcase or bearing housing (for example, the drive housing). 60). Keying to a fixed frame requires the additional step of angularly aligning the fixed scroll with the frame to provide the proper angular orientation between the orbital scroll and the fixed scroll. Keying to a fixed frame offers the option of allowing the Oldham ring to fit behind the orbital spiral, i.e. between the orbital spiral and the frame, which may offer advantages in diametral (smaller) ring size , further facilitating a smaller diameter of the compressor in general. However, keying to a fixed structure requires adding to the structure (eg, drive housing 60) precision machined surfaces to engage the Oldham ring and precision alignment features on both the structure and the fixed spiral, to facilitate the spiral alignment operation, either self-aligning or accessory-aligned. The keying between the two spirals provides direct and integrated angular alignment, without the need for accessories or additional alignment operations. The spirals become self-aligning. The keying between the coils also tends to concentrate the various precision features in the two coil parts and allows for simpler and less precise (and therefore less expensive) fabrication of components other than the coils.

En las máquinas de espiral convencionales de la técnica anterior, con el anillo de Oldham enchavetado entre las espirales, el cuerpo del anillo es normalmente un anillo sólido de un espesor generalmente constante distribuido uniformemente alrededor de un plano lateral. Unos postes, que se extienden axialmente desde el cuerpo del anillo, encajan en unas ranuras de chaveta o caras planas de los dos componentes de espiral. El cuerpo del anillo puede estar ubicado entre las dos espirales con unos postes que se extienden desde ambos lados del cuerpo del anillo de Oldham, o el cuerpo puede estar ubicado debajo de la espiral orbital con unos postes que se extienden desde un lado del cuerpo del anillo de Oldham y con algunas características directamente enchavetadas en la espiral orbital adyacente y algunas características que se extienden más allá de la espiral orbital para enchavetarse en la espiral fija. En ambos casos, se debe reservar un espacio axial específico para el cuerpo del anillo, todo a un mismo nivel. In conventional prior art scroll machines, with the Oldham ring keyed between the scrolls, the ring body is typically a solid ring of generally constant thickness uniformly distributed about a lateral plane. Posts, extending axially from the body of the ring, fit into keyways or flats on the two coil components. The ring body may be located between the two spirals with posts extending from both sides of the Oldham ring body, or the body may be located below the orbital spiral with posts extending from one side of the ring body. Oldham ring and with some features directly keyed to the adjacent orbital spiral and some features extending beyond the orbital spiral to keyed to the fixed spiral. In both cases, a specific axial space must be reserved for the ring body, all at the same level.

Haciendo referencia a las Figuras 10 y 11, en la presente invención, aunque el anillo de Oldham 50 es un único componente sólido, conceptualmente se compone de cuatro segmentos colocados en dos ubicaciones axiales diferentes. Un par de segmentos 57 se extiende entre las cuatro superficies planas 34 o 24 de la espiral orbital 30 o la espiral fija 20, respectivamente, y un par de segmentos 58 se extiende entre las cuatro superficies planas 24 o 34 de la otra espiral, es decir, la espiral fija 20 o la espiral orbital 30, respectivamente. Los pares de segmentos 57 y 58 están unidos por sus extremos en un solo plano de simetría 56. Como regla general, las partes del par de segmentos 57 no cruzan el plano hacia el lado ocupado por el par de segmentos 58 y, del mismo modo, las partes del par de segmentos 58 no cruzan el plano hacia el lado ocupado por el par de segmentos 57. Como resultado, el anillo de Oldham 50 no requiere que se le reserve un espacio axial dedicado. Por el contrario, cada par de segmentos se extiende únicamente entre su respectivo conjunto de superficies planas 24 ó 34 y ocupa dentro del compresor un espacio axial que de otro modo no se utilizaría. Si se desea, los pares de segmentos 57 y 58 pueden retirarse aún más del plano 56 con unos segmentos extendidos axialmente que unan los pares de segmentos 57 y 58 por los cuatro pares de extremos de los segmentos.Referring to Figures 10 and 11, in the present invention, although the Oldham ring 50 is a single solid component, it is conceptually composed of four segments positioned at two different axial locations. A pair of segments 57 extends between the four flat surfaces 34 or 24 of the orbital coil 30 or the fixed coil 20, respectively, and a pair of segments 58 extends between the four flat surfaces 24 or 34 of the other coil, i.e. that is, the fixed spiral 20 or the orbital spiral 30, respectively. The pairs of segments 57 and 58 are joined at their ends in a single plane of symmetry 56. As a general rule, the parts of the pair of segments 57 do not cross the plane to the side occupied by the pair of segments 58, and likewise , the portions of the pair of segments 58 do not cross the plane to the side occupied by the pair of segments 57. As a result, the Oldham ring 50 does not require a dedicated axial space to be reserved for it. Rather, each pair of segments extends only between its respective set of flat surfaces 24 or 34 and occupies otherwise unused axial space within the compressor. If desired, pairs of segments 57 and 58 can be further retracted from plane 56 with axially extending segments joining pairs of segments 57 and 58 at the four pairs of segment ends.

El anillo de Oldham 50 ha sido diseñado para ser totalmente simétrico en el sentido de que el par de segmentos 57 es idéntico al par de segmentos 58 y el anillo de Oldham 50 puede instalarse en el compresor en cualquiera de las cuatro orientaciones posibles, es decir, no es posible montarlo incorrectamente. Puede ser deseable, en algunos casos, permitir que el anillo no sea simétrico a lo largo del plano 56, tal como para tener un espacio diferente entre las superficies planas 24 de la espiral fija 20 y las superficies planas 34 de la espiral orbital 30. El par de segmentos 57 o el par de segmentos 58 también pueden ser no simétricos, en el sentido de que el par de segmentos 57 puede comprender dos segmentos de formas diferentes o el par de segmentos 58 puede comprender dos segmentos de formas diferentes. Pero ya sea que el anillo esté diseñado simétricamente o no simétricamente, seguirá habiendo dos segmentos operando en un lado de un plano lateral 56 y dos segmentos operando en el otro lado del plano 56. The Oldham ring 50 has been designed to be fully symmetrical in the sense that the ring pair 57 is identical to the ring pair 58 and the Oldham ring 50 can be installed on the compressor in any of four possible orientations, i.e. , it is not possible to mount it incorrectly. It may be desirable, in some cases, to allow the ring to be non-symmetrical along plane 56, such as to have a different spacing between flats 24 of fixed scroll 20 and flats 34 of orbital scroll 30. The pair of segments 57 or the pair of segments 58 may also be non-symmetrical, in the sense that the pair of segments 57 may comprise two segments of different shapes or the pair of segments 58 may comprise two segments of different shapes. But whether the ring is designed symmetrically or non-symmetrically, there will still be two segments operating on one side of a 56 side plane and two segments operating on the other side of the 56 plane.

Haciendo referencia a la Figura 12 además de las Figuras 1-4, la carcasa de accionamiento 60 está anidada dentro de la espiral fija 20. La cara plana 66 encaja con el suelo piloto 26 de la espiral fija para establecer la posición axial y la perpendicularidad entre la carcasa de accionamiento 60 y la espiral fija 20. El diámetro exterior 68 encaja con el diámetro piloto 28 de la espiral fija para establecer la concentricidad de la línea central entre la carcasa de accionamiento 60 y la espiral fija 20. En este ejemplo, los componentes se autoalinean mediante este encaje entre las características 66 y 26 y entre las características 68 y 28. Alternativamente, parte o la totalidad de esta alineación entre la espiral fija 20 y la carcasa de accionamiento 60 puede proporcionarse mediante accesorios externos para algunos o todos los atributos de alineación, proporcionándose medios para mantener la alineación después de haber retirado los accesorios.Referring to Figure 12 in addition to Figures 1-4, drive housing 60 is nested within fixed scroll 20. Flat face 66 engages pilot ground 26 of fixed scroll to establish axial position and perpendicularity. between drive housing 60 and fixed scroll 20. Outside diameter 68 mates with pilot diameter 28 of the fixed scroll to establish centerline concentricity between drive housing 60 and fixed scroll 20. In this example, components are self-aligning by this fit between features 66 and 26 and between features 68 and 28. Alternatively, some or all of this alignment between fixed scroll 20 and drive housing 60 may be provided by external fixtures for some or all alignment attributes, means being provided for maintaining alignment after fixtures have been removed.

Haciendo referencia adicional a la Figura 13, el motor 70 está unido a la carcasa de accionamiento 60 y el árbol de motor 71 penetra en la carcasa de accionamiento por el lado de la espiral. En este ejemplo, el motor 70 está asegurado a la carcasa de accionamiento 60 mediante tres pernos 74, aunque se pueden usar otros medios de fijación. El motor 70 está alineado axial y perpendicularmente con la carcasa de accionamiento 60 a través de la superficie plana 72 que encaja con la superficie plana 62 de la carcasa de accionamiento 60. El motor 70 está alineado concéntricamente con la carcasa de accionamiento 60 a través del diámetro piloto 73, que encaja con el orificio piloto 63 de la carcasa de accionamiento 60. Alternativamente, parte o la totalidad de la alineación entre el motor 70 y la carcasa de accionamiento 60 puede proporcionarse a través de accesorios externos, proporcionándose medios para mantener la alineación después haber retirado los accesorios. En la presente invención, el motor 60 es un motor eléctrico, pero se entiende que el motor 60 podría ser un motor hidráulico, un motor neumático o cualquier otro motor primario que proporcione una salida de rotación.Referring further to Figure 13, motor 70 is attached to drive housing 60 and motor shaft 71 penetrates the drive housing on the scroll side. In this example, motor 70 is secured to drive housing 60 by three bolts 74, although other means of attachment may be used. Motor 70 is axially and perpendicularly aligned with drive housing 60 through flat surface 72 which engages flat surface 62 of drive housing 60. Motor 70 is concentrically aligned with drive housing 60 through the pilot bore 73, which mates with pilot hole 63 in drive housing 60. Alternatively, some or all of the alignment between motor 70 and drive housing 60 may be provided through external fittings, means being provided to maintain alignment. alignment after removing accessories. In the present invention, motor 60 is an electric motor, but it is understood that motor 60 could be a hydraulic motor, air motor, or any other prime mover that provides rotational output.

Con referencia ahora a las Figuras 14-16, el artefacto de accionamiento 40 está conectado al árbol de motor 71. En este ejemplo, el artefacto de accionamiento 40 presiona sobre el árbol 71 a través de un ajuste de interferencia entre el orificio de árbol 41 y el árbol 71, pero se entiende que se puede usar cualquiera de una amplia variedad de métodos de fijación, incluyendo la combinación del artefacto de accionamiento 40 y el árbol 71 en un único componente. El artefacto de accionamiento 40 está alineado concéntrica y perpendicularmente con el árbol 71 a través del ajuste a presión en el árbol 71. La posición axial del artefacto de accionamiento 40 con respecto al motor 70 puede determinarse por las características físicas situadas en el orificio de árbol 41 y en el árbol de motor 71, o adyacentes a los mismos, o por los accesorios externos durante la fabricación o el montaje.Referring now to Figures 14-16, drive 40 is connected to motor shaft 71. In this example, drive 40 presses on shaft 71 through an interference fit between shaft bore 41 and shaft 71, but it is understood that any of a wide variety of attachment methods may be used, including combining drive 40 and shaft 71 into a single component. Drive 40 is aligned concentrically and perpendicularly with shaft 71 through the press fit on shaft 71. The axial position of drive 40 relative to motor 70 can be determined by physical features located in the shaft bore. 41 and on or adjacent to motor shaft 71, or by external fittings during manufacturing or assembly.

El cojinete de accionamiento 45 está montado sobre la muñequilla excéntrica 42. En este ejemplo, el cojinete de accionamiento 45 es un cojinete de bolas montado a presión sobre la muñequilla 42; sin embargo, se pueden usar otros tipos de cojinetes, incluido un disco macizo con un orificio liso apoyado directamente contra la muñequilla excéntrica 42. El cojinete de accionamiento 45 está alineado con el artefacto de accionamiento 40 mediante el ajuste entre el cojinete de accionamiento 45 y la muñequilla 42 y mediante características de ubicación axial, tales como un tope mecánico, o mediante accesorios externos.Drive bearing 45 is mounted on eccentric crankpin 42. In this example, drive bearing 45 is a ball bearing pressed on crankpin 42; however, other types of bearings may be used, including a solid disc with a smooth bore bearing directly against eccentric journal 42. Drive bearing 45 is aligned with drive gear 40 by the fit between drive bearing 45 and the crankpin 42 and by axial locating features, such as a mechanical stop, or by external fittings.

Las cargas axiales, la cadena de alineación axial, perpendicular y concéntrica entre la espiral fija 20, la carcasa de accionamiento 60, el motor 70 y el artefacto de accionamiento 40, incluido el cojinete de accionamiento 45, se combina toda ella para determinar la posición del cojinete de accionamiento 45 en relación con la espiral fija 20 en el conjunto de compresor. La espiral orbital 30 está interpuesta entre la espiral fija 20 y el cojinete de accionamiento 45. La espiral orbital 30 no está rígidamente obligada a estar en una posición u orientación particular con respecto a cualquier otro componente del compresor. La espiral orbital 30 puede moverse libremente lateral o radialmente, dentro de los límites de la geometría de los álabes 22 y 32 de las espirales fija y orbital, y también dentro de los límites del espacio libre radial entre el cojinete de accionamiento 45 y el diámetro interior del cubo de accionamiento 36. La espiral orbital 30 es libre de moverse axialmente dentro de la holgura permitida por el espacio definido entre la superficie de punta 23 de la espiral fija y la cara plana 66 de la carcasa de accionamiento 60. De esta manera, cuando el compresor no está en funcionamiento, se puede decir que la espiral orbital 30 está "suelta" dentro del conjunto, sin que se le imponga una posición u orientación particulares.The axial loads, the axial, perpendicular, and concentric alignment chain between fixed scroll 20, drive housing 60, motor 70, and drive fixture 40, including drive bearing 45, all combine to determine position of drive bearing 45 relative to fixed scroll 20 in the compressor assembly. Orbital scroll 30 is interposed between fixed scroll 20 and drive bearing 45. Orbital scroll 30 is not rigidly constrained to be in any particular position or orientation relative to any other component of the compressor. The orbital scroll 30 is free to move laterally or radially, within the limits of the geometry of the fixed and orbital scroll vanes 22 and 32, and also within the limits of the radial clearance between the drive bearing 45 and the diameter inside of drive hub 36. Orbital scroll 30 is free to move axially within the clearance permitted by the gap defined between tip surface 23 of fixed scroll and flat face 66 of drive casing 60. In this way , when the compressor is not in operation, the orbital scroll 30 can be said to be "loose" within the assembly, with no particular position or orientation being imposed on it.

En el conjunto, el cojinete de accionamiento 45 está situado dentro del diámetro interior 36 del cubo de accionamiento de la espiral orbital y, cuando es accionado por el motor 70 a través del artefacto de accionamiento 40, el diámetro exterior del cojinete de accionamiento 46 actúa contra el diámetro interior del cubo de accionamiento 36, en el punto de contacto 37, para empujar el álabe de espiral orbital 32 contra el álabe de espiral fija 22, en el plano lateral o radial, y para seguir una trayectoria de órbita circular definida por el contacto resultante entre el álabe de espiral fija 22 y el álabe de espiral orbital 32.In the assembly, drive bearing 45 is located within inner diameter 36 of the orbital scroll drive hub and, when driven by motor 70 through drive gear 40, the outer diameter of drive bearing 46 acts against the inner diameter of drive hub 36, at contact point 37, to push orbital scroll blade 32 against fixed scroll blade 22, in the lateral or radial plane, and to follow a circular orbit path defined by the resulting contact between the fixed scroll vane 22 and the orbital scroll vane 32.

La Figura 17 muestra una representación esquemática del cojinete de accionamiento 45, con un diámetro exterior 46 y un centro de cojinete de accionamiento 43, situado dentro del cubo de accionamiento 35 que tiene un diámetro interior 36 y un centro 38. El centro de árbol de motor 77 coincide con el centro de la espiral fija 20 y define el centro de rotación del artefacto de accionamiento 40. Durante el funcionamiento normal, cuando el álabe de espiral orbital 32 está en contacto con el álabe de espiral fija 22 y el diámetro exterior de cojinete de accionamiento 46 está empujando contra el diámetro interior de cubo de accionamiento 36, la espiral orbital se ve obligada por la presión y las cargas de inercia a moverse en una trayectoria de órbita circular 31 que está centrada en la espiral fija 20 y que está definida por las geometrías respectivas del álabe de espiral fija 22 y del álabe de espiral orbital 32. En la Figura 17, el árbol de motor 71 y, por lo tanto, también el artefacto de accionamiento 40 giran en el sentido de las agujas del reloj y el centro de cojinete de accionamiento 43 también se mueve en el sentido de las agujas del reloj en una trayectoria circular centrada en el centro de árbol 77.Figure 17 shows a schematic representation of drive bearing 45, with outside diameter 46 and drive bearing center 43, located within drive hub 35 having inside diameter 36 and center 38. The drive shaft center 77 coincides with the center of fixed scroll 20 and defines the center of rotation of drive 40. During normal operation, when orbital scroll vane 32 is in contact with fixed scroll vane 22 and the outside diameter of drive bearing 46 is pushing against drive hub bore 36, the orbital scroll is forced by pressure and inertial loads to move in a circular orbital path 31 that is centered on fixed scroll 20 and is defined by the respective geometries of fixed scroll blade 22 and orbital scroll blade 32. In Figure 17, the motor 71 and thus also the drive 40 rotate clockwise and the drive bearing center 43 also moves clockwise in a circular path centered on the center of tree 77.

El diámetro exterior de cojinete de accionamiento 46 hace contacto con el diámetro interior de cubo de accionamiento 36 en el punto de contacto 37 y la dirección instantánea del movimiento de la espiral orbital 30 es hacia la derecha, según se indica en la Figura 17, aunque el centro de cojinete de accionamiento 43 se mueve hacia abajo y hacia la derecha según se indica también en la Figura 17. Suponiendo que no exista deslizamiento entre el diámetro exterior de cojinete de accionamiento 46 y el diámetro interior de cubo de accionamiento 36 en el punto de contacto 37, la diferencia de los vectores de velocidad entre el centro de espiral orbital 38 y el centro de cojinete de accionamiento 43 da como resultado una acción de rodadura entre el cojinete de accionamiento 40 y el diámetro interior de cubo de accionamiento 36. Como resultado de la acción de rodadura, el diámetro exterior de cojinete de accionamiento 46 girará en sentido contrario a las agujas del reloj, según se aprecia en la Figura 17, aunque el sistema de accionamiento gire en el sentido de las agujas del reloj. La velocidad de rotación total del cojinete de accionamiento 45 en relación con la muñequilla 42 será la suma de la rotación inducida por esta acción de rodadura inversa más la velocidad de rotación del árbol de motor 71. Por lo tanto, es necesario diseñar el cojinete de accionamiento 45 para que funcione a una velocidad de rotación algo mayor que la del árbol de motor 71.The outside diameter of drive bearing 46 contacts the inside diameter of drive hub 36 at point of contact 37 and the instantaneous direction of motion of orbital scroll 30 is clockwise, as indicated in Figure 17, although the center of drive bearing 43 moves down and to the right as also indicated in Figure 17. Assuming that there is no slip between the outer diameter of drive bearing 46 and the inner diameter of drive hub 36 at the point of contact 37, the difference in velocity vectors between orbital scroll center 38 and drive bearing center 43 results in a rolling action between drive bearing 40 and drive hub bore 36. As As a result of the rolling action, the outer diameter of drive bearing 46 will rotate counterclockwise, as shown in Fig. Figure 17, although the drive system rotates clockwise. The total rotational speed of drive bearing 45 relative to crankpin 42 will be the sum of the rotation induced by this reverse rolling action plus the rotational speed of motor shaft 71. Therefore, it is necessary to design the bearing for drive 45 to operate at a slightly higher rotational speed than motor shaft 71.

La fuerza de contacto Fc entre el diámetro exterior de cojinete de accionamiento 46 y el diámetro interior de cubo de accionamiento 36 se aplica en el punto de contacto 37 y se dirige perpendicularmente a las dos superficies 46 y 36 en el punto de contacto. Esta fuerza de contacto Fc tendrá una componente Ft que actúa en la dirección instantánea del movimiento de la espiral orbital 30. Esta fuerza equilibra una fuerza de compresión de gas generada dentro del par de espirales que se opone a la acción del cojinete de accionamiento 45 y representa la fuerza contra la cual se realiza el trabajo de compresión.The contact force Fc between the outer diameter of drive bearing 46 and the inner diameter of drive hub 36 is applied at the point of contact 37 and is directed perpendicular to the two surfaces 46 and 36 at the point of contact. This contact force Fc will have a component Ft acting in the instantaneous direction of motion of orbital scroll 30. This force balances a gas compression force generated within the pair of scrolls that opposes the action of drive bearing 45 and represents the force against which compression work is done.

En este ejemplo, el centro de cojinete de accionamiento 43 está posicionado de manera que la línea de acción de la fuerza de contacto Fc actúa en un ángulo a con respecto a la dirección instantánea del movimiento de la espiral orbital. De esta manera, además de generar una componente de fuerza tangencial Ft en la dirección del movimiento de la espiral orbital para realizar el trabajo de compresión, la fuerza de contacto Fc también genera una componente de fuerza radial Fr que actúa para empujar la espiral orbital 30 radialmente hacia afuera para aumentar la carga entre el álabe de espiral orbital 32 y el álabe de espiral fija 22. Esto se puede hacer para contrarrestar una fuerza de gas que actúa radialmente hacia adentro, generada por el conjunto de espirales, que tiende a separar los álabes 32 y 22 de las espirales fija y orbital. En los compresores más grandes, en los que la acción de inercia centrífuga de una espiral orbital más grande y más pesada es suficiente para contrarrestar la fuerza radial del gas, se puede reposicionar el centro de cojinete de accionamiento 43 para reducir o eliminar la componente de fuerza radial Fr, que actúa hacia fuera, de la fuerza de contacto Fc, o incluso para invertir la componente de fuerza radial Fr para actuar radialmente hacia adentro contra la acción de inercia centrífuga de la espiral orbital 30 y así reducir la carga entre los álabes 32 y 22 de las espirales fija y orbital.In this example, the drive bearing center 43 is positioned so that the line of action of the contact force Fc acts at an angle a with respect to the instantaneous direction of motion of the orbital scroll. In this way, in addition to generating a tangential force component Ft in the direction of motion of the orbital scroll to perform compressive work, the contact force Fc also generates a radial force component Fr that acts to push the orbital scroll 30 radially outward to increase the load between orbital scroll vane 32 and stationary scroll vane 22. This may be done to counteract a radially inwardly acting gas force, generated by the set of scrolls, which tends to separate the blades 32 and 22 of the fixed and orbital scrolls. On larger compressors, where the centrifugal inertial action of a larger and heavier orbital scroll is sufficient to counteract the radial force of the gas, the drive bearing center 43 can be repositioned to reduce or eliminate the torque component. radial force Fr, acting outward, from the contact force Fc, or even to reverse the radial force component Fr to act radially inward against the centrifugal inertial action of the orbital scroll 30 and thus reduce the load between the blades 32 and 22 of the fixed and orbital spirals.

La ventaja de este sistema de accionamiento, en lugar de simplemente montar rígidamente el cojinete de accionamiento 45 en el cubo de accionamiento 35, donde la espiral orbital 30 es impulsada en una trayectoria circular fija centrada en el árbol de motor 71, en lugar de la trayectoria definida por los álabes de espiral 22 y 32, está en su tolerancia para las desviaciones de la trayectoria orbital real 31 con respecto al círculo ideal centrado en el árbol de motor 71. Las tolerancias normales de fabricación, tanto dimensionales como de alineación, dan como resultado una trayectoria orbital generada por los álabes que se desvía significativamente de la trayectoria orbital ideal centrada en el árbol. En la disposición de accionamiento de la Figura 17, la espiral orbital 30 puede moverse radialmente hacia adentro y hacia afuera en respuesta a las desviaciones de la trayectoria orbital generada por los álabes. El álabe de espiral orbital 32 y el álabe de espiral fija 22 pueden así permanecer en contacto de sellado continuo. A medida que la espiral orbital 30 se mueve radialmente hacia adentro y hacia afuera, el centro de espiral orbital 38 de la Figura se mueve hacia abajo o hacia arriba, respectivamente, y el punto de contacto 37 se mueve en la dirección de aumentar o disminuir el ángulo de contacto a, también respectivamente.The advantage of this drive system, rather than simply rigidly mounting drive bearing 45 to drive hub 35, where orbital scroll 30 is driven in a fixed circular path centered on motor shaft 71, rather than the path defined by the scroll blades 22 and 32, is within its tolerance for deviations of the actual orbital path 31 from the ideal circle centered on the motor shaft 71. Normal manufacturing tolerances, both dimensional and alignment, give as a result, an orbital path generated by the blades deviates significantly from the ideal orbital path centered on the shaft. In the drive arrangement of Figure 17, the orbital scroll 30 can move radially in and out in response to orbital path deviations generated by the vanes. The orbital scroll vane 32 and the fixed scroll vane 22 can thus remain in continuous sealing contact. As the orbital spiral 30 moves radially inward and outward, the orbital spiral center 38 in Figure moves downward or upward, respectively, and the contact point 37 moves in the direction of increasing or decreasing. the contact angle a, also respectively.

Si la espiral orbital 30 estuviera obligada a seguir rígidamente una trayectoria circular centrada en el centro de árbol 77, sería necesario reducir el radio de la trayectoria orbital 31 para evitar la interferencia mecánica entre los álabes de espiral 32 y 22 como resultado de las tolerancias de alineación de fabricación y montaje. El sistema de accionamiento radialmente adaptable definido por el artefacto de accionamiento 40 y el cubo de accionamiento 35, según se ilustra en la Figura 17, permite que los álabes de espiral permanezcan en contacto de sellado a pesar de las desviaciones necesarias impuestas por las variaciones de fabricación. También permite desviaciones transitorias de la trayectoria orbital ideal en presencia de contaminantes o líquido en el conjunto de espirales que, de otro modo, darían lugar a interferencias o bloqueos hidráulicos.If the orbital scroll 30 were constrained to rigidly follow a circular path centered on the center of shaft 77, it would be necessary to reduce the radius of the orbital path 31 to avoid mechanical interference between the scroll blades 32 and 22 as a result of clearance tolerances. manufacturing and assembly alignment. The radially adaptive drive system defined by drive gear 40 and drive hub 35, as illustrated in Figure 17, allows the scroll blades to remain in sealing contact despite the necessary deflections imposed by variations in pressure. manufacturing. It also allows for transient deviations from the ideal orbital path in the presence of contaminants or liquid in the scroll assembly that would otherwise lead to hydraulic jamming or interference.

Además de proporcionar la función de la muñequilla excéntrica 42 y el cojinete de accionamiento 45, el artefacto de accionamiento 40 también proporciona dos contrapesos, el contrapeso primario 48 y el contrapeso secundario 49. El tamaño, la ubicación y la orientación de los dos contrapesos 48 y 49 se seleccionan y calibran de modo que todo el sistema rotodinámico definido por el artefacto de accionamiento 40, incluido el cojinete de accionamiento 45, la espiral orbital 30 y el anillo de Oldham 50, esté en equilibrio tanto estático como dinámico. En los diseños de máquinas de espiral convencionales, las tres funciones del sistema de accionamiento, es decir, el accionamiento mecánico, el contrapeso primario y el contrapeso secundario, normalmente se llevan a cabo mediante componentes separados distribuidos en ubicaciones separadas a lo largo de un árbol de accionamiento que también incluye un motor integrado. In addition to providing the function of the eccentric crankpin 42 and drive bearing 45, the drive 40 also provides two counterweights, the primary counterweight 48 and the secondary counterweight 49. The size, location, and orientation of the two counterweights 48 and 49 are selected and calibrated so that the entire rotodynamic system defined by drive 40, including drive bearing 45, orbital scroll 30, and Oldham ring 50, is in both static and dynamic equilibrium. In machine designs conventional spiral, the three functions of the drive system, i.e. the mechanical drive, the primary counterweight and the secondary counterweight, are normally performed by separate components distributed in separate locations along a drive shaft that also includes a integrated engine.

La presente invención desacopla la función de accionamiento mecánico del motor 70 y permite modificar el sistema de accionamiento (artefacto de accionamiento 40 y cubo de accionamiento de espiral orbital 35) o el motor 70 con poco o ningún impacto sobre el otro. Adicionalmente, las relaciones geométricas específicas entre la muñequilla excéntrica 42 y los dos contrapesos 48 y 49 están "bloqueadas" en un único componente en lugar de requerir el montaje y la alineación de varios componentes en varias operaciones. Cualquier máquina motriz, ya sea eléctrica, hidráulica, neumática o de otro tipo, solo necesita cumplir con los requisitos de potencia del árbol, carga radial del árbol e interfaz mecánica para poder ser aplicada a este compresor. No se necesita un rediseño o reequipamiento significativos para cambiar de un tipo o diseño de motor a otro.The present invention decouples the mechanical drive function of motor 70 and allows either the drive system (drive device 40 and orbital scroll drive hub 35) or motor 70 to be modified with little or no impact on the other. Additionally, the specific geometric relationships between the eccentric crankpin 42 and the two counterweights 48 and 49 are "locked" into a single component rather than requiring assembly and alignment of several components in several operations. Any prime mover, whether electric, hydraulic, pneumatic or otherwise, need only meet the requirements of shaft power, shaft radial load and mechanical interface to be applied to this compressor. No significant redesign or retrofitting is needed to change from one engine type or design to another.

El conjunto combinado de la espiral fija 20, la espiral orbital 30, el artefacto de accionamiento 40 (incluyendo el cojinete de accionamiento 45), el anillo de Oldham 50, la carcasa de accionamiento 60 y el motor 70 forman juntos un módulo motocompresor integrado 11 que se puede empaquetar y aplicar de diversas maneras diferentes. En la Figura 18 se ilustra el módulo motocompresor 11. En la presente invención, el módulo motocompresor 11 está montado dentro de una carcasa de compresor 80 semihermética. Además de aparecer en las Figuras 1-4, la carcasa de compresor 80 está ilustrada con detalle en la Figura 19. La superficie de brida posterior 61 de la carcasa de accionamiento 60 se asienta contra la superficie plana 81 de la carcasa de compresor 80 que establece la posición axial del módulo motocompresor 11 dentro de la carcasa de compresor 80. El diámetro exterior de espiral fija 27 coincide con el orificio de carcasa de compresor 87 lo suficiente para un ajuste perfecto, lo que establece la posición radial (concentricidad) de la espiral fija 20 y, por lo tanto, la concentricidad del módulo motocompresor 11 dentro de la carcasa de compresor 80. Un elemento de sellado 83 ajusta dentro de la ranura de sellado 84 en la pared lateral del orificio 87 y sella contra el diámetro exterior de espiral fija 27. Un anillo de retención biselado 85 ajusta dentro de la ranura 86 para anillo de retención de la carcasa de compresor 80 y se asienta contra el reborde de espiral fija 25. La acción de resorte del anillo de retención 85 carga y sujeta el módulo de accionamiento 11 dentro de la carcasa de compresor 80. De esta manera, el módulo motocompresor 11 queda ubicado y asegurado de manera sellada dentro de la carcasa de compresor 80. Se proporcionan uno o varios conductos eléctricos 88 para conducir los cables de alimentación del motor hasta el espacio sellado dentro de la carcasa de compresor 80, y se proporciona un conducto de descarga 89 para que el vapor comprimido salga de la carcasa del compresor.The combined assembly of stationary scroll 20, orbital scroll 30, drive gear 40 (including drive bearing 45), Oldham ring 50, drive housing 60, and motor 70 together form an integrated motor-compressor module 11. that can be packaged and applied in a number of different ways. Illustrated in Figure 18 is the motor compressor module 11. In the present invention, the motor compressor module 11 is mounted within a semi-hermetic compressor housing 80. In addition to appearing in Figures 1-4, the compressor housing 80 is illustrated in detail in Figure 19. The rear flange surface 61 of the drive housing 60 seats against the flat surface 81 of the compressor housing 80 which establishes the axial position of motor-compressor module 11 within compressor casing 80. The outside diameter of fixed scroll 27 matches the compressor casing bore 87 enough for a snug fit, establishing the radial position (concentricity) of the fixed scroll 20 and thus the concentricity of motor-compressor module 11 within compressor casing 80. A sealing element 83 fits within sealing groove 84 in the side wall of bore 87 and seals against the outside diameter of Fixed scroll 27. A beveled retaining ring 85 fits within the retaining ring groove 86 of compressor casing 80 and seats against the ridge of fixed scroll 25. The action of r The retaining ring spring 85 loads and holds the drive module 11 within the compressor housing 80. In this manner, the compressor motor module 11 is sealingly located and secured within the compressor housing 80. One or more electrical conduits 88 for conducting the motor power cables to the sealed space within the compressor casing 80, and a discharge conduit 89 is provided for compressed vapor to exit the compressor casing.

Este concepto de diseño se puede convertir fácilmente en un compresor de tipo hermético eliminando el anillo de retención 85 y uniendo la carcasa de compresor 80 al diámetro exterior de espiral fija 27 con algún tipo de sello hermético al vapor, tal como soldadura, estampación, soldadura fuerte, soldadura blanda, estampación por laminación, engarce, pegado u otro proceso de unión adecuado. Opcionalmente, además del proceso de unión, se puede usar un sello 83 de tipo anular o aplicar un sellador para asegurar la hermeticidad de la unión frente a los gases. Unos terminales de alimentación y unas conexiones de tubería herméticos y adecuados reemplazarían a los correspondientes componentes roscados y con juntas en este ejemplo de diseño.This design concept can be easily converted to a hermetic type compressor by removing the retaining ring 85 and joining the compressor casing 80 to the fixed scroll OD 27 with some type of vapor tight seal, such as welding, stamping, soldering, etc. brazing, soldering, rolling stamping, crimping, gluing, or other suitable joining process. Optionally, in addition to the joining process, an annular-type seal 83 may be used or a sealant applied to ensure gas-tightness of the joint. Proper watertight supply terminals and pipe connections would replace the corresponding threaded and gasketed components in this design example.

Cuando se energiza el motor 70, lo que hace girar el árbol de motor 71 y el artefacto de accionamiento 40, la espiral orbital 30, como se ha descrito anteriormente, es impulsada en una trayectoria circular mientras el álabe de espiral orbital 32 se apoya radialmente contra el álabe de espiral fija 22. La espiral orbital 30 está impedida de cualquier movimiento de rotación por la acción del anillo de Oldham 50, situado entre la espiral orbital 30 y la espiral fija 20. Los álabes de las espirales interactúan de manera convencional, el vapor es transportado desde la lumbrera de entrada 21, comprimido dentro de las cámaras en forma de media luna selladas y descargado al interior de la carcasa de accionamiento 60 a través de la lumbrera de descarga 39. La espiral fija 20 también tiene un rebaje ciego 29 de "lumbrera de espejo" que ayuda al proceso del flujo de descarga.When motor 70 is energized, which rotates motor shaft 71 and drive 40, orbital scroll 30, as described above, is driven in a circular path while orbital scroll vane 32 is supported radially. against the fixed scroll vane 22. The orbital scroll 30 is prevented from any rotational movement by the action of the Oldham ring 50, located between the orbital scroll 30 and the fixed scroll 20. The scroll vanes interact in a conventional manner, steam is conveyed from inlet port 21, compressed within sealed crescent-shaped chambers, and discharged into drive housing 60 through discharge port 39. Fixed scroll 20 also has a blind recess 29 of "mirror port" that helps the discharge flow process.

La lumbrera de descarga de alta presión 39 a través del suelo de la espiral orbital dirige todo el flujo de descarga hacia el sistema de cojinete de accionamiento, lo cual es inusual, si no único, en la práctica actual de las espirales. La disposición normal hace que la descarga fluya a través de la espiral fija 20 (con una lumbrera pasante abierta en lugar del rebaje ciego 29 de lumbrera de espejo) reservando el espacio tras la espiral orbital 30 para los sistemas de cojinete, accionamiento y lubricación que se mantienen intencionadamente separados del flujo directo a través del compresor. The high pressure discharge port 39 through the floor of the orbital scroll directs all discharge flow to the drive bearing system, which is unusual, if not unique, in current scroll practice. The normal arrangement has the discharge flow through the fixed scroll 20 (with an open through port instead of the mirror port blind recess 29) reserving the space behind the orbital scroll 30 for the bearing, drive and lubrication systems that they are intentionally kept separate from the direct flow through the compressor.

En un circuito convencional de refrigeración o acondicionamiento de aire en bucle cerrado, un porcentaje del lubricante del compresor circula por todo el sistema en un momento dado. Esto se debe en gran parte a la dificultad inherente de separar completamente el lubricante del flujo de refrigerante. Los diseños de compresores convencionales capturan tanto lubricante de retorno como sea posible y lo devuelven a un sumidero interno para reponer el lubricante que se pierde en el flujo de descarga del mecanismo de compresión. Cuando se aplica a un sistema en bucle cerrado, la presente invención dirige todo el lubricante de retorno directamente a las cámaras de compresión y descarga la totalidad del flujo combinado de refrigerante y lubricante en la galería de accionamiento 12, que es el espacio definido por la combinación de la espiral fija 20, la carcasa de accionamiento 60 y el motor 70. La galería de accionamiento 12 contiene, o es adyacente a, todas las partes móviles críticas del compresor, incluyendo el artefacto de accionamiento 40 con el cojinete de accionamiento 45, el anillo de Oldham 50, la interfaz deslizante de punta a suelo entre la espiral fija 20 y la espiral orbital 30, y los cojinetes del árbol del motor. In a conventional closed-loop refrigeration or air conditioning circuit, a percentage of the compressor lubricant circulates throughout the system at any given time. This is largely due to the inherent difficulty of completely separating the lubricant from the coolant flow. Conventional compressor designs capture as much return lubricant as possible and return it to an internal sump to replenish lubricant lost in the discharge flow of the compression mechanism. When applied to a closed-loop system, the present invention directs all return lubricant directly to the compression chambers and discharges the entire combined flow of refrigerant and lubricant into drive gallery 12, which is the space defined by the combination of fixed scroll 20, drive casing 60, and motor 70. Drive gallery 12 contains, or is adjacent to, all critical moving parts of the compressor, including drive gear 40 with drive bearing 45, the Oldham ring 50, the tip-to-ground sliding interface between the fixed scroll 20 and the orbital scroll 30, and the motor shaft bearings.

Son bien conocidos en la técnica los diseños de los llamados compresores de lado alto, tanto con espiral como sin espiral, en los que todo el flujo de retorno pasa a través del mecanismo de compresión y se descarga en el espacio de accionamiento mecánico que opera a presión de descarga ambiente. Sin embargo, los diseños convencionales dirigen el flujo a través de una lumbrera de descarga situada en la espiral fija y a lo largo de una trayectoria separada de la exposición directa al accionamiento mecánico y al sumidero de lubricante. Estos proporcionan medios para separar el flujo de lubricante del flujo de vapor comprimido y devolver el lubricante a un sumidero controlado y aislado, desde el cual un sistema de bombeo de lubricante suministra lubricante a los cojinetes y al accionamiento de la espiral. Los diseños de compresores de lado bajo convencionales (es decir, producidos comercialmente) son muy similares en el sentido de que el flujo de lubricante se separa y se devuelve al sumidero, donde los medios de bombeo y distribución envían el lubricante al sistema de cojinetes y accionamiento. La diferencia más significativa es la presión de aspiración ambiente en el espacio del accionamiento mecánico y que el proceso de separación del lubricante se lleva a cabo corriente arriba, es decir, antes del dispositivo de compresión en lugar de después.Designs of so-called high-side compressors, both scroll and non-scroll, in which all of the return flow passes through the compression mechanism and is discharged into the mechanical drive space which operates through the compression mechanism are well known in the art. ambient discharge pressure. However, conventional designs direct the flow through a discharge port located in the stationary scroll and along a separate path from direct exposure to the mechanical drive and lubricant sump. These provide means to separate the flow of lubricant from the flow of compressed vapor and return the lubricant to a controlled and isolated sump, from which a lubricant pumping system supplies lubricant to the bearings and scroll drive. Conventional (i.e., commercially produced) low-side compressor designs are very similar in that the flow of lubricant is separated and returned to the sump, where pumping and distributing means deliver the lubricant to the bearing system and drive. The most significant difference is the ambient suction pressure in the mechanical drive space and that the lubricant separation process takes place upstream, ie before the compression device instead of after.

Los compresores lubricados por niebla, incluyendo los de tipo espiral y otros, también son bien conocidos en la técnica. Se aplican más comúnmente en aplicaciones de aire acondicionado de automoción u otras aplicaciones pequeñas de aire acondicionado y refrigeración para transporte. Sin embargo, por regla general, son diseños de lado bajo, con el flujo de descarga saliendo del compresor desde un accesorio conectado directamente a una lumbrera de descarga situada en la espiral fija.Mist-lubricated compressors, including scroll and other types, are also well known in the art. They are most commonly applied in automotive air conditioning applications or other small transportation air conditioning and refrigeration applications. However, they are generally low side designs, with the discharge flow exiting the compressor from a fitting connected directly to a discharge port on the fixed scroll.

Todos y cada uno de los lubricantes y vapores que pasen a través del compresor 10 se descargarán a través de la lumbrera 39, a través y alrededor del cojinete de accionamiento 45, y hasta la galería de accionamiento 12. El vapor comprimido sale de la galería de accionamiento 12 a través de la lumbrera de salida 69 junto con cualquier lubricante que esté siendo arrastrado por el flujo de vapor. En esta realización, la lumbrera 69 se encuentra en la parte superior de la galería de accionamiento 12, en un esfuerzo por permitir que la gravedad recoja el lubricante en el lado opuesto y en el fondo de la galería de accionamiento 12. Se pueden agregar otros medios, tales como pantallas o deflectores dentro de la galería de accionamiento 12, o alrededor de la lumbrera 69, para separar aún más el flujo de lubricante y tender a retener el lubricante dentro de la galería de accionamiento 12. De esta forma, la galería de accionamiento 12 tiende a actuar como un sumidero de lubricante, pero que no se gestiona. No existen medios para el bombeo o distribución del lubricante. Cualquier suministro de lubricante desde el fondo de la galería de accionamiento 12 se realizará a través de la acción de salpicadura de las piezas móviles y el flujo de vórtice turbulento impulsado por el artefacto de accionamiento rotativo 40. Siempre que el lubricante retorne desde el sistema hasta el compresor 10 a través del flujo de aspiración, no hay necesidad de una reserva de lubricante en la galería de accionamiento 12. Sin embargo, si queda más lubricante residente en la galería de accionamiento 12, eso permitirá un menor porcentaje de circulación de lubricante por el sistema, lo cual es generalmente deseable. Esto también proporciona una reserva de lubricante para las piezas móviles críticas en caso de una pérdida transitoria de retorno de lubricante.Any and all lubricants and vapors passing through compressor 10 will be discharged through port 39, through and around drive bearing 45, and into drive gallery 12. Compressed vapor exits gallery 12 through outlet port 69 along with any lubricant that is being entrained in the steam flow. In this embodiment, port 69 is located at the top of drive gallery 12, in an effort to allow gravity to pick up lubricant on the opposite side and bottom of drive gallery 12. Others may be added. means, such as screens or baffles within drive gallery 12, or around port 69, to further separate the flow of lubricant and tend to retain lubricant within drive gallery 12. In this way, the gallery Drive 12 tends to act as a lubricant sump, but that is not managed. There are no means for pumping or distributing the lubricant. Any supply of lubricant from the bottom of drive gallery 12 will be through the splashing action of moving parts and turbulent vortex flow driven by rotary drive 40. As long as lubricant returns from the system to compressor 10 through the suction flow, there is no need for a lubricant reserve in drive gallery 12. However, if there is more resident lubricant in drive gallery 12, that will allow a lower percentage of lubricant circulation per the system, which is generally desirable. This also provides a reserve of lubricant for critical moving parts in the event of a transient loss of lubricant return.

La presión de descarga que actúa sobre la espiral orbital 30 por el lado del cubo de accionamiento sirve para cargarla contra la espiral fija 20, en oposición a la fuerza axial generada por la presión interna que tiende a separar las espirales. De esta manera, las espirales se cargan a presión entre sí para hacer un contacto de sellado efectivo entre las superficies de punta y de suelo.The discharge pressure acting on the orbital scroll 30 from the drive hub side serves to bias it against the fixed scroll 20, in opposition to the axial force generated by internal pressure which tends to separate the scrolls. In this manner, the coils are pressure loaded against each other to make effective sealing contact between the tip and ground surfaces.

Durante la fase de arranque del compresor, los lados de descarga y aspiración están a la misma presión, por lo que no existe ninguna fuerza para empujar las espirales una contra otra. Sin embargo, al arrancar aparece casi inmediatamente una presión, generada internamente por la acción de compresión dentro del conjunto de espirales, que empuja la espiral orbital 30 y tiende a separarla de la espiral fija 20. Durante esta fase de arranque, las almohadillas antiempuje 33, adyacentes a las caras planas 34 de la espiral orbital 30, apoyan contra la cara plana 62 de la carcasa de accionamiento 60. Esto necesariamente da como resultado una holgura axial entre la espiral orbital 30 y la espiral fija 20 que permite fugas entre los volúmenes de compresión adyacentes. Esta fuga da como resultado un rendimiento y un flujo a través del compresor 10 degradados. Sin embargo, si la holgura axial se controla dentro de unos límites razonables, el compresor 10 generará suficiente flujo para crear una contrapresión opuesta a la restricción o carga del sistema, hasta que se desarrolle suficiente presión para superar la fuerza de separación axial del gas y para cargar axialmente la espiral orbital 30 contra la espiral fija 20. De esta manera, el compresor se "ceba" a sí mismo tras un arranque con la presión equilibrada.During the compressor start-up phase, the discharge and suction sides are at the same pressure, so there is no force to push the scrolls against each other. However, at start-up a pressure appears almost immediately, generated internally by the compressive action within the scroll set, which pushes the orbital scroll 30 and tends to separate it from the fixed scroll 20. During this start-up phase, the anti-thrust pads 33 , adjacent the flats 34 of the orbital scroll 30, bear against the flat face 62 of the drive housing 60. This necessarily results in an axial clearance between the orbital scroll 30 and the stationary scroll 20 which allows leakage between the volumes. adjacent compression. This leakage results in degraded performance and flow through the compressor 10. However, if the axial clearance is controlled within reasonable limits, the compressor 10 will generate enough flow to create a back pressure opposite the system restriction or load, until enough pressure is developed to overcome the axial gas separation force and to axially load the orbital scroll 30 against the stationary scroll 20. In this way, the compressor "primes" itself after a start with balanced pressure.

Después de salir de la galería de accionamiento 12 a través de la lumbrera 69, el vapor comprimido fluye hacia la cámara de motor 14, donde el vapor absorbe el calor producido por el motor, es decir, el motor es enfriado por el flujo de vapor. Después de fluir alrededor del motor, el vapor sale del compresor a través del conducto de descarga 89. En la presente invención, el conducto de descarga 89 está colocado en el fondo de la cámara de motor 14 para evitar la creación de "trampas" o bolsas en las que podría acumularse el lubricante fuera del flujo de vapor principal. Cualquier lubricante arrastrado por el flujo de vapor de descarga será arrastrado por el flujo y la fuerza de la gravedad hasta el conducto de descarga 89 y fluirá de regreso al sistema para ser devuelto nuevamente al compresor una vez más. After exiting drive gallery 12 through port 69, the compressed steam flows into engine chamber 14, where the steam absorbs the heat produced by the engine, i.e. the engine is cooled by the flow of steam. . After flowing around the engine, the vapor exits the compressor through discharge conduit 89. In the present invention, discharge conduit 89 is positioned at the bottom of engine chamber 14 to prevent the creation of "traps" or pockets where lubricant could accumulate outside of the main steam flow. Any lubricant entrained in the discharge vapor flow will be entrained by the flow and force of gravity to the discharge line 89 and will flow back into the system to be returned to the compressor once again.

Claims (8)

REIVINDICACIONES 1. Una máquina de desplazamiento de tipo espiral, adaptada para mover un fluido de trabajo entre un entorno de baja presión y un entorno de alta presión, comprendiendo la máquina de desplazamiento de tipo espiral:1. A scroll type displacement machine, adapted to move a working fluid between a low pressure environment and a high pressure environment, the scroll type displacement machine comprising: una carcasa (80);a casing (80); un par de espirales que comprende una espiral orbital (30) y una espiral fija (20), teniendo dichas espirales fija y orbital unos respectivos álabes de espiral (22, 32) que se ajustan entre sí;a pair of scrolls comprising an orbital scroll (30) and a fixed scroll (20), said fixed and orbital scrolls having respective scroll vanes (22, 32) that fit together; un medio de anillo de Oldham (50) acoplado a dichas espirales fija y orbital (20, 30) para impedir la rotación de dicha espiral orbital (30) pero permitiendo que dicha espiral orbital (30) disfrute de un movimiento orbital alrededor de un eje de dicha espiral fija (20);an Oldham ring means (50) coupled to said fixed and orbital scrolls (20, 30) to prevent rotation of said orbital scroll (30) but allowing said orbital scroll (30) to enjoy orbital motion about an axis of said fixed spiral (20); un árbol de accionamiento rotativo (71) que tiene un eje de rotación y está adaptado para un movimiento rotativo alrededor de dicho eje de rotación;a rotary drive shaft (71) having an axis of rotation and adapted for rotary movement about said axis of rotation; un medio de cojinete (67) que soporta dicho árbol de accionamiento rotativo (71) dentro de dicha carcasa y permite que dicho árbol de accionamiento rotativo disfrute de un movimiento rotativo dentro de dicha carcasa;bearing means (67) supporting said rotary drive shaft (71) within said housing and allowing said rotary drive shaft to enjoy rotary motion within said housing; un medio de cojinete de accionamiento excéntrico (45) situado en dicho árbol de accionamiento, junto a dicho par de espirales, y acoplado funcionalmente a dicha espiral orbital (30) de tal modo que la rotación de dicho árbol de accionamiento corresponda al movimiento orbital de dicha espiral orbital;an eccentric drive bearing means (45) located on said drive shaft, adjacent said pair of scrolls, and operatively coupled to said orbital scroll (30) such that rotation of said drive shaft corresponds to orbital motion of said orbital spiral; encerrando dicha carcasa al menos dicho medio de cojinete de accionamiento excéntrico (45), al menos una parte de dicho par de espirales (20, 30) y al menos una parte de dicho árbol rotativo (71);said housing enclosing at least said eccentric drive bearing means (45), at least a portion of said pair of scrolls (20, 30) and at least a portion of said rotary shaft (71); teniendo dicha espiral fija (20) una lumbrera de baja presión (21) ubicada en una parte radialmente exterior del álabe de espiral (22) de la misma y comunicada con dicho entorno de baja presión;said fixed scroll (20) having a low pressure port (21) located in a radially outer portion of the scroll blade (22) thereof and in communication with said low pressure environment; teniendo dicha espiral orbital (30) una lumbrera de alta presión (39) dispuesta en una parte radialmente central del álabe de espiral (32) de la misma; ysaid orbital scroll (30) having a high pressure port (39) disposed in a radially central portion of the scroll blade (32) thereof; Y un recorrido interno acoplado a la lumbrera de alta presión (39) que da como resultado que dicho entorno de alta presión esté ubicado en el interior de dicha carcasa, yan internal path coupled to the high pressure port (39) resulting in said high pressure environment being located within said housing, and caracterizada por quecharacterized by what la lumbrera de alta presión (39) está situada, con relación a dicho medio de cojinete de accionamiento excéntrico (45), de tal manera que el fluido a alta presión pasa directamente desde la lumbrera de alta presión, por encima de dicho medio de cojinete de accionamiento excéntrico (45) y, desde allí, a través de una trayectoria de flujo, hasta dicho interior de dicha carcasa (80), por lo que el flujo de fluido sirve para pasar primero por encima del medio de cojinete de accionamiento y al menos de una superficie adyacente (36) de dicha espiral orbital (30). the high pressure port (39) is located, in relation to said eccentric drive bearing means (45), in such a way that the high pressure fluid passes directly from the high pressure port, above said bearing means eccentric drive bearing means (45) and thence through a flow path to said interior of said casing (80), whereby fluid flow serves to first pass over the drive bearing means and at less than one adjacent surface (36) of said orbital spiral (30). 2. La máquina de desplazamiento de tipo espiral de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho fluido de trabajo incluye lubricante arrastrado, y dicho recorrido interno está adaptado de tal manera que el lubricante arrastrado al entorno de alta presión dentro de dicha carcasa proporciona lubricación para al menos dicho medio de cojinete de accionamiento excéntrico (45).The scroll-type displacement machine according to claim 1, wherein said working fluid includes entrained lubricant, and said internal path is adapted such that entrained lubricant to the high pressure environment within said casing provides lubrication. for at least said eccentric drive bearing means (45). 3. La máquina de desplazamiento de tipo espiral de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicha máquina de tipo espiral está configurada como un compresor y dicho recorrido de fluido interno dirige el flujo de dicho fluido de trabajo en dirección desde dicho entorno de baja presión hacia dicho entorno de alta presión.The scroll type displacement machine according to claim 1, wherein said scroll type machine is configured as a compressor and said internal fluid path directs the flow of said working fluid in a direction from said low pressure environment towards said high pressure environment. 4. La máquina de desplazamiento de tipo espiral de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende adicionalmente una trayectoria en bucle cerrado para dicho fluido de trabajo en donde el fluido de trabajo sale por una lumbrera de presión (89) de dicha carcasa y retorna a dicha lumbrera de baja presión (21) de dicha espiral fija, y en donde dicho fluido de trabajo recircula a través de dicha máquina de espiral.4. The scroll type displacement machine according to claim 3, further comprising a closed loop path for said working fluid wherein the working fluid exits through a pressure port (89) of said casing and returns to said low pressure port (21) of said fixed scroll, and wherein said working fluid is recirculated through said scroll machine. 5. La máquina de desplazamiento de tipo espiral de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho medio de cojinete de accionamiento excéntrico (45) está formado como un módulo de accionamiento excéntrico (40) que también incluye un contrapeso primario (48) fijado al mismo y un contrapeso secundario (49) fijado a dicho módulo de accionamiento (40) y separado axialmente de dicho contrapeso primario, por lo que el contrapeso primario y el contrapeso secundario están configurados para proporcionar un equilibrio rotacional estático y dinámico para dicha máquina de desplazamiento de tipo espiral; y en donde dicho contrapeso primario (48) y dicho contrapeso secundario (49) están situados entre dicho par de espirales (20, 30) y dicho medio de cojinete (67).The scroll type displacement machine according to claim 1, wherein said eccentric drive bearing means (45) is formed as an eccentric drive module (40) also including a primary counterweight (48) fixed to the itself and a secondary counterweight (49) attached to said drive module (40) and spaced axially from said primary counterweight, whereby the primary counterweight and secondary counterweight are configured to provide static and dynamic rotational balance for said displacement machine spiral type; and wherein said primary weight (48) and said secondary weight (49) are located between said pair of scrolls (20, 30) and said bearing means (67). 6. La máquina de desplazamiento de tipo espiral de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicha espiral fija tiene una pluralidad de superficies planas (54) en unos primeros planos que son paralelos a un eje orbital de la espiral orbital (30), y la espiral orbital tiene una pluralidad de superficies planas dispuestas en unos segundos planos paralelos a dicho eje orbital y perpendiculares a dichos primeros planos, y dicho medio de anillo de Oldham (50) está dividido por un plano lateral (56) en cuatro segmentos (57, 58) generalmente en forma de arco, incluyendo dos (57) de dichos cuatro segmentos un par de superficies (54) adaptadas para encajar de modo deslizante con las superficies planas (24) de dicha espiral fija (20), e incluyendo dos (58) de dichos cuatro segmentos incluyen un par de superficies (54) adaptadas para encajar de modo deslizante con las superficies planas (34) de dicha espiral orbital (30), para permitir un movimiento orbital entre la espiral fija y la espiral orbital pero para bloquear el movimiento rotacional relativo entre las mismas. The scroll-type displacement machine according to claim 1, wherein said fixed scroll has a plurality of flat surfaces (54) in first planes that are parallel to an orbital axis of the orbital scroll (30), and the orbital spiral has a plurality of flat surfaces arranged in second planes parallel to said orbital axis and perpendicular to said first planes, and said Oldham ring half (50) is divided by a lateral plane (56) into four segments (57 , 58) generally arc-shaped, two (57) of said four segments including a pair of surfaces (54) adapted to slidingly engage flat surfaces (24) of said fixed scroll (20), and including two ( 58) of said four segments include a pair of surfaces (54) adapted to slidingly engage flat surfaces (34) of said orbital scroll (30), to allow orbital motion between the fixed and orbital scroll. such but to block the relative rotational movement between them. 7. La máquina de desplazamiento de tipo espiral según la reivindicación 6, en donde dichos segmentos (57, 58) generalmente en forma de arco se solapan en dicho plano lateral (56), cada uno con un segmento adyacente de dichos segmentos en forma de arco, creando cuatro pares de zonas de solape.The scroll-type displacement machine of claim 6, wherein said generally arc-shaped segments (57, 58) overlap in said lateral plane (56), each with an adjacent one of said arc-shaped segments. arc, creating four pairs of overlap zones. 8. La máquina de desplazamiento de tipo espiral de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende una carcasa de accionamiento (60) que tiene una superficie (66) para encajar con una superficie (26) de la espiral fija (20), una superficie (62) sobre la que está montado un motor de accionamiento (70), estando dicho motor de accionamiento acoplado a dicho árbol de accionamiento rotativo (41), pasando dicho árbol de accionamiento rotativo (71) a través de un conducto (67) de dicha carcasa impulsora (60) hasta dicho medio de cojinete de accionamiento excéntrico (45). The scroll type displacement machine according to claim 1, comprising a drive casing (60) having a surface (66) for engaging a surface (26) of the fixed scroll (20), a surface (62) on which is mounted a drive motor (70), said drive motor being coupled to said rotary drive shaft (41), said rotary drive shaft (71) passing through a conduit (67) of said drive casing (60) to said eccentric drive bearing means (45).
ES18701983T 2017-01-11 2018-01-09 spiral type machine Active ES2905687T3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762444962P 2017-01-11 2017-01-11
PCT/US2018/012872 WO2018132344A1 (en) 2017-01-11 2018-01-09 Scroll-type machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2905687T3 true ES2905687T3 (en) 2022-04-11

Family

ID=61074565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES18701983T Active ES2905687T3 (en) 2017-01-11 2018-01-09 spiral type machine

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3568571B1 (en)
ES (1) ES2905687T3 (en)
WO (1) WO2018132344A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200085559A (en) * 2019-01-07 2020-07-15 엘지전자 주식회사 Motor operated compressor
CN112502969A (en) * 2020-11-05 2021-03-16 旭星新能源科技(苏州)有限公司 Modularized scroll compressor
DE102022111379A1 (en) * 2022-05-06 2023-11-09 OET GmbH Displacement machine based on the spiral principle

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2777415B2 (en) * 1989-08-10 1998-07-16 三洋電機株式会社 Scroll compressor
US5152682A (en) * 1990-03-29 1992-10-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Scroll type fluid machine with passageway for innermost working chamber
JP3509299B2 (en) * 1995-06-20 2004-03-22 株式会社日立製作所 Scroll compressor
JP3274814B2 (en) * 1996-12-27 2002-04-15 サンデン株式会社 Scroll fluid machine
JP4310960B2 (en) * 2002-03-13 2009-08-12 ダイキン工業株式会社 Scroll type fluid machinery
KR101462941B1 (en) * 2012-03-07 2014-11-19 엘지전자 주식회사 Horizontal type scroll compressor

Also Published As

Publication number Publication date
EP3568571A1 (en) 2019-11-20
EP3568571B1 (en) 2021-11-03
WO2018132344A1 (en) 2018-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9316227B2 (en) Compressor and oil-cooling system
ES2905687T3 (en) spiral type machine
CN101297117B (en) Scroll compressor
TW576896B (en) Scroll compressor
EP2020483B1 (en) Expander-compressor unit
US4527963A (en) Scroll type compressor with lubricating system
US10774833B2 (en) Scroll-type machine
US10859083B2 (en) Scroll compressor
US7186099B2 (en) Inclined scroll machine having a special oil sump
ES2219651T3 (en) SPIRAL COMPRESSOR.
CN111133197B (en) Scroll compressor having a scroll compressor with a suction chamber
US4934910A (en) Scroll-type fluid apparatus with radially compliant driving means
ES2365399T3 (en) SPIRAL COMPRESSOR
ES2863501T3 (en) Scroll compressor
ES2799875T3 (en) Scroll compressor
WO2016189801A1 (en) Cylinder-rotation-type compressor
JP7439690B2 (en) Compressor, compressor manufacturing method
US20020136652A1 (en) Electrically driven compressors and methods for circulating lubrication oil through the same
JP2008038915A (en) Compressor integrated with inflator
CN101900113B (en) Compressor and oil-cooling system
JP7119812B2 (en) compressor
JP7109666B2 (en) compressor
JP7233935B2 (en) scroll type fluid machinery
JP7119721B2 (en) compressor
CN102042230B (en) Scroll compressor lubrication system