Compresor lineal con resorte reforzado con fibras de carbono.

Compresor lineal (1), que comprende una carcasa de pistón (2) y un pistón compresor (4) que puede moverse en la misma en vaivén a lo largo de un eje (3),

que comprende un medio (5) para el guiado del pistón compresor (4) en una dirección transversal respecto al eje (3) y un medio (6) para la acumulación intermedia de la energía cinética del pistón compresor (4) que puede moverse en vaivén, caracterizado por que el medio (5) para el guiado y/o el medio (6) para la acumulación intermedia presenta un elemento elástico (7) de material compuesto.

Compresor lineal con resorte reforzado con fibras de carbono La invención se refiere a un compresor lineal que comprende una carcasa de pistón y un pistón compresor que puede moverse en la misma en vaivén a lo largo de un eje, que comprende un medio para el guiado del vaivén pistón compresor en una dirección transversal respecto al eje y un medio para la acumulación intermedia de la energía cinética del pistón compresor que puede moverse en vaivén; un aparato de refrigeración, como por ejemplo un refrigerador y/o un congelador o una instalación de aire acondicionado; así como a un procedimiento para la refrigeración de productos y un procedimiento para la compresión de un fluido.

En un compresor lineal, el pistón compresor que puede moverse en vaivén a lo largo de un eje entre un primero y un segundo punto de inversión debe ser alojado o guiado en una dirección transversal respecto al eje. Además, debe acumularse de forma intermedia la energía cinética del pistón compresor que se mueve en vaivén en los puntos de inversión, es decir, en los puntos en los que se invierte la dirección de movimiento del pistón compresor. Gracias a la inversión de la dirección de movimiento, el pistón compresor realiza en una carcasa de pistón un movimiento de vaivén oscilante, sustancialmente traslacional. Con ayuda del movimiento de vaivén se realiza un proceso de compresión.

Es conocido alojar las piezas móviles, en particular el pistón compresor, con contacto o con ayuda de un cojinete de presión de gas. En estos sistemas se usan habitualmente uno o varios resortes helicoidales para la acumulación intermedia de la energía cinética de las piezas móviles. Los sistemas con construcción abierta, es decir, una disposición de motor-bomba en serie, usan un paquete de resortes de uno o varios resortes de membrana muy finos o paquetes de resortes de membrana y uno o varios resortes helicoidales o paquetes de resortes helicoidales para el alojamiento del pistón compresor en una dirección radial, es decir, transversal respecto al eje y la acumulación de la energía cinética. Los resortes de este tipo se hacen de metal, en particular de acero para resortes. Los resortes de membrana están concebidos tan delgados y suaves que los resortes pueden absorber en la suma de sus rigideces transversales las fuerzas del sistema en conjunto que se generan en la dirección perpendicular respecto a la dirección de las oscilaciones. Para conseguir una rigidez longitudinal óptima son conocidas disposiciones en las que los resortes de membrana son apoyados por uno o varios resortes helicoidales o paquetes de resortes helicoidales.

El documento WO 02/35093, que es el estado de la técnica más próximo, da a conocer un compresor lineal que comprende un pistón, que puede moverse en vaivén en un taladro cilíndrico. El pistón está unido a un resorte mediante un vástago de pistón.

El documento US 200210164255 A1 muestra una bomba de membrana que comprende una membrana que cierra herméticamente una cámara de compresor. La membrana se acciona mediante un pistón de tal modo que el volumen de la cámara del compresor varía en función de la posición de la membrana.

La presente invención tiene el objetivo de indicar un compresor lineal o un aparato de refrigeración, en el que un movimiento de vaivén de un pistón compresor usado pueda realizarse durante la compresión de una forma sencilla con fiabilidad y con un consumo reducido de energía.

Además, tiene el objetivo de indicar un procedimiento para la compresión de un fluido, así como un procedimiento 45 para la refrigeración de productos, pudiendo realizarse un proceso de compresión o de refrigeración con alta fiabilidad y de forma que se consuma especialmente poca energía.

Este objetivo se consigue según la invención mediante el compresor lineal y mediante el aparato de refrigeración, así como mediante el procedimiento para la compresión de un gas y mediante el procedimiento para la refrigeración de productos, como se indica en las reivindicaciones independientes. Otras configuraciones y variantes ventajosas, que pueden aplicarse respectivamente de forma individual o combinarse a libre elección, son objeto de las reivindicaciones respectivamente subordinadas.

El compresor lineal según la invención comprende una carcasa de pistón y un pistón compresor que se mueve en la 55 misma en vaivén a lo largo de un eje, que comprende un medio para el guiado del pistón compresor en una dirección transversal respecto al eje y un medio para la acumulación intermedia de la energía cinética del pistón compresor que puede moverse en vaivén, presentando el medio para el guiado y/o el medio para la acumulación intermedia un elemento elástico de un material compuesto.

Gracias al uso de un material compuesto puede simplificarse considerablemente la estructura del compresor lineal y el funcionamiento del compresor lineal puede realizarse de forma más fiable, con un consumo reducido de energía y de forma más eficiente.

El pistón compresor puede estar alojado sin aceite, por ejemplo mediante un alojamiento de presión de gas, en la 65 carcasa de pistón.

Mediante el medio para el guiado, el pistón compresor es guiado en una dirección transversal respecto al eje en la carcasa de tal modo que la fricción entre el pistón compresor y la carcasa de pistón sea lo más pequeña posible, para mantener reducido el desgaste del pistón compresor o de la carcasa de pistón. El medio para el guiado del pistón compresor guía el pistón compresor en una dirección radial e impide que el pistón compresor quede ladeado en la carcasa de pistón. De este modo se impide una fricción excesiva del pistón compresor en las paredes de la carcasa o un choque incontrolado.

Con ayuda del medio para la acumulación intermedia de la energía cinética del pistón compresor que puede moverse en vaivén, se absorbe de forma intermedia la energía cinética de las piezas que pueden moverse en vaivén que se encuentran en el compresor lineal, en particular del pistón compresor, frenándose las piezas móviles durante su movimiento de ida poco antes de un punto de inversión y acelerándose las mismas durante su movimiento de vuelta poco después del punto de inversión.

El medio para la acumulación intermedia es capaz de absorber al menos la energía cinética de las piezas móviles, que pueden absorber las piezas móviles en un movimiento de vaivén. Aquí, se convierte en particular la energía cinética en un tramo de al menos el 5 %, preferiblemente al menos el 10 %, por ejemplo en un tramo del 30 % de toda la carrera del pistón compresor en energía potencial, por ejemplo mediante la compresión de un resorte. Mediante el medio para la acumulación intermedia, las piezas móviles pueden moverse en vaivén de forma oscilante. El medio para la acumulación intermedia forma, por consiguiente, una parte de un sistema oscilatorio. El sistema oscilatorio puede considerarse prácticamente un oscilador armónico, con el que puede realizarse un proceso de compresión oscilatorio. Con el medio para la acumulación intermedia puede absorberse al menos el 85 %, en particular al menos el 95 %, preferiblemente al menos el 98 %, de forma especialmente preferible sustancialmente el 100 % de la energía cinética del pistón compresor antes de un punto de inversión devolviéndose a continuación nuevamente al pistón compresor.

El medio para la acumulación intermedia de la energía cinética está formado por un elemento elástico, en particular un resorte, preferiblemente un resorte de membrana, de un material compuesto. Gracias a esta elección, en comparación con el estado de la técnica son posibles simplificaciones considerables del modo de construcción del compresor lineal. Además, puede simplificarse el funcionamiento del compresor lineal pudiendo configurarse de modo que consuma menos energía. Asimismo, el compresor lineal puede construirse de forma más compacta y más ligera, ofreciendo el mismo en particular otras posibilidades de uso del compresor lineal, en particular para aplicaciones móviles.

Un material compuesto es un material de construcción, que está formado por 2 o más materiales distintos, p.ej.

fibras, plástico, metal, cerámica. En la estructura base, una llamada matriz, se incorpora al menos un componente, por ejemplo fibras. Se intenta combinar en el material final las diferentes ventajas de los distintos materiales y excluir los inconvenientes de los mismos. Como material compuesto pueden usarse plásticos reforzados con... [Seguir leyendo]

1. Compresor lineal (1) , que comprende una carcasa de pistón (2) y un pistón compresor (4) que puede moverse en la misma en vaivén a lo largo de un eje (3) , que comprende un medio (5) para el guiado del pistón compresor (4) en una dirección transversal respecto al eje (3) y un medio (6) para la acumulación intermedia de la energía cinética del pistón compresor (4) que puede moverse en vaivén, caracterizado por que el medio (5) para el guiado y/o el medio (6) para la acumulación intermedia presenta un elemento elástico (7) de material compuesto.

2. Compresor lineal según la reivindicación 1, caracterizado por que el elemento elástico (7) es un resorte (8) , en 10 particular un resorte de membrana.

3. Compresor lineal (1) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que el elemento elástico (7) está reforzado con fibras.

4. Compresor lineal (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento elástico (7) presenta fibras de carbono.

5. Compresor lineal (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento elástico (7)

presenta fibras de vidrio. 20

6. Compresor lineal (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento elástico (7) presenta fibras de aramida.

7. Compresor lineal (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento elástico (7) 25 contiene un plástico, en particular un polímero.

8. Compresor lineal (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento elástico (7) puede acumular y devolver la energía cinética del pistón compresor (4) que puede moverse en vaivén.

9. Compresor lineal (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el pistón compresor (4) puede ser guiado por el elemento elástico (7) , en particular el resorte (8) , en una dirección (9) transversal respecto al eje (3) .

10. Compresor lineal (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el pistón compresor (4) es guiado en la carcasa de pistón (2) con ayuda de una pared de carcasa (11) que presenta orificios (10) y un fluido gaseoso (12) que fluye por los orificios (10) , en particular un refrigerante.

11. Compresor lineal (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento elástico (7) presenta una constante de elasticidad en el intervalo de 2000 kg/s2 a 20000 kg/s2, en particular en el intervalo de 40 3000 kg/s2 a 6000 kg/s2.

12. Compresor lineal (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la relación entre la rigidez transversal y axial del elemento elástico (7) es al menos de 1:20 a 1:200, en particular al menos de 1:50, preferiblemente al menos de 1:100.

13. Compresor lineal (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el medio (5) para el guiado y el medio (6) para la acumulación intermedia están formados por el elemento elástico (7) .

14. Aparato de refrigeración (17) , en particular un frigorífico y/o congelador o una instalación de aire acondicionado, 50 que comprende un compresor lineal (1) según una de las reivindicaciones 1 a 13.

15. Procedimiento para la refrigeración de productos (18) con ayuda de un aparato de refrigeración (20) según la reivindicación 14 y/o para la compresión de un fluido (21) con ayuda de un compresor lineal (1) según una de las reivindicaciones 1 a 13.