MXPA02000094A - Compresor y ensamble de motor de accionamiento. - Google Patents

Abstract

En un ensamble de compresor y motor de accionamiento, el motor de accionamiento es un motor de iman permanente hibrido y/o tiene un rotor montado directamente sobre el eje de accionamiento del compresor, el eje de accionamiento actua como una viga voladiza que soporta el rotor.

Description

COMPRESOR Y ENSAMBLE DE MOTOR DE ACCIONAMIENTO CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se refiere a un ensamble de compresor y motor de accionamiento.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los métodos tradicionales de compresores de accionamiento que utilizan motores eléctricos convencionales incluyen no solamente conexiones de accionamiento directas, sino también acoplamientos intermedios, bandas, poleas y engranajes. En la forma conocida más simple, existe accionamiento directo con el rotor de motor unido directamente al eje de entrada de un compresor. Dicho ensamble conocido de compresor y motor se muestra en la figura 1. Incluye un compresor de aire de tornillo giratorio 1 que tiene cojinetes 7, y un eje de entrada macho extendido 2 el cual está conectado al rotor 3 del motor 4. Incluso en esta forma más simple, el peso de esfuerzo cortante del rotor requiere que el rotor 3 y el eje de entrada 2 estén soportados sobre cojinetes adicionales 5. Se conocen diferentes tipos de motores que serán utilizados para accionar compresores. Por ejemplo, los motores de accionamiento de velocidad fija conocidos utilizados para accionar compresores de aire de tornillo giratorio, ya sea inundados o sin aceite, han involucrado motores de inducción enlazados a diferentes mecanismos de control de velocidad de flujo de aire, tal como inicio y freno automático y controles de entrada más sofisticados que limitan la velocidad de flujo en respuesta a variación en presión de sistema. También se conocen motores de accionamiento de velocidad variable para uso con compresores, tales como compresores de aire de tornillo giratorio. Estos incluyen motores de variación de velocidad mecánica, motores de inducción de velocidad variable (VFD), y motores de reluctancia conmutada de velocidad variable (SRD). Aunque los motores con variación de velocidad mecánica han sido tratados en aplicaciones de compresor de aire limitado, sufren desventajas de complejidad implícita, confiabilidad cuestionable y eficiencia escasa global. Los motores de inducción de velocidad variable accionados por transformadores de frecuencia variables se utilizan de manera más amplia. Las desventajas son que existen pérdidas en eficiencia debido a la electrónica implicada y limitaciones impuestas por el mismo motor de inducción. Aunque incrementado en las mayoría de los casos con aislamiento mejorado, el motor de inducción, no obstante, puede ser incluso un compromiso desde el punto de vista de confiabilidad y eficiencia. Además, los motores de inducción de frecuencia variable incluso si son modificados para soportar los rigores del accionamiento del transformador de frecuencia variable, son unidades grandes e intrínsecamente pesadas. Todos los productos de compresor en el mercado actualmente que utilizan sistemas de accionamiento VFD son un desarrollo de tecnologías existentes de empacado de compresor debido a las restricciones físicas impuestas por el uso de los motores de inducción. En todos estos casos, los motores los cuales accionan los compresores normalmente están sin engranajes pero con alojamientos adaptadores, acoplamientos, ect., debido a los tamaños y masas de los motores involucrados. Además, debido al método de construcción y al tamaño de los devanados de motor, ensamble de rotor, etc., se requiere la construcción de motor convencional que involucra fundiciones pesadas, cojinetes, protecciones de extremo, acoplamiento, alojamientos adaptadores y otros componentes relativamente costosos. También se conocen los compresores que involucran motores de accionamiento principal de reluctancia de conmutación y accionadores transformadores de frecuencia variables debidamente modificados (SRD), sin embargo, estos también tienen desventajas similares. Como una cuestión aparte, se conocen por sí mismos motores de magneto permanente híbrido. En estos, el flujo magnético para accionar el rotor se produce tanto por magnetos permanentes como flujo de corriente en bobinas electromagnéticas. Los ejemplos se describen, por ejemplo, en las patentes de E.U.A. 4079278 y E.U.A. 4830412, solicitud de patente del Reino Unido GB-A-2291274 y patente europea EP-A-0780954.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención en su primer aspecto provee un ensamble de compresor y motor de accionamiento, en el cual el motor comprende un rotor y un ensamble de estator, y el compresor comprende un cuerpo principal el cual soporta un eje de accionamiento, y el rotor estando montado directamente sobre el eje de accionamiento, el cual actúa como una barra voladiza que soporta el rotor. En sus modalidades preferidas, se provee de esta forma un motor estilo "hojuelas" en el ensamble. Los cojinetes de soporte a una distancia del compresor no son requeridos y de esta forma, de preferencia no se proveen. La conexión directa del rotor al eje de accionamiento evita la necesidad de medios de conexiones adicionales tales como acoplamientos, cojinetes, engranajes y bandas, lo que daría origen a pérdidas de energía, complejidad y costo incrementado, y riesgos de que estos componentes no sean confiables. El compresor incluye cojinetes, cuyas cargas son aceptables en el soporte completo del rotor. Las modalidades preferidas son pequeñas y compactas y sencillas de construcción y de fácil ensamble, y requieren bajo mantenimiento. De preferencia, el rotor está configurado para tener una abertura longitudinal central ahusada adaptada para ajustarse a una porción en consecuencia ahusada del eje de accionamiento. El eje de accionamiento de preferencia incluye medios de retención desprendibles operativos para asegurar el rotor una vez ajustado en el eje de accionamiento. El ensamble de estator de preferencia está conectado al alojamiento del compresor. Preferiblemente esta conexión está directamente hacia el alojamiento o por medio de una brida adaptadora. De preferencia, el compresor es un compresor de aire. El compresor es de preferencia un compresor de tornillo giratorio. La presente invención en su segundo aspecto, provee un ensamble de compresor y motor de accionamiento, el motor de accionamiento siendo un motor de magneto permanente híbrido. La presente invención y sus modalidades preferidas proveen de manera ventajosa un ensamble de compresor que tiene un motor más pequeño y más ligero que los ensambles previamente conocidos involucrando, por ejemplo, motores de accionamiento de inducción o de tipo SRD. Ventajosamente, el motor es lo suficientemente pequeño y ligero que no se requiere cojinete de soporte a una distancia del compresor para soportar el motor. Preferiblemente, el motor está montado de manera directa al compresor. El rotor del motor, de preferencia está montado directamente sobre el eje del compresor (a manera de proveer accionamiento directo). El alojamiento del motor está directamente conectado al alojamiento del compresor o a una placa de soporte conectada al alojamiento del compresor.

Preferiblemente, el compresor es un compresor de aire. El compresor es de preferencia un compresor de tornillo giratorio. El motor puede ser un motor de velocidad fija o puede ser un motor de velocidad variable. El compresor de aire de tornillo giratorio puede ser de tipo inundado o puede ser del tipo libre de aceite. El ensamble preferido es pequeño, compacto, técnicamente simple, eficiente y confiable.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Ahora se describirán las modalidades preferidas de la presente invención a manera de ejemplo y con referencia a los dibujos en los cuales: La figura 1 es una vista transversal esquemática de un ensamble de compresor de aire y motor de la técnica anterior; la figura 2 es una vista transversal esquemática en comparación con la figura 1 de un ensamble preferido de compresor de aire y motor de acuerdo con la invención; a figura 3 es una vista en perspectiva esquemática del ensamble de compresor de aire y motor mostrado en la figura 2, y la figura 4 es una vista transversal más detallada de una porción del ensamble de motor y compresor de aire mostrado en las figuras 2 y 3.

DESCR1PICI0N DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA El ensamble Como se muestra en las figuras 2 a 4, el ensamble preferido de compresor y motor 10 consta de un compresor de aire de tornillo giratorio 12 y un motor 14.

El compresor de aire de tornillo giratorio 12 El compresor de aire de tornillo giratorio 12 (también conocido como del tipo airend) incluye un alojamiento 16 a partir del cual se extiende un eje 18 (conocido como un eje de entrada de tipo airend) en uso accionado para ser girado por el motor 14. El motor 14 está localizado mediante una espiga (no mostrada) y unido mediante pernos 20 ingresados a través de bloques de montaje 22 a una brida adaptadora 24 del compresor 12 conectada al alojamiento 16 del compresor 12. La brida adaptadora 24 incluye un sello de eje principal 26 configurado para cooperar con un manguito de uso de sello de eje 28 alrededor de una porción cilindrica 30 del eje 18. La brida adaptadora 24 incluye además un sello al polvo del eje 32 el cual también coopera con el manguito 28. El compresor 12 incluye un cojinete de eje de entrada 34 dentro de su alojamiento 16.

El eje 18 tiene una porción de extremo frustocónica, es decir, ahusada 36 que tiene una abertura de extremo roscada (no mostrada) configurada para recibir un perno de retención 38.

El motor El motor 14 es un motor de magneto permanente híbrido (HPM) 41. Consta de un estator 40 que incluye chapas de estator 42 y bobinas de estator 44. Las chapas de rotor 48 montadas sobre un eje de rotor con aberturas 50, la abertura 52 del cual es de una configuración ahusada para ajustarse a la porción de extremo 36 del eje 18 del compresor 12. El eje del rotor 50 está asegurado al eje 18 del compresor 12 mediante el perno de retención 38. El motor 14 tiene un ventilador de enfriamiento de motor 54 unido al rotor 40. El motor 14 tiene un alojamiento 56 que incluye una cubierta de ventilador 58. La cubierta de ventilador 58 tiene aberturas de entrada de aire 60. Como se muestra en la figura 4, el motor 14 incluye por lo menos un sensor de posicionamiento de rotor 62 o como se muestra en la figura 3, incluye opcionalmente un codificador 64 (es decir, dispositivo de posicionamiento del eje). Existe un espacio de aire 66 entre el rotor 46 y estator 40. Existen salidas de aire de enfriamiento 68 del alojamiento de motor 56 localizadas a una distancia de las entradas 60.

Conexión de accionamiento del motor al compresor Como se puede ver en la figura 4, el rotor 46 está montado directamente sobre el eje 18 del compresor de aire 12 utilizando un ajuste ahusado sencillo. Esto es posible debido al tamaño bajo y peso del motor de magneto permanente híbrido. El rotor 46 está asegurado utilizando un perno de retención sencillo 38 con el fluido de compresor y/o el aire comprimido retenido dentro del mismo compresor mediante una disposición de sellado de boquilla convencional (sello principal 26) reforzado con un sello al polvo de boquilla sencilla 32. El estator está entonces montado sobre el rotor localizado por una característica de espiga y retenido utilizando bloques de montaje 22 y pernos 20. Se provee una cubierta de ventilador sencillo 58 para realizar el enfriamiento del motor; sin embargo, en otras modalidades este diseño de cubierta a prueba de goteo abierto de acuerdo con el Estándar de Protección No. IP23 del Comité Internacional Eléctrico IEC 34-5 es reemplazado por una cubierta totalmente encerrada de acuerdo con la protección IP54 del Estándar de Protección del Comité Internacional Eléctrico IEC 34-5. Algunos beneficios de la disposición directa preferida, es decir, de barra voladiza para montar el rotor del motor sobre el eje de accionamiento del compresor se pueden mencionar de la siguiente manera: Tiempo de ensamble reducido Costo reducido Inventario reducido Dimensión reducida Peso reducido Pérdida de energía de transmisión reducida Manejo mejorado Sin engranajes Sin lubricación (motor) Sin cojinetes Sin sellos en el motor Sin procedimientos de alineación Sin mantenimiento o mantenimiento reducido en gran medida Confiabilidad significativamente incrementada Variantes de productos significativamente reducidos Variaciones de voltaje y frecuencia adaptadas mediante un diseño En algunas otras modalidades de la invención, el compresor es un compresor de gas en donde el gas es diferente a aire, o un compresor refrigerante. En algunas otras modalidades, el compresor es de tipo alterno, es decir, de pistón, o de tipo giratorio, o cualquier otro tipo que tenga elementos giratorios internos.

Claims (17)

1. NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES 1. - Un ensamble de compresor y motor de accionamiento, en el cual el motor comprende un ensamble de estator y rotor, y el compresor comprende un cuerpo principal el cual soporta un eje de accionamiento, el rotor estando montado directamente sobre el eje de accionamiento, en el cual el eje de accionamiento actúa como una barra voladiza que soporta el rotor. 2. - El ensamble de conformidad con la reivindicación 1, sin un cojinete que actúa para soportar el rotor a una distancia del cuerpo principal del compresor. 3. - El ensamble de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el motor es un motor de magneto permanente híbrido. 4. - El ensamble de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el rotor está configurado para tener una abertura longitudinal central adaptada para ajustarse a una porción en consecuencia ahusada del eje de accionamiento. 5. - El ensamble de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el compresor tiene un alojamiento, y el ensamble de estator está conectado al alojamiento del compresor. 6. - El ensamble de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque el ensamble de estator está directamente conectado al alojamiento. 7. - El ensamble de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque el ensamble de estator está conectado al alojamiento por medio de una brida adaptadora. 8. - El ensamble de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque el compresor es un compresor de aire. 9. - El ensamble de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque el compresor es un compresor de tornillo giratorio. 10. - Un ensamble de motor de accionamiento y compresor de aire de tornillo giratorio, el motor de accionamiento siendo un motor de magneto permanente híbrido. 11.- El ensamble de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el compresor el compresor es un compresor de aire. 12. - El ensamble de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el compresor es un compresor de tornillo giratorio. 13. - El ensamble de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el motor es un motor de velocidad fija. 14. - El ensamble de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el motor es un motor de velocidad variable. 15. - El ensamble de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el compresor es del tipo inundado. 16. - El ensamble de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el compresor es del tipo libre de aceite. 17. - El ensamble de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el motor comprende un rotor que está montado directamente sobre un eje de accionamiento del compresor.