ITFI20080208A1

ITFI20080208A1 - "HIGH-EFFICIENCY ALTERNATIVE COMPRESSOR"

Info

Publication number: ITFI20080208A1
Application number: IT000208A
Authority: IT
Inventors: Mauro Dallai
Original assignee: Dorin Mario Spa
Priority date: 2008-10-30
Filing date: 2008-10-30
Publication date: 2010-04-30

Description

COMPRESSORE ALTERNATIVO AD ELEVATO EFFETTO FRIGORIFERO ALTERNATIVE COMPRESSOR WITH HIGH REFRIGERATING EFFECT

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Campo tecnico Technical field

La presente invenzione riguarda un compressore alternativo, in particolare ma non esclusivamente del tipo ermetico o semiermetico per impianti di refrigerazione, ad esempio impianti frigoriferi. The present invention relates to a reciprocating compressor, in particular but not exclusively of the hermetic or semi-hermetic type for refrigeration systems, for example refrigeration systems.

Stato della tecnica State of the art

E’ generalmente noto l’utilizzo di motocompressori ermetici o semi-ermetici per alimentare un circuito frigorifero di centrali frigorifere comprendenti una pluralità di gruppi frigoriferi (quali ad esempio espositori, celle, armadi frigoriferi) per differenti tipi di prodotti che devono essere conservati secondo diverse condizioni climatiche. Queste centrali possono variare anche sostanzialmente nella potenza frigorifera richiesta e nella complessità impiantistica in funzione delle particolari esigenze di utilizzo. It is generally known to use hermetic or semi-hermetic motor-compressors to power a refrigeration circuit of refrigeration units comprising a plurality of refrigeration units (such as display units, cold rooms, refrigerated cabinets) for different types of products that must be stored according to different weather conditions. These plants can also substantially vary in the required cooling capacity and in the plant complexity according to the particular needs of use.

I compressori alternativi ermetici e semi-ermetici comprendono, nelle loro caratteristiche fondamentali, una carcassa al cui interno è alloggiato un motore elettrico che serve per movimentare un albero di trasmissione collegato ad una pluralità di pistoni che scorrono in cilindri di compressione atti a comprimere un fluido refrigerante per eseguire il ciclo frigorifero. The hermetic and semi-hermetic reciprocating compressors comprise, in their fundamental characteristics, a casing inside which an electric motor is housed which is used to move a transmission shaft connected to a plurality of pistons that slide in compression cylinders designed to compress a fluid. refrigerant to carry out the refrigeration cycle.

Per cercare di migliorare il rendimento del ciclo frigorifero sono stati sviluppati dei compressori per cicli di compressione che prevedono di aspirare nella camera di aspirazione una prima quantità di fluido e quindi di iniettare nei cilindri una quantità aggiuntiva di fluido refrigerante ad uno o più livelli di pressione intermedi tra quella di aspirazione e quella di mandata. I cicli frigoriferi che funzionano con questo principio generale sono denominati "cicli Voorhees" oppure "cicli frigoriferi a compressione multipla di vapore". In order to try to improve the efficiency of the refrigeration cycle, compressors have been developed for compression cycles which involve sucking a first quantity of fluid into the suction chamber and then injecting an additional quantity of refrigerant fluid into the cylinders at one or more pressure levels. intermediate between the suction and delivery ones. The refrigeration cycles that work with this general principle are called "Voorhees cycles" or "multiple vapor compression refrigeration cycles".

Nella Fig.1 è rappresentato un tradizionale diagramma pressione–volume dove è riportata in ascissa la posizione della testa o cielo di un pistone di compressione, misurata dal punto morto inferiore (PMI) ed in ordinata la pressione all’interno del cilindro. In particolare, è ivi riportato un tipico ciclo pressione-volume in cui il quadrilatero ABCDA rappresenta l’andamento tipico per un compressore alternativo tradizionale nel quale il tratto AB corrisponde alla fase di espansione del pistone, il tratto BC alla fase di aspirazione, il tratto CD alla fase di compressione ed il tratto DA a quella di scarico. Nella fig.1 è rappresentato con il quadrilatero ABGEA anche l’andamento tipico di un “ciclo Voorhees” nel quale il tratto AB corrisponde alla fase di espansione, il tratto BG alla fase di aspirazione, il tratto GE alla fase di compressione ed il tratto EA alla fase di scarico. Il ciclo ABGEA differisce dal ciclo ABCDA principalmente alla fine della fase di aspirazione e nella fase di compressione CF, poiché si aumenta la pressione e la quantità di fluido presente nel cilindro grazie all’iniezione di ulteriore fluido. Fig.1 shows a traditional pressure-volume diagram where the position of the head or crown of a compression piston is shown on the abscissa, measured from the bottom dead center (PMI) and on the ordinate the pressure inside the cylinder. In particular, it shows a typical pressure-volume cycle in which the ABCDA quadrilateral represents the typical trend for a traditional reciprocating compressor in which the section AB corresponds to the expansion phase of the piston, the section BC to the suction phase, the section CD to the compression phase and the DA section to the unloading phase. In fig. 1 the typical trend of a "Voorhees cycle" is also represented with the ABGEA quadrilateral in which the AB section corresponds to the expansion phase, the BG section to the suction phase, the GE section to the compression phase and the section EA at the unloading stage. The ABGEA cycle differs from the ABCDA cycle mainly at the end of the suction phase and in the CF compression phase, since the pressure and the amount of fluid present in the cylinder are increased thanks to the injection of additional fluid.

In teoria, pertanto, un compressore che funziona secondo un ciclo a compressione multipla aumenta, a parità di caratteristiche costruttive e di condizioni al contorno, la capacità frigorifera e il rendimento energetico rispetto ad un compressore funzionante secondo un ciclo tradizionale. In theory, therefore, a compressor operating according to a multiple compression cycle increases, with the same construction characteristics and surrounding conditions, the cooling capacity and energy efficiency compared to a compressor operating according to a traditional cycle.

In US 1821248, GB28031, GB4448 e GB793864, tutte a nome Voorhees, si descrivono alcune tipologie di compressori che sfruttano questo “Ciclo Voorhees”. In particolare, in US1821248 e GB28031 sono descritti sistemi per modificare un compressore monostadio ed adattarlo a funzionare su impianti frigoriferi con più livelli di pressione di evaporazione. In GB4448 e in GB793864 sono descritti compressori ad effetto multiplo che prevedono un sistema di iniezione attraverso una o più porte ausiliarie controllato dal movimento del pistone principale e comandato da una valvola rotativa mossa da un sistema di trasmissione ad ingranaggi che prende il moto dall'albero principale. In US 1821248, GB28031, GB4448 and GB793864, all in the name of Voorhees, some types of compressors that exploit this “Voorhees Cycle” are described. In particular, in US1821248 and GB28031 systems are described for modifying a single-stage compressor and adapting it to operate on refrigeration systems with multiple evaporation pressure levels. In GB4448 and GB793864, multiple-effect compressors are described which provide for an injection system through one or more auxiliary ports controlled by the movement of the main piston and controlled by a rotary valve moved by a gear transmission system which takes the motion from the shaft. principal.

Questi compressori a compressione multipla erano molto diffusi nei primi decenni del secolo scorso su grossi impianti frigoriferi ad ammoniaca; erano macchine che funzionavano a regimi di rotazione molto bassi, intorno a 100 RPM e anche a velocità inferiori; a queste velocità la quantità di fluido a pressione intermedia che si riusciva ad iniettare era considerevole, per cui l’incremento di capacità frigorifera e di efficienza energetica era importante. I moderni compressori frigoriferi invece funzionano a velocità elevate, tipicamente a 1450 RPM ed oltre, che comporta una elevata velocità di traslazione del pistone all’interno del cilindro; l’applicazione delle soluzioni indicate da Voorhees nei brevetti precedentemente citati su compressori operanti ad alte velocità di rotazione conduce ad una drastica riduzione della quantità di fluido a pressione intermedia che si riesce ad iniettare nel cilindro. Nella fig.1 ne risulta che il tratto GE che rappresenta la fase di compressione si avvicina molto al tratto CD relativo ad un compressore tradizionale, per cui si vanno a ridurre in maniera molto importante i vantaggi derivanti dall’aumento di resa frigorifera e di efficienza energetica. Inoltre tali compressori sono meccanicamente molto complessi e, con le alte velocità di rotazione dei moderni compressori, risultano poco affidabili, difficili nell’uso e nella manutenzione. These multiple compression compressors were very popular in the first decades of the last century on large ammonia refrigeration systems; they were machines that operated at very low revs, around 100 RPM and even at lower speeds; at these speeds the amount of intermediate pressure fluid that could be injected was considerable, so the increase in cooling capacity and energy efficiency was important. Modern refrigeration compressors, on the other hand, operate at high speeds, typically at 1450 RPM and beyond, which involves a high translation speed of the piston inside the cylinder; the application of the solutions indicated by Voorhees in the patents mentioned above on compressors operating at high rotation speeds leads to a drastic reduction in the amount of intermediate pressure fluid that can be injected into the cylinder. In fig. 1 it results that the GE section representing the compression phase is very close to the CD section relative to a traditional compressor, so that the advantages deriving from the increase in refrigeration yield and efficiency are significantly reduced. energy. Furthermore, these compressors are mechanically very complex and, with the high rotation speeds of modern compressors, are unreliable, difficult to use and maintain.

In definitiva, ad oggi, raramente si prendono in considerazione compressori per impianti frigoriferi che lavorano secondo cicli frigoriferi a compressione multipla o di Voorhees a causa delle suddette difficoltà. Ultimately, to date, compressors for refrigeration systems that work according to multiple compression or Voorhees refrigeration cycles are rarely taken into consideration due to the aforementioned difficulties.

Attualmente quindi, nonostante gli sviluppi della tecnologia, risulta problematico ed è sentita la necessità di realizzare compressori alternativi che risultino più versatili ed efficienti nell’uso rispetto a quelli attuali risultando al tempo stesso sufficientemente affidabili. Currently, therefore, despite the developments in technology, it is problematic and the need is felt to create reciprocating compressors that are more versatile and efficient in use than the current ones, while at the same time being sufficiently reliable.

Sommario dell’invenzione Summary of the invention

Secondo un aspetto, la presente invenzione ha lo scopo di realizzare alcuni miglioramenti ad un compressore alternativo in modo che risulti più efficiente, semplice ed economico nella costruzione e nell’uso dei compressori attuali, superando in tutto od in parte uno o più degli svantaggi suddetti. According to one aspect, the present invention has the purpose of making some improvements to a reciprocating compressor so that it is more efficient, simple and economical in the construction and use of current compressors, overcoming in whole or in part one or more of the aforementioned disadvantages. .

Questi scopi e vantaggi sono ottenuti in sostanza con un compressore secondo la rivendicazione 1. Caratteristiche e forme di realizzazione particolarmente vantaggiose dell’invenzione sono indicate nelle rivendicazioni dipendenti. These objects and advantages are essentially achieved with a compressor according to claim 1. Particularly advantageous characteristics and embodiments of the invention are indicated in the dependent claims.

In pratica, l’invenzione prevede un compressore alternativo per un fluido refrigerante, comprendente almeno un pistone scorrevole in una camera di compressione, azionato da un albero di trasmissione, in cui nella camera di compressione sbocca una porta di alimentazione di un fluido refrigerante ad una pressione intermedia tra la pressione di mandata e la pressione di aspirazione del compressore, ed in cui alla porta di alimentazione è associato un sistema di distribuzione per controllare l’alimentazione del fluido refrigerante in sincronismo con la posizione di detto pistone. In practice, the invention provides for a reciprocating compressor for a refrigerant fluid, comprising at least one piston sliding in a compression chamber, driven by a transmission shaft, in which a supply port for a refrigerant fluid to a intermediate pressure between the delivery pressure and the suction pressure of the compressor, and in which a distribution system is associated with the supply port to control the supply of the refrigerant fluid in synchronism with the position of said piston.

In alcune forme di realizzazione, il sistema di distribuzione comprende un distributore meccanico che apre e chiude un'apertura di alimentazione del fluido a pressione intermedia verso la camera di compressione. In alcune forme di realizzazione il distributore è scorrevole in una camera di distribuzione in sincronismo con il od i pistoni del compressore. Il distributore può essere associato ad una disposizione di condotti in numero e posizione corrispondenti al numero ed alla fase reciproca dei pistoni del compressore, così da controllare l'apertura e la chiusura delle rispettive porte di alimentazione nelle camere di compressione. In some embodiments, the distribution system comprises a mechanical distributor which opens and closes an intermediate pressure fluid supply port to the compression chamber. In some embodiments the distributor slides in a distribution chamber in synchronism with the compressor piston or pistons. The distributor can be associated with an arrangement of ducts in number and position corresponding to the number and reciprocal phase of the compressor pistons, so as to control the opening and closing of the respective supply doors in the compression chambers.

Con un distributore scorrevole in una camera di distribuzione si ottiene un'apertura e chiusura della porta di alimentazione del fluido refrigerante alla pressione intermedia sincronizzata alla posizione del pistone e quindi il fluido alla pressione intermedia viene immesso nella camera di compressione in una fase del ciclo di compressione in cui il fluido in fase di compressione ha una pressione compatibile con quella del fluido proveniente dalla porta di alimentazione. Il sistema risulta efficiente ed affidabile anche ad alti regimi di rotazione, tipici dei moderni compressori degli impianti frigoriferi. With a distributor sliding in a distribution chamber, an opening and closing of the supply door of the refrigerant fluid at the intermediate pressure synchronized to the position of the piston is obtained and then the fluid at the intermediate pressure is introduced into the compression chamber in a phase of the cycle of compression in which the fluid being compressed has a pressure compatible with that of the fluid coming from the supply port. The system is efficient and reliable even at high rotation speeds, typical of modern refrigeration plant compressors.

Il distributore può essere azionato con un sistema di collegamento cinematico all’albero di trasmissione, per ottenere in modo semplice ed affidabile, la fasatura tra il distributore e la posizione del o dei pistoni. In alcune forme di attuazione il collegamento cinematico può comprendere una camma associata all’albero di trasmissione ed una punteria associata al distributore. La punteria può essere corredata di una molla che la mantiene in contatto con la camma. The distributor can be operated with a kinematic connection system to the transmission shaft, to obtain in a simple and reliable way the timing between the distributor and the position of the piston or pistons. In some embodiments, the kinematic connection can comprise a cam associated with the transmission shaft and a tappet associated with the distributor. The tappet can be equipped with a spring that keeps it in contact with the cam.

In altre forme di realizzazione preferite dell’invenzione, il collegamento cinematico tra albero di trasmissione ed il distributore può essere realizzato con un sistema biella-manovella. In other preferred embodiments of the invention, the kinematic connection between the transmission shaft and the distributor can be made with a connecting rod-crank system.

In possibili forme di realizzazione, il distributore presenta almeno un condotto di passaggio per porre in collegamento di flusso la camera di distribuzione con la o le camere di compressione la o le rispettive porte di alimentazione. In possible embodiments, the distributor has at least one passage duct for placing the distribution chamber in flow connection with the compression chamber (s) and the respective supply port (s).

Vantaggiosamente, il distributore è atto ad aprire gradualmente la porta di alimentazione alternativamente in entrambi i versi della sua corsa quando il condotto di passaggio passa o transita in corrispondenza della stessa porta di alimentazione; in questo modo può essere messa in comunicazione di fluido la camera di distribuzione e quella di compressione. Il distributore inoltre chiude la porta di alimentazione alternativamente in entrambi i versi della sua corsa grazie alla sua superficie esterna o mantello. Advantageously, the distributor is able to gradually open the supply door alternately in both directions of its stroke when the passage duct passes or passes in correspondence with the same supply door; in this way the distribution chamber and the compression chamber can be brought into fluid communication. The distributor also closes the supply door alternately in both directions of its stroke thanks to its external surface or shell.

In una forma di attuazione vantaggiosa dell’invenzione, il condotto di passaggio presenta almeno una apertura di ingresso sulla testa del distributore ed almeno una apertura di uscita disposta ad una altezza intermedia sul mantello. In an advantageous embodiment of the invention, the passage duct has at least one inlet opening on the distributor head and at least one outlet opening arranged at an intermediate height on the shell.

Non sono da escludere ulteriori forme di realizzazione in funzione di particolari esigenze di utilizzo, per esempio può essere possibile realizzare due o più aperture di uscita per immettere in una stessa camera di compressione maggior fluido oppure per immettere fluido in differenti camere di compressione, o altro ancora. Further embodiments are not to be excluded depending on particular needs of use, for example it may be possible to make two or more outlet openings to introduce more fluid into the same compression chamber or to introduce fluid into different compression chambers, or other still.

In una forma di attuazione vantaggiosa dell’invenzione, l’apertura di uscita del condotto di passaggio si apre in un vano realizzato sul mantello laterale del distributore, nel quale vano è inseribile scorrevolmente in senso radiale un pattino di tenuta sagomato che presenta un canale passante in corrispondenza dell’apertura di uscita. Questo pattino di tenuta è atto ad essere sospinto dalla pressione di distribuzione del fluido contro la parete della camera di distribuzione in modo da aumentare almeno in parte la tenuta, diminuendo il gioco ed il trafilamento dei flussi secondari del fluido tra il distributore e la camera stessa. In an advantageous embodiment of the invention, the outlet opening of the passage duct opens into a compartment made on the lateral casing of the vending machine, in which compartment a shaped sealing shoe which has a through channel can be slidably inserted in a radial direction. at the outlet opening. This sealing pad is able to be pushed by the distribution pressure of the fluid against the wall of the distribution chamber so as to at least partially increase the seal, decreasing the clearance and the leakage of the secondary flows of the fluid between the distributor and the chamber itself. .

In una particolare forma di attuazione, può essere prevista una valvola di non ritorno nel condotto di passaggio del distributore; in questo modo si aumenta la complessità meccanica ed il costo del sistema ma si diminuisce la probabilità di un riflusso del fluido ad elevata pressione. In a particular embodiment, a non-return valve can be provided in the distributor passage duct; in this way the mechanical complexity and cost of the system is increased but the probability of a backflow of the fluid at high pressure is decreased.

Quando il distributore è azionato dall’albero di trasmissione che comanda il od i pistoni, preferibilmente il distributore ed il pistone sono sfasati tra loro in modo da aprire gradualmente la porta di alimentazione quando il pistone è nell’intorno del punto morto inferiore oppure è in fase di compressione, per evitare di alimentare fluido alla pressione di distribuzione durante la fase di aspirazione del pistone, benché non sia da escludere di alimentare il fluido alla pressione di distribuzione anche durante la fase di aspirazione, seppur riducendo il rendimento energetico. When the distributor is operated by the transmission shaft which drives the piston (s), preferably the distributor and the piston are offset from each other so as to gradually open the supply door when the piston is in the vicinity of the lower dead center or is in compression phase, to avoid feeding fluid at the distribution pressure during the piston suction phase, although it is not impossible to feed the fluid at the distribution pressure also during the suction phase, albeit reducing energy efficiency.

In una possibile forma di realizzazione, il compressore è del tipo bicilindrico con una coppia di pistoni di compressione scorrevoli in rispettive camere di compressione presentanti ciascuna almeno una porta di alimentazione per il collegamento di fluido con almeno una camera di distribuzione in cui è posto il distributore. Quest'ultimo è preferibilmente posizionato fra le due camere di compressione. In a possible embodiment, the compressor is of the two-cylinder type with a pair of compression pistons sliding in respective compression chambers each having at least one supply port for connecting fluid with at least one distribution chamber in which the distributor is located. . The latter is preferably positioned between the two compression chambers.

In questo caso il condotto di passaggio del distributore è conformato in modo da alimentare il fluido nelle due camere di compressione in funzione della fasatura dei due pistoni e può essere realizzato secondo differenti conformazioni in funzione di particolari esigenze di utilizzo o di costruzione del compressore. Per esempio questo condotto può essere realizzato con un'unica apertura di ingresso sulla testa del distributore ed una pluralità di aperture di uscita corrispondenti a ciascuna porta di alimentazione, oppure possono essere previste più aperture di uscita per ciascuna porta di alimentazione. In this case the distributor passage duct is shaped in such a way as to feed the fluid into the two compression chambers according to the timing of the two pistons and can be made according to different conformations according to particular requirements of use or construction of the compressor. For example, this duct can be made with a single inlet opening on the distributor head and a plurality of outlet openings corresponding to each supply door, or several outlet openings can be provided for each supply door.

Questi due pistoni possono essere sfasati tra loro ed il distributore può essere sfasato rispetto ad essi di un angolo intermedio pari a circa la metà della loro fasatura. These two pistons can be out of phase with each other and the distributor can be out of phase with respect to them by an intermediate angle equal to about half of their timing.

E’ chiaro che può essere previsto un numero differente di pistoni e/o di distributori variamente disposti (in linea, a V o altro ancora) in un compressore a seconda delle esigenze dell’impianto da alimentare. It is clear that a different number of pistons and / or distributors variously arranged (in line, V-shaped or other) in a compressor can be provided according to the needs of the system to be powered.

Un vantaggio di alcune forme di attuazione del compressore secondo la presente invenzione è dato dal fatto che risulta avere una efficienza energetica ed una capacità frigorifera elevate, poiché il compressore lavora una quantità maggiore di fluido con minori perdite. An advantage of some embodiments of the compressor according to the present invention is given by the fact that it has a high energy efficiency and cooling capacity, since the compressor processes a greater quantity of fluid with lower losses.

Un ulteriore vantaggio è che risulta possibile ridurre la temperatura di fine compressione del fluido essendo la temperatura del fluido iniettato alla pressione di distribuzione inferiore a quella del fluido nella camera di compressione; in alcune condizioni di utilizzo è ipotizzabile pertanto di utilizzare un compressore secondo l’invenzione ad un solo stadio in sostituzione di un compressore tradizionale a due stadi ottenendo un notevole risparmio sia nella costruzione che nella manutenzione. A further advantage is that it is possible to reduce the end compression temperature of the fluid since the temperature of the injected fluid at the distribution pressure is lower than that of the fluid in the compression chamber; in some conditions of use it is therefore conceivable to use a single-stage compressor according to the invention as a replacement for a traditional two-stage compressor, obtaining significant savings in both construction and maintenance.

Ulteriori vantaggiose caratteristiche e forme di realizzazione del compressore secondo l’invenzione sono indicate nelle allegate rivendicazioni dipendenti e verranno ulteriormente descritte nel seguito con riferimento ad alcuni esempi di attuazione non limitativi. Further advantageous features and embodiments of the compressor according to the invention are indicated in the attached dependent claims and will be further described below with reference to some non-limiting embodiments.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

La presente invenzione può essere meglio compresa ed i suoi numerosi scopi e vantaggi risulteranno evidenti agli esperti del ramo con riferimento ai disegni schematici allegati, che mostrano una pratica esemplificazione non limitativa del trovato stesso. Nel disegno: la The present invention can be better understood and its numerous objects and advantages will become evident to those skilled in the art with reference to the attached schematic drawings, which show a practical non-limiting example of the invention itself. In the drawing: the

Figura 1 mostra un diagramma Pressione–Volume sul quale sono riportati un ciclo frigorifero tradizionale, un ciclo frigorifero a compressione multipla di vapore o ciclo di Voorhees e un ciclo realizzato con la presente invenzione; la Figure 1 shows a Pressure – Volume diagram showing a traditional refrigeration cycle, a multiple vapor compression refrigeration cycle or Voorhees cycle and a cycle realized with the present invention; there

Figura 2 mostra una vista in sezione verticale di un compressore alternativo secondo una forma di realizzazione dell’invenzione; la Figure 2 shows a vertical sectional view of a reciprocating compressor according to an embodiment of the invention; there

Figura 3 mostra una sezione ingrandita del distributore del compressore di Fig.2; la Figure 3 shows an enlarged section of the distributor of the compressor of Fig.2; there

Figura 4 mostra una vista laterale del distributore di Fig.3, la Figure 4 shows a side view of the distributor of Fig.3, la

Figura 5 mostra una vista laterale di un pistone del compressore di Fig.2; le Figure 6 e 7 mostrano una vista ingrandita della testata del compressore di Fig.2 in due differenti porzioni durante il ciclo di funzionamento; le Figure 5 shows a side view of a piston of the compressor of Fig.2; Figures 6 and 7 show an enlarged view of the head of the compressor of Fig.2 in two different portions during the operating cycle; the

Figure 8 a 10 mostrano grafici esplicativi della fasatura di alcuni componenti del compressore di Fig.2 secondo alcune forme di realizzazione dell’invenzione; la Figura 11 mostra un circuito frigorifero nel quale è utilizzato il compressore di Fig.2; la Figures 8 to 10 show explanatory graphs of the timing of some components of the compressor of Fig.2 according to some embodiments of the invention; Figure 11 shows a refrigeration circuit in which the compressor of Fig.2 is used; there

Figura 12 mostra un diagramma semilogaritmico entalpia–pressione riferito al circuito frigorifero di Fig.11. Figure 12 shows a semi-log enthalpy – pressure diagram referred to the refrigeration circuit of Fig.11.

Descrizione dettagliata di alcune forme di attuazione dell’invenzione Detailed description of some forms of implementation of the invention

Nel disegno, un motocompressore secondo una forma di attuazione dell’invenzione è del tipo semiermetico ed è indicato con 1 (vedi Fig.2) e comprende una cassa o carcassa 1A in cui è ricavato un vano motore 1B al cui interno è posizionato un motore elettrico 2 collegato meccanicamente ad un albero di trasmissione 3 a gomiti. In the drawing, a motor compressor according to an embodiment of the invention is of the semi-hermetic type and is indicated with 1 (see Fig. 2) and comprises a casing or casing 1A in which an engine compartment 1B is obtained, inside which an engine is positioned electric motor 2 mechanically connected to a crankshaft 3.

Un secondo vano 1C, adiacente al vano motore 1B e diviso da esso per mezzo di una parete divisoria 1D, è conformato inferiormente in modo da realizzare una coppa di contenimento per l’olio di lubrificazione L, in collegamento di fluido con la parte inferiore del vano motore 1B per mezzo di un foro di passaggio 1E realizzato sulla parete divisoria 1D. L’olio L viene centrifugato dal disco 1F solidale all’albero di trasmissione 3 e passa dalla coppa del vano 1C alla vaschetta 1G e tramite il foro 1H ricavato nell’albero 3 lubrifica le bronzine 1M e 1N e le bielle 9A, 11A e 19A. A second compartment 1C, adjacent to the engine compartment 1B and divided from it by means of a dividing wall 1D, is shaped at the bottom so as to provide a containment sump for the lubricating oil L, in fluid connection with the lower part of the engine compartment 1B by means of a passage hole 1E made on the partition wall 1D. The oil L is centrifuged by the disk 1F integral with the transmission shaft 3 and passes from the sump of the compartment 1C to the reservoir 1G and through the hole 1H obtained in the shaft 3 it lubricates the bushings 1M and 1N and the connecting rods 9A, 11A and 19A .

Nel secondo vano 1C sono realizzate due camere di compressione 5 e 7 in cui sono scorrevolmente alloggiati due pistoni di compressione 9 e 11 rispettivamente, collegati all’albero 3 per mezzo di una biella 9A e 11A rispettivamente. I pistoni 9, 11 servono per comprimere un fluido refrigerante R in una macchina o sistema frigorifero in cui è inserito il compressore. In the second compartment 1C there are two compression chambers 5 and 7 in which two compression pistons 9 and 11 respectively are slidably housed, connected to the shaft 3 by means of a connecting rod 9A and 11A respectively. The pistons 9, 11 serve to compress a refrigerant fluid R in a refrigerating machine or system in which the compressor is inserted.

Le camere di compressione 5 e 7 terminano con una testata superiore 6, alla quale sono associati un sistema di aspirazione 13 per alimentare il fluido refrigerante R in ciascuna di esse e un sistema di mandata 15 per inviare il fluido R compresso nella macchina frigorifera esterna. The compression chambers 5 and 7 end with an upper head 6, to which an intake system 13 is associated to feed the refrigerant fluid R into each of them and a delivery system 15 to send the compressed fluid R into the external refrigeration unit.

In questa realizzazione, il sistema di aspirazione 13 prevede vani di immissione 13A e 13B realizzati nella testata 6 e presentanti rispettive valvole di immissione 13C e 13D per aprire selettivamente l’ingresso al fluido nelle camere di compressione 5 e 7 rispettivamente, vedi anche descrizione in riferimento alle Fig.6 e 7. In this embodiment, the intake system 13 provides inlet compartments 13A and 13B made in the head 6 and having respective inlet valves 13C and 13D to selectively open the inlet to the fluid in the compression chambers 5 and 7 respectively, see also description in refer to Fig. 6 and 7.

Il fluido R viene alimentato al compressore 1 ad una pressione di aspirazione P1 da un ingresso laterale 1L nel vano motore 1B e passa in un ingresso 13E di un condotto di immissione per uscire da uscite 13F e 13G dello stesso condotto nel vano di immissione 13A e 13B rispettivamente. The fluid R is fed to the compressor 1 at a suction pressure P1 from a side inlet 1L in the engine compartment 1B and passes into an inlet 13E of an inlet duct to exit from outlets 13F and 13G of the same duct into the inlet compartment 13A and 13B respectively.

Il sistema di mandata 15 prevede vani di mandata 15A e 15B realizzati nella testata 6 e presentanti rispettive valvole di mandata 15C e 15D per aprire selettivamente l’uscita al fluido dalla camera di compressione 5 e 7 rispettivamente. The delivery system 15 provides delivery compartments 15A and 15B made in the head 6 and having respective delivery valves 15C and 15D to selectively open the fluid outlet from the compression chamber 5 and 7 respectively.

E’ chiaro che questo compressore 1 è descritto solamente a titolo indicativo, potendo essere di un qualsiasi altro tipo adatto allo scopo, per esempio può presentare un numero differente di camere di compressione disposte in vario modo, in linea oppure a V, con uno o più alberi di trasmissione. It is clear that this compressor 1 is described only as an indication, since it can be of any other type suitable for the purpose, for example it can have a different number of compression chambers arranged in various ways, in line or in a V shape, with one or more drive shafts.

Secondo l’invenzione, viene previsto un distributore 19 scorrevole in una camera di distribuzione 21 e presentante almeno un condotto di passaggio 23 (vedi Fig.3) al suo interno per portare in collegamento di fluido la parte superiore della camera di distribuzione 21 con ciascuna camera di compressione 5 e 7 attraverso una porta di alimentazione 25 e rispettivamente 27 laterale. La camera di distribuzione 21 è disposta, nella realizzazione mostrata in Fig.2, tra le due camere di compressione 5 e 7; è chiaro comunque che tale camera di distribuzione 21 può essere realizzata e disposta in differenti modi in funzione di particolari esigenze di costruzione o utilizzo. According to the invention, a distributor 19 is provided which can slide in a distribution chamber 21 and has at least one passage duct 23 (see Fig. 3) inside it to bring the upper part of the distribution chamber 21 into fluid connection with each compression chamber 5 and 7 through a lateral feed port 25 and 27 respectively. The distribution chamber 21 is arranged, in the embodiment shown in Fig.2, between the two compression chambers 5 and 7; however, it is clear that this distribution chamber 21 can be made and arranged in different ways according to particular construction or use requirements.

Un sistema di immissione 14 serve per alimentare il fluido refrigerante R nella camera di distribuzione 21 ad una pressione di distribuzione P2 superiore alla pressione di aspirazione P1, come descritto in maggiore dettaglio nel seguito. An intake system 14 serves to feed the refrigerant fluid R into the distribution chamber 21 at a distribution pressure P2 higher than the suction pressure P1, as described in greater detail below.

In Fig.3 è mostrata una sezione ingrandita del distributore 19 in cui si nota in particolare come esso presenti una forma sostanzialmente cilindrica; è chiaro che la forma e le dimensioni del distributore 19 ivi rappresentate non sono limitative potendo essere realizzato in un qualsiasi modo utile allo scopo. Fig.3 shows an enlarged section of the distributor 19 in which it is noted in particular that it has a substantially cylindrical shape; it is clear that the shape and dimensions of the distributor 19 represented therein are not limiting since it can be made in any way useful for the purpose.

La Fig.3 mostra, inoltre, il condotto di passaggio 23 che presenta una apertura di ingresso 23A sulla testa 19T e due aperture di uscita 23B e 23C a differenti altezze sul mantello laterale 19M del distributore 19, in modo da mettere in comunicazione di fluido la zona superiore della camera di distribuzione 21 con la porta di alimentazione 25 e rispettivamente 27 (e quindi con le camere di compressione 5 e 7) in funzione della posizione del distributore 19, come descritto nel seguito. Fig. 3 also shows the passage duct 23 which has an inlet opening 23A on the head 19T and two outlet openings 23B and 23C at different heights on the lateral casing 19M of the distributor 19, so as to put fluid in communication the upper zone of the distribution chamber 21 with the supply door 25 and 27 respectively (and therefore with the compression chambers 5 and 7) as a function of the position of the distributor 19, as described below.

Nella forma di realizzazione mostrata, il condotto di passaggio 23 è realizzato con un canale 23D interno e circa coassiale al distributore 19 da cui si estendono radialmente le aperture di uscita 23B e 23C. In the embodiment shown, the passage duct 23 is made with a channel 23D internal and approximately coaxial to the distributor 19 from which the outlet openings 23B and 23C extend radially.

In questo modo il distributore risulta particolarmente semplice ed economico nella realizzazione; non è chiaramente da escludere che il condotto di passaggio 23 possa essere realizzato in modo differente in funzione di particolari esigenze di costruzione o di utilizzo, come per esempio con due o più canali interni e/o due o più aperture di ingresso e/o di uscita. Inoltre non è da escludere di poter prevedere due o più porte di alimentazione 25, 27 disposte orizzontalmente, verticalmente od in altro modo per una camera di compressione oppure per più camere di compressione in funzione di particolari esigenze. In this way the vending machine is particularly simple and economical to make; it is clearly not to be excluded that the passage duct 23 may be made in a different way according to particular construction or use requirements, such as for example with two or more internal channels and / or two or more inlet and / or exit. Furthermore, it cannot be excluded that two or more supply ports 25, 27 may be provided, arranged horizontally, vertically or in another way for a compression chamber or for several compression chambers according to particular requirements.

In una forma di attuazione particolarmente vantaggiosa, le aperture di uscita 23B e 23C sboccano in rispettivi vani 19A e 19B realizzati sul mantello laterale 19M del distributore 19, nei quali sono inseribili scorrevolmente in senso radiale pattini di tenuta 29 sagomati, presentanti un canale passante 29A in corrispondenza dell’apertura di uscita 23B e 23C. Questi pattini 29 vengono sospinti dalla pressione di distribuzione P2 del fluido R contro la parete della camera di distribuzione 21 in modo da diminuire il gioco, il trafilamento ed i flussi secondari del fluido R ed aumentare la tenuta tra il distributore 19 e la camera 21. In a particularly advantageous embodiment, the outlet openings 23B and 23C open into respective compartments 19A and 19B made on the side skirt 19M of the distributor 19, in which shaped sealing pads 29 can be slidably inserted in a radial direction, presenting a through channel 29A at the outlet opening 23B and 23C. These shoes 29 are pushed by the distribution pressure P2 of the fluid R against the wall of the distribution chamber 21 so as to decrease the clearance, the leakage and the secondary flows of the fluid R and increase the seal between the distributor 19 and the chamber 21.

Vantaggiosamente, il canale passante 29A di ciascun pattino 29 può presentare un diametro leggermente più piccolo di quello della corrispondente apertura di uscita 23B e 23C, in modo da ostacolare il riflusso del fluido R ed aumentare la spinta sul pattino. Advantageously, the through channel 29A of each shoe 29 can have a diameter slightly smaller than that of the corresponding outlet opening 23B and 23C, so as to hinder the backflow of the fluid R and increase the thrust on the shoe.

In Fig.3 si nota, inoltre, come il distributore 19, in questa forma vantaggiosa di realizzazione, preveda almeno una sede superiore 19C per una tenuta a secco realizzata tra la testa 19T ed i pattini di tenuta 29 ed almeno una sede inferiore 19D per un'altra tenuta realizzata al di sotto dei pattini di tenuta 29. In Fig. 3 it can also be seen how the distributor 19, in this advantageous embodiment, provides at least one upper seat 19C for a dry seal made between the head 19T and the sealing shoes 29 and at least one lower seat 19D for another seal made under the seal pads 29.

In questa forma di realizzazione, il distributore 19 è azionato dall’albero di trasmissione 3 ed è collegato ad esso da una biella 19L (vedi Fig.2) utilizzando uno spinotto inserito in un foro passante 19S al di sotto della sede inferiore 19D; è comunque chiaro che il distributore 19 può essere azionato da un qualsiasi altro meccanismo adatto allo scopo, purché in sincronismo con il moto dei pistoni 9, 11. In this embodiment, the distributor 19 is driven by the transmission shaft 3 and is connected to it by a connecting rod 19L (see Fig.2) using a pin inserted in a through hole 19S below the lower seat 19D; it is however clear that the distributor 19 can be operated by any other mechanism suitable for the purpose, as long as it is in synchronism with the motion of the pistons 9, 11.

La Fig.4 mostra una vista laterale del distributore 19 di Fig.3 in cui si notano in particolare le sedi superiore e inferiore 19C e 19D, il foro passante 19S ed uno dei pattini 29 di forma sostanzialmente rettangolare e leggermente concavo, per seguire il perimetro del mantello 19M. Fig.4 shows a side view of the distributor 19 of Fig.3 in which the upper and lower seats 19C and 19D, the through hole 19S and one of the shoes 29 of a substantially rectangular and slightly concave shape can be seen in particular, to follow the perimeter of the mantle 19M.

La Fig.5 mostra il pistone di compressione 9 (del tutto simile al pistone 11) che presenta una testa 9T e tre sedi superiori 9S in prossimità della sua testa 9T per rispettivi raschiatori, un foro passante 9F per uno spinotto della biella 9A e, al di sotto del foro 9F, una sede inferiore 9B per una tenuta inferiore. Fig. 5 shows the compression piston 9 (very similar to the piston 11) which has a head 9T and three upper seats 9S near its head 9T for respective scrapers, a through hole 9F for a pin of the connecting rod 9A and, below the hole 9F, a lower seat 9B for a lower seal.

Le Figg.6 e 7 mostrano un ingrandimento in sezione della testata 6 del compressore 1 di Fig.2 in due differenti posizioni durante il ciclo di funzionamento, in cui si nota in particolare il sistema di aspirazione 13, comprendente i vani di immissione 13A e 13B con le valvole di immissione 13C e rispettivamente 13D per aprire selettivamente l’ingresso al fluido nella camera di compressione 5 e rispettivamente 7, ed il sistema di mandata 15, comprendente un vano di mandata 15A e 15B con le valvole di mandata 15C e rispettivamente 15D per aprire selettivamente l’uscita al fluido dalla camera di compressione 5 e rispettivamente 7. Figs. 6 and 7 show a sectional enlargement of the head 6 of the compressor 1 of Fig. 2 in two different positions during the operating cycle, in which the suction system 13, comprising the intake compartments 13A and 13B with the inlet valves 13C and 13D respectively to selectively open the inlet to the fluid in the compression chamber 5 and 7 respectively, and the delivery system 15, comprising a delivery compartment 15A and 15B with the delivery valves 15C and respectively 15D to selectively open the fluid outlet from the compression chamber 5 and 7 respectively.

Vantaggiosamente, il sistema di immissione 14, che serve per alimentare il fluido refrigerante R nella camera di distribuzione 21 ad una pressione di distribuzione P2 superiore alla pressione di aspirazione P1 ma inferiore alla pressione di mandata P3, comprende un vano di distribuzione 14A realizzato nella testata 6, il quale presenta una prima apertura di ingresso 14B per il collegamento di fluido con la camera di distribuzione 21 ed una seconda apertura di ingresso 14C per il collegamento di fluido con un circuito di alimentazione esterno ad alta pressione, vedi descrizione più sotto in riferimento alla Fig.11. Advantageously, the inlet system 14, which serves to feed the refrigerant fluid R into the distribution chamber 21 at a distribution pressure P2 higher than the suction pressure P1 but lower than the delivery pressure P3, comprises a distribution compartment 14A made in the head 6, which has a first inlet opening 14B for connecting fluid with the distribution chamber 21 and a second inlet opening 14C for connecting fluid with an external high-pressure supply circuit, see description below in reference to Fig. 11.

E’ da notare che la prima e seconda apertura 14B e 14C del vano di distribuzione 14 non presentano valvole ma sono sempre aperte. It should be noted that the first and second opening 14B and 14C of the distribution compartment 14 do not have valves but are always open.

Nelle Figure 6 e 7 si nota, inoltre, come le porte di alimentazione 25 e 27 presentano ingressi 25A e 27A disposti in posizioni intermedie lungo la corsa del distributore 19 nella camera di distribuzione 21. Le uscite 25B e 27B sono disposte in posizioni intermedie tra le posizioni assunte dalla testa o cielo dei pistoni 9 e 11 corrispondenti alle posizioni di punto morto inferiore (PMI) e di punto morto superiore (PMS). In Figures 6 and 7 it can also be seen how the supply doors 25 and 27 have inlets 25A and 27A arranged in intermediate positions along the stroke of the distributor 19 in the distribution chamber 21. The outlets 25B and 27B are arranged in intermediate positions between the positions assumed by the head or crown of pistons 9 and 11 corresponding to the positions of bottom dead center (PMI) and top dead center (TDC).

Nella forma di realizzazione illustrata, le camere di compressione 5 e 7 e la camera di distribuzione 21 sono disposte sostanzialmente alla stessa altezza una accanto all’altra e presentano una forma simile e le porte di alimentazione 25, 27 si aprono (ingressi e uscite 25A, 27A e 25B, 27B) ad una altezza intermedia nelle rispettive camere di compressione e nel distributore. In the illustrated embodiment, the compression chambers 5 and 7 and the distribution chamber 21 are arranged substantially at the same height next to each other and have a similar shape and the supply doors 25, 27 open (inlets and outlets 25A , 27A and 25B, 27B) at an intermediate height in the respective compression chambers and in the distributor.

E’ chiaro che gli ingressi 25A, 27A e le uscite 25B, 27B delle porte di alimentazione 25, 27 possono essere in numero, forma, dimensioni differenti e possono inoltre essere disposti ad altezze differenti nelle camere 5, 7 e 21 in funzione di particolari esigenze di costruzione o di utilizzo; anche la posizione ed il numero delle camere di compressione e di alimentazione 5, 7 e 21 può variare in funzione di particolari esigenze, come detto più sopra. Ad esempio, le porte di alimentazione 25, 27 possono essere realizzate ad altezze differenti tra loro mentre le aperture di uscita 23B e 23 C del condotto di passaggio 23 possono essere realizzate alla stessa altezza. It is clear that the inputs 25A, 27A and the outputs 25B, 27B of the power supply doors 25, 27 can be of different number, shape, size and can also be arranged at different heights in the chambers 5, 7 and 21 according to particular construction or use requirements; also the position and the number of the compression and feeding chambers 5, 7 and 21 can vary according to particular requirements, as mentioned above. For example, the supply doors 25, 27 can be made at different heights from each other while the outlet openings 23B and 23 C of the passage duct 23 can be made at the same height.

La Fig.6 mostra una configurazione, in cui il pistone 9 è sostanzialmente al punto morto inferiore e sta per salire verso l’alto (freccia F1); l’uscita 25B della porta di alimentazione 25 è aperta mentre l’ingresso 25A sta per essere posto in comunicazione con il vano di distribuzione 14A attraverso il condotto 23 del distributore 19 che sta scendendo verso il basso (freccia F2). Fig.6 shows a configuration, in which the piston 9 is substantially at the bottom dead center and is about to rise upwards (arrow F1); the outlet 25B of the power supply door 25 is open while the inlet 25A is about to be placed in communication with the distribution compartment 14A through the conduit 23 of the distributor 19 which is going downwards (arrow F2).

Il pistone 11, invece, è sostanzialmente al punto morto superiore, l’uscita 27B della porta di alimentazione 27 è chiusa dal mantello del pistone 11 mentre l’ingresso 27A è chiuso dal mantello del distributore 19 che sta per scendere verso il basso (freccia F3). The piston 11, on the other hand, is substantially at the top dead center, the outlet 27B of the supply door 27 is closed by the skirt of the piston 11 while the inlet 27A is closed by the jacket of the distributor 19 which is about to descend downwards (arrow F3).

La Fig.7 mostra la posizione dei pistoni e del distributore dopo un giro di 180° dell’albero 3 rispetto a quella di Fig.6, in cui il pistone 9 è sostanzialmente al punto morto superiore e sta per scendere verso il basso (freccia F4), l’uscita 25B della porta di alimentazione 25 è chiusa dal mantello del pistone 9 mentre l’ingresso 25A è chiuso dal mantello del distributore 19. Fig. 7 shows the position of the pistons and of the distributor after a 180 ° turn of the shaft 3 with respect to that of Fig. 6, in which the piston 9 is substantially at the top dead center and is about to go down (arrow F4), the outlet 25B of the supply door 25 is closed by the skirt of the piston 9 while the inlet 25A is closed by the skirt of the distributor 19.

Il pistone 11 invece è sostanzialmente al punto morto inferiore e sta per salire verso l’alto (freccia F6), l’uscita 27B della porta di alimentazione 27 è aperta mentre l’ingresso 27A sta per essere aperto completamente dal distributore 19 che sta salendo (freccia F5). The piston 11, on the other hand, is substantially at the bottom dead center and is about to rise upwards (arrow F6), the outlet 27B of the supply door 27 is open while the inlet 27A is about to be completely opened by the distributor 19 which is going up (arrow F5).

La Fig.8 mostra un grafico nel quale è riportato in ascissa l’angolo di manovella ed in ordinata la distanza del pistone 9 (curva B9), del pistone 11 (curva B11) e del distributore 21 (curva B21) dal rispettivo punto morto inferiore. Da questo grafico si nota in particolare come i pistoni 9 e 11 siano vantaggiosamente sfasati di 180° tra loro, mentre il distributore 21 è sfasato di 90° rispetto a ciascuno di essi. Fig. 8 shows a graph showing the crank angle on the abscissa and the distance of piston 9 (curve B9), piston 11 (curve B11) and distributor 21 (curve B21) from the respective dead point on the abscissa. inferior. From this graph it can be seen in particular that the pistons 9 and 11 are advantageously out of phase by 180 ° with respect to each other, while the distributor 21 is out of phase by 90 ° with respect to each of them.

E’ chiaro che questa fasatura può essere variata in funzione del numero di pistoni e/o di distributori oppure di particolari esigenze di costruzione e di utilizzo del compressore e dell’impianto di refrigerazione. It is clear that this timing can be varied according to the number of pistons and / or distributors or to particular construction and use requirements of the compressor and the refrigeration system.

La Fig.9 mostra un grafico dove è riportato in ascissa l’angolo di manovella ed in ordinata la luce o area di passaggio (in millimetri quadri, mm<2>) dell’ingresso 25A e dell’uscita 25B della porta di alimentazione 25 in funzione della posizione dell’apertura 23B sul distributore 21 e rispettivamente della testa o cielo del pistone 9. L'andamento delle sezioni di flusso o aree di passaggio nette sono rappresentati dalle curve U25A e U25B, rispettivamente per l'ingresso e l'uscita 25A e 25B. Un grafico analogo può essere disegnato in riferimento alla camera di compressione 7 in funzione dell’angolo di fasatura stabilito. Fig. 9 shows a graph where the crank angle is shown on the abscissa and the opening or passage area (in square millimeters, mm <2>) of the input 25A and the output 25B of the power supply door 25 on the ordinate. depending on the position of the opening 23B on the distributor 21 and respectively of the head or top of the piston 9. The trend of the flow sections or net passage areas are represented by the curves U25A and U25B, respectively for the inlet and outlet 25A and 25B. A similar graph can be drawn with reference to the compression chamber 7 as a function of the established phasing angle.

Nel caso del grafico di Fig.9, l’ingresso 25A è realizzato in una posizione intermedia rispetto alla corsa del distributore 19 nella camera 21, mentre l’uscita 25B è posizionata in modo da risultare completamente scoperta quando il pistone 9 è nel punto morto inferiore. In the case of the graph of Fig. 9, the inlet 25A is made in an intermediate position with respect to the stroke of the distributor 19 in the chamber 21, while the outlet 25B is positioned so as to be completely uncovered when the piston 9 is in the dead center. inferior.

In particolare si nota come l’uscita 25B inizia ad aprirsi (punto N1 della curva U25B ad un angolo di manovella di circa 130°) quando il pistone 9 sta scorrendo verso il suo PMI e si apre completamente quando il pistone 9 ha raggiunto il PMI (punto N2 a circa 180°). Aumentando ancora l’angolo di manovella, il pistone 9 inizia la sua corsa in salita verso il PMS chiudendo gradualmente l’uscita 25B la quale rimane chiusa dal punto N3 a circa 230° fino alla successiva discesa del pistone. In particular, we note how the outlet 25B begins to open (point N1 of the U25B curve at a crank angle of about 130 °) when the piston 9 is sliding towards its PMI and opens completely when the piston 9 has reached the PMI (point N2 at about 180 °). By further increasing the crank angle, the piston 9 begins its upward stroke towards the TDC gradually closing the outlet 25B which remains closed from point N3 at about 230 ° until the next descent of the piston.

L’ingresso 25A invece inizia gradualmente ad aprirsi (punto N4 della curva U25A a circa 180°) in corrispondenza dell’uscita 23B del distributore 21, il quale scorre verso il suo PMI, per aprirsi completamente (punto N5 a circa 210°) e poi chiudersi gradualmente (punto N6 a circa 270°). The inlet 25A instead gradually begins to open (point N4 of the U25A curve at about 180 °) in correspondence with the outlet 23B of the distributor 21, which flows towards its PMI, to open completely (point N5 at about 210 °) and then gradually close (point N6 at about 270 °).

L’iniezione di fluido dalla camera di distribuzione 21 alla camera di compressione 5 avviene pertanto tra l’angolo di manovella di circa 180° e quello di circa 230°, cioè quando sono almeno parzialmente aperte sia la luce di passaggio dell’ingresso 25A sia quella dell’uscita 25B della porta 25. La luce di passaggio netta è massima nel punto N7. E’ da notare che la sezione di ingresso 25A ricomincia ad aprirsi gradualmente (punto N6 a circa 270°), per aprirsi completamente ancora (punto N8 a circa 330°) e richiudersi gradualmente (punto N9 a circa 360°). Durante questa seconda fase di apertura però la luce di uscita 25B è nulla perché è chiusa completamente dal mantello del pistone 9. Il segmento di tenuta montato nella sede inferiore 9B (vedi Fig.5) limita l’entità dei trafilamenti di fluido tra il mantello del pistone 9 e le pareti della camera di compressione 5. The injection of fluid from the distribution chamber 21 to the compression chamber 5 therefore takes place between the crank angle of about 180 ° and that of about 230 °, i.e. when both the passage opening of the inlet 25A and that of exit 25B of door 25. The clear passageway is maximum at point N7. It should be noted that the inlet section 25A begins to open again gradually (point N6 at about 270 °), to open completely again (point N8 at about 330 °) and gradually close again (point N9 at about 360 °). During this second opening phase, however, the outlet port 25B is null because it is completely closed by the skirt of the piston 9. The sealing segment mounted in the lower seat 9B (see Fig. 5) limits the amount of fluid leaks between the shell of the piston 9 and the walls of the compression chamber 5.

La Fig.10 mostra un ulteriore grafico nel quale l’ascissa e l’ordinata riportano le stesse variabili del grafico di Fig.9. La differenza rispetto al grafico di Fig.9 è data dal fatto che l’uscita 25A è realizzata nella camera 5 in una posizione intermedia rispetto alla corsa del pistone 9 e pertanto l’uscita 25B rimane aperta più a lungo. Ciò corrisponde in sostanza alla configurazione del compressore delle Figg.2, 6 e 7. Sul diagramma di Fig.10, inoltre, sono riportate le curve di apertura e chiusura degli ingressi e delle uscite 25A, 25B e 27A, 27B, cioè per entrambi i pistoni 9 e 11. Le curve sono indicate con la lettera U seguita dal riferimento della luce (es. 25A; 25B) a cui si riferiscono. Le curve per le luci 25A, 25B sono rappresentate a linea continua, mentre le curve per le luci 27A, 27B sono rappresentate a tratteggio. Fig. 10 shows a further graph in which the abscissa and ordinate show the same variables as the graph of Fig.9. The difference with respect to the graph in Fig.9 is given by the fact that the outlet 25A is made in chamber 5 in an intermediate position with respect to the stroke of the piston 9 and therefore the outlet 25B remains open longer. This essentially corresponds to the configuration of the compressor of Figs. 2, 6 and 7. The diagram of Fig. 10 also shows the opening and closing curves of the inputs and outputs 25A, 25B and 27A, 27B, i.e. for both pistons 9 and 11. The curves are indicated by the letter U followed by the light reference (eg 25A; 25B) to which they refer. The curves for the lights 25A, 25B are shown in a continuous line, while the curves for the lights 27A, 27B are shown in broken lines.

In particolare (e con iniziale riferimento alla camera di compressione 5), secondo questa configurazione, il pistone 9 comincia ad aprire l’uscita 25B (punto M1 della curva U25B ad un angolo di manovella di circa 120°) durante la sua corsa in discesa dal PMS. Successivamente, il pistone 9 continua a scendere aprendo completamente l’uscita 25B (punto M2I a circa 130°). Aumentando ancora l’angolo di manovella, il pistone 9 continua la sua corsa in discesa verso il PMI e l’uscita 25B rimane aperta. Il pistone 9 scende al punto morto inferiore e quindi inverte la sua corsa fino a quando incontra nuovamente l’uscita 25B chiudendola gradualmente (punto M2II a circa 220° fino ad M3 a circa 240°). In particular (and with initial reference to the compression chamber 5), according to this configuration, the piston 9 begins to open the outlet 25B (point M1 of the U25B curve at a crank angle of about 120 °) during its downward stroke from the PMS. Subsequently, the piston 9 continues to descend, fully opening the outlet 25B (point M2I at about 130 °). By further increasing the crank angle, piston 9 continues its downward stroke towards the PMI and exit 25B remains open. The piston 9 goes down to the bottom dead center and then reverses its stroke until it meets the outlet 25B again, closing it gradually (point M2II at about 220 ° up to M3 at about 240 °).

L’ingresso 25A invece inizia ad aprirsi (punto M4 della curva U25A a circa 180°) in corrispondenza dell’uscita 23B del distributore 19 che scorre verso il punto morto inferiore fino all’apertura massima (punto M5 a circa 220°) per poi chiudersi gradualmente (punto M6 a circa 240°). The inlet 25A instead begins to open (point M4 of the U25A curve at about 180 °) in correspondence with the outlet 23B of the distributor 19 which flows towards the bottom dead center up to the maximum opening (point M5 at about 220 °) and then close gradually (point M6 at about 240 °).

In questo caso, l’iniezione di fluido dalla camera di distribuzione 21 alla camera di compressione 5 avviene pertanto tra l’angolo di manovella di circa 180° e quello di circa 240°, cioè quando sono almeno parzialmente aperte sia la luce di passaggio dell’ingresso 25A sia quella dell’uscita 25B della porta 25. La sezione di passaggio di iniezione del fluido è massima nel punto M5, dove sono massime allo stesso tempo la luce di passaggio dell’ingresso 25A e dell’uscita 25B. In this case, the injection of fluid from the distribution chamber 21 to the compression chamber 5 therefore takes place between the crank angle of about 180 ° and that of about 240 °, i.e. when both the passage opening of the the inlet 25A is that of the outlet 25B of the door 25. The fluid injection passage section is maximum at the point M5, where the passage opening of the inlet 25A and the outlet 25B are maximum at the same time.

E’ da notare, inoltre, che in questo caso l’uscita 25B rimane completamente aperta molto più a lungo (dal punto M2I a M2II) per cui la quantità di fluido iniettata è maggiore rispetto alla configurazione descritta in Fig.9. It should also be noted that in this case the outlet 25B remains completely open much longer (from point M2I to M2II) so the amount of fluid injected is greater than the configuration described in Fig.9.

Nella Fig.10 sono inoltre riportate con linee tratteggiate le curve U27A e U27B che rappresentano la luce o area di passaggio dell’ingresso 27A e dell’uscita 27B della porta di alimentazione 27 in funzione della corsa del distributore 19 e rispettivamente del pistone 11, non descritte in dettaglio per semplicità. In Fig. 10 are also shown with dashed lines the curves U27A and U27B which represent the opening or area of passage of the inlet 27A and the outlet 27B of the supply door 27 as a function of the stroke of the distributor 19 and respectively of the piston 11, not described in detail for simplicity.

Nella Fig.1 è riportato, insieme al ciclo di un compressore tradizionale e quello di un compressore con “ciclo Voorhees”, descritti sopra con riferimento allo stato della tecnica, anche il diagramma del compressore nella configurazione riportata nelle Figg.2, 6 e 7 e rappresentato dal quadrilatero ABCFA nel quale il tratto AB corrisponde alla fase di espansione del pistone, il tratto BC alla fase di aspirazione, il tratto CF alla fase di compressione ed il tratto FA a quella di scarico. La posizione del punto F di fine compressione è determinata dalla quantità di fluido iniettato e quindi sia dalla dimensione delle sezioni di ingresso 25A e 25B e di uscita 27A e 27B, sia dalla pressione di distribuzione P2. Agendo quindi su questi parametri risulta abbastanza semplice variare il rapporto tra la portata di fluido aspirata dal compressore alla pressione P1 e quella di fluido iniettato alla pressione P2 in modo di ottimizzare sia l’incremento di capacità frigorifera che l’efficienza energetica della macchina frigorifera su cui è installato il compressore con distributore. Fig. 1 shows, together with the cycle of a traditional compressor and that of a compressor with "Voorhees cycle", described above with reference to the state of the art, also the diagram of the compressor in the configuration shown in Figs. 2, 6 and 7 and represented by the quadrilateral ABCFA in which the section AB corresponds to the expansion phase of the piston, the section BC to the intake phase, the section CF to the compression phase and the section FA to the exhaust phase. The position of the point F at the end of compression is determined by the quantity of fluid injected and therefore both by the size of the inlet sections 25A and 25B and outlet 27A and 27B, and by the distribution pressure P2. Therefore, by acting on these parameters, it is quite simple to vary the ratio between the flow rate of fluid sucked in by the compressor at pressure P1 and that of fluid injected at pressure P2 in order to optimize both the increase in cooling capacity and the energy efficiency of the refrigeration unit on where the compressor with distributor is installed.

La Fig.11 mostra schematicamente un circuito frigorifero impiegante un compressore del tipo sopra descritto. In Fig.12 è mostrato il rispettivo ciclo di trasformazione del fluido frigorifero su un diagramma pressione-entalpia. L'esempio illustrato è riferito ad un ciclo a CO2come fluido refrigerante, ma si deve comprendere che possono essere usati altri fluidi refrigeranti idonei. E' chiaro che i valori numerici (di temperatura e pressione) riportati nel seguito sono riportati a titolo esemplificativo, potendo essi variare in funzione del tipo di fluido refrigerante R utilizzato e delle condizioni di uso volute. Fig.11 schematically shows a refrigeration circuit using a compressor of the type described above. Fig. 12 shows the respective refrigerant fluid transformation cycle on a pressure-enthalpy diagram. The example illustrated refers to a CO2 cycle as a refrigerant fluid, but it should be understood that other suitable refrigerant fluids may be used. It is clear that the numerical values (of temperature and pressure) shown below are given by way of example, as they can vary according to the type of refrigerant fluid R used and the desired conditions of use.

Il circuito frigorifero comprende il compressore 1 che alimenta il fluido refrigerante R ad una pressione P3 di circa 90 bar ed una temperatura di circa 85°c verso uno scambiatore di calore principale X1 (attraverso il punto I), il quale a sua volta è collegato (punto II) ad uno scambiatore-economizzatore X2, che serve per raffreddare il fluido R. Dallo scambiatore X2 il fluido R passa (punto III) nella valvola di espansione X3 in cui la pressione viene ridotta fino alla pressione P1 a circa 25 bar per essere successivamente alimentato (punto IV) ad un evaporatore X4 che serve per far evaporare la parte rimanente di fluido ancora allo stato liquido. Dall’evaporatore X4 il fluido sotto forma di vapore alla pressione P1 a circa 25 bar viene alimentato (punto V) all’ingresso 1L del compressore 1. The refrigeration circuit comprises the compressor 1 which supplies the refrigerant fluid R at a pressure P3 of about 90 bar and a temperature of about 85 ° c towards a main heat exchanger X1 (through point I), which in turn is connected (point II) to an exchanger-economizer X2, which serves to cool the fluid R. From the exchanger X2 the fluid R passes (point III) into the expansion valve X3 where the pressure is reduced down to the pressure P1 at about 25 bar for be subsequently fed (point IV) to an evaporator X4 which serves to evaporate the remaining part of fluid still in the liquid state. From the evaporator X4 the fluid in the form of vapor at pressure P1 at about 25 bar is fed (point V) to the 1L inlet of compressor 1.

Secondo una forma di attuazione particolarmente vantaggiosa dell’invenzione, un circuito economizzatore o circuito ausiliario è collegato a valle del condensatore X1 (nel punto II) per dirottare parte del fluido R verso una valvola di espansione secondaria X5 che serve per abbassarne la pressione P2 fino a circa 50 bar. Da qui il fluido R viene alimentato (punto VI) allo scambiatore economizzatore X2 dove viene riscaldato e poi completamente evaporato. Il flusso principale del fluido refrigerante che fluisce nell'altro ramo dello scambiatore economizzatore X2 viene raffreddato tra il punto II ed il punto III. Successivamente il fluido R nel circuito ausiliario viene alimentato (punto VII) all’ingresso 14C della camera di distribuzione 14A del compressore 1 alla pressione P2 a circa 50 bar. Il fluido R proveniente dall’aspirazione 1L viene compresso nella camera di compressione e contemporaneamente miscelato con il fluido R proveniente dalla connessione 14C sul circuito ausiliario (punto VIII). Il fluido R poi viene ulteriormente compresso fino a raggiungere la pressione P3 (punto I). According to a particularly advantageous embodiment of the invention, an economizer circuit or auxiliary circuit is connected downstream of the condenser X1 (at point II) to divert part of the fluid R towards a secondary expansion valve X5 which serves to lower its pressure P2 up to at about 50 bar. From here the fluid R is fed (point VI) to the economizer exchanger X2 where it is heated and then completely evaporated. The main flow of the refrigerant fluid flowing in the other branch of the economizer exchanger X2 is cooled between point II and point III. Subsequently the fluid R in the auxiliary circuit is fed (point VII) to the inlet 14C of the distribution chamber 14A of the compressor 1 at the pressure P2 at about 50 bar. The fluid R coming from the suction 1L is compressed in the compression chamber and simultaneously mixed with the fluid R coming from the connection 14C on the auxiliary circuit (point VIII). The fluid R is then further compressed until it reaches the pressure P3 (point I).

Il distributore 19 previsto all’interno del compressore 1 serve per alimentare il fluido R a 50 bar nella camera o nelle camere di compressione 5, 7 secondo una fase prestabilita, come descritto sopra. The distributor 19 provided inside the compressor 1 serves to feed the fluid R at 50 bar in the chamber or in the compression chambers 5, 7 according to a predetermined phase, as described above.

La Fig.12 mostra un usuale diagramma semilogaritmico entalpia–pressione su cui è rappresentato il ciclo di trasformazione subito dal fluido R nell'impianto di Fig.11. Nel diagramma di Fig.12 sull’asse delle ascisse è riportato il contenuto di calore del fluido (l’entalpia) in kJ/kg e sull’asse delle ordinate i valori di pressione assoluta in Bar. In breve, questo diagramma viene convenzionalmente diviso da una campana di saturazione in tre zone: una zona di liquido sottoraffreddato L (a sinistra della campana), una zona di vapore surriscaldato G (a destra della campana) ed una zona L+G dove coesistono vapore e liquido in differenti percentuali (entro la campana). Fig.12 shows a usual enthalpy – pressure semilogarithmic diagram on which the transformation cycle undergone by the fluid R in the plant of Fig.11 is represented. In the diagram of Fig. 12 the heat content of the fluid (enthalpy) in kJ / kg is shown on the abscissa axis and the absolute pressure values in Bar on the ordinate axis. In short, this diagram is conventionally divided by a saturation bell in three zones: a subcooled liquid zone L (to the left of the bell), a superheated vapor zone G (to the right of the bell) and a zone L + G where vapor and liquid coexist in different percentages (within the bell).

Sulla curva rappresentativa del ciclo sono indicati i punti I a VIII del circuito di Fig.11. Da questo diagramma si nota in particolare come durante la fase di compressione dal punto V al punto I, passando attraverso il punto VIII, l’iniezione di ulteriore fluido R a pressione P2 comporti una diminuzione della temperatura alla fine della compressione (punto I) rispetto ad un compressore tradizionale: la diminuzione di temperatura sarà tanto maggiore quanto più sarà grande il rapporto tra la portata di fluido iniettato dalla connessione 14C e quella aspirata dalla connessione 1L. Inoltre questo diagramma indica come il raffreddamento del fluido R nel circuito principale dal punto II al punto III comporti un aumento dell’effetto frigorifero. The points I to VIII of the circuit of Fig.11 are indicated on the representative curve of the cycle. From this diagram it is noted in particular how during the compression phase from point V to point I, passing through point VIII, the injection of further fluid R at pressure P2 results in a decrease in temperature at the end of compression (point I) with respect to to a traditional compressor: the decrease in temperature will be greater the greater the ratio between the flow rate of fluid injected by connection 14C and that sucked in by connection 1L. Furthermore, this diagram indicates how the cooling of the fluid R in the main circuit from point II to point III leads to an increase in the cooling effect.

E’ inteso che quanto illustrato rappresenta solo una possibile forma di attuazione non limitativa dell’invenzione, la quale può variare nelle forme e disposizioni senza uscire dall’ambito del concetto alla base dell’invenzione. L’eventuale presenza di numeri di riferimento nelle rivendicazioni allegate ha unicamente lo scopo di facilitarne la lettura alla luce della descrizione che precede e degli allegati disegni e non ne limita in alcun modo l’ambito di protezione. It is understood that what is illustrated represents only a possible non-limiting embodiment of the invention, which may vary in the forms and provisions without departing from the scope of the concept underlying the invention. The possible presence of reference numbers in the attached claims has the sole purpose of facilitating reading in the light of the above description and the attached drawings and does not in any way limit the scope of protection.

Claims

ALTERNATIVE COMPRESSOR WITH HIGH REFRIGERATING EFFECT CLAIMS 1) A reciprocating compressor for a refrigerant fluid, comprising at least one piston (9; 11) sliding in a compression chamber (5; 7), driven by a transmission shaft (3), in which in said at least one compression chamber a supply port (25; 27) for a refrigerant fluid opens at a pressure (P2) intermediate between the delivery pressure (P3) and the suction pressure (P1) of the compressor, and in which at least one supply port associated is a distribution system comprising a distributor (19) sliding in a distribution chamber (21) in synchronism with said at least one piston (9; 11), said distributor controlling the opening and closing of said supply door (25 ; 27) in said compression chamber (5; 7).

2) The compressor according to claim 1, characterized in that said distributor (19) has at least one passage duct (23) to connect said distribution chamber (21) with said at least one compression chamber (5) in flow connection; 7) through said feed gate (25; 27).

3) The reciprocating compressor as per claim 1 or 2, characterized in that said at least one distributor (19) is driven by said at least one transmission shaft (3).

4) The reciprocating compressor as per claim 3, characterized in that said distributor (19) is driven by said transmission shaft (3) by means of a connecting rod-crank system (19).

5) The reciprocating compressor according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises an intake system (14) for feeding the refrigerant fluid (R) into said at least one distribution chamber (21) at a distribution pressure ( P2) intermediate between a suction pressure (P1) and a discharge pressure (P3) of the compressor.

6) The reciprocating compressor as per one or more of the preceding claims, characterized by the fact that said distributor (19) is able to gradually open and close an inlet end of said at least one supply door (25; 27), an end of outlet of said feed door being opened and closed by said at least one piston.

7) The reciprocating compressor according to one or more of the preceding claims, characterized in that said at least one distributor (19) performs a shorter stroke than that of said at least one piston (9; 11).

8) The reciprocating compressor according to one or more of the preceding claims, characterized in that said at least one passage duct (23) has at least one inlet opening (23A) on the head of the distributor (19) and at least one outlet opening ( 23B; 23C) arranged in an intermediate position on the skirt (19M) of said distributor (19).

9) The reciprocating compressor as per claim 8, characterized by the fact that said at least one outlet opening (23B; 23C) opens into a compartment (19A; 19B) made on said side casing (19M) of the distributor (19), in the which compartment is inserted and slides a shaped sealing shoe (29) which has a through channel (29A) in correspondence with said at least one outlet opening (23B; 23C); said sealing shoe (29) being able to be pushed by the pressure of the fluid (R) against the wall of said distribution chamber (21).

10) The reciprocating compressor as per claim 9, characterized in that said at least one distributor (19) comprises at least a first seal between the distribution chamber (21) and the sealing shoe (29) and at least a second seal between said shoe seal (29) and a compartment (1C) of the compressor casing (1A).

11) The reciprocating compressor as per at least one of the preceding claims, characterized in that said at least one distributor (19) and said at least one piston (9; 11) are phased together so as to open said at least one supply door (25 ; 27) when said at least one piston (9; 11) is approximately at the bottom dead center (PMI) and / or is in the compression phase (F1; F6).

12) The reciprocating compressor as per one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises two or more compression pistons (9; 11) sliding in respective compression chambers (5; 7) each presenting at least one supply port (25 ; 27) for the connection of fluid with said distribution system (19, 21).

13) The reciprocating compressor as per claims 2 and 12, characterized in that said at least one passage duct (23) of the distributor (19) is shaped so as to feed the fluid into said at least two compression chambers (5; 7) in different positions of the drive shaft (3).

14) The reciprocating compressor as per one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one pair of said compression pistons (9; 11) which are out of phase with each other by a phase angle and that said distributor (19) is out of phase with respect to said pistons of respective intermediate angles equal to approximately half of said phase angle.

15) The reciprocating compressor as per at least one of the preceding claims, characterized in that said at least one compression piston (9; 11) has at least a first seal (9S) near the head and at least one seal (9B) near the its extremity opposite the head. <16) A refrigerating system comprising:> - a main circuit for a refrigerant fluid, with a condenser (X1), an <expansion element (X3), an evaporator (X4) and a compressor (1);> - an auxiliary circuit with an inlet (II) of cooled and / or condensed refrigerant fluid at high pressure and an outlet (VII) connected to said compressor (1), an expansion member (X5) being arranged between said inlet and said outlet ) and an economizing exchanger (X2), through which the refrigerant fluid circulating in the auxiliary circuit cools the flow of the refrigerant fluid circulating in the main circuit; characterized in that said compressor is a compressor as per one or more of the preceding claims, and that the fluid at the outlet of the auxiliary circuit has an intermediate pressure (P2) between the suction pressure (P1) and the delivery pressure (P3 ) of the compressor (1) and is fed through said distribution system (19, 21) into said at least one compression chamber (5; 7) of the compressor.