Máquina de expansión del tipo de caracol.

Una máquina de expansión del tipo de caracol en la que un ciclo de refrigeración está constituido con un mecanismo de compresión principal (11a) para comprimir un refrigerante,

un enfriador de gas (2) para enfriar el refrigerante y un evaporador (4) para evaporar el refrigerante;

comprendiendo dicha máquina de expansión (1) del tipo de caracol:

un mecanismo de expansión (5) dispuesto dentro de un recipiente hermético (10) y que incluye un caracol orbitante (52) y un primer caracol fijo (51) para expandir un refrigerante desde dicho enfriador de gas (2) y recuperar potencia; y

un mecanismo de sub-compresión 6 del tipo de caracol dispuesto dentro del citado recipiente hermético (10) y que incluye un caracol orbitante (62) que tiene una placa de base (52a) en común con el caracol orbitante (52) de dicho mecanismo de expansión (5) y acoplada con un segundo caracol fijo (61) para comprimir el refrigerante comprimido por el citado mecanismo de compresión principal (11a) mediante la potencia recuperada por dicho mecanismo de expansión (5);

en la que dicho primer caracol fijo (51) y dicho segundo caracol fijo (61) definen dentro del citado recipiente hermético (10) un espacio superior (70), un espacio (71) de movimiento de caracol orbitante y un espacio inferior (72); el citado mecanismo de sub-compresión (6) tiene una lumbrera de descarga (14) abierta dentro de dicho espacio superior (70);

dicho espacio superior (70) y dicho espacio inferior (72) están conectados entre sí por un trayecto (17a, 17b, 17c) de flujo de aceite;

una junta (23a) circunferencial exterior está dispuesta entre el citado caracol fijo (61) y el citado caracol orbitante (62) de dicho mecanismo de sub-compresión 6;

dicho trayecto (17a, 17b, 17c) de flujo de aceite es un orificio (17c) de retorno de aceite que comunica entre sí 25 dicho espacio superior (70) y dicho espacio inferior (72) sin pasar a través de dicho espacio (71) de movimiento de caracol orbitante; y

en la que dicho espacio (71) de movimiento de caracol orbitante está a una presión expandida y cada uno de dicho espacio superior (70) y dicho espacio inferior (72) está a una presión comprimida del citado mecanismo de sub-compresión (6). 30

DESCRIPCIÓN

Máquina de expansión del tipo de caracol

CAMPO TÉCNICO 5

Esta invención se refiere a una máquina de expansión del tipo de caracol o voluta pare recuperar potencia mediante la expansión de un refrigerante y utilizándola en compresión.

TÉCNICA ANTERIOR 10

En una máquina convencional de expansión del tipo de caracol, una cámara de compresión de medios de compresión está definida por un primer caracol fijo y un caracol orbitante, por una parte, y una cámara de expansión de medios de expansión está definida por un segundo caracol fijo y el caracol orbitante. El caracol orbitante está conectado a un cigüeñal para ser accionado en un movimiento orbitante por un motor montado en el cigüeñal 15 mientras está soportado para no efectuar un movimiento de giro. Así mismo, una lumbrera de descarga de un mecanismo de compresión y una lumbrera de succión de un mecanismo de expansión están conectadas respectivamente de manera directa a un extremo de tubos para la conexión al intercambiador de calor, con lo que la lumbrera de succión del mecanismo de compresión y la lumbrera de descarga del mecanismo de expansión están definidas en un paso distante del mecanismo de soporte (véase la Publicación de Patente japonesa No. 07-037857) . 20

Una tal máquina de expansión tiene una estructura en la que un mecanismo de expansión para expandir el refrigerante y un mecanismo de sub-compresión accionados por una potencia recuperada para participar en una parte del proceso de compresión están acomodados dentro de un recipiente hermético, teniendo el recipiente hermético aceite lubricante mantenido en el mismo para las partes deslizantes. En el ciclo de refrigeración que utiliza 25 la citada máquina de expansión, el aceite lubricante está contenido en dos lugares del compresor principal y de la máquina de expansión, de manera que se debe controlar el nivel del aceite para no generar una carencia de aceite lubricante en la misma.

Por lo tanto, en el acondicionador de aire de refrigeración que utiliza la máquina de expansión convencional, la 30 presión dentro del recipiente hermético que contiene el mecanismo de expansión y el mecanismo de sub-compresión es hecha igual o sensiblemente igual a la presión de descarga del compresor principal, de manera que el mecanismo de expansión succiona el refrigerante desde la parte superior del recipiente de la máquina de expansión, y la máquina de compresión principal está provista, cuando la atmósfera dentro del recipiente del compresor principal está a la presión de succión, de una parte de succión del compresor por encima del nivel de 35 aceite, y es provista, cuando la atmósfera dentro del recipiente del compresor principal está a la presión de descarga, de una lumbrera de descarga del recipiente por encima del nivel del aceite, de manera que el aceite superfluo dentro del recipiente del compresor principal puede ser devuelto, junto con el refrigerante, al recipiente de la máquina de expansión a través de un circuito externo, como se describe en la Patente japonesa Abierta a la Inspección, No. 2004-325018. 40

En otro acondicionador de aire de refrigeración, la presión dentro del recipiente hermético que contiene el mecanismo de expansión y el mecanismo de sub-compresión se hace igual a la presión de descarga del sub-compresor de manera que el mecanismo de expansión aspira directamente el refrigerante desde el exterior del recipiente de la máquina de expansión y descarga directamente el refrigerante expandido hacia el exterior del 45 recipiente de expansión, y el compresor principal está provisto, cuando la atmósfera dentro del recipiente del compresor principal está a la presión de succión, de una lumbrera de succión del mecanismo de compresión por encima del nivel del aceite, y está provisto, cuando la atmósfera dentro del recipiente del compresor principal está a la presión de descarga, de una lumbrera de descarga desde el mecanismo de compresión por encima del nivel del aceite, de manera que el aceite superfluo dentro del recipiente del compresor principal puede ser devuelto, junto con 50 el refrigerante, al recipiente de la máquina de expansión a través de un circuito externo, como se describe en la Patente japonesa Abierta a la Inspección No. 2004-325019.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Sin embargo, en la máquina de expansión del tipo de caracol según se ha descrito anteriormente, el mecanismo de expansión debe ser hecho integral con la fuente de accionamiento, tal como un motor, de manera que se complica la estructura. También, bajo las condiciones de funcionamiento fuera del intervalo de diseño, el caudal o la presión diferencial del mecanismo de expansión deben ser disminuidos con el fin de igualar las velocidades de rotación del mecanismo de expansión y del mecanismo de compresión, planteando problemas que disminuyen la potencia de 60 recuperación. Además, puesto que la lumbrera de descarga del mecanismo de compresión y la lumbrera de succión del mecanismo de expansión están respectivamente conectadas de manera directa a un extremo del tubo conectado al intercambiador de calor, y la lumbrera de succión del mecanismo de compresión y la lumbrera de descarga del mecanismo de expansión están dispuestas a lo largo de una ruta distante del espacio en el que está dispuesto el mecanismo de soporte, ha existido el temor de que el aceite lubricante que circula junto con el gas refrigerante no sea suministrado a la parte deslizante del mecanismo de soporte, lo que ocasiona el quemado debido a la escasez de lubricación.

Así mismo, los acondicionadores de aire de refrigeración descritos en las Patentes japonesas Abiertas a la 5 Inspección, números 2004-325018 y 2004-325019 están ambos dispuestos de tal manera que el aceite de lubricación superfluo dentro del recipiente del compresor principal y del recipiente de la máquina de expansión es descargado junto con el refrigerante hacia el exterior del recipiente y que el aceite es desplazado desde el recipiente del compresor principal al recipiente de la máquina de expansión o desde el recipiente de la máquina de expansión al recipiente del compresor principal, de manera que, cuando el refrigerante es comprimido por el 10 compresor principal después de haber sido comprimido por el sub-compresor, el aceite que fluye desde el recipiente del compresor principal al recipiente de la máquina de expansión debe circular a través del intercambiador de calor del enfriador de gas, por lo que es de temer que se degrade el rendimiento del intercambio de calor debido al aceite lubricante arrastrado en el refrigerante.

Además, cuando se proporciona otra parte de recipiente, tal como un acumulador, o cuando el circuito de circulación es alargado debido a una tubería de prolongación, puede seer posible que el aceite lubricante permanezca en la parte de recipiente distinta del compresor principal o del recipiente de la maquina de expansión, o pueda precisar tiempo para moverse y el equilibrio del nivel de aceite no pueda ser mantenido y el recipiente del compresor principal o el recipiente de la máquina de expansión pueden resultar escasos de aceite lubricante. Cuando se incrementa la 20 cantidad de llenado inicial del aceite lubricante a la vista de las condiciones anteriores, la cantidad de aceite es constantemente superflua dentro del recipiente del compresor principal o de la máquina de expansión y la agitación genera pérdidas.

La presente invención ha sido creada para resolver los problemas anteriormente citados y tiene por objeto 25 proporcionar una máquina de expansión del tipo de caracol que sea de estructura sencilla y de mínima pérdida de potencia recuperada, que esté dispuesta de tal manera que la lubricación de la parte deslizante del mecanismo de soporte y el nivel de aceite de lubricación se controlen por movimiento directo del aceite de lubricación entre el recipiente del compresor principal y el recipiente de la máquina de expansión, y que sea de elevada eficacia bajo un amplio intervalo de las condiciones de funcionamiento y que sea fiable. 30

De acuerdo con la presente invención, la máquina de expansión del tipo de caracol comprende un mecanismo de expansión del tipo de caracol dispuesto dentro de un recipiente hermético y que incluye un caracol orbitante y un primer caracol fijo para expandir un refrigerante y recuperar potencia, y un mecanismo de sub-compresión del tipo de caracol dispuesto dentro de un recipiente hermético y que incluye un caracol orbitante que tiene una placa de 35 base en común con el caracol orbitante del citado mecanismo de expansión y acoplada con un segundo caracol fijo para comprimir el refrigerante por medio de la potencia recuperada por el... [Seguir leyendo]

1. Una máquina de expansión del tipo de caracol en la que un ciclo de refrigeración está constituido con un mecanismo de compresión principal (11a) para comprimir un refrigerante, un enfriador de gas (2) para enfriar el refrigerante y un evaporador (4) para evaporar el refrigerante; 5

comprendiendo dicha máquina de expansión (1) del tipo de caracol:

un mecanismo de expansión (5) dispuesto dentro de un recipiente hermético (10) y que incluye un caracol orbitante (52) y un primer caracol fijo (51) para expandir un refrigerante desde dicho enfriador de gas (2) y recuperar potencia; y 10

un mecanismo de sub-compresión 6 del tipo de caracol dispuesto dentro del citado recipiente hermético (10) y que incluye un caracol orbitante (62) que tiene una placa de base (52a) en común con el caracol orbitante (52) de dicho mecanismo de expansión (5) y acoplada con un segundo caracol fijo (61) para comprimir el refrigerante comprimido por el citado mecanismo de compresión principal (11a) mediante la potencia recuperada por dicho mecanismo de expansión (5) ; 15

en la que dicho primer caracol fijo (51) y dicho segundo caracol fijo (61) definen dentro del citado recipiente hermético (10) un espacio superior (70) , un espacio (71) de movimiento de caracol orbitante y un espacio inferior (72) ;

el citado mecanismo de sub-compresión (6) tiene una lumbrera de descarga (14) abierta dentro de dicho espacio superior (70) ; 20

dicho espacio superior (70) y dicho espacio inferior (72) están conectados entre sí por un trayecto (17a, 17b, 17c) de flujo de aceite;

una junta (23a) circunferencial exterior está dispuesta entre el citado caracol fijo (61) y el citado caracol orbitante (62) de dicho mecanismo de sub-compresión 6;

dicho trayecto (17a, 17b, 17c) de flujo de aceite es un orificio (17c) de retorno de aceite que comunica entre sí 25 dicho espacio superior (70) y dicho espacio inferior (72) sin pasar a través de dicho espacio (71) de movimiento de caracol orbitante; y en la que dicho espacio (71) de movimiento de caracol orbitante está a una presión expandida y cada uno de dicho espacio superior (70) y dicho espacio inferior (72) está a una presión comprimida del citado mecanismo de sub-compresión (6) . 30

2. Una máquina de expansión del tipo de caracol según la reivindicación 1, en la que dicho espacio (71) de movimiento de caracol orbitante está provisto de un anillo Oldham (7) , y está previsto un tubo de descarga (15) del mecanismo de expansión para descargar al exterior de recipiente (10) de la máquina de expansión en una posición más alta que el citado anillo Oldham (7) . 35

3. Una máquina de expansión del tipo de caracol según la reivindicación 1, en la que está dispuesto un tubo de aceite (80) para conectar un recipiente (10) del compresor principal del citado mecanismo de compresión principal (11a) o una cámara de compresión de dicho mecanismo de compresión principal (11a) a una parte inferior o de fondo del citado espacio inferior (72) de dicho recipiente hermético (10) o una posición más alta que el nivel de 40 aceite apropiado dentro del espacio inferior (72) .

4. Una máquina de expansión del tipo de caracol según la reivindicación 1, en la que dicho refrigerante es dióxido de carbono.