Sistema de accionamiento de válvula para una válvula de aspiración de un compresor de gas para equipos de refrigeración.

Compresor de gas (1) que tiene una válvula de admisión (5) que comprende un sistema para el accionamiento enla válvula de admisión (5),

comprendiendo el compresor de gas (1) por lo menos:

- un conjunto formado por un cilindro (2) y un pistón (3);

- un motor eléctrico (4) asociado operativamente a dicho conjunto, pudiendo proporcionar el motoreléctrico (4) un movimiento axial del pistón (3) para comprimir el gas en el interior del cilindro (2),estando configurada la válvula de admisión (5) para permitir la entrada de gas en el interior del cilindro(2) al moverse axialmente el pistón (3) en una primera dirección axial;

- una válvula de descarga (6) configurada para permitir la salida del gas desde el interior del cilindro(2) al moverse axialmente el pistón (3) en una segunda dirección axial opuesta a la primera direcciónaxial,

- un elemento actuador (7) asociado operativamente a la válvula de admisión (5),estando caracterizado el sistema por el hecho de que comprende por lo menos:

- un primer elemento móvil principal (8, 24, 38) asociado operativamente a un rotor (25) del motoreléctrico (4), y

- un segundo elemento móvil principal (9, 26, 39) asociado operativamente al primer elemento móvilprincipal (8, 24, 38) y al elemento actuador (7),

estando configurados el primer elemento móvil principal (8, 24, 38) y el segundo elemento móvil principal (9, 26, 39)para interactuar entre sí para mantener la válvula de admisión (5) abierta cuando el motor eléctrico (4) se detiene yse pone en marcha y, además, para permitir la apertura y el cierre de la válvula de admisión (5) en el régimen detrabajo del motor eléctrico (4).

Sistema de accionamiento de válvula para una válvula de aspiración de un compresor de gas para equipos de refrigeración La presente invención se refiere a un compresor de gas que tiene una válvula de admisión que comprende un sistema para el accionamiento en la válvula de admisión. Más concretamente, la presente invención se refiere a un sistema capaz de permitir la puesta en marcha en condiciones en las que la presión de aspiración (entrada) y la presión de descarga (salida) de gas en un compresor de gas no están igualadas.

Antecedentes de la invención Actualmente es común el uso de conjuntos de pistón (émbolo) y cilindro accionados por motores eléctricos para aplicación, por ejemplo, a compresores de gas de equipos de refrigeración, tales como refrigeradores, congeladores y aparatos de aire acondicionado industriales/comerciales/domésticos.

En estos tipos de compresores, el motor eléctrico acciona el pistón el cual, a su vez, se mueve en el interior del cilindro en un movimiento oscilante axial (hacia adelante y hacia atrás) , para así comprimir y descomprimir el gas. Normalmente, en la cabeza de este cilindro se encuentran situadas las válvulas de aspiración y de descarga de gas, cuyas válvulas respectivamente regulan la entrada de gas a baja presión y la salida de gas a alta presión desde el interior del cilindro. El movimiento axial del pistón en el interior del cilindro del compresor comprime el gas admitido por la válvula de aspiración, aumentando su presión y descargándolo a través de la válvula de descarga a una zona de alta presión. Alternativamente, existen configuraciones de compresores en las que la válvula de aspiración se encuentra situada en el propio pistón.

La figura 1 ilustra una gráfica que relaciona la presión de entrada (aspiración) de un compresor de gas con la presión de salida (descarga) , en la que la curva ER representa una curva estándar del equipo de refrigeración y la curva C representa una curva estándar del funcionamiento del compresor aislado de cualquier equipo o sistema de refrigeración. Cabe señalar que la curva ER representa el comportamiento del equipo de refrigeración en el período de bajada del compresor (tiempo en el que la temperatura interior del equipo de refrigeración disminuye hasta que se alcanza una temperatura preestablecida o tiempo que ha transcurrido desde la puesta en marcha del compresor hasta que se alcanza la situación de régimen) .

La línea P representa la presión de igualación del sistema en vista de la carga de gas y la temperatura ambiente. Cabe señalar que en la línea P, la presión de aspiración (entrada) y la presión de descarga (salida) son iguales. Por lo tanto, si la relación entre la presión de aspiración y la presión de descarga no es compatible con la línea P al ponerse en marcha el compresor, éste se encontrará en estado de rotor bloqueado, es decir, el compresor no podrá ponerse en marcha incluso si está siendo activado y, en consecuencia, el equipo de refrigeración no funcionará como se espera.

En la curva ER puede observarse que la presión de descarga aumenta rápidamente hasta que alcanza aproximadamente 11 bar, mientras que la presión de aspiración disminuye a tasas inferiores hasta aproximadamente 3, 5 bar. Desde este punto (primer punto de inflexión en la curva) , la presión de descarga aumenta a tasas inferiores de hasta un valor máximo (segundo punto de inflexión) , aproximadamente 14 bar, para, a continuación, (tercer punto de inflexión) , disminuir lentamente hasta un valor de régimen permanente. En este período, la presión de aspiración comienza a descender rápidamente hasta un valor de aproximadamente 1, 3 bar, aumentando lentamente de nuevo con la presión de descarga hasta un máximo de aproximadamente 1, 9 bar, a partir de lo cual empieza a descender suavemente hasta que se consigue un estado de equilibrio (régimen) .

En la condición en que la curva ER corta la curva C, existe la situación no deseada cuando el compresor se invierte, una vez que el motor eléctrico no tiene suficiente par para proporcionar el correcto funcionamiento del compresor. Esta interceptación (intersección) puede ocurrir entre el instante en que el compresor se pone en marcha y el punto de inflexión de la primera curva ER. Tras la inversión, el motor deja de funcionar y la relación entre la presión de aspiración y la presión de descarga no sigue la línea P y, por lo tanto, el rotor del motor se bloquea, y el compresor no puede ponerse en marcha. La puesta en marcha del compresor sólo será posible cuando la presión de aspiración y la presión de descarga se igualen, es decir, cuando la relación entre estas presiones sea de acuerdo con la línea P.

Por lo tanto, un problema comúnmente observado en los motores eléctricos de los compresores es cuando se invierten en la bajada. Además, bajo esta condición de rotor bloqueado, se solicitará el protector térmico del motor eléctrico, lo cual es, evidentemente, una situación no deseada.

Además, si el suministro de energía eléctrica al compresor se interrumpe poco tiempo, la presión de aspiración no se iguala con la presión de descarga (condición establecida por la línea P) y, en consecuencia, el compresor no será capaz de ponerse en marcha. Debido a eso, se solicita el protector térmico del motor eléctrico, y será necesario esperar un cierto tiempo para que las presiones de aspiración y descarga se igualen.

Por lo tanto, en vista de todos los problemas mencionados anteriormente, actualmente los motores eléctricos de los compresores se sobredimensionan con el fin de disponer la curva C lejos de la curva ER de modo que su funcionamiento no se vea deteriorado y, por lo tanto, es necesario utilizar un motor con mayor capacidad, más costoso, que también ocupa un espacio más grande (motor sobredimensionado para evitar la intersección entre las curvas C y ER) .

Además, considerando que los compresores normalmente se encuentran montados sobre muelles, es común observar su excesiva vibración y un alto nivel de ruido que se produce principalmente por el impacto del motor en la carcasa, al desconectarse (detenerse) , una vez, ya que el movimiento del pistón no se detiene inmediatamente cuando se requiere que se detenga debido a la fuerza de inercia, y sigue intentando comprimir el gas. Sin embargo, después de un cierto tiempo, esta fuerza de inercia ya no es suficiente para realizar la apertura/cierre de las válvulas. De esta manera, el gas queda retenido en el interior del cilindro y, por lo tanto, su compresión no se realiza de manera adecuada ni suave, haciendo que el compresor vibre indeseablemente. Debido a esto, muchos compresores tienen carcasas con un sobredimensionamiento de las dimensiones externas, para disponerlos lo más lejos posible de los motores, con el fin de evitar el impacto sobre estos. Sin embargo, este sobredimensionamiento de la carcasa hace que el compresor sea difícil de transportar, aparte de que es necesario un espacio más grande para su instalación en el interior del equipo de refrigeración. Además, el espacio creado entre la carcasa y el motor hace que las piezas, partes y componentes internos del compresor sean más fáciles de romper cuando éste se transporta.

El documento US 2007/272890, que muestra un sistema que presenta las características técnicas definidas en el preámbulo de la reivindicación 1, describe una válvula que comprende un actuador electromagnético que tiene un solenoide. El solenoide comprende por lo menos un núcleo, en el que el núcleo es un núcleo en forma de “E” o un núcleo en forma de “U” y una placa de anclaje. El solenoide comprende, además, por lo menos una bobina dispuesta en el interior del núcleo y conectada a un conjunto de electrónica de potencia para suministrar corriente a las bobinas. El actuador comprende, además, un émbolo conectado a la placa de anclaje y por lo menos un muelle configurado para guiar al émbolo. La apertura y cierre de la válvula se controla mediante el paso de corriente a través de la bobina y la válvula se utiliza en un compresor.

El documento US 2004/086406 describe un compresor hermético que incluye un bloque de cilindros que tiene un cilindro en el cual un pistón tiene un movimiento alternativo; una cabeza conectada a un bloque de cilindros para sellar el cilindro, presentando la cabeza un orificio de entrada y estando dividida mediante una separación en una primera y una segunda cámara de descarga que sirven de trayectoria de salida. Un conjunto de válvula formado entre el bloque de cilindros y la cabeza controla la salida y la entrada de refrigerante al cilindro según diferentes presiones del refrigerante dentro y fuera del cilindro.

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1. Compresor de gas (1) que tiene una válvula de admisión (5) que comprende un sistema para el accionamiento en la válvula de admisión (5) , comprendiendo el compresor de gas (1) por lo menos:

- un conjunto formado por un cilindro (2) y un pistón (3) ;

- un motor eléctrico (4) asociado operativamente a dicho conjunto, pudiendo proporcionar el motor eléctrico (4) un movimiento axial del pistón (3) para comprimir el gas en el interior del cilindro (2) , estando configurada la válvula de admisión (5) para permitir la entrada de gas en el interior del cilindro

(2) al moverse axialmente el pistón (3) en una primera dirección axial;

- una válvula de descarga (6) configurada para permitir la salida del gas desde el interior del cilindro

(2) al moverse axialmente el pistón (3) en una segunda dirección axial opuesta a la primera dirección axial,

- un elemento actuador (7) asociado operativamente a la válvula de admisión (5) ,

estando caracterizado el sistema por el hecho de que comprende por lo menos:

- un primer elemento móvil principal (8, 24, 38) asociado operativamente a un rotor (25) del motor eléctrico (4) , y

- un segundo elemento móvil principal (9, 26, 39) asociado operativamente al primer elemento móvil principal (8, 24, 38) y al elemento actuador (7) ,

estando configurados el primer elemento móvil principal (8, 24, 38) y el segundo elemento móvil principal (9, 26, 39) para interactuar entre sí para mantener la válvula de admisión (5) abierta cuando el motor eléctrico (4) se detiene y se pone en marcha y, además, para permitir la apertura y el cierre de la válvula de admisión (5) en el régimen de trabajo del motor eléctrico (4) .

2. Compresor de gas (1) que tiene una válvula de admisión (5) que comprende un sistema para el accionamiento en la válvula de admisión (5) según la reivindicación 1, estando caracterizado el sistema por el hecho de que los elementos móviles comprenden:

-un elemento elástico (8) que presenta un primer extremo (43) y un segundo extremo (44) , estando asociado el primer extremo (43) del elemento elástico (8) a un eje secundario (21) , estando asociado operativamente el eje secundario (21) a un eje (33) o rotor (25) del motor eléctrico (4) , siendo capaz el elemento elástico (8) de descomprimirse en el régimen de trabajo del motor eléctrico, (4) siendo capaz el elemento elástico (8) de comprimirse cuando el motor (4) se detiene o se pone en marcha;

- un elemento semiarqueado (9) asociado al segundo extremo (44) del elemento elástico (8) , siendo capaz el elemento semiarqueado (8) de moverse angularmente en una primera dirección angular al descomprimirse el elemento elástico (8) , siendo capaz el elemento semiarqueado (9) de moverse angularmente en una segunda dirección angular, opuesta a la primera dirección angular, al comprimirse el elemento elástico (9) ; y

- un elemento auxiliar (18) asociado operativamente al elemento semiarqueado (9) y al elemento actuador (7) , siendo capaz el segundo elemento auxiliar (18) de moverse axialmente en una primera dirección axial al moverse el elemento semiarqueado (9) en la primera dirección angular para tirar del elemento actuador (7) , y siendo capaz el elemento auxiliar (18) de moverse axialmente en una segunda dirección axial, opuesta a la primera dirección axial, al moverse el elemento semiarqueado

(9) en la segunda dirección angular para empujar el elemento actuador (7) .

3. Compresor de gas (1) que tiene una válvula de admisión (5) que comprende un sistema para el accionamiento en la válvula de admisión (5) según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que:

- el elemento auxiliar (18) tiene una cavidad forma de "U" que comprende una abertura (10) , una primera pared lateral (11) y una segunda pared lateral (12) ; y

- el elemento semiarqueado (9) tiene por lo menos un saliente ortogonal (13) asociable al elemento auxiliar (18) por la abertura (10) , en el que el saliente ortogonal (13) ejerce presión sobre la primera pared lateral (11) al moverse el elemento semiarqueado (9) en la primera dirección angular y el saliente ortogonal (13) ejerce presión sobre la segunda pared lateral (12) al moverse el elemento semiarqueado (9) en la segunda dirección angular.

4. Compresor de gas (1) que tiene una válvula de admisión (5) que comprende un sistema para el accionamiento en la válvula de admisión (5) según la reivindicación 2 o 3, caracterizado por el hecho de que comprende un dispositivo biestable (14) asociado al elemento auxiliar (18) y al elemento actuador (7) , estando dispuesto el dispositivo biestable (14) entre el elemento auxiliar (18) y el elemento actuador (7) , comprendiendo el dispositivo biestable (14) por lo menos:

- un primer elemento limitador (15) ;

- un segundo elemento limitador (16) dispuesto sustancialmente en paralelo con el primer elemento limitador (15) ; y

- un elemento magnético biestable (17) asociable al primer elemento limitador (15) y al segundo elemento limitador (16) ,

caracterizado por el hecho de que el elemento magnético biestable (17) es asociable de manera estable al primer elemento limitador (15) para establecer el final del desplazamiento del elemento auxiliar (18) en la primera dirección axial, y, el elemento magnético biestable (17) es asociable de manera estable al segundo elemento limitador (16) para establecer el final del desplazamiento del elemento auxiliar (18) en la primera dirección axial.

5. Compresor de gas (1) que tiene una válvula de admisión (5) que comprende un sistema para el accionamiento en la válvula de admisión (5) según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por el hecho de que el elemento elástico (8) , el elemento semiarqueado (9) y el elemento auxiliar (18) están dispuestos sobre una placa de soporte (19) colocada en el motor eléctrico (4) , comprendiendo la placa de soporte (19) un orificio capaz de permitir el paso del eje secundario (21) .

6. Compresor de gas (1) que tiene una válvula de admisión (5) que comprende un sistema para el accionamiento en la válvula de admisión (5) según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que comprende por lo menos un elemento de tope (20) dispuesto sobre la placa de soporte (19) , siendo capaz el elemento de tope (20) de quedar asociado a un primer extremo (22) del elemento de semiarqueado (9) para establecer el final del movimiento angular del elemento semiarqueado (9) en la primera dirección, comprendiendo también el elemento semiarqueado (9) un segundo extremo (23) capaz articularse en la placa de soporte (19) .

7. Compresor de gas (1) que tiene una válvula de admisión (5) que comprende un sistema para el accionamiento en la válvula de admisión (5) según la reivindicación 1, estando caracterizado el sistema por el hecho de que los elementos móviles comprenden:

- un primer elemento magnético de arrastre (24) asociado operativamente a un rotor (25) del motor eléctrico (4) , siendo capaz el primer elemento magnético de arrastre (24) de moverse axialmente en una primera dirección axial en el régimen de trabajo del motor eléctrico (4) , y siendo capaz el primer elemento magnético de arrastre (24) de moverse axialmente en una segunda dirección axial, opuesta a la primera dirección axial, al detenerse el rotor (25) del motor eléctrico (4) ; y

- un brazo móvil (26) asociado operativamente al primer elemento magnético de arrastre (24) y al elemento actuador (7) , siendo capaz el brazo móvil (26) de moverse angularmente en una primera dirección angular al desplazarse el primer elemento magnético de arrastre (24) en la primera dirección axial para tirar del elemento actuador (7) , y, siendo capaz el brazo móvil (26) de moverse angularmente en una segunda dirección angular, opuesta a la primera dirección angular, al desplazarse el primer elemento magnético de arrastre (24) en la segunda dirección axial para empujar el elemento actuador (7) .

8. Compresor de gas (1) que tiene una válvula de admisión (5) que comprende un sistema para el accionamiento en la válvula de admisión (5) según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que el brazo móvil (26) presenta un primer extremo (27) y un segundo extremo (28) , estando asociado operativamente el primer extremo (27) del brazo móvil (26) al primer elemento magnético de arrastre (24) , siendo capaz el primer elemento magnético de arrastre (24) de ejercer presión sobre el primer extremo (27) del brazo móvil (26) , estando asociado operativamente el segundo extremo (28) del brazo móvil (26) al elemento actuador (7) , siendo capaz el segundo extremo (28) del brazo móvil (26) de ejercer presión sobre el elemento actuador (7) , en el que el segundo extremo (28) del brazo móvil (26) se desplaza axialmente en una dirección opuesta al movimiento del primer extremo (27) del brazo móvil

(26) al desplazarse el primer elemento magnético de arrastre (24) .

9. Compresor de gas (1) que tiene una válvula de admisión (5) que comprende un sistema para el accionamiento en la válvula de admisión (5) según la reivindicación 7 o 8, caracterizado por el hecho de que comprende un primer dispositivo monoestable (29) dispuesto entre el primer elemento magnético de arrastre (24) y el brazo móvil (26) , comprendiendo el primer dispositivo monoestable (29) por lo menos:

- un primer limitador superior (30) ;

- un primer elemento magnético monoestable (31) asociable al primer limitador superior (30) ,

en el que el primer elemento magnético monoestable (31) es asociable de manera estable al primer limitador superior (30) para establecer el final del desplazamiento del primer elemento magnético de arrastre (24) en la primera dirección axial.

10. Compresor de gas (1) que tiene una válvula de admisión (5) que comprende un sistema para el accionamiento en la válvula de admisión (5) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los elementos móviles comprenden:

- un segundo elemento magnético de arrastre (38) asociado operativamente a un segundo elemento de un actuador eléctrico (47) y a un rotor (25) del motor eléctrico (4) , siendo capaz el segundo elemento magnético de arrastre (38) de moverse axialmente en una primera dirección en el régimen de trabajo del motor eléctrico (4) para activar el segundo elemento del actuador eléctrico (47) , y, siendo capaz el segundo elemento magnético de arrastre (38) de moverse axialmente en una segunda dirección, opuesta a la primera dirección axial, al pararse el rotor (25) del motor eléctrico (4) para desactivar el segundo elemento del actuador eléctrico (47) ; y

- un segundo elemento electromecánico (39) asociado operativamente al segundo elemento del actuador eléctrico (47) y al elemento actuador (7) , siendo capaz el segundo elemento electromecánico

(39) de moverse axialmente en una primera dirección axial, al activarse el segundo elemento del actuador eléctrico (47) , para tirar del elemento actuador (7) , siendo capaz el segundo elemento electromecánico (39) de moverse axialmente en una segunda dirección axial, opuesta a la primera dirección axial, al desactivarse el segundo elemento del actuador eléctrico (47) , para empujar el elemento actuador (7) .

11. Compresor de gas (1) que tiene una válvula de admisión (5) que comprende un sistema para el accionamiento en la válvula de admisión (5) según la reivindicación 10, caracterizado por el hecho de que comprende un segundo dispositivo monoestable (45) dispuesto en el segundo elemento magnético de arrastre (38) y el segundo elemento electromecánico (39) , comprendiendo el segundo dispositivo monoestable (45) por lo menos:

- un segundo limitador superior (46) ;

- un segundo elemento magnético monoestable asociable al segundo limitador superior (46) ,

en el que el segundo elemento magnético monoestable es asociable de manera estable al segundo limitador superior (46) para establecer el final del desplazamiento del segundo elemento magnético de arrastre (38) en la primera dirección axial.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

Esta lista de referencias citadas por el solicitante es únicamente para la comodidad del lector. No forma parte del 5 documento de la patente europea. A pesar del cuidado tenido en la recopilación de las referencias, no se pueden excluir errores u omisiones y la EPO niega toda responsabilidad en este sentido.

Documentos de patentes citados en la descripción • US 2007272890 A • US 2004086406 A