BRPI0721243A2 - compressor, compressor rotativo de parafuso, mÉtodo para aumentar eficiÊncia de compressor e conjunto para uso em compressor - Google Patents
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Abstract
COMPRESSOR, COMPRESSOR ROTATIVO DE PARAFUSO, MÉTODO PARA AUMENTAR EFICIÊNCIA DE COMPRESSOR E CONJUNTO PARA USO EM COMPRESSOR. A presente invenção descreve um compressor com um conjunto de válvula deslizante dual. O conjunto de válvula deslizante dual inclui: 1) um mecanismo de válvula deslizante de volume deslizavelmente móvel para controlar a razão de volume de compressor e potência suprida para o compressor; e ii) um mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume associado operativamente ao mecanismo de válvula deslizante de volume, sendo que o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume é deslizavelmente móvel para controlar a capacidade de compressor, a razão de volume do compressor, e a potência suprida para o compressor. Em pelo menos algumas configurações, o compressor é um compressor rotativo de gás de um sistema de compressão (i.e. um sistema de refrigeração) . Ademais, é descrito um método para aumentar eficiência do compressor usando o conjunto de válvula deslizante dual. A carga de volume de compressor e/ou razão de volume e/ou potência suprida para o compressor podem ser simultaneamente controladas por ambos mecanismos, mecanismo deslizante de volume e mecanismo deslizante de capacidade e volume. Vantajosamente, fazendo uso da presente invenção se consegue aumentar a eficiência do compressor.
Description
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"COMPRESSOR, COMPRESSOR ROTATIVO DE PARAFUSO, MÉTODO PARA AUMENTAR EFICIÊNCIA DE COMPRESSOR E CONJUNTO PARA USO EM COMPRESSOR". Campo da Invenção A invenção se relaciona, de modo geral, a compressores e válvulas deslizantes ajustavelmente posicionáveis, para controlar operação do compressor. Em um aspecto, a presente invenção se relaciona a um conjunto melhorado de válvula deslizante tendo válvulas deslizantes independentemente posicionáveis para regular ambos capacidade e volume de um compressor. Histórico da Invenção
Compressores (compressores rotativos de parafuso de gás) são usados, por exemplo, em sistemas de compressão (sistemas de refrigeração) para comprimir gases de refrigeração, tal como, gás Freon, gás Amônia, gás natural, etc.. Outros tipos de compressor rotativo de gás incluem um alojamento, no qual um rotor principal acionado por motor tendo ranhuras espirais se acopla a uma par de rotores estrela dispostos em lados opostos do rotor, definindo câmaras de compressão de gás. O alojamento é provido com duas portas de sucção (próximas a cada rotor de porta) e com duas portas de descarga (próximas a cada rotor de porta), e cada conjunto de válvula deslizante compreende uma válvula deslizante de sucção (válvula deslizante de capacidade) e válvula deslizante de descarga (válvula deslizante de volume) para controlar as respectivas portas de sucção e descarga, respectivamente. Em operação, uma pequena quantidade de óleo é continuamente suprida às câmaras de compressão para prover um selo de óleo, em locais onde o rotor principal engrena com os rotores de porta e com alojamento, desta forma selando de modo efetivo as câmaras contra vazamento de gás durante a compressão de gás. O óleo que escapa pela porta de descarga é recuperado e recirculado. Quando o compressor é fechado e levado para uma condição de repouso, o excesso de óleo é coletado ou depositado nas câmaras de compressão. Quando o compressor reinicia, o óleo residual nas câmaras de compressão e óleo novo, que entra nas câmaras de compressão, devem ser expelidos através das portas de descarga. As Patentes U.S. Nos 4.610.612, 4.610.613 e 4.704.069, depositadas pelos depositantes desta, descrevem um compressor rotativo de gás deslizante dual como descrito acima. Sendo que todos ensinamentos e especificações contidos nestas Patentes são incorporados a esta em sua totalidade.
Os motores elétricos ou mecânicos empregados para acionar compressores rotativos usualmente são de um tipo que requer que o compressor seja descarregado para ser ligado e que esteja em uma certa rotação constante. A carga e descarga são realizadas posicionando as válvulas deslizantes que controlam admissão/ descarga/ admissão de gás de/para as câmaras de compressão.
No entanto, a eficiência dos atuais compressores, particularmente em capacidade máxima, freqüentemente é menor que ótimo. Sumário da Invenção
De acordo com pelo menos um aspecto da presente invenção, provê-se um compressor tendo um conjunto de válvula deslizante dual. 0 conjunto de válvula deslizante dual inclui: i) um mecanismo de válvula deslizante de volume deslizavelmente móvel para controlar a razão de volume de compressor e suprimento de potência para o compressor; e ii) um mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume associado ao mecanismo de válvula deslizante de volume, sendo que o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume é deslizavelmente móvel para controlar capacidade de compressor, razão de volume, e suprimento de potência para o compressor. De acordo com pelo menos algumas configurações, o compressor é um compressor rotativo de gás para um sistema de refrigeração.
De acordo com outro aspecto da presente invenção, provê- se um método para aumentar a eficiência de compressores. Tal método inclui prover um compressor tendo um alojamento e um conjunto de válvula deslizante, que é posicionado pelo menos parcialmente dentro do alojamento, tal conjunto de válvula deslizante tem um mecanismo de válvula deslizante de volume e um mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume operativamente associado ao mecanismo de válvula deslizante de volume. 0 método adicionalmente inclui mover deslizavelmente o mecanismo de válvula deslizante de volume para controlar a razão de volume e o suprimento de potência para o compressor, e mover deslizavelmente o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume para controlar a capacidade do compressor. O método adicionalmente inclui mover deslizavelmente o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume para controlar a razão de volume e suprimento de potência para o compressor, dai aumentando a eficiência do compressor.
Vantajosamente, a presente invenção provê um compressor de alta eficiência. O compressor provê pelo menos um de razão de volume de compressor e potência suprida para o compressor, que são controlados em uníssono por ambos mecanismos, mecanismo deslizante de volume e mecanismo deslizante de capacidade e volume do conjunto de válvula deslizante.
Vários aspectos, objetivos, e configurações da presente invenção serão descritos nesta, com referência à especificação que segue, em conexão com os desenhos. Descrição Resumida dos Desenhos Configurações da presente invenção são descritas com referência aos desenhos anexos, providos apenas com propósito ilustrativo. Ademais, a invenção não se limita em sua aplicação aos detalhes construtivos ou arranjos de componentes ilustrados nos desenhos, outrossim, pode ser construída em outras configurações ou praticada/ executada de vários outros modos. Números de referência similares são usados para indicar componentes similares. 4' 4
A figura 1 é uma vista de topo, parcialmente em seção transversal, e com porções recortadas de um compressor rotativo de gás com um único rotor de parafuso, um par de ranhuras estrela, e tendo duas válvulas deslizantes (não visíveis), de acordo com pelo menos algumas configurações da presente invenção;
A figura 2 é uma vista em seção transversal ampliada tomada ao longo da linha 2-2 da figura 1 mostrando a seção transversal de um conjunto de válvula deslizante dual ;
A figura 3 é um gráfico mostrando um diagrama típico pressão-volume para um compressor do tipo descrito nesta; A figura 4 é uma vista em seção transversal ampliada de um conjunto de válvula deslizante dual tomada ao longo da linha e 4-4 da figura 1;
A figura 5 é uma vista em perspectiva explodida de um conjunto de válvulas deslizantes de acordo com pelo menos algumas configurações da presente invenção, com a vista tomada a partir da extremidade de descarga do compressor; A figura 6A é uma vista em planta de topo do compressor mostrado nas figuras 1 e 2, com as válvulas deslizantes dual na posição de iniciar, de acordo com pelo menos algumas configurações da presente invenção; A figura 6B é uma ilustração esquemática correspondente à figura 6A, mostrando o posicionamento relativo de válvulas deslizantes dual na posição de iniciar; A figura 7A é uma vista similar àquela da figura 6A, mas mostrando a válvula deslizante dual em uma típica posição de operação, de acordo com pelo menos algumas configurações da presente invenção;
A figura 7B é uma ilustração esquemática correspondente à figura 7A, mas mostrando a posição relativa da válvula deslizante dual, também na posição de operação; A figura 8A é uma vista similar das figuras 6A e 7A com o compressor em capacidade máxima e mostrando a funcionalidade dual de um dos mecanismos de válvula deslizante; e A figura 8B é uma ilustração esquemática correspondente à figura 8A, mostrando o posicionamento relativo da válvula deslizante dual e a funcionalidade dual de um dos mecanismos de válvula deslizante.
Descrição Detalhada da(s) Configuração(s) Preferida(s)
Referindo-se às figuras 1 e 2, o número 10 se refere a uma configuração exemplar de um compressor rotativo de parafuso de gás para uso em sistemas de compressão (por exemplo, sistema de refrigeração), ou similares. 0 compressor 10 geralmente compreende alojamento de compressor 12, um rotor 14 montado para girar no alojamento 12, e um par de rotores estrela 16 e 18 montado para girar no alojamento 12 e engatado com o rotor principal 14. 0 compressor inclui dois conjuntos de válvula deslizante 20 e 22 (também mostrados nas figuras 6A, 7A, 8A) montados no alojamento 12, que cooperam com o rotor principal 14, para controlar o fluxo de gás para as câmaras de compressão no rotor principal 14. O alojamento de compressor 12 inclui furo cilíndrico 24, onde é montado giratoriamente o rotor principal 14. 0 furo 24 é aberto na extremidade de sucção 27 e fechado por uma parede de extremidade de descarga 29. 0 rotor principal 14, geralmente cilíndrico, tem uma pluralidade de ranhuras helicoidais 25, que define câmaras de compressão incluindo o eixo de rotor 26 (também mostrado nas figuras 6A, 7A, 8A) giratoriamente suportado em extremidades opostas nos rolamentos 28 no alojamento 12. O alojamento de compressor 12 inclui espaços 30, nos quais são giratoriamente montados rotores estrela 16 e 18, que são dispostos em lados opostos (i.e. a 180°) do rotor principal 14. Os rotores estrela 16 e 18 têm uma pluralidade de dentes de engrenagem 32 e são providos com um eixo de rotor 34 giratoriamente suportado em extremidades opostas nos rolamentos 34A e 34B (figura 2) montados no alojamento 12. Os rotores estrela 16 e 18 giram em torno de um eixo geométrico perpendicular e são espaçados do eixo de rotação do rotor principal 14, e seus dentes 32 se estendem através de uma abertura 36 que se comunica com o furo 24. Os dentes 32, dos rotores estrela 16 e 18, sucessivamente engatam a ranhura 25 no rotor principal que, por sua vez, é acionado por um motor (não mostrado) cooperativamente com a parede do furo 24, e, especificamente, a parede de extremidade 29 define uma câmara de compressão de gás.
Os conjuntos de conjuntos de válvula deslizante dual 20 e 22 (somente conjunto de válvula deslizante 20 sendo mostrado na figura 1) são arranjados em lados opostos (a 180°) do rotor principal 14, e dispostos de modo que fiquem respectivamente sobre/sob (figura 2) os rotores estrela 16 e 18 associados. Como os conjuntos 20 e 22 são idênticos (exceto no que diz respeito à localização) e imagens especulares um do outro, apenas o conjunto 20 será descrito em detalhes nesta.
Como deve ser entendido, quando o compressor se encontra em operação normal, a pressão de gás da porta de descarga/ volume de um compressor varia substancialmente em função de variações de temperatura ambiente, que resulta de aspectos sazonais ou ambientais. Referindo-se ao diagrama pressão-volume na figura 3, se não corrigido, o gás pode se tornar supercomprimido em certas situações, por exemplo, quando a porta de descarga/ volume abre depois do ponto ótimo de abertura X, que resulta super- compressão e esforço adicional do compressor, que produz desperdício da energia que é requerida para operar o compressor, pelo fato de o gás ser aprisionado nas ranhuras do rotor por um período de tempo mais longo e seu volume ser reduzido, à medida que sua pressão aumenta (i.e. a razão de volume aumenta). Ao contrário, quando a porta de descarga/ volume abre antes do ponto ótimo X, também resulta perda de energia, porque a razão de volume (i.e. a razão de volume de gás de entrada: gás de saída) é reduzida, i.e. a pressão interna de cilindro no ponto de descarga se reduz, daí reduzindo a razão de volume do compressor. Vantajosamente, e de acordo com pelo menos alguns aspectos da presente invenção, os membros de válvula deslizantes se movem automaticamente para minimizar a razão de volume da máquina.
Como mostrado nas figuras 2, 4, 5, 6A, 7A, 8A, o conjunto de válvula deslizante dual 40 na parede de alojamento 13 do alojamento 12 define um furo cilíndrico 24. A abertura 40 se estende ao longo do comprimento de furo 24 e é aberta em ambas extremidades. Como mostrado na figura 5, a abertura é rebordada pelo membro 4 4A (ver também figura 2), uma superfície lisa 44, e tem uma configuração de seção transversal curvada. A abertura 40 é adicionalmente rebordada internamente por duas nervuras curvadas, axialmente separadas, 45 e 49. O espaço formado entre as nervuras 45 e 49 forma a passagem de entrada de gás 70. A abertura 40 é provida com uma porção chanfrada ou aliviada 41 (figura 5) na extremidade de descarga, que define uma porta de gás, como será explicado adiante. O conjunto 20 compreende uma válvula deslizante 42 rigidamente afixada na abertura 40 por três parafusos de montagem 46 (figura 5), e adicionalmente compreende dois membros ou mecanismos de válvula deslizante móveis especificamente válvula deslizante de capacidade e volume (i.e. duplo propósito) 47 e um membro de válvula deslizante de capacidade 48. Os membros de válvula deslizante 47 e 48 são deslizavelmente montados no carro 42 para se mover em direções paralelas ao eixo geométrico do rotor principal 14.
Especificamente com referência à figura 5, o carro 42 compreende uma porção de placa retangular 52, tendo um lado frontal liso e plano 53, e tendo quatro aberturas que se estendem através da mesma, que são identificadas respectivamente pelos números 55, 56, 57, e 58 (indicando as superfícies ou bordas que envolvem as respectivas aberturas) . Três projeções espaçadas 60, 61, 62 se estendem da parte de trás 64 da porção de placa 52 do carro 42. A projeção 60 se ajusta à superfície curvada 44 e à abertura adjacente 40 da nervura curvada 45 e é presa à mesma com um parafuso de montagem 46. A projeção 61 se ajusta à superfície curvada 44 e à abertura adjacente 40 da nervura curvada 49 e é presa à mesma com um segundo parafuso de montagem 46. Tal ajuste define um espaço, que provê a continuação da passagem de entrada de gás 70, e adicionalmente define passagens de entrada de gás 70a. A projeção 62 se ajusta à abertura adjacente 40 da superfície curvada 44, mas a mesma (projeção 62) não se ajusta à nervura 49 (embora um terceiro parafuso 46 fixe a mesma) porque a porção aliviada 41 provê uma passagem de exaustão de gás 66 (figuras 6A, 7A, e 8A) . Portanto, as aberturas 55 e 56 no carro 42 comunicam diretamente com a passagem de gás de entrada 70. A abertura 58 no carro 42 comunica diretamente com a passagem de exaustão de gás 66.
Os membros de válvula deslizante 47 e assumem a forma de corpo estrutural compreendendo uma primeira superfície traseira lisa 71, uma superfície dianteira lisa curvada ou perfilada 72, uma borda interna lisa e plana 74, uma borda externa lisa e curvada 7 6, e uma borda de extremidade 78 e 79. As bordas de extremidade 79 são ambas anguladas, similarmente à superfície traseira 71 do membro de válvula deslizante 48. A borda de extremidade 78 de membro de válvula deslizante de capacidade e volume 47 é reta. A borda de extremidade 78 do membro de válvula deslizante de volume 48 é inclinada. A válvula de deslizamento de capacidade e volume 47 adicionalmente inclui uma abertura 200 que deve ser tão grande quanto possível para um dado compressor. Ademais, esta abertura é conformada ou perfilada de modo correspondente com o ângulo da ranhura do rotor, quando a ranhura do rotor passa o local do membro de válvula deslizante. Adicionalmente, a abertura faz comunicação fluida com a passagem de exaustão 57. A válvula deslizante de capacidade e volume 47 adicionalmente inclui uma abertura angulada 202 na abertura 200 e, ademais, a válvula deslizante 28 inclui uma abertura angulada 202 na abertura 204, e a válvula deslizante de volume 4 8 adicionalmente compreende a abertura angulada 204 (similarmente às aberturas 55-58, os números 202 e 204 indicam superfícies ou bordas que envolvem as respectivas aberturas, mas com referência às respectivas aberturas para efeito de simplicidade).
Com referência às figuras 3 e 5, significativamente as válvulas deslizantes 47 e 48, de acordo com a presente invenção, são posicionáveis movelmente para ajustar a posição na qual as portas de descarga/ volume 57 e 58 se abrem. A posição preferida é o ponto X na figura 3, no qual a pressão interna de gás nas câmaras de compressão no rotor se iguala à pressão de condensação no sistema, onde se utiliza o compressor. Referindo-se às figuras 2, 4, 5, 6A, 7A, 8A, a superfície traseira 71 confronta e desliza no lado dianteiro 53 da porção de placa 52 do carro 42. A superfície dianteira 72 confronta a superfície cilíndrica do rotor principal 14 (figura 2) . As bordas internas 74 dos membros de válvula deslizante 47 e 48 se confrontam e se engatam deslizavelmente. As bordas externas 76 dos membros de válvula deslizante confrontam e engatam deslizavelmente as aberturas adjacentes 40 das superfícies curvadas 44 no furo 24. Os membros de válvula deslizante 47 e 48 são deslizavelmente presos ao carro 42 por membros fixadores 81 e 82, que respectivamente são fixados aos membros de válvula deslizante por parafusos 84 (figuras 2 e 4). Os membros fixadores 81 e 82 têm porções de haste 85 e 86, que se estendem respectivamente através das aberturas definidas pelas superfícies 56 e 57 no carro 42, e respectivamente topam as superfícies traseiras 70 dos membros de válvula deslizante 47 e 48. Os parafusos 84 se estendem através dos furos 83 (figura 2) nos membros fixadores 81 e 82 se roscando nos furos roscados 87 (figura 2) na parte traseira dos membros de válvula deslizante 47 e 48. Os membros fixadores 81 e 82 compreendem cabeças ou flanges 8 9, que engatam a parte traseira 64 da porção de placa 52 do carro 42. Referindo-se especificamente à figura 5, também são mostrados mecanismos para mover as válvulas deslizantes 47 e 48. Especificamente, o conjunto 20 inclui uma haste 112 que por sua vez inclui uma cremalheira 109. O pinhão 107 engata a cremalheira 109 no lado da haste deslizante 112, que tem uma extremidade rigidamente fixada à borda de extremidade 78 do membro de válvula deslizante 47 do conjunto de válvula deslizante 20. Similarmente, o membro de válvula deslizante 48 é movido usando a haste 196. A haste 196 inclui dentes de cremalheira 197, e o pinhão 207 engata os dentes da cremalheira no lado da haste que tem uma extremidade fixada à borda de extremidade 78 do membro deslizante 48. Um mecanismo atuador tipo pistão pode ser usado para mover a válvula deslizante, como descrito nesta. Em geral, o movimento (incluindo o movimento independente do mecanismo de válvula deslizante) pode ser efetuado, por exemplo, por motores/ atuadores elétricos ou hidráulicos. Em operação, os membros de válvula de capacidade e volume 47 tipicamente se movem simultaneamente, e os membros de válvula deslizante de volume 48 tipicamente se movem simultaneamente. Cada membro de válvula deslizante dual de capacidade e volume 47 é posicionável deslizavelmente (entre posições de carga total e carga parcial) em relação à porta 55, para controlar onde o gás descomprimido de baixa pressão da passagem de entrada 70 é admitido para as câmaras de compressão 25 do rotor principal 14, desta forma, atuando como by-pass de sucção, para controlar a capacidade do compressor. Cada membro de válvula deslizante 48 é posicionável deslizavelmente (entre posições de razão de volume ajustada e mínima) em relação à porta de volume/ descarga 58 para controlar onde, ao longo das câmaras ou ranhuras de compressão 25, o gás comprimido de alta pressão é expelido das câmaras de compressão 25 através da porta de descarga/ volume 58 para a passagem de exaustão de gás 66 (figuras 6A, 7A, 8A) para controlar a potência suprida para o compressor. Os membros de válvula deslizante 47 e 48 são independentemente móveis por atuadores (tipo pistão) separados 134, sendo mostrada uma configuração exemplar da mesma. Meios ou sistemas de controle conhecidos operam para posicionar as válvulas deslizantes 47 e 48 para iniciar compressão. Os meios ou sistemas de controle também são reativos, durante operação do compressor, à capacidade de compressor e potência suprida para o compressor, com referência à localização das válvulas deslizantes 47 e 48. Ademais, os meios ou sistemas de controle operam os atuadores para posicionar os membros de válvulas deslizantes 47 e 48 fazendo o compressor operar em uma pré-determinada capacidade e potência. É importante que os mecanismos ou membros de válvula deslizante 47 e 48 sejam capazes de ajustar a capacidade entre cerca de 100% e 10% e a razão de volume de cerca de 1,2 a 7,0. Os membros ou mecanismos de válvula deslizante 48 são capazes de ajustar a razão de volume de cerca de 1,2 a 7,0, de modo que a potência requerida pelo compressor mantenha a capacidade desejada no mínimo.
Referindo-se às figuras 6A-B, 7A-B, 8A-B, é descrita a operação da válvula deslizante dual de capacidade e volume 47 e válvula deslizante de volume 48. Referindo-se às figuras 6A-B, enquanto o compressor 10 com alojamento 12 é iniciado e levado para a velocidade de operação, a válvula deslizante dual 47 é colocada (por um meio ou aparelho de controle) na posição totalmente aberta ou descarregada (i.e. posição de razão 1,2) para abrir totalmente a porta de sucção/ capacidade de gás 55. A válvula deslizante de volume 48 é disposta na posição de volume mínimo (i.e. posição de razão 1,2) para abrir totalmente a porta de descarga/volume de gás 58, e permitir que o excesso de óleo nas câmaras de compressão saia livremente através da porta de descarga/ volume de gás de compressor (e através da passagem de exaustão de gás 66) antes formar a pressão de óleo. A abertura angulada 202 formada na abertura 200 da válvula deslizante de capacidade e volume 47 também é mostrada em uma posição relativa à abertura angulada 204 na válvula deslizante de volume 48. Na posição ilustrada (i.e. posição de inicio) as áreas de sucção e descarga (volume) são maximizadas.
Também deve ser notado que quando ambas válvulas deslizantes 47 e 48 passam para a posição aberta, como mostrado nas figuras 6A-B, nem gás nem óleo ficam aprisionados ou comprimidos nas câmaras de compressão (figura 1).
Referindo-se geralmente às figuras 7A-B, quando o compressor 10 se encontra em velocidade plena, a válvula deslizante de capacidade e volume 47 é posicionada (i.e. usando aparelhos ou meios de controle) para manter a pressão de sucção de gás desejada e a válvula deslizante de volume 48 é posicionada (i.e., de novo usando aparelhos ou meios de controle) de modo a igualar a pressão de gás entre as câmaras de compressão de gás" e a porta de descarga/ volume de gás de compressor designada pelo número 58. A válvula deslizante de capacidade e volume 47 pode ser levada para uma posição intermediária 55 desejada, parcialmente aberta. A válvula deslizante de descarga/ volume 48 pode ser levada de sua posição de volume mínimo, onde a porta de descarga/ volume 58 está totalmente aberta, para uma posição intermediária apropriada, dependendo das condições de operação. No fechamento do compressor 10, ambas válvulas deslizantes retornam para a posição inicial (mostrada na figura 7A). Quando o compressor 10 é levado para a velocidade de operação, a válvula deslizante de capacidade e volume 47 permanece na posição totalmente descarregada, onde a válvula deslizante de capacidade e volume 47 mantém a porta de sucção/ capacidade 55 totalmente aberta. Ademais, com o compressor 10 em operação (em velocidade normal) na capacidade mínima, diz-se que a mesma se encontra totalmente descarregada, e a válvula deslizante de capacidade e volume 47 fica na posição totalmente aberta, e, por conseguinte, a porta de sucção/ capacidade 55 fica totalmente aberta, e a válvula deslizante de volume 48 fica na posição fechada ou na posição de volume mínimo, fechando totalmente a porta de descarga/ volume. Quando o compressor opera em uma condição intermediária, entre totalmente descarregado e totalmente carregado, as válvulas 47 e 48 assumem uma posição intermediária entre posições extremas para prover operação na razão de volume ideal (eficiência ótima). Como especificamente mostrado nas figuras 7A-B, a válvula deslizante dual de capacidade e volume 47 é mostrada em uma razão de volume máximo em 100% de capacidade (i.e. razão 7,0) e a válvula deslizante de volume 48 é mostrada na posição parcialmente carregada (i.e., razão 3,0), sendo que suas posições relativas reduzem as áreas de sucção e descarga. Especificamente, durante operação do compressor 10 (em velocidade normal) na capacidade máxima, diz-se que este compressor se encontra totalmente carregado. A válvula deslizante dual de capacidade e volume 47 fica na posição totalmente fechada mostrada, quando a porta de sucção/ capacidade 58 está parcialmente fechada. As posições relativas entre as aberturas anguladas 202 e 204 também são mostradas. Comparadas à ilustração anterior das figuras 6A-B (i.e., posição inicial), as áreas de sucção e descarga foram reduzidas. Quando as válvulas deslizantes 47 e 48 se encontram ambas totalmente carregadas, ou seja em 100%, a eficiência do compressor pode ser reduzida. Isto se deve particularmente à área de descarga diminuída (como nas figuras 7A-B). Passando para as figuras 8A-B, e de acordo com pelo menos algumas configurações da invenção, com o compressor 10 em operação (em velocidade normal) na capacidade máxima, e quando a válvula deslizante de capacidade e volume 47 na posição totalmente carregada, a válvula deslizante 47 pode continuar se movendo. Especificamente, a válvula deslizante de capacidade e volume 47 pode igualar, na condição de carga de 100%, a válvula deslizante de volume 48, qualquer é carregada para igualar uma dada compressão (razão de volume).
Por conseguinte, a válvula deslizante 47 serve como válvula deslizante de volume (a válvula deslizante é chamada mecanismo ou membro deslizante de duplo propósito ou dupla funcionalidade). Dito de outra forma, a razão de volume de compressor pode ser simultaneamente controlada por ambos mecanismos, mecanismo deslizante de volume e mecanismo deslizante de capacidade e volume. As portas de descarga/ volume 57 e 58 se abrem, aumentando a área de descarga. Como mostrado, e de acordo com pelo menos um aspecto da invenção, a válvula deslizante de capacidade e volume 47 se move com respeito à válvula deslizante de volume 48, de modo que a abertura angulada 202 se move e se alinha com a abertura angulada 204. Vantajosamente, e por conseqüência, aumentando a eficiência do compressor, especificamente, conseguindo a eficiência ótima do compressor (i.e. com referência ao ponto X referenciado acima).
Vários componentes podem ser providos para conectar membros de válvula deslizante de capacidade e volume 47 aos dois conjuntos de válvula deslizante dual 20 e 22, de modo que os membros de válvula deslizante 48 se movam em uníssono, quando assumem as posições apropriadas e/ou desej adas.
Componentes, conjuntos, e/ou meios são providos e/ou descritos de acordo com a presente invenção para estabelecer a posição inicial das válvulas 47 e 48, para relocá-las nas posições desejadas detectadas na condição de carga desejada, quando a válvula deslizante é levada para a velocidade de operação, e determinar a posição das válvulas deslizantes 47 e 48 que propicie a razão de volume mais eficiente para a condição de carga selecionada. Estes meios, conjuntos, ou componentes poderiam, por exemplo, assumir a forma ou incluir um circuito microprocessador (não mostrado) no controlador, para assumir a forma ou incluir sensores de pressão. Também deve ser notado que, na configuração preferida da presente invenção, os dois membros de válvula 47 (dispostos em lados opostos do rotor) tipicamente se movem em sincronismo, e os dois membros de válvula 48 (dispostos em lados opostos do rotor) se movem em sincronismo provendo um descarregamento simétrico do compressor. No entanto, cada membro de válvula deslizante em um par pode se mover, de modo independente, provendo um descarregamento assimétrico do compressor, desde que articulações apropriadas sejam providas (não mostradas), e que o sistema de controle seja arranjado de maneira adequada.
Com o compressor operando em baixa capacidade, de modo ineficiente, as perdas aumentam substancialmente. Metade desta ineficiência pode ser atribuída a perdas de rotor. Portanto, as vantagens de um movimento independente do membro de válvula, como descrito, residem no fato de, quando o compressor for descarregado para um ponto, por exemplo, de cerca de 50% da capacidade total do compressor, ser possível efetivamente "fechar" um lado do compressor e eliminar todas as perdas associadas ao lado fechado do compressor. Embora isto produza um certo desequilíbrio de carga radial no rotor, que em algumas circunstâncias pode ser aceitável, ou requer medidas para compensar tal desequilíbrio.
Muitas outras variações para o conjunto de válvula deslizante dual de compressor, componentes, e o próprio o compressor no qual este conjunto é usado, serão possíveis e consideradas no escopo das reivindicações. Por exemplo, a presente invenção contempla que os gases de compressor nos vários pontos do sistema poderiam ser usados diretamente para o posicionamento das válvulas deslizantes 47 e 48, se forem providas estruturas adequadas (não mostradas). Ademais, orifícios, aberturas, portas, canais, etc. devem ser dimensionados e conformados em função do tipo e aplicação específicos do compressor. Similarmente, tamanho e forma de estrutura e componentes mecânicos mostrados e/ou descritos nesta podem variar, sem sair do escopo da presente invenção.
Portanto, não se pretende que a presente invenção se limite às configurações e ilustrações apresentadas, mas, outrossim, inclua formas modificadas daquelas configurações, incluindo porções de configurações e combinação de elementos de diferentes configurações, ainda dentro do escopo das reivindicações que se seguem.
Claims (24)
1.- Compressor, caracterizado pelo fato de compreender: um alojamento; um conjunto de válvula deslizante posicionado pelo menos substancialmente dentro do alojamento, sendo que este conjunto compreende: um mecanismo de válvula deslizante de volume, qual mecanismo é deslizavelmente móvel para controlar a razão de volume de compressor e potência suprida para o compressor; e um mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume associado operativamente ao mecanismo de válvula deslizante de volume, sendo que o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume é deslizavelmente móvel para controlar a capacidade do compressor, razão de volume do compressor, e potência suprida para o compressor.
2.- Compressor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos um de razão de volume de compressor e potência suprida para o compressor serem simultaneamente controlados por ambos, mecanismo deslizante de volume e mecanismo deslizante de capacidade e volume.
3.- Compressor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o compressor ser um compressor rotativo de gás para um sistema de refrigeração e de o compressor adicionalmente compreender um rotor principal helicoidalmente ranhurado tendo um eixo geométrico de rotor, sendo que o rotor principal é montado para girar em torno do eixo geométrico do rotor dentro do alojamento.
4.- Compressor, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o mecanismo de válvula deslizante de volume ser deslizavelmente móvel pelo menos substancialmente paralelamente ao rotor principal em relação a uma porta de volume, e de o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume ser deslizavelmente móvel primariamente substancialmente paralelamente ao eixo geométrico do rotor principal em relação à porta de capacidade.
5.- Compressor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o mecanismo deslizante de capacidade e volume adicionalmente incluir uma abertura ou porta que é pelo menos um de i) dimensionada, pelo menos parcialmente, com base na razão de volume desejada do compressor; ii) conformada e perfilada de modo a corresponder com o ângulo de ranhura de rotor deste rotor; e iii) em comunicação fluida com uma passagem de exaustão.
6.- Compressor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume incluir uma abertura ou porta, e de o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume ser móvel com respeito ao mecanismo deslizante de volume, de modo que a abertura do mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume fique alinhada com a abertura do mecanismo de válvula deslizante de volume de modo a aumentar a eficiência do compressor.
7.- Compressor, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de as ambas aberturas, abertura de mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume e abertura de mecanismo de válvula deslizante de volume, serem anguladas.
8.- Compressor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume adicionalmente incluir uma primeira abertura ou porta que é pelo menos um de i) dimensionada, pelo menos parcialmente, com base na razão desejada de volume de compressor; ii) conformado ou perfilada de modo a corresponder com um ângulo de ranhura de rotor do rotor; e iii) em comunicação fluida com a passagem de exaustão; e sendo que o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume inclui uma segunda abertura ou porta formada ou disposta dentro da primeira abertura ou porta, e o mecanismo de válvula deslizante de volume inclui uma abertura ou porta, e o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume é móvel com respeito ao mecanismo de válvula deslizante de volume, de modo que a abertura do mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume fique alinhada com a abertura do mecanismo de válvula deslizante de volume, de modo a aumentar a eficiência do compressor.
9.- Compressor, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o compressor ser um compressor rotativo de gás para um sistema de compressão, e de o compressor adicionalmente incluir um rotor principal helicoidalmente ranhurado tendo um eixo geométrico de rotor, e de o rotor principal ser montado para girar em torno do eixo geométrico de rotor no alojamento; sendo que o mecanismo de válvula deslizante de volume é deslizavelmente móvel pelo menos substancialmente paralelamente ao eixo geométrico do rotor principal em relação à porta de volume, e sendo que o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume é deslizavelmente móvel primariamente substancialmente paralelamente ao eixo geométrico do rotor principal em relação a uma porta de capacidade.
10.- Compressor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o mecanismo de válvula deslizante de volume e o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume serem independentemente móveis.
11.- Compressor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o compressor ser um compressor rotativo de gás para um sistema de compressão e adicionalmente compreender um rotor principal helicoidalmente ranhurado com eixo geométrico de rotor, e de o rotor principal ser montado para girar em torno do eixo geométrico de rotor no alojamento, e, ademais, sendo que cada um dos mecanismos de válvula deslizante incluir uma face complementar que confronta o citado rotor principal em um relacionamento de deslizamento selado.
12. Compressor, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de os mecanismos de válvula deslizante serem dispostos no mesmo recesso em um relacionamento de deslizamento de lado a lado.
13. Compressor rotativo de parafuso, para um sistema de compressão, caracterizado pelo fato de compreender: um alojamento de compressor; um rotor principal acionado por motor tendo ranhuras helicoidais para girar em torno de um eixo geométrico de rotor em um furo de rotor no citado alojamento de compressor; um par de rotores de porta giratoriamente montados no citado alojamento e engatável com as citadas ranhuras helicoidais para definir uma pluralidade de câmaras de compressão de gás; e um conjunto de válvula deslizante posicionado, pelo menos substancialmente, dentro do alojamento, qual conjunto compreende: um mecanismo de válvula deslizante de volume, qual mecanismo é deslizavelmente móvel para controlar a razão de volume de compressor e a potência suprida para o compressor; e um mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume associado operativamente ao mecanismo de válvula deslizante de volume, qual mecanismo sendo deslizavelmente móvel para controlar a capacidade do compressor, a razão de volume do compressor, e a potência suprida para o compressor; sendo que a razão de volume do compressor pode ser simultaneamente controlada por ambos mecanismos, mecanismo deslizante de volume e mecanismo deslizante de capacidade e volume.
14. Compressor, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume adicionalmente incluir uma primeira porta ou abertura que é pelo menos um de i) dimensionada, pelo menos parcialmente, com base na razão desejada de volume do compressor; ii) conformada ou perfilada de modo a corresponder com o ângulo de ranhura das ranhuras helicoidais; iii) em comunicação fluida com uma passagem de exaustão.
15.- Compressor, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume incluir uma segunda porta ou abertura formada ou disposta dentro da primeira porta ou abertura, e de o mecanismo de válvula deslizante de volume incluir uma abertura ou porta, sendo que o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume é móvel com respeito ao mecanismo de válvula deslizante de volume, de modo que a segunda abertura ou porta do mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume fique alinhada com a abertura do mecanismo de válvula deslizante de volume para otimizar a eficiência do compressor.
16.- Compressor, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de o citado compressor compreender uma par de mecanismos de válvula deslizante de volume e um par de mecanismos de válvula deslizante de capacidade e volume, onde um mecanismo de válvula deslizante de volume e um mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume são localizados em um lado do citado rotor principal, enquanto o outro mecanismo de válvula deslizante de volume e o outro mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume são localizados em outro lado do citado rotor principal.
17.- Compressor, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de o primeiro mecanismo do par de mecanismos de válvula deslizante ser disposto em um recesso, sendo que cada mecanismo do par de mecanismos de válvula deslizante se encontra em um relacionamento lado a lado, e de o segundo do par de mecanismos de válvula deslizante ser disposto em outro recesso, sendo que cada mecanismo do par de mecanismos de válvula deslizante se encontra em um relacionamento deslizante lado a lado, e sendo que o primeiro recesso é circunferencialmente espaçado de 180° do outro recesso comum.
18. Método para aumentar eficiência de compressor, caracterizado pelo fato de compreender: prover um compressor tendo um alojamento e um conjunto de válvula deslizante posicionado, pelo menos parcialmente, dentro deste alojamento, o conjunto tendo um mecanismo de válvula deslizante de volume, e um mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume associado operativamente ao mecanismo de válvula deslizante de volume; mover deslizavelmente o mecanismo de válvula deslizante de volume para controlar a razão de volume do compressor e potência suprida para o compressor; mover deslizavelmente o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume para controlar a capacidade do compressor; e mover deslizavelmente o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume para controlar a razão de volume e potência suprida para o compressor, dai aumentando a eficiência do compressor.
19. Compressor, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de o controle simultâneo da razão de volume do compressor ser feito movendo deslizavelmente ambos mecanismos, mecanismo deslizante de volume e mecanismo deslizante de capacidade e volume.
20. Compressor, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume adicionalmente incluir uma primeira abertura ou porta que é pelo menos um de i) dimensionada pelo menos parcialmente com base na razão desejada de volume do compressor; ii) em comunicação fluida com uma passagem de exaustão; e sendo que o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume inclui uma segunda abertura ou porta formada ou disposta dentro ou próxima da primeira abertura ou porta e o método adicionalmente compreende alinhar a segunda abertura ou porta do mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume com a abertura do mecanismo de válvula deslizante de volume.
21.- Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de o compressor ser um compressor rotativo de gás de um sistema e compressão, de o compressor adicionalmente compreender um rotor principal tendo um eixo geométrico de rotor, e de o rotor principal ser montado para girar em torno do eixo geométrico de rotor dentro do alojamento; sendo que o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume é conformado e perfilado de modo a corresponder ao ângulo de ranhura das ranhuras helicoidais, e de o método adicionalmente compreender mover deslizavelmente o mecanismo deslizante de volume pelo menos substancialmente paralelamente ao eixo geométrico do rotor principal em relação à porta de volume, e mover deslizavelmente o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume pelo menos substancialmente paralelamente ao eixo geométrico do rotor principal em relação a uma porta de capacidade.
22.- Compressor, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de, durante operação de compressor em sua capacidade máxima (ou substancialmente em sua capacidade máxima), o método adicionalmente compreender mover deslizavelmente o mecanismo deslizante de capacidade e volume quando a válvula deslizante de capacidade e volume atinge (ou substancialmente atinge) a posição totalmente carregada que corresponde ao mecanismo de válvula deslizante de volume na posição totalmente carregada, de modo que válvula deslizante de capacidade e volume aumente a área de descarga de compressor e atue como mecanismo de válvula deslizante de volume.
23.- Conjunto para uso em compressor, caracterizado pelo fato de compreender: um mecanismo de válvula deslizante de volume, deslizavelmente móvel para controlar a razão de volume e potência suprida para o compressor; e - um mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume associado operativamente ao mecanismo de válvula deslizante de volume, o mecanismo de válvula deslizante de capacidade e volume sendo deslizavelmente móvel para controlar a capacidade e razão de volume do compressor, e potência suprida para o compressor.
24. -Conjunto, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de pelo menos um de: a razão de volume de compressor e potência suprida para o compressor serem simultaneamente controlado com um mecanismo deslizante de volume e mecanismo deslizante de capacidade e volume.
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Free format text: REFERENTE A 8A ANUIDADE. |
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