IT201800000473A1 - Compressore per r717 semi ermetico/ermetico a doppio rivestimento - Google Patents

Description

Descrizione

Descrizione dello stato dell’arte

Nel settore della refrigerazione, i compressori sia di tipo centrifugo che volumetrico, funzionanti con refrigerante R717 (NH3) si dividono in due sole varianti:

compressori aperti e compressori semi aperti (in campo operativo), compressori semiermetici (in campo concettuale).

Attualmente la caratteristica principale e comune al “compressore aperto” e al “compressore semi aperto” è quella di avere una netta separazione tra la parte meccanica che, materialmente comprime i gas e la parte elettrica motrice che, viene raffreddata forzatamente con aria ambiente, senza mai venire a contatto con il refrigerante R717 (NH3). Ciò è d’obbligo data l’incompatibilità tra il conduttore in rame, la smaltatura che funge da isolante dielettrico, e l’ammoniaca altamente corrosiva nei loro confronti.

La separazione fisica tra la parte meccanica ed elettrica avviene con metodi differenti (Fig.1 e Fig.2).

Nella fattispecie: il compressore aperto (Fig.1.1) per evitare fughe di gas, si affida ad una tenuta meccanica (Fig.1.2) montata sull’albero di trasmissione. Questo sistema è sottoposto ad una costante usura tale da richiedere, per ragioni di sicurezza, manutenzioni ordinarie senza garantire una tenuta sicura al 100%.

Diversamente il compressore semiaperto (Fig.2) ha una calotta metallica interposta nel traferro del motore elettrico a protezione dell’intero avvolgimento in rame. Questo sistema, ottimo per la tenuta gas che evita fughe potenzialmente pericolose è negativo sull’efficienza del motore elettrico, perché aumenta le correnti parassite. Tutto a svantaggio della macchina operatrice che risulta meno performante e penalizzando il rendimento elettrico, valore primario nella scelta della macchina e il suo impiego, traducendosi in una bassa efficienza.

Allo stato attuale dell’arte, in ambito puramente concettuale, le versioni più note del compressore semiermetico sono:

La versione progettata dalla Johnson Control Technology Company, la quale relega lo statore del motore elettrico all’interno di un involucro semiermetico; che viene raffreddato dal fluido refrigerante senza contatto diretto tra ammoniaca e avvolgimento elettrico, limitando cosi il raffreddamento.

Rif.(Semi-hermetic compressor motor for ammonia service n° patent WO 2014070538 A1).

Un’altra versione è quella della GEA, che usa il metodo di rivestimento protettivo del filo in rame (fig.3), omettendo di specificare nella relazione il tipo di materiale utilizzato, la sua funzione e l’effettiva efficacia.

E’ altresì omessa la tipologia di protezione dell’isolamento elettrico, risolti invece dal nostro trovato.

Rif. (Compressor n° patent DE 102013017147 A1 / WO 2015055311 A1)

Descrizione del trovato e problemi risolti

I problemi evidenziati dallo stato dell’arte, vengono risolti in accordo alla presente invenzione, mediante l’utilizzo di un compressore semiermetico/ermetico ad ammoniaca, adottando un motore elettrico con l’avvolgimento a doppio rivestimento (Fig.4) formato da (Fig.5):

• isolante elettrico primario (C), apposto lungo tutto il filo conduttore (A) e composto da materiali dielettrici compatibili con R717(NH3), esempio PVC, PTFE, PPE, PVDF, ETFE, PEEK, fibra di vetro, Nomex o smaltature speciali, ecc.( Fig 4.1 e 4.2 ).

Questi isolanti dielettrici (C) possono essere scelti in base all’economicità che si vuole conferire al compressore finito e al suo utilizzo, esempio:

condizionamento

refrigerazione

riscaldamento.

• conduttore in rame(A) stagnato (B), rame (A) nichelato (B) rame (A) rivestito di alluminio (B) o rame (A) rivestito con metallo conduttore compatibile (B) con R717(NH3) o conduttore in alluminio (A). Anche la scelta del metallo di rivestimento del conduttore può variare in funzione del servizio del compressore come descritto sopra.

Il doppio rivestimento (B)+(C) permette di accorpare la parte motrice (motore elettrico) con la parte meccanica senza nessun tipo di separazione fisica tra le parti, realizzando di fatto il compressore semiermetico/ermetico ad R717 (NH3), capace di raffreddarsi con R717 o l’olio lubrificante. (Fig.6)

Particolare del doppio rivestimento Fig.5:

Il primo rivestimento interno (B) è composto da metallo che ricopre il conduttore di rame (A) per tutta la sua superficie, e grazie alla sua densità, svolge funzione protettiva anticorrosiva, impedendo all’R717 di intaccare il conduttore di rame.

Il secondo strato di rivestimento (C) è composto da materiale dielettrico compatibile con l’ammoniaca, che ricoprendo i singoli fili per tutta la loro lunghezza, svolge funzione di isolante elettrico, senza interferire col campo magnetico.

Particolari costruttivi fondamentali del motore elettrico Fig.5:

Le coperture (B) delle saldature tra le giunzioni dei fili conduttori (A), devono essere eseguite necessariamente con metalli resistenti all’azione corrosiva del R717: uno di questi metalli è lo stagno che ha una buona saldabilità e compatibilità con l’R717(NH3).

Questi tipi di metalli devono essere impiegati anche per l’intestatura del filo (Fig.7), ovvero la parte iniziale e finale del conduttore (A), perché il rame nudo sarebbe esposto all’azione corrosiva del R717 (NH3).

Le connessioni tra la morsettiera interna del compressore e i capicorda (Fig.8) devono essere realizzate con materiali compatibili tipo, acciaio o rame stagnato; a quest’ ultimo necessita un’ulteriore fusione di stagno superficiale, al fine di preservare il materiale primario.

Le lavorazioni di giunzione e copertura degli spezzoni di filo, che compongono le matasse dell’avvolgimento, tramite saldatura a fusione, dovranno obbligatoriamente essere ricoperte in opera con materiale dielettrico (C), un materiale idoneo è il PVC liquido (Fig.9).

Dopo un breve preriscaldamento della superficie, il PVC liquido viene posto sopra la stessa e scaldato a circa 180°C. Polimerizzando istantaneamente sull’area la isola elettricamente. L’adozione del doppio rivestimento (B+C) sul filo conduttore (A), assicura l’efficace protezione anticorrosiva nei confronti del refrigerante R717 e altresì l’ottimo isolamento elettrico, rendendo il motore, nel suo complesso, adatto al funzionamento in ambiente saturo di R717 (NH3).

In particolare il primo rivestimento interno (B) del filo conduttore (A), può essere eseguito per immersione o trafilatura ma, obbligatoriamente in metallo compatibile con R717.

Il secondo rivestimento (C) del filo conduttore (A), potrà essere applicato per: immersione, estrusione, nastratura, intessuto esternamente, a spruzzo, ma necessariamente con materiale dielettrico compatibile con R717.

Vantaggi derivanti dal trovato

Il trovato, per struttura costruttiva, non permette fughe improvvise (Fig.10-11) o trafilamenti di gas e olio continui perché privo di tenuta meccanica, quindi più sicuro.

Non favorisce l’aumento di correnti parassite perché nel traferro non sono interposti dispositivi protettivi che interferiscono sul campo magnetico, senza pregiudicare il rendimento elettrico.

I vantaggi maggiori si avrebbero nelle grandi centrali frigorifere, ove sono installati diversi compressori ad alta capacità e con grandi quantitativi di refrigerante.

Il trovato rende il sistema di refrigerazione, condizionamento e riscaldamento ancora più sicuro rispetto a prima, grazie alla totale ermeticità.

Può far accedere tali sistemi a settori commerciali di alto consumo, considerata l’alta efficienza e lo standard di sicurezza ora paragonabile con i sistemi che usano altri tipi di refrigeranti. Con questi tipi di compressori è auspicabile un aggiornamento tecnico e normativo dello stato dell’arte attuale, per le sale macchine, nel riconsiderare i fattori di rischio nell’impiego del R717 (NH3).

Claims (4)

1. Rivendicazioni 1. Compressore centrifugo o volumetrico, semiermetico / ermetico adibito alla compressione di R717 (NH3) (Fig.6), dotato di motore elettrico (Fig.4) con avvolgimento (Fig.4.1) costruito con conduttore in rame , ricoperto con doppio rivestimento (Fig.5): (B)come primo rivestimento costituito da metallo protettivo compatibile con NH3, per tutta la superficie del conduttore in rame (A). (C) come secondo rivestimento di materiale dielettrico compatibile con NH3 per tutta la lunghezza del conduttore in rame (A).
2. 2. Compressore centrifugo o volumetrico e semiermetico / ermetico in accordo con la rivendicazione n°1 dotato di motore elettrico, completamente raffreddato direttamente dal refrigerante R717 (NH3) o olio di lubrificazione (Fig.6).
3. 3. Compressore centrifugo o volumetrico e semiermetico / ermetico in accordo con le rivendicazioni n°1 e n°2, senza ausilio di involucro di separazione, tra statore e rotore interposto nel traferro.
4. 4. Compressore centrifugo o volumetrico e semiermetico / ermetico in accordo con le rivendicazioni n°1 e n°2, in cui è escluso l’impiego della tenuta meccanica.