Compresor sin aceite con protección frente al polvo de junta.

Conjunto de compresor de gas que comprende:

un compresor (5) de gas que tiene al menos una primera etapa (28) con al menos un cilindro (54) con un pistón (50)que tiene juntas (53) secas anulares poliméricas;

a) una biela (57) de pistón conectada a dicho pistón (50) y que se extiende al interior de una cavidad (14) de caja delcigüeñal de una carcasa (26);

b) un mecanismo (51) de cigüeñal ubicado en la cavidad (14) de caja del cigüeñal para hacer funcionar dicha biela(57) de pistón;

c) una entrada (59) de suministro de gas a baja presión para su conexión a una fuente de gas y la entrega de gas adicha primera etapa (28); y

d) una salida (70) de descarga de gas a alta presión en dicho compresor de gas para la entrega de gas comprimidoa un depósito externo;

caracterizado porque dicho pistón (50) soporta medios (72) de válvula de entrada para conectar dicha entrada (59)de suministro de gas y dicha cavidad (14) de caja del cigüeñal a la salida (70) de descarga de gas a través de dichopistón (50) y porque dicho conjunto de compresor comprende además un recinto (56) de control de polvo fijadocolocado dentro de la cavidad (14) de caja del cigüeñal; estando fijado dicho recinto (56) de control de polvo fijado aun soporte (58) para formar un vaso que rodea el mecanismo (51) de cigüeñal; teniendo dicho vaso una pared (55)lateral que tiene una penetración (60) a través de la que pasa la biela (57) de pistón, formando dicho recinto (56) decontrol de polvo una barrera fija entre las juntas (53) secas anulares poliméricas y el mecanismo (51) de cigüeñalque impide que el polvo de las juntas secas anulares poliméricas acceda al mecanismo (51) de cigüeñal.

Compresor sin aceite con protección frente al polvo de junta Campo de la invención Esta invención se refiere a un compresor sin aceite que entrega gas a alta presión a un depósito de almacenamiento. En particular, se refiere a un aparato de reabastecimiento doméstico para reabastecer vehículos de motor que funcionan con combustibles gaseosos. Por ejemplo, en los documentos US 4 889 039, AU 680 8381 A, EP-A-0883054 y EP-A-0340 150 se dan a conocer compresores de este tipo.

Antecedentes de la invención Existen numerosas aplicaciones que requieren la compresión de gas a alta presión, por ejemplo 20, 68 MPa (3000 psi) , sin introducir trazas de lubricante en el gas comprimido. El documento AU 6808381 es la técnica anterior más próxima. Por tanto, los vehículos de motor que se abastecen con gas natural pueden requerir un compresor sinaceite para comprimir el gas para su entrega a un tanque o depósito que lleva el vehículo. Éste es un ejemplo preferido de una aplicación de la presente invención.

En el pasado, los vehículos de motor abastecidos con gas natural se han reabastecido generalmente en instalaciones de reabastecimiento comerciales. También ha existido una provisión para sistemas de reabastecimiento domésticos que producen gas natural comprimido a partir de los conductos de gas natural a baja presión disponibles en zonas residenciales. Particularmente en el caso de un aparato de reabastecimiento doméstico, es deseable que tales unidades se instalen para un funcionamiento a largo plazo, sin supervisión. Un compresor sin aceite dotado de las características de la invención sería especialmente adecuado para ambas aplicaciones, aunque la invención tiene aplicación general siempre que se emplee un compresor sin aceite que tenga juntas secas que producen polvo contaminante.

En un compresor de gas sin aceite a alta presión, la compresión se mantiene preferiblemente a través de juntas secas basándose en el uso de materiales anulares poliméricos. Una desventaja de este sistema es que los materiales anulares poliméricos generan polvo que daña potencialmente los cojinetes en el mecanismo de compresor. Existe la necesidad de un sistema que reduzca el desgaste y el daño que pueden surgir dentro del compresor a partir de la formación de dicho polvo. Esta invención trata esa necesidad.

En primer lugar se describirá la invención en su forma general, y a continuación se detallará su implementación en cuanto a realizaciones específicas con referencia a los dibujos a continuación en el presente documento. Estas realizaciones pretenden demostrar el principio de la invención, y la manera de implementarla. A continuación se describirá y definirá adicionalmente la invención en sus formas más amplias y específicas, en cada una de las reivindicaciones individuales, que concluyen esta memoria descriptiva.

Sumario de la invención La invención se refiere a un compresor sin aceite, y particularmente a un compresor de múltiples etapas para reabastecer vehículos alimentados con gas. Por consiguiente, en un aspecto la invención se refiere a un conjunto de compresor de gas que comprende a) un compresor de gas que tiene al menos una primera etapa con al menos un cilindro con juntas secas que tiene un pistón montado en el mismo con una biela de pistón conectada al pistón y que se extiende al interior de una cavidad de caja del cigüeñal;

b) un mecanismo de cigüeñal que está ubicado en la cavidad de caja del cigüeñal conectado para hacer funcionar la biela de pistón; y

c) una entrada de suministro de gas a baja presión para su conexión a una fuente de gas y la entrega de gas a dicha primera etapa; y

d) una salida de descarga de gas a alta presión para la entrega de gas comprimido a un depósito externo;

comprendiendo además dicho conjunto de compresor un recinto de control de polvo que tiene una pared lateral a través de la que pasa la biela de pistón, formando dicho recinto de control de polvo una barrera entre las juntas secas y el mecanismo de cigüeñal que sustancialmente impide que el polvo de las juntas secas acceda al mecanismo de cigüeñal.

El recinto de control de polvo tiene preferiblemente la forma de un manguito que cuando está colocado forma una envoltura con penetraciones a través de sus paredes laterales que tienen juntas de exclusión de polvo por donde pasa (n) la (s) biela (s) . Estas juntas tienen preferiblemente la forma de anillos de tipo arandela hechos de un material de tipo fieltro. Esta disposición limita de manera eficaz el polvo generado por el deterioro de los anillos de sellado para que permanezca en los lados del cilindro y el pistón del recinto de control de polvo.

Según una variante adicional de la invención, la entrada de suministro de gas a baja presión entrega gas a la cavidad de caja del cigüeñal, y la primera etapa del compresor toma su admisión de gas que va a comprimirse de la cavidad de caja del cigüeñal en el lado del pistón del recinto de control de polvo.

La unidad de compresor de la invención en una variante preferida es un compresor de múltiples etapas, por ejemplo un compresor de cuatro etapas que tiene pares de pistones opuestos, que realizan un movimiento alternativo lineal. Los pistones se accionan preferiblemente por pares mediante yugos escoceses como un tipo específico de mecanismo de cigüeñal, activados por un árbol que se extiende desde la cavidad de caja del cigüeñal hacia un motor. Según este sistema, las bielas de pistón se mueven en una línea recta.

Para minimizar la medida en la que el polvo del anillo puede entrar en los cojinetes de los yugos escoceses, el recinto de control de polvo está instalado dentro de la parte de caja del cigüeñal del compresor. Este recinto, preferiblemente hecho de material de plástico polimérico sustancialmente rígido, pueden tener la forma de un manguito que, cuando está montado en el reborde de alojamiento de cojinete, forma una envoltura o vaso que rodea el mecanismo de cigüeñal. Esta envoltura tiene paredes laterales a través de las que pasan las bielas de pistón a medida que se extienden hacia dentro para conectarse a los yugos escoceses. En estas penetraciones a través de las paredes laterales de este recinto es donde se instalan preferiblemente las juntas de exclusión de polvo en forma de arandelas hechas de un material de tipo fieltro.

Como el gas del conducto entra en la primera etapa del compresor fluyendo en primer lugar a través de la cavidad de caja del cigüeñal antes de seguir un trayecto de flujo de gas hacia el lado del pistón del recinto de control de polvo, y como la primera etapa toma su admisión de gas que va a comprimirse de la zona fuera del recinto de control de polvo, existe un diferencial de presiones dentro de la unidad de compresor. La zona alrededor de los yugos escoceses se beneficia de una presión excesiva de hasta casi la presión del gas del conducto, por ejemplo de 1, 38 a 3, 45 kPa (0, 2 a 0, 5 psi) con respecto a la presión fuera del recinto de control de polvo, en el lado de las juntas del pistón en el que se forma el polvo del anillo. Por tanto un flujo continuo de gas entrante libre de polvo pasa por esta zona de mayor presión antes de entrar en la primera etapa de compresión. Este flujo actúa para ayudar a impedir que el polvo entre en la zona alrededor de los yugos escoceses.

Lo anterior resume las características principales de la invención y algunos de sus aspectos opcionales. La invención puede entenderse además mediante la descripción de las realizaciones preferidas, junto con los dibujos, que siguen a continuación.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 es una representación gráfica de un vehículo de motor de combustible gaseoso aparcado en un garaje que tiene un aparato de reabastecimiento doméstico según la invención montado en su pared interna.

La figura 2 es una ilustración esquemática de los componentes principales del aparato con el recubrimiento/la cubierta frontal del alojamiento retirados, incluyendo el conjunto de motor/compresor unitario, su carcasa, circuitos de control y otros elementos de soporte que incluyen diversos sensores.

La figura 3 es una vista lateral en sección transversal del aparato de las figuras 1 y 2 que expone el conjunto de compresor y motor y que muestra la ubicación del recinto de control de polvo en una sección transversal en relación con los cilindros de primera y tercera etapa en el compresor.

La figura 4 es una vista ampliada de la figura 3 que muestra el compresor en detalle.

La figura 5 es una vista en perspectiva que ilustra el recinto de control de polvo con orificios para permitir la penetración por las bielas de pistón dentro del conjunto de motor/compresor... [Seguir leyendo]

1. Conjunto de compresor de gas que comprende:

un compresor (5) de gas que tiene al menos una primera etapa (28) con al menos un cilindro (54) con un pistón (50) que tiene juntas (53) secas anulares poliméricas;

a) una biela (57) de pistón conectada a dicho pistón (50) y que se extiende al interior de una cavidad (14) de caja del cigüeñal de una carcasa (26) ;

b) un mecanismo (51) de cigüeñal ubicado en la cavidad (14) de caja del cigüeñal para hacer funcionar dicha biela (57) de pistón;

c) una entrada (59) de suministro de gas a baja presión para su conexión a una fuente de gas y la entrega de gas a dicha primera etapa (28) ; y

d) una salida (70) de descarga de gas a alta presión en dicho compresor de gas para la entrega de gas comprimido a un depósito externo;

caracterizado porque dicho pistón (50) soporta medios (72) de válvula de entrada para conectar dicha entrada (59) de suministro de gas y dicha cavidad (14) de caja del cigüeñal a la salida (70) de descarga de gas a través de dicho pistón (50) y porque dicho conjunto de compresor comprende además un recinto (56) de control de polvo fijado colocado dentro de la cavidad (14) de caja del cigüeñal; estando fijado dicho recinto (56) de control de polvo fijado a un soporte (58) para formar un vaso que rodea el mecanismo (51) de cigüeñal; teniendo dicho vaso una pared (55) lateral que tiene una penetración (60) a través de la que pasa la biela (57) de pistón, formando dicho recinto (56) de control de polvo una barrera fija entre las juntas (53) secas anulares poliméricas y el mecanismo (51) de cigüeñal que impide que el polvo de las juntas secas anulares poliméricas acceda al mecanismo (51) de cigüeñal.

2. Conjunto de compresor de gas según la reivindicación 1, en el que la entrada (59) de suministro de gas a baja presión entrega gas a la cavidad (14) de caja del cigüeñal en la zona del mecanismo (51) de cigüeñal en el lado del árbol de cigüeñal del recinto (56) de control de polvo y la primera etapa del compresor toma su admisión de gas que va a comprimirse de la cavidad (14) de caja del cigüeñal en el lado del pistón del recinto (56) de control de polvo a través de una válvula (72) de suministro de cilindro, habiendo un trayecto de flujo de gas que se extiende desde la zona del mecanismo (51) de cigüeñal a la parte de la cavidad (14) de caja del cigüeñal en el lado del pistón del recinto (56) de control de polvo por lo que puede formarse un diferencial de presiones en funcionamiento a través de la barrera formada por el recinto de control de polvo.

3. Conjunto de compresor de gas según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el recinto (56) de control de polvo comprende además una junta (71) antipolvo de exclusión de polvo colocada en dicha penetración (60) en dicha pared (55) lateral y que rodea dicha biela (57) de pistón.

4. Conjunto de compresor de gas según la reivindicación 3, caracterizado porque dicha junta (71) antipolvo tiene forma de arandelas que comprenden un material afieltrado.

5. Conjunto de compresor de gas según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el compresor es un compresor de múltiples etapas que tiene una biela (50) de pistón para cada etapa y penetraciones

(60) en el recinto (56) de control de polvo para cada biela (57) de pistón.

6. Conjunto de compresor de gas según la reivindicación 5, caracterizado porque el mecanismo (51) de cigüeñal comprende dos o más yugos escoceses conectados a un árbol que se extiende al interior de la cavidad (14) de caja del cigüeñal.

7. Conjunto de compresor de gas según la reivindicación 6, en el que el compresor es un compresor de cuatro etapas que tiene pares de pistones (50) opuestos, que realizan un movimiento alternativo lineal.