COMPRESOR ALTERNATIVO CON AREA DE ASIENTO DE VALVULA AGRANDADO.

Un compresor que comprende:

una culata (22) del cilindro que define una cámara (28) y un plato (52) de la válvula montado en un extremo de dicha culata (22) del cilindro;

un pistón (26) con movimiento de vaivén dentro de dicha culata (22) del cilindro acercándose a y alejándose de dicho plato (52) de la válvula;

una válvula de admisión (30) para permitir el flujo de un fluido hacia dentro de dicha cámara (28); y

una válvula de descarga (58) para permitir selectivamente el flujo de un fluido comprimido hacia fuera de dicha cámara (28), estando dicha válvula de descarga (58) situada en un extremo opuesto de una lumbrera de descarga (54) de dicha cámara (28), teniendo dicha lumbrera de descarga (54) una primera área de sección recta (A1), estando dicha válvula de descarga (58) fijada con pasadores en un extremo para flexionar alejándose de dicha lumbrera de descarga (54) en respuesta a una fuerza del fluido comprimido, y dicha válvula de descarga (58) que se asienta sobre un asiento (56) de la válvula sobre dicho plato (52) de la válvula un área (A2) definida hacia dentro de dicho asiento (56) de la válvula es mayor que dicha área primera (A1) de la sección recta;

caracterizado porque:

dicho asiento (56) de la válvula define una forma hacia dentro de dicho asiento (56) de la válvula que es distinta de una forma de dicha área (A1) de dicha lumbrera de descarga (54); y

dicho asiento (56) de la válvula tiene un área circular central (A1) con dos bordes lisos opuestos (57) que se extienden radialmente hacia fuera de dicha área circular (A1) para definir dicho aumento de área sobre dicha área primera de la sección recta (A1)

Compresor alternativo con área de asiento de válvula agrandado.

Este invento se refiere a una válvula de descarga y al asiento de la válvula de un compresor alternativo en el que el área hacia dentro del asiento de la válvula es bastante mayor que el área de la lumbrera que conduce a la válvula de descarga.

Los compresores alternativos incluyen normalmente un pistón que se mueve dentro de un cilindro. Un plato de válvula en un extremo del cilindro permite selectivamente que un fluido sea comprimido para fluir hacia dentro del cilindro a través de una válvula de admisión. El plato de la válvula incluye también una válvula de descarga para controlar el flujo del fluido comprimido hacia fuera del cilindro. En una disposición común del plato de la válvula, el plato de la válvula está situado en un lugar exterior en dirección radial en el cilindro, mientras que la válvula de descarga está situada en un lugar central. La válvula de descarga está en una superficie exterior del plato de la válvula. Una lumbrera de descarga conduce a través del plato de la válvula a la válvula de descarga. Típicamente, la válvula de descarga asienta contra un asiento de la válvula sobre el plato de la válvula. El asiento de la válvula típicamente rodea la lumbrera de descarga, de forma que un área definida dentro del asiento de la válvula es igual a o ligeramente mayor que el área de la lumbrera de descarga.

Hay compromisos en el diseño de la válvula de descarga de tales compresores. En particular, el área de la lumbrera de descarga es proporcional a una cantidad conocida como "pérdida de flujo". La pérdida de flujo representa una disminución en la eficiencia ya que representa el fluido que ha sido comprimido pero que no es impulsado hacia fuera del cilindro para un uso aguas abajo. Esto es, el fluido en la lumbrera de descarga en el momento en el que el pistón alcanza el final de su carrera no es impulsado posteriormente hacia fuera de la válvula de descarga. Toda la energía aplicada en este fluido comprimido es "perdida". Por este motivo no es beneficioso aumentar excesivamente el tamaño de la lumbrera de descarga.

Por otra parte, es el área de dentro del asiento de la válvula la que controla la cantidad de fuerza aplicada del fluido comprimido para abrir la válvula de descarga y permitir el flujo del fluido hacia fuera de la cámara. En ciertas aplicaciones sería deseable aumentar esta fuerza sin aumentar espectacularmente la presión del fluido comprimido.

Hasta la fecha, los diseñadores de compresores alternativos han elegido algún valor igual relativo al área de dentro del asiento de la válvula y al área de la lumbrera de descarga basándose en la evaluación de las aplicaciones en las que se utilizará el compresor alternativo. De hecho, como muchos compresores se utilizan en una amplia gama de aplicaciones operativas, este compromiso puede no siempre ser tan beneficioso como se desearía. El problema se hace particularmente agudo cuando se utiliza un único refrigerante, tal como CO₂, en un ciclo de refrigeración.

El documento US 6.318.980 81 describe un compresor para refrigeración con unas características como las expuestas en el preámbulo de la reivindicación 1.

Resumen del invento

El invento se expone tal como se reivindica en la reivindicación 1. En las realizaciones explicadas de este invento el asiento de la válvula es movido radialmente hacia fuera de la lumbrera de descarga una cantidad significativa, de forma que el área sobre la que el refrigerante comprimido es impulsado para abrir la válvula de descarga es significativamente mayor que el área de la lumbrera de descarga. De esta forma, se consigue una fuerza mayor para abrir la válvula de descarga sin aumentar significativamente la pérdida de flujo.

En una realización expuesta de este invento, el área aumentada es al menos igual al área de la lumbrera de descarga. Esto es, el área de dentro del asiento de la válvula es al menos dos veces el área de la lumbrera de descarga. De esta forma, la fuerza sobre la válvula es al menos el doble sin un aumento significativo de pérdida de flujo.

El asiento de la válvula tiene una forma que es distinta de la forma de la lumbrera de descarga. De esta manera, el área puede ser aumentada dentro del espacio disponible en la placa de la válvula.

Éstas y otras características del presente invento pueden ser mejor entendidas a partir de la siguiente especificación y dibujos, siendo lo que sigue una breve descripción.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1A es una vista de una sección recta de lado a lado de un compresor de la técnica anterior.

La Figura 1B muestra la válvula de descarga de la técnica anterior.

La Figura 2A es una vista de una sección recta de lado a lado de un compresor.

La Figura 2B es una vista superior de una válvula de descarga.

La Figura 3A es una vista de una sección recta de lado a lado de una realización de un compresor de acuerdo con el invento.

La Figura 3B es una vista superior de la válvula de descarga de la Figura 3A.

Descripción detallada de la realización preferida

Como se muestra en la Figura 1A, y como es conocido en la técnica anterior, un compresor 20 incluye una culata 22 del cilindro y un plato de la válvula 24. Un pistón 26 se mueve dentro de la culata 22 del cilindro para comprimir un fluido recibido en una cámara 28 del cilindro. Una válvula de admisión 30 permite selectivamente el flujo del fluido hacia dentro de la cámara 28. Una lumbrera de descarga 32 conduce a una válvula de descarga de mariposa 36. Como se sabe, la válvula de descarga de mariposa 36 está fijada con pasadores en un extremo 37 de forma que puede flexionar alejándose desde la lumbrera 32 y permitir el flujo del refrigerante hacia fuera de la lumbrera 32. Un tope 40 impide el movimiento indebido de la válvula de mariposa 36. La válvula de descarga 36 se asienta contra un asiento 38 de la válvula.

Como puede apreciarse en la Figura 1B, el área A1 interior del asiento 38 de la válvula es igual al área de dentro de la lumbrera de descarga 32. Por lo tanto, el fluido comprimido que actúa para abrir la válvula de descarga 36 es a través de un área igual al área de la lumbrera de descarga. El compromiso entre pérdidas y la potencialmente baja fuerza de apertura, como se ha mencionado anteriormente, es experimentado por este compresor de la técnica anterior.

La Figura 2A muestra un plato de la válvula 42 del compresor que no cae dentro del alcance del presente invento. La lumbrera de descarga 44 tiene un área 45 en el extremo que comunica con la cámara 28 que es bastante menor que el área interior del asiento 46 de la válvula. Nuevamente, una válvula de descarga de mariposa 50 se asienta contra el asiento 46 de la válvula. Sin embargo, un área inclinada en aumento 48 se extiende radialmente hacia fuera entre un extremo 49 del área menor de la lumbrera de descarga y el asiento 46 de la válvula.

Como se muestra en la Figura 2B, ahora hay un área A2 notablemente aumentada que es significativamente mayor que el área de la lumbrera de descarga A1. En la realización preferida del invento este aumento del área es al menos igual al área nominal de la lumbrera de descarga A2. Por lo tanto, hay un aumento importante en la fuerza sobre la válvula 50 que tiende a abrir la válvula. Además, solamente hay un aumento nominal en las pérdidas de fluido ya que el aumento del área es solamente sobre un volumen muy pequeño pasado el extremo 49 del área nominal de la lumbrera de descarga A1.

El área exterior de la válvula D limita también la forma del asiento de la válvula ya que este área no puede ser tan grande porque comienza a chocar con la estructura que la rodea. Los aspectos del invento anterior, tales como la distinta forma del asiento de la válvula, permiten la adaptación del área exterior de la válvula D para alojar los otros componentes que tienen que extenderse dentro del plato de la válvula.

La Figura 3A muestra una realización del invento con un plato 52 de la válvula y que tiene una lumbrera de descarga 54 que se extiende entre los extremos 55 y 53. El asiento 56 de la válvula está situado contiguo al extremo 55. Existe un área aumentada mostrada en 57 en la Figura 3A que actúa sobre la válvula 58. Como puede apreciarse en la Figura 3B, la forma del asiento 56 de la válvula difiere notablemente de la forma de la lumbrera de descarga 54. Por tanto, hay un aumento significativo en...

1. Un compresor que comprende:

una culata (22) del cilindro que define una cámara (28) y un plato (52) de la válvula montado en un extremo de dicha culata (22) del cilindro;

un pistón (26) con movimiento de vaivén dentro de dicha culata (22) del cilindro acercándose a y alejándose de dicho plato (52) de la válvula;

una válvula de admisión (30) para permitir el flujo de un fluido hacia dentro de dicha cámara (28); y

una válvula de descarga (58) para permitir selectivamente el flujo de un fluido comprimido hacia fuera de dicha cámara (28), estando dicha válvula de descarga (58) situada en un extremo opuesto de una lumbrera de descarga (54) de dicha cámara (28), teniendo dicha lumbrera de descarga (54) una primera área de sección recta (A1), estando dicha válvula de descarga (58) fijada con pasadores en un extremo para flexionar alejándose de dicha lumbrera de descarga (54) en respuesta a una fuerza del fluido comprimido, y dicha válvula de descarga (58) que se asienta sobre un asiento (56) de la válvula sobre dicho plato (52) de la válvula un área (A2) definida hacia dentro de dicho asiento (56) de la válvula es mayor que dicha área primera (A1) de la sección recta;

caracterizado porque:

dicho asiento (56) de la válvula define una forma hacia dentro de dicho asiento (56) de la válvula que es distinta de una forma de dicha área (A1) de dicha lumbrera de descarga (54); y

dicho asiento (56) de la válvula tiene un área circular central (A1) con dos bordes lisos opuestos (57) que se extienden radialmente hacia fuera de dicha área circular (A1) para definir dicho aumento de área sobre dicha área primera de la sección recta (A1).

2. Un compresor citado en la Reivindicación 1, en el que dicha válvula de admisión (30) está también montada sobre dicho asiento (56) de la válvula.

3. Un compresor citado en la Reivindicación 2, en el que dicha válvula de admisión (30) está situada radialmente hacia fuera de dicha válvula de descarga (58) con dicha lumbrera de descarga (54) estando generalmente situada cerca del centro de dicha cámara (28).

4. Un compresor citado en las Reivindicaciones 2 ó 3, en el que dicha área (A2) de dentro de dicho asiento (56) de la válvula es al menos un 200% mayor que dicha área (A1) de dicha lumbrera de descarga (54).