Disposición de montaje para un muelle resonante en un compresor de motor lineal.

Un compresor de motor lineal del tipo que incluye, en el interior de una envuelta (1):

un bloque (10) que define uncilindro (12); un conjunto móvil formado por un pistón (20) que alterna en el cilindro (12), un medio de accionamiento(40) y un vástago (30) que acopla el pistón (20) al medio de accionamiento (40); y un muelle resonante (50) quetiene una primera y una segunda porción de extremo (50a, 50b) que están dispuestas según una dirección diametraly montadas, respectivamente, al conjunto móvil (20, 30, 40), de manera coaxial, por un primer medio de fijación(MF1) y, al bloque (10), por un segundo medio de fijación (MF2), fijándose éste último al bloque (10) y a la segundaporción de extremo (50b) del muelle resonante (50), caracterizado porque dicho segundo medio de fijación (MF2)fija dicha segunda porción de extremo (50b) al bloque (10), en una posición relativa regulable definida a lo largo deldesplazamiento del muelle resonante (50) en relación al bloque (10), en tres direcciones ortogonales una a otra ydefinidas por la dirección del eje del muelle resonante (50), por la dirección diametral de dicha segunda porción deextremo (50b), y por la dirección diametral ortogonal a dichas dos primeras direcciones, y también a lo largo deldesplazamiento angular de la segunda porción de extremo (50b) del muelle resonante (50) alrededor de dichas tresdirecciones ortogonales una a otra.

Disposición de montaje para un muelle resonante en un compresor de motor lineal

Campo de la invención La presente invención se refiere a una disposición de montaje para un muelle resonante en un compresor del tipo movido por un motor lineal y, más en concreto, a una disposición de montaje para un muelle resonante del tipo que acopla un conjunto móvil de compresión, es decir, un conjunto de medio de accionamiento de pistón-vástago, a un conjunto no resonante definido en general por un bloque de cilindro fijado en el interior de una envuelta de compresor.

Técnica anterior

Como se ilustra de forma ejemplar en la figura 1 de los dibujos anexos, los compresores, generalmente usados para refrigeración y movidos por un motor eléctrico del tipo lineal, incluyen una envuelta 1, generalmente hermética y que aloja un conjunto no resonante incluyendo un bloque 10 que puede ir montado en la envuelta 1 por medio de muelles de suspensión 11, tal como por ejemplo, muelles helicoidales.

El bloque 10 incorpora un cilindro 12 en cuyo interior se define una cámara de compresión 13, que tiene un extremo 13a generalmente cerrado por una chapa de válvula 14 y por un cabezal 25, y un extremo opuesto abierto 13b a través del que va montado un pistón 20 que alterna en el interior de la cámara de compresión 13. El pistón 20 está acoplado, generalmente por medio de un vástago 30, a un medio de accionamiento 40 que lleva imanes 41 energizados por el motor lineal M que está montado en el bloque 10.

El motor lineal M es responsable de generar el accionamiento necesario para desplazar el pistón 20 en el interior de la cámara de compresión 13 del cilindro 12 y, en consecuencia, para comprimir el fluido refrigerante en forma de gas.

Al conjunto móvil, definido por el pistón, el vástago y el medio de accionamiento, está acoplado un muelle resonante 50 montado de manera que ejerza fuerzas axiales opuestas en el pistón 20, a su desplazamiento axial alternativo en el interior de la cámara de compresión 13. El muelle resonante 50 opera como una guía para el desplazamiento axial del pistón 20, actuando además en el conjunto móvil de compresión conjuntamente con el motor lineal M del compresor. El conjunto móvil de compresión y el muelle resonante definen el conjunto resonante del compresor.

En la construcción de la técnica anterior, ejemplificada en la figura 1, el muelle resonante 50 presenta una forma helicoidal que tiene una primera y una segunda porción de extremo 50a, 50b que se definen por extensiones de muelle dispuestas diametralmente, estando montadas dichas porciones de extremo respectivamente al conjunto móvil de compresión (generalmente al medio de accionamiento 50) por un primer medio de fijación MF1 y, al conjunto no resonante, por ejemplo al bloque 10 o a su estructura de soporte, por un segundo medio de fijación MF2.

En este tipo de construcción, como se ilustra en la figura 1 de los dibujos anexos, cada medio de fijación primero y segundo MF1, MF2 incluye una porción de base b1, b2, que está rígidamente montada al conjunto móvil y al conjunto no resonante, respectivamente, y una porción de cubierta t1, t2 a enroscar contra la porción de base respectiva b1, b2, para retener, entre dicha porción de base b1, b2 y la porción de cubierta t1, t2, respectivamente, la primera y la segunda porción de extremo 50a, 50b del muelle resonante 50. Las porciones de base y cubierta están configuradas para definir respectivas porciones de manguito que definen cunas cóncavas para el asiento de las porciones de extremo diametral 50a, 50b del muelle resonante 50. Este tipo de disposición de montaje presenta algunos inconvenientes, tal como la posibilidad de que haya intervalos y el requisito de unas dimensiones exactas, es decir, con reducidas tolerancias de fabricación y montaje.

En el tipo de disposición de montaje ilustrado en la figura 1, no es posible llevar a la práctica un ajuste dimensional longitudinal del conjunto resonante, es decir, de la distancia entre la parte superior del pistón 20 y la chapa de válvula 14 durante el montaje del compresor. Tampoco es posible llevar a la práctica cualquier ajuste rotacional del conjunto resonante alrededor del eje del muelle resonante 50. Solamente es posible, antes del apriete final de los tornillos, efectuar un ajuste desplazando lineal y angularmente las porciones de extremo del muelle resonante 50, en la dirección diametral ortogonal al eje del muelle y alrededor del eje de dichas porciones de extremo 50a del muelle 50.

Así, en dichas disposiciones de montaje de la técnica anterior, el dimensionamiento y el montaje de las partes definidas por el pistón 20, el vástago 30, el medio de accionamiento 40 y el muelle resonante 50, se tienen que hacer con tolerancias estrictas, que son de ejecución compleja y cara para garantizar dos condiciones de montaje que se consideran fundamentales para la correcta operación del compresor y que pueden ser definidas de la siguiente manera:

-en primer lugar, la posición de la parte superior del pistón en relación a la chapa de válvula, en la condición de montaje, para permitir que el pistón se aproxime, todo lo posible, a la chapa de válvula en la condición de punto

muerto superior, es decir, en la condición de fin de carrera de compresión, con el fin de minimizar el volumen muerto de gas refrigerante en el interior de la cámara de compresión y, así, minimizar las pérdidas de eficiencia del compresor; y

-en segundo lugar, la alineación del pistón en relación al cilindro, con el fin de minimizar la carga en el soporte (aceite o neumático) .

Sin embargo, para obtener la distancia correcta desde la parte superior del pistón a la parte superior del cilindro, durante el proceso de montaje, hay que mantener una serie de pequeñas tolerancias, de modo que la tolerancia final de dicha distancia permanezca dentro de niveles aceptables. Además, para obtener la alineación correcta del pistón en relación al cilindro, hay que mantener los mismos niveles bajos para las tolerancias ortogonales al eje principal del compresor. Esto implica altos costos de fabricación de los componentes implicados.

El pistón 20 está acoplado al medio de accionamiento 40 con el fin de permitir la transferencia de fuerzas entre ellos y el desplazamiento del pistón 20, según una dirección axial coincidente con el eje de la cámara de compresión 13, con el fin de minimizar las fuerzas de reacción transversales del bloque 10 contra el pistón 20. Tales fuerzas de reacción transversales del bloque 10 contra el pistón 20 puede provocar un excesivo rozamiento entre el pistón y el bloque de cilindro, que da lugar a: un aumento del consumo de energía, con la consiguiente reducción de la eficiencia del compresor; un desgaste acelerado de los componentes sometidos a niveles de rozamiento más grandes, reduciendo la vida útil del compresor; y la presencia de ruido debido al rozamiento.

Los problemas antes mencionados hacen deseable una disposición para montar las partes definidas por el pistón, el vástago, el medio de accionamiento y el bloque de cilindro que garantice, por medio de partes componentes con tolerancias de fabricación y montaje relativamente mayores, la alineación del pistón al eje del cilindro, así como una correcta colocación de la parte superior del pistón en relación a la chapa de válvula, en la condición de montaje o estacionaria del pistón.

Una solución a dichas dificultades al montar el muelle resonante en un compresor lineal se propone en la Solicitud de Patente brasileña P10705541-2, del solicitante de la presente invención, que corresponde a la Solicitud de Patente Internacional número PCT/BR 2008/000364, publicada como WO 2009/07 6734 A1. La reivindicación 1 se limita a la forma de dos partes debido a la descripción de este documento.

Según dicha solución de la técnica anterior, el muelle resonante tiene una primera porción de extremo fijada al bloque de cilindro del compresor por un primer medio de fijación, y una segunda porción de extremo fijada a un conjunto móvil definido por el pistón, el vástago y el medio de accionamiento, por un segundo medio de fijación.

En dicha construcción previa, al menos uno del primer y el segundo medio de fijación incluye: una porción de soporte previamente fijada, por un primer lado, alrededor de una de las porciones de extremo del muelle resonante y que tiene, en un lado opuesto, una cara de fijación; y una porción de recepción de soporte previamente montada, por un lado, a una de las partes del bloque de cilindro y del conjunto móvil, y que tiene, en un lado opuesto, una cara de unión. Dichas caras de fijación y unión de la porción de soporte y la porción... [Seguir leyendo]

1. Un compresor de motor lineal del tipo que incluye, en el interior de una envuelta (1) : un bloque (10) que define un cilindro (12) ; un conjunto móvil formado por un pistón (20) que alterna en el cilindro (12) , un medio de accionamiento (40) y un vástago (30) que acopla el pistón (20) al medio de accionamiento (40) ; y un muelle resonante (50) que tiene una primera y una segunda porción de extremo (50a, 50b) que están dispuestas según una dirección diametral y montadas, respectivamente, al conjunto móvil (20, 30, 40) , de manera coaxial, por un primer medio de fijación (MF1) y, al bloque (10) , por un segundo medio de fijación (MF2) , fijándose éste último al bloque (10) y a la segunda porción de extremo (50b) del muelle resonante (50) , caracterizado porque dicho segundo medio de fijación (MF2) fija dicha segunda porción de extremo (50b) al bloque (10) , en una posición relativa regulable definida a lo largo del desplazamiento del muelle resonante (50) en relación al bloque (10) , en tres direcciones ortogonales una a otra y definidas por la dirección del eje del muelle resonante (50) , por la dirección diametral de dicha segunda porción de extremo (50b) , y por la dirección diametral ortogonal a dichas dos primeras direcciones, y también a lo largo del desplazamiento angular de la segunda porción de extremo (50b) del muelle resonante (50) alrededor de dichas tres direcciones ortogonales una a otra.

2. El compresor de motor lineal según la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo medio de fijación (MF2) está fijado al bloque (10) en una posición definida a lo largo de un desplazamiento lineal y un desplazamiento angular de dicho segundo medio de fijación (MF2) en relación al bloque (10) , respectivamente, en la dirección del eje del muelle resonante (50) y alrededor de un eje diametral al muelle resonante (50) y ortogonal al eje de éste último y a la dirección diametral de dicha segunda porción de extremo (50b) , fijándose éste último al segundo medio de fijación (MF2) en una posición definida a lo largo de un desplazamiento lineal del muelle resonante (50) en la dirección diametral de dicha segunda porción de extremo (50b) y en una dirección diametral ortogonal a la dirección de dicha segunda porción de extremo (50b) , y a lo largo de un desplazamiento angular del muelle resonante (50) alrededor de dicha dirección diametral de dicha segunda porción de extremo (50b) y alrededor de la dirección del eje del muelle resonante (50) .

3. El compresor de motor lineal según la reivindicación 2, caracterizado porque el segundo medio de fijación (MF2) incluye: un cuerpo base (70) montado en el bloque (10) en una posición definida a lo largo de su desplazamiento lineal y a lo largo de su desplazamiento angular, respectivamente, en la dirección del eje del muelle resonante (50) y alrededor de un eje diametral al muelle resonante (50) y ortogonal a la dirección diametral de dicha segunda porción de extremo (50b) ; un cuerpo intermedio (80) asentado contra el cuerpo base (70) , de manera que sea desplazado, linealmente, en una dirección diametral ortogonal a la dirección de dicha segunda porción de extremo (50b) y, angularmente, alrededor de la dirección del eje del muelle resonante (50) , presentando dicho cuerpo intermedio (80) una cara opuesta a la cara a asentar en el cuerpo base (70) , en el que asienta la segunda porción de extremo (50b) del muelle resonante (50) ; y un cuerpo superior (90) montado en el cuerpo base (70) , con el fin de empujar la segunda porción de extremo (50b) del muelle resonante (50) contra dicha cara opuesta del cuerpo intermedio (80) y éste último contra el cuerpo base (70) .

4. El compresor de motor lineal según la reivindicación 3, caracterizado porque dicha cara opuesta del cuerpo intermedio (80) está provista de un rebaje (82) en el que asienta la segunda porción de extremo (50b) del muelle resonante (50) , estando unido dicho cuerpo superior (90) al cuerpo base (70) , con el fin de empujar la segunda porción de extremo (50b) del muelle resonante (50) en el rebaje (82) del cuerpo intermedio (80) .

5. El compresor de motor lineal según cualquiera de las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque el bloque (10) presenta dos salientes longitudinales (15) diametralmente opuestos en relación al cilindro (12) y presentando cada uno un extremo libre provisto de una ranura longitudinal (16) , presentando dicho cuerpo base (70) caras de extremo opuesto (70a) , una cara delantera (70b) y dos agujeros coaxiales (71) , facilitándose cada uno a partir de una cara de extremo (70a) , para recibir y retener un tornillo (17) montado a través de la ranura (16) de un saliente longitudinal

(15) del bloque (10) .

6. El compresor de motor lineal según la reivindicación 5, caracterizado porque el cuerpo intermedio (80) presenta una cara trasera (80a) , a asentar contra la cara delantera (70b) del cuerpo base (70) , y una cara delantera (80b) , incorporando una de las partes de la cara trasera (80a) del cuerpo intermedio (80) y de la cara delantera (70b) del cuerpo base (70) un saliente ortogonal (81) , en forma de un pasador cilíndrico, a montar y guiar en el interior de un rebaje oblongo (72) dispuesto en una de las partes definidas por la cara delantera (70b) del cuerpo base (70) y por la cara trasera (80a) del cuerpo intermedio (80) , teniendo dicho rebaje oblongo (72) su eje longitudinal paralelo al eje común de los agujeros (71) y ortogonal a la dirección diametral de la segunda porción de extremo (50b) del muelle resonante (50) .

7. El compresor de motor lineal según la reivindicación 6, caracterizado porque el saliente ortogonal (81) es coaxial

o aproximadamente coaxial al eje del conjunto móvil de compresión (20, 30, 40) .

8. El compresor de motor lineal según cualquiera de las reivindicaciones 5, 6 o 7, caracterizado porque el cuerpo superior (90) presenta una cara trasera (90a) y una cara delantera (90b) unidas una a otra por al menos dos agujeros pasantes (91) axialmente alineados a respectivos agujeros roscados (73) dispuestos en el cuerpo base (70)

desde su cara delantera (70b) , recibiendo cada agujero pasante (91) un tornillo (92) a fijar en el interior de un agujero roscado respectivo (73) del cuerpo base (70) .

9. El compresor de motor lineal según la reivindicación 8, caracterizado porque una de las partes definidas por el

cuerpo base (70) y el cuerpo superior (90) incorpora, en su cara (70b, 90a) girada a la otra de dichas partes, un espaciador (75) que sobresale en dirección a la otra parte, a asentar encima al apretar el tornillo adyacente (92) .

10. El compresor de motor lineal según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el primer medio de fijación (MF1) incluye dos porciones de soporte (60) opuestas una a otra y cada una provista de un rebaje (61) en forma de una cuna cóncava, en la que se aloja parcialmente una extensión respectiva de la primera porción de extremo (50a) del muelle resonante (50) , incorporándose dichas porciones de soporte (60) al medio de accionamiento (40) y estando asociadas con al menos un medio de apriete (62) , capaz de empujar una porción de soporte (60) contra la otra, alrededor de la primera porción de extremo (50a) del muelle resonante (50) .

11. El compresor de motor lineal según la reivindicación 10, caracterizado porque el medio de accionamiento (40) incluye un bastidor (42) en forma de una pinza con dos brazos (43) , teniendo cada brazo un extremo de base (43a) fijado al otro brazo (43) y un extremo libre (43b) que lleva, en una sola pieza, una porción respectiva de soporte (60) .

12. El compresor de motor lineal según la reivindicación 11, caracterizado porque cada una de las porciones de soporte (60) presenta un agujero (63) desplazado en relación al rebaje adyacente (61) y construido para recibir el medio de apriete (62) en forma de un tornillo, estando dispuestos dichos agujeros (63) según el mismo eje ortogonal al eje del rebaje (61) .

13. El compresor de motor lineal según la reivindicación 12, caracterizado porque el muelle resonante (50) está

formado por dos alambres de muelle interpuestos, con el mismo diámetro y teniendo sus porciones de extremo adyacente coaxiales una a otra y dispuestas según una dirección diametral ortogonal al eje del muelle resonante (50) , con el fin de definir, conjuntamente, la primera y la segunda porción de extremo (50a, 50b) del muelle resonante (50) .