COMPRESOR ROTATORIO DE ETAPAS MÚLTIPLES Y SISTEMA DEL CIRCUITO DE REFRIGERACIÓN.

Compresor rotativo multietapa y sistema del circuito de refrigeración CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un compresor rotativo del tipo de compresión multietapa (en lo sucesivo denominado como compresor rotativo multietapa) que comprende un elemento eléctrico en una carcasa con revestimiento hermético, y primeros y segundos elementos de compresión rotativos que son impulsados por un elemento eléctrico, donde un refrigerante que es comprimido por el primer elemento de compresión rotativo y es descargado, es extraído hacia y es comprimido y descargado por el segundo elemento de compresión rotativo, y con un sistema de circuito de refrigeración que utiliza el compresor rotativo multietapa. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En un compresor rotativo multietapa convencional de este tipo, por ejemplo, en un compresor rotativo multietapa de un tipo de presión intermedia interna, por ejemplo, como se describió en los documentos JP-H 2-294586 y JP-H 2- 294587, tenidos en cuenta para representar el documento de la técnica anterior más cercano, y un sistema del circuito de refrigeración que utiliza el compresor rotativo multietapa, se extrae un refrigerante hacia una cámara de baja presión de un cilindro a través del puerto de succión de un primer elemento de compresión rotativo (mecanismo de compresión de primera etapa), y se comprime durante la operación de un rodillo y un álabe y se transforma en un refrigerante que tiene una presión intermedia (en lo sucesivo denominado como refrigerante de presión intermedia) y el refrigerante de presión intermedia se descarga de una cámara de alta presión del cilindro a una carcasa con revestimiento hermético a través de un puerto de descarga y una cámara de eliminación de ruido. Se extrae el refrigerante de presión intermedia hacia la carcasa con revestimiento hermético hacia la cámara de baja presión del cilindro a través de un puerto de succión de un segundo elemento de compresión rotativo (mecanismo de compresión de segunda etapa), donde este se somete a unas compresiones de segunda etapa durante la operación del rodillo y el álabe y se transforma en un refrigerante que tiene una temperatura alta y una presión alta (en lo sucesivo denominado como refrigerante de alta temperatura y alta presión), que a su vez fluye desde la cámara de alta presión hacia un radiador o similar tal como un enfriador de gas externo o similar que constituye una unidad del sistema del circuito de refrigeración a través de un puerto de descarga y la cámara de eliminación de ruido, en donde se irradia calor para efectuar la operación de calentamiento, luego se reduce el flujo mediante una válvula de expansión (dispositivo reductor de presión) e ingresa a un evaporador, en donde se extrae el calor del refrigerante y luego se evapora dicho refrigerante, posteriormente se extrae hacia el primer elemento de compresión rotativo. Se repite este ciclo. En tal compresor rotativo multietapa, los cilindros de los primeros y segundos elementos de compresión rotativos y la cámara de eliminación de ruido se comunican uno con el otro mediante el puerto de descarga. Una válvula de descarga para abrir y cerrar libremente el puerto de descarga se dispone en la cámara de eliminación de ruido. La válvula de descarga está conformada por un miembro elástico hecho de lámina de metal longitudinal sustancialmente rectangular donde un lado de la válvula de descarga se pone en contacto con el puerto de descarga para sellar dicho puerto de descarga y el otro lado de la válvula de descarga se fija a un puerto de unión mediante un pasador de calafateo con una distancia predeterminada relativa al puerto de descarga. El refrigerante que es comprimido por el cilindro para alcanzar una presión predeterminada empuja la válvula de descarga que cierra el puerto de descarga, para abrir el puerto de descarga, y luego dicho refrigerante es descargado en la cámara de eliminación de ruido. Cuando la descarga del refrigerante se aproxima al momento final, la válvula de descarga se estructura para bloquear el puerto de descarga. En este momento, el refrigerante permanece en el puerto de descarga, luego regresa al cilindro y se expande de nuevo. Aunque la reexpansión del refrigerante restante en el puerto de descarga provoca la reducción de la eficiencia de compresión, el compresor rotativo multietapa convencional ajusta la proporción entre S2 y S1 (S2/S1) para que sea la misma que la proporción entre V2 y V1 (V2/V1) donde S1 es el área del puerto de descarga del primer elemento de compresión rotativo y S2 es el área del puerto de descarga del segundo elemento de compresión rotativo, V1 es el desplazamiento del primer elemento de compresión rotativo y V2 es el desplazamiento del segundo elemento de compresión rotativo. Mientras tanto, en un sistema del circuito de refrigeración tal como una unidad de refrigeración, calefacción y suministro de agua caliente que utiliza refrigerante, por ejemplo, dióxido de carbono (CO2), que tiene mayor diferencia entre la presiones altas y bajas, una presión de descarga del segundo elemento de compresión rotativo (segunda etapa) se controla normalmente a una presión muy alta que varía de 10 MPa a 13 MPa de tal manera que el flujo de volumen en el puerto de descarga del segundo elemento de compresión es muy pequeño. De acuerdo con 2   esto, incluso si el área del puerto de descarga del segundo elemento de compresión rotativo se hace pequeña, es difícilmente susceptible a una resistencia al paso. Sin embargo, si la proporción de S2/S1 del puerto de descarga se ajusta a una proporción convencional en el compresor rotativo multietapa utilizando tal refrigerante, surge el problema de que se disminuye la eficiencia de compresión (eficiencia de operación). En el compresor rotativo multietapa que utiliza tal refrigerante, la presión del refrigerante de descarga alcanza 11MPa en un lado de descarga del refrigerante del segundo elemento de compresión rotativo (mecanismo de compresión de segunda etapa) que se convierte en alta presión a una temperatura ambiente de aproximadamente + 20° C como se muestra en la Fig. 5, aunque este alcanza 9 MPa en el primer elemento de compresión rotativo que forma una etapa más baja, que a su vez se vuelve una presión intermedia en la carcasa con revestimiento hermético (presión en una carcasa). Una presión (presión baja) extraída por el primer elemento de compresión rotativo es de aproximadamente 5 MPa. Sin embargo, si se incrementa la temperatura de evaporación del refrigerante cuando se incrementa la temperatura ambiente, se incrementa la presión extraída por el primer elemento de compresión rotativo de tal manera que también se incrementa la presión en el lado de descarga del refrigerante (presión de descarga de primera etapa) como se muestra en la Fig. 5. Cuando la temperatura ambiente se vuelve no menor de +32° C, la presión del lado de descarga del refrigerante (presión intermedia) del primer elemento de compresión rotativo se vuelve mayor que dicha presión del lado del refrigerante (presión de descarga de segunda etapa) del segundo elemento de compresión rotativo de tal manera que allí ocurre una inversión de la presión entre la presión intermedia y una presión alta, surgiendo un problema de que un álabe del segundo elemento de compresión rotativo es propenso a saltar para generar ruidos y el funcionamiento del segundo elemento de compresión rotativo se vuelve inestable. Enel compresor rotativo multietapa convencional, se evita el fenómeno de inversión de presión entre la presión (presión intermedia) en el lado de extracción del refrigerante del segundo elemento de compresión rotativo y la presión (alta presión) en el lado de descarga del refrigerante del primer elemento de compresión rotativo originado por compresión excesiva por el primer elemento de compresión rotativo al controlar la cantidad de circulación del refrigerante mediante la válvula de expansión en el circuito de refrigeración, a saber, al restringir (reducción de flujo) la cantidad de refrigerante que se introduce en el primer elemento de compresión rotativo. Sin embargo, en tal caso, surge el problema de que se disminuye el rendimiento del compresor rotativo multietapa porque se disminuye la cantidad de refrigerante que circula en el circuito de refrigeración. Además, se aumenta la presión en la carcasa con revestimiento hermético, surgiendo el problema de que la presión excede el límite permisible de la carcasa con revestimiento hermético. RESUMEN DE LA INVENCIÓN La invención se ha desarrollado para resolver los problemas técnicos del compresor rotativo multietapa convencional. Es un primer objeto de la invención suministrar un compresor rotativo multietapa que utiliza un refrigerante tal como dióxido de carbono (CO2) que se vuelve alto en una presión de... [Seguir leyendo]

1. Un compresor rotativo multietapa (10) que comprende un elemento eléctrico (14) en una carcasa con revestimiento hermético (12), y primeros y segundos elementos de compresión rotativos (32, 34) que son impulsados por dicho elemento eléctrico (14), en donde un refrigerante que se comprime y se descarga por dicho primer elemento de compresión rotativo (32) se extrae hacia y se comprime por dicho segundo elemento de compresión rotativo (34) y se descarga por medio de dicho elemento de compresión rotativo (34); caracterizado porque la proporción de S2/S1 se ajusta para que sea más pequeña que la proporción de V2/V1, donde S1 es el área del puerto de descarga (41) de dicho primer elemento de compresión rotativo (32), S2 es el área del puerto de descarga (39) de dicho segundo elemento de compresión rotativo (34), V1 es el desplazamiento de dicho primer elemento de compresión rotativo (32), y V2 es el desplazamiento de dicho segundo elemento de compresión rotativo (34). 2. El compresor rotativo multietapa (10) de acuerdo con la Reivindicación 1, en donde la proporción de S2/S1 se ajusta para que no sea menor de 0.5 y no mayor de 0.85 veces la proporción de V2/V1. 3. El compresor rotativo multietapa (10) de acuerdo con la Reivindicación 2, en donde la proporción de S2/S1 se ajusta para que no sea menor de 0.5 y no mayor de 0.67 veces la proporción de V2/V1. 4. El compresor rotativo multietapa (10) de acuerdo con la Reivindicación 2, en donde la proporción de S2/S1 se ajusta para que no sea menor de 0.69 y no mayor de 0.85 veces la proporción de V2/V1. 17   18   19     Presión MPa Alta presión (Presión de descarga de segunda etapa) Temperatura Ambiente ºC 21 Liberación de la presión interna de caja (presión intermedia) a alta presión lateral Descarga de primera etapa: Prevención de la generación de una compresión excesiva Elemento de compresión de segunda etapa: Prevención del salto de las paletas Presión interna de caja (Presión de descarga de primera etapa) Baja presión (Presión de succión de primera etapa)   Presión MPa Alta presión (Presión de descarga de segunda etapa) Baja presión (Presión de succión de primera etapa) Temperatura Ambiente ºC 22 Inversión de la presión entre la presión interna de la caja (presión intermedia) y alta presión l Descarga de primera etapa: Prevención de la generación de una compresión excesiva Elemento de compresión de segunda etapa: Sin compresión (Generación del salto de las paletas) Presión interna de caja (Presión de descarga de primera etapa)   Presión MPa Alta presión (Presión de descarga de segunda etapa) Temperatura Ambiente ºC 23 Contramedida Convencional Reduce el flujo a baja presión para evitar la inversión de la presión intermedia sobre la alta presión Deterioro del desempeño al suprimir la cantidad de circulación Presión interna de caja (Presión de descarga de primera etapa) Baja presión (Presión de succión de primera etapa)   24   válvula de expansión controlador válvula de expansión (válvula de control de tasa de flujo) descarga de presión ntermedia succión de segunda etapa evaporador succión de primera etapa enfriador de gas descarga de segunda etapa