ES2968800T3 - Compresor de un solo tornillo de alta presión de succión con carga de equilibrio de empuje usando presión del sello del árbol y métodos relacionados - Google Patents

Abstract

Un conjunto de equilibrio de carga de empuje de alta presión de succión configurado para su uso con un compresor de un solo tornillo incluye un deflector de sellado que está enchavetado, para poder girar junto con, un eje de accionamiento del rotor principal del compresor de un solo tornillo. El deflector de sellado está configurado para crear una fuerza o carga para contrarrestar la fuerza axial del eje impulsor del rotor principal creada durante la rotación del eje impulsor del rotor principal usando el aceite presurizado usado para lubricar el sello mecánico del eje del compresor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Compresor de un solo tomillo de alta presión de succión con carga de equilibrio de empuje usando presión del sello del árbol y métodos relacionados

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a compresores de un solo tornillo y, en al menos un aspecto, a dichos compresores cuando se usan en un entorno o aplicación en donde se crea o se usa una alta presión de succión. En otro aspecto, la invención se refiere a métodos para usar y/u operar compresores de tipo un solo tornillo en una aplicación o entorno de alta presión de succión.

Antecedentes de la invención

Los compresores (por ejemplo, compresores de gas de tornillo rotatorio) se utilizan, por ejemplo, en sistemas de compresión (por ejemplo, sistemas de refrigeración) para comprimir gas refrigerante, como el Freon® (u otros refrigerantes R-12, R-13B1, R-22, R-502 y R-503), amoniaco, gas natural o similares. Un tipo de compresor de gas rotatorio emplea una carcasa en donde un árbol es accionado por un motor para accionar un solo rotor principal que tiene ranuras en espiral sobre el mismo, y dichas ranuras se engranan con un par de rotores de compuerta o de estrella en lados opuestos del rotor para definir las cámaras de compresión de gas. La carcasa se provee de dos lumbreras de succión de gas (una cerca de cada rotor de compuerta) y dos lumbreras de descarga de gas (una cerca de cada rotor de compuerta). En la carcasa se proporcionan dos conjuntos de válvulas de corredera dobles (un conjunto cerca de cada rotor de compuerta) y cada conjunto de válvulas de corredera comprende una válvula de succión (también denominada "válvula de corredera de capacidad") y una válvula de descarga (también denominada "válvula de corredera de volumen") para controlar una lumbrera de succión asociada y una lumbrera de descarga asociada, respectivamente.

El documento WO 2013/078132 A de Vilter Manufacturing LLC se refiere a un compresor de un solo tornillo. Los documentos de patente de EE. UU. n.os 4,610,612, 4,610,613 y 4,704,069, todas las cuales se asignan al mismo cesionario que la presente solicitud, describen un compresor de gas rotatorio de doble válvula de corredera del tipo descrito anteriormente. El documento GB 1026165 A se refiere a una máquina de rotor de tornillo conocida. Normalmente se emplean motores eléctricos para accionar rotores en compresores rotatorios y la carga y descarga del compresor se logra mediante la colocación de válvulas de corredera que controlan la admisión y descarga de gas hacia y desde las cámaras de compresión.

Sin embargo, se ha descubierto que, para los compresores actuales de tipo un solo tornillo, particularmente cuando la presión de succión aumenta sustancialmente de modo que los compresores funcionen en aplicaciones o ambientes de alta presión de succión (por ejemplo, mayor o igual a 20,7 bar (300 psi), también aumenta la carga axial sobre el árbol principal. Un resultado de la aplicación de una carga axial tan alta sobre el árbol principal es que la vida útil del cojinete disminuye (es decir, debido al aumento de carga sobre los cojinetes) y, en algunos casos, disminuye dramáticamente. Los compresores de un solo tornillo deben apagarse y ponerse fuera de servicio para realizar mantenimiento para reemplazar o reparar los cojinetes dañados.

Si bien es posible añadir cojinetes, distribuyendo así aún más la carga entre más componentes, o fabricar cojinetes especiales que tengan una mayor tolerancia a la carga, los cojinetes finalmente se desgastarán.

Por lo tanto, sería deseable proporcionar un compresor de un solo tornillo mejorado que pueda funcionar durante largos períodos de tiempo en un entorno de alta presión de succión sin la necesidad de reemplazar o reparar cojinetes que estén desgastados o dañados como resultado de dicha alta presión de succión y la resultante alta carga axial del árbol principal.

Compendio de la invención

Según la invención, se proporciona un compresor de un solo tornillo como se define en la reivindicación 1 adjunta. La presente invención se dirige además a un método como se define en la reivindicación independiente 8 adjunta. En las reivindicaciones dependientes adjuntas se definen realizaciones particulares. Según la divulgación, el conjunto de equilibrio de carga de empuje de alta presión de succión comprende un deflector de sellado que se enchaveta, para ser rotatorio junto con un árbol de accionamiento de rotor principal del compresor de un solo tornillo. El deflector de sellado se configura para crear una fuerza o carga para contrarrestar la fuerza axial del árbol de accionamiento de rotor principal creada durante la rotación del árbol de accionamiento de rotor principal usando el aceite presurizado usado para lubricar el sello mecánico de árbol del compresor.

Según al menos un aspecto de la invención, se proporciona un compresor de un solo tornillo que tiene un conjunto de equilibrio de carga de alta presión de succión. El compresor de un solo tornillo comprende una carcasa, un rotor principal asegurado dentro de la carcasa y accionado de forma rotatoria por un árbol de accionamiento de rotor principal alrededor de un eje de árbol de accionamiento de rotor principal. El rotor principal se acopla operativamente con una pluralidad de rotores de compuerta que también se aseguran dentro de la carcasa. El conjunto de equilibrio de carga de alta presión de succión comprende un deflector de sellado que se enchaveta para ser rotatorio junto con el árbol de accionamiento de rotor principal. El deflector de sellado se configura para crear una fuerza o carga para contrarrestar una fuerza axial del árbol de accionamiento de rotor principal creada durante la rotación del rotor principal. Ventajosamente, el conjunto de equilibrio de carga de alta presión de succión se estructura para ayudar a prevenir una carga excesiva en uno o más cojinetes de árbol durante el funcionamiento del compresor en una condición de presión de entrada o de succión alta (es decir, mayor o igual a 20,7 bar (300 psi)).

Según al menos un aspecto adicional de la invención, se proporciona un método para hacer funcionar un compresor de un solo tornillo en un entorno de alta presión de entrada o succión. El método comprende proporcionar el compresor de un solo tornillo y crear una condición de alta presión de entrada o de succión en donde se crea una presión de succión que es aproximadamente mayor o igual a 20,7 bar (300 psi). El compresor de un solo tornillo comprende una carcasa, un rotor principal que se asegura dentro de la carcasa y se acciona de manera rotatoria por un árbol de accionamiento de rotor principal alrededor de un eje de árbol de accionamiento de rotor principal, y se acopla operativamente con una pluralidad de rotores de compuerta que también se aseguran dentro de la carcasa y un conjunto de equilibrio de carga de alta presión de succión. El conjunto de equilibrio de carga de alta presión de succión comprende un deflector de sellado que se enchaveta para ser rotatorio junto con el árbol de accionamiento de rotor principal.

Otros diversos aspectos, objetos, características y realizaciones de la invención se describen con referencia a la siguiente memoria descriptiva, incluidos los dibujos.

A pesar de los ejemplos anteriores, la presente invención pretende abarcar una variedad de otras realizaciones que incluyen, por ejemplo, otras realizaciones que se describen con más detalle a continuación, así como otras realizaciones que están dentro del alcance de las reivindicaciones establecidas en esta memoria.

Breve descripción de los dibujos

Las realizaciones de la divulgación se describen con referencia a los dibujos adjuntos y tienen únicamente fines ilustrativos. La divulgación no se limita en su aplicación a los detalles de construcción o la disposición de los componentes ilustrados en los dibujos. La divulgación es capaz de otras realizaciones o de practicarse o llevarse a cabo de otras diversas maneras. Se utilizan números de referencia similares para indicar componentes similares. En los dibujos:

la FIG. 1 es una vista superior, parcialmente en sección transversal y con partes separadas, de un compresor de gas rotatorio ejemplar que emplea un rotor de un solo tornillo, un par de rotores de estrella o de compuerta y que tiene válvulas de corredera dobles (no visibles), según realizaciones. de la presente divulgación;

la FIG. 2 es una vista en sección transversal ampliada tomada a lo largo de la línea 2-2 de la FIG. 1 y que muestra un conjunto de válvulas de corredera doble en sección transversal;

la FIG. 3 es una ilustración esquemática de una parte del compresor de un solo tornillo de la FIG. 1;

la FIG. 4 es una ilustración esquemática del compresor de un solo tornillo de la FIG. 1, pero modificado para incluir un conjunto de equilibrio de carga de alta presión de succión, según realizaciones de la presente divulgación;

la FIG. 5 es una ilustración esquemática de una parte del compresor de un solo tornillo de la FIG. 4 que muestra el conjunto de equilibrio de carga de alta presión de succión con más detalle, según realizaciones de la presente divulgación;

la FIG. 6A es una vista ampliada del deflector de sellado de las FIGS. 4 y 5 que muestra la superficie exterior del deflector de sellado con más detalle, según realizaciones de la presente divulgación; y

la FIG. 6B es una vista ampliada del deflector de sellado de las FIGS. 4 y 5 que muestra una superficie exterior alternativa del deflector de sellado con más detalle, según realizaciones de la presente divulgación.

Descripción detallada

Haciendo referencia a las FIGS. 1 y 2, el número 10 designa una realización ejemplar de un compresor de gas rotatorio de un solo tornillo adaptado para su uso en un sistema de compresión, tal como un sistema de refrigeración (no mostrado), o similar. El compresor 10 comprende generalmente una carcasa de compresor 12, un solo rotor principal 14 montado para rotación en la carcasa 12, y un par de compuertas en forma de estrella o rotores en estrella 16 y 18 montados para rotar en la carcasa 12 y acoplados con el rotor principal 14.

El compresor 10 incluye además dos juegos de conjuntos de válvulas de corredera dobles 20 y 22 (en la FIG. 1 sólo se muestra el conjunto de válvulas de corredera 20) montados en la carcasa 12 y cooperables con el rotor principal 14 para controlar el flujo de gas hacia y desde las cámaras de compresión en el rotor principal 14.

La carcasa de compresor 12 incluye un orificio cilíndrico 24 en donde se monta de forma rotatoria el rotor principal 14. El orificio 24 se abre en su extremo de succión 27 (véase la FIG. 1) y se cierra por una pared del extremo de descarga 29 (no mostrada). El rotor principal 14, que es generalmente cilíndrico y tiene una pluralidad de ranuras helicoidales 25 formadas en él que definen cámaras de compresión, se provee de un árbol de rotor 26 que se soporta de forma rotatoria en extremos opuestos sobre conjuntos de cojinetes 28, 280 montados en la carcasa 12. En la realización mostrada, el conjunto de cojinete 28 comprende dos cojinetes de bolas angulares y el conjunto de cojinete 280 comprende un solo cojinete de rodillos. El árbol de rotor 26 acciona la rotación del rotor principal 14 alrededor de un eje de árbol de rotor principal.

La carcasa de compresor 12 incluye espacios 30 en su interior en donde los rotores de estrella o de compuerta 16 y 18 se montan de manera rotatoria y los rotores de compuerta 16 y 18 se ubican en lados opuestos (es decir, con una separación de 180 grados) del rotor principal 14. Cada uno de los rotores de estrella 16 y 18 tiene una pluralidad de dientes de engranaje 32 y se provee de un árbol de rotor 34 que se soporta de manera rotatoria en extremos opuestos sobre conjuntos de cojinetes 34A y 34B (la FIG. 2) montados en la carcasa 12. Cada uno de los rotores en estrella 16 y 18 rota sobre un eje que es perpendicular y está espaciado del eje de rotación del rotor principal 14. Cada diente 32 de cada uno de los rotores en estrella 16 y 18 se acopla sucesivamente a una ranura 25 en el rotor principal 14 cuando este último es accionado de manera rotatoria por un motor (no mostrado) y, en cooperación con la pared del orificio 24 y específicamente su pared extrema 29 (no mostrada), define una cámara de compresión de gas.

Los dos juegos de conjuntos de válvulas de corredera dobles 20 y 22 (en la FIG. 1 sólo se muestra el conjunto de válvulas de corredera 20) se ubican en lados opuestos (es decir, con una separación de 180 grados) del rotor principal 14 y se disponen de manera que queden por encima y por debajo (con respecto a la FIG. 2) de sus rotores en estrella asociados 16 y 18, respectivamente. Dado que los conjuntos 20 y 22 son idénticos entre sí, excepto en cuanto a su ubicación y al hecho de que son imágenes especulares entre sí, a continuación, sólo se describe en detalle el conjunto 20.

Con referencia a las FIGS.. 1 y 2, el conjunto de válvula de corredera doble 20 se ubica en una abertura 40 que se forma en una pared de carcasa 13 de la carcasa 12 que define el orificio cilíndrico 24. La abertura 40 se extiende a lo largo del orificio 24 y se abre en ambos extremos. La abertura 40 está limitada a lo largo de un borde por un miembro 44A, que tiene una superficie lisa 44 y una configuración de sección transversal curvada. La abertura 40 además se limita en su interior por dos zonas curvas 45 y 49 espaciadas axialmente (no mostradas). El espacio entre las zonas 45 y 49 (no mostradas) es un conducto de entrada de gas 70.

La abertura 40 está en su extremo de descarga y define una lumbrera de gas como se explica más adelante. El conjunto 20 comprende un carro de válvula de corredera 42 que se monta rígidamente en la abertura 40 y comprende además dos miembros o mecanismos de válvula de corredera móviles, concretamente, un miembro de válvula de corredera de volumen 48 y un miembro de válvula de corredera de capacidad 47. Los miembros de válvula de corredera 47 y 48 se montan de manera deslizante en el carro 42 para movimiento en direcciones paralelas al eje del rotor principal 14. En al menos algunas realizaciones, el miembro de válvula de corredera 47 puede comprender una capacidad de volumen y capacidad y, por lo tanto, puede denominarse miembro de válvula de corredera de "doble propósito". (Véase, por ejemplo, los documentos de patente de EE. UU. n.os 4,610,613, U.S. 4,704,069, U.S. 4,610,612, U.S. 7,891955 y U.S. 8,202,060.)

Todavía haciendo referencia a las FIGS. 1 y 2, la superficie trasera 71 (no mostrada) se enfrenta y se desliza sobre el lado delantero 53 (no se muestra) de la parte de placa 52 del carro 42. La superficie delantera 72 (no se muestra) se enfrenta a la superficie cilíndrica del rotor principal 14. Los bordes interiores 74 (no mostrados) de los miembros de válvula de corredera 47 y 48 se acoplan de manera deslizante entre sí. Los bordes exteriores 76 (no mostrados) de los miembros de válvula de corredera 47 y 48 se enfrentan y se acoplan de manera deslizante a las superficies curvas 44 adyacentes a la abertura 40 en el orificio 24. Los miembros de válvula de corredera 47 y 48 se aseguran de manera deslizante al carro 42 mediante miembros de sujeción 81 (no mostrados) y 82, respectivamente, que se aseguran a los miembros de válvula de corredera mediante tornillos 84 (dos de los cuales se ilustran en la FIG. 2). Los miembros de sujeción 81 (no mostrados) y 82 tienen partes de tronco 85 y 86 (no mostradas), respectivamente, que se extienden a través de las aberturas definidas por los numerales/superficies 56 y 57 (no mostradas), respectivamente, en el carro 42 y topan en las superficies traseras 70 de los miembros de válvula de corredera 47 y 48, respectivamente. Los tornillos 84 se extienden a través de los orificios 83 en los miembros de sujeción 81 (no mostrados) y 82 y se enroscan en los orificios roscados 87 en la parte trasera de los miembros de válvula de corredera 47 y 48.

En una realización, las válvulas de corredera se configuran y funcionan como se describe en la patente de EE. UU. n.° 8,202,060, titulada Compressor Having a High Pressure Slide Valve Assembly.

La FIG. 3 ilustra una parte del compresor de un solo tomillo de la FIG. 1 alrededor del cojinete de rodillos 28 y que muestra la cavidad de presión de sello 94, los sellos primero y segundo 92a, 92b y el deflector 91. Como se ilustra en la FIG. 3, la cavidad de presión de sello 94 es un espacio entre la carcasa principal 12 y el árbol principal 26 que está contenido por el cojinete de rodillos 280, los sellos 92a, 92b y la carcasa del sello 93.

Los sellos 92a, 92b evitan fugas de fluido (por ejemplo, gas) desde alrededor del punto donde el árbol del rotor 26 se extiende a través de la carcasa 12. En una realización, los sellos 92a, 92b se estructuran y colocan como se conoce en la técnica para trabajar con un fluido sellador, como por ejemplo aceite.

En particular, en tales realizaciones y como se muestra en la FIG. 3, el sello 92a se configura para rotar con el árbol principal 26, mientras que el sello 92b es un sello estacionario. En la cavidad de presión de sello 94 se introduce aceite o cualquier otro fluido de sellado adecuado para lubricar el cojinete de rodillos 280. El fluido de sellado (por ejemplo, aceite) está bajo presión para ser forzado a entrar en las cavidades de cojinete del cojinete de rodillos 280. Típicamente esta presión es presión diferencial, aunque en algunas realizaciones se puede utilizar una bomba.

Durante el funcionamiento del compresor, se proporciona una presión de succión. La presión de succión atrae el fluido (por ejemplo, gas) hacia el rotor principal 14. A medida que aumenta la presión de succión, crea una carga o fuerza de empuje que empuja el árbol de accionamiento de rotor principal longitudinal y axialmente hacia fuera lejos de los rotores de compuerta 16, 18. Este aumento de la presión de succión aumenta la carga sobre el conjunto de cojinetes 28 y, en algunos casos, puede aumentar o provocar desgaste/carga prematuros en los cojinetes del conjunto de cojinetes 28. Cuando se funciona a baja presión de succión (por ejemplo, menos de 20,7 bar (300 psi)), el deflector 91 interrumpe el flujo de fluido (por ejemplo, gas) a lo largo del árbol 26 y no crea carga ya que el deflector 91 se fija y une a la carcasa 12. Se requieren fuerzas de cancelación adicionales cuando el compresor 10 funciona a presiones más altas (por ejemplo, mayor o igual a 20,7 bar (300 psi), mayor o igual a 34,5 bar (500 psi), o desde mayor que 20,7 bar a 55,2 bar (300 psi a 800 psi). Cuando se funciona a presiones más altas, se puede usar un conjunto de equilibrio de carga de alta presión de succión 90 para equilibrar la fuerza longitudinal y axial hacia fuera y reducir la carga del conjunto de cojinete 28.

Las FIGS. 4 y 5 ilustran, según realizaciones de la presente divulgación, un compresor de un solo tornillo similar al que se muestra en la FIG. 3, pero modificado para incluir un conjunto de equilibrio de carga de alta presión de succión 90. Como se describe con más detalle a continuación, el conjunto de equilibrio de carga de alta presión de succión 90 utiliza la presión de aceite en la cavidad de presión de sello 94 creada durante el funcionamiento del compresor 10 para crear una fuerza que contrarresta la presión de empuje sobre el árbol 26.

Como se entenderá, el conjunto de equilibrio de carga de alta presión de succión 90 incluye estructuras que son similares o idénticas (en diseño o función) a las analizadas con respecto a la FIG. 3, con piezas/componentes similares etiquetados con números similares. Como se muestra, el conjunto de equilibrio de carga de alta presión de succión 90 comprende el cojinete de rodillos 280, el deflector 91, el par de sellos 92a, 92b, la carcasa de sello 93, la cavidad de presión de sello 94 y un deflector de sellado 95 posicionado entre el cojinete de rodillos 280 y los sellos de árbol 92a, 92b. En otras palabras, el deflector de sellado 95 se extiende adentro de la cavidad de presión de sellado 94 y es adyacente al cojinete de rodillos 280. En la realización mostrada, el deflector 91 también está adyacente al cojinete de rodillos 280, pero opuesto al deflector de sellado 95. El deflector 91 no está en el lado del cojinete de rodillos 280 expuesto a la cavidad de presión de sello 94.

Particularmente hay que tener en cuenta con respecto a las FIGS. 4 y 5, el conjunto de equilibrio de carga de alta presión de succión 90 incluye el deflector de sellado 95. El deflector de sellado 95 rota con el árbol principal 26 a través o por medio de una junta enchavetada 96 posicionada entre el árbol principal 26 (particularmente a lo largo de su diámetro o superficie exterior) y el deflector de sellado 95 (particularmente a lo largo de una superficie o diámetro interior).

En la realización mostrada, el deflector de sellado 95 se mueve con el árbol 26 cuando rota, lo que significa que no hay holgura entre el deflector de sellado 95 y el árbol 26 y, por lo tanto, no se requieren sellos adicionales. El deflector de sellado 95 se acerca pero no toca la superficie interior de la carcasa principal 12. Por lo tanto, se permite que el aceite pase desde la cavidad de presión de sello 94 al cojinete de rodillos 280. Como se muestra en la FIG. 6A, la superficie exterior del deflector de sellado 98 puede ser lisa y/o tener un contorno liso que coincida con el contorno de la superficie interior de la carcasa principal 12. En otras realizaciones, como se muestra en la FIG. 6B, la superficie exterior del deflector de sellado 98' puede contener una o más ranuras para formar un laberinto. En la realización mostrada en la FIG. 6B, la superficie exterior del deflector de sellado 98' incluye lo que parecen ser cuatro ranuras lineales en la sección transversal mostrada en la FIG. 5. Aunque la superficie exterior del deflector de sellado 98' puede contener de hecho cuatro ranuras lineales, en otras realizaciones las ranuras pueden ser no lineales para crear un laberinto más auténtico. En aún otras realizaciones, la superficie exterior del deflector de sellado 98', que un experto en la técnica entenderá que es esencialmente un anillo alrededor del árbol 26, puede tener una sola ranura que no sea lineal para crear un laberinto en la superficie exterior del deflector de sellado 98'.

El laberinto u otros canales/pasos sobre o dentro de la superficie exterior 98' del deflector de sellado 95' crean una resistencia adicional para que el aceite pase de un lado del deflector de sellado 95' al otro. La inclusión de un laberinto en la superficie 98' del deflector de sellado 95' aprovecha más fuerza en la cavidad 94 para contrarrestar la fuerza axial del árbol.

La una o más ranuras en la superficie exterior del deflector de sellado 98' pueden mecanizarse en la superficie exterior 98' o crearse con cualquier otro método adecuado. Las ranuras pueden tener una superficie lisa o irregular.

A medida que la presión de funcionamiento del compresor 10 aumenta a mayor o igual a 300 psi (por ejemplo, de 20,7 bar a 55,2 bar (300 psi a 800 psi), o mayor o igual a 34,5 bar (500 psi), la presión de succión crea una carga o fuerza de empuje que empuja el árbol de accionamiento de rotor principal 26 longitudinal y axialmente hacia fuera lejos de los rotores de compuerta 16, 18. Como se ha descrito anteriormente, la fuerza creada ventajosamente en la cavidad de presión de sello 94 contrarresta la fuerza axial principal del árbol 26. En la realización mostrada en las FIGS. 4 y 5, el deflector de sellado 95 recibe la mayor parte de la presión generada en la cavidad de presión de sellado 94. Debido a que el deflector de sellado 95 se conecta de forma segura con el árbol principal 26, la presión ejercida sobre el deflector de sellado 95 también contrarresta la fuerza axial principal del árbol principal 26. El deflector de sellado 95 se configura para crear una fuerza o carga para contrarrestar la fuerza axial del árbol de accionamiento de rotor principal 26 usando el aceite presurizado usado para lubricar el sello de árbol mecánico 92a del compresor 10. Como resultado, la fuerza sobre el conjunto de cojinete 28 se reduce o elimina.

Como se muestra particularmente en la FIG. 5, el deflector de sellado 95 se une al árbol principal 26 para rotar con el árbol principal 26 a través del chavetero 96. Un chavetero es una junta mecánica utilizada para conectar un elemento rotatorio, en este caso el deflector de sellado 95, a un árbol, tal como el árbol principal 26. En la realización mostrada, el árbol 26 se modifica para incluir una ranura en su superficie o diámetro exterior llamado asiento de chaveta. La superficie del deflector de sellado 95 que se configura para acoplarse con el árbol 26 tiene una ranura correspondiente denominada chavetero. Normalmente, y particularmente cuando se une un elemento rotatorio a un árbol, el asiento de chaveta y el chavetero son paralelos al árbol 26. Cuando el asiento de chaveta y el chavetero se alinean, forman un hueco que tiene una forma definida por el asiento de chaveta y el chavetero. La chaveta utilizada para unir el árbol 26 y el deflector de sellado 95 es un elemento estructural que tiene una forma correspondiente al hueco formado por el asiento de chaveta y el chavetero.

Aunque se pueden usar otras estructuras, componentes y conjuntos para asegurar el deflector de sellado 95 al árbol 26 de modo que el deflector de sellado 95 rote con el árbol 26, un experto en la técnica apreciará que el uso del chavetero 96 permite actualizar compresores existentes con el conjunto de equilibrio de carga de alta presión de succión 90 sin impacto significativo.

Como entenderá mejor un experto en la técnica, el conjunto de equilibrio de carga de alta presión de succión 90 utiliza las estructuras y el funcionamiento existentes de un compresor de un solo tornillo y, por lo tanto, no es adecuado para su uso en otros tipos de compresores (por ejemplo, compresores de tornillo doble).

En una realización, la presente divulgación proporciona un método para hacer funcionar un compresor de un solo tornillo en un entorno de alta presión de entrada o succión. El compresor de un solo tornillo puede ser un compresor según cualquier realización o combinación de realizaciones descritas en esta memoria.

En una realización, el método para hacer funcionar un compresor de un solo tornillo en un ambiente de alta presión de entrada o de succión comprende proporcionar el compresor de un solo tornillo. En una realización, el compresor de un solo tornillo comprende una carcasa; un rotor principal que se asegura dentro de la carcasa y es accionado de manera rotatoria por un árbol de accionamiento de rotor principal alrededor de un eje de árbol de accionamiento de rotor principal, y se acopla operativamente con una pluralidad de rotores de compuerta que también se aseguran dentro de la carcasa; y un conjunto de equilibrio de carga de alta presión de succión, comprendiendo el conjunto una estructura deflectora de sellado que se enchaveta para poder rotar junto con el árbol de accionamiento de rotor principal.

En el método para hacer funcionar un compresor de un solo tornillo en un entorno de alta presión de entrada o succión, el método requiere a continuación crear una condición de alta presión de entrada o succión en donde se crea una presión de succión. En una realización, la condición de alta presión de entrada o succión es una presión de funcionamiento de aproximadamente mayor o igual a 20,7 bar (300 psi), o aproximadamente mayor o igual a 34,5 bar (500 psi, o de aproximadamente mayor o igual a 20,7 bar a 55,2 bar (300 psi a aproximadamente 800 psi).

En una realización, la etapa de crear una condición de alta presión de entrada o succión crea una carga de empuje alta en el rotor principal.

En una realización, el método comprende además la etapa de usar el conjunto de equilibrio de carga de succión de alta presión para equilibrar o contrarrestar la carga de empuje, reduciendo así la carga de empuje neta en el rotor principal y, a su vez, los cojinetes (por ejemplo, cojinetes de árbol).

En una realización ejemplar, según uno o más aspectos de la presente divulgación, la etapa de proporcionar el compresor de un solo tomillo incluye proporcionar un compresor de un solo tornillo que incluye además al menos un cojinete de rodillos posicionado entre la carcasa y el árbol de accionamiento de rotor principal, una carcasa de sello, al menos dos sellos posicionados con respecto a la carcasa de sello, y una cavidad de presión de sello definida por al menos un cojinete de rodillos, la carcasa, la carcasa de sello, los al menos dos sellos y el árbol de accionamiento de rotor principal, en donde la cavidad de presión de sello incluye un volumen de fluido (por ejemplo, aceite u otro lubricante). En tal realización, el método incluye además crear presión de fluido en la cavidad de presión de sello.

Según realizaciones de la presente divulgación, la etapa de usar el conjunto de equilibrio de carga de succión de alta presión para equilibrar o contrarrestar la carga de empuje comprende usar la presión del fluido en la cavidad de presión de sello para crear una fuerza que equilibra o contrarresta la carga de empuje.

Se pretende específicamente que la presente invención no se limite a las realizaciones e ilustraciones contenidas en esta memoria, sino que incluya formas modificadas de esas realizaciones que incluyen partes de las realizaciones y combinaciones de elementos de diferentes realizaciones que entran dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un compresor de un solo tomillo (10) que comprende:

una carcasa (12); y

un rotor principal (14) que se asegura dentro de la carcasa (12) y es accionado de manera rotatoria por un árbol de accionamiento de rotor principal (26) alrededor de un eje de árbol de accionamiento de rotor principal, y se acopla operativamente con una pluralidad de rotores de compuerta (16, 18) que también se aseguran dentro de la carcasa (12); en donde el compresor comprende, además:

un conjunto de equilibrio de carga de alta presión de succión (90), comprendiendo el conjunto (90) un deflector de sellado (95) que se enchaveta, para ser rotatorio junto con el árbol de accionamiento de rotor principal (26), y

en donde el deflector de sellado (95) se configura para crear una fuerza o carga para contrarrestar una fuerza axial del árbol de accionamiento de rotor principal (26) creada durante la rotación del rotor principal,

en donde el compresor (10) comprende, además al menos un cojinete (280) posicionado entre la carcasa (12) y el árbol de accionamiento de rotor principal, y una carcasa de sello (93), el compresor de un solo tornillo se caracteriza por que comprende además al menos dos sellos (92a, 92b) posicionados con respecto a la carcasa del sello (93), y una cavidad de presión de sello (94) definida por al menos un cojinete (280), la carcasa (12), el sello carcasa (93), los al menos dos sellos (92a, 92b) y el árbol de accionamiento de rotor principal (26),en donde el deflector de sellado (95) sobresale dentro de la cavidad de presión de sello (94) y el deflector de sellado (95) se posiciona entre el cojinete (280) y los sellos de árbol (92a, 92b).

2. El compresor de un solo tornillo de la reivindicación 1, en donde el deflector de sellado (95) está adyacente al por lo menos un cojinete (280).

3. El compresor de un solo tornillo (10) de la reivindicación 2, en donde al menos un cojinete (280) es un cojinete de rodillos.

4. El compresor de un solo tornillo (10) de la reivindicación 2, en donde el compresor (10) comprende además al menos un deflector (91) adyacente al por lo menos un cojinete (280) opuesto al deflector de sellado (95).

5. El compresor de un solo tornillo (10) de la reivindicación 1, en donde la cavidad de presión de sellado (94) contiene un volumen de fluido.

6. El compresor de un solo tornillo (10) de la reivindicación 1, en donde el deflector de sellado (95) tiene una superficie exterior (98) que es lisa.

7. El compresor de un solo tornillo (10) de la reivindicación 1, en donde el deflector de sellado (95') tiene una superficie exterior (98') que comprende al menos una ranura.

8. Un método para hacer funcionar un compresor de un solo tornillo (10) en un ambiente de alta presión de entrada o succión, comprendiendo el método:

proporcionar el compresor de un solo tornillo (10) que comprende una carcasa (12); un rotor principal (14) que se asegura<dentro de la carcasa (12) y es accionado rotatoriamente por un árbol de accionamiento de rotor principal (>26<) alrededor de>un eje de árbol de accionamiento de rotor principal, y se acopla operativamente con una pluralidad de rotores de compuerta (16, 18) que también se aseguran dentro de la carcasa (12); proporcionando además un conjunto de equilibrio de carga de alta presión de succión (90), comprendiendo el conjunto (90) un deflector de sellado (95) que se enchaveta, para ser rotatorio junto con el árbol de accionamiento de rotor principal (26);

crear una condición de alta presión de entrada o succión en donde se crea una presión de succión y es mayor o igual a 20,7 bar (300 psi);

usar el conjunto de equilibrio de carga de alta presión de succión (90) para equilibrar o contrarrestar una carga de empuje, reduciendo así la carga de empuje neta en el rotor principal (14),

en donde el compresor de un solo tornillo (10) comprende además al menos un cojinete (280) posicionado entre la carcasa (12) y el árbol de accionamiento de rotor principal (26), y una carcasa de sellado (93),

caracterizado por que el compresor de un solo tornillo comprende, además al menos dos sellos (92a, 92b) posicionados con respecto a la carcasa de sello (93), y una cavidad de presión de sello (94) definida por al menos un cojinete (280), la carcasa (12), la carcasa de sello (93), los al menos dos sellos (92a, 92b) y el árbol de accionamiento de rotor principal (26), en donde la cavidad de presión de sello (94) incluye un volumen de fluido; en donde el deflector de sellado (95) sobresale dentro de la cavidad de presión de sello (94) y el deflector de sellado (95) se posiciona entre el cojinete (280) y los sellos de árbol (92a, 92b);en donde la creación de una condición de alta presión de entrada o succión crea una alta carga de empuje en el rotor principal.

9. El método de la reivindicación 8, en donde al menos un cojinete (280) es un cojinete de rodillos.

10. El método de la reivindicación 8, que comprende además la etapa de crear presión de fluido en la cavidad de presión de sello (94).

11. El método de la reivindicación 10, en donde la etapa de usar el conjunto de equilibrio de carga de alta presión de succión (90) para equilibrar o contrarrestar la carga de empuje comprende usar la presión del fluido en la cavidad de presión de sellado (94) para crear una fuerza que equilibra o contrarresta la carga de empuje.

12. El método de la reivindicación 8, en donde el deflector de sellado (95) tiene una superficie exterior (98) que es lisa.

13. El método de la reivindicación 8, en donde el deflector de sellado (95') tiene una superficie exterior (98') que comprende al menos una ranura.