ES2967282T3 - Resonador multietapa para compresor - Google Patents

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Ramons A Reba
Duane C Mccormick
David M Rockwell
Mark W Wilson
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Abstract

Un compresor tiene un puerto de entrada y un puerto de descarga. El puerto de descarga se comunica con una cámara de resonador. La cámara de resonador incluye una matriz de resonador de primera etapa y una matriz de resonador de segunda etapa aguas abajo de la matriz de resonador de primera etapa con un paso de conexión intermedio entre la primera y la segunda matriz de resonador. Cada una de las matrices de resonadores incluye un par de subporciones de matrices de resonadores espaciadas, incluyendo cada una de las subporciones una pluralidad de celdas que se extienden dentro de un miembro de alojamiento, y tienen una pared inferior y una pared exterior abierta que se comunica con el paso de flujo. con una pluralidad de orificios que se extienden hacia cada una de las células. Los orificios tienen un diámetro menor que el diámetro hidráulico de las celdas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Resonador multietapa para compresor
Esta solicitud se refiere a una distribución de resonadores proporcionada en dos etapas distintas para un compresor.
Los compresores se conocen y utilizan en cualquier número de aplicaciones. Una aplicación de compresor común es para un ciclo de refrigerante.
Un tipo de compresor es el denominado compresor de tornillo. En un compresor de tornillo, rotores que tienen roscas de engranaje que giran entre sí para comprimir y atrapar refrigerante.
La salida del compresor de tornillo puede tener pulsaciones que pueden plantear desafíos con respecto al sonido y la vibración en todo el sistema refrigerante. El documento US 2018/258936 A1 divulga un compresor y resonador que comprende un compresor de tornillo que tiene una lumbrera de descarga que descarga el flujo comprimido en un resonador de una sola etapa compuesto por múltiples celdas cubiertas por una cubierta perforada, el documento DE 202007005097 U1 divulga un compresor con un silenciador, donde el silenciador se monta en el compresor de manera que el silenciador puede hacerse girar en una disposición requerida y bloquearse en la posición en el alojamiento. El documento US 5208 429 A divulga una válvula de retención predispuesta por peso en un silenciador reflectante de un compresor de tornillo, dando como resultado un volumen más pequeño de fluido comprimido que queda atrapado al final de un funcionamiento de compresor.
Desde un primer aspecto se proporciona un compresor que tiene una lumbrera de entrada y una lumbrera de descarga. La lumbrera de descarga se comunica en una cámara de resonador. La cámara de resonador incluye una primera de resonador de etapa y una segunda distribución de resonadores de etapa aguas abajo de la primera distribución de resonadores de etapa con un pasaje de conexión intermedio entre la primera y segunda disposición de resonador y una lumbrera de salida que sale de la cámara de resonador. El pasaje de conexión comunica la lumbrera de descarga a la lumbrera de salida, y pasa a través de las distribuciones primera y segunda de resonador. Cada una de las distribuciones primera y segunda de resonador incluye un par de subpartes de distribuciones de resonador espaciadas. Cada una de las subpartes incluye una pluralidad de celdas que se extienden adentro de un miembro de alojamiento, y que tienen una pared inferior y una pared exterior abierta que se comunican con el pasaje de conexión. Una pluralidad de orificios se extienden adentro de cada una de las celdas, teniendo los orificios un diámetro más pequeño que un diámetro hidráulico de las celdas.
Los orificios se pueden formar en una placa perforada que encierra la pluralidad de celdas.
El pasaje de conexión puede tener un área de flujo no circular, al menos sobre una parte de su longitud, y definida perpendicular a una dirección de flujo entre las distribuciones primera y segunda de resonador de etapa.
Una de las subpartes de cada una de las etapas primera y segunda puede formarse en caras exteriores opuestas de un solo miembro de alojamiento.
Puede haber una cubierta de cojinete conectada a la lumbrera de descarga y que tiene una cara que mira hacia fuera de la lumbrera de descarga y formada con una pluralidad de celdas para formar una primera subparte de la primera distribución de resonadores de etapa y un miembro de alojamiento intermedio que es el único miembro de alojamiento y una cubierta exterior que tiene una cara que mira hacia una de las caras del alojamiento intermedio y formada con una pluralidad de celdas para formar una segunda de las subpartes de la segunda etapa.
El pasaje de conexión puede formarse en los miembros de alojamiento intermedios.
El compresor puede ser un compresor de tornillo.
En el compresor de tornillo puede haber dos rotores.
Puede haber tres rotores en el compresor de tornillo, y dos de las lumbreras de descarga pueden estar en comunicación con una sola de la lumbrera de salida.
Puede haber un par de las primeras distribuciones de resonador de etapa con uno del par de las primeras distribuciones de resonador de etapa que se comunican con cada una de las lumbreras de descarga. El par de primeras distribuciones de resonador de etapa pueden comunicarse ambas con una sola de las segundas distribuciones de resonador de etapa.
Una profundidad promedio en las celdas medida entre una cara interior de la placa perforada y la pared inferior de la celda puede definirse como una primera distancia. Una segunda distancia puede definirse como un diámetro hidráulico promedio de las celdas y una relación de la primera distancia a la segunda distancia puede estar entre 0,025 y 25.
Un diámetro de los orificios puede definirse como una tercera distancia y una relación de la primera distancia a la tercera distancia puede estar entre 0,5 y 500.
Una profundidad promedio en las celdas medida entre una cara interior de la placa perforada y la pared inferior de la celda puede definirse como una primera distancia. Las placas perforadas de los sublados opuestos pueden separarse una cuarta distancia y una relación de la primera distancia a la cuarta distancia puede estar entre 0,1 y 100.
El pasaje de conexión puede tener un área de flujo no circular, al menos sobre una parte de su longitud, y definida perpendicular a una dirección de flujo entre las distribuciones primera y segunda de resonador de etapa.
Una de las subpartes de cada una de las etapas primera y segunda puede formarse en caras exteriores opuestas de un solo miembro de alojamiento.
Puede haber una cubierta de cojinete conectada a la lumbrera de descarga y que tiene una cara que mira hacia fuera de la lumbrera de descarga y formada con una pluralidad de celdas para formar una primera subparte de la primera distribución de resonadores de etapa y un miembro de alojamiento intermedio que es el único miembro de alojamiento y una cubierta exterior que tiene una cara que mira hacia una de las caras del alojamiento intermedio y formada con una pluralidad de celdas para formar una segunda de las subpartes de la segunda etapa.
Una profundidad promedio en las celdas medida entre una cara interior de la placa perforada y la pared inferior de la celda puede definirse como una primera distancia. Una segunda distancia puede definirse como un diámetro hidráulico promedio de las celdas y una relación de la primera distancia a la segunda distancia puede estar entre 0,025 y 25.
Un diámetro de los orificios puede definirse como una tercera distancia y una relación de la primera distancia a la tercera distancia puede estar entre 0,5 y 500.
Una profundidad promedio en las celdas medida entre una cara interior de la placa perforada y la pared inferior de la celda puede definirse como una primera distancia. Las placas perforadas de los sublados opuestos pueden separarse una cuarta distancia y una relación de la primera distancia a la cuarta distancia puede estar entre 0,1 y 100.
Una profundidad promedio en las celdas medida entre una cara interior de la placa perforada y la pared inferior de la celda puede definirse como una primera distancia. Las placas perforadas de los sublados opuestos pueden separarse una cuarta distancia y una relación de la primera distancia a la cuarta distancia puede estar entre 0,1 y 100.
Ahora se describirán en mayor detalle ciertas realizaciones ejemplares, solo a modo de ejemplo, y con referencia a los dibujos adjuntos en los que:
La Figura 1 muestra esquemáticamente un ciclo de refrigerante.
La Figura 2 muestra una primera cámara de resonador.
La Figura 3 muestra un detalle de la cámara de la Figura 2.
La Figura 4A muestra un primer lado de una distribución de resonadores.
La Figura 4B muestra un lado opuesto de la distribución de resonadores.
La Figura 4C muestra un detalle de una parte de las distribuciones de resonadores de las Figuras 4A o 4B. La Figura 4D muestra una alternativa.
La Figura 5 muestra los pasajes de flujo en las Figuras 2 y 3 de la cámara de resonador.
La Figura 6 muestra una segunda realización.
La Figura 7 muestra pasajes de flujo en la segunda realización.
La Figura 8 muestra detalles de los pasajes de flujo.
La Figura 9 muestra una vista adicional de la realización de la Figura 6.
La Figura 1 muestra un ciclo de refrigerante 20 que tiene un compresor 21 con dos rotores de tornillo engranados 22 y 24. Un experto en esta técnica reconoce que el refrigerante puede entrar en el compresor a través de una entrada 11, ser comprimido por los rotores 22 y 24, y salir del compresor 21 a través de una salida de descarga 26. Una cámara de resonador 28 se muestra aguas abajo de la descarga 26 y tiene una lumbrera de salida 30 que sale de un alojamiento.
Aguas abajo de la salida 30, una línea de flujo 19 comunica el refrigerante a un condensador 17, una válvula de expansión 16 y a un evaporador 13. Un fluido a enfriar se muestra en 15 y puede ser aire o agua que se puede utilizar para enfriar otra ubicación. Aguas abajo del evaporador 13 el refrigerante vuelve a la entrada 11.
Como se ha mencionado anteriormente, en particular con respecto a los compresores de tornillo, hay pulsaciones en el flujo que salen de la lumbrera de descarga 26 y la lumbrera de salida 30. La cámara de resonador 28 se destina de este modo a minimizar estas pulsaciones.
La Figura 2 muestra una primera realización. Como se muestra, el refrigerante que sale de la lumbrera de descarga 26 se encuentra con una ruta de flujo enrevesada. La salida 30 se espacia de la descarga 26 por una primera distribución de resonadores 46, un pasaje de conexión 49 que no contiene resonador y una segunda ubicación de distribución de resonadores 48. Como se explicará a continuación, las distribuciones de resonadores 46 y 48 se forman en parte por cavidades o celdas formadas en un divisor de etapa 42, que también forma al menos una parte del pasaje de conexión 49 que no contiene resonador. También hay celdas formadas en una cubierta de cojinete 119 en un lado opuesto de las celdas en el divisor de etapa 42 para formar la distribución de resonadores 46. La cubierta de cojinete 119 se muestra para alojar los cojinetes 800 (mostrados esquemáticamente) para los rotores 22/24. También hay celdas dentro de una placa de cubierta 44 que también contiene la lumbrera de salida 30. Estas celdas forman parte de la distribución de resonadores 48.
La Figura 3 muestra detalles del flujo de la Figura 2. Una válvula de retención 50 cierra la lumbrera de descarga 26 y pivota alrededor de un pasador de pivote 52 al cerrarse. Un tope 54 se funde en el divisor de etapa 42. En cada ubicación se muestra una única celda 74, pero como se explicará a continuación, hay múltiples celdas en cada ubicación. Se muestran placas perforadas de cubierta 70 y están perforadas como se explicará con más detalle a continuación.
El pasaje 49 puede ser una ruta de flujo no circular que mejora el área de exposición del campo de sonido con las cavidades de absorción de sonido.
La Figura 4A muestra un detalle de un lado de la distribución de resonadores 46 y, en particular, la montada en la cubierta de cojinete 119. Como se muestra, la válvula de retención 50 se rodea por un distribución de resonadores que incluye una pluralidad de celdas 74 separadas por paredes 76. La placa 70 se forma por una pluralidad de perforaciones 72.
La Figura 4B muestra el lado opuesto de la distribución de resonadores 46. De nuevo, en el lado opuesto de la distribución de resonadores 46 está el tope de válvula de retención 54 formado en el divisor de etapa 42. Además, hay celdas 74 separadas por la pared 76. La placa perforada 70 tiene perforaciones u orificios 72. El flujo pasa alrededor de un divisor de flujo 99 y luego pasa al pasaje de conexión 49 antes de alcanzar la segunda distribución de resonadores. Esto crea la sección transversal no circular (definida perpendicularmente a una dirección de flujo general entre las distribuciones 46 y 48) como se ha mencionado anteriormente. Obsérvese que la sección transversal no tiene por qué ser no circular en toda su longitud, ya que la Figura 4B tiene una parte cilíndrica 800 cerca de un extremo aguas abajo. La Figura 4D muestra un divisor de flujo 699 y una sección transversal 499 que no es circular a lo largo de toda su longitud.
La Figura 4C muestra un detalle que es común a las distribuciones de resonadores en ambos lados de cada etapa. Como se muestra, las celdas 74 se separan por las paredes 76. Se ilustra una pared interior o inferior 75. La placa 70 se muestra cubriendo una pared exterior abierta de la celda 74 opuesta a la pared inferior 75. Como puede apreciarse a partir de esta Figura, hay una pluralidad de orificios 72 asociados con cada celda 74. En realizaciones, puede haber de 10 a 70 orificios por celda de promedio y en un ejemplo 50.
Una primera distancia d<1>se define entre una superficie interior 600 de la placa 70 y la pared 75. Una segunda dimensión d<2>se define como un diámetro hidráulico promedio para la celda 74. Una tercera distancia d3 se define como un diámetro medio de los orificios 72. Una cuarta dimensión d4 se define como una distancia entre las caras exteriores 601 de las placas opuestas 70. En realizaciones, una relación de d<1>a d<2>está entre 0,025 y 25. Una relación de di a d3 estaba entre 0,5 y 500. Una relación de di a d4 estaba entre 0,1 y 100.
En realizaciones, la cubierta o placa perforada 70 tiene un grosor característico entre las superficies 600 y 601. El valor d3 puede estar relacionado con este grosor característico, y puede ser 1,0-2,0 del grosor característico. Los valores d3 pueden ser de 1,5 mm a 6,0 mm, y el grosor característico puede ser de 1,0 a 5,0 mm y más estrechamente de 1,5 a 3,0 mm. La superficie de la placa de cubierta puede estar entre 60 a 10 por ciento de espacio de orificio, en comparación con la estructura sólida. El diámetro hidráulico d<2>puede definirse con relación a una longitud de onda para frecuencias de sonido de una preocupación particular. Como ejemplo, un diámetro hidráulico ejemplar podría ser de 0,25 a 0,50 veces la longitud de onda. Los diámetros hidráulicos de ejemplo, o d<2>, pueden estar entre 10 mm y 50 mm. La profundidad d<1>puede estar entre 2 mm y 50 mm, más estrechamente 3 mm y 35 mm, e incluso más estrechamente 5 y 25 mm.
Las distribuciones de resonadores funcionan moviendo cíclicamente las pulsaciones a través de los orificios más pequeños 72 en las celdas ampliadas 74, y luego retroceden a través de la pluralidad de orificios asociados con cada celda. Tal resonador es más eficaz que el silenciador típico o la estructura amortiguadora de pulsaciones. Como ejemplo, esta divulgación podría proporcionarse añadiendo menos de 30 cm (un pie) de longitud axial con la segunda distribución de resonadores de etapa.
Si bien se muestra una placa perforada, se pueden usar otras formas de formar orificios. Las celdas 74 pueden moldearse en los varios miembros de alojamiento.
La Figura 5 muestra las rutas de flujo desde la salida de descarga 126 hasta la lumbrera de salida 130. Estas superficies se muestran con la adición del número 100, ya que son opuestas a la estructura mostrada en las figuras anteriores. Es decir, esta Figura muestra áreas de flujo formadas por la estructura mostrada en las Figuras anteriores. Se muestran las dos distribuciones de resonadores 56 y 58, de manera que el modelo general 160 muestra la ruta de flujo completa.
La figura 6 muestra una segunda realización 200 en donde hay tres rotores 202/204/206, y dos lumbreras de descarga 208 que conducen al resonador 210, y una única lumbrera de salida 212.
La Figura 7 muestra la ruta de flujo para una lumbrera de descarga 208 a través de un pasaje 226 definido entre la distribución de resonadores 501 que tiene partes 224 y 226 formadas en un cojinete o carcasa de salida 220 y un divisor de etapa 222. El divisor de etapa 222 tiene el pasaje no circular 230 que está entre la distribución de resonadores 500 y 501. En esta realización, como se apreciará a partir de la siguiente descripción, la estructura de la Figura 4A/4B ilustra mejor las estructuras de distribución de resonadores.
La segunda distribución de resonadores 500 incluye partes 234 fundidas en el divisor de etapa 222, y partes 236 formadas en un alojamiento o cubierta de salida 238. Las placas y celdas perforadas para esta realización pueden seguir a la de la primera realización.
La Figura 8 muestra de nuevo los pasajes de flujo reales entre las lumbreras de descarga 208 y la lumbrera de salida 212. Los pasajes 308 y 312 forman los pasajes de flujo de lumbrera de descarga y lumbrera de salida. Hay un par de distribuciones de flujo 605 (para la distribución 501) y una única distribución de flujo 699 (para la distribución 500).
La Figura 9 es una vista de la estructura que incluye las lumbreras 208 que proporcionan pasajes que conducen a través de las celdas de la parte de resonador 226.
Si bien se describe un compresor de tornillo, la enseñanza de esta solicitud puede extenderse a otros tipos de compresores. Además, aunque se describe un resonador de dos etapas, se pueden usar tres e incluso más etapas. Como ejemplo, un divisor de etapa adicional 42 podría colocarse aguas abajo del divisor de etapa 42 como se muestra en la Figura 3, pero rotado 180°.
Aunque se ha descrito una realización de esta invención, un trabajador con experiencia ordinaria en esta técnica reconocerá que ciertas modificaciones entrarían dentro del alcance de esta divulgación. Las siguientes reivindicaciones determinan el verdadero alcance y contenido de esta invención.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un compresor (21) que comprende:
una lumbrera de entrada (11) y una lumbrera de descarga (26), dicha lumbrera de descarga (26) comunica a una cámara de resonador (28), incluyendo dicha cámara de resonador (28) una primera distribución de resonadores de etapa (46) y una segunda distribución resonadores de etapa (48) aguas abajo de dicho primera distribución de resonadores de etapa (46) con un pasaje de conexión (49) intermedio entre dichas distribuciones de etapa primera y segunda (46, 48) y una lumbrera de salida (30) que sale de la cámara de resonador, un pasaje de flujo comunica la lumbrera de descarga (26) a la lumbrera de salida (30), a través de las distribuciones de resonadores primera y segunda (46, 48); y
cada una de dichas distribuciones de resonadores primera y segunda (46, 48) incluye un par de subpartes de distribución de resonadores espaciadas, con cada una de dichas subpartes incluyendo una pluralidad de celdas (74) que se extienden en un miembro de alojamiento, y que tienen una pared inferior (75) y una pared exterior abierta que se comunica con el pasaje de flujo, con una pluralidad de orificios (72) que se extienden en cada una de dichas celdas (74), teniendo dichos orificios (72) un diámetro más pequeño que un diámetro hidráulico de dichas celdas (74).
2. El compresor (21) según la reivindicación 1, en donde dichos orificios (72) se forman en una placa perforada (70) que encierra dicha pluralidad de celdas (74), y/o en donde dicho pasaje de conexión (49) tiene un área de flujo no circular, al menos sobre una parte de su longitud, y definida perpendicular a una dirección de flujo entre dichas distribuciones primera y segunda de resonadores de etapa (46, 48).
3. El compresor (21) según la reivindicación 2, en donde una de dichas subpartes de cada una de dichas etapas primera y segunda (46, 48) se forma en caras exteriores opuestas de un único miembro de alojamiento.
4. El compresor (21) según la reivindicación 3, en donde hay una cubierta de cojinete (119) conectada a dicho orificio de descarga (26) y que tiene una cara orientada hacia fuera de dicho orificio de descarga (26) y formada con una pluralidad de celdas (74) para formar una primera subparte de dicha primera distribución de resonadores de etapa (46) y un miembro de alojamiento intermedio que es dicho miembro de alojamiento único y una cubierta exterior (44) que tiene una cara orientada hacia una de dichas caras de dicho alojamiento intermedio y formada con una pluralidad de celdas (74) para formar una segunda de dichas subpartes de dicha segunda etapa (48), y opcionalmente en donde dicho pasaje (49) se forma en los miembros de alojamiento intermedios.
5. El compresor (21) según la reivindicación 4, en donde dicho compresor (21) es un compresor de tornillo, y opcionalmente hay dos rotores (21, 22) en dicho compresor de tornillo (24).
6. El compresor (21) según la reivindicación 5, en donde hay tres rotores (202, 204, 206) en dicho compresor de tornillo, y hay dos de dichas lumbreras de descarga (208) que se comunican con una sola de dicha lumbrera de salida (212).
7. El compresor (21) según la reivindicación 6, en donde hay un par de dichas primeras distribuciones de resonadores de etapa (501) con uno de dichos pares de dichas primeras distribuciones de resonadores de etapa que se comunican con cada una de dichas lumbreras de descarga (208), y dicho par de distribuciones de resonadores de primera etapa (501) que se comunican ambos con una sola de dichas distribuciones de resonadores de segunda etapa (500).
8. El compresor (21) según la reivindicación 5, en donde una profundidad en dichas celdas medida entre una cara interior (600) de dicha placa perforada (70) y dicha pared inferior (75) de dicha celda (75) se define como una primera distancia, y una segunda distancia se define como un diámetro hidráulico de dichas celdas (74) y una relación de dicha primera distancia a dicha segunda distancia está entre 0,025 y 25.
9. El compresor (21) según la reivindicación 8, en donde un diámetro de dichos orificios (72) se define como una tercera distancia y una relación de dicha primera distancia a dicha tercera distancia está entre 0,5 y 500.
10. El compresor (21) según la reivindicación 9, en donde dichas placas perforadas (70) de dichos sublados opuestos se separan por una cuarta distancia y una relación de dicha primera distancia a dicha cuarta distancia está entre 0,1 y 100.
11. El compresor (21) según la reivindicación 1, en donde dicho pasaje de conexión (49) tiene un área de flujo no circular, al menos sobre una parte de su longitud, y definida perpendicular a una dirección de flujo entre dichas distribuciones primera y segunda de resonadores de etapa (46, 48).
12. El compresor (21) según la reivindicación 1, en donde una de dichas subpartes de cada una de dichas etapas primera y segunda (46, 48) se forma en caras exteriores opuestas de un único miembro de alojamiento.
13. El compresor (21) según la reivindicación 12, en donde hay una cubierta de cojinete (119) conectada a dicho orificio de descarga (26) y que tiene una cara orientada hacia fuera de dicho orificio de descarga (26) y formada con una pluralidad de celdas (74) para formar una primera subparte de dicha primera distribución de resonadores de etapa (46) y un miembro de alojamiento intermedio que es dicho miembro de alojamiento único y una cubierta exterior (44) que tiene una cara orientada hacia una de dichas caras de dicho alojamiento intermedio y formada con una pluralidad de celdas (74) para formar una segunda de dichas subpartes de dicha segunda etapa (48).
14. El compresor (21) según la reivindicación 2, en donde una profundidad en dichas celdas (74) medida entre una cara interior (600) de dicha placa perforada (70) y dicha pared inferior (75) de dicha celda (74) se define como una primera distancia, y una segunda distancia se define como un diámetro hidráulico de dichas celdas y una relación de dicha primera distancia a dicha segunda distancia está entre 0,025 y 25, y opcionalmente en donde un diámetro de dichos orificios (72) se define como una tercera distancia y una relación de dicha primera distancia a dicha tercera distancia está entre 0,5 y 500.
15. El compresor (21) según la reivindicación 14, en donde dichas placas perforadas (70) de dichos sublados opuestos se separan por una cuarta distancia y una relación de dicha primera distancia a dicha cuarta distancia está entre 0,1 y 100.
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