MÁQUINA DE ESPIRAL CON MODULACIÓN DE LA CAPACIDAD.

Un compresor de tipo de espiral (692) que comprende: - un alojamiento de cojinete (700);

- un primer miembro en espiral (704) soportado de manera móvil en dicho alojamiento de cojinete (700), incluyendo dicho primer miembro en espiral (704) una primera placa terminal y un primer arrollamiento en espiral provisto en un lateral del mismo; - un segundo miembro en espiral (702) soportado en dicho alojamiento de cojinete (700), incluyendo dicho segundo miembro en espiral (702) una segunda placa terminal y un segundo arrollamiento en espiral provisto en un lateral del mismo; - un miembro de transmisión (706); - un acoplamiento adaptable radialmente que conecta de manera motriz dicho miembro de transmisión (706) a dicho primer miembro en espiral (704) por medio del cual dicho miembro de transmisión (706) funciona para orbitar dicho primer miembro en espiral (704) con respecto a dicho segundo miembro en espiral (702) a un primer radio orbitante en el que dichos primer y segundo arrollamientos en espiral están entrelazados y definen alvéolos de fluido móviles cerrados herméticamente que disminuyen de tamaño a medida que se mueven de una posición exterior radialmente a una posición interna radialmente; - una cámara (712); - un miembro de pasador (716) dispuesto de manera móvil en dicha cámara (712), caracterizado porque dicho miembro de pasador se puede mover por medio de un sistema de accionamiento (742, 744) entre una primera posición en la cual dicho primer miembro en espiral (704) orbita a dicho primer radio orbitante y una segunda posición en la cual dicho miembro de pasador (716) limita el radio orbitante de dicho primer miembro en espiral (704) a una magnitud menor que la de dicho primer radio por medio de lo cual se forman vías de fuga entre dichos alvéolos de fluido móviles; y porque el compresor comprende además dicho sistema de accionamiento (742, 744) para alternar dicho miembro de pasador (716) entre dicha primera y segunda posiciones para modular así la capacidad de dicho compresor (692)

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E05023115.

Solicitante: EMERSON CLIMATE TECHNOLOGIES, INC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1675 W. CAMPBELL ROAD, SIDNEY, OH 45365-0669 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: BASS, MARK, WARNER, WAYNE R., DOEPKER, ROY, CAILLAT, JEAN-LUC.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 1 de Noviembre de 1995.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • A47F3/04 SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA.A47 MOBILIARIO; ARTICULOS O APARATOS DE USO DOMESTICO; MOLINILLOS DE CAFE; MOLINILLOS DE ESPECIAS; ASPIRADORES EN GENERAL.A47F MOBILIARIO, GUARNICIONES O ACCESORIOS ESPECIALES PARA TIENDAS, ALMACENES, BARES, RESTAURANTES O LOCALES SIMILARES; MOSTRADORES DE CAJA.A47F 3/00 Vitrinas o muebles de exposición. › con aire acondicionado o refrigerado (refrigeradores F25D; disposiciones para la calefacción especialmente adaptadas a superficies transparentes o reflectantes H05B 3/84).
  • F04C18/02B2
  • F04C27/00C
  • F04C28/02 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F04 MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO; BOMBAS PARA LIQUIDOS O PARA FLUIDOS COMPRESIBLES.F04C MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO DE PISTON ROTATIVO U OSCILANTE (motores movidos por líquidos F03C ); BOMBAS PARA LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO DE PISTON ROTATIVO U OSCILANTE (bombas de inyección de combustible para motores F02M). › F04C 28/00 Control de, vigilancia de, o dispositivos de seguridad para, bombas o instalaciones de bombeo especialmente adaptadas para fluidos compresibles. › especialmente adaptados para varias bombas conectadas en serie o en paralelo.
  • F04C28/22 F04C 28/00 […] › cambiando la excentricidad entre miembros cooperantes.
  • F04C28/26B
  • F25B1/04 F […] › F25 REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS DE CALEFACCION Y DE REFRIGERACION; SISTEMAS DE BOMBA DE CALOR; FABRICACION O ALMACENAMIENTO DEL HIELO; LICUEFACCION O SOLIDIFICACION DE GASES.F25B MAQUINAS, INSTALACIONES O SISTEMAS FRIGORIFICOS; SISTEMAS COMBINADOS DE CALEFACCION Y DE REFRIGERACION; SISTEMAS DE BOMBA DE CALOR (sustancias para la transferencia, intercambio o almacenamiento de calor, p. ej. refrigerantes, o sustancias para la producción de calor o frío por reacciones químicas distintas a la combustión C09K 5/00; bombas, compresores F04; utilización de bombas de calor para la calefacción de locales domésticos o de otros locales o para la alimentación de agua caliente de uso doméstico F24D; acondicionamiento del aire, humidificación del aire F24F; calentadores de fluidos que utilizan bombas de calor F24H). › F25B 1/00 Máquinas, instalaciones o sistemas por compresión con ciclo irreversible (F25B 3/00, F25B 5/00, F25B 6/00, F25B 7/00, F25B 9/00 tienen prioridad). › con compresor de tipo rotativo (F25B 1/10 tiene prioridad).
  • F25B41/04B
  • F25B49/00F
  • F25B49/02B
  • F25B5/02 F25B […] › F25B 5/00 Máquinas, instalaciones o sistemas por compresión, con varios circuitos de evaporadores, p. ej. para variar la potencia frigorífica (funcionando en cascada F25B 7/00). › dispuestos en paralelo.
  • G05D23/19C2

Clasificación PCT:

  • F04C18/02 F04C […] › F04C 18/00 Bombas de pistón rotativo especialmente adaptadas para fluidos compresibles (con anillo de fluido o similar F04C 19/00; bombas de pistón rotativo en las cuales el fluido energético es desplazado exclusivamente por uno o más pistones con movimiento alternativo F04B). › de tipo engrane en arco, es decir, con movimiento de translación circular de los órganos cooperantes, teniendo cada órgano el mismo número de dientes o dientes equivalentes.
  • F04C28/22 F04C 28/00 […] › cambiando la excentricidad entre miembros cooperantes.

Clasificación antigua:

  • F04C18/02 F04C 18/00 […] › de tipo engrane en arco, es decir, con movimiento de translación circular de los órganos cooperantes, teniendo cada órgano el mismo número de dientes o dientes equivalentes.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Lituania, Letonia.

PDF original: ES-2362965_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

La presente invención se refiere a la modulación de capacidad de compresores y, más concretamente, a la modulación de capacidad de compresores de tipo espiral

El documento JP 61046485 desvela un compresor de espiral que usa pasadores accionados por resorte para amortiguar choques cuando los miembros en espiral orbitan. Este documento corresponde al preámbulo de la Reivindicación 1.

La modulación de capacidad es con frecuencia una característica conveniente para su incorporación a compresores de aire acondicionado y refrigeración para adaptarse mejor a la amplia gama de carga a la que pueden estar sometidos los sistemas. Se han utilizado muchas metodologías diferentes para proveer esta característica de modulación de capacidad que van desde controlar la entrada de succión a derivar el gas de descarga de vuelta a la entrada de succión. Con los compresores de tipo espiral, la modulación de capacidad se ha llevado a cabo con frecuencia mediante una metodología de succión retardada que comprende proveer lumbreras en diversas posiciones que, cuando están abiertas, permiten que las cámaras de compresión formadas entre los arrollamientos en espiral entrelazados se comuniquen con el suministro de gas de succión retrasando así el momento en el que comienza la compresión del gas de succión. Este procedimiento de modulación de capacidad reduce en realidad la relación de compresión del compresor. Aunque tales sistemas son eficaces en cuanto a la reducción de la capacidad del compresor, solo pueden proveer una cantidad predeterminada de descarga del compresor, dependiendo la cantidad de descarga de la colocación de las lumbreras de descarga a lo largo de los arrollamientos. Aunque es posible proveer descarga de múltiples etapas incorporando una pluralidad de tales lumbreras en diferentes ubicaciones, esta metodología se vuelve costosa y requiere espacio adicional para alojar los controles separados para abrir y cerrar cada conjunto de lumbreras.

No obstante, el sistema de la presente invención supera estas deficiencias porque permite prácticamente una gama continua de descarga del 100 por cien o plena capacidad hasta prácticamente capacidad de cero utilizando solo un único conjunto de controles. Además, el sistema de la presente invención permite que se maximice la eficacia de funcionamiento del compresor y/o el sistema de refrigeración para cualquier grado de descarga de compresor deseado.

La invención se define en las reivindicaciones.

En la presente invención, la descarga del compresor se puede llevar a cabo efectuando cíclicamente la separación radial de los dos miembros espirales durante períodos de tiempo predeterminados durante el ciclo de funcionamiento del compresor. Más específicamente, la presente invención puede proveer una disposición en la que un miembro en espiral se mueva radialmente hacia y en dirección opuesta al otro miembro en espiral por impulsos para proveer cíclicamente una vía de fuga a través de los flancos de los arrollamientos desde los alvéolos de compresión de presión más alta definidos por los arrollamientos en espiral entrelazados a los alvéolos de presión más baja y, finalmente, de vuelta a la succión. Controlando el tiempo relativo entre el cierre hermético y la separación de los flancos de los arrollamientos en espiral, puede lograrse prácticamente cualquier grado de descarga del compresor con un sistema de control único. Además, detectando varias condiciones dentro del sistema de refrigeración, puede seleccionarse la duración de la carga y descarga del compresor para cada ciclo para una capacidad dada de manera que se maximice la eficiencia global del sistema. Por ejemplo, si se desea hacer funcionar el compresor al 50 por ciento de capacidad, esto se puede llevar a cabo haciendo funcionar el compresor alternativamente en una condición cargada durante cinco segundos y descargada durante cinco segundos o cargada durante siete segundos y descargada durante siete segundos, una u otra de las cuales pueden proveer mayor eficiencia para las condiciones de funcionamiento específicas que se presenten.

Las diversas realizaciones de la presente invención descritas más adelante proveen una amplia variedad de disposiciones por medio de las cuales un miembro en espiral se puede alternar radialmente con respecto al otro para adaptarse a una gama completa de descarga del compresor. La capacidad de proveer una gama completa de modulación de capacidad con un único sistema de control, así como la capacidad de seleccionar la duración del funcionamiento cargado y descargado contribuyen a proveer un sistema sumamente eficiente con un coste relativamente bajo.

Además, para mejorar aún más la eficiencia del sistema en algunas aplicaciones, puede ser deseable combinar un tipo de succión retardada de modulación de capacidad con la metodología de descarga por impulsos mencionada anteriormente. Por ejemplo, cuando las condiciones de funcionamiento son tales que las presiones del sistema justo aguas abajo de la válvula de descarga están a un nivel inferior al nivel de diseño a plena carga, la relación de compresión del compresor tendrá como resultado que la presión del fluido comprimido a medida que se descarga de la cámara de compresión sea demasiado elevada, una condición conocida como sobrecompresión. La manera más eficaz de reducir la capacidad bajo estas condiciones es reducir la relación de compresión del compresor y, por consiguiente, la presión del fluido comprimido que sale de la cámara de compresión de manera que sea igual a o solo ligeramente superior a la presión del sistema justo aguas abajo de la válvula de descarga, eliminando así el trabajo perdido debido a la sobrecompresión. No obstante, si la condición del sistema indica una reducción adicional de capacidad una vez que se ha eliminado la condición de sobrecompresión, el uso de un tipo de modulación de capacidad por impulsos será más eficaz ya que evitará la creación de una condición conocida como subcompresión, siendo ésta una situación en la que la presión del fluido comprimido a medida que sale de la cámara de compresión es inferior a la del sistema justo aguas abajo de la válvula de descarga. De este modo, la presente invención también incluye un sistema en el que se combinan tanto las metodologías de modulación de capacidad por impulsos como de succión retardada, lo cual tiene como resultado eficiencias incluso mayores para sistemas que es probable que se encuentre en condiciones de funcionamiento tales que podrían alcanzarse por cualquiera de las dos metodologías de modulación de capacidad por sí solas.

**(Ver fórmula)**

Además, la presente invención también puede incorporar un módulo de control de motor que funcionará para controlar diversos parámetros de funcionamiento del mismo para mejorar su eficiencia de funcionamiento durante los períodos en los que la carga del motor se reduzca debido a la descarga del compresor.

Ventajas y características adicionales de la presente invención resultarán evidentes a partir de la descripción subsiguiente y de las reivindicaciones adjuntas tomadas conjuntamente con los dibujos acompañantes, en los que:

La Figura 1 es una vista en corte de un compresor de refrigeración de tipo de espiral de acuerdo con un ejemplo no reivindicado;

La Figura 2 es una vista en corte incompleta de un compresor de refrigeración de tipo de espiral que muestra otro ejemplo;

La Figura 3 es una vista similar a la de la Figura 2 pero que muestra el compresor en una condición descargada;

La Figura 4 es una vista en corte incompleta de un compresor de refrigeración de tipo de espiral que muestra un ejemplo adicional;

La Figura 5 es una vista a escala ampliada de la disposición de válvula incorporada en el ejemplo mostrado en la Figura 4;

La Figura 6 también es una vista en corte incompleta de un compresor de refrigeración de tipo de espiral que muestra otro ejemplo;

Las Figuras 7 a 15 son todas vistas en corte incompletas de compresores de refrigeración en los que el miembro en espiral orbitante se alterna axialmente para llevar a cabo la descarga del compresor;

Las Figuras 16 a 22 son todas vistas en corte incompletas de compresores de refrigeración en los que el miembro en espiral orbitante se alterna axialmente para llevar a cabo la descarga del compresor;

Las Figuras 23 a 28 son todas vistas en corte incompletas de compresores de refrigeración en los que los miembros en espiral son corrotativos;

Las Figuras... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un compresor de tipo de espiral (692) que comprende:

- un alojamiento de cojinete (700);

- un primer miembro en espiral (704) soportado de manera móvil en dicho alojamiento de cojinete (700), incluyendo dicho primer miembro en espiral (704) una primera placa terminal y un primer arrollamiento en espiral provisto en un lateral del mismo;

- un segundo miembro en espiral (702) soportado en dicho alojamiento de cojinete (700), incluyendo dicho segundo miembro en espiral (702) una segunda placa terminal y un segundo arrollamiento en espiral provisto en un lateral del mismo;

- un miembro de transmisión (706);

- un acoplamiento adaptable radialmente que conecta de manera motriz dicho miembro de transmisión (706) a dicho primer miembro en espiral (704) por medio del cual dicho miembro de transmisión (706) funciona para orbitar dicho primer miembro en espiral (704) con respecto a dicho segundo miembro en espiral (702) a un primer radio orbitante en el que dichos primer y segundo arrollamientos en espiral están entrelazados y definen alvéolos de fluido móviles cerrados herméticamente que disminuyen de tamaño a medida que se mueven de una posición exterior radialmente a una posición interna radialmente;

- una cámara (712);

- un miembro de pasador (716) dispuesto de manera móvil en dicha cámara (712), caracterizado porque dicho miembro de pasador se puede mover por medio de un sistema de accionamiento (742, 744) entre una primera posición en la cual dicho primer miembro en espiral (704) orbita a dicho primer radio orbitante y una segunda posición en la cual dicho miembro de pasador (716) limita el radio orbitante de dicho primer miembro en espiral

(704) a una magnitud menor que la de dicho primer radio por medio de lo cual se forman vías de fuga entre dichos alvéolos de fluido móviles; y porque el compresor comprende además dicho sistema de accionamiento (742, 744) para alternar dicho miembro de pasador (716) entre dicha primera y segunda posiciones para modular así la capacidad de dicho compresor (692).

2. Un compresor de tipo de espiral según la reivindicación 1 en el que dicho sistema de accionamiento (742, 744) alterna dicho miembro de pasador (716) de una manera por impulsos de tiempo.

3. Un compresor de tipo de espiral según la reivindicación 2 en el que dicho sistema de accionamiento (742, 744) funciona para mover dicho miembro de pasador (716) a dicha primera posición durante un primer período de tiempo predeterminado y a dicha segunda posición durante un segundo período de tiempo predeterminado.

4. Un compresor de tipo de espiral según la reivindicación 3 que comprende además un sensor (82) conectado a un módulo de control (80) y utilizable para proveer una señal al mismo indicativa de las condiciones de funcionamiento, siendo dicho módulo de control (80) utilizable para controlar la duración de dicho primer y segundo períodos de tiempo para maximizar la eficiencia de dicho compresor para dichas condiciones de funcionamiento.

5. Un compresor de tipo de espiral según la reivindicación 1 que incluye además una pluralidad de cámaras (712) y una pluralidad de miembros de pasador (716) dispuestos de manera móvil en cada una de dichas cámaras (712), siendo dicho sistema de accionamiento (742, 744) utilizable para alternar cada uno de dichos miembros de perno (716) entre dicha primera y segunda posiciones.

6. Un compresor de tipo de espiral según la reivindicación 5 en el que cada uno de dichos miembros de pasador

(716) se extiende a través de una abertura en dicha primera placa terminal.

7. Un compresor de tipo de espiral según la reivindicación 5 en el que dicho sistema de accionamiento incluye un paso de fluido (731) para conectar selectivamente dichas cámaras (712) al fluido comprimido que se descarga de dicho compresor para mover dichos miembros de pasador (716) desde dicha primera posición a dicha segunda posición.

8. Un compresor de tipo de espiral según la reivindicación 7 en el que cada una de dichas cámaras (712) incluye un paso de ventilación para ventilar dicho fluido de presión de descarga dentro de dicha carcasa.

9. Un compresor de tipo de espiral según la reivindicación 7 en el que dicho sistema de accionamiento incluye una válvula (742) para controlar el flujo de fluido a través de dicho paso, siendo también dicha válvula (742) utilizable para poner dichas cámaras (712) en comunicación fluida con una entrada de succión de dicho compresor.

10. Un compresor de tipo de espiral según la reivindicación 1 en el que dicha vía de fuga es suficiente para reducir la capacidad de dicha máquina de espiral sustancialmente a cero.

11. Un compresor de tipo de espiral según la reivindicación 1 en el que dicho sistema de accionamiento es accionado por presión de fluido.

12. Un compresor de tipo de espiral según la reivindicación 1 que comprende además un motor para accionar dicho miembro de accionamiento y un controlador de motor utilizable para variar un parámetro de funcionamiento de

dicho motor en respuesta a una señal indicativa de movimiento de dicho miembro de pasador (716) a dicha segunda posición para mejorar así la eficiencia de dicho motor mientras que la capacidad de dicho compresor se reduce.

13. Un compresor de tipo de espiral según la reivindicación 1 que comprende además un paso que se abre dentro de al menos uno de dichos alvéolos de fluido móviles y es utilizable para ventilar dicho alvéolo hacia un área de presión

**(Ver fórmula)**

5 inferior de dicho compresor, una válvula para abrir y cerrar dicho paso y un módulo de control para controlar el funcionamiento de dicha válvula.

14. Un compresor de tipo de espiral según la reivindicación 13 en el que dicho módulo de control incluye al menos un sensor utilizable para detectar si dicho compresor está funcionando en un modo de sobrecompresión y para proveer una señal indicativa de lo mismo a dicho módulo de control, siendo dicho módulo de control utilizable para accionar

10 dicha válvula en respuesta a dicha señal para reducir así la relación de compresión de dicho compresor.


 

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