Válvula de descarga de compresor.

Un aparato compresor (20) que comprende:

una envoltura (22) que tiene lumbreras primera (53) y segunda (58) a lo largo de un trayecto de flujo;

uno o más elementos de trabajo (26, 28) que cooperan con la envoltura (22) para definir un trayecto decompresión entre las posiciones de aspiración (60) y descarga (62) a lo largo del trayecto de flujo; y

una válvula (100) de corredera de descarga que tiene:

un elemento (102) de válvula que tiene un intervalo de traslación lineal entre un primer estado y unsegundo estado, con el segundo estado estando descargado con respecto al primer estado;

un cilindro (128); y

un émbolo (124) dentro del cilindro y acoplado mecánicamente al elemento de válvula y que incluye uncuerpo y al menos una selladura (170) que rodea a, y es soportado por, el cuerpo;

una válvula (140; 142) de control acoplada al espacio libre (138) del cilindro para exponerselectivamente el espacio libre a una fuente (144) de fluido, con la presión de fluido en el espacio libreproduciendo una fuerza sobre el émbolo y el elemento de válvula en una dirección desde el segundoestado hacia el primer estado; y

medios (190, 192; 210; 220) para aliviar la presión en exceso en el espacio libre suficientemente paraevitar daño en, y dislocación de, la selladura;

caracterizado porque:

los medios comprenden una válvula (190) de alivio de presión soportada por el émbolo.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2005/003813.

Solicitante: CARRIER CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: ONE CARRIER PLACE FARMINGTON, CONNECTICUT 06034-4015 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: WESSELLS, KYLE D., WILSON, FRANCIS P., SHOULDERS, STEPHEN L., FLANIGAN,PAUL J.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F01C1/16 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F01 MAQUINAS O MOTORES EN GENERAL; PLANTAS MOTRICES EN GENERAL; MAQUINAS DE VAPOR.F01C MAQUINAS O MOTORES DE PISTON ROTATIVO U OSCILANTE (motores de combustíon F02; aspectos de la combustión interna F02B 53/00, F02B 55/00; máquinas de líquidos F03, F04). › F01C 1/00 Máquinas o motores de pistón rotativo (con los ejes de los órganos cooperantes no paralelos F01C 3/00; con las paredes de las cámaras de trabajo deformables por resiliencia, al menos parcialmente F01C 5/00; con anillo fluido o dispositivo análogo F01C 7/00; máquinas o motores de pistón rotativo en las cuales el fluido de trabajo es exclusivamente desplazado, o exclusivamente desplaza a uno o más pistones alternativos F01B 13/00). › con dentado helicoidal, p. ej. en forma saliente o del tipo tornillo.
  • F03C2/00 F […] › F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR.F03C MOTORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO ACCIONADOS POR LIQUIDOS (motores de desplazamiento positivo de líquidos y fluidos comprensibles F01; máquinas de desplazamiento positivo de líquidos F04; dispositivos de maniobra que funcionan por presión de fluido F15B; transmisiones por fluido F16H). › Motores de pistón rotativo (en los cuales el líquido desplaza exclusivamente uno o varios pistones en movimiento alternativo en cilindros rotativos F03C 1/24).
  • F04B49/00 F […] › F04 MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO; BOMBAS PARA LIQUIDOS O PARA FLUIDOS COMPRESIBLES.F04B MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO; BOMBAS (bombas de inyección de combustible para motores F02M; máquinas de líquido, o bombas, de tipo pistón rotativo u oscilante F04C; bombas de desplazamiento no positivo F04D; bombeo de fluido por contacto directo con otro fluido o por utilización de la inercia del fluido a bombear F04F; cigüeñales, cabezas de biela, bielas F16C; volantes F16F; transmisiones para convertir un movimiento rotativo en movimiento alternativo y viceversa, en general F16H; pistones, vástagos de pistones, cilindros, en general F16J; bombas iónicas H01J 41/12; bombas electrodinámicas H02K 44/02). › Control de o medios de seguridad para máquinas, bombas o instalaciones de bombeo no cubiertos por, o con un interés distinto que, los grupos F04B 1/00 - F04B 47/00.
  • F04C28/12 F04 […] › 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. › empleando válvulas deslizantes.
  • F16K31/365 F […] › F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16K VALVULAS; GRIFOS; COMPUERTAS; FLOTADORES PARA ACCIONAMIENTO; DISPOSITIVOS PARA VENTILAR O AIREAR.F16K 31/00 Medios de accionamiento; Dispositivos de retorno a la posición de reposo. › actuando el fluido sobre un diafragma.

PDF original: ES-2390969_T3.pdf

 

Válvula de descarga de compresor.

Fragmento de la descripción:

Válvula de descarga de compresor.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a compresores. Más particularmente, la invención se refiere a compresores de refrigerante.

Compresores helicoidales son usados corrientemente en aplicaciones de acondicionamiento y refrigeración de aire. En un compresor tal, rotores o tornillos lobulados macho y hembra engranados son girados alrededor de sus ejes para bombear el fluido de trabajo (refrigerante) desde extremo de entrada a presión baja a un extremo de salida a presión alta. Durante la rotación, lóbulos secuenciales del rotor macho sirven como émbolos que impulsan el refrigerante corriente abajo y lo comprime dentro del espacio entre un par adyacente de lóbulos de rotor hembra y la envoltura. Igualmente, lóbulos secuenciales del rotor hembra producen la compresión de refrigerante dentro de un espacio entre un par adyacente de lóbulos de rotor macho y la envoltura. Los espacios entre lóbulos de los rotores macho y hembra en los que se produce compresión forman bolsas de compresión (descritas alternativamente como porciones macho y hembra de una bolsa de compresión común unidas en una zona de engranaje) . En una implementación, el rotor macho es coaxial con un motor impulsor eléctrico y está soportado por cojinetes en los lados de entrada y salida de su porción de trabajo lobulada. Puede haber rotores hembra múltiples engranados con un rotor macho dado o viceversa.

Cuando uno de los espacios entre lóbulos es expuesto a una lumbrera de entrada, el refrigerante entra en el espacio esencialmente a presión de aspiración. Como los rotores continúan girando, en algún punto durante la rotación, el espacio ya no está en comunicación con la lumbrera de entrada y es interrumpido el flujo de refrigerante al espacio. Después de que la lumbrera de entrada es cerrada, el refrigerante es comprimido cuando los rotores continúan girando. En algún punto durante la rotación, cada espacio interseca la lumbrera de salida asociada y termina el proceso de compresión cerrado. Cada una de la lumbrera de entrada y la lumbrera de salida puede ser radial, axial

o una combinación hibrida de una lumbrera axial y una lumbrera radial.

Frecuentemente es deseable reducir temporalmente el flujo másico de refrigerante a través del compresor retrasando el cierre de la lumbrera de entrada (con o sin una reducción en el índice de volumen del compresor) cuando el funcionamiento a plena capacidad no es necesario. Tal descarga es provista frecuentemente por una válvula de corredera que tiene un elemento de válvula con una o más porciones cuyas posiciones (cuando la válvula es trasladada) controlan el cierre de lado de aspiración y la abertura de lado de descarga respectivos de las bolsas de compresión. El efecto principal de un desplazamiento de descarga de la válvula de corredera es reducir el volumen de aspiración atrapado inicial (y por tanto la capacidad de compresor) ; una reducción en el índice de volumen es un efecto secundario típico. Válvulas de corredera ejemplares son expuestas en la Publicación de Solicitud de Patente de EE.UU. nº 20040109782A1 y las Patentes de EE.UU. nos 4.249.866 y 6.302.668. Una válvula de corredera y tope de corredera ejemplares adicionales de un compresor helicoidal son expuestos en el documento US 5.044.894. Otro ejemplo más es expuesto en el documento EP-A-0177234.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Según el primer aspecto de la invención, se proporciona un aparato compresor según la reivindicación 1. La invención también proporciona un aparato compresor según la reivindicación 11.

Los medios pueden ser provistos en una nueva fabricación de un compresor o el rediseño de una configuración de compresor a partir de una configuración básica inicial.

Por consiguiente, en un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un método para volver a fabricar un compresor o rediseñar una configuración del compresor según la reivindicación 14.

Los detalles de una o más realizaciones de la invención son expuestos en los dibujos adjuntos y la descripción siguiente. Otras características, objetos y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la descripción y los dibujos, y a partir de las reivindicaciones.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es una vista en corte longitudinal de un compresor.

la Figura 2 es una vista en corte transversal de una cámara distribuidora de descarga del compresor de la Figura 1, tomada a lo largo de la línea 2-2.

la Figura 3 es una vista en corte de un conjunto de válvula de corredera de la cámara distribuidora de descarga de la Figura 2 en un estado completamente cargado, tomada a lo largo de la línea 3-3.

la Figura 4 es una vista de la válvula de corredera de la Figura 3 en un estado relativamente descargado.

la Figura 5 es una vista en corte longitudinal de un émbolo y un cilindro de la válvula de la Figura 3.

la Figura 6 es una vista en corte longitudinal parcial de un primer émbolo y cilindro alternativo.

la Figura 7 es una vista en corte longitudinal parcial de un segundo émbolo y cilindro alternativo.

Números y designaciones de referencia iguales en los diversos dibujos indican elementos iguales.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La Figura 1 muestra un compresor 20 que tiene un conjunto de envoltura 22 que contiene un motor 24 que impulsa los rotores 26 y 28 que tienen ejes longitudinales centrales respectivos 500 y 502. En la realización ejemplar, el rotor 26 tiene un cuerpo lobulado macho o porción 30 de trabajo extendida entre un primer extremo 31 y un segundo extremo 32. La porción 30 de trabajo está engranada con un cuerpo lobulado hembra o porción 34 de trabajo del rotor hembra 28. La porción 34 de trabajo tiene un primer extremo 35 y un segundo extremo 36. Cada rotor incluye porciones de árbol (por ejemplo, los salientes 39, 40, 41 y 42 formados unitariamente con la porción de trabajo asociada) extendidas desde los extremos primero y segundo de la porción de trabajo asociada. Cada uno de estos salientes de árbol está montado en la envoltura mediante uno o más conjuntos 44 de cojinetes para rotación alrededor del eje de rotor asociado.

En la realización ejemplar, el motor es un motor eléctrico que tiene un rotor y un estator. Uno de los salientes de árbol de uno de los rotores 26 y 28 puede ser acoplado al rotor del motor a fin de permitir que el motor impulse a ese rotor alrededor de su eje. Cuando es impulsado así en un primer sentido operativo alrededor del eje, el rotor impulsa al otro rotor en un segundo sentido opuesto. El conjunto de envoltura ejemplar 22 incluye una envoltura 48 de rotor que tiene una cara extrema 49 corriente arriba/entrada, a medio camino aproximadamente a lo largo de la longitud del motor, y una cara extrema 50 corriente abajo/descarga esencialmente coplanaria con los extremos 32 y 36 de cuerpo de rotor. Son posibles muchas otras configuraciones.

El conjunto de envoltura ejemplar 22 comprende además una envoltura 52 de motor/entrada que tiene una lumbrera 53 de entrada/aspiración de compresor en un extremo corriente arriba y que tiene una cara 54 corriente abajo montada en la cara corriente abajo de envoltura del rotor (por ejemplo, mediante pernos a través de ambas piezas de envoltura) . El conjunto 22 incluye además una envoltura 56 de salida/descarga que tiene una cara 57 corriente arriba montada en la cara corriente abajo de envoltura del rotor y que tiene una lumbrera 58 de salida/descarga. Cada una de la envoltura del rotor ejemplar, la envoltura de motor/entrada y la envoltura 56 de salida puede ser formada como pieza de fundición sometida a mecanizado adicional de acabado.

Las superficies del conjunto 22 de envoltura se combinan con los cuerpos de rotores engranados 30 y 34 para definir lumbreras de entrada y salida a bolsas de compresión que comprimen e impulsan un flujo 504 de refrigerante desde una cámara distribuidora 60 de aspiración (entrada) a una cámara distribuidora 62 de descarga (salida) (Figura 2) . Una serie de pares de bolsas de compresión machos y hembras son formados por el conjunto 22 de envoltura, el cuerpo 30 de rotor macho y el cuerpo 34 de rotor hembra. Cada bolsa de compresión está limitada por superficies externas de los rotores engranados, por porciones de superficies cilíndricas de superficies... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un aparato compresor (20) que comprende:

una envoltura (22) que tiene lumbreras primera (53) y segunda (58) a lo largo de un trayecto de flujo;

uno o más elementos de trabajo (26, 28) que cooperan con la envoltura (22) para definir un trayecto de compresión entre las posiciones de aspiración (60) y descarga (62) a lo largo del trayecto de flujo; y

una válvula (100) de corredera de descarga que tiene:

un elemento (102) de válvula que tiene un intervalo de traslación lineal entre un primer estado y un segundo estado, con el segundo estado estando descargado con respecto al primer estado;

un cilindro (128) ; y

un émbolo (124) dentro del cilindro y acoplado mecánicamente al elemento de válvula y que incluye un cuerpo y al menos una selladura (170) que rodea a, y es soportado por, el cuerpo;

una válvula (140; 142) de control acoplada al espacio libre (138) del cilindro para exponer selectivamente el espacio libre a una fuente (144) de fluido, con la presión de fluido en el espacio libre produciendo una fuerza sobre el émbolo y el elemento de válvula en una dirección desde el segundo estado hacia el primer estado; y

medios (190, 192; 210; 220) para aliviar la presión en exceso en el espacio libre suficientemente para evitar daño en, y dislocación de, la selladura;

caracterizado porque:

los medios comprenden una válvula (190) de alivio de presión soportada por el émbolo.

2. El aparato de la reivindicación 1, en el que la válvula de alivio de presión es una válvula unidireccional cargada por resorte.

3. El aparato de cualquier reivindicación precedente, en el que: los medios son eficaces para limitar la diferencia de presiones a través del émbolo a menos de 68, 95 kPa.

4. El aparato de cualquier reivindicación precedente, comprendiendo además: un resorte (120) que precarga el elemento de válvula desde el primer estado hacia el segundo estado.

5. El aparato de la reivindicación 4, en el que:

el resorte es sometido a compresión cuando el elemento de válvula está a lo largo de la totalidad de dicho intervalo.

6. El aparato de la reivindicación 4 o 5, en el que: el resorte es un resorte helicoidal metálico.

7. El aparato de cualquier reivindicación precedente, en el que el uno o más elementos de trabajo incluyen: un rotor lobulado macho (26) que tiene un primer eje (500) de rotación; y un rotor lobulado hembra (28) que tiene un segundo eje (502) de rotación y engranado con el rotor lobulado

macho.

8. El aparato de la reivindicación 7, en el que: en el primer estado, el compresor está al menos en el 90% de un volumen de desplazamiento máximo; y en el segundo estado, el compresor está en menos que el 10% del volumen de desplazamiento del primer

estado.

9. El aparato de cualquier reivindicación precedente, en el que:

el compresor está configurado de modo que los medios proporcionan el alivio de presión solo cuando el elemento de válvula está próximo al primer estado.

10. El aparato de cualquiera de las reivindicación 1 a 8, en el que:

el compresor está configurado de modo que los medios proporcionan el alivio de presión solo cuando el elemento de válvula está esencialmente en el primer estado.

11. Un aparato compresor (20) que comprende: una envoltura (22) que tiene lumbreras primera (53) y segunda (58) a lo largo de un trayecto de flujo; uno o más elementos de trabajo (26; 28) que cooperan con la envoltura (22) para definir un trayecto de

compresión entre las posiciones de aspiración (60) y descarga (62) a lo largo del trayecto de flujo; y una válvula (100) de corredera de descarga que tiene:

un elemento (102) de válvula que tiene un intervalo de traslación lineal entre un primer estado y un segundo estado, estando el segundo estado descargado con respecto al primer estado; un cilindro (128) ; y un émbolo (124) dentro del cilindro y acoplado mecánicamente al elemento de válvula y que incluye un

cuerpo y al menos una selladura (170) que rodea a, y soportado por, el cuerpo; una válvula (140; 142) de control acoplada al espacio libre (138) del cilindro para exponer selectivamente el espacio libre a una fuente (144) de fluido, con la presión de fluido en el espacio libre

produciendo una fuerza sobre el émbolo y el elemento de válvula en una dirección desde el segundo estado hacia el primer estado; y medios (190, 192; 210, 220) para aliviar la presión excesiva en el espacio libre suficientemente para

evitar daño en, y dislocación de, la selladura;

caracterizado porque:

los medios comprenden un canal (210; 220) en una superficie interior del cilindro, teniendo dicho canal (210, 220) un extremo distal (212) o un primera lumbrera (222) y un extremo proximal (214) o una segunda lumbrera (224) ; estando el canal (210, 220) situado de modo que, en el estado completamente cargado, la selladura (170) cae entre los extremos distal y proximal (212, 214) o entre las lumbreras primera y segunda ( (222, 224) , a fin de acomodar un flujo de alivio de presión a través del canal (210; 220) , y de modo que el movimiento del émbolo (124) desde su posición en el estado completamente cargado causa que la selladura

(170) caiga fuera del canal talque la selladura (170) ya no es abarcada por el canal (210; 220) .

12. El aparato de la reivindicación 11, en el que:

el canal es un canal abierto (210) , teniendo dicho canal abierto (210) dichos extremos distal y proximal (212, 214) .

13. El aparato de la reivindicación 11, en el que: el canal es un conducto (220) que tiene dichas lumbreras primera (222) y segunda (224) .

14. Un método para volver a fabricar un compresor (20) o rediseñar una configuración del compresor, comprendiendo: proporcionar un compresor o configuración tal inicial que tiene:

una envoltura (22) ; uno o más elementos de trabajo (26; 28) que cooperan con la envoltura para definir un trayecto de compresión entre las posiciones de aspiración (60) y descarga (62) ; y

una válvula (100) de corredera de descarga que tiene:

un elemento (102) de válvula que tiene un intervalo entre un primer estado y un segundo estado, estando el segundo estado descargado con respecto al primer estado; un cilindro (128) ; un émbolo (104) dentro del cilindro y acoplado mecánicamente al elemento de válvula y que

incluye un cuerpo y al menos una selladura (170) que rodea a, y es soportado por, el cuerpo; y un fluido en un espacio libre (138) del cilindro, con la presión del fluido en el espacio libre produciendo una fuerza sobre el émbolo y el elemento de válvula en una dirección desde el segundo estado hacia el primer estado; y

adaptar tal compresor o configuración para incluir medios (190, 192; 210; 220) para aliviar la presión excesiva en el espacio libre eficaz para aliviar la presión excesiva suficientemente para evitar daño en, y dislocación de, la selladura.

15. El método de la reivindicación 14, en el que:

la adaptación incluye seleccionar al menos un parámetro de los medios para proporcionar un límite deseado en dicha presión excesiva.

16. El método de la reivindicación 15, en el que la selección comprende una iteración: variación de dicho al menos un parámetro; y determinar directa o indirectamente un nivel de presión excesiva permitido por los medios.

17. El método de la reivindicación 16, en el que: la variación comprende variar un área de sección transversal de un conducto (210; 220) en el cilindro.


 

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