Un compresor de voluta de capacidad controlada, de múltiples etapas,

que incluye: una carcasa (38); una parte de compresión que tiene una primera voluta (21) y una segunda voluta (22) y está dispuesta en la carcasa (38) de tal forma que se define una cámara de trabajo hidráulica (A, B) entre la primera y segunda volutas (21, 22); una cámara de descarga (30) formada entre la parte de compresión y una superficie interna de la carcasa (38); un primer paso de derivación (26) para comunicar un acceso (24) que está formado en la cámara de trabajo hidráulica (A, B), entre un acceso de baja presión (23) en un extremo de la cámara de trabajo hidráulica (A, B) y un acceso de alta presión (39) en el otro extremo de la cámara de trabajo hidráulica (A, B), con el acceso de baja presión (23); y que un primer medio de abertura/cierre (27) para abrir y cerrar el primer paso de derivación (26) caracterizado por el compresor de voluta de capacidad controlada, de múltiples etapas, incluye adicionalmente un segundo paso de derivación (45) provisto dentro de dicha carcasa (38) para comunicar la cámara de descarga (30) con una cámara lateral de succión que se comunica con el acceso de baja presión (23); y un segundo medio de abertura/cierre (40) se proporciona en el segundo paso de derivación (45) y se configura para hacer funcionar una presión diferencial entre una presión piloto conducida selectivamente desde la cámara de descarga (30), o la cámara lateral de succión, y una presión en la cámara lateral de succión para abrir y cerrar el segundo paso de derivación (45), por lo que se puede permitir que un gas de alta presión en la cámara de descarga (30) escape a la cámara lateral de succión en una cantidad especificada a través del segundo paso de derivación abierto (45)

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a un compresor de voluta de capacidad controlada, de múltiples etapas.

ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA 5

De forma convencional, como un compresor de voluta que permite la operación de carga parcial con un agujero de derivación formado en una voluta, ha estado disponible uno como el mostrado en la Figura 8 y Figura 9, que es una vista en sección tomada a lo largo de la línea X - X de la Figura 8 del documento WO 98/57066. Este compresor de voluta es un compresor de voluta de tipo espiral asimétrica en el que un extremo de la voluta de una primera voluta 1 es  (rad) veces mayor en ángulo helicoidal que un extremo de la voluta de una segunda voluta 2. Una primera cámara de 10 trabajo hidráulica A definida por una superficie interna de la primera voluta 1 y una superficie externa de la segunda voluta 2 y una segunda cámara de trabajo hidráulica B definida por una superficie externa de la primera voluta 1 y una superficie interna de la segunda voluta 2 se abren y cierran alternativamente respecto a un único acceso de baja presión 3. Un agujero de derivación común 4 a la primera cámara de trabajo hidráulica A y la segunda cámara de trabajo hidráulica B se proporciona en un punto j, que es un punto de aproximadamente una voluta desenrollada internamente a 15 partir de un punto de contacto lateral más externo E de la segunda voluta 2 con la primera voluta 1.

Después, un agujero de válvula 5 que se comunica con el agujero de derivación común 4 se forma en la primera voluta 1 y un paso de derivación 6 que se comunica con el acceso de baja presión 3 se forma en una parte lateral del agujero de válvula 5. En el agujero de válvula 5, una válvula de derivación cilíndrica escalonada 7 para abrir y cerrar el agujero de derivación común 4 se ajusta internamente a fin de que pueda deslizarse. También, se engrana un 20 muelle helicoidal 8 con la parte escalonada de la válvula de derivación 7 y una parte superior de la válvula de derivación 7 se cierra mediante un miembro de cierre 9 y, por consiguiente, se divide a partir de una cúpula de descarga 10 para definir una cámara de funcionamiento a presión 11. Además, una línea de funcionamiento a presión 15 comunicada selectivamente con una línea de baja presión 13 o una línea de alta presión 14 mediante una válvula de solenoide 12 se conecta a la cámara de funcionamiento a presión 11 a través de un tubo de unión 16. El número de referencia 17 25 representa un tubo capilar para prevenir el cortocircuito entre la línea de alta presión 14 y la línea de baja presión 13, el número 18 representa una carcasa y el número 19 representa un acceso de alta presión.

Como se ha descrito anteriormente, el agujero de derivación común 4 se forma en el punto j, que es un punto de aproximadamente una vuelta desenrollada internamente a partir del punto de contacto lateral más externo E de la segunda voluta 2 con la primera voluta 1. Por lo tanto, cuando se suministra gas de alta presión a la cámara de 30 funcionamiento a presión 11 de la válvula de derivación 7 cerrando la válvula de solenoide 12 y después la válvula de derivación 7 se cierra, la capacidad de descarga alcanza la capacidad total (100%). Por otro lado, cuando el gas de baja presión se suministra a la cámara de funcionamiento a presión 11 de la válvula de derivación 7 abriendo la válvula de solenoide 12 y después la válvula de derivación 7 se abre, la capacidad de descarga alcanza aproximadamente el 60% de la capacidad total debido a que la posición del agujero de derivación común 4 funciona como un punto de inicio de la 35 compresión. En este sentido, la capacidad de descarga del compresor de voluta cambia entre el 100% y el 60%.

Además, también es posible proporcionar dos agujeros de derivación comunes en la posición que es aproximadamente 3/4 de la vuelta desenrollada internamente a partir del punto de contacto lateral más externo E de la segunda voluta 2 con la primera voluta 1 y otra posición que es una vuelta desenrollada internamente del mismo, a fin de que puedan obtenerse tres capacidades de descarga del 100%, 70% y 60%. 40

Sin embargo, el compresor de voluta de capacidad controlada, de múltiples etapas, anterior tiene los siguientes problemas. En primer lugar, debido a que su proporción de volumen Vr disminuye considerablemente durante una operación de carga parcial un 50% o menos, existe un problema de que se limite el intervalo de funcionamiento.

Por ejemplo, en el caso en el que la proporción de volumen intrínseco Vr de la primera y segunda volutas 1, 2 es Vr = 2,3, ya que la proporción de volumen Vr necesita ser no menos de “1” incluso con una carga parcial como un 45 compresor, la proporción de carga parcial crítica es 1/2,3 = 0,44, es decir, una operación al 44% es un límite. De hecho, el aumento de la proporción de volumen intrínseco Vr provoca que la proporción de carga parcial crítica disminuya para que se permita un operación de carga parcial al 50% o menor, pero la eficiencia en la carga total se disminuiría en este caso, inversamente, a fin de que el aumento de la proporción de volumen intrínseco Vr no pudiera adoptarse. Sin embargo, en un acondicionador de aire de múltiples tipos en el que una unidad externa funciona para una pluralidad de 50 unidades externas, una operación de carga del 20% al 30% se requiere necesariamente de manera que cuando se aplique el compresor de voluta de capacidad controlada, de múltiples etapas, a este acondicionador de aire de múltiples tipos, surgirían problemas de que el compresor funcione y se pare frecuentemente, o que no puedan ajustarse las condiciones óptimas para el acondicionamiento de aire.

También, como un compresor de voluta de carga controlada, hay disponible un método que usa control 55 inversor de motores junto al compresor de voluta anterior. En este caso, desafortunadamente, se requiere un circuito inversor, conduciendo a un gran aumento de coste. Particularmente, en inversores de gran tamaño, existe un problema

adicional de que se generarían armónicos. Existe otro problema de fallo de lubricación durante la operación inversora, que provoca un empeoramiento de la fiabilidad del compresor como otro problema.

Además, cuando se forma una multiplicidad de agujeros de derivación comunes con un objetivo de una operación de carga parcial baja del 50% o menor como se ha descrito anteriormente, puede incurrirse en el deterioro de la capacidad de maquinado y ensamblado o la rigidez puede deteriorarse debido a los agujeros de derivación formados 5 en las partes centrales de la primera y segunda volutas. Además, debido a la carga de gas dentro de las volutas de la primera y segunda volutas disminuye en una gran extensión, la carga de gas y la carga centrífuga del lado móvil de la segunda voluta se desequilibran, de manera que puede tener lugar el mal funcionamiento tal como fallos de lubricación en el cojinete de pasador (no mostrado) o similares, o que la segunda voluta puede girar sobre sí misma, como problemas adicionales. 10

El documento US 5577897 describe un compresor de voluta que tiene una combinación de características que pertenecen al alcance del preámbulo de la reivindicación 1.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un compresor de voluta de capacidad controlada, de múltiples etapas, que incluye: una carcasa; una parte de compresión que tiene una primera 15 voluta y una segunda voluta y dispuestos en la carcasa de tal forma que una cámara de trabajo hidráulica (A, B) se define entre la primera y segunda volutas; una cámara de descarga formada entre la parte de compresión y una superficie interna de la carcasa; un primer paso de derivación para comunicar un acceso que se forma en la cámara de trabajo hidráulica (A, B) entre un acceso de baja presión en un extremo de la cámara de trabajo hidráulica (A, B) y un acceso de alta presión en el otro extremo de la cámara de trabajo hidráulica (A, B) con el acceso de baja presión; y un 20 primer medio de abertura/cierre para y abrir y cerrar el primer paso de derivación caracterizado por que el compresor de voluta de capacidad controlada, de múltiples etapas, incluye adicionalmente un segundo paso de derivación provisto dentro de dicha carcasa para comunicar la cámara de descarga con una cámara lateral de succión que se comunica con el acceso de baja presión; y un segundo medio de abertura/cierre se proporciona en el segundo paso de derivación y se configura... [Seguir leyendo]

1. Un compresor de voluta de capacidad controlada, de múltiples etapas, que incluye:

una carcasa (38);

una parte de compresión que tiene una primera voluta (21) y una segunda voluta (22) y está dispuesta en la carcasa (38) de tal forma que se define una cámara de trabajo hidráulica (A, B) entre la primera y segunda volutas (21, 5 22);

una cámara de descarga (30) formada entre la parte de compresión y una superficie interna de la carcasa (38);

un primer paso de derivación (26) para comunicar un acceso (24) que está formado en la cámara de trabajo hidráulica (A, B), entre un acceso de baja presión (23) en un extremo de la cámara de trabajo hidráulica (A, B) y un acceso de alta presión (39) en el otro extremo de la cámara de trabajo hidráulica (A, B), con el acceso de baja presión 10 (23); y

un primer medio de abertura/cierre (27) para abrir y cerrar el primer paso de derivación (26) caracterizado por que

el compresor de voluta de capacidad controlada, de múltiples etapas, incluye adicionalmente un segundo paso de derivación (45) provisto dentro de dicha carcasa (38) para comunicar la cámara de descarga (30) con una cámara 15 lateral de succión que se comunica con el acceso de baja presión (23); y

un segundo medio de abertura/cierre (40) se proporciona en el segundo paso de derivación (45) y se configura para hacer funcionar una presión diferencial entre una presión piloto conducida selectivamente desde la cámara de descarga (30), o la cámara lateral de succión, y una presión en la cámara lateral de succión para abrir y cerrar el segundo paso de derivación (45), por lo que se puede permitir que un gas de alta presión en la cámara de descarga (30) 20 escape a la cámara lateral de succión en una cantidad especificada a través del segundo paso de derivación abierto (45).

2. El compresor de voluta de capacidad controlada, de múltiples etapas, de acuerdo con la reivindicación 1, en el que

la primera voluta (21) y la segunda voluta (22), a partir de las cuales se forma la cámara de compresión, 25 muestran formas en espiral asimétrica, respectivamente, por lo que un extremo en espiral de una voluta es 180 grados mayor en ángulo helicoidal que un extremo en espiral de la otra voluta.

3. El compresor de voluta de capacidad controlada, de múltiples etapas, de acuerdo con la reivindicación 1, en el que

el primer medio de abertura/cierre funciona a una presión piloto, y 30

un acceso piloto del primer medio de abertura/cierre y los ajustes de unión (131, 135) para conectar una línea piloto al acceso piloto están conectados entre sí mediante tornillos.

4. Un compresor de voluta de capacidad controlada, de múltiples etapas, que incluye:

una carcasa (38);

una parte de compresión que tiene una primera voluta (21) y una segunda voluta (22) y dispuestos en la 35 carcasa (38) de tal forma que se define una cámara de trabajo hidráulica (A, B) entre la primera y segunda volutas (21, 22);

una cámara de descarga (30) formada entre la parte de compresión y una superficie interna de la carcasa (38);

un primer paso de derivación (26) para comunicar un acceso (24) que se forma en la cámara de trabajo hidráulica (A, B), entre un acceso de baja presión (23) en un extremo de la cámara de trabajo hidráulica (A, B) y un 40 acceso de alta presión (39) en el otro extremo de la cámara de trabajo hidráulica (A, B), con el acceso de baja presión (23); y

un primer medio de abertura/cierre (27) para abrir y cerrar el primer paso de derivación (26) caracterizado por que

un segundo conducto de derivación (93) se proporciona fuera de la carcasa (38) para comunicar la cámara de 45 descarga (30) con una cámara lateral de succión que está en comunicación con el acceso de baja presión (23); y

un segundo medio de abertura/cierre (91) para abrir y cerrar el segundo paso de derivación (93), por lo que se puede permitir que un gas de alta presión en la cámara de descarga (80) escape a la cámara lateral de succión en una cantidad especificada a través del segundo paso de derivación abierto (93).

5. El compresor de voluta de capacidad controlada, de múltiples etapas, de acuerdo con la reivindicación 3, en el que

el segundo paso de derivación (113, 114) y el segundo medio de abertura/cierre (111, 112) se proporcionan cada uno en un número plural.

6. El compresor de voluta de capacidad controlada, de múltiples etapas, de acuerdo con la reivindicación 3, en el 5 que

el segundo medio de abertura/cierre para abrir y cerrar el segundo paso de derivación (93) es una válvula operada por motor que se controla a cualquier grado de abertura arbitrario.

7. El compresor de voluta de capacidad controlada, de múltiples etapas, de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente 10

un tubo de inyección de líquido (126) para enfriar una cámara de baja presión que se comunica con el acceso de baja presión (23).

8. El compresor de voluta de capacidad controlada, de múltiples etapas, de acuerdo con la reivindicación 1, en el que

el primer medio de abertura/cierre (63) y el segundo medio de abertura/cierre (69) hace funcionar una presión 15 piloto, y

un acceso piloto del primer medio de abertura/cierre (63) y un acceso piloto del segundo medio de abertura/cierre (69) se conectan a sus correspondientes líneas piloto (67, 72), respectivamente, a través de un ajuste de unión (74) provisto en un centro superior del cuerpo del compresor.

9. Una disposición del compresor de voluta de múltiples etapas que comprende: 20

el compresor de voluta de capacidad controlada, de múltiples etapas, (122) como se define en la reivindicación 1, y

un compresor de voluta convencional (121) de una capacidad de descarga especificada, en el que

el compresor de voluta de capacidad controlada, de múltiples etapas, (122) y el compresor de voluta convencional (121) están conectados entre sí en paralelo. 25