Disposición de rodamiento para un compresor de refrigeración alternativo.

Una disposición de rodamiento para un compresor de refrigeración alternativo del tipo que incluye un cárter (B) que define un cubo de rodamiento (30),

en el que se aloja un cigüeñal (40) que incorpora una porción de extremo excéntrico (45), que sobresale hacia fuera de un primer extremo (30a) del cubo de rodamiento (30), y una porción de extremo libre (46), que sobresale hacia fuera de un segundo extremo (30b) del cubo de rodamiento (30), caracterizándose dicha disposición porque el cubo de rodamiento (30) incluye una primera y una segunda porción de rodamiento (31, 32), espaciadas por un rebaje circunferencial (33), incluyendo el cigüeñal (40) una primera y una segunda porción de soporte (41, 42), espaciadas por un rebaje circunferencial (43) que está axialmente desviado en relación al rebaje circunferencial (33) del cubo de rodamiento (30), presentando al menos una de dichas porciones de rodamiento (31, 32) y de las porciones de soporte (41, 42) una extensión axial superior a la requerida para soportar radialmente el cigüeñal (40), definiendo parte de la extensión axial de la primera porción de soporte (41) y de la segunda porción de rodamiento (32), con una extensión axial opuesta de la primera porción de rodamiento (31) y de la segunda porción de soporte (42), respectivamente, una primera y una segunda región de rodamiento radial (M1, M2) del cigüeñal (40).

Disposición de rodamiento para un compresor de refrigeración alternativo Campo de la invención La presente invención se refiere a una disposición constructiva para proporcionar un rodamiento radial para el cigüeñal de un compresor de refrigeración alternativo, hermético o no, que presenta menores pérdidas de rozamiento viscoso en relación a las disposiciones de rodamiento conocidas.

Técnica anterior Los compresores de refrigeración del tipo alternativo tienen por lo general un conjunto mecánico compuesto por un cárter, un cigüeñal, al menos una biela y al menos un pistón, elementos que están dispuestos de modo que el movimiento de giro del cigüeñal, proporcionado por un motor eléctrico del compresor, sea convertido a un movimiento lineal alternativo del pistón.

Una construcción convencional de un compresor alternativo, del tipo ilustrado en la figura 1, presenta, en el interior de una envuelta (no ilustrada) , un cárter B que define un cilindro 10, dentro del que alterna un pistón 20.

El cárter B también está provisto de un cubo de rodamiento 30, cuya superficie interior soporta radialmente un cigüeñal 40 que incorpora una porción de extremo excéntrico 45, que sobresale hacia fuera de un primer extremo 30a del cubo de rodamiento 30 y acoplada operativamente al pistón 20, por medio de una biela 50, y una porción de extremo libre 46 que sobresale hacia fuera de un segundo extremo 30b del cubo de rodamiento 30.

En la presente descripción se considera que el eje del cigüeñal 40 es coincidente con el eje del cubo de rodamiento 30, independientemente de la condición operativa del compresor.

Alrededor de la porción de extremo excéntrico 45 del cigüeñal 40 está montado un ojo mayor 51 de la biela 50, cuyo ojo menor 52 está acoplado al pistón 20 por un eje de pie de biela 53. La porción de extremo libre 46 del cigüeñal 40, que sobresale hacia fuera del cubo de rodamiento 30, está acoplada a un rotor de un motor eléctrico no ilustrado y que gira el cigüeñal 40, impulsando el pistón 20. Dicha porción de extremo libre 46 del cigüeñal 40 también lleva por lo general, en esta construcción de compresor, una bomba de aceite no ilustrada y que conduce aceite desde un depósito de aceite, definido en una porción inferior de la envuelta, a las partes del compresor a lubricar. El cárter B soporta por lo general, por una porción de extremo 70, un estator (no ilustrado) del motor eléctrico.

En esta construcción conocida, durante la compresión del gas en el cilindro 10, la fuerza de compresión F, que actúa contra la porción de extremo excéntrico 45 del cigüeñal 40, es transmitida al cárter B, por el cigüeñal 40, en las porciones de extremo primera y segunda 30a, 30b del cubo de rodamiento 30, y en las que se aplica fuerzas de reacción primera y segunda F1, F2, derivadas de la fuerza de compresión F.

Las fuerzas mencionadas anteriormente, en presencia de los intervalos radiales entre el cigüeñal 40 y el cubo de rodamiento 30, inherentes a los rodamientos deslizantes, producen la denominada desalineación del cigüeñal 40, por lo que las dos porciones de extremo 30a, 30b del cubo de rodamiento 30 son las que soportan la carga impuesta al cubo de rodamiento 30, considerando una situación ideal de alta rigidez de los componentes del mecanismo.

Considerando los componentes deformables y la presencia de rodamientos deslizantes (hidrodinámicos) , las fuerzas de reacción F1, F2 son distribuidas en las regiones de las porciones de extremo 30a, 30b del cubo de rodamiento 30, regiones que tienen efectivamente la función de soportar radialmente el cigüeñal 40. Hay una búsqueda continua de soluciones constructivas que permitan incrementar la eficiencia energética de estos compresores de refrigeración alternativos, realizando una de dichas soluciones la reducción de las pérdidas mecánicas de los componentes móviles, por ejemplo, las pérdidas mecánicas generadas por el movimiento relativo entre el cigüeñal 40 y el cubo de rodamiento 30, por lo general en función del rozamiento viscoso generado por dichas partes lubricadas, a la rotación del cigüeñal 40 en el interior del cubo de rodamiento 30.

La potencia disipada, en función de dicho rozamiento viscoso, es proporcional a la extensión axial del rodamiento radial que soporta el cigüeñal 40. Así, es conocida la provisión de un rebaje radial en rodamientos radiales de gran extensión axial, con el objeto de reducir las pérdidas mecánicas por rozamiento viscoso. Aunque la porción intermedia del cubo de rodamiento 30 contribuye poco al soporte hidrodinámico del cigüeñal 40, es responsable de una parte significativa de la pérdida por rozamiento viscoso. Habida cuenta de este hecho, es conocida en la técnica la provisión de un rebaje circunferencial 43, en la región media del cigüeñal 40, que está colocado entre las porciones de extremo 30a, 30b del cubo de rodamiento 30, como se ilustra en la figura 1 de los dibujos anexos. Con la provisión del rebaje circunferencial 43, el cigüeñal 40 presenta una primera porción de soporte 41, por lo general cerca de la porción de extremo excéntrico 45, y una segunda porción de soporte 42, axialmente espaciada de la primera y adyacente a la porción de extremo libre 46 del cigüeñal 40.

Las porciones de soporte primera y segunda 41, 42 del cigüeñal 40 tienen sus extensiones axiales dimensionadas para proporcionar el rodamiento radial hidrodinámico necesario y adecuado del eje en relación a respectivas porciones de extremo del cubo de rodamiento 30, que definen, respectivamente, porciones de rodamiento primera y segunda 31, 32 que, en dicha construcción de la técnica anterior, presentan un diámetro constante a lo largo de toda la extensión axial del cubo de rodamiento 30. Por lo tanto, en dicha construcción, el cubo de rodamiento 30 no está provisto de ningún rebaje circunferencial.

Con la solución ilustrada en la figura 1, es posible reducir, a través del dimensionamiento axial del rebaje circunferencial 43, la extensión axial de las porciones de soporte primera y segunda 41, 42 del cigüeñal 40, es decir, de la extensión axial de las regiones de rodamiento radial entre el cigüeñal 40 y el cubo de rodamiento 30 y, en consecuencia, los niveles de pérdida mecánica por rozamiento viscoso. Sin embargo, la reducción de la extensión axial de la primera porción de soporte 41 del cigüeñal 40, unida al desequilibrio producido por la porción de extremo excéntrico 45 y por el contrapeso fundido 44, incorporado en la región media del cigüeñal 40, deteriora el proceso de rectificado del eje, principalmente cuando es producido por el proceso sin centro, que tiende a aumentar los errores de forma (circularidad y cilindridad) en el cigüeñal 40. La reducción de la zona de rodamiento útil y el desequilibrio natural del cigüeñal 40 hacen el proceso de rectificado del cigüeñal 40 indeseablemente complejo y costoso, en caso de usar procesos de rectificado distintos del de sin centro. Se deberá indicar que la segunda porción de soporte 42 del cigüeñal 40 es adyacente a la porción de extremo libre 46, garantizando esto último la extensión axial de la segunda porción de soporte 42 y una superficie de soporte adecuada en el proceso de rectificado sin centro del cigüeñal 40.

En la figura 2 de los dibujos se ilustra la construcción descrita en el documento WO 03/098044, según la cual se facilita no solamente un rebaje circunferencial 43, en la región media del cigüeñal 40, sino también rebajes circunferenciales parciales primero, segundo y, opcionalmente, tercero 43a, 43b y 43c en las regiones de rodamiento del cigüeñal 40 y en la porción de extremo excéntrico 45, que se someten a cargas menores durante la operación del compresor, es decir, en las regiones que generan presión baja en la película de aceite. El primer rebaje circunferencial parcial 43a está dispuesto en una porción de eje adyacente a la porción de extremo excéntrico 45, en una región angularmente alineada con la porción de extremo excéntrico 45. El segundo rebaje circunferencial parcial 43b está dispuesto en la porción de extremo excéntrico 45, en una región angularmente y diametralmente opuesta al primer rebaje circunferencial parcial 43a. El tercer rebaje circunferencial parcial 43c, que es opcional, está dispuesto en una región del cigüeñal 40, adyacente a la porción de extremo libre de éste último y axialmente alineado con el segundo rebaje circunferencial parcial 43b, dispuesto en la porción de extremo excéntrico 45 del cigüeñal 40.

Dicha segunda solución de la técnica anterior presenta algunos inconvenientes asociados con la producción de dichos rebajes circunferenciales parciales 43a, 43b y 43c.

Uno de... [Seguir leyendo]

1. Una disposición de rodamiento para un compresor de refrigeración alternativo del tipo que incluye un cárter (B) que define un cubo de rodamiento (30) , en el que se aloja un cigüeñal (40) que incorpora una porción de extremo excéntrico (45) , que sobresale hacia fuera de un primer extremo (30a) del cubo de rodamiento (30) , y una porción de extremo libre (46) , que sobresale hacia fuera de un segundo extremo (30b) del cubo de rodamiento (30) , caracterizándose dicha disposición porque el cubo de rodamiento (30) incluye una primera y una segunda porción de rodamiento (31, 32) , espaciadas por un rebaje circunferencial (33) , incluyendo el cigüeñal (40) una primera y una segunda porción de soporte (41, 42) , espaciadas por un rebaje circunferencial (43) que está axialmente desviado en relación al rebaje circunferencial (33) del cubo de rodamiento (30) , presentando al menos una de dichas porciones de rodamiento (31, 32) y de las porciones de soporte (41, 42) una extensión axial superior a la requerida para soportar radialmente el cigüeñal (40) , definiendo parte de la extensión axial de la primera porción de soporte (41) y de la segunda porción de rodamiento (32) , con una extensión axial opuesta de la primera porción de rodamiento (31) y de la segunda porción de soporte (42) , respectivamente, una primera y una segunda región de rodamiento radial (M1, M2) del cigüeñal (40) .

2. La disposición de rodamiento según la reivindicación 1, caracterizada porque la primera región de rodamiento (M1) tiene una extensión axial igual a la extensión axial de la primera porción de rodamiento (31) y menor que la extensión axial de la primera porción de soporte (41) , teniendo la segunda región de rodamiento radial (M2) una extensión axial menor que las extensiones axiales de la segunda porción de rodamiento (32) y de la segunda porción de soporte (42) .

3. La disposición de rodamiento según la reivindicación 2, caracterizada porque la segunda porción de soporte (42) del cigüeñal (40) incluye la porción de extremo libre (46) de éste último.

4. La disposición de rodamiento según la reivindicación 3, caracterizada porque las porciones de rodamiento primera y segunda (31, 32) son adyacentes a los extremos primero y segundo (30a, 30b) , respectivamente, del cubo de rodamiento (30) .

5. La disposición de rodamiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la primera porción de soporte (41) está provista de al menos un rebaje circunferencial de alivio (47) , que está al menos parcialmente enfrente de una extensión axial respectiva de la primera porción de rodamiento (31) , definiendo una segunda extensión axial 41b.

6. La disposición de rodamiento según la reivindicación 5, caracterizada porque el rebaje circunferencial de alivio

(47) está dispuesto en una región media de la primera porción de soporte (41) del cigüeñal (40) y enfrente de una extensión axial respectiva de la primera porción de rodamiento (31) , adyacente al rebaje circunferencial (33) del cubo de rodamiento (30) .

7. La disposición de rodamiento según cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6, caracterizada porque las regiones de rodamiento primera y segunda (M1, M2) presentan una extensión axial limitada al valor mínimo requerido para un rodamiento radial para el cigüeñal (40) , que presenta menor pérdida por rozamiento viscoso.

8. La disposición de rodamiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el cubo de rodamiento (30) tiene su rebaje circunferencial (33) definido por al menos dos porciones rebajadas (33b, 33c) , que están separadas por una tercera porción de rodamiento (35) radialmente enfrente de la primera porción de soporte

(41) y definiendo, con ésta última, una tercera región de rodamiento radial (M3) , dispuesta entre las regiones de rodamiento radial primera y segunda (M1, M2) .

9. La disposición de rodamiento según la reivindicación 8, caracterizada porque las regiones de rodamiento radial primera, segunda y tercera (M1, M2, M3) presentan una extensión axial limitada al valor mínimo requerido para un rodamiento radial para el cigüeñal (40) , que presenta menor pérdida por rozamiento viscoso.