IT9047721A1 - Apparecchiatura a chiocciola in particolare un compressore con profilo modificato. - Google Patents
Apparecchiatura a chiocciola in particolare un compressore con profilo modificato.Info
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Description
le rispettive punte interne, fornendo una durata prolungata di compressione finale in confronto ad un apparecchio a chiocciola avente elementi di chiocciola non modificati. Inoltre, le porzioni arcuate e le porzioni intermedie definiscono un elemento di avvolgimento ad evolvente della chiocciola avente una porzione di punta interna ispessita per aumentata resistenza e migliorato flusso di scarico dalle camere di compressione finale alla luce di scarico.
Campo tecnico
La presente invenzione si riferisce generalmente ad apparecchio a chiocciola e specificatamente ad un apparecchio a chiocciola avente elementi di avvolgimento ad evolvente della chiocciola conformati in modo da fornire compressione finale migliorata e prolungata e flusso di scarico migliorato nell'apparecchio a chiocciola.
Tecnica precedente
Un apparecchio a chiocciola tipico include due organi a piastra di estremità planari, paralleli, in grado di movimento relativo non rotante, orbitale. Ciascuno di questi organi planari è accoppiato con oppure può includere a corpo unico un componente o elemento ad evolvente che si erge sulla faccia dell'organo planare. L'evolvente generalmente è di forma a spirale, per impegno intercalato con l'evolvente sull'altro rispettivo organo planare. Gli elementi evolventi intercalati, noti anche variamente come coclee,
elementi evolventi o elementi avvolgenti, cooperano
per definire una pluralità di contatti lineari in movimento che formano fra di essi una pluralità di camere delimitate dagli elementi delia chiocciola e dagli organi a piastra di estremità delia chiocciola.
Queste camere, in dipendenza dal moto orbitale in senso orario o in senso antiorario dell'organo orbitante, hanno volume aumentante o diminuente per far si
che l'apparecchio a chiocciola funzioni come un espansore o un compressore. I principi generali e l'operazione fondamentale di un tale apparecchio a chiocciola sono esposti nel modo più completo nel brevetto sta « tunitense No. 801.182, la cui esposizione è incorporata nella presente a titolo di riferimento.
Quando un apparecchio a chiocciola viene usato
come un compressore, una luce o apertura di scarico
è prevista in almeno uno degli organi planari (preferibilmente noti come piastre di estremità) vicino alle punte interne del rispettivo organo ad evolvente.
Mano a mano che gli elementi ad evolvente della chiocciola si muovono attraverso il moto orbitale, due camere di compressione finale vengono formate immediata
mente adiacenti alle porzioni di punta interna degli elementi, che scaricano nella camera a luce di scarico degli elementi a chiocciola quando le punte si separano dalle superfici interne degli elementi a chiocciola opposti. La velocità con la quale le punte si separano dagli elementi a chiocciola limita la portata con la quale il fluido compresso può fluire dalle camere di compressione finale alla luce di scarico.
Perciò, la disposizione e la dimensione della luce di scarico e la sagoma dell'elemento ad evolvente sulla e vicino alla punta interna dei rispettivi elementi ad evolvente, sono critiche per l'operazione soddisfacente di un apparecchio a chiocciola. La disposizione ed il dimensionamento della luce di scarico, congiuntamente al punto in cui le punte interne si separano dagli elementi adiacenti della chiocciola, fissa il punto su cui lo scarico inizia e termina, nonché la quantità di tempo disponibile per lo scarico, mentre la dimensione della luce di scarico limita la capacità massima di flusso dell'apparecchio. Disposizione e dimensionamento non appropriate della luce di scarico possono provocare formazione eccessiva di pressione nelle camere di compressione finale, che può superare la resistenza meccanica del materiale usato nella costruzione degli elementi ad evolvente. In questo caso, gli elementi ad evolvente possono deformarsi o anche separarsi dalla piastra di estremità, rendendo inoperativo l'apparecchio a chiocciola. Inoltre, la interazione delle punte interne dei rispettivi elementi ad evolvente è cruciale per fornire tempo di scarico sufficiente dalle camere di compressione finale, per consentire compressione adeguata ed efficiente senza limitare indebitamente la capacità dell'apparecchio a chiocciola.
Sono stati fatti tentativi per superare questi problemi. Non è raro predisporre un percorso di flusso secondario dalle camere di compressione finale alla camera di scarico. Tipicamente, questo percorso di flusso secondario è sotto forma di_una luce di scarico "finta", che è un recesso o foro cieco nella piastra di estremità che non ha la luce di scarico reale. Tuttavia, questa luce di scarico "finta" richiede una fase di lavorazione a macchina di precisione aggiuntiva durante la fabbricazione, aumentando il costo dell'apparecchio a chiocciola. Inoltre, la luce di scarico "finta" serve soltanto a migliorare il flusso di scarica iniziale piuttosto che fornire flusso di scarico per tutto il tempo dello scarico.
Alternativamente , la superficie di parete interna degli elementi ad evolvente della chiocciola può essere modificata sulla e vicino alla punta interna.
Un esempio di una tale modifica è il brevetto statunitense No. 4.547.137, che indica una struttura di punto interna modificata costituita da una punta interna con una porzione lineare vicino ad essa sulla parete interna dell'evolvente della chiocciola. La porzione di parete interna lineare si estende per una data distanza lungo la parete interna prima di riunirsi alla superficie evolvente della parete interna mediante una porzione ad arco circolare di connessione. La massa dell'elemento avvolgente della chiocciola è costituita da una superficie di parete interna ed una esterna che definiscono una evolvente di uno spessore costante. Questo brevetto insegna inoltre che la luce di scarico deve essere disposta attraverso la piastra di estremità che supporta l'avvolgente della chiocciola in una maniera tale per cui la luce di scarico taglia via la parte sottostante almeno di una porzione della base dell'elemento avvolgente. Questa soluzione tende ad indebolire l'elemento avvolgente anche se lo spessore dell'elemento ad evolvente della chiocciola viene aumentato e poiché l’area di connessione meccanica fra l'elemento avvolgente e la piastra di estremità della chiocciola è diminuita. Inoltre, questa soluzione fornisce soltanto un flusso limitato della camera di scarico in seguito al volume relativamente piccolo fra le superfici di parete interna lineari dell 'evolvente.
Alternativamente, la parete interna dell'evolvente può essere modificata vicino alla punta interna fornendo una porzione ad arco di un cerchio che tende nell'avvolgimento, cioè avente uno spessore dell'elemento evolvente che diminuisce con la superficie di parete interna dell'evolvente che tende verso la superficie della parete esterna dell'evolvente come misurato fra di esse quando si procede dalla punta esterna alla punta interna dell'elemento avvolgente. Questa soluzione, tuttavia, riduce indesiderabilmente la resistenza dell'elemento e ne aumenta la suscettibilità al cedimento in seguito a pressione di fluido durante la compressione finale.
Perciò uno scopo della presente invenzione è il. realizzare un elemento ad avvolgente modificato di una chiocciola avente spessore del1.'elemento avvolgente aumentato vicino alla punta interna.
Un ulteriore scopo dell'invenzione è i1 realizzare un elemento avvolgente modificato con una luce di scarico di capacità di flusso idonea ehe_non ta- . glia la parte sottostante de11'elemento avvolgente nella piastra di estremità della chiocciola.
Ancora un altro scopo de11'invenzione è il realizzare un elemento avvolgente modificato avente una compressione finale prolungata prima dello scarico.
Ancora un altro scopo dell'invenzione è il realizzare un tale elemento avvolgente modificato avente flusso di scarico perfezionato dalle camere di compressione finale.
Ancora un altro scopo dell'invenzione è il realizzare un tale apparecchio a chiocciola modificato tale da eliminare la necessità di una luce di scarico non funzionale per scarico di pressione di fluido durante compressione finale.
Ancora un altro scopo dell'invenzione è il realizzare un tale elemento avvolgente di chiocciola modificato che è relativamente poco dispendioso e semplice di fabbricazione.
Questi ed altri scopi dell'invenzione diverranno chiari dagli annessi disegni e dalla descrizione della forma di realizzazione preferita che qui segue.
Sommario dell'invenzione
La presente invenzione si basa su di un apparecchio a chiocciola avente almeno due elementi avvolgenti intercalati della chiocciola con porzioni evolventi di parete interna modificate vicino alla punta interna di ciascuno dei rispettivi elementi avvolgenti della ehioccio1a.
Ciascuno degli elementi avvolgenti della chiocciola presenta una prozione di punta interna per impegno con l'altra rispettiva chiocciola, una porzione intermedia adiacente alla porzione di punta interna e che si estende lungo la parete interna dell'evolvente dell'elemento avvolgente per definire una porzione relativamente ispessita dell'elemento avvolgente, e una porzione d'arco circolare che si unisce a detta porzione intermedia della parete interna e all'evolvente della parete interna. La porzione di arco circolare tende in fuori dalla parete interna dello elemento avvolgente per definire uno spessore aumentante dell'elemento avvolgente quando si procede dalla estremità esterna della porzione d'arco circolare alla estremità interna della porzione d'arco circolare. In operazione, vengono definite camere di compressione finale durante una porzione dell'orbita della chiocciola mediante l'impegno delle rispettive punte interne con la porzione d'arco circolare della superficie di parete interna dell'altro rispetto elemento avvolgente della chiocciola di modo che il periodo di compressione finale viene prolungato. Durante la porzione di scarico dell'orbita della coclea o chiocdola immed i atamente dopo la compressione, l 'area del flusso di scarico aumenta rapidamente fra le punte interne degli elementi ad evolvente della chiocciola e le porzioni ad arco circolari.
Breve descrizione dei disegni
La figura 1 mostra una vista in sezione trasversale di un compressore a chiocciola incorporante la presente invenzione.
La figura 2 mostra una vista in sezione trasversale del compressore a chiocciola della figura 1 , presa attraverso la linea di sezione 2-2.
La figura 3 illustra la prima chiocciola interaccopp i antes i .
La figura 4 illustra la seconda chiocciola interaccoppiantesi .
Le figure da 5 a 8 compresa mostrano viste in-_grandite degli elementi ad evolvente della chiocciola del compressore a chiocciola della figura 1 in varie posizioni dell'orbita della chiocciola.
La figura 9 è una rappresentazione grafica dell'area di flusso di scarico disponibile in un apparecchio a chiocciola comparabile includente la presente invenzione e non i nc 1 udente la presente invenzione.
La figura 10 è una rapp resentaz i one schematica di un idoneo sistema di refrigerazione che impiega la presente invenzione.
Descrizione della forma di rea1izzazione preferita Un apparecchio a chiocciola includente la presente invenzione, è rappresentato generalmente dal riferimento numerico 20 come mostrato nella figura 1. Per semplicità descrittiva, l’apparecchio a chiocciola 20 è descritto come un apparecchio di compressione ermeticamente racchiuso idoneo specificatamente per l'uso come un compressore di refrigerante in un sistema di refr igerazione. Perciò, l'apparecchio a chiocciola 20 verrà indicato in modo intercambiabile come il compressore 20 o il compressore di refrigerante 20. Si deve comprendere che un tale apparecchio a chiocciola 20 sarebbe inoltre idoneo come un dispositivo di espansione o in altri usi di compressione o di pompaggio di fluido, che non è necessario sia ermeticamente racchiuso, e che questa descrizione perciò potrebbe essere interpretata come esemplificante la forma di realizzazione preferita della presente invenzione piuttosto che limitante.
L'apparecchio a chiocciola 20 comprende un guscio ermetico 22 che include una porzione superiore 22a ed una porzione inferiore 22b. Una porzione centrale generalmente cilindrica 22c è mostrata e disposta fra la porzione superiore 22a e la porzione inferiore 22b mediante tali idonei mezzi, come saldature.
Disposta nell'interno del guscio ermetico 22 vi è una prima piastra di estremità planare 24 della chiocciola avente una apertura ubicata centralmente definente una luce di scarico 26. Una seconda piastra di estremità planare 28 della chiocciola è disposta in una relazione distanziata parallela rispetto alla prima piastra 24 della chiocciola. Un primo avvolgimento a vortice eretto o elemento avvolgente ad evolvente 30 della chiocciola è disposto sulla prima piastra di estremità 24 della chiocciola ed un secondo elemento avvolgente a vortice eretto o elemento avvolgente ad evolvente della chiocciola 32 è disposto sulla seconda piastra di estremità 28 della chiocciola di modo che i rispettivi avvolgimenti ad evolvente sono in impegno intercalato definendo una pluralità di cavità aventi volume che diminuisce verso il centro dei rispettivi avvolgimenti.
Nella forma di realizzazione preferita, come mostrato nella figura 1, la prima piastra 24 della chiocciola è fissata e la seconda piastra 28 della chiocciola viene condotta in un modo orbitante, non rotante, rispetto alla prima piastra 24 della chiocciola. E1 chiaro che la presente invenzione lavorerebbe ugualmente bene in un apparecchio a chiocciola corotonte, in cui il primo organo 24 della chiocciola viene fatto ruotare simultaneamente al secondo organo 28 della chiocciola attorno ad assi non concentrici, paralleli, per ottenere il desiderato moto orbitale relativo fra i rispettivi organi della chiocciola.
Generalmente, l'apparecchio del tipo a chiocciola lavora muovendo cavità sigillate di fluido da una regione ad una pressione ad un'altra regione ad una pressione differente. Il primo elemento a chiocciola 24 ed il secondo elemento a chiocciola 28 cooperano per definire le cavità sigillate di fluido mediante, la cooperazione intercalata degli avvolgimenti ad evolvente 30 e 3.2 fra i piani para1le.li definiti_da11e piastredi estremità 24 e 28 delle rispettive chioc-. ciole^. Mano a mano che la seconda piastra 28 della chiocciola viene mossa con moto orbitale rispetto alla prima piastra 24 della chiocciola, almeno due linee di contatto in movimento vengono generate fra le rispettive chiocciole ad evolvente 30 e 32, creando una cavità sigillata delimitata dalle piastre di estremità 24 e 28 delle rispettive chiocciole e le superfici dei rispettivi elementi avvolgenti 30 e 32 ad evolvente della chiocciola.
Quando la cavità sigillata viene mossa verso le estremità radialmente interne degli avvolgimenti ad evolvente, 1 ' appa recch i o a chiocciola 20 lavora in compressione, e quando la cavità sigillata viene mossa verso le estremità radialmente esterne dei rispettivi avvolgimenti ad evolvente, l'apparecchio a chiocciola 20 lavora in decompressione o espansione.
L'organo fisso 24 della chiocciola serve inoltre a dividere il guscio ermetico 22 in una porzione a pressione di scarico 36 ed una porzione 38 a pressione di aspirazione. Si deve comprendere che la divisione del guscio ermetico 22 nella porzione 36 a pressione di scarico e la porzione 38 a pressione di aspirazione potrebbe essere compiuta nel compressore rotativo mediante altri mezzi come un organo a barriera indipendente e che l 'uso dell'organo fisso 24 della chiocciola per questo scopo non deve essere inteso come limitante. Una connessione di aspirazione 40 viene fornita per fare entrare refrigerante a pressione di aspirazione nella porzione 38 a pressione di aspirazione nel guscio ermetico 22, ed una connessione di scarico 42 prevista per rimuovere refrigerante a pressione di scarico dalla porzione 36 di pressione di scarico del guscio ermetico 22.
L’apparecchio a chiocciola 20 viene condotto da un motore elettrico interno 50 disposto nella porzione 38 a pressione di aspirazione del guscio ermetico 22. il motore elettrico 50 include uno statore 52 ed un rotore 54. Un albero di azionamento 56 passa attraverso il rotore 54, con la sua estremità inferiore che si estende in un serbatoio d'olio 58. Disposta sulla estremità distale inferiore dell'albero di azionamento 56 vi è una pompa centrifuga 60 per l'olio operativa per far sì che olio 58 fluisca in alto attraverso un foro interno 62 dell'albero di azionamento 56. Lo olio così forzato verso l'alto attraverso il foro interno 62 lubrifica superfici soggette ad attrito nel sistema 20 di compressore, come il cuscinetto principale 64 dell'albero di azionamento inferiore e il cuscinetto principale superiore 65 dell'albero di aziona mento. I cuscinetti dell'albero di azionamento sono supportati in una intelaiatura 66 la quale è fissata al guscio ermetico 22 ed include altri cuscinetti e struttura necessari per supportare l'organo orbitante 28 della chiocciola.
La pompa 60 per l'olio, il motore 50, i componenti del motore 50 e le strutture per supportare il motore 50 e la chiocciola orbitante 28 non sono illustra· ti in dettaglio, poiché essi si ritiene siano generalmente ben noti e compresi nella tecnica. Si deve comprendere, ad esempio, che la pompa 60 dell'olio sarebbe ugualmente idonea e se venisse impiegata una pompa dei tipo ad ingranaggi o similare al posto di una pompa del tipo centrifugo. Inoltre, può essere desiderabile predisporre un cuscinetto reggispinta o configurare la intelaiatura 66 per far sì che pressione di fluido agisca sulla piastra 28 orbitante della chiocciola per assicurare cedimento in senso assiale della chiocciola orbitante 28.
La estremità superiore dell'albero di azionamento 56 include una manovella 70 avente un perno di manovella 72 disposta eccentricamente in relazione all'asse longitudinale dell'albero di azionamento. Il perno di manovella 72 è disposto girevolmente in un cuscinetto 74 in una articolazione oscillante 76. Generalmente, l'articolazione oscillante 76 fornisce una artico1azione radialmente cedevole per collegare il perno di manovella alla chiocciola orbitante 28 a mezzo di un moncone di azionamento 28a che si estende dalla chiocciola orbitante 28 in posizione opposta al secondo avvolgimento 32 ad evolvente.
Alternativamente, un meccanismo a blocco cursore per fornire cedevolezza radiale può essere usato al posto dell'articolazione oscillante 76_. I dettagli operativi e di costruzione di articolazioni cedevoli radialmente in apparecchi del tipo a chiocciola sono illustrati nel brevetto statunitense No. 3.924.977 e generalmente sono ben noti a coloro che sono esperti nel ramo.
il meccanismo cedevole radialmente dell'articolazione oscillante 76 coopera con una disposizione ad accoppiamento Oldham generalmente convenzionale, (non mostrata) per assicurare che la chiocciola orbitante 28 orbiti in relazione angolare fissa rispetto alla chiocciola fissa 24. L'accoppiamento Oldham si ritiene sia generalmente noto nella tecnica, ma viene illustrato in dettaglio maggiore nel brevetto statunitense No. 4.522.575, la cui esposizione è incorporata qui per riferimento.
Passando ora alle figure da 2 a 8 compresa, la forma ad evolvente modificata delle estremità radialmente interne dei rispettivi avvolgimenti della chiocciola, viene illustrata in dettaglio maggiore.
Ciascuno degli elementi ad evolvente 30 e 32 della chiocciola definisce una superficie di parete esterna 132, una superficie di parete interna 134 ed una porzione di punta interna 136. La superficie di parete interna 134 presenta un primo punto A ed un secondo punto 8 definiti su di essa con una porzione ad arco circolare 138 che si estende dal punto A al punto B attraverso l'angolo delta 6. Una porzione d'arco di connessione 140 si estende dal punto A per unirsi alla porzione di punta interna 136 su di un punto A2. La superficie di parete interna 134 include inoltre una terza porzione di parete di compressione interna 142 che si estende dal punto B alla estremità esterna dell'avvolgimento 32 della chiocciola. L'avvolgimento 32 della chiocciola definisce uno spessore costante TI fra la terza porzione di superficie interna di parete 142 e la superficie di parete esterna 132 equivalente a quella di un avvolgimento ad evolvente non modificato di chiocciola.
La linea tratteggiata visibile nelle figure 3 e 4 indica la disposizione della superficie di parete interna 134 in un avvolgimento di chiocciola non modificato fra i punti A2 e B. Si può chiaramente vedere che la porzione di arco di connessione 140 diverge dalla superficie di parete esterna 132 dal punto A2 ad A, o metà dello spessore T delravvolgimento 32 della chiocciola fra di esse, e che la porzione d'arco 138 che si estende dal punto A al punto B tende all'interno e converge allo spessore T1 dell'avvolgimento non modificato della chiocciola sul punto B, provocando un sostanziale aumento nello spessore e nella resistenza del1'avvolgimento 32 della chiocciola fra i punti A2 e B.
La generazione degli elementi ad evolvente 30 e 32 di avvolgimento della chiocciola è dettagliata nelle figure 3 e 4 rispetto ad un diagramma di assi di coordinate (X.Y), in cui le seguenti variabili si assume siano uguali: RG, il raggio di generazione su cui si basa l'avvolgimento ad evolvente; THETA ZERO, 00, l'angolo di partenza che definisce il punto di inizio per generazione dell'avvolgimento ad evolvente come misurato dall'asse Y positivo; THETA M, 0m, che è misurato in senso orario dall'asse Y negativo per definire una tangente dal raggio di cerchio di generazione che fissa il punto di estremità della modifica di evolvente della presente invenzione; e THETA THREE, 03, che _è_anche un angolo defjnitocome misurato in senso orario dall'asse Y negativo per determinare il punto in cui lo spessore dell'avvolgimento ad evolvente modificato può essere fissato.
. Di nuovo, si dovrebbe notare che entrambe le figure 3 .e 4.mostrano le rispettive chiocciole nella ..stessa posizione rispetto ad un asse (X, Y) per faci-.litare una.comprensione della presente invenzione. Co-.loro che sono esperti nel ramo si renderanno conto _ che..o.-.llelemento ad evolvente 30 o quello_32 della chiocciola può essere generato fissando i_valori ap-.propria.ti^positivo o negativo per le coordinate (x, y).
Sarà chiaro per coloro che sono esperti nel ramo che i valori reali scelti per le precedenti variabili differiranno sulla base della dimensione dell'apparecchio in cui rispettivi elementi a chiocciola 3Q e 32 debbono essere usati. Ad esempio, THETA ZERO 00, può essere nell'intervallo da 15° a 75° o anche più, con un THETA ZERO, 00 maggiore che consente l'uso di una luce di scarico più grande 26. Mentre la luce di scarico più grande 26 consente flusso di scarico più rapido, tuttavia, la misurazione lineare degli elementi avvolgenti 30 e 32 della chiocciola deve essere aumentata per mantenere un dato rapporto di pressione. Perciò, è desiderabile massimizzare il flusso di scarico piuttosto che aumentare la dimensione della luce di scarico.
Con riferimento ora in particolare alla figura 3, un angolo di avvio THETA ZERO 00 e un raggio di generazione RG vengono scelti in modo che venga determinato il punto di inizio dell'avvolgimento ad evolvente. Il raggio di generazione viene tracciato attorno all'asse (X,Y) con un centro sulla coordinata 0,0. Un THETA M 0m viene scelto per definire una linea attraverso la coordinata 0,0 attraverso il cerchio RG, e viene presa una tangente dalla linea THETA M 0m, che interseca l'avvolgimento ad evolvente sul punto B. Sul punto 8, lo spessore dell'avvolgimento ad evolvente è TI. Lo spessore TI dell'elemento di avvolgimento ad evolvente 30 e 32 della chiocciola è costante dal punto B alla estremità esterna dell'elemento a chiocciola 30 e 32.
Un secondo angolo THETA THREE 03, viene scelto per definire una seconda linea attraverso una coordinata 0,0 del raggio del cerchio di generazione, e una linea tangente viene presa da esso per intersecare lo avvolgimento ad evolvente sul punto E vicino alla estremità interna. Sul punto E, un secondo spessore Tm dell'avvolgimento ad evolvente modificato viene scelto, di modo che Tm è maggiore dello spessore T1. Infine, un terzo punto A2 viene determinato definendo un raggio interno I della punta di modo che 21 è sostanzialmente uguale ad uno spessore T1.
La ubicazione (x,y) del punto A viene determinata secondo le seguenti formule:
x - [[(Rg x03) - TI /2 - RI] X cos 03]
[RI x cos (03 -6)] - (Rg x sin 03)
y - [[RI - (Rg x 3) TI /2] x sin 03] -[RI x sin (03 -6)] - (Rg x sin 03)
La ubicazione (x,y) del punto E viene determinata secondo le seguenti formule:_ _
seguono formu1e)
X - ll(Rg χ φΠ») TI /2 - TaJ x cos
• (Rg x sin
y - U *Rg x φιa) - TI /2 Tra) x sin $m\ , ;- (Rg x cos φα) ;Linee di costruzione vengono quindi definite dal punto A al punto E e dal punto E al punto A2, e le bisettrici normali di queste linee A-E ed E-A2 definiscono un punto P1 attorno al quale una porzione ar cuata A-E-A2 viene disposta per collegare il sotto arco A-B alla porzione di punta interna de111avvo1gi mento ad evolvente. La porzione arcuata A-E-A2 é tan gente al raggio I della porzione di punta interna su punto A2. Si dovrebbe notare che, mentre la porzione arcuata A-E-A2 preferibilmente è formata come un arco circolare, essa alternativamente può essere forma ta come una porzione di un evolvente generato attorn ad un Rg alternativo o angolo di generazione THETA ZERO 00. ;L'avvolgente ad evolvente della chiocciola nella figura 4 è una forma di realizzazione alternativa de11 'avvo1gente ad evolvente della figura 3, mostrato generato attorno allo stesso angolo di generazione THETA ZERO 00, per facilità di comparazione. L'av volgente ad evolvente della chiocciola nella figura 4 è generato oltre la porzione di punta interna 136 come sopra descritto per l'avvolgimento ad evolvente di chiocciola nella figura 3. Tuttavia, il raggio I della punta interna è previsto su di una porzione interna della punta che unisce il punto A2 e un punto A3, dove A3 viene rimosso da una superficie planare 137 di larghezza S che è tangente alla porzione di pun ta interna 136 sul punto A3 e normale alla superficie di parete esterna 132. Inoltre, la porzione d'arco 140 in questa forma di realizzazione può essere generata scegliendo un angolo alterntivo di generazione THETA ZERO 00, per generare una porzione di arco ad evolvente alternativa che si estende fra i punti A e A2. Coloro che sono esperti nel ramo si renderanno con to che la conformazione della porzione di punta interna può anche essere variata in altre forme di realizzazione alternative senza influenzare materialmente la presente invenzione, e si renderanno inoltre conto che l'angolo di generazione THETA ZERO 00 non è necessario sia identico in entrambe le chiocciole 30 e 32 anche in un apparecchio a chiocciola 20 che impiega entrambe le anzidette forme di realizzazione aIternative. ;11.funzionamento della forma di realizzazione preferita viene i11ustrato generalmente nelle figure da 5 a 8. I caratteri sottoscritti f ed o vengono usati congiuntamente ai riferimenti numerici per incitare rispettivamente fisso ed orbitante. Coloro che sono esperti nel ramo si renderanno conto che alcune differenze dimensionali possono risultare quando si applica la presente invenzione come mostrato nelle figure 3 e 4 come elementi di avvolgimento della chiocciola ad evolvente fissi o orbitanti 30 e 32. Ad esempio,£^ non sarà necessariamente uguale a£Q. c* si renderà conto che qualsiasi tale differenza non alte ra materialmente la presente invenzione.
Nella figura 5, la chiocciola orbitante 32 si è spostata verso una posizione tale per cui la porzione di punta interna 136o impegna la porzione d'arco 138f sul punto Bf, e la porzione interna di punta 136 della chiocciola fissa 30 impegna la porzione d'arco 138g sul punto BQ. La compressione del fluido nelle camere 120a e 120b sta avvenendo, come avverrebbe in un apparecchio a chiocciola avente un profilo di chioc ciola non modificato.
Nella figura 6, la chiocciola orbitante 32 si è spostata verso una posizione intermedia. Poiché le porzioni di arco 138^ e 138^ sono più spesse dell'evol vente non modificato TI, le porzioni di punta interna 136^ e 136^.rimangono in contatto lineare di movimento con rispettive porzioni di arco opposte 138f e 138Q continuando la compressione di fluido trattenuto nelle camere di compressione 120a e 120 b .
Nella figura 7, la chiocciola orbitante 32 può essere vista come spostata verso una posizione tale per cui le rispettive punte interne 136 Q e 136^. sono in contatto lineare di movimento con le rispettive porzioni di arco 138, e 138 sui punti A, e A . In seguito a questo contatto lineare in movimento continuo, il periodo di compressione finale nelle camere di compressione 120a e 120b viene prolungato, poiché il fluido nelle camere di compressione 120a e 120b non è ancora in grado di sfogare oltre le porzioni di punta interne 136a e 136b alla luce di scarico 26.
Per comparazione, in un apparecchio a chiocciola che impiega evolventi ad avvolgimento non modificato della chiocciola, le camere di compressione 120a e 120b inizierebbero a comunicare con la luce di scarico 26 dopo aver assunto la posizione mostrata nella figura 5, poiché il contatto lineare di movimento fra le rispettive porzioni interne di punta 136, e 136 con le superfici di parete interna 134 e 134, verrebbe interrotto sulla o nella immediata vicinanza dei punti B e B , .
Infine, nella figura 8, ji può vedere che il conr. tatto lineare di movimento viene interrotto quando lo avvolgimento orbitante della chiocciola continua nella sua orbita oltre i punti AQ e A^. A questo punto, l'avvolgimento 32 della chiocciola orbitante sta muovendosi in allontanamento dall'avvolgimento fisso 30 della chiocciola, consentendo al fluido di scaricare dalla camera di compressione 120a attraverso un'area di luce Da e dalla camera di compressione 120b attraverso un'area di luce Db. Mano a mano che l'avvolgimento orbitante 32 della chiocciola si muove in allontanamento dall'avvolgimento fisso 30 della chiocciola, le rispettive porzioni di punta interna 136Q e 136^ sono adiacenti alle porzioni 140^.e 140Q. Si sarà notato che lo spessore degli avvolgimenti 30 e 32 della chiocciola diminuisce dai punti A^. ad A2^, e A-o ad A2o, di modo ch-e, q-uan—do -ravv.olgimento della chiocciola orbitante 32 passa l'avvolgimento fisso 30 della chiocciola vicino alle porzioni di connessione 140I-, 140O, le porzioni di connessione 140f, e 1400 tendono anche a cadere in allontanamento dalle porzioni interne di.punta 136o e 136^f..
Perciò, l'area di scarico Da e Db tende ad aumentare molto rapidamente quando l'avvolgimento di chiocciola orbitante 32 si muove oltre i punti A e A,,. Questo rapido aumento delle aree di scarico Da e Db consente uno scarico rapido del fluido compresso dalle camere di compressione 120a e 120b.
La figura 9 mostra generalmente la disponibilità dell'area di scarico Da in confronto ad una metà dell'area di luce definita dalla luce di scarico 26 durante l'orbita dell'avvolgimento orbitante della chioc ciola in un apparecchio a chiocciola impiegante la pre sente invenzione, in confronto a quella di un apparecchio a chiocciola avente avvolgimenti ad evolvente non modificati per un apparecchio di capacità arbitraria. L'area della luce di scarico 26 è fissa, ma è bloccata parzialmente a certi angoli di rotazione dall'avvolgimento di chiocciola orbitante 32, riducendo l'area disponibile per consentire il flusso di fluido scaricato. L'angolo di rotazione viene preso rispetto al punto sui quale inizia l'azione di luce. In seguito all'apertura relativamente lenta dell'area di scarico Da fra le porzioni di punta interna degli evolventi in un apparecchio a chiocciola avente un avvolgimento di chiocciola non modificato, spesso è necessario predisporre un recesso nella piastra di estremità dell'avvolgimento di chiocciola orbitante corrispon dente alla luce di scarico dell'avvolgimento di chiocciola fisso per aumentare il flusso dalle camere di compressione 120 alla luce di scarico 26. Nella presente invenzione, è inutile predisporre tale recesso.
Un idoneo sistema di refrigerazione 200 incorporante 1<1 >apparecchio a chiocciola 20 è illustrato schematicamente nella figura 10. Questo sistema 200 fa circolare refrigerante in connessione a circuito chiuso ed è costituito da un condensatore 202 per condensare refrigerante in forma liquida, una valvola di espansione 204 per ricevere refrigerante liquido da detto condensatore ed espandere il refrigerante, un evaporatore 206 per ricevere refrigerante liquido da detta valvola di espansione e far evaporare il refrigerante, e il compressore 20 del refrigerante per ricevere refrigerante espanso da detto evaporatore 206 e comprimere il refrigerante,aI che il refrigerante viene fatto ricircolare al condensatore 202.
Nel rivedere le figure da 2 a 8, sarà chiaro a coloro che sono esperti nel ramo che i profili modificati di chiocciola come mostrato nella figura 3 e nella figura 4 potrebbero essere applicati in varie combinazioni. E' fattibile utilizare l'avvolgimento ad evolvente illustrato nella figura 3 o come l'avvolgimento di chiocciola orbitante 32 o come l'avvolgimento ad evolvente fisso 30 in combinazione all'avvolgimento ad evolvente illustrato nella figura 4 come l'avvolgimento ad evolvente corrispondente 30 o 32. Sarebbe ugualmente fattibile impiegare il profilo di chiocd ola della figura 3 sia sull'avvolgimento ad evolvente orbitante 32 e sia sull'avvolgimento ad evolvente fisso 30 oppure usare l'avvolgimento ad evolvente mostrato nella figura 4 sia sull'avvolgimento ad evolvente fisso 30 e sia sull'avvolgimento ad evolvente orbitante 32. E' anche fattibile impiegare il profilo di chiocciola della figura 3 o della figura 4 o come l'avvolgimento ad evolvente fisso 30 o come l'avvolgimento ad evolvente orbitante 32 unitamente all'avvolgimento di chiocciola di profilo non modificato per ottenere la prestazione dell'invenzione e i perfezionamenti di efficienza rispetto all'apparecchio a chiocciola avente soltanto avvolgimenti di chiocciola di profilo non modificato.
__ Perciò, si può vedere che la predente invenzione fornisce un perfezionamento sostanziale rispetto alla tecnica precedente in termini di pressione di scarico, consumo di potenza ed efficienza operativa di un apparecchio a chiocciola avente elementi di chiocciola di una data dimensione. Ciò pertanto ridurrà la dimensione dell'apparecchio a chiocciola richiesta per una data capacità, e, a sua volta, i costi di fabbricazione di materiale per un apparecchio a chiocciola.
Si sarà inoltre notato che lo spessore aumentato degli avvolgimenti 30 e 32 della chiocciola vicino alle porzioni di punta interna 156 e 136 fornisce inoltre un apparecchio a chiocciola di maggiore attendibilità con minore probabilità di guasto in seguito a carichi meccanici imposti sugli avvolgimenti 30 e 32 della chiocciola. Si sarà inoltre notato che la eliminazione del requisito di un recesso nella piastra di estremità dell 'avvolgimento di chiocciola orbitante per aiutare il flusso di scarico aumenterà ulterior mente la resistenza della piastra di estremità della chiocciola orbitante e rende anche inutile l ’operazione di lavorazione a macchina per formare un tale recesso. Ci si renderà inoltre conto che la presente invenzione fornisce un mezzo relativamente poco dispendioso per ottenere questi vantaggi sostanziali rispetto alla tecnica precedente.
Modifiche alla forma di realjzzazione jreferita della presente invenzione diverranno chiare per coloro che sono esperti nel ramo nell 'ambito delle rivendicazioni che qui seguono.
Claims (20)
- RIVENDICAZIONI 1. Apparecchio a chiocciola costituito da un primo elemento della chiocciola e da un secondo elemento della chiocciola intercalato, un detto elemento della chiocciola costituito da un primo elemento avvolgente della chiocciola ad evolvente eretto avente una prima superficie di parete interna che si estende da una prima porzione di punto interna, detta prima superficie di parete interna includendo un primo punto A ed un secondo punto B definiti su di essa, detta prima parete interna definita inoltre da una porzione arcuata che si estende fra detta prima porzione di punta interna e detto primo punto A ed una porzione di arco circolare che si estende da detto punto A a detto punto B.
- 2. Apparecchio a chiocciola secondo la rivendicazione 1 in cui detta porzione arcuata è una porzione di arco circolare.
- 3. Apparecchio a chiocciola secondo la rivendicazione 1 in cui detta porzione arcuata è una porzjone ad evolvente. _ _
- 4. Apparecchio a chiocciola costituito da: un primo elemento a chiocciola _definito da un primo elemento ad avvolgente della chiocciola ad evolvente eretto avente una prima superficie di parete interna che si estende da una prima porzione di punto interna, detta prima superficie di parete interna includendo un primo punto A^. ed un secondo punto B^. definiti su di essa, detta prima parete interna definita inoltre da una porzione arcuata che si estende fra detta prima porzione di punto interna e detto primo punto Aj.ed una porzione di arco circolare che si estende da detto punto A^. a detto punto B^.; una seconda chiocciola definita da un secondo elemento di avvolgimento di chiocciola ad evolvente eretto per impegno intercalato con detto primo elemento ad avvolgimento di chiocciola ad evolvente, detto secondo elemento ad avvolgimento di chiocciola ad evolvente includendo una seconda superficie di parete interna che si estende da una seconda porzione di punto interna, detta seconda superficie di parete interna includendo un primo punto AQ ed un secondo punto BQ definiti su di essa, detta seconda parete interna definita inoltre da una porzione arcuata che si estende da detta seconda porzione di punto interna a detto punto AQ ed una porzione d'arco circolare che si estende da detto punto Ao a detto .punto Bo d.i .un c.e-rchio, per cui, quando detta seconda chiocciola orbita rispetto a detta prima chiocciola, detta seconda porzione di punta interna si impegna in contatto lineare di movimento con detta prima parete interna da detto punto B†. a detto punto Af mentre detta prima porzione di punto interna impegna simultaneamente in contatto lineare di movimento detta seconda parete interna da detto punto BQ detto punto AQ durante una porzione di detta orbita.
- 5. Apparecchio a chiocciola secondo la rivendicazione 4 in cui detta prima porzione di punto interna è caratterizzata da una porzione ad arco circolare attorno ad un centro disposto in detto avvolgimento.
- 6. Apparecchio a chiocciola secondo la rivendicazione 5 in cui detta seconda porzione di punta interna è caratterizzata da una porzione lineare e che si unisce a detta parete esterna ed una porzione d'arco circolare avente un centro disposto in detto avvolgimento, detta porzione d'arco circolare unendosi a detta parete interna e detta porzione lineare.
- 7. Apparecchio a chiocciola secondo la rivendicazione 4 in cui almeno una detta porzione arcuata è un arco circolare. _
- 8. Apparecchio a chiocciola secondo la rivendicazione 4 in cui almeno una detta porzione arcuata è una porzione ad evolvente.
- 9. Apparecchio a chiocciola secondo la rivendicazione 4 in cui detta prima chiocciola include inoltre una superficie di parete ad evolvente esterna che si estende da detta prima porzione di punta interna per definire uno spessore di detta prima chiocciola fra detta superficie di parete interna e detta superficie di parete esterna, e detta seconda chiocciola include inoltre una superficie di parete ad evolvente esterna che si estende da detta seconda porzione di punto interna per definire uno spessore di detta seconda chiocciola fra detta superficie di parete interna e detta superficie di parete esterna.
- 10. Apparecchio a chiocciola secondo la rivendicazione 9 in cui lo spessore di detta prima chiocciola aumenta da detta prima porzione di punto interna a detto punto A^. e diminuisce da detto punto A^. a detto punto Bf, e detto spessore della seconda chiocciola aumenta da detta seconda porzione di punto interna a detto punto AQ e diminuisce da detto punto AQ a detto punto Bo.
- 11. Apparecchio a chiocciola secondo la rivendicazione 10 in cui detto apparecchio a chiocciola inelude inoltre un motore co11egato.operativamente ad uno.di detti elementi a chiocciola per azionare detti elementi a chiocciola in rispettivo moto orbitale.
- 12. Apparecchio a chiocciola costituito da un primo elemento di chiocciola e un secondo elemento di chiocciola intercalato, un detto elemento di chiocciola.costituito da un primo elemento ad avvolgimento di chiocciola ad evolvente eretta, detto primo elemento ad avvolgimento di chiocciola ad evolvente includendo una prima superficie di parete esterna una prima superficie di parete interna ed una prima porzione di punta interna, detta prima superficie di parete interna includendo un primo punto A ed un secondo punto B definiti su di essa, detta prima parete interna definendo inoltre una prima porzione che inizia vicino a detta prima porzione di punto interna e che si estende fino a detto punto A divergendo nel contempo da detta prima parete esterna per definire una porzione di detto primo elemento di avvolgimento della chiocciola ad evolvente avente uno spessore che aumenta dalla prima porzione di punto interna a detto punto A, detta prima parete interna definendo una porzione arcuata che si estende da detto punto A a detto punto B convergendo nel contempo verso detta prima parete esterna per definire una porzione di detto primo elemento avvolgente della chiocciola ad evolvente avente uno spessore che diminuisce da detto punto A a detto punto.B, detta prima parete interna definendo un secondo evolvente che si estende da detto punto B.
- 13. Apparecchio a chiocciola secondo la rivendicazione 1_2 in cui detta porzione arcuata è una porzione di arco circolare.
- 14. Apparecchio a chiocciola secondo la rivendicazione 12 in cui detta porzione arcuata è una porzione ad evolvente.
- 15. Apparecchio a coclea costituito da: un primo elemento della coclea definito da un primo elemento di avvolgimento della coclea ad evolvente eretto, detto primo elemento di avvolgimento della coclea ad evolvente includendo una prima superficie di parete esterna, una prima superficie di parete interna ed una prima porzione di punta interna, detta prima superficie di parete interna includendo un primo punto ed un secondo punto definito su di essa, detta prima parete interna definendo inoltre una prima porzione che inizia vicino a detta prima porzione di punto interna e che si estende fino ad un punto A^, divergendo nel contempo da detta prima parete esterna per definire una porzione di detto primo elemento di avvolgimento della chiocciola ad evolvente avente uno spessore che aumenta dalla prima porzione di punto interna a detto punto A^, detta prima parete interna definendo una porzione di arco circolare che si estende da detto punto Af a detto punto 8^, convergendo nei contempo verso detta prima parete esterna per definire una porzione di detto primo elemento di avvolgimento della chiocciola ad evolvente avente uno spessore che diminuisce da detto punto Af a detto punto Bj., detta prima parete interna definendo un secondo evolvente che si estende da detto punto Bf; un secondo elemento della chiocciola definito da un secondo elemento di avvolgimento della chiocciola ad evolvente eretto e per impegno intercalato con detto primo elemento di avvolgimento della chiocciola ad evolvente, detto secondo elemento di avvolgimento della chiocciola ad evolvente includendo una seconda superficie di parete esterna, una seconda superficie di parete interna, e una seconda porzione di punta interna, detta seconda superficie di parete interna includendo un primo punto AQ ed un secondo punto BQ definiti su di essa, detta seconda parete interna definendo inoltre una prima porzione che inizia vicino a detta seconda porzione di punto interne e che si estende fino adetto punto AQ divergendo nel contempo da detta^seconda parete esterna per definire una porzione di detto secondo elemento di avvolgimento della chiocciola ad evolvente avente uno spessore che aumenta da detta seconda punta interna a detto punto BQ, detta seconda parete interna definendo una porzione di arco circolare che si estende da detto punto A^a detto punto BQ convergendo nel contempo verso detta seconda parete esterna per definire una porzione di detto secondo elemento di avvolgimento della chiocciola ad evolvente avente uno spessore che diminuisce da detto punto AQ a detto punto BQ, detta seconda parete interna definendo un secondo evolvente che si estende da detto punto BQ, per cui, quando detta prima chiocciola orbita rispetto a detta seconda chiocciola, detta seconda porzione di punta interna si impegna in contatto lineare di movimento con detta prima parete interna da detto punto a detto punto Af mentre detta prima porzione di punto interna impegna simultaneamente in contatto lineare di movimento detta seconda parete interna da detto punto BQ a detto punto AQ durante una porzione di detta orbita.
- 16. Apparecchio a chiocciola secondo la rivendicazione 15 in cui detti elementi di chiocciola primo e secondo sono disposti in un guscio ermetico.
- 17. Apparecchio a chiocciola secondo la rivendicazione 16 in cui detto apparecchio a chiocciola comprende inoltre un motore collegato operativamente ad uno di detti elementi a chiocciola per azionare detti elementi a chiocciola in rispettivo moto orbitale.
- 18. Sistema di refrigerazione per far circolare refrigerante in connessione a circuito chiuso costituito da: un condensatore per condensare refrigerante in forma liquida; una valvola di espansione per ricevere refrigerante liquido da detto condensatore ed espandere il ref rigerante ; un evaporatore per ricevere refrigerante liquido da detta valvola di espansione e far evaporare il refrigerante; e un apparecchio a chiocciola comprendente un compressore per ricevere refrigerante espanso da detto evaporatore e comprimere il refrigerante, detto apparecchio a chiocciola includendo: un primo elemento di chiocciola definito da un primo elemento di avvolgimento della chiocciola ad evolvente, detto primo elemento di avvolgimento della chiocciola ad evolvente includendo una prima superficie di parete esterna, una prima superficie di parete interna ed una prima porzione d|_punto interna, detta prima superficie di parete interna i nc 1 udendo _un primo punto A^. ed _un secondo punto B^. definiti su di es- _ sa, detta prima parete interna definendo inoltre una prima porzione che inizia vicino a detta prima porzione di punta interna e che si estende fino a detto punto A divergendo nel contempo da detta prima parete esterna per definire una porzione di detto primo elemento di avvolgimento della chiocciola ad evolvente avente uno spessore che aumenta da detta prima porzione di punto interna a detto punto Af , detta prima parete interna definendo una porzione arcuata che si estende da detto punto Af a detto punto convergendo nel contempo verso detta prima parete esterna per definire una porzione di detto primo elemento di avvolgimento della chiocciola ad evolvente avente uno spessorez che diminuisce da detto punto a detto punto B^, detta prima parete interna estendendosi da detto punto un secondo elemento della chiocciola disposto in detto guscio ermetico, detto secondo elemento di chiocciola definito da un secondo elemento di avvolgimento della chiocciola ad evolvente eretto per impegno intercalato con detto primo elemento di avvolgimento della chiocciola ad evolvente, detto secondo elemento di avvolgimento della chiocciola ad evollvente includendo una seconda superficie di parete esterna, una seconda superficie di parete interna, ed una seconda porzione di punto interna, detta seconda superficie di parete interna includendo un primo punto AQ ed un secondo punto BQ definiti su di essa, detta seconda parete interna definendo inoltre una prima porzione che inizia vicino a detta seconda porzione di punta interna e che si estende fino a detto punto AQ divergendo nel contempo da detta seconda parete esterna per definire una porzione di detto secondo elemento di avvolgimento delia chiocciola ad evolvente avente uno spessore che aumenta da detta seconda punta interna a detto punto BQ, detta seconda parete interna definendo una porzione arcuata che si estende da detto punto AQ a detto punto BQ, convergendo nel contempo verso detta seconda parete esterna per definire una porzione di detto secondo elemento di avvolgimento della chiocciola all'evolvente avente uno spessore che diminuisce da detto punto AQ a detto punto BQ, detta seconda parete interna estendendosi da detto punto BQ, per cui, quando detto primo elemento della chiocciola orbita rispetto a detto secondo elemento della chiocciola detta seconda porzione di punta interna si impegna in contatto lineare di movimento con detta prima parete interna da detto punto B^. a detto punto A^., mentre detta prima porzione di punto interna impegna simultaneamente in contatto lineare di movimento a detta seconda parete interna da detto punto BQ a detto punto AQ durante una porzione di detta orbita.
- 19. Sistema di refrigerazione secondo la rivendicazione 18 in cui detti elementi di chiocciola primo e secondo di detto apparecchio a chiocciola sono disposti in un guscio ermetico.
- 20. Sistema di refrigerazione secondo la rivendicazione 19 in cui detto apparecchio a chiocciola comprende inoltre un motore collegato operativamente ad uno di detti elementi di chiocciola per azionare det ti elementi di chiocciola in rispettivo moto orbitale.
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