MX2008004849A

MX2008004849A - Sistemas compresores para uso con lubricante sin humo.

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Publication number: MX2008004849A
Application number: MX2008004849A
Authority: MX
Inventors: Thomas Barratt; William Mcquade
Original assignee: York Int Corp
Priority date: 2002-10-03
Filing date: 2008-04-11
Publication date: 2009-03-02
Also published as: JP2006501985A; US20040065110A1; CN1717273A; KR100594897B1; WO2004030792A3; AU2003277146A8; CA2500732A1; AU2003277146A1; MXPA05003534A; CA2500732C; EP1834685A2; EP1545742A2; US6880360B2; KR20050050664A; US7032410B2; US20050022551A1; WO2004030792A2

Abstract

Un sistema de compresión que incluye un compresor accionado por un motor, acumulador opcional, un separador líquido/gas, intercambiadores de calor en la forma de un condensador y un evaporador, válvulas de expansión y conducto en la forma de tubo para conectar juntos estos componentes. El medio de separación de líquido/gas es un separador lubricante, típicamente un recipiente horizontal o vertical cilíndrico utilizado en relación con un compresor de gas. El separador de lubricante acepta el flujo de descarga del compresor el cual incluye una mezcla de un lubricante "sin humo" y un gas refrigerante en un rango de tamaños de partícula que forma una corriente de fluido, que separa el gas refrigerante del lubricante y recolecta el lubricante para reutilizarse en el compresor. Debido a que se utiliza el lubricante en el sistema de lubricación, aglomera rápidamente en gotas de tamaño más grande y no produce el aerosol, el separador no requiere un elemento coagulador en el aerosol coagulador y no requiere un compartimiento para servir el elemento coagulador. El elemento coagulador se reemplaza con una almohadilla de malla más segura y durable para aglomerar las gotas de tamaño más grande. Se reducen los requerimientos de tamaño y espacio total asociados con el separador.

Description

SISTEMAS COMPRESORES PARA USO CON LUBRICANTE SIN HUMO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a sistemas de compresor que se utilizan con lubricantes sin humo, y específicamente con sistemas de compresor que utilizan compresores de desplazamiento positivo con lubricantes sin humo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los compresores de desplazamiento positivo son máquinas en las cuales los volúmenes sucesivos de aire o gas están confinados dentro de un espacio cerrado y se elevan a presiones más altas. La presión del gas aumenta mientras que el volumen del espacio cerrado disminuye. Los compresores de desplazamiento positivo incluyen, por ejemplo, compresores oscilantes, compresores giratorios, compresores de espiral y compresores de tornillo. Los compresores de tornillo, también conocidos como compresores giratorios del lóbulo helicoidal, incluyendo los compresores de un solo tornillo, compresores de tornillo hembra-macho (doble) y otras variaciones, se conocen bien en la industria de compresión de aire, refrigeración, enfriadores de agua y procesamiento de gas natural. Estos compresores se basan en un aceite lubricante para lubricar las superficies giratorias y de contacto para permitir una operación eficiente, para evitar el daño a las unidades y sellar los lóbulos que contienen el volumen que está siendo comprimido. Los compresores oscilantes utilizan un pistón móvil en un cilindro. El pistón se une a una varilla de conexión que se une a una manivela. Un motor eléctrico acciona la manivela lo cual provoca que el pistón oscile dentro del cilindro, incrementando y disminuyendo el volumen dentro del cilindro. Se introduce fluido en el cilindro a través de una válvula cuando el pistón está en el fondo de su carrera. El fluido se comprime a medida que el pistón se mueve hacia la parte superior de su carrera y se remueve del cilindro a través de una válvula cuando el pistón está en el centro muerto superior (TDC) de su carrera. El lubricante se utiliza para lubricar los baleros, las paredes del cilindro, las paredes del pistón, los anillos del pistón, si se utilizan, y los pasadores del pistón. Compresores oscilantes más pequeños son unidades usualmente selladas y el atrapado de lubricante en el refrigerante comprimido usualmente no es un problema. Sin embargo, para compresores oscilantes más grandes, la pérdida de lubricación puede presentar un problema . Un compresor de espiral genera una serie de cavidades en forma de media luna entre los dos espirales, las cavidades en forma de media luna reciben el fluido para compresión. Típicamente, un espiral se fija y la otra órbita alrededor del espiral fijo. Cuando el movimiento ocurre, las cavidades entre las dos formas se empujan lentamente hacia el centro de los dos espirales. Esto reduce el volumen de fluido. La lubricación se utiliza para lubricar los baleros principales y las superficies de sellado a lo largo y en los bordes de los espirales. Los compresores giratorios son de dos tipos generales: compresores de aspa giratoria y de aspa estática. Las aspas o álabes en el compresor giratorio de aspas giratorias giran con el eje dentro de un alojamiento cilindrico. En un compresor de aspa estática, el aspa estática tiene un aspa que permanece estática y es parte del ensamble del alojamiento, mientras que el cilindro gira dentro del ensamble del alojamiento, por medio de un rodillo en un eje excéntrico dentro del cilindro. En ambos tipos, el aspa proporciona un sello continuo para el fluido. El fluido de baja presión de la línea de succión es succionado dentro de una abertura. El fluido llena, el espacio detrás del aspa a medida que gira. El fluido atrapado en el espacio de vapor adelante del aspa se comprime hasta que puede ser empujado dentro del escape del compresor. Se requiere una película de lubricante en las superficies del cilindro, el alojamiento, el rodillo y el aspa al igual que en los baleros. El lubricante puede fácilmente quedar atrapado en el refrigerante. Un compresor de tornillo generalmente incluye dos rotores cilindricos montados en ejes separados dentro de una carcasa hueca de doble camisa. Las paredes laterales de la carcasa del compresor típicamente forman dos cilindros traslapados paralelos que alojan los rotores lado por lado, con sus ejes paralelos a la base. Los rotores compresores de tornillo típicamente tienen ranuras y lóbulos que se extienden helicoidalmente en sus superficies exteriores formando una gran rosca en la circunferencia del rotor. Durante la operación, las roscas de los rotores se acoplan entre sí, con los lóbulos de un rotor acoplándose con las ranuras correspondientes en el otro rotor para formar una serie de espacios entre los rotores. Estos espacios forman una cámara de compresión continua que se comunica con la abertura de entrada del compresor, o "puerto" en un extremo de la carcasa y continuamente se reduce en volumen a medida que los rotores giran y comprimen el gas hacia el puerto de descarga en el extremo opuesto de la carcasa. El lubricante se introduce dentro del compresor para lubricar los baleros, los sellos del eje y los rotores, para ayudar a sellar los espacios entre los tornillos durante la operación del compresor, para ayudar a remover el calor de la compresión con esto evitando que el lubricante se sobrecaliente y ayuda a reducir el ruido a.sociado con la operación del compresor. Cada tipo de compresor tiene en común una entrada y una salida. La entrada del compresor algunas veces también es denominada como "succión" o "lado de baja presión", mientras que la descarga es denominada como "salida." o "lado de alta presión" . Los rotores de compresor de tornillo se interacoplan entre si y giran en direcciones opuestas sincronizadamente dentro de un alojamiento. Los rotores operan para barrer un gas a través del alojamiento desde el colector de entrada en un extremo del alojamiento hasta, el colector de salida en el otro extremo del alojamiento. Los compresores de tornillo comercialmente disponibles más comúnmente incluyen ejes roscados o rotores helicoidales que tienen cuatro lóbulos, sin embargo, se han diseñado otros teniendo cinco o más lóbulos, y rotores que pueden tener cualquier número de lóbulos, por ejemplo de 3-9 lóbulos. Los rotores macho y hembra típicamente tienen diferentes números de lóbulos. Los ejes de rotor típicamente están soportados en las paredes de extremo de la carcasa mediante baleros lubricados y/o sellos que reciben un suministro constante de lubricante de un sistema de circulación de lubricante. Los lubricantes típicamente son algún tipo de compuesto liquido con base de aceite; esta parte del sistema de compresor muy a menudo es denominado simplemente como el sistema de "aceite de lubricación" . Los sistemas de aceite de lubricación de compresor generalmente incluyen un depósito de recolección, un filtro y sensores de presión y/o temperatura. El aceite de lubricación puede ser recirculado como resultado del diferencial de presión en el sistema a través del evaporador y el condensador, tal como en el sistema de compresor de accionamiento de tornillo enfriador con agua, o el aceite de lubricación puede circularse por medio de una bomba accionada por un motor tal como en los compresores oscilantes más grandes. Ya que muchos lubricantes se degradan a alta temperatura perdiendo "viscosidad" , los compresores que operan a altas temperaturas, tales como con los compresores de tornillo, generalmente incluyen sistemas de aceite de lubricación especialmente formulados y también incluyen un enfriador para reducir la temperatura del lubricante antes de ser recirculado a los sellos y baleros. Los compresores de tornillo llamados "inundados de aceite" además incluyen medios para recircular el lubricante a través del interior de la carcasa del compresor. Esta "inyección de aceite de lubricación" directamente dentro de la corriente de gas se ha encontrado que ayuda a enfriar y lubricar los rotores, bloquear las trayectorias de fuga de gas entre o alrededor de los rotores, e inhibe la corrosión y disminuye el nivel de ruido producido por los compresores de tornillo. Como es evidente en estos compresores de tipo de desplazamiento positivo, el lubricante y el fluido en su estado gaseoso se comprimen juntos, y se mezclan como resultado de la operación del compresor. Bajo estas altas presiones y temperaturas, el lubricante forma gotas. Estas gotas típicamente se atrapan en la corriente de gas y deben removerse antes de que el gas comprimido, típicamente un refrigerante, se haya transportado lejos del compresor. Cuando estas gotas son muy finas, típicamente más pequeñas que aproximadamente 1 miera, forman un aerosol el cual es arrastrado dentro del gas refrigerante. Estos aerosoles no se unen fácilmente y no se pueden remover fácilmente de la corriente de fluido sin incluir equipo de remoción de aerosol especial tal como aglutinadores que son una parte de la porción separadora, de un sistema compresor. En una alternativa para los sistemas cerrados, los aerosoles pueden permitirse el movimiento corriente abajo con el gas comprimido, ya que el aerosol finalmente será regresado para lubricar el compresor. Por supuesto, esto requiere un lubricante adicionado en el sistema para acomodar el volumen del lubricante que siempre está ausente del compresor, que se suma al costo de operación ya que el lubricante es costoso. Además, la presencia del lubricante en otras partes del sistema cerrado puede llevar a que el equipo corriente abajo no opere eficientemente. Para sistemas abiertos, el lubricante se pierde corriente abajo en forma de aerosol el cual nunca es regresado y debe de ser repuesto. Un compresor de tornillo típico mezcla el lubricante y el refrigerante, descargando una corriente de fluido de alta presión y alta temperatura que consiste de una mezcla de gas y aceite comprimidos. El aceite a altas temperaturas y presiones formará gotas a través del rango de tamaño establecido previamente, incluyendo el rango de aerosol, 1 miera y más pequeño. Sin ayuda, el aerosol atrapado no tiende a unir y formar gotas que pueden removerse fácilmente del gas comprimido. Como resultado, los aglutinadores se incluyen en los separadores para remover el aerosol para evitar que el lubricante sea transportado corriente abajo del compresor. Aún con los aglutinadores, una muy pequeña cantidad de gotas finas en exceso se escapa corriente abajo. Si se remueve un volumen suficiente de aceite del compresor, el compresor indeseablemente puede agotarse de aceite . Para los diseños en los cuales el exceso de a.ceite no se utiliza, el aceite debe de mantenerse dentro del compresor. El aceite debe separarse del gas refrigerante a alta presión antes de que el gas refrigerante sea descargado al enfriador o al sistema de refrigeración, lo cual produce la aglomeración de un aerosol finamente dividido. Como se describió anteriormente, para evitar que el lubricante sea atrapado en el fluido que se mueve corriente abajo, la técnica anterior emplea un compresor que tiene una sección separadora. El gas comprimido puede ser forzado a seguir una trayectoria tortuosa o hacer contacto con una superficie donde gotas más grandes pueden aglomerarse y pueden reciclarse de regreso a un dispositivo tipo sumidero para ser reutilizado, lubricando las partes móviles del compresor. Para capturar el aerosol más fino, que no se aglomera en forma de gotas de un tamaño suficiente como para ser separadas, la sección separadora puede emplear un aglutinador o una unidad de filtro a través de la cual debe pasar el aerosol antes de descargar el gas comprimido corriente abajo del separador. Mientras que estos diseños son efectivos para aglomerar el aceite y disminuir la pérdida de aceite en el sistema enfriador, el fluido comprimido sufre una pérdida de presión a medida que la mezcla del aerosol, que parece humo, pasa a. través del dispositivo de unión. Esta pérdida de presión está directamente relacionada con el rendimiento del sistema, reduciendo la eficiencia de la unidad. Un elemento aglutinador típico comprende una serie de filtros que proporciona un área de alta superficie hechos de materiales de malla de micro fibra o filtros de sistema, que también incrementan el tamaño del sistema. En aplicaciones donde no se considera el espacio, el tamaño del sistema no es un factor importante, pero la baja depresión permanece de alto interés, aunque se puede colocar un recipiente mayor en el mismo volumen de espacio. Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones, el espacio sí se considera, y el separador ocupa espacio que pudiera utilizarse de otra manera. La eliminación de los elementos aglutinadores podrían permitir la instalación de ya sea un separador más grande dentro del mismo espacio, permitiendo sistemas de compresor más grandes o sistemas pueden diseñarse con la misma capacidad, pero con menor espacio. Además, la eficiencia puede mejorarse en la medida en que la baja depresión asociada con los aglutinadores pudiera removerse del sistema. Resumiendo esta situación, las unidades que incluyen un elemento aglutinador típicamente propoi'cionan acceso al interior de modo que se pudiera dar mantenimiento a los filtros y a los pasajes internos. Este acceso, usualmente proporcionado a través de un registro, requiere aún más espacio para el acceso. Además, el acceso requiere una penetración adicional dentro del sistema que debe ser apropiadamente sellada con una junta adecuada. Sin embargo, esta unión con junta indeseablemente proporciona una trayectoria de fuga potencial. Otra desventaja es el costo adicional asociado con la fabricación de las estructuras que alojan el elemento aglutinador. Un método que ha sido sugerido para eliminar el aglutinador es el uso de lubricantes sin humo. El término lubricantes sin humo significa un lubricante que no forma un aerosol, o, en una alternativa, un lubricante que forma un aerosol cuyo tamaño de partículas de submicras o de tamaño de mieras existe durante un periodo de tiempo muy corto y que puede ser fácilmente manipulado para unirse en gotas de un tamaño suficiente que pudieran segregarse fácilmente del gas comprimido dentro del volumen de trabajo de un separador sin el uso de un aglutinador. Estos lubricantes sin humo se han encontrado que su aplicación en el maquinado/corte de los aceites disminuye la exposición de inhalación de los operadores de las máquinas a los aceites. Mientras que estos lubricantes han sido propuestos para utilizarse con sistemas de compresor, ninguno de los lubricantes ha encontrado una aplicación comercial que se pueda utilizar con refrigerantes típicamente utilizado en los sistemas de compresor. Estos lubricantes también tienden a ser más costosos, y su uso en sistemas de compresor tipo desplazamiento positivo existente, tal como los sistemas de compresor de tornillo no ha proporcionado ventajas distintas para justificar su aumento de costo. Un lubricante que ha sido propuesto se describe en la Patente Norteamericana No. 3,805,018 que establece un supresor de neblina difusa que incluye poliolefinas solubles en aceite con un peso molecular de viscosidad promedio mayor a 5,000. Otro aceite lubricante se establece en la Patente Norteamericana No. 5,756,430 que enseña, un lubricante de aceite de neblina basado en un éster de ácido policarboxílico al cual se agrega poliisobutileno Mn 400-2500 en un 1-5% como supresor de neblina difusa. Mientras que estas dos patentes enseñan las formulaciones de aceites sin humo potenciales, ninguna de estas reconocen el potencial total para un rendimiento de sistema mejorado y una mejoría de equipo que resulta del uso de este aceite sin humo excepto como un sustituto directo para los lubricantes existentes en los sistemas existentes. De igual manera, las Patentes Norteamericanas Nos. 4,916,914 y 5,027,606 para Short y asignadas a CPI Engineering Services, Inc. describen el uso de lubricante que no se disuelve fácilmente en el refrigerante a temperaturas y presiones altas, sino que se disuelve fácilmente en el refrigerante a temperaturas y presiones bajas. Esto puede lograrse proporcionando una combinación de refrigerante - lubricante en donde existen sustancialmente dos fases en las temperaturas y presiones de condensación, y sustancialmente una fase en las temperaturas y presiones de evaporación. Esta combinación permite que el aceite se separe más eficientemente del refrigerante en la región de descarga antes de que el fluido sea descargado al sistema enfriador corriente aba.jo del compresor. Sin embargo, las patentes no reconocen mejorías en el sistema que pudieran diseñarse como resultado del uso de estos lubricantes. Estos lubricantes son polioles o monoles de poliéter en combinación con un refrigerante de hidrocarburo no clorado . Los sistemas de compresión actuales incluyen separadores que se utilizan junto con los compresores. Los separadores funcionan para separar el lubricante del refrigerante y tienen elementos que realicen las mismas funciones, a pesar del tipo de lubricante que se está utilizando en el dispositivo. Estos separadores han sido diseñados para utilizarse con lubricantes que se mezclan con gas refrigerante para formar un fluido que incluye aerosoles finos o "humo" a medida que son descargados del compresor. Los sistemas de compresión actuales dirigen el fluido desde la porción del compresor y el compresor a través de una pequeña tubería hacia una tubería más grande, la cual típicamente se descarga dentro del separador. A medida que el fluido se descarga de la pequeña tubería a la tubería más grande, existe un cambio de velocidad. El fluido choca contra la pared del separador y sufre un cambio de dirección, y una vez más pierde cierta velocidad. Con cada superficie contra la cual hace contacto el fluido, existe cierta pérdida de energía y cierta unión de las gotas del lubricante a través del espectro de tamaño de las gotas . Cuando el lubricante de unión alcanza un tamaño crítico, se separa del gas refrigerante por gravedad o impulso y cae hacia el fondo del separador, que forma un suministro de depósito de aceite principal para el compresor, el cual se recicla de regreso del separador para proporcionar lubricación al compresor. El fluido restante pasa a través de la estructura dentro del separador denominado como el elemento aglutinador, donde una porción sustancial del aerosol restante se une para formar gotas en una fibra de material fino con un área de superficie incrementada, después de lo cual, por medio de gravedad, cae dentro de un depósito aglutinador asociado con el elemento aglutinador que se mantiene a una presión más baja que el depósito de aceite principal. El aceite se regresa del depósito aglutinador al lado de la baja presión del compresor mediante una línea separada. El fluido que pasa a través del elemento aglutinador entonces sale del separador y pasa corriente abajo del compresor, el cual para un sistema cerrado significa pasar dentro de la porción restante del sistema de compresión. Este fluido incluye el refrigerante y aún puede incluir una pequeña cantidad de lubricante como un aerosol muy fino el cual ha podido pasar a través de aún los elementos de filtro fino del aglutinador. El acceso al mecanismo interno del separador, cuando se proporciona, es a través de un registro típicamente ubicado en la cabeza de un extremo del separador adyacente al aglutinador. Este acceso es requerido ya que los elementos aglutinadores pueden requerir un mantenimiento y reemplazo periódicos . Sin embargo, en la. técnica, anterior no se describen las ventajas que pueden realizarse en los sistemas enfriadores mediante la incorporación de aceites tipo sin humo dentro de los sistemas enfriadores. Los lubricantes sin humo, tales como los lubricantes que son desarrollados por CPI, Inc. de Midland, MI, se describen en la solicitud de patente copendiente titulada UNA COMPOSICIÓN DE FLUIDO DE FUNCIONAMIENTO DEL COMPRESOR Y LUBRICANTE ÚTIL PARA MEJORAR EL RENDIMIENTO DE SEPARACIÓN DE ACEITE DE UN SISTEMA DE COMPRESIÓN DE VAPOR, asignada a Lubrizol Corp. de Cleveland, OH., presentada el mismo día que la presente solicitud. Lo que se necesita son sistemas de compresor que incorporan estructuras modificadas con tamaños reducidos, como resultado del uso de aceites tipo sin humo.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona un sistema de compresión que se utiliza con compresores del tipo de desplazamiento positivo que incluyen un medio separador de líquido/gas diseñado alrededor de un lubricante sin humo que tiene características aglutinadoras excelentes para permitir la aglomeración de lubricante atrapado en el gas comprimido dentro del volumen de funcionamiento de los medios separadores a temperaturas y presiones de salida, del compresor sin el uso de un aglutinador, de modo que el número de partículas del lubricante finamente dividido clasificadas como aerosol atrapado en el gas comprimido que salen de los medios separadores se reduzca sustancialmente . Debido a que el número de partículas se reduce sustancialmente, por debajo de los 700 ppm y las partículas son pequeñas, el volumen y el peso del lubricante que sale necesariamente se reduce. Los medios separadores, o separador, se dividen en varias etapas. Como se utiliza en la presente, los medios separadores o separador es considerado y descrito como siendo parte de o una porción del compresor. Sin embargo, esto no significa que es limitante, ya que el compresor y el separador pueden considerarse como dos componentes separados unidos por cualquier medio de conexión adecuado incluyendo pero no limitándose a tubos, tubería, y aletas de interconexión. Típicamente, la primera etapa del separador es una porción de choque o basada en el impulso que elimina sustancialmente todas las grandes gotas de lubricante atrapado, típicamente alrededor de 70 mieras y mayores, del fluido comprimido mediante el choque o el impulso. La segunda etapa está diseñada para remover el lubricante restante que incluye una combinación de gotas atrapadas en el rango de tamaño de aproximadamente 5 a 700 mieras. El flujo que sale de la segunda etapa, principalmente incluye gotas en el rango de tamaño de submicras, es decir en el rango de tamaño de 5 mieras y menos. Típicamente, la porción aglutinadora corriente abajo de la segunda etapa utiliza filtros muy finos, usualmente filtros de fibra, para remover el aerosol, las gotas en el rango de submicras de 1 miera y menos. Por supuesto, los filtros finos también remueven las partículas en el rango de tamaño de 1 a 5 mieras. El lubricante "sin humo" utilizado en la presente invención típicamente incluye aditivos, incluyendo un aditivo que promueve la aglomeración de sustancialmente todas las gotas en tamaños mayores de aproximadamente 0.6 mieras, y típicamente alrededor de 5 mieras o mayores . Las gotas atrapadas en la corriente de fluido que tienen un tamaño de aproximadamente 1 miera y más pequeñas general e intercambiablemente son denominadas como niebla, aerosol, neblina o "humo" cuando está presente en grandes números. Sin embargo, como se utiliza en la. presente, "aerosol" hace referencia a partículas que tienen un diámetro de aproximadamente 1 miera y más pequeñas (partículas submicras) , mientras que "neblina" hace referencia a gotas que tienen una distribución de tamaño en el rango de aproximadamente 70 mieras hacia bajo hasta aproximadamente 1 miera. El "humo" hace referencia a un gran número de partículas de neblina o aerosol, ya sea solas o en combinación lo cual proporciona la apariencia de humo. Los aditivos de lubricante también pueden incluir antioxidantes, sustancia para rebajar la temperatura de descongelación, inhibidores de corrosión, inhibidores de espuma, mej oradores VI, etc., para proporcionar al lubricante con las propiedades deseadas. La naturaleza del lubricante y del aditivo denominados a continuación simplemente como "lubricante" es cambiar la distribución de tamaño de las gotas entre la primera etapa del separador y la salida del separador de modo que existan menos gotas y gotas más grandes. Como se utiliza en la presente, una etapa en el separador actúa sobre la corriente de fluido para modificar una característica de la corriente, típicamente actuando sobre las gotas del lubricante dentro de un rango de tamaño preseleccionado . El cambio en la distribución de tamaño y el número de partículas en la corriente de fluido por el lubricante de la presente invención es tal que una porción aglutinadora que incluye tiras finas de tela de hilo de multifilamento tales como fibra de vidrio, fibras de Kevlar y similares, tejidas para formar una malla (almohadillas co- tejidas) para formar un filtro actualmente utilizados en la técnica pueden eliminarse y reemplazarse, por ejemplo, por una serie de placas fijas o por una. retícula de malla gruesa, o una secuencia de retículas de malla gruesa, ya que el lubricante "sin humo" modifica el número y tamaño de distribución de las partículas en la corriente de fluido para eliminar sustancialmente todas las partículas muy finas, y de este modo eliminar la necesidad de tener elementos aglutinadores finos para aglomerar estas partículas finas. Las almohadillas co-tejidas tienen separaciones de fibra fraccionalmente más grandes que las gotas de submicra, un mililitro o menos a unos cuantos mililitros, pueden reemplazarse con filtros o placas de malla sin fibras y que tienen separaciones de por lo menos 10 veces el tamaño. El número y tamaño de distribución de las partículas es tal que las placas fijas o el filtro de malla gruesa pueden aglomerar satisfactoriamente las partículas que tienen una distribución de tamaño más grande y eliminar la apariencia de "humo". Idealmente, el lubricante "sin humo" deberá ser "sin humo" (es decir, no tener la. apariencia de un humo) después de haber pasado a través de la primera etapa del separador, pero antes de pasar a la etapa final del separador, es decir, las gotas se aglomeran en tamaños suficientemente grandes para ser removidas fácilmente de la corriente de fluido en la etapa final del separador, un número total menor de partículas que tiene una distribución de tamaño en el rango de aproximadamente 5 mieras y mayor, y sólo un cierto número de partículas teniendo un diámetro menor (5 mieras y menos), de modo que la separación pueda lograrse sustancialmente con placas fijas o filtros de malla gruesa. Un sistema de compresión típicamente incluye un compresor accionado por un motor, un acumulador opcional, un separador de líquido/gas, intercambiadores de calor en la forma de un condensador y un evaporador, válvulas de expansión y conductos en la forma de tubería para conectar estos componentes entre sí. Los medios separadores de líquido/gas son un separador de lubricante, típicamente un recipiente vertical u horizontal cilindrico. El separador de lubricante que puede tener una pluralidad de etapas se utiliza junto con un compresor de gas. El separador de lubricante acepta el flujo de descarga del compresor. Este flujo de descarga incluye una mezcla de gas refrigerante y lubricante en un rango de tamaño de partículas que forman una corriente de fluido. El separador separa el gas refrigerante del lubricante. El lubricante separado se recolecta dentro del separador y se almacena para ser reutilizado para lubricar las partes móviles del compresor, típicamente los baleros del compresor. El separador de la presente invención acepta el fluido descargado del compresor. Sin embargo, debido a que el lubricante utilizado en el sistema de lubricación está diseñado para ser "sin humo" es decir, rápidamente une en menos gotas o partículas pero de mayor tamaño, el separador de la presente invención no incluye un elemento aglutinador para remover el aerosol, ni requiere un pasillo de circulación, ya que el acceso en el elemento aglutinador no se requiere más grande. Esto reduce el tamaño requerido para el separador y el espacio requerido para el mantenimiento. Los costos asociados con la fabricación y la operación también se reducen. En operación, el separador de la presente invención es un recipiente cilindrico que acepta fluido comprimido descargado del compresor. Este fluido sufre un cambio de velocidad a medidas que el fluido comprimido pasa de una pequeña tubería al recipiente cilindrico grande que pudiera considerarse como una tubería grande. Al entrar al recipiente, el fluido sufre un cambio de dirección a medida que hace contacto con la pared en la primera etapa. Esta pared puede ser una de las paredes cilindricas del recipiente. Parte del lubricante se une debido a los cambios de velocidad y parte y lubricante adicional se aglomera en la pared debido al contacto. El fluido pasa a una segunda etapa a través de un eliminador de neblina gruesa, por ejemplo, un eliminador de neblina de alabe opcional, donde el lubricante sustancialmente de gran tamaño en la distribución de tamaño se une en las grandes superficies del eliminador o álabe de neblina gruesa, en el eliminador de neblina de alabe, ubicado en la trayectoria de flujo de gas. También se pueden utilizar placas o una malla gruesa. El fluido continúa en movimiento transversal a través del separador cilindrico que pasa a través de un eliminador de neblina donde sustancialmente el resto del lubricante, el cual tiene principalmente un tamaño fino en la distribución de tamaños, se aglomera en la superficie de la malla fina. Aunque los aerosoles de submicra pueden aún desviar el eliminador de neblina, y salir del separador corriente abajo dentro del condensador, el número de estas partículas en aerosol de submicra sustancialmente se reduce como resultado de las propiedades de unión del lubricante, dando como resultado un cambio en la distribución del tamaño de partícula a tamaños más grandes . Todo el lubricante unido se establece en un sumidero asociado con el separador. La superficie de malla está compuesta de un material resistente a la corrosión que tiene cierta rigidez, tal como monof ilamento de plástico o de acero inoxidable. El fluido comprimido, que no tiene que pasar a través del elemento aglutinador y sufrir la caída de presión que lo acompaña, entonces sale del separador y es transportado vía un conducto al siguiente componente en el ciclo de compresión. En los sistemas enfriadores, el siguiente componente es la capa de condensación. Una ventaja de la presente invención es que el uso de un aceite sin humo disminuye o elimina la formación de un aerosol de aceite dentro del compresor. Esto a su vez disminuye o elimina la probabilidad de que el aerosol será transportado fuera de la corriente de fluido dentro del resto del sistema de compresión, tal como en los intercambiadores de calor, con esto reduciendo la eficiencia de los intercambiadores de calor. De este modo, las estructuras diseñadas para capturar o remover el aerosol pueden eliminarse del compresor y la operación del intercambiador de calor se puede hacer más eficiente. Una ventaja de la presente invención es que el separador puede hacerse más pequeño ya que el elemento aglutinador del separador se puede eliminar. A diferencia de los elementos aglutinadores, que pueden dañarse en el transporte, pueden ensuciarse con mugre en ambientes sucios o pueden erosionarse y deteriorarse debido a la alta velocidad del gas de descarga, los eliminadores de neblina de malla no siendo tan finos y frágiles no están sujetos a estos problemas. Ya que los filtros de malla no requieren la rutina de mantenimiento, se puede eliminar el acceso al interior del separador, como a través de un pasillo de circulación, junto con el elemento aglutinador, reduciendo adicionalmente el tamaño del separador . Otra ventaja de la presente invención es que el fluido que pasa a través del separador no sufre la baja presión tan grande como en los separadores en la técnica anterior. La baja presión asociada con la entrada y el paso a través del elemento aglutinador se elimina. Debido a que la presión total del fluido que sale del separador es mayor, se mejora la eficiencia total del sistema. Aún otra ventaja de la presente invención es que menos lubricante escapa del separador corriente abajo dentro del resto del sistema. Para sistemas abiertos, esto se traduce en menos reemplazo de lubricante requerido para mantener la operación del sistema sin someter el compresor a daño, y esto directamente se tra.duce en menores costos. Para los sistemas cerrados, aunque cierto lubricante puede escapar al sistema corriente abajo en aquellos componentes corriente abajo, este lubricante finalmente se reciclará a través del sistema. Sin embargo, más lubricante permanece dentro del separador para poder ser utilizado por el compresor. Esto también se traduce en menores costos ya que se requiere a.gregar una menor cantidad de lubricante al sistema. Aún otra ventaja de la presente invención relacionada con menos lubricante en la forma de gotas finas (aerosol) que escapan del separador corriente abajo al resto del sistema es que se mejora el rendimiento del evaporador. La recolección de lubricante en el evaporador afecta adversamente el rendimiento de la superficie de transferencia de calor en el evaporador, disminuyendo su eficiencia. En la presente invención, debido a que más lubricante se "captura" en el separador, y menos lubricante se "escapa" corriente abajo en la forma de gotas finamente dividas (aerosol) existe menos aceite en el evaporador que ensucie el evaporador, dando como resultado una mejor transferencia de calor y una eficiencia mejorada. Otras características y ventajas de la presente invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de la modalidad preferida, tomada junto con los dibujos anexos, los cuales ilustran, por medio del ejemplo, los principios de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista esquemática de una porción de un sistema de compresor de la técnica anterior que utiliza los lubricantes convencionales. La Figura 2 es una gráfica que muestra la distribución de tamaño de partícula después de la compresión de un gas comprimido teniendo un lubricante "sin humo" atrapado y un gas comprimido que tiene un lubricante existente atrapado. La Figura 3 es una vista esquemática de una porción de un sistema de compresor de la presente invención que utiliza un separador de lubricante sin una porción aglutinadora para separar el aceite sin humo de la corriente de gas. La Figura 4 es una gráfica que muestra la efectividad de varios mecanismos de separación de gota de lubricante en función de las velocidades de fluido y los tamaños de partícula. La Figura 5 es una vista esquemática del sistema de compresor de la presente invención que utiliza un separador de lubricante que tiene un depósito de lubricante separado y sin una porción aglutinadora, para separar el aceite sin humo de la corriente de gas. La. Figura 6 es una vista esquemática del sistema de compresor de la presente invención que utiliza un separador de lubricante que tiene un separador centrífugo de primera etapa y sin una porción aglutinadora para separar el aceite sin humo de la corriente de gas . La Figura 7 es una vista esquemática del sistema de compresor de la presente invención que utiliza un separador de lubricante que pasa el gas refrigerante a través de un depósito de material de lubricante y sin una porción aglutinadora para separar el aceite sin humo de la corriente de gas. La Figura 8 es una vista esquemática del sistema de compresor de la presente invención que utiliza un separador de lubricante que tiene un campo eléctrico para cargar las partículas de lubricante y sin una porción aglutinadora para separar el aceite sin humo de la corriente de gas. La Figura 9 es una gráfica de los sistemas refrigerantes comercialmente disponibles que identifican la categoría del refrigerante y el tipo de aceite. La Figura 10 es una vista esquemática del sistema de compresor de la presente invención que utiliza un separador vertical teniendo un eliminador de neblina de malla.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención establece diseños mejorados para sistemas de compresión que se utilizan con lubricantes sin humo o que no forman aerosol. Estos lubricantes están caracterizados por aditivos que promueven la rápida unión de gotas muy finas en gotas más grandes de modo que un aerosol de lubricante no se ha transportado corriente abajo del sistema de compresor. El sistema de compresor está definido para incluir un separador o una porción de separador cuya función es remover el lubricante del gas comprimido mediante el compresor o la porción de compresor. El separador puede ser una parte integral del compresor o puede ser una unidad separada unida al compresor. Como se utiliza en la presente, el término aerosol hace referencia a gotas muy finas de lubricante que tienen un diámetro promedio de aproximadamente 1 miera y menores, y típicamente de aproximadamente 1 miera a aproximadamente 0.1 miera, atrapadas en el gas comprimido, el aerosol además comprende gas comprimido que tiene por lo menos aproximadamente 1500 partes por millón (ppm) de estas gotas de lubricante. En un sistema de circuito cerrado, el gas comprimido típicamente es un refrigerante. Mientras que la formulación específica de estos lubricantes sin humo no es importante, la capacidad de estos lubricantes al no formar aerosoles sí es importante. A diferencia de los diseños de sistema de compresión existentes, los sistemas de compresión de la presente invención toman la ventaja de las características de rápida unión para proporcionar cambios en la estructura de los componentes del separador o de la porción de separador del sistema de compresión para proporcionar costos reducidos, rendimiento mejorado y ahorro de espacio. Los sistemas de compresión establecidos en la presente incluyen tanto nuevos sistemas de compresión como retroajustes a los componentes de los sistemas de compresor existentes . Estos nuevos sistemas de compresión y retroajustes a los sistemas de compresor existentes deben utilizarse en combinación con los lubricantes que no forman aerosol, ya que el uso de lubricante que generan aerosol en los sistemas nuevos o retroaj ustados darán como resultado un atrapado excesivo de aerosol, con una pérdida resultante de lubricante corriente abajo, que inaceptablemente degradan el rendimiento de los sistemas de circuito cerrado utilizados para la transferencia de calor, en algunos casos hasta el punto de dañar los componentes del sistema, e incrementar los costos de la operación del sistema. Mientras que estos lubricantes sin humo más costosos pueden sustituirse en los sistemas existentes, usualmente no existe un beneficio para su uso en estos sistemas, y estos sistemas no pueden tomar la ventaja de la mejoría del diseño y el rendimiento que se pueden obtener en los nuevos diseños establecidos en la presente. De este modo, el uso de lubricantes sin humo en los sistemas existentes puede ser un costo más alto y necesario . Los sistemas de la presente invención están diseñados para operar con lubricantes sin humo que son compatibles con los fluidos refrigerantes, incluyendo refrigerantes comúnmente disponibles, pero que pueden utilizarse con otros gases que se pueden comprimir. La combinación particular de lubricante con fluido refrigerante es importante. Este lubricante sin humo tiene características de atomización reducidas en el rango de tamaño de 0.3-10 mieras promoviendo la formación de partículas de mayor tamaño cuando se comprimen con un gas que se puede comprimir tal como un gas refrigerante, con esto cambiando el número y el tamaño de distribución de partícula total del lubricante que se atrapa en el gas comprimido. El lubricante típicamente incluye un agente de unión al igual que otros aditivos agregados al lubricante base. El aditivo puede incluir antioxidantes, sustancia para rebajar la temperatura de descongelación, inhibidores de corrosión, inhibidores de espuma u otros inhibidores adecuados para la aplicación específica. Aunque el lubricante sin humo puede ser miscible con el fluido refrigerante a temperaturas y presiones bajas, típicamente en el rango de aproximadamente -12.222-10°C (10-50°F) y aproximadamente 0.68-4.083 psi (10-60 psia) tal como el que se puede encontrar en el lado de succión de los compresores, el lubricante sin humo deberá poderse separar fácilmente del fluido refrigerante a temperaturas y presiones más altas, típicamente en el rango de aproximadamente 10-135°C (50-275°F) y 4.083-27.218 psi (60-400 psia) tal como se encuentra en el lado de descarga de los compresores . Un lubricante que inicialmente puede evitar de manera predecible la formación de aerosoles en el rango de tamaño de submicras, aproximadamente 0.3-1 miera hasta aproximadamente 10 mieras durante el ciclo de compresión sobre el rango de temperatura y presiones del compresor y que rápidamente se une en gotas más grandes hace a algunas estructuras existentes innecesarias y permite su eliminación. El aparato de la presente invención toma una total ventaja de las características de atomización reducida del lubricante, el movimiento hacia arriba total en la distribución de tamaño de partícula del lubricante inicial y la rápida aglomeración de muchas partículas pequeñas en menos partículas grandes para eliminar el aerosol promoviendo la separación de lubricante del gas comprimido sin estas estructuras existentes, lo cual se torna extraño con el uso de este lubricante. Mientras que la. composición específica de estos lubricantes sin humo no es un aspecto importante de la invención, el rendimiento funcional de estos lubricantes permite modificaciones en el diseño y el rendimiento del aparato de la presente invención. Los sistemas de compresión se utilizan en una variedad de aplicaciones tales como refrigeración, o HVAC y en compresión de gas natural. En aplicaciones de intercambio de calor, tal como refrigeración o HVAC en donde el calor se transfiere de un primer lugar a un segundo lugar, los sistemas generalmente son sistemas cerrados. Típicamente incluyen un compresor, un medio para separar lubricante del refrigerante, opcionalmente , medios para almacenar refrigerante, medios para almacenar lubricante que es utilizado por el compresor, un condensador para recibir descarga del compresor, medios de expansión, y un medio evaporador que proporciona refrigerante al compresor o los medios de almacenamiento de refrigerante en un circuito cerrado en donde los diferentes elementos del sistema están conectados por conductos adecuados. Los diferentes componentes del sistema pueden ubicarse en un área muy pequeña dentro de unos cuantos pies unos de otros, o pueden separarse por distancia de hasta 1/4 de milla o más. Un sistema de compresor que se utiliza con compresión de gas natural, tal como para un almacenamiento de gas natural, puede no incluir todos los componentes requeridos para las aplicaciones de intercambio de calor. Por otra parte, este sistema es un sistema abierto ya que el gas comprimido se almacena en una instalación de almacenamiento y no se recircula ni se regresa al compresor. Mientras que el diseño y la operación total del sistema, ya sea cerrado o abierto, es importante para, la operación del sistema, esta invención se enfoca en la compresión del fluido que se puede comprimir y sus componentes asociados y su operación, es decir, la porción del compresor del sistema, la lubricación del compresor, la separación del lubricante del gas comprimido y la reutilización de lubricante para lubricar las partes móviles del compresor. Haciendo referencia ahora a la Figura 1, se muestra una vista esquemática de una porción de un sistema 2 de la técnica anterior de compresor de tornillo existente, que muestra sólo un compresor 10, un motor 20 que puede estar integrado al compresor 10 y al separador 30. El fluido comprimido que comprende refrigerante y lubricante atrapado se comprime y sale por el puerto 12 de descarga de compresor donde es transportado por el conducto 22 al separador 30. El separador 30 es un separador horizontal en donde el fluido comprimido se mueve sustancial y axialmente (es decir horizontalmente) a través del sepa.rador e incluye una primera cabeza 32, una segunda cabeza 34 y un puerto 36 de descarga, aunque también se utilizan separadores verticales. Aunque los diseños de separador pueden variar, este separador de la técnica anterior se divide en tres etapas, una primera etapa 23 en donde la dirección del fluido cambia, una segunda etapa 25 opcional donde las gotas son removidas de la. corriente de fluido y una tercera etapa 27 que incluye por lo menos un filtro aglutinador, y típicamente una serie de filtros para remover el aerosol, cada filtro es más fino para capturar las partículas de diámetro menor que el filtro anterior. Las áreas de gran superficie del elemento aglutinador filtran más baja la velocidad de la baja velocidad de fluido finalmente permitiendo que el aglutinador funcione más efectivamente, pero simultáneamente reduce la eficiencia del sistema e incrementa el tamaño total del separador. La segunda cabeza 34 incluye un pasillo de circulación 36 o avance que proporciona fácil acceso al elemento aglutinador . El gas comprimido con el lubricante atrapado que viaja a alta velocidad entra en la primera etapa 23 del separador a través del conducto 22 y sale del conducto 22. En esta primera etapa 23 del separador, el gas comprimido se expande al salir del conducto, experimentando una caída de velocidad. El gas comprimido incluye lubricante atrapado que tiene una distribución de tamaño aleatoria, el tamaño de gota de lubricante varía de más de 1000 mieras hasta submicras . Este fluido a alta presión entonces choca con una barrera, aquí la primera cabeza 32 y sufre un cambio de dirección como se muestra, moviéndose a la velocidad de aproximadamente 60.96-91.44 cm . por segundo (2-3 pies por segundo (fps)). Una porción de lubricante atrapado, las gotas más grandes o las gotas pequeñas aglomeradas en grandes gotas como resultado del contacto con la primera cabeza 32, se separan en forma de líquido en la porción inferior del separador 38 a. medida que alcanzan el tamaño crítico de modo que la gravedad los puede succionar de la corriente de fluido, mientras que una porción sustancial del lubricante restante es menor que el tamaño crítico. En la primera etapa, las partículas de aproximadamente 70 mieras o más grandes se aglomeran y se remueven sustancíalmente por gravedad. El resto del fluido incluye gotas que son más pequeñas y que permanecen atrapadas en el gas comprimido como una combinación de aerosol fino y una neblina fina, la neblina comprende gotas que tiene una distribución de tamaño con un diámetro en el rango por arriba de aproximadamente 1.0 mieras a aproximadamente 70 mieras, con un número muy grande de partículas en el rango de submicras o aerosol. El lubricante aglomerado puede incluir una pequeña cantidad de refrigerante disuelto. El líquido, que cae a la porción inferior del separador 38 o sumidero, que actúa como un depósito de aceite principal, es regresado al compresor 10 donde lubrica los baleros y otras partes móviles. Este lubricante se filtra y enfría antes de regresar al compresor principal, cuyo retorno puede lograrse mediante un componente adicional, una bomba (no mostrada en la Figura 1), en algunos sistemas. El fluido entonces se mueve a la segunda etapa 25 del separador. Esta etapa remueve las gotas del lubricante adicional del fluido comprimido. Esta etapa 25 remueve gotas adicionales de la neblina. Un número de opciones están disponibles para esta etapa, cada una de las opciones removiendo gotas de diferentes tamaños. Una opción es utilizar la longitud de la unidad separadora para remover las gotas a medida que se mueven a lo largo de la longitud del separador. Por supuesto, esta operación tiene un valor limitado en un separador de longitud relativamente corta. Una segunda opción utiliza un paquete de placa (no mostrado) en donde el fluido comprimido pasa sobre una serie de placas estáticas. Las gotas de lubricante teniendo un tamaño en el rango de aproximadamente 15 mieras a aproximadamente 700 mieras se remueven de la. corriente, y se aglomeran en las placas a medida que pasan sobre las placas. Unas cuantas partículas más pequeñas y unas cuantas partículas más grandes restantes también se aglomeran en las placas. Otra opción utiliza una almohadilla 29 de malla, típicamente una estructura de malla metálica grande a través de la cual pasa el fluido comprimido. A medida que el fluido hace contacto con la estructura de malla, las gotas de líquido se aglomeran en la estructura. Las almohadillas de malla típicamente remueven las gotas en el rango de aproximadamente 5 mieras y más grandes. A pesar de la estructura seleccionada para la segunda etapa, el lubricante aglomerado cae al sumidero con el lubricante removido en la primera etapa. El fluido en la forma de un gas comprimido que tiene aerosol y neblina atrapado entonces se mueve a la tercera etapa 27 del separador que incluye una porción 40 aglutinadora. La porción 40 aglutinadora del separador 30 incluye por lo menos un filtro 42, y típicamente una serie de filtros de malla progresivamente más fina en la forma de fibras. La porción 40 aglutinadora también incluye un depósito 44 aglutinador, una línea 46 de retorno del depósito 44 aglutinador al compresor 10 y un pasillo de circulación 48 para proporcionar acceso a la porción 40 aglutinadora. El puerto 36 de descarga del separador 30 se ubica en la porción 40 aglutinadora corriente abajo del filtro o serie de filtros 42.

El propósito de la porción aglutinadora es remover tanto lubricante restante del gas comprimido como sea posible, de modo que el lubricante puede regresarse al compresor para realizar su función de lubricación, y el gas comprimido puede pasar corriente abajo del separador, a un condensador si se encuentra dentro de un sistema HVAC, o se almacena si es un sistema de gas natural, con tan poco lubricante atrapado como sea posible. De este modo, el aglutinador debe remover la neblina restante y tanto del aerosol como sea posible del fluido comprimido antes de que salga del separador. A medida que el gas con la neblina atrapada y el aerosol pasan en la porción aglutinadora teniendo por lo menos un filtro, las partículas tipo neblina forman gotas en el filtro o filtros 42 y caen dentro del depósito 44 aglutinador. El filtro o serie de filtros 42 están compuestos de fibras de malla fina, tales como micro fibras de vidrio. Estas micro fibras tienen un área suficiente para bajar la velocidad del gas y la neblina que pasa a través de la misma es suficiente de modo que los filtros son efectivos para unir la neblina en gotas que caen en el depósito 44 aglutinador en forma de líquido. El gas que sale de la porción aglutinadora del sepa.rador horizontal tiene una velocidad que se reduce de aproximadamente 60.96-91.44 cm . por segundo (2-3 pies por segundo (fps)) en la entrada a menos de 15.24 era. (0.5 fps), típicamente alrededor de 9.144 cm. (0.3 fps) antes de alcanzar el puerto 36 de descarga. La profundidad del lecho de fibra es un equilibrio entre el tiempo de residencia suficiente para unir las gotas en líquido y evitar una caída de presión significativa en el gas refrigerante. Demasiada alta densidad de las fibras de vidrio en los filtros adversamente afecta la operación del sistema reduciendo su eficiencia a medida que se reduce la presión del refrigerante. Adicionalmente , puede a. veces surgir un problema con el drenaje. Los filtros de micro fibra de vidrio están diseñados para remover el lubricante de la corriente de gas uniendo las gotas en aerosol tan pequeñas como 0.3 mieras en partículas más grandes. Pero, existe una baja presión correspondiente. También se reconoce que una pequeña cantidad de aerosol, típicamente teniendo un tamaño promedio menor de aproximadamente 0.3 mieras, puede permanecer atrapada en el gas comprimido a medida que pasa del separador al sistema HVAC con el gas. En un sistema cerrado, este lubricante finalmente será regresado al compresor 10. Sin embargo, en un sistema abierto este lubricante se pierde y debe ser reemplazado a intervalos periódicos para poder evitar el daño al compresor. En ciertas aplicaciones, se proporciona un pasillo de circulación 48 para proporcionar acceso a la porción aglutinadora del separador. Este acceso es necesario en algunas aplicaciones para permitir el mantenimiento periódico y reemplazo de los filtros. Una vez que el gas comprimido ha pasado a través de por lo menos un filtro 42, el gas sale del separador a través del puerto 36 de descarga dentro de un conducto para ser transferido corriente abajo para su procesamiento subsecuente. El líquido aglomerado en el depósito 44 aglutinador, sustancialmente el lubricante que puede incluir una pequeña cantidad de refrigerante disuelto, es regresado por medio de la línea 46 de retorno y compresor, después del filtrado. Debido a que el depósito aglutinador es el punto de baja presión del separador 30, aún en el lado de alta presión del sistema, el lubricante en el depósito 44 aglutinador, que está a una presión más alta que la presión en el lado de baja presión (lado de succión) del compresor, es regresado por este diferencial de presión al compresor 10 donde el lubricante se utiliza para lubricar y sellar las partes móviles del compresor. La presente invención está diseñada para utilizarse con "aceites sin humo" y permite el uso de un separador que elimina la tercera etapa 27, o porción aglutinadora, del separador. Los lubricantes sin humo reducen o eliminan el "humo" o el aerosol atrapado en el gas comprimido a medida que pasa el fluido del compresor a través del separador. La eliminación de este aerosol mediante la unión de muchas partículas pequeñas en unas cuantas partículas más grandes sin el uso de la tercera etapa 27 de separador es una propiedad característica del fluido lubricante. A medida que el fluido lubricante se comprime con el gas que se puede comprimir y a medida que el gas comprimido con el lubricante atrapado pasa a través del separador, la distribución de tamaño de las partículas del lubricante atrapado en el gas atrapado se modifica y las partículas más fácilmente forman gotas más grandes y más pequeñas. La distribución de tamaño es tal que el aerosol existe si es que existe, sólo por un periodo de tiempo corto. La distribución de tamaño de las gotas cambia como se muestra en la Figura 2. La curva a la izquierda en la porción inferior de la Figura 2 representa una. distribución de tamaño típica, de las partículas de lubricante atrapadas en un fluido comprimido. Como se muestra, un "lubricante sin humo" tiene una curva que se inclina hacia la derecha. El tamaño de partícula promedio se incrementa y el número de partículas de submicras sustancialmente se reduce. Superimpuesta.s sobre las curvas de distribución se encuentra una gráfica que indica el tamaño de partículas removidas por cada una de las etapa 1, etapa 2 y etapa 3 del separador. Como se puede ver, el uso de lubricante tipo "sin humo" no teniendo virtualmente partículas de tamaño submicra atrapadas en el gas comprimido y muy pocas partículas por debajo de las 5 mieras, menos de 700 ppm, más preferiblemente menos de 100 ppm y más preferiblemente entre 1 y 15 ppm atrapadas en el gas comprimido, el aglutinador permite la eliminación de la etapa 3. Mientras que el líquido de lubricante atrapado aún debe ser separado del gas refrigerante, la separación se realiza fácilmente utilizando la etapa 1 y la etapa 2 del separador, mientras que se elimina la etapa 3, con esto removiendo una baja presión significativa, dando como resultado una operación más eficiente del sistema. En muchas aplicaciones, el equipo requerido para aglomerar partículas teniendo una distribución de tamaño más grande puede diseñarse de manera diferente, permitiendo la eliminación de la porción aglutinadora y los filtros de fibra utilizados típicamente. El equipo utilizado para la aglomeración de partículas es más confiable y no requiere un mantenimiento regular, de modo que el pasillo de circulación colocado adyacente a la porción aglutinadora también puede removerse . De este modo, no solo puede hacerse más pequeño el separador, sino que el espacio de instalación para el separador puede reducirse adicionalmente ya que el espacio adicional requerido para tener acceso al pasillo de circulación también se puede eliminar, permitiendo que este espacio se utilice para otras aplicaciones. En varios de los siguientes ejemplos, el separador se describe y representa como un separador horizontal; sin embargo, se pueden utilizar separadores horizontales intercambiablemente con separadores verticales, e incluyen esencialmente los mismos elementos operacionales . La elección de un separador horizontal o vertical usualmente se basa en las consideraciones de espacio .

EJEMPLO 1 Una modalidad de la presente invención diseñada para operar con el lubricante "sin humo" se establece en la Figura 3. Una vista esquemática de una porción de un compresor de tornillo existente de la presente invención 202 muestra el compresor 210, el motor 220 que puede estar integrado al compresor 210 y un separador 230, que elimina la tercera etapa 27 y de este modo la porción 40 aglutinadora utilizada en la práctica de la técnica anterior. La. Figura 3 es ilustrativa y no pretende limitar la presente invención a compresores de tornillo o aún tipo particular de compresor de tornillo, y puede incluir compresores de tornillo hembra/macho, compresores de un solo tornillo o cualquier variación de tecnología de compresor de tornillo. El gas comprimido y el lubricante atrapado salen del puerto 212 de descarga del compresor y es transportado por el conducto 222 al separador 230. El separador 230 es un separador horizontal e incluye una primera cabeza 232, una segunda cabeza 234 y un puerto 236 de descarga. Dentro del separador 230 existen un eliminador 260 de neblina de álabe y un eliminador 270 de neblina de malla opcionales. El eliminador de neblina de álabe es un aglomerador de gotas de primera etapa y no es tan efectivo como el eliminado de neblina de malla para separar las gotas de la corriente de fluido. Haciendo referencia una vez más a la Figura 2, un eliminador de neblina de álabe, que es efectivamente un paquete de placa, es útil para remover susta.ncia.lmen.te todas las gotas hasta un tamaño de aproximadamente 15 mieras, mientras que una almohadilla de malla o un eliminador de neblina de malla puede efectivamente remover las gotas hacia bajo hasta aproximadamente 5 mieras. El fluido comprimido que viaja a alta velocidad que entra en el separador a través del conducto 222 sale del conducto igual que en el diseño de la. técnica, anterior. A medida que el fluido se expande saliendo del conducto, el fluido sufre una caída de velocidad. Este fluido a alta presión entonces choca con una barrera, aquí la primera cabeza 232, y sufre un cambio de dirección como se muestra, una vez más al igual que en el diseño de la técnica anterior. Una porción del lubricante atrapado se aglomera como resultado del contacto con la primera cabeza 232 y las gotas que tienen un tamaño tan pequeño como 70 mieras se separan en la porción inferior del separador 238. Sin embargo, un aerosol típicamente no se forma con "lubricantes sin humo" o, sí sí se forma, se elimina rápidamente en esta primera etapa ya que el resto de las partículas se aglomeran en gotas de tamaño más grande . El lubricante atrapado incluirá gotas bajo de aproximadamente 70 mieras y unas cuantas gotas tan pequeñas como aproximadamente 0.3 mieras que son transportadas en el flujo de gas. Sin embargo, como se indica en la Figura 2, la distribución de tamaño de una porción sustancial de las gotas del lubricante es lo suficientemente grande de modo que este pequeño número de gotas de submicras no forma un aerosol característico como lo hacen los lubricantes estándar que deben removerse o ser transportados del separador en el flujo de gas comprimido. Sin embargo, es deseable que tanto como sea posible de las gotas atrapadas restantes sea removido del flujo del gas comprimido a alta velocidad antes de que el gas salga de la unidad separadora. Debido a que el tamaño promedio de las partículas en la distribución de tamaño de partículas cambia a tamaños de partícula más grandes con un número menor de partículas que con los lubricantes "sin nada de humo" convencionales, se pueden utilizar diferentes estructuras de manera efectiva para remover estas partículas en comparación con la técnica anterior, como se indica en la Figura 2. En esta modalidad, el gas comprimido y el lubricante atrapado pasan a la etapa 2. En esta modalidad, la etapa 2 incluye tanto un eliminador de neblina de álabe como un eliminador de neblina de malla. Las gotas más grandes son removidas primero pasando a través del eliminador de neblina de álabe, que es una estructura circunferencial en la trayectoria de flujo del fluido teniendo una pluralidad de placas orientadas radialmente con pasajes entre las placas. Las placas pueden ser alas delgadas ahusadas diseñadas para disminuir la caída de presión de fluido que fluye a través de las mismas o de los mismos para dirigir el flujo del fluido que pasa a través de las alas delgadas para que el fluido tenga un movimiento de remolino, si se desea.. Los alabes pueden ser fijos o variables. Si son variables, la. inclinación del álabe puede variar con la velocidad del fluido. Las gotas de lubricante se aglomeran en las placas de este eliminador de neblina de álabe. El eliminador de neblina de álabe puede ser construido de cualquier material durable, pero se ha encontrado que los eliminadores de neblina de álabe metálicos tiene una vida útil particularmente larga, que requieren poco mantenimiento. Las gotas de lubricante aglomeradas se unen y caen dentro del depósito 238. El eliminador de neblina de álabe puede ser efectivo para remover 99.9% de las gotas mayores de aproximadamente 40 mieras y aproximadamente 90% de las gotas mayores de aproximadamente 15 mieras. Se deberá entender en estas descripciones que la distribución de gotas incluye un gran número de partículas de varios tamaños. Aunque una etapa que incluye una estructura particular removerá unas cuantas partículas menores al rango de tamaño mencionado y sustancialmente todas las partículas dentro del rango de tamaño mencionado, estadísticamente un número muy pequeño de partículas, típicamente en el extremo inferior de la distribución de tamaño, pueden sin embargo desviar la estructura. El fluido que pasa a través del eliminador 260 de neblina de álabe puede aún incluir unas cuantas gotas mayores de aproximadamente 15 mieras al igual que gotas menores a aproximadamente 15 mieras que deben ser removidas. El fluido entonces es dirigido a través de un eliminador 270 de neblina de malla. El eliminador de neblina de malla está compuesto de uno o dos filtros o almohadillas. Mientras que las almohadillas de malla típicamente remueven gotas teniendo un tamaño de aproximadamente 5 mieras y mayores, y unas cuantas partículas menores de aproximadamente 5 mieras, la almohadilla de malla puede estar diseñada para remover partículas menores de aproximadamente 5 mieras, hasta aproximadamente 1-2 mieras, pero con una caída de presión asociada. Sin embargo, una vez más haciendo referencia a la. Figura. 2, la capacidad de unir partículas de lubricante más finas no es necesaria, ya que la distribución de tamaño de las partículas en el lubricante "sin humo" se cambia de modo que el número de partículas (y de este modo el porcentaje en peso de partículas) menor de aproximadamente 5 mieras sea pequeño. Es decir, las partículas aglomeradas en este lubricante "sin humo" son. menos y más grandes que en un lubricante sin nada de humo y no están atrapadas en el gas en forma de aerosol, haciendo más fácil su separación de la corriente de gas en la aglomeración en estructuras sin pasar el fluido a través del material con tiras finas teniendo un gran área de superficie. El número de partículas menores a 5 mieras se reduce significativamente debido a que el lubricante es propenso a aglomerarse, aún si unas cuantas de estas partículas no se separan en la etapa 2 y escapa la corriente abajo, estas partículas que se escapan comprenden una fracción de volumen muy pequeño de lubricante . El lubricante aglomerado puede incluir una pequeña cantidad de refrigerante disuelto en sistemas cerrados utilizados para enfriamiento. El líquido en la porción inferior del separador 38, que actúa como depósito de aceite principal, se regresa al compresor 10 donde lubrica los baleros y otras partes móviles. El lubricante se filtra, enfría y regresa al compresor principal. Una bomba (no mostrada en la Figura 1) puede incluirse en el circuito de retorno. Las almohadillas de malla deberán ser efectivas para remover hasta 99.9% de las gotas que tienen un tamaño de 5 mieras y mayores, y son capaces de capturar gotas más pequeñas. Las almohadillas de malla pueden ser construidas de cualquier material durable, pero las almohadillas de alambre metálico tienen una vida útil particularmente larga, y requieren poco mantenimiento. Por esta razón, el pasillo de circulación/registro tal como el pasillo de circulación 48 en la segunda cabeza 34 de la técnica anterior puede eliminarse. Las aberturas de malla pueden variar, pero las aberturas de malla deberán tener un tamaño de malla suficiente para proporcionar la separación necesaria de las partículas de 5 mieras y mayores del fluido. Para lograr esta separación, el tamaño de malla puede ser tan pequeño como 0.011". Cuando se utilizan placas para remover las gotas atrapadas, la separación de placa en el dispositivo de separación mecánico típico puede variar de 0.1 pulgadas a 0.5 pulgadas. Tanto la malla como la placa proporcionan el área de superficie adicional requerida para la aglomeración de las gotas de lubricante. Las gotas de lubricante que se aglomeran se unen y caen dentro del depósito 238. Aunque existe cierta caída de presión a través del eliminador 270 de neblina de malla diseñado para remover gotas de 5 mieras, la caída de presión no es tan severa como para requerir un depósito separado del fluido aglomerado del eliminador de neblina de malla, como se requiere en los dispositivos de la técnica anterior que utilizan un aglutinador de tercera etapa. Todo el fluido aglomerado fluye por gravedad al depósito 238 y puede regresarse para lubricar el compresor 210 después de ser filtrado y enfriado igual que la técnica anterior. De este modo, la estructura adicional requerida para filtrar y dirigir el refrigerante del aglutinador de tercera etapa de regreso a la porción de baja presión del compresor, como se requiere en el diseño de la técnica anterior, también se puede eliminar en el diseño de la presente invención utilizando junto con el lubricante "sin humo" . Para entender adicionalmente la interrelación entre el tamaño de gota, las velocidades del gas y las estructuras para, separar las gotas de la corriente de gas, se hace referencia a la Figura 4, que representa la velocidad de gas contra el tamaño de gota. Como se puede ver en la Figura 4 , a medida que las gotas atrapadas se hacen más grandes y se mueven más lentamente, se remueven más fácilmente de la corriente de gas. Esto está representado por la curva en el lado izquierdo superior de la Figura 4. Por el contrario, las partículas pequeñas que se mueven rápidamente vuelven a entrar en la corriente de gas como se representan por la curva en la parte derecha inferior de la Figura 4. Superimpuesta sobre esta gráfica se encuentra la remoción de gotas típica para las estructuras de la etapa 2 y la etapa 3. Un paquete de placa, tal como el eliminador 260 de neblina de álabe, puede ser efectivo para remover gotas grandes. El aglutinador 40 de tercera etapa es efectivo par remover el aerosol, mientras que el eliminador 270 de neblina de malla está intermedio entre estos dos en la remoción, de gotas. Para un sistema en el cual un lubricante produce aerosol, es decir, gotas de submicras, es necesario incluir una estructura de tercera etapa que elimina estas gotas de submicras, tal como el aglutinador 40. Sin embargo, cuando un lubricante puede formar gotas más grandes mientras que evita la formación de un aerosol, entonces las estructuras tales como los eliminadores 270 de neblina de malla y los eliminadores 260 de neblina de álabe pueden utilizarse para remover el lubricante atrapado y la porción 40 aglutinadora de tercera etapa, que es más costosa y requiere más mantenimiento, puede eliminarse. El sistema de compresor de tornillo de la Figura 1 puede operarse utilizando un sistema refrigerante actualmente disponible. El filtro aglutinador de tercera etapa es removido y reemplazado con un eliminador de neblina de álabe y un eliminador de neblina de malla, de modo que el separador fue configurado como se muestra en al Figura 3. Sin embargo, el lubricante en el sistema refrigerante es reemplazado por un lubricante "sin humo" en esta configuración. El reemplazo del lubricante "sin humo" se puede obtener de CPI de Midland Michigan. Este lubricante "sin humo" se conoce como un aceite con base mineral con aditivos desconocidos diseñado para utilizarse con un sistema con ba.se de amoniaco tal como el FRICK #9 comercialmente disponible. Una lista de sistemas refrigerantes comercialmente disponibles se proporciona en la Figura 9 que identifica el tipo de refrigerante y el tipo de lubricante al igual que las designaciones comunes. Para propósitos de comparación, el sistema de compresor deberá operarse bajo condiciones idénticas para cada prueba. El rendimiento del sistema se basa en el contenido de lubricante en el refrigerante en el puerto de descarga del separador y puede variar dependiendo del lubricante seleccionado. Se realizó una prueba en un separador utilizando un lubricante que forma un aerosol con los filtros aglutinadores instalados y con los filtros aglutinadores removidos. Con los filtros aglutinadores insta.la.dos, se midieron aproximadamente 6 ppm de lubricante en el gas refrigerante en el puerto de descarga. Con los filtros aglutinadores removidos, se midieron aproximadamente 1000-1500 ppm de lubricante en el gas refrigerante en el puerto de descarga, aunque la presión de desca.rga fue significativamente más alta, ya que la presión del fluido no se redujo mediante el paso a través de los filtros aglutinadores de tercera etapa. Al utilizar el lubricante sin humo de la presente invención y con el separador configurado como se muestra en la Figura 3, es decir, sin una tercera etapa, se permitió un máximo de 10 ppm en el refrigerante en el puerto de descarga, como para duplicar el rendimiento de lubricante convencional con una tercera etapa. Este valor es estadísticamente significante de 6 ppm medido con el aglutinador de tercera etapa instalado. En un sistema de circuito abierto, como el que se utilizó previamente en la compresión del gas natural, 10 ppm máximo en el puerto de descarga se consideró como una. cantidad aceptable de lubricante pero se prefiere más típicamente 6 ppm. Esta cantidad permitible en el circuito abierto difiere de un sistema de circuito cerrado tal como un enfriador, donde una cantidad aceptable de lubricante en el puerto de descarga es de 500 ppm y preferiblemente 300 ppm. Debido a los intereses con la. eficiencia del evaporador, como se describió previamente, es deseable disminuir la cantidad de lubricante en el puerto de descarga. Sin embargo, en el sistema de circuito abierto, la caída de presión fue significativamente menor que con los filtros aglutinadores instalados. La presión de descarga del gas en esta configuración deberá ser similar a la presión de descarga del gas con el aerosol atrapado que tiene la tercera etapa removida. El separador en un sistema de compresor que utiliza un lubricante sin humo que tiene un eliminador de neblina de álabe y un eliminador de neblina de malla, pero sin filtros aglutinadores de este modo deberá, mostrar un rendimiento equivalente en términos de separación de lubricante y un rendimiento superior con respecto a la presión (debido a la falta de caída de presión) y como lo hace un separador que tiene filtros aglutinadores que utiliza un lubricante convencional. El sistema de compresor que no tiene filtros aglutinadores que utiliza un lubricante sin humo de este modo mostrará una. mayor eficiencia con aproximadamente la misma cantidad de lubricante atrapada.

EJEMPLO 2 Una segunda modalidad de la presente invención diseñada para operar con el lubricante "sin humo" se establece en la Figura 5. Este diseño es similar al diseño establecido en la Figura 3, excepto que el depósito para el fluido aglomerado es externo del separador. Una vista esquemática de una porción de un compresor de tornillo existente de la presente invención 402 muestra el compresor 410, el motor 420 que puede estar integrado al compresor 410 y un separador 430, que elimina la porción 40 aglutinadora de tercera etapa utilizada en la práctica de la técnica anterior. El gas comprimido con el lubricante atrapado sale del puerto 412 de descarga de compresor y son transportados por el conducto 422 al separador 430. El separador 430 es un separador horizontal e incluye una primera cabeza 432, una segunda cabeza 434 y un puerto 436 de descarga.

Dentro del separador existen un eliminador 460 de neblina de álabe y un eliminador 470 de neblina de malla. El fluido comprimido que viaja a alta velocidad y que entra en el separador a través del conducto 422 sale del conducto igual que en el diseño de la técnica anterior. A medida que se expande al salir del conducto, el fluido sufre una caída de velocidad. Este fluido de alta presión entonces choca con una barrera, aquí la primera cabeza 432, y sufre un cambio de dirección como se muestra, una vez más en el diseño de la técnica anterior. Una. porción del lubricante atrapado, aglomerado como resultado del contacto con la primera cabeza 432, se separa y fluye a la porción inferior del separador 438 y enseguida dentro del depósito 439 externo. Como se muestra en la Figura 4, el depósito 439 se coloca por debajo del separador 430. En este diseño, aunque no es necesario, el fondo del separador 430 puede incluir una ligera inclinación hacia el o los conductos 441. Los conductos 441 conectan al depósito 439 externo con el separador 430, y la inclinación facilita el movimiento del fluido aglomerado del separador 430 al depósito 439 externo por medio de la gravedad. Una válvula de retención puede incluirse en los conductos 441 para evitar el contraflujo del lubricante del depósito 439 externo al separador 430. Alternativamente, un depósito externo puede ubicarse adyacente o por encima del separador, y el lubricante aglomerado puede reciclarse al depósito, como por medio de bombeo o drenaje por gravedad cuando el nivel de lubricante alcanza un nivel predeterminado dentro del separador 439, como por medio de la activación de una válvula de flotación. Al igual que en la modalidad de la Figura 3, un aerosol no se forma con los "lubricantes sin humo" . El lubricante es regresado del depósito 439 al compresor 410 donde lubrica los baleros y otras partes móviles. El lubricante es filtrado, enfriado y regresado al compresor principal. El beneficio de un depósito externo es que el separador puede ser más chico. Esto es una ventaja cuando el espacio pai'a instalar el separador es limitado, pero existe espacio para instalar un depósito externo remotamente ubicado. Por supuesto, la fabricación de una segunda estructura independiente requiere fabricación adicional y costos de materia prima. Estos costos típicamente no son un factor cuando el espacio de instalación es de interés, tal como en las aplicaciones marinas.

EJEMPLO 3 Una tercera modalidad de la presente invención diseñada para operar con el lubricante "sin humo" se establece en la Figura 6. Este diseño es similar al diseño establecido en la Figura 3, excepto que el fluido comprimido que viaja a alta velocidad que entra al separador 530 después de salir del conducto 522 pasa a través de un separador 533 centrífugo colocado inmediatamente adyacente a la salida del conducto dentro del separador 530. Una vista esquemática de una porción del compresor de tornillo existente de la presente invención 502 muestra el compresor 510, el motor 520 que puede estar integrado al compresor 510 y al separador 530, el cual elimina la porción 40 aglutinadora de tercera etapa utilizada en la práctica de la técnica anterior. El fluido comprimido que comprende el refrigerante y el lubricante atrapado salen del puerto 512 de descarga de compresor y es transportado por el conducto 522 al separador 530. El separador 530 es un separador horizontal e incluye una primera cabeza 532, una segunda cabeza 534, y un puerto 536 de descarga. El fluido comprimido que viaja a alta velocidad que entra al separador a través del conducto 522 sale del conducto al igual que en el diseño de la técnica anterior. A medida que se expande al salir del conducto, el fluido sufre una caída de velocidad. Este fluido de alta presión entonces choca con una barrera, aquí la primera cabeza 432 y sufre un cambio de dirección, y como se muestra, es dirigido inmediatamente al separador 533 centrífugo. El separador 533 centrífugo está compuesto de una serie de álabes arqueados fijos radialmente montados con respecto a la línea central del separador 530, la línea central se extiende desde la primera cabeza 532 hasta la segunda cabeza 534. Parte del fluido que entra en el separador centrífugo se aglomera en los álabes y cae por gravedad al depósito 538. Aunque esta Figura 6 representa un depósito interno, se deberá entender por aquellos expertos en la técnica que también se contempla en esta modalidad un depósito externo tal como se establece en el Ej emplo 2. Los álabes arqueados del separador centrífugo imparten un giro al fluido a medida que el fluido pasa a través de los mismos. El separador 533 centrífugo tiene un efecto de inercia en el fluido que pasa a través del mismo. La velocidad de la corriente de fluido es sustancialmente constante, y una fuerza centrífuga provocará gotas que tienen un impulso más alto, es decir, mayor tamaño, sean removidas de la corriente y con esto separadas. Un separador centrífugo altera la dirección de las gotas en el flujo de fluido, pero la corriente de fluido que sale del separador no incurre en una pérdida de velocidad sustancial. Además, el remolino o giro puede estar diseñado para provocar que el fluido que sale del separador 533 centrífugo se impacte contra las paredes del separador 530. Esto provocará que gotas adicionales se aglomeren y caigan por gravedad al depósito 538. Dependiendo de la efectividad del separador centrífugo al remover las gotas de lubricante de la corriente, puede ser posible remover el eliminador 560 de neblina de álabe del separador 530. El eliminador 570 de neblina de malla permanece como un componente del separador 560 para poder separar las gotas hacia bajo hasta 5 mieras de tamaño. Sin embargo, la eliminación del eliminador de neblina de álabe podría proporcionar una reducción adicional en el tamaño del separador 530. El retorno de lubricante al compresor 510 y el flujo del gas refrigerante a través del puerto de descarga a otras porciones del sistema de compresión permanecen sin cambios en esta modalidad.

EJEMPLO 4 Otra variación de la presente invención diseñada para operar con el lubricante "sin humo" se establece en la Figura 7. Este diseño es similar al diseño establecido en la Figura 2, excepto que el conducto 622 que transporta el fluido comprimido que viaja, a alta, velocidad entra en el separador 630 pero se extiende hacia bajo hacia una depósito de material de lubricante de la altura preseleccionada , el puerto de salida del conducto 622 se extiende a una distancia preseleccionada por debajo de la superficie del depósito de material de lubricante. El fluido, al salir del conducto 622, pasa al depósito de material 635 de lubricante dentro del separador 630. Aunque la velocidad del fluido se reduce al salir del conducto 622, el fluido aún tiene una velocidad sustancial. El fluido forma gotas adicionales a medida que pasa adentro y a través del depósito de material de lubricante, pero estas gotas, debido a las características de aglomeración de lubricante, son suficientemente grandes como para poderse remover fácilmente de la corriente de fluido en una etapa posterior dentro del separador. La ventaja de esta modalidad se logra ya que cualquier aerosol en la corriente de fluido hace contacto con el fluido del lubricante en el depósito de material de lubricante a medida que sale del conducto dentro del separador 630, el aerosol se aglomera para formar gotas más grandes o en el depósito de material de lubricante. Una vez más, la vista esquemática muestra una porción de un compresor de tornillo existente del sistema 602, que representa el compresor 610, el motor 620 que puede estar integrado al compresor 610 y al separador 630. El separador 630 incluye un eliminador 660 de neblina de álabe y un eliminador 670 de neblina de malla para remover las gotas atrapadas en la corriente de fluido a medida que la corriente pasa a través del separador 630 hacia el puerto 636 de descarga. El lubricante aglomerado fluye por gravedad al fondo del separador 638 que actúa como un depósito del cual el lubricante puede reciclarse para lubricar las pa.rtes móviles del compresor, igual que en las demás modalidades.

EJEMPLO 5 Una quinta modalidad de la presente invención diseñada para, operar con el lubricante "sin humo" se establece en la Figura. 8. El separador 730 es sustancial y mecánicamente idéntico en estructura y operación al separador 230 representado en la Figura 3. Una porción de la modalidad del sistema 702 de compresor de tornillo muestra el compresor 710, el motor 720 que puede estar integrado al compresor 710 y al separador 730. La porción 40 aglutinadora de tercera etapa del separador como se utiliza en la práctica de la técnica anterior se ha eliminado. El gas comprimido y el lubricante atrapado, los cuales en esta modalidad se pueden ionizar, salen del puerto 712 de descarga de compresor y son transportados por el conducto 722 al separador 730. Típicamente, los lubricantes y sus aditivos se pueden fácilmente ionizar. El separador 730 es un separador horizontal e incluye una primera cabeza 732, una segunda cabeza 734 y un puerto 736 de descarga. Dentro del separador se encuentran un eliminador 760 de neblina de alabe y un eliminador 770 de neblina de malla opcionales. El gas comprimido con el lubricante atrapado viajando a alta velocidad que entra en el separador a través del conducto 722 sale del conducto igual que en el diseño de la técnica anterior. A medida que se expande al salir del conducto, el fluido sufre una caída de velocidad. Este fluido de alta presión entonces choca con una barrera, aquí la primera cabeza 732, y sufre un cambio de dirección como se muestra, una vez más en el diseño de la técnica anterior. Una porción de lubricante atrapada, aglomerada como resultado del contacto con la primera cabeza 732 se separa en una porción inferior del separador 738. Aunque las gotas están atrapadas en la corriente de lubricante restante, no se forma un aerosol con los "lubricantes sin humo" . El separador 730 incluye un eliminador 760 de neblina de alabe y un eliminador 770 de neblina de malla opcionales en la segunda etapa. En esta modalidad, se desarrolla un potencial de voltaje dentro de la segunda etapa, aquí entre el eliminador 760 de neblina de álabe y el eliminador 770 de neblina de malla opcionales. Las gotas de lubricante que pasan a través del eliminador 760 de neblina de álabe se cargan ya sea positiva o negativamente, mientras que el gas comprimido no se ve afectado por el campo. Mientras que el eliminador de neblina de malla realiza su función al condensar las gotas, las gotas de lubricante cargadas son atraídas por el eliminador de neblina de malla opuestamente cargado pa.ra. mejorar adicionalmente la remoción de las gotas atrapadas de la corriente de gas . Mientras que el eliminador 760 de neblina de álabe y el eliminador 760 de neblina de malla son estructuras existentes convenientes para aplicar el potencial eléctrico, la modalidad no se limita a la aplicación del potencial entre estas dos estructuras. El concepto establecido es cargar eléctricamente las gotas de lubricante que se pueden ionizar en el separador y utilizar una estructura con carga opuesta para remover las gotas de la corriente de fluido antes de que la corriente de fluido salga del separador a través del puerto 736 de descarga. De este modo, se pueden utilizar otras estructuras que puedan efectivamente ionizar las gotas. Estas pueden ser estructuras agregadas por separado o pueden ser estructuras existentes. Por ejemplo, un potencial eléctrico entre el punto de salida de la corriente de fluido del conducto 722 y una estructura agregada (no mostrada) corriente abajo del eliminador 770 de neblina de malla, entre el eliminador 770 de neblina de malla y el puerto 736 de descarga puede utilizarse para cargar y separar las gotas que no se separan en las etapas 1 ó 2. Preferiblemente, el potencial se aplica entre el eliminador de neblina de álabe y el eliminador de neblina de malla o el eliminador de neblina de malla y el puerto de descarga de modo que las gotas pequeñas que permanecen en la corriente de fluido puedan cargarse y removerse. El potencial desarrollado debe ser suficiente para cargar un gran número de gotas que se mueve rápidamente. Un potencial de por lo menos 500 voltios, y de preferencia alrededor de 1000 voltios, se requiere para un compresor de tornillo estándar. Se deberá tener cuidado para evitar lesiones al personal, y eliminar la posibilidad de accidentes. De este modo, las estructuras que desarrollan el potencial deben de aislarse eléctricamente con mucho cuidado del resto del separador. También se deberá evitar la formación de arcos, de modo que se prefiere el uso de electrónica no formadora de arco.

EJEMPLO 6 La Figura 10 representa un arreglo de separador vertical diseñado para utilizarse con los lubricantes sin humo. El separador 1030 es un recipiente cilindrico con su eje en una posición sustancialmente vertical. El gas comprimido con el lubricante atrapado del compresor (no mostrado) entra en el cilindro a través de un conducto 1032. El conducto 1032 está colocado sustancialmente perpendicular al eje del cilindro de modo que el gas comprimido con el lubricante atrapado, al entrar tangencialmente a la pared del cilindro, impartirá un remolino. Un puerto 1040 de descarga de gas se extiende hacia abajo al cilindro por encima de una estructura 1050 de recolección, el cual puede ser el eliminador de neblina de malla, como se muestra o el eliminador de neblina de álabe . Inmediatamente debajo de la estructura de recolección, que en la modalidad preferida es un eliminador de neblina de malla, se encuentra un sumidero 1054 para recolectar el lubricante. Una tubería 1060 de descarga en el fondo del sumidero 1054 se conecta a la entrada del compresor para transportar el lubricante recolectado de regreso al compresor. A medida que el gas comprimido y el lubricante atrapado entran en el recipiente cilindrico de manera tangencial, el fluido hace contacto con la pared. La velocidad del fluido disminuirá por el contacto con la pared y las gotas de lubricante se aglomerarán en la pared cilindrica y caerán al sumidero 1060. El remolino impartido por la pared cilindrica provocará que las gotas adicionales sean removidas de la corriente de gas debido a la fuerza centrífuga a medida que se aglomeran a un tamaño crítico. A medida que el gas comprimido y el fluido atrapado se mueven hacia abajo, también se separarán partículas más grandes por gravedad al alcanzar un tamaño crítico. A medida que el gas comprimido y el lubricante atrapado son succionados hacia bajo hacia el puerto 1040 de descarga de gas, el gas y el lubricante harán contacto con la estructura 1050 de recolección, la cual se coloca adyacente al puerto 1040 de descarga de gas de modo que el gas y el lubricante hagan contacto con la misma, pero aún estén lo suficientemente distantes para no impedir el flujo de gas dentro del puerto 1040, provocando que el lubricante adicional se aglomere en la superficie de la estructura 1050 de recolección donde cae dentro del sumidero 1054. La porción aglutinadora de tercera etapa de un separador como se utiliza en la práctica de la técnica, anterior se ha eliminado. Este arreglo es tan sólo un arreglo para un separador vertical para separar el gas comprimido y el lubricante atrapado. La estructura 1050 de recolección puede colocarse en cualquier lugar dentro del cilindro. Aún a la entrada del puerto 1040. La estructura de recolección puede ser un eliminador de neblina de álabe radialmente orientado dentro de la corriente de gas que forma el remolino o cualquier combinación de eliminador de neblina de álabe y eliminador de almohadilla de malla. Los aspectos benéficos de la presente invención se han establecido anteriormente con respecto a compresores de tornillo como los que se utilizan en los enfriadores de agua de tornillo o los compresores de tornillo para la compresión de gas natural y similares. En estos compresores de tornillo, el lubricante sin humo evita la formación de aerosol del lubricante de modo que las gotas de aceite puedan aglomerarse en partículas de mayor tamaño, debido a las propiedades únicas de aglomeración de lubricante que puede ser el resultado de los efectos de la tensión superficial y la atracción molecular, y pueden removerse de la corriente de gas sin el uso de una porción aglutinadora, descrita en la presente como la tercera etapa del separador, con esto reduciendo el costo y el tamaño del separador, eliminando la. necesidad del mantenimiento de la porción aglutinadora y los requerimientos asociados para tener acceso a la porción aglutinadora y los problemas asociados con proporcionar el acceso como se mencionó previamente. Aunque cualquier lubricante que cumpla con los requerimientos establecidos anteriormente puede utilizarse, un lubricante "sin humo" adecuado y preferido se puede obtener de CPI de Midland, Michigan. Este lubricante "sin humo" se conoce como un aceite con base mineral con aditivos desconocidos diseñado para utilizarse con un refrigerante con base de amoniaco comercialmente disponible con el nombre de FRICK #9. Sin embargo, estos aditivos desconocidos pueden utilizarse con otros aceites minerales y aceites POE tales como los aceites identificados en la técnica como York "C" , York "H" , York "K" y similares para crear un lubricante "sin humo" . Otro lubricante "sin humo" adecuado disponible de CPI de Midland, Michigan es un aceite de poliol con base de éster (POE) con aditivos desconocidos diseñados para utilizarse con el refrigerante 134a, comercialmente disponible como FRICK #13. Además de ser compatible con el refrigerante, la tensión superficial del lubricante debe ser tal que el lubricante no forme un aerosol cuando se comprime para formar un fluido con el refrigerante, o si sí forma un aerosol, que se pueda unir rápidamente para formar gotas mayores de 0.6 mieras y de preferencia mayores a las submicras (una miera y mayores) . Estas gotas pueden entonces aglomerarse en una superficie apropiada sin la necesidad de reducir la velocidad del gas comprimido, como es típico cuando se pasan gases comprimidos a través de un filtro de fibra fina. Además, si el lubricante va a utilizarse con un refrigerante en una modalidad tal como la que se muestra en el Ejemplo 5 de la Figura 7, el lubricante deberá tener la capacidad de ionizarse, mientras que el refrigerante no deberá ionizarse. El refrigerante y el gas deberán ser no explosivos y no combustibles . Aunque la invención ha sido descrita haciendo referencia a una modalidad preferida, se deberá entender por aquellos expertos en la técnica que se pueden hacer varios cambios y que se pueden sustituir equivalentes para los elementos de la misma sin alejarse del alcance de la invención. Además, muchas modificaciones pueden hacerse para adaptar un material o situación particular a las enseñanzas de la invención sin alejarse del alcance esencial de la misma. Por lo tanto, se pretende que la invención no sea limitada a la modalidad particular descrita como mejor modo contemplado para llevar a cabo esta invención, sino que la invención incluya todas las moda.lid.ad.es que caigan dentro del alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes reivindicaciones. REIVINDICACIONES

1. Un sistema de compresión de fluido de vapor, que comprende : un fluido que se puede comprimir que además comprende una. mezcla de un gas que se puede comprimir y un lubricante sin humo, el lubricante sin humo está caracterizado por características de formación de neblina únicas que dan como resultado una aglomeración rápida de las gotas de lubricante a un tamaño de aproximadamente una miera y mayores sin la formación de un aerosol; un compresor de desplazamiento positivo, el compresor de desplazamiento positivo incluye un puerto de entrada para recibir el fluido, una porción del compresor para comprimir el fluido, un separador para separar el gas comprimido de las gotas de lubricante sin humo atrapadas, un medio para conectar la porción de compresor al separador, y un puerto de salida para descargar el fluido comprimido del separador, en donde el separador tiene una primera etapa y una segunda etapa, la primera etapa facilita la remoción de sustancialmente todas las gotas de lubricante sin humo, teniendo un diámetro de aproximadamente 70 mieras y mayores del gas que se puede comprimir, y la segunda etapa facilita la remoción de sustancialmente todo el lubricante sin humo teniendo un diámetro de aproximadamente 10 mieras y mayores de modo que el gas comprimido corriente abajo de la segunda etapa descargada a través del puerto de salida es atrapado con menos de aproximadamente 700 ppm de gotas de lubricante teniendo un diámetro de menos de aproximadamente 5 mieras, el separador además está caracterizado por la ausencia de un aglutinador.

2. El sistema de compresión de fluido de vapor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el fluido refrigerante comprimido corriente abajo de la segunda etapa descargada a través del puerto de salida es atrapado con menos de aproximadamente 50 ppm de gotas de lubricante teniendo un diámetro de aproximadamente 5 mieras o menos .

3. El sistema de compresión de fluido de vapor de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la primera etapa del separador además comprende una. pared y medios para conectar la porción del compresor al separador es un conducto, con lo cual el conducto dirige el fluido hacia la pared para poder alterar la dirección de flujo del fluido.

4. El sistema de compresión de fluido de vapor de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la segunda etapa del separador además comprende un eliminador de neblina de álabe .

5. El sistema de compresión de fluido de vapor de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la segunda etapa del separador además comprende un eliminador de neblina de malla.

6. El sistema de compresión de fluido de vapor de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la porción de compresor del compresor de desplazamiento positivo es un compresor de tornillo.

7. El sistema de compresión de fluido de vapor de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la porción de compresor del compresor del compresor de desplazamiento positivo es un compresor en espiral .

8. El sistema de compresión de fluido de vapor de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la porción de compresor del compresor de desplazamiento positivo es un compresor oscilante.

9. El sistema de compresión de fluido de vapor de conformidad con la reivindicación 1, donde el compresor de desplazamiento positivo es un compresor de tornillo que comprende además: el puerto de entrada para recibir el fluido comprimible y un gas que se puede comprimir a baja presión ; por lo menos un rotor cilindrico montado en un eje giratorio dentro de una carcasa que tiene paredes de extremo, por lo menos un rotor tiene una pluralidad de roscas y ranuras en la circunferencia del rotor, las ranuras de por lo menos un rotor se acoplan con por lo menos un segundo rotor para comprimir el fluido en las ranuras a. alta presión; el puerto de salida para descargar el fluido de alta presión comprimido; baleros para soportar el eje de por lo menos un rotor cilindrico en las paredes de extremo de la carcasa y baleros para soportar la rotación de por lo menos un segundo rotor; y donde el separador ademá.s comprende: un recipiente con forma sustancialmente cilindrica que tiene una primera porción de extremo y una segunda porción de extremo opuesta, una cubierta cilindrica que se extiende entre las porciones de extremo, una entrada, la entrada se abre al recipiente en un primer extremo y un puerto de descarga en un segundo extremo; una primera estructura que tiene una superficie dentro del recipiente cerca de la entrada para cambiar una dirección del flujo de una corriente del fluido, a alta presión a medida que sale de la entrada, la primera estructura aglomera las gotas del lubricante sin humo en su superficie, las gotas aglomeradas se acumulan por gravedad en el fondo del recipiente, el fondo del recipiente actúa como sumidero para almacenar el lubricante aglomerado; la primera etapa, donde la primera etapa es un eliminador de neblina de alabe colocado entre la primera estructura y el puerto de descarga, el eliminador de neblina de álabe comprende una pluralidad de placas, el fluido pasa sobre las superficies de placa para adicionalmente aglomerar las gotas del lubricante sin humo en las superficies de la placa; la. segunda etapa, donde la segunda etapa es por lo menos un eliminador de neblina de malla colocado entre la primera etapa y el puerto de descarga, el por lo menos un eliminador de neblina de malla comprende una malla de un material inerte al fluido del compresor, el fluido pasa sobre la superficie de la malla uniendo el resto de las gotas del lubricante sin humo de un diámetro de 5 mieras y mayores, el resto de fluido es gas que se puede comprimir sustancialmente libre de gotas de lubricante que pasa al puerto de descarga en el segundo extremo del recipiente hacia el flujo corriente abajo a una segunda estructura, el recipiente además está caracterizado por la ausencia de filtros de unión de fibra entre el por lo menos un eliminador de neblina de malla y el puerto de descarga ; los medios para conectar el compresor al separador es un conducto que conecta al puerto de salida del compresor a la entrada del separador para transportar el fluido de alta temperatura comprimido al separador; y medios para transportar el lubricante del sumidero a los baleros .

10. El sistema de compresión de fluido de vapor de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el gas es un gas refrigerante.

11. El sistema de compresión de fluido de vapor de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el gas es un gas natural .

12. El sistema de compresión de fluido de vapor de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque por lo menos un rotor cilindrico se monta en un eje giratorio dentro de una carcasa que tiene paredes de extremo y el por lo menos un rotor tiene una pluralidad de roscas y ranuras en una circunferencia del rotor que incluye un par de rotores helicoidales que concuerdan, un rotor siendo un rotor macho y el otro rotor siendo un rotor hembra, cada rotor está montado en ejes separados dentro de una carcasa que tiene paredes de extremo, el rotor macho tiene una pluralidad de lóbulos y el rotor hembra tiene una pluralidad de espacios de interlóbulos , con lo cual durante la rotación de los rotores, el fluido atrapado entre los lóbulos y los espacios de interlóbulo se comprime .

13. El sistema de compresión de fluido de vapor de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el por lo menos un rotor cilindrico se monta en un eje giratorio dentro de una carcasa que tiene paredes de extremo, el por lo menos un rotor tiene una pluralidad de roscas y ranuras en una circunferencia del rotor, las ranuras del por lo menos un rotor que se acopla con por lo menos un segundo rotor para comprimir el fluido en las ranuras incluye un rotor helicoidal con una pluralidad de roscas y ranuras montadas en un eje y por lo menos un rotor de compuerta teniendo brazos que acoplan las ranuras del rotor helicoidal de modo que el fluido atrapado en las ranuras se comprime.

14. El sistema de compresión de fluido de vapor de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la segunda estructura corriente abajo del puerto de descarga en el segundo extremo del recipiente es un intercambiador de calor.

15. El sistema de compresión de fluido de vapor de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la segunda estructura corriente abajo del puerto de descarga en el segundo extremo del recipiente es un recipiente de almacenamiento.

16. El sistema de compresión de fluido de vapor de conformidad con la reivindicación 9, que además comprende : un condensador, el condensador incluye medios para transferir el calor del fluido a alta presión, de alta temperatura a un primer espacio y condensar el fluido en un liquido de alta presión de temperatura más baj a ; un conducto para transportar el fluido del compresor al condensador; una válvula de expansión para recibir el líquido a alta presión y convertir el líquido a alta presión en un líquido de baja presión; un conducto para transportar el líquido del condensador a la válvula de expansión; un evaporador, el evaporador incluye medios para transferir el calor de un segundo espacio al líquido para evaporar el. líquido en un fluido que se puede comprimir de baja presión de baja presión temperatura; un conducto para transportar el líquido de la válvula de expansión al evaporador; un conducto para transportar el fluido del evaporador al compresor; y en donde el sistema de compresión de fluido de vapor está caracterizado por un gas comprimido que es sustancialmente libre de gotas de lubricante que pasan al puerto de descarga en el segundo extremo del recipiente sustancialmente cilindrico, el gas comprimido no tiene más de aproximadamente 500 ppm de lubricante atrapado, después de lo cual el gas es dirigido corriente abajo de modo que existe una ausencia sustancial de lubricante en el evaporador.

17. Un sistema de compresión de fluido de vapor de conformidad con la reivindicación 9, en donde : el compresor de tornillo para comprimir el fluido desde una, baja presión a una alta presión y alta temperatura además comprende una entrada para recibir el fluido, el fluido comprende un lubricante sin humo y un gas que se puede comprimir a baja presión, dos rotores cilindricos montados en ejes separados dentro de la carcasa que tiene paredes de extremo, los rotores tienen lóbulos y ranuras que se extienden helicoidalmente que forman grandes roscas en una circunferencia de los rotores, los lóbulos de un rotor se acoplan con los lóbulos del otro rotor para formar una cavidad de compresión para comprimir el fluido, baleros para soportar los ejes de rotor en las paredes de extremo de la carcasa, y en donde el sistema de compresión de fluido de vapor está caracterizado por un gas comprimido sustancialmente libre de gotas de lubricante que pasa a través del puerto de descarga en el segundo extremo del recipiente sustancialmente cilindrico, el gas comprimido no tiene más de aproximadamente 10 ppm del lubricante atrapado, después de lo cual el gas es dirigido corriente abajo de modo que existe una ausencia sustancial del lubricante en el gas comprimido.

18. El sistema de compresión de fluido de vapor de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque incluye un eliminador de neblina de álabe colocado entre la. primera estructura y el por lo menos un eliminador de neblina de malla, el eliminador de neblina de álabe comprende una pluralidad de placas, el fluido pasa sobre las superficies de la placa para aglomerar las gotas de lubricante sin humo en las superficies de la placa .