Compresor de fluido y aparato de repostaje de vehículos de motor.

Un compresor de fluido (10, 120) que comprende:

una primera cámara de compresión (12) de un primer volumen;

un conducto de salida de fluido comprimido (75) acoplado a la primera cámara de compresión;

una segunda cámara de compresión (14) de un segundo volumen más grande, proporcionadaconcéntricamente alrededor de la primera cámara de compresión (12);

una tercera cámara de compresión (16) de un tercer volumen, más grande que cada uno del primer volumen ydel segundo volumen, estando la tercera cámara de compresión proporcionada concéntricamente alrededor dela primera cámara de compresión (12) y parcialmente co-lineal con la segunda cámara de compresión (14),un pistón (18) montado para su movimiento lineal de vaivén, comprendiendo el pistón un vástago del pistón(36) central y un manguito del pistón (38) concéntrico, un primer cabezal del pistón (44) en el extremo distal delvástago del pistón (36) que se puede mover para comprimir el fluido dentro de la primera cámara decompresión (12), y un segundo cabezal del pistón (48) en el extremo distal del manguito del pistón (38) quepuede moverse para comprimir el fluido dentro de la primera y segunda cámaras de compresión (12,14),separando el segundo cabezal del pistón (48) la segunda y tercera cámaras de compresión;

medios de accionamiento (20) operables para impulsar el pistón (18), por lo que a medida que el pistón (18) esimpulsado en una primera dirección lineal el fluido entra en la segunda cámara de compresión (14) y el fluidoen la primera y tercera cámaras de compresión (12, 16) es comprimido y el fluido comprimido de la terceracámara de compresión (16) es suministrado a la segunda cámara de compresión (14) y, con lo que, a medidaque el pistón (18) es impulsado en la dirección opuesta, el fluido en la segunda cámara de compresión (14) escomprimido y el fluido comprimido de la segunda cámara de compresión es suministrado a la primera cámarade compresión (12); y

un estator (22) que define primera (26) y segunda (30) cámaras del estator concéntricas, definiendo juntos elpistón (18) y el estator las cámaras de compresión de fluido (12, 14, 16), formando la primera cámara delestator (26) la primera cámara de compresión de fluido (12) y la segunda (14) y tercera (16) cámaras decompresión comprenden partes de la segunda cámara del estator (30) definida por el pistón (18) y una o másparedes de la segunda cámara del estator; caracterizado por que la segunda cámara de compresión de fluido(14) comprende el volumen de la segunda cámara del estator (30) entre una superficie más exterior delmanguito de pistón (38), una pared exterior de la segunda cámara del estator (30) y parte de un lado delsegundo cabezal del pistón (48), comprendiendo la tercera cámara de compresión de fluido (16) el volumen dela segunda cámara del estator (30) entre el otro lado del segundo cabezal del pistón (48) y las paredes de lasegunda cámara del estator (30).

Compresor de fluido y aparato de repostaje de vehículos de motor

La invención se refiere a un compresor de fluido y a un aparato de repostaje de vehículos de motor que incluye el compresor de fluido.

Existe un número cada vez mayor de vehículos de motor que utilizan gas natural comprimido (GNC) o hidrógeno como combustible. Al igual que los vehículos de gasolina o diesel convencionales, los vehículos alimentados con gas comprimido deben reportarse periódicamente, pero el número de estaciones de servicio que ofrecen GNC es bajo y están distantes entre sí en comparación con el número de gasolineras, y solo existe un puñado de estaciones de servicio de hidrógeno. Por lo tanto, la utilización de vehículos alimentados con gas comprimido se considera actualmente incómoda y poco práctica.

Una solución a la falta de estaciones de servicio de gas comprimido que se ha propuesto es la provisión de compresores residencialmente situados que compriman gas natural y lo suministren directo al depósito de combustible de un vehículo de motor, tal sistema se describe en el documento WO 2004/031643. Ningún detalle de la construcción del compresor de gas se proporciona en el documento WO 2004/031643, pero hay muchos compresores de gas conocidos que pueden ser adecuados para comprimir gas natural, tales como los descritos en los documentos US 4478556, US5782612, US 4.761.118, y el documento WO 2004/018873. Sin embargo, los compresores de gas conocidos tienen generalmente una potencia de salida elevada y requieren de suministros de energía eléctrica de potencia elevada, por lo general trifásicos, haciéndolos inadecuados para su operación residencial.

El documento US2003/0003006A1 muestra un compresor de fluido en el que la compresión del gas se realiza en tres etapas, con el doble de compresión en la primera etapa. La disposición de compresor divulgada en el presente documento ofrece un alto grado de compresión por medio del consumo de energía moderado. El objeto de la reivindicación 1 se limita en la forma de dos partes acerca la divulgación del presente documento.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un compresor de fluido de acuerdo con la reivindicación 1.

El compresor de fluido puede comprender además al menos una cámara de compresión adicional de un volumen intermedio, proporcionándose la cámara de compresión adicional de forma concéntrica alrededor de la primera cámara de compresión y siendo concéntrica con al menos una de la segunda y tercera cámaras de compresión. El pistón puede comprender además al menos un cabezal del pistón adicional que se puede mover para comprimir el fluido dentro de la al menos una cámara de compresión adicional. La al menos una cámara de compresión adicional se puede formar entre el pistón y una o más paredes de la primera o segunda cámaras del estator.

El compresor de fluido comprende además, preferentemente, juntas de fluido entre los cabezales de los pistones y las respectivas paredes del estator. El compresor de fluido puede comprender, además, juntas de fluido entre el vástago del pistón y el manguito del pistón y las respectivas paredes del estator.

La relación de los volúmenes de las cámaras de compresión se selecciona preferentemente para proporcionar 45 sustancialmente la misma cantidad de compresión de fluido dentro de cada cámara de compresión.

Preferentemente, cada cámara de compresión está provista de una válvula de entrada y una válvula de salida, estando la válvula de salida de una primera cámara de compresión acoplada a la válvula de entrada de una cámara de compresión posterior por un respectivo conducto de inter-enfriamiento. Las válvulas de entrada y de salida son preferentemente válvulas unidireccionales.

El compresor de fluido comprende además, preferentemente, un recipiente de recuperación de fluido acoplado entre el conducto de salida de fluido comprimido y la primera cámara de compresión, el recipiente de recuperación de fluido recibiendo el comprimido fluido presente dentro del conducto de salida antes de desacoplar el conducto de 55 salida de un recipiente de almacenamiento de fluido comprimido de recepción, lo que reduce la presión del fluido dentro del conducto de suministro antes de desacoplarlo.

El medio de accionamiento comprende preferentemente un accionador hidráulico acoplado al pistón. Los medios de accionamiento pueden comprender, alternativamente, un cigüeñal impulsado por una leva acoplada a un motor eléctrico. El motor eléctrico puede tener una velocidad variable. Como alternativa, la leva puede ser una leva excéntrica o una leva con un perfil no circular. Los medios de accionamiento pueden alimentarse preferentemente desde un suministro de energía eléctrica monofásico. El medio de accionamiento impulsa preferentemente el pistón a una relación de ciclo de aproximadamente 20 ciclos por minuto.

El compresor de fluido comprende además, preferentemente, un medio de dosificación de fluido que es operable para medir el volumen de entrada de fluido en el compresor de fluido. El medio de dosificación de fluido comprende preferentemente un medio contador de ciclos del pistón, un sensor de temperatura de fluido, un sensor de presión de fluido, un medio de memoria que es operable para almacenar el volumen de la cámara de compresión en la que el fluido a ser comprimido se suministra desde un suministro de fluido exterior, y medio procesador que es operable para convertir el número de ciclos de pistón (siendo el número de veces que la cámara de compresión se carga con 5 fluido desde el suministro exterior) en el volumen de fluido suministrado del suministro de fluido exterior al compresor de fluido. El medio procesador es operable preferentemente para escribir el volumen de fluido suministrado al compresor de fluido durante una sola operación del compresor de fluido en el medio de memoria, y es operable preferentemente además para añadir juntos los volúmenes de fluido suministrado al compresor de fluido durante una pluralidad de operaciones del compresor de fluido. El medio contador de ciclos del pistón comprende preferentemente un sensor de posición del centro muerto superior proporcionado en un extremo del estator y un sensor de posición del centro muerto inferior proporcionado en el otro extremo del estator.

Preferentemente, ninguno de los elementos del compresor de fluido que entran en contacto con el fluido que está siendo procesado por el compresor de fluido tiene ningún lubricante, tales como aceites, haciendo que el fluido del 15 compresor esté libre de contaminación en su lado de fluido.

El fluido es preferentemente un gas, y puede ser gas natural, nitrógeno, hidrógeno o aire.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un aparato de repostaje de combustible de gas 20 natural comprimido de vehículos de motor que comprende:

un compresor de fluido de acuerdo con el primer aspecto de la invención proporcionado dentro de una carcasa del compresor; un conducto de entrada de gas acoplado en un extremo a una entrada de fluido del compresor de fluido y que tiene medios de conexión en su otro extremo para su conexión a un suministro de gas natural; y medios de conexión de energía eléctrica acoplados a los medios de accionamiento.

Las realizaciones de la invención se describirán ahora en detalle, solamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 es una vista en sección transversal esquemática de un compresor de fluido de acuerdo con una primera realización de la invención;

La Figura 2 muestra el estator de la Figura 1; 35 La Figura 3 muestra el pistón de la Figura 1;

La Figura 4 es una vista ampliada en sección transversal del estator y del pistón del compresor de fluido de la Figura 1; 40 La Figura 5 es una representación esquemática de las vías de fluido del compresor de fluido de la Figura 1;

La Figura 6 es una vista en sección transversal esquemática de un compresor de fluido de acuerdo con una segunda realización de la invención; y

La Figura 7 es una representación esquemática de un aparato de repostaje de gas natural comprimido de vehículos de motor de acuerdo con una tercera realización de la invención.

Haciendo referencia a las Figuras 1 a 5, una primera realización de la invención proporciona un compresor de fluido 50 10 que comprende una primera cámara de compresión 12, una segunda cámara de compresión 14, una tercera cámara de compresión 16, un pistón 18, un accionador hidráulico 20 y un estator 22.

En este ejemplo, como se muestra en la Figura 2, el estator 22 tiene una pared cilíndrica interior... [Seguir leyendo]

1. Un compresor de fluido (10, 120) que comprende:

una primera cámara de compresión (12) de un primer volumen; un conducto de salida de fluido comprimido (75) acoplado a la primera cámara de compresión; una segunda cámara de compresión (14) de un segundo volumen más grande, proporcionada concéntricamente alrededor de la primera cámara de compresión (12) ; una tercera cámara de compresión (16) de un tercer volumen, más grande que cada uno del primer volumen y del segundo volumen, estando la tercera cámara de compresión proporcionada concéntricamente alrededor de la primera cámara de compresión (12) y parcialmente co-lineal con la segunda cámara de compresión (14) , un pistón (18) montado para su movimiento lineal de vaivén, comprendiendo el pistón un vástago del pistón (36) central y un manguito del pistón (38) concéntrico, un primer cabezal del pistón (44) en el extremo distal del vástago del pistón (36) que se puede mover para comprimir el fluido dentro de la primera cámara de compresión (12) , y un segundo cabezal del pistón (48) en el extremo distal del manguito del pistón (38) que puede moverse para comprimir el fluido dentro de la primera y segunda cámaras de compresión (12, 14) , separando el segundo cabezal del pistón (48) la segunda y tercera cámaras de compresión; medios de accionamiento (20) operables para impulsar el pistón (18) , por lo que a medida que el pistón (18) es impulsado en una primera dirección lineal el fluido entra en la segunda cámara de compresión (14) y el fluido en la primera y tercera cámaras de compresión (12, 16) es comprimido y el fluido comprimido de la tercera cámara de compresión (16) es suministrado a la segunda cámara de compresión (14) y, con lo que, a medida que el pistón (18) es impulsado en la dirección opuesta, el fluido en la segunda cámara de compresión (14) es comprimido y el fluido comprimido de la segunda cámara de compresión es suministrado a la primera cámara de compresión (12) ; y

un estator (22) que define primera (26) y segunda (30) cámaras del estator concéntricas, definiendo juntos el pistón (18) y el estator las cámaras de compresión de fluido (12, 14, 16) , formando la primera cámara del estator (26) la primera cámara de compresión de fluido (12) y la segunda (14) y tercera (16) cámaras de compresión comprenden partes de la segunda cámara del estator (30) definida por el pistón (18) y una o más paredes de la segunda cámara del estator; caracterizado por que la segunda cámara de compresión de fluido (14) comprende el volumen de la segunda cámara del estator (30) entre una superficie más exterior del manguito de pistón (38) , una pared exterior de la segunda cámara del estator (30) y parte de un lado del segundo cabezal del pistón (48) , comprendiendo la tercera cámara de compresión de fluido (16) el volumen de la segunda cámara del estator (30) entre el otro lado del segundo cabezal del pistón (48) y las paredes de la segunda cámara del estator (30) .

2. Un compresor de fluido de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el compresor de fluido comprende además al menos una cámara de compresión adicional de un volumen intermedio, estando la cámara de compresión adicional concéntricamente proporcionada alrededor de la primera cámara de compresión y siendo concéntrica con al menos una de la segunda y tercera cámaras de compresión.

3. Un compresor de fluido de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el pistón comprende además al menos un cabezal del pistón adicional que se puede mover para comprimir el fluido dentro de la al menos una cámara de compresión adicional.

4. Un compresor de fluido de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la al menos una cámara de compresión adicional está formada entre el pistón (18) y una o más paredes de la primera o segunda cámaras del estator (26, 30) .

5. Un compresor de fluido de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que la relación de los volúmenes de la primera, segunda y tercera cámaras de compresión (12, 14, 16) es seleccionada para proporcionar sustancialmente la misma cantidad de compresión de fluido dentro de cada cámara de compresión.

6. Un compresor de fluido de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que cada cámara de compresión está provista de una válvula de entrada (60, 64, 68) y de una válvula de salida (62, 66, 70) , estando la válvula de

salida de una primera cámara de compresión acoplada a la válvula de entrada de una cámara de compresión posterior por un respectivo conducto de inter-enfriamiento (72, 74) .

7. Un compresor de fluido de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el compresor de fluido comprende además un recipiente de recuperación de fluido (100) acoplado entre el conducto de salida de fluido comprimido (75) y la primera cámara de compresión (12) , el recipiente de recuperación de fluido recibiendo el fluido comprimido presente dentro del conducto de salida antes de desacoplar el conducto de salida de un recipiente de almacenamiento de fluido comprimido de recepción, reduciendo de este modo la presión del fluido dentro del conducto de suministro antes de desacoplarlo.

8. Un compresor de fluido de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el medio de accionamiento comprende un accionador hidráulico (20) acoplado al pistón.

9. Un compresor de fluido de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el medio de accionamiento comprende un cigüeñal (124) impulsado por una leva (126) acoplada a un motor eléctrico.

10. Un compresor de fluido de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el motor eléctrico tiene una velocidad 5 variable o la leva (126) es una leva excéntrica o una leva con un perfil no circular.

11. Un compresor de fluido de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el compresor de fluido comprende además medios de dosificación de fluido operables para medir el volumen de entrada de fluido en el compresor de fluido.

12. Un compresor de fluido de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el medio de dosificación de fluido comprende medios contadores de ciclos del pistón, un sensor de temperatura del fluido, un sensor de presión del fluido (102) , medios de memoria operables para almacenar el volumen de la cámara de compresión en la que el fluido a comprimirse es suministrado desde un suministro de fluido exterior, y medios procesadores operables para convertir el número de ciclos del pistón (que es el número de veces que la cámara de compresión es cargada con fluido desde el suministro exterior) en el volumen de fluido suministrado desde el suministro de fluido exterior hasta el compresor de fluido.

13. Un compresor de fluido de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el medio procesador es operable para escribir el volumen de fluido suministrado al compresor de fluido durante una sola operación del compresor de fluido en los medios de memoria, y es adicionalmente operable para añadir juntos los volúmenes de fluido suministrados al compresor de fluido durante una pluralidad de operaciones del compresor de fluido.

14. Un compresor de fluido de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que ninguno de los elementos del

compresor de fluido que entran en contacto con el fluido que está siendo procesado por el compresor de fluido tienen ningún lubricante, tal como aceite, haciendo con ello que el compresor de fluido esté libre de aceite en su lado de fluido.

15. Un compresor de fluido de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el fluido comprende un gas, 30 tal como gas natural, nitrógeno, hidrógeno o aire.

16. Aparato de repostaje de gas natural comprimido (130) de vehículos de motor que comprende:

un compresor de fluido (10, 120) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, proporcionado dentro de una carcasa del compresor (132) ; un conducto de entrada de gas (134) acoplado en un extremo a una entrada de fluido (60) del compresor de fluido y con medios de conexión en su otro extremo para su conexión a un suministro de gas natural; y medios de conexión de energía eléctrica (136) acoplados a los medios de accionamiento.