MXPA00009021A

MXPA00009021A - Modulacion de amplitud de pulso del compresor.

Info

Publication number: MXPA00009021A
Application number: MXPA00009021A
Authority: MX
Inventors: Joseph Doepker Roy
Original assignee: Copeland Corp
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2002-03-08
Also published as: USRE40257E1; AU768192B2; EP1087142B1; DE60032033T2; AU5947200A; EP1087142A2; KR20060064580A; ES2257270T3; EP1087142A3; CN1289011A; KR20010050527A; CN1183327C; EP1619389A2; EP1619389B1; JP2001099078A; CN1995756A; KR100696644B1; CN1510273A; BR0004334A; DE60032033D1

Abstract

Un compresor tipo espiral incluye un sistema de modulacion de capacidad. El sistema de modulacion de capacidad tiene un piston que esta conectado al espiral orbitante que separa el espiral desorbitante desde el espiral orbitante cuando una camara de presion se pone en comunicacion con la camara de succion del compresor. El miembro de espiral desorbitante se mueve dentro de una relacion con la espiral orbitante cuando la camara es puesta en comunicacion con la camara de descarga. La relacion entre las dos espirales se separa cuando la camara de presion es puesta en comunicacion con el fluido de la camara de succion. Una valvula solenoide controla la comunicacion entre la camara de presion y la camara de succion. Al operar la valvula en un modo modulado de amplitud de pulso, la capacidad del compresor puede variar infinitamente entre cero y cien por ciento.

Description

MODULACIÓN DE AMPLITUD DE PULSO DEL COMPRESOR DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención está relacionada con maquinaria tipo espiral. Más particularmente, la presente invención está dirigida hacia la modulación de la capacidad de los compresores tipo espiral. Las máquinas en espiral se están haciendo más y más populares para el uso como compresores en sistemas de refrigeración al igual que en aplicaciones de bombeo de calor y de aire acondicionado. La popularidad de la maquinaria en espiral se debe principalmente a su capacidad de una operación extremadamente eficiente. Generalmente, estas máquinas incorporan un par de envolturas en espiral entrelazadas, una de las cuales es provocada a orbitar con respecto a la otra para definir una o más cámaras móviles que progresivamente disminuyen el tamaño a medida que viajan desde un puerto de succión exterior hacia un puerto de descarga central. Normalmente se proporciona un motor eléctrico, el cual opera para activar los miembros en espiral por medio de un eje motor adecuado. Durante la operación normal, estas máquinas en espiral están diseñadas para tener un índice de compresión fijo. Los sistemas de refrigeración y aire acondicionado experimentan un amplio rango de requerimientos de carga. Al utilizar _un compresor de índice de compresión fijo para cumplir con este amplio rango de requerimiento de carga puede presentar diversos problemas para el diseñador del sistema. Un método para adaptar los compresores de índice de compresión fijo al amplio rango de requerimientos de carga es incorporar ~ un sistema de modulación de capacidad én el compresor. Se ha probado que la modulación de la capacidad es una característica deseable para incorporarla en los compresores de refrigeración y aire acondicionado para acomodar mejor el amplio rango de cargas a las cuales el sistema puede someterse. Muchos enfoques se han utilizado para proporcionar esta característica de modulación de capacidad. Estos sistemas de la técnica anterior han variado desde el control de la entrada de la succión hasta desviar el gas de descarga comprimido directamente de regreso al área de succión del compresor. Con los compresores tipo espiral, la modulación de capacidad muy a menudo se ha logrado por medio de un enfoque de succión retardado el cual comprende proporcionar puertos en varios lugares a lo largo de la ruta de las cámaras de compresión los cuales, cuando se abren, permiten que las cámaras de compresión formadas entre las envolturas en espiral entrelazadas se comuniquen con el suministro de gas de succión, de este modo retardando el punto en el cual comienza la compresión del gas de' succión. Este método de succión retardado de modulación de capacidad realmente reduce el índice de compresión del compresor.

Mientras que tales sistemas son efectivos para reducir la capacidad del compresor, solamente son capaces de proporcionar una cantidad predeterminada o graduada de descarga de compresor. La cantidad de descarga o el tamaño del paso depende de la colocación- de los puestos de descarga a lo largo de las envolturas del proceso de compresión. Ya que es posible proporcionar una descarga gradual múltiple incorporando una pluralidad de puertos de descarga en diferentes lugares a lo largo del proceso de compresión, este enfoque se hace más y más costoso a medida que se incrementa el número de puertos y requiere espacio adicional para acomodar los controles separados para abrir y cerrar cada uno en cada conjunto de puertos. Sin embargo, la presente invención soluciona estas deficiencias habilitando un sistema de modulación de capacidad infinitamente variable _ que tiene la capacidad de modular la capacidad desde un 100% de la capacidad total hasta una capacidad virtualmente en cero utilizando un conjunto de controles. Además, el sistema de la presente invención permite que la eficiencia operativa del compresor y/o el sistema de refrigeración se maxi izen para cualquier grado de descarga de compresor deseado. En la presente invención, la descarga del compresor se logra cíclicamente efectuando una separación axial de los dos miembros en espiral durante el ciclo operativo del compresor. Más específicamente, la presente invención proporciona un arreglo en donde un miembro en espiral se mueve axialmente con respecto al otro miembro en espiral mediante una válvula solenoide en un modo de modulación de amplitud de pulso. El modo de operación de modulación de amplitud de pulso de la válvula solenoide proporciona una trayectoria de fuga a través de las puntas de las envolturas desde las bolsas de compresión más altas definidas por las envolturas en espiral entrelazadas hasta las bolsas de compresión más bajas y finalmente de regreso a la succión. Al controlar la frecuencia de modulación de amplitud de pulso y de este modo el tiempo relativo entre el sellado y el no sellado de las puntas de la envoltura del espiral, se pueden lograr grados infinitos de descarga de compresor con un solo sistema de control. Además, al detectar varias condiciones dentro del sistema de refrigeración, la duración de la descarga y carga del compresor para cada ciclo se pueden seleccionar para una capacidad dada de modo que pueda maximizar la eficiencia del sistema general. . Las diferentes modalidades de la presente invención detalladas más adelante proporcionarán una amplia variedad de arreglos mediante los cuales un miembro en espiral puede axialmente hacerse girar con respecto al otro para acomodar un amplio rango de descarga de compresor. La capacidad para proporcionar un rango total de modulación de capacidad con un solo sistema de control al igual que la capacidad de seleccionar la duración de la operación descargada y cargada cooperan . para proporcionar un sistema extremadamente eficiente a un costo relativamente bajo. Otras ventajas y objetos de la presente invención se volverán aparentes para aquellos expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada, reivindicaciones anexas y dibujos. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS En los dibujos, que ilustran el mejor modo actualmente contemplado para llevar a cabo la presente invención : La Figura 1 es una vista en corte de un compresor de refrigeración tipo espiral de acuerdo con la presente invención que opera a una capacidad total; la Figura 2 es una vista en corte del compresor de refrigeración tipo espiral mostrada en la Figura 1 que opera a una capacidad reducida; la Figura -3 es una vista detallada del arreglo de anillo y sesgado tomado en la dirección de las flechas 3-3 mostradas en la Figura 2; la Figura 4 es una vista en corte de un compresor de refrigeración tipo espiral de acuerdo con otra modalidad de la presente invención que opera a una capacidad total; la Figura 5 es una vista en corte de un compresor de refrigeración tipo espiral de acuerdo con otra modalidad de la presente invención; la Figura 6 es una vista en corte superior del compresor mostrado en la Figura 5; la Figura 7 es una vista en corte ampliada del ensamble de pistón mostrado en la Figura 5; la Figura 8 es una vista superior del accesorio de descarga mostrado en la Figura 7; la Figura 9 es una vista en elevación del resorte derivador mostrado en la Figura 5; la Figura 10 es una vista lateral del miembro en espiral no orbitante mostrado en la Figura 5; la Figura 11 es una vista superior en corte transversal del miembro en espiral no orbitante mostrado en la Figura 10; la Figura 12 es una vista en corte ampliada del accesorio de inyección mostrado en la Figura 5; la Figura 13 es una vista de extremo del accesorio mostrado en la Figura 12; la Figura 14 es un diagrama esquemático de un sistema refrigerante que utiliza el sistema de control de capacidad de acuerdo con la presente invención; la Figura 15 es un diagrama esquemático de un sistema refrigerante de acuerdo con otra modalidad de la presente invención; y la Figura 16 es una' gráfica que muestra la capacidad del compresor utilizando el sistema de control de capacidad de acuerdo con la presente invención. Haciendo referencia ahora a los dibujos en los cuales los número de referencias similares muestran las partes similares o correspondientes a través de las diferentes vistas, se muestra en la Figura 1 un compresor en espiral que incluye el sistema de control de capacidad único de acuerdo con la presente invención y el cual está diseñado generalmente por el número de referencia 10. El compresor 10 en espiral es generalmente del tipo descrito en la Patente Norteamericana del Cesionario No..5,102,316, cuya descripción se incorpora en la presente por referencia. El compresor 10 en espiral comprende una cubierta 12 exterior dentro de la cual está dispuesto un motor de mando que incluye un estator 14 y un rotor 16, un cigüeñal 18 al cual se asegura el rotor 16, "un alojamiento 20 de soporte superior y un alojamiento de soporte inferior (no mostrado) para soportar giratoriamente el cigüeñal 18 y un ensamble 24 de compresor. El ensamble 24 de compresor incluye un miembro 26 en espiral orbitante soportado en el alojamiento 20 de soporte superior y conectado activadamente al cigüeñal 18 por medio de un pasador 28 de cigüeñal y un buje 30 de transmisión. Un miembro 32 en espiral no orbitante se coloca en acoplamiento entrelazado con el miembro 26 en espiral orbitante y se mueve axialmente asegurado al alojamiento 20 de soporte superior por medio de una pluralidad de tornillos 34 y miembros 36 de manguito asociado. Se proporciona un acoplamiento 38 Oldha el cual coopera con los miembros 26 y 32 en espiral par evitar la rotación relativa entre los mismos. Una placa 40 de división se proporciona adyacente al extremo superior de la cubierta 12 y sirve para dividir el interior de la cubierta 12 en una cámara 42 de descarga en el extremo superior de la misma y una cámara de succión 44 en el extremo inferior de la misma. En operación, a medida que el miembro 26 en espiral orbitante órbita con respecto al miembro 32 en espiral no orbitante, el gas de succión es succionado dentro de la cámara 44 de succión de la cubierta 12 por medio de un accesorio 46 de succión. Desde la cámara "44 de succión, se succiona .gas de succión dentro del compresor 24 a través de una entrada 48 proporcionada en un miembro 32 en espiral no orbitante. Las envolturas en espiral entrelazadas proporcionadas en los miembros 26 y 32 en espiral definen bolsas móviles de gas que progresivamente disminuyen el tamaño a medida que ' se mueven radialmente hacia dentro como resultado del movimiento orbitante del miembro 26 en espiral, de este modo comprimiendo el gas de succión que entra por medio de' la entrada 48. El gas comprimido entonces es descargado en la cámara 42 de descarga a través de un orificio 50 proporcionado en el miembro 36 en espiral y un pasaje 52 formado en la división 40. Una válvula 54 de descarga que responde a la presión se proporciona de preferencia asentada dentro del orificio 50. El miembro 32 en espiral no orbitante también está proporcionado con una muesca 56 anular formada en la superficie superior del mismo. Un sello 58 flotante está dispuesto dentro de la muesca 56 y se sesga mediante gas presurizado intermedio contra la división 40 para sellar la cámara 44. de succión de la cámara 42 de descarga. Un pasaje 60' se extiende a través del miembro 32 en espiral no orbitante para suministrar el gas presurizado intermedio a la muesca 56. ' Un sistema 66 de control de capacidad se muestra junto con el -compresor 10. El sistema 66 de control incluye un accesorio 68 de descarga, un pistón 70, un accesorio 72 de cubierta, una válvula 74 solenoide de tres vías, un módulo 76 de control y un arreglo 78 de sensor teniendo uno o más sensores apropiados. El accesorio 68 de descarga está recibido en forma roscada o de otra manera asegurado dentro del orificio 50. El accesorio 6-8 -de descarga define una cavidad 80 interna de una pluralidad de pasajes 82 de descarga. La válvula 54 de descarga está dispuesta dentro de una cavidad 80. De este modo, el gas presurizado supera la carga de sesgado de la válvula 54 de descarga para abrir la válvula 54 de descarga y permitir que el gas presurizado fluya dentro de la cavidad 80, a través de los pasajes 82 y dentro de la cámara 42 de descarga. Haciendo referencia ahora a las Figuras 1 y 3, el accesorio 68 de descarga se ensambla en el pistón 70 primero alineando una pluralidad de pestañas 84 en el accesorio 68 de descarga con una pluralidad concordante de ranuras 86 formadas en el pistón 70. El accesorio 68 de descarga entonces gira a la posición mostrada en la Figura 3 para desalinear las pestañas 84 con las ranuras 86. Un pasador 88 de alineación mantiene el desalineado entre las pestañas 84 y las ranuras 86 mientras que un resorte 90 en espiral sesga los dos componentes juntos. El accesorio 72 de cubierta está selladamente asegurado a la cubierta 12 y recibe el pistón 70 deslizadamente . El pistón 70 y el accesorio 72 de cubierta definen una cámara 92 de presión. La cámara 92 de presión está conectada de manera fluida a la válvula solenoide 74 por medio de un tubo 94. La válvula 74 solenoide también está en comunicación de fluido con la cámara 42 de descarga a través de un tubo 96 y está en comunicación de fluido con el accesorio 46 de succión y de este modo a la cámara 44 de succión a través de un tubo 98. Un sello 100 se localiza entre _el pistón 70 y el accesorio 72 de cubierta. La combinación del pistón 70, el sello 100 y el accesorio 72 de cubierta proporciona un sistema de sellado autocentrado para proporcionar una alineación adecuada entre el pistón 70 y el accesorio 72 de cubierta. Para poder sesgar un miembro 72 en espiral no orbitante en acoplamiento sellado con el miembro 26 en espiral orbitante para una operación de carga total normal como se muestra en la Figura 1, la válvula 74 solenoide se desactiva (o se activa), mediante el módulo 76 de control a la posición mostrada en la Figura 1. En esta posición, la cámara 42 de descarga está en comunicación directa con la cámara 92 a través del tubo 96, la válvula 74 solenoide y el tubo 94. El fluido presurizado en la presión de descarga dentro de las cámaras 42 y 92 actuarán contra los lados opuestos del pistón 70, de este modo permitiendo el sesgado normal del miembro 32 en espiral no orbitante hacia el miembro 26 en espiral orbitante como se muestra en la Figura 1 para selladamente acoplar los extremos axiales de cada miembro en espiral con la placa de extremo respectiva del miembro en espiral opuesto. El sellado axial de los dos miembros 26 y 32 en espiral provoca que el compresor 24 opere a una capacidad del 100%.

Para poder descargar el compresor 24, la válvula 74 solenoide se activará (o desactivará) , por el módulo 76 de control a la posición mostrada en la Figura 2. En esta posición, la cámara 44 de succión está en comunicación directa con la cámara 92 a través del accesorio 46 de succión, el tubo 98, la válvula 74 solenoide y el tubo 94. Con el fluido presurizado de presión de descarga liberado a la succión de la cámara 92, las diferencias de presión en los lados opuestos del pistón 70 se moverán en el miembro 32 en espiral no orbitante hacia arriba como se muestra en la Figura 2 para separar los extremos axiales de las puntas de cada miembro en espiral con su placa de extremo respectiva para crear un espacio 102 que permite que las bolsas presurizadas más altas se derramen a las bolsas presurizadas más bajas y finalmente a la cámara 44 de succión. Un resorte 104 de onda que se ilustra en la Figura 9 mantiene la relación sellada entre el sello 58 flotante y la división 40 durante la modulación del miembro 32 en espiral no orbitante. La creación de un espacio 102 sustancialmente eliminará la compresión continua del gas de succión. Cuando esta descarga ocurre, la válvula 54 de descarga se moverá a su posición cerrada con ésta evitando el contraflujo del fluido altamente presurizado de la cámara 42 de descarga o del sistema de refrigeración corriente abajo. Cuando la compresión del gas de succión- debe retomarse, una válvula 74 solenoide se desactivará (o activará) a la posición mostrada en la Figura 1 en la cual la comunicación de fluido entre la cámara 92 y la cámara 42 de descarga se crea una vez más. Esto una vez más, permite que el fluido en la presión de descarga reaccione contra el pistón 70 para axialmente acoplar los miembros 26 y 32 en espiral. El acoplamiento de sellado axial vuelve a crear la acción de compresión del compresor 24. El módulo 76 de control está en comunicación con el arreglo 78 de sensor para proporcionar información requerida para que el módulo 76 de control determine el grado de descarga requerida para las condiciones particulares del sistema e refrigeración incluyendo el compresor 10 en espiral que exista en ese momento. Con base en esta información, el módulo 76 de control operará la válvula 74 solenoide en un modo de modulación de amplitud de pulso para alternativamente colocar la cámara 92 en comunicación con la cámara 42 de descarga y la cámara 44 de succión. La frecuencia con la cual la válvula solenoide 74 opera en el modo modulado de amplitud de pulso determinará la capacidad en porcentaje de operación del compresor 24. A medida que las condiciones detectadas cambian, el módulo 76 de control variará la frecuencia de operación para la válvula 74 solenoide y de este modo los periodos de tiempo relativo en los cuales se opera el compresor 24 en una condición cargada y descargada. La variación de la' frecuencia de operación de la válvula 74 solenoide puede provocar la operación del compresor entre una capacidad totalmente cargada o al 100% y una capacidad completamente descargada o al 0% en cualquier momento de un número infinito de lugares intermedios en respuesta a las demandas del sistema. Haciendo referencia ahora a la Figura 4, se muestra un sistema de control de capacidad único de acuerdo con otra modalidad de la presente invención, el cual está designado generalmente con el número de referencia 166. El sistema 166 de control de capacidad también se muestra junto con el compresor 10. El sistema 166 de control de capacidad es similar al sistema 66 de control de capacidad pero utiliza una válvula 174 solenoide de dos vías en vez de una válvula 74 solenoide de tres vías. El sistema 166 de control incluye un accesorio 68 de descarga, un pistón 170, un accesorio 72 de cubierta, una válvula 174 solenoide, un módulo 76 de control y un arreglo 78 de sensor. El pistón 170 es idéntico al pistón 70 con la excepción de que el pistón 170 define un pasaje 106 y un orificio 108 el cual se extiende entre la cámara 92 de presión y la cámara 42 de descarga. La incorporación del pasaje 106 y el orificio 108 permite el uso de una válvula solenoide 174 de dos vías en vez de una válvula solenoide 74 de tres vías y la eliminación del tubo 96. Al eliminar el tubo 96, el accesorio y el orificio a través de la cubierta 12 también se elimina. El sello 100 está localizado entre el pistón 170 y el accesorio 72 de sello para proporcionar el sistema de sellado de autoalineación para el pistón 170 y el accesorio 72. La válvula solenoide 174 opera en una manera similar al solenoide 74. La cámara 92 de presión está conectada de manera fluida a la válvula solenoide 174 por medio del tubo 94. La válvula 174 solenoide también está en comunicación de fluido con el accesorio 46 de succión y de este modo con la cámara 44 de succión mediante el tubo 98. Para poder sesgar el miembro 32 en espiral no orbitante en un acoplamiento de sellado con el miembro 26 en espiral orbitante para una operación de carga total normal, la válvula 174 solenoide se desactiva (o se activa) por medio del módulo 76 de control para bloquear el flujo de fluido entre los tubos 94 y el tubo 98. En esta posición, la cámara 92 está en comunicación con la cámara 42 de descarga a través del pasaje 106 y un orificio 108. El fluido presurizado a la presión de descarga dentro de las cámaras 42 y 92 actuará contra los lados opuestos del pistón 170 de este modo - permitiendo que un sesgado normal del- miembro 32 en espiral no orbitante hacia al miembro 26 en espiral orbitante acople de manera sellada los extremos axiales de cada miembro en espiral con la placa de extremo ^ respectiva del miembro en espiral opuesto. El sellado axial de los dos miembros en espiral 26 y 32 provoca que el compresor 24 opere a una capacidad del 100%. Para poder descargar el compresor 24, la válvula 174 solenoide se activará (o se desactivará) por medio del módulo 76 de control a la posición mostrada en la Figura 4. En esta posición, la cámara 44 de succión está en comunicación directa con la cámara 92 a través del accesorio 46 de succión, el tubo 98, la válvula 174 solenoide y el tubo 94. Con el fluido presurizado de presión de descarga liberado para ser succionado de la cámara 92, las diferencias de presión en los lados opuestos del pistón 170 moverán el miembro 32 en espiral no orbitante hacia arriba para separar el extremo axial de las puntas de cada miembro en espiral con su placa de extremo respectiva y las bolsas presurizadas más altas se derramarán a las bolsas presurizadas más bajas y finalmente a la cámara 44 de succión. El orificio 108 se incorpora- para controlar el flujo del gas de descarga entre la cámara 42 de descarga y la cámara 92. De este modo, cuando la cámara 92 está conectada al lado de succión del compresor, donde se creará la diferencia de presión en los lados opuestos del pistón 170. El resorte 104 de onda también está incorporado en esta modalidad para mantener la relación sellada entre el sello 58 flotante y la división 40 durante la modulación del miembro 32 en espiral no orbitante. Cuando se crea el espacio 102, la compresión continua del gas de succión será eliminada. Cuando .ocurre esta descarga, la válvula 54 de descarga se moverá a su posición cerrada para con esto evitar el contraflujo del fluido altamente presurizado de la cámara 42 de descarga en el sistema de refrigeración corriente abajo. Cuando se debe retomar la compresión del gas de succión, la válvula 174 solenoide se desactivará (o se activará) para una vez más bloquear el flujo de fluido entre los tubos 94 y 98 permitiendo que la cámara 92 se presurize mediante la cámara 42 de descarga a través del pasaje 106 y el orificio 108. Igual a la modalidad mostrada en las Figuras 1-3, el módulo 76 de control está en comunicación con el arreglo 78 de sensor para proporcionar la información requerida para el módulo 76 de control para determinar el grado de descarga requerida y de este modo la frecuencia con la cual se opera la válvula 174 solenoide en el modo de modulación de amplitud de pulso. Haciendo referencia ahora a la Figura 5, se muestra un compresor en espiral el cual incluye un sistema de control de capacidad único de acuerdo con otra modalidad de la presente invención, y el cual está designado generalmente por el número de referencia 210. El compresor 210 en espiral comprende una cubierta 212 exterior dentro de la cual está dispuesto un motor de mando que incluye un estator 214 y un rotor 216, un cigüeñal 218 al cual sé asegura el rotor 216, un alojamiento 220 de soporte superior y un alojamiento 222 de alojamiento inferior para giratoriamente soportar el cigüeñal 218 y el ensamble 224 de compresor. El ensamble 224 de compresor incluye un miembro 226 en espiral orbitante soportado en el alojamiento 220 de soporte superior y activadamente conectado al cigüeñal 218 por medio de un pasador de cigüeñal 228 y un buje 230 de transmisión. Un miembro 232 en espiral no orbitante se coloca en un acoplamiento entrelazado con el miembro 226 en espiral orbitante y está axialmente asegurado de manera móvil al alojamiento 220 de soporte superior por medio de una pluralidad de tornillos (no mostrados) y miembros de manguito asociados (no mostrados) . Se proporciona un acoplamiento 238 Oldham el cual coopera con los miembros 226 y 232 en espiral para evitar la rotación relativa entre los mismos. Se proporciona una placa 240 de división adyacente al extremo superior de la cubierta 212 y sirve para dividir el interior de la cubierta 212 en una cámara 242 de descarga en el extremo superior de la misma y una cámara 244 de succión en el extremo inferior de la misma. En operación, a medida que el miembro 226 en espiral orbitante órbita con respecto al miembro 232 en espiral, el gas de succión se succiona dentro de la cámara 244 de succión de la cubierta 212 por medio de un accesorio 246 de succión. De la cámara 244 de succión, se succiona gas de succión dentro del compresor 224 a través de una entrada 248 proporcionada en el miembro 232 en espiral no orbitante. Las envolturas en espiral entrelazadas proporcionadas en los miembros 226 y 232 en espiral definen bolsas móviles de gas que progresivamente disminuyen el tamaño a medida que se mueven radialmente hacia dentro como resultado del movimiento orbitante del miembro 226 en espiral de este modo comprimiendo el gas de succión que entra por medio de la entrada 248. El gas comprimido entonces se descarga en la cámara 242 de descarga por medio de un puerto 250 de descarga proporcionado en el miembro 236 en espiral y un pasaje 252 formado en la división 240. Una Válvula 254 de descarga que responde a la presión se proporciona de preferencia asentada dentro del puerto 250 de descarga. El miembro 232 en espiral no orbitante también está proporcionado dentro de una muesca 256 anular formada en la superficie superior del mismo. Un sello 258 flotante está dispuesto dentro de la muesca 256 y es sesgado mediante el gas presurizado intermedio contra la división 240 para sellar la cámara 244 de succión de la cámara 246 de descarga. Un pasaje 260 se extiende a través de un miembro 232 en espiral orbitante para suministrar el gas presurizado intermedio a la muesca 256. Se muestra un sistema 266 de control de capacidad en relación con el compresor 210. El sistema 266 de control incluye un accesorio 268 de descarga, un pistón 270, un accesorio 272 de cubierta, una válvula 174 solenoide, un módulo 76 de control y un arreglo 78 de sensor que tiene uno o más sensores apropiados. El accesorio 268 de descarga está recibido roscadamente o de otra manera asegurado dentro del puerto 250 de descarga. El accesorio 268 de descarga define una cavidad 280 interna y una pluralidad de pasajes 282 de descarga. La válvula 254 de descarga está dispuesta debajo del accesorio 268 y debajo de la cavidad 280. De este modo, el gas presurizado supera la carga derivada de la válvula 254 de descarga para abrir la válvula 254 de descarga y permitir que el gas presurizado fluya dentro de la cavidad 280 a través de los pasajes 282 y dentro de la cámara 242 de descarga . Haciendo referencia ahora a las Figuras 5, 7 y 8, el ensamble del accesorio 268 de descarga y el pistón 270 se muestra con más detalle. El accesorio 268 de descarga define una aleta 284 anular. Asentada contra la aleta 284 se encuentra un sello 286 de reborde y un retenedor 288 flotante. El pistón 270 se ajusta a presión o de otra manera se asegura para descargar el accesorio 268 y el pistón 270 define una aleta 290 anular la cual intercala el sello 286 y el retenedor 288 entre la aleta 290 y la aleta 284. El accesorio 268 de descarga define el pasaje 106 y el orificio 108 que se extiende a través del accesorio 268 de descarga para conectar de manera fluida la cámara 242 de descarga con una cámara 292 de presión definida por el accesorio 268 de descarga, el pistón 270, el sello 286, el retenedor 288 y la cubierta 212. El accesorio 272 de cubierta está asegurado dentro de un orificio definido por la cubierta 212 y deslizadamente reside el ensamble del accesorio 268 de descarga, el pistón 270, el sello 286 y" el retenedor 288. La cámara 292 de presión está de manera fluida conectada a la válvula 174 solenoide mediante el tubo 94 y con el accesorio 296 de succión y de este modo con la cámara 244 de succión a través del tubo 98 en una manera similar a aquella descrita anteriormente para el sistema 166 de control. La combinación del pistón 270, el sello 286 y el retenedor 288 flotante proporciona un sistema de sellado autocentrado para proporcionar una alineación adecuada con el orificio interno del accesorio 272 de la cubierta. El sello 286 y el retenedor 288 flotante incluyen una conformidad radial suficiente de modo que cualquier desalineamiento entre el orificio interno del accesorio 272 y el orificio interno del puerto 250 de descarga dentro del cual se asegura del accesorio 268 de descarga se acomoda mediante el sello 286 y el retenedor 288 flotante . Para sesgar el miembro 232 en espiral no orbitante en 'un acoplamiento sellado con el miembro 226 en espiral orbitante para una operación de carga total normal, la válvula 174 solenoide se desactiva, (o se activa) por medio del módulo 76 de control para bloquear el flujo de fluido entre los tubos 94 y el tubo 98. En esta posición, la cámara 292 está en comunicación con la cámara 242 de descarga a través del pasaje 106 y el orificio 108. El fluido presurizado en la presión de descarga dentro de las cámaras 242 y 292 actuarán contra los lados opuestos del pistón 270 de este modo permitiendo el sesgado normal del miembro 232 en espiral no orbitante hacia el miembro 226 en espiral orbitante para selladamente acoplar los extremos axiales de cada miembro en espiral con la placa de extremo respectiva del miembro en espiral opuesto. El sellado axial de los dos miembros 226 y 232 en espiral provoca que el compresor 224 opere a una capacidad del 100%. Para poder descargar el compresor 224, se activará (o se desactivará) la válvula 174 solenoide por medio del módulo 76 de control a la posición mostrada en la Figura 4.

En esta posición, la cámara 244 de succión está en comunicación directa con la cámara 292 a través del accesorio 246" de succión, el tubo 98, válvula 174 solenoide y el tubo 94. Con el fluido presurizado de la presión de descarga liberado para ser succionado desde la cámara 292, la diferencia de presión en los lados opuestos del pistón 270 moverá el miembro 232 en espiral no orbitante hacia arriba para separar el extremo axial en las puntas de cada miembro en espiral con su placa de extremo respectiva y las bolsas presurizadas más altas se derramarán a las bolsas presurizadas más bajas y finalmente a la cámara 294 de succión. El orificio 108 se incorpora para controlar el flujo de gas de descarga entre la cámara 242 de descarga y la cámara 292. De este modo, cuando la cámara 292 está conectada al lado de succión del compresor, se creará la diferencia de presión en los lados opuestos del pistón 270. El resorte 104 de onda también se incorpora en esta modalidad para mantener la relación de sellado entre el sello 258 flotante y la división 240 durante la modulación del miembro 232 en espiral no orbitante. Cuando se crea el espacio 102, la compresión continua del gas de succión será eliminada. Cuando ocurre esta descarga, la válvula 254 de descarga se moverá a su posición para con esto evitar el contraflujo del fluido a alta presión de la cámara 242 de descarga en el sistema de refrigeración corriente abajo. Cuando se debe retomar la compresión del gas de succión, la válvula 174 solenoide se desactivará (o se activará) , para una vez más bloquear el flujo de fluido entre los tubos 94 y 98 permitiendo que la cámara 292 sea presurizada por la cámara 242 a través del pasaje 106 y el orificio 108. Igual a la modalidad mostrada en las Figuras 1-3, el módulo 76 de control está en comunicación con el arreglo 78 de sensor para proporcionar la información requerida para que el módulo 76 de control determine el grado de descarga requerida y de este modo la frecuencia con la cual la válvula 174 solenoide deberá operar en el modo de modulación de amplitud de pulso. Haciendo referencia ahora a las Figuras 6, 10 y 11, se muestra en detalle el sistema de inyección de fluido para el compresor 210. El compresor 210 incluye la capacidad de que el fluido sea inyectado dentro de las cámaras móviles presurizadas intermedias a un punto intermedio entre las cámaras 244 de succión y la cámara 242 de descarga. Un accesorio 310 de inyección de fluido se extiende a través de la cubierta 212 y está conectado de manera fluida a un tubo 312 de inyección el cual a su vez está conectado de manera fluida a un accesorio 314 de inyección asegurado al miembro 232 en espiral no orbitante. El miembro 232 en espiral no orbitante' define un par de pasajes 316 radiales cada uno de los cuales se extiende entre el accesorio 314 de inyección y un par de pasajes 318 axiales. Los pasajes 318 axiales están abiertos para que las cámaras móviles en los lados opuestos del miembro 232 en espiral no orbitante del compresor 224 inyecte el fluido dentro de estas cámaras móviles como se ha requerido por el sistema de control como se conoce bien en la técnica . Haciendo referencia ahora a las Figuras 12 y 13, se muestra en detalle el accesorio 310. El accesorio 310 comprende una porción 320 interna, y una porción 322 externa.

La porción 320 interna incluye un pasaje 324 en forma de L el cual de manera sellada recibe el tubo 312 de inyección en un extremo. La porción 322 externa se extiende desde la parte exterior de la cubierta 212 a la parte interior de la cubierta 212 donde es unitaria o integral con la porción 320 interna. Una unión 326 por soldadura o bronce soldadura asegura y sella el accesorio 310 a la cubierta 212. La porción 322 externa define un orificio 330 el cual es una extensión' del pasaje 324 en forma de L. La porción 322 externa también define un orificio 332 cilindrico al cual se asegura la tubería del sistema de refrigeración. La Figura 14 ilustra un sistema de inyección de vapor el cual proporciona el fluido para el sistema de inyección de fluido del compresor 210. El compresor 210 se muestra en un sistema de refrigeración, el cual incluye un condensador 350, una primera válvula de expansión o válvula de admisión 352, un depósito separador o economizador 354, una segunda válvula de expansión o válvula de admisión 356, un evaporador 358 y una serie de tubería 360 que interconectan los componentes como se muestra en la Figura 14. El compresor 210 es operado por el motor para comprimir el gas refrigerante. El gas comprimido entonces se licúa por medio del condensador 350. El refrigerante licuado pasa a través de la válvula 352 de expansión y se expande en el depósito separador 3'54 donde se separa en gas y líquido. El refrigerante gaseoso además pasa a través de la tubería 362 para introducirlo dentro del compresor 210 a través del accesorio. 310. Por otro lado, el refrigerante líquido restante se expande adicionalmente en la válvula 356 de expansión, y en seguida es vaporizado en el evaporador 358 y una vez más llevado dentro del compresor 210. La incorporación del tanque separador 254 y el resto del sistema de inyección de vapor, permite que el compresor incremente su capacidad por encima de la capacidad fija del compresor 210. Típicamente, en condiciones de acondicionamiento de aire estándar, la capacidad del compresor puede incrementarse aproximadamente un 20% para proporcionar un compresor con el 120 % de su capacidad como se muestra en la gráfica en la Figura 16. Para poder controlar la capacidad del compresor 21Q, se coloca una válvula 364 solenoide dentro de la tubería 362. La cantidad de incremento porcentual en la capacidad del compresor 210 puede controlarse operando la válvula 364 solenoide en un modo de modulación de amplitud de pulso. La válvula 364 solenoide cuando opera en un modo de modulación de amplitud de pulso en combinación con el sistema 266 de control de capacidad del compresor 210 permite que la capacidad del compresor 210 sea colocada en cualquier punto a lo largo de la línea mostrada en la Figura 16.

La Figura 15 ilustra una vista esquemática del sistema refrigerante de acuerdo con otra modalidad de la presente invención. El sistema refrigerante mostrado en la Figura 15 es el mismo que el sistema refrigerante mostrado en la Figura 14 excepto que el depósito separador 354 ha sido reemplazado por un intercambiador de calor 354'. El compresor 210 es operado por el motor para comprimir el gas refrigerante. El gas comprimido entonces es licuado por el condensador 350. El refrigerante licuado es enrutado al lado líquido del intercambiador 354' 'de calor mientras que una segunda porción del refrigerante licuado pasa a través de la válvula 352 de expansión y en seguida es enrutado al lado de vapor del intercambiador 354' de calor en un estado líquido y gaseoso. La porción del refrigerante que pasa a través de la válvula 352 de expansión se calienta por la porción del refrigerante que pasa directamente a través del intercambiador de calor para proporcionar el vapor que será inyectado en el compresor 210. En seguida el refrigerante gaseoso pasa a través de la tubería 362 para ser introducido dentro del compresor 210 a través del accesorio 310. Por otro lado, el refrigerante líquido que- pasa directamente a través del intercambiador 354' de calor se expande en la válvula 356 de expansión y se evaporiza en el evaporador 358 para una vez más ser llevado dentro del lado de succión del compresor 210. Similar al sistema mostrado en la Figura 14, la válvula 364 solenoide está colocada dentro de la tubería 362 para permitir ue la capacidad del compresor 210 sea colocada en cualquier lugar a lo largo de la línea mostrada en la Figura 216 cuando se utiliza en combinación con el sistema 266 de control de capacidad. Mientras que la descripción detallada anterior describe la modalidad preferida de la presente invención, se deberá entender que la presente invención es susceptible a modificaciones, variaciones y alteraciones sin desviarse del alcance y significado de las reivindicaciones anexas.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Una máquina tipo espiral caracterizada porque comprende: un primer miembro en espiral que tiene una segunda placa extrema y una segunda envoltura en espiral que se extiende desde el mismo, el primer y segundo miembros en espiral están colocados con las primeras y segundas envolturas en espiral intercaladas entre sí; un miembro accionador para provocar que los miembros en espiral orbiten con relación entre sí por lo que las envolturas en espiral crearán cavidades para cambiar progresivamente el volumen entre una zona de presión de succión y una zona de presión de descarga; el primer -y segundo miembros en espiral se mueven entre una primera relación en la cual las superficies de sellado del primer y segundo miembros en espiral están en una relación de sellado para cerrar las cavidades y una segunda relación en donde por lo menos una de las superficies de sellado del primero y segundo miembros en espiral están separados para definir una trayectoria de fuga entre las cavidades; y un fluido operado por el pistón asegurado al primer espiral, el pistón puede ser accionado para aplicar una fuerza al primer espiral para mover el primer espiral entre la primer relación donde la máquina en espiral opera en una capacidad sustancialmente total y la segunda relación en la cual la máquina en espiral opera en una capacidad sustancialmente en cero.
2. La máquina tipo espiral de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada' porque la máquina tipo espiral incluye: una trayectoria de flujo de descarga para conducir fluido comprimido desde la máquina tipo espiral y una válvula de verificación ubicada dentro de la trayectoria de flujo para evitar el flujo inverso del fluido comprimido; una cámara de presión de fluido operativa para aplicar una fuerza al fluido operado por el pistón , la fuerza actúa en una dirección axial; y un primer pasaje para suministrar un fluido presurizado desde la máquina tipo espiral a la cámara de presión.
3. La máquina tipo espiral de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada además porque comprende: una válvula para controla flujo a través del primer pasaje, la válvula es operativa para ventilar el fluido presurizado desde la cámara de presión por lo que permite al primer y segundo espirales moverse entre la primera y segunda relación, la válvula es una válvula operada por solenoide, la válvula operada por solenoide es operada en un modo modulado de amplitud de pulso; módulo de control en comunicación con la válvula; y por lo menos un sensor en comunicación con el módulo de control, el módulo de control es operativo para controlar la válvula en respuesta de una señal desde el sensor.
4. La máquina tipo espiral de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque comprende: un segundo" pasaje para ventilar el fluido presurizado desde la cámara de presión; " una cubierta, el pistón operado por el fluido es recibido deslizablemente dentro de un accesorio asegurado a la cubierta, el pistón y el accesorio definen una cámara de presión, la cámara está en comunicación con una cámara de succión definida por la cubierta; una válvula dispuesta entre la cámara de presión y la cámara de succión, la cámara de presión estás en comunicación con una cámara de descarga definida por la cubierta; una válvula dispuesta entre la cámara de presión y la cámara de succión y la cámara de descarga; y - una válvula dispuesta entre la cámara de presión y la cámara de succión.
5. Una máquina tipo espiral caracterizada porque comprende : un primer miembro en espiral que tiene una segunda placa extrema y una segunda envoltura en espiral que se extiende desde el mismo, un segundo miembro en espiral que tienen una segunda placa extrema y una segunda envoltura en espiral que se extiende desde la misma, el primer y segundo miembros en espiral están colocados con el primer y segundo miembro en espiral intercalados entre sí; un miembro accionador para provocar que los miembros en espiral orbiten con relación entre sí por lo que las envolturas en espiral crearán cavidades para cambiar progresivamente el volumen entre una zona de presión de succión y una zona de presión de descarga; el primer y segundo miembros en espiral se mueven entre una primera relación en la cual las superficies de sellado del primer y segundo miembros en espiral están en una relación .de sellado para cerrar las cavidades y una segunda relación en donde por lo menos una de las superficies de sellado del primero y segundo miembros en espiral están separados para definir una trayectoria de fuga entre las cavidades; un fluido operado por el pistón asegurado al primer espiral y recibido deslizablemente dentro de un orificio definido por la cubierta, el pistón puede ser accionado para aplicar una fuerza al primer espiral para mover el primer espiral entre la primer relación donde la máquina en espiral opera en una capacidad sustancialmente total _ y la segunda relación en la cual la máquina en espiral opera en una capacidad sustancialmente en cero; y un sistema de sellado radialmente adaptado dispuesto entre el pistón y el orificio definido por la cubierta.
6. La máquina tipo espiral de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque comprende un accesorio anular dispuesto entre la cubierta y el pistón, el sistema de sellado radialmente acoplado está dispuesto entre el pistón y el accesorio, los sistemas de sellado radialmente acoplados incluyen un sello de realce, los sistemas de sellados radialmente acoplados además incluyen un retenedor flotante.
7. Una máquina tipo espiral caracterizada porque comprende : un primer miembro en espiral que tiene una primera placa extrema y una primera envoltura en espiral que se extiende desde la primera placa extrema; un segundo miembro en espiral que tiene una segunda placa y una segunda envoltura en espiral que se extiende desde la segunda placa extrema, el primer y segundo miembros en espiral están colocados con la primera y segunda envolturas en espiral intercaladas entre sí. un miembro accionador para provocar que los miembros en espiral prbiten con relación entre sí por lo que las envolturas en espiral crearán cavidades para cambiar progresivamente el volumen entre una zona de presión de succión y una zona de presión de descarga; un mecanismo para mover el primer y segundo miembros en espiral entre una primera relación en donde las superficies de sellado del primer y segundo miembros en espiral están en una relación de sellado para cerrar las cavidades y una segunda relación en donde por lo menos una de las superficies de sellado del primero y segundo miembros en espiral están separados para definir una trayectoria de fuga entre las cavidades; y un sistema de inyección de fluido asociado con uno de los miembros en espiral para inyectar un fluido dentro de por lo menos una de las cavidades.
8. La máquina tipo espiral de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque el mecanismo es separado en una modo de modulación de amplitud de pulso, el fluido que es inyectado dentro de por lo menos una de las cavidades es vapor, el mecanismo incluye una válvula solenoide.
9. La máquina tipo espiral de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque el mecanismo incluye un pistón operado por fluido asegurado al primer espiral, el pistón se puede activar para aplicar una fuerza al primer espiral para mover el primer espiral entre la primera y segunda relaciones, el miembros accionador continua operando cuando el primer miembro en espiral está en la segunda relación, el pistón operado por fluido está operado en una forma pulsada por tiempo para modular la capacidad de la máquina tipo espiral, el sistema de inyección de fluido incluye una válvula solenoide para controlar el flujo de fluido a uno de los miembros en espiral, el flujo que es inyectado dentro de por lo menos una de las cavidades es vapor, el- sistema de inyección de fluido incluye una válvula solenoide para controlar el flujo del fluido a uno de los miembros en espiral.
10. Una máquina tipo espiral caracterizada porque comprende : un primer miembro en espiral que tiene una primer placa extrema y una primer envoltura en espiral que se extiende desde la primera placa extrema; un segundo miembro en espiral que tiene una segunda placa extrema y una segunda envoltura en espiral que se extiende desde la segunda placa extrema, el primer y segundo miembros están colocados con la primera y segunda envolturas en espiral intercaladas entre si; un miembros accionador para provocar que los miembros en espiral orbiten con relación entre si por lo que las envoltura en espiral crearán cavidades para cambiar progresivamente el volumen entre una zona de presión de succión y una zona de presión de descarga; y un sistema de inyección de vapor asociado con uno de los miembros en espiral para inyectar vapor dentro de por lo menos una de las cavidades, el sistema de inyección de vapor incluye una válvula para controlar _el vapor que es inyectado dentro de por lo menos una de las cavidades.
11. La máquina tipo espiral de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada porque la válvula es una válvula solenoíde, la válvula solenoide es operada en un modo de modulación de amplitud de pulso, el fluido de inyección dentro de una de las cavidades es vapor.