ES2236870T3 - Compresor en espiral. - Google Patents

Abstract

UNA GEOMETRIA MEJORADA PARA UNA PORCION INTERIOR DE ARROLLAMIENTO EN ESPIRAL QUE COMPRENDE UNA APERTURA QUE FACILITA LA APERTURA DE LAS CAMARAS DE COMPRESION A LOS ORIFICIOS DE DESCARGA EN UNA ETAPA TEMPRANA DEL CICLO DE LA ESPIRAL ORBITANTE. SEGUN UNA REALIZACION, UN EXTREMO DELANTERO DE LA PUNTA DE ARROLLAMIENTO EN ESPIRAL ES MAS DELGADA QUE UNA PORCION SEPARADA DEL EXTREMO DELANTERO. UNA PRIMERA CURVA DEFINE EL EXTREMO DELANTERO DE DICHA PUNTA Y SE EXTIENDE HACIA UNA PESTAÑA DELANTERA. HAY UNA SEGUNDA CURVA CIRCULAR SEPARADA DE LA PESTAÑA DELANTERA Y QUE SE EXTIENDE HASTA UNA PESTAÑA POSTERIOR. UNA CURVA INTERMEDIA CONECTA LAS PESTAÑAS DELANTERA Y POSTERIOR. LA CURVA POSTERIOR ESTA CENTRADA SOBRE UN SEGUNDO RADIO Y SI EL SEGUNDO RADIO SE PROLONGARA MAS ALLA DE LA PESTAÑA POSTERIOR, LA PROLONGACION SE MOVERIA A UNA POSICION SEPARADA DE LA PESTAÑA DELANTERA Y HACIA EL ARROLLAMIENTO OPUESTO. EL RADIO DE GIRO PARA EL ARROLLAMIENTO DEL COMPRESOR ESPIRAL MEDIDO COMIENZA EN LA POSICION EN LA QUE LA PESTAÑA DELANTERA DE UN ARROLLAMIENTO MIRA HACIA LA PESTAÑA POSTERIOR DONDE EMPIEZA UN ARROLLAMIENTO OPUESTO EN UN PUNTO CERO, A CONTINUACION CRUZA EL PUNTO CERO CON UN AUMENTO DEL ARROLLAMIENTO ESPIRAL Y ENTONCES SE MUEVE A UN PUNTO CERO OPUESTO. CON EL ARROLLAMIENTO DEL COMPRESOR ESPIRAL DE LA INVENCION SE CONSIGUE UNA APERTURA MAS RAPIDA Y SUAVE DE LAS CAMARAS DE COMPRESION A LOS ORIFICIOS DE DESCARGA.

Description

Compresor en espiral.

Esta invención se refiere a una configuración perfeccionada de las puntas interiores de arrollamientos espirales que facilitan la apertura de la lumbrera de descarga a las cámaras de compresión.

Los compresores espirales están siendo muy utilizados para muchas aplicaciones de compresión de refrigerante. Un compresor espiral consta de un rollo espiral fijo y un rollo espiral orbitario (móvil), teniendo cada uno un arrollamiento espiral de ajuste entre ellos. El rollo espiral orbitario se mueve con respecto al rollo espiral fijo para mover las cámaras de compresión a una lumbrera de descarga.

Se ha dedicado mucho esfuerzo al diseño del arrollamiento espiral. Originalmente, los arrollamientos espirales estaban configurados como arrollamientos relativamente delgados de un espesor único. Más recientemente, se han desarrollado arrollamientos espirales más gruesos que tiene una forma definida generalmente por arcos alternos de un círculo. Como se muestra en la Figura 1A, el compresor espiral 10 de este tipo incluye un arrollamiento espiral orbitario 11 y un arrollamiento espiral fijo 12. El arrollamiento espiral orbitario 11 es mostrado en un punto inmediatamente después de completar la descarga. El arrollamiento espiral orbitario 11 tapa la mayor parte de la lumbrera 13 de descarga. Como se muestra, los arrollamientos 11 y 12 tienen una superficie exterior 14, que tiene esencialmente un primer radio R1, y una segunda superficie 15 que sigue inmediatamente a la superficie 14, que tiene un segundo radio R2. Aunque solo el arrollamiento espiral fijo 12 es mostrado con los radios definidos, la misma configuración es utilizada preferiblemente para formar el arrollamiento espiral para el rollo espiral orbitario 11.

En este compresor de técnica anterior, las cámaras de compresión 16 y 17, que están cerca de iniciar la apertura a la lumbrera 13 de descarga, son mostradas a cada lado de la conexión entre las puntas interiores de los arrollamientos 11 y 12. El rollo espiral orbitario 11 se moverá esencialmente en una dirección X como el incremento siguiente de movimiento. Así, la cámara de compresión superior 16 se abrirá inmediatamente a la lumbrera 13 de descarga. Sin embargo, la cámara inferior 17 tiene una restricción 18 que minimizará la cantidad de fluido que puede llegar inmediatamente a la lumbrera 13 de descarga. Sería deseable hacer que las cámaras 16 y 17 comuniquen con la lumbrera 13 de descarga en cantidades y tiempo aproximadamente iguales. Así, la restricción 18 es indeseable. Además, en la posición mostrada en la Figura 1A, hay una cantidad pequeña de fluido que está atrapado entre los arrollamientos espirales 11 y 12, al final del ciclo de descarga. Ese fluido es supercomprimido y puede producir ruido y fuerzas que tienden a separar el rollo espiral orbitario 11 del rollo espiral fijo 12.

La Figura 1B muestra un intento de minimizar el fluido atrapado en el tipo de compresor espiral tal como se muestra en la Figura 1A. Como se muestra, el arrollamiento espiral 19 incluye la porción exterior 14 y la porción posterior 15 que tienen los radios R1 y R2. Sin embargo, en un punto extremo 21 de la porción exterior 14, una acanaladura 22 está cortada dentro de la superficie 15. Esto crea una cámara en la que puede ser recibido el fluido atrapado previamente tal que no se produce el problema tratado anteriormente. En esta configuración de rollo espiral de técnica anterior, una línea 23 extendida desde la superficie 15 con el radio R2 encontraría al punto 21. Con esta configuración, aunque puede ser reducido el problema de fluidos atrapados, todavía se produce la restricción 18 como se ilustra en la Figura 1A. Un objeto de esta invención es eliminar tal restricción de modo que ambas cámaras de compresión sean abiertas rápidamente a la lumbrera de descarga.

El documento JP-A-62087601 escribe el preámbulo a la reivindicación 1. El compresor espiral de la presente invención es caracterizado sobre esta descripción por la porción caracterizadora de la reivindicación 1.

En una realización expuesta de esta invención, la geometría de la punta de rollo espiral es mejorada tal que las cámaras de compresión en ambos lados de la punta de rollo espiral orbitario se abren a la lumbrera de descarga en cantidades y tiempo relativamente iguales. La geometría de la punta podría ser descrita como la porción exterior de la punta teniendo un primer radio y la porción posterior de la punta teniendo un segundo radio, con una acanaladura de interconexión conectando los extremos de las porciones exterior y posterior. Sin embargo, al contrario que la geometría mostrada en la Figura 1B, el principio de la acanaladura en el extremo de la porción exterior forma una porción de arrollamiento más delgada que el final de la acanaladura en la porción posterior.

Expresado de otro modo, si la porción posterior del arrollamiento, que tiene el radio R2, fuera prolongada más allá de la acanaladura, no encontraría el final de la porción exterior del arrollamiento, o el punto 21 mostrado en la Figura 1B. En cambio, como se explicará con más detalle después, la línea prolongada estaría separada menos del arrollamiento espiral opuesto que la porción exterior.

Cada arrollamiento espiral tiene una punta enfrentada a la punta opuesta, con una porción exterior teniendo un resalte que se une con una curva, con la curva extendiéndose hacia fuera hasta un resalte que se une con la porción posterior. Los resaltes anterior y posterior opuestos definen los puntos finales del ciclo de compresión. O sea, al final de un ciclo de compresión, el resalte anterior de un arrollamiento espiral hace contacto con el resalte posterior de un arrollamiento espiral opuesto. Cuando el rollo espiral orbitario empieza a moverse más allá de este punto final, la forma de la acanaladura asegura que ambas cámaras encima y debajo de la porción interior son expuestas a las lumbreras de descarga en cantidades iguales y al mismo tiempo aproximadamente. Así, es eliminada la restricción para el flujo que se ha producido en la técnica anterior.

La configuración de la punta del arrollamiento espiral también podría ser descrita definiendo el radio oscilante que empieza en el punto de origen del arrollamiento espiral. El radio oscilante empieza a un primer lado de cero en un punto definido entre el resalte posterior del rollo espiral fijo y el resalte anterior del rollo espiral orbitario. El radio oscilante se mueve hacia cero y pronto es igual a cero. Después, el radio oscilante se mueve al lado opuesto de cero en todas las posiciones más allá del punto de radio oscilante cero. El movimiento del radio oscilante desde un lado de cero, a través de cero y al otro lado de cero para el resto del arrollamiento es único para esta invención. El comportamiento del radio oscilante proporciona una punta de arrollamiento espiral que obtiene los resultados beneficiosos descritos anteriormente.

Estas y otras características de la presente invención pueden ser comprendidas mejor a partir de la memoria descriptiva y los dibujos siguientes, de los que la siguiente es una descripción breve.

La Figura 1A muestra una primera geometría de arrollamientos espirales de técnica anterior.

La Figura 1B muestra una segunda geometría de arrollamiento espiral de técnica anterior.

La Figura 2A muestra la geometría total de arrollamientos espirales de la invención en una posición donde ambos rollo espirales fijo y orbitario están centrados en el centro común de las piezas espirales, o sea, los rollo espirales fijo y orbitario están separados entre sí por una distancia equivalente a la mitad del radio orbitario.

La Figura 2B muestra los arrollamientos espirales en una posición donde ambos están centrados en el centro común de las piezas espirales.

La Figura 3A muestra los arrollamientos espirales de la invención al final de un ciclo de descarga.

La Figura 3B muestra un punto ligeramente posterior al punto mostrado en la Figura 3A.

La Figura 3C muestra un punto ligeramente posterior al punto mostrado en la Figura 3B.

La Figura 4 muestra un detalle de una porción interior de la invención del arrollamiento helicoidal.

La Figura 5A muestra el radio oscilante en un primer punto del compresor espiral de la invención, en una posición donde ambos rollo espirales fijo y orbitario están centrados en el centro común de las piezas espirales.

La Figura 5B muestra un radio oscilante en un punto separado ligeramente del punto de la Figura 5A.

La Figura 5C muestra un radio oscilante en un punto separado ligeramente del punto mostrado en la Figura 5B.

La Figura 6 muestra gráficamente el radio oscilante para los tres puntos ilustrados en las Figuras 5A-5C.

La Figura 2A muestra el compresor espiral 24 que incluye un arrollamiento espiral fijo 27 y un arrollamiento espiral orbitario 25. Una porción interior 26 del arrollamiento espiral fijo y una porción interior 28 del arrollamiento espiral orbitario están separadas de modo aproximadamente igual respecto a una línea de centro C. Por supuesto, durante el funcionamiento de este rollo espiral, el arrollamiento espiral orbitario está raramente en la posición ilustrada en la Figura 2A. Sin embargo, con el fin de generar el arrollamiento espiral, se supone que el arrollamiento espiral orbitario está en la posición en la que su punta 28 está centrada igualmente alrededor del centro C con respecto a la punta 26 del rollo espiral fijo 27.

La Figura 2B muestra un detalle de las porciones interiores 26 y 28. Las porciones interiores tienen generalmente la misma configuración, y números de referencia comunes son utilizados para describir la geometría de las porciones interiores.

Como se muestra, una porción anterior 30 de la porción interior se extiende a un resalte anterior 31 que se une con una curva 32 que conduce a un resalte posterior 34. Entonces, una curva posterior 35 se extiende desde el resalte 34 al resto del arrollamiento espiral.

La curva 32 se extiende generalmente hacia el arrollamiento espiral opuesto, entre el resalte anterior 31 y el resalte posterior 34, tal que el espesor anterior de arrollamiento medido en el resalte anterior 31 es generalmente menor que el espesor de arrollamiento en una posición alineada con el resalte posterior 34. En algunas aplicaciones, la cara anterior de los arrollamientos podría tener una configuración distinta que la mostrada en esta figura, y es posible que el espesor no satisfaciera la relación anterior. Sin embargo, como se muestra en la Figura 2B, la cara anterior de los arrollamientos está generalmente en una curva común y el arrollamiento es más grueso en el resalte 34 que en el resalte 31.

Como se muestra en la Figura 3A, los arrollamientos 27 y 25 están ahora en el punto donde han completado un ciclo de descarga. La punta 28 de rollo espiral orbitario cubre generosamente la lumbrera 36 de descarga. El resalte anterior 31 del rollo espiral orbitario hace contacto generalmente con el resalte posterior del rollo espiral fijo. De modo similar, el resalte anterior 31 del rollo espiral fijo hace contacto con el resalte posterior del rollo espiral orbitario. Una cámara 38 de compresión es definida generalmente encima de la punta 28 y una segunda cámara 40 de compresión es definida generalmente entre la punta 26 y el arrollamiento opuesto 25.

Como se muestra en la Figura 3B, el incremento siguiente de movimiento del rollo espiral orbitario es hacia abajo esencialmente como se muestra en esta figura. Así, una abertura 39 empieza a comunicar la cámara 38 con la lumbrera 36 de descarga. La abertura 39 es definida entre el resalte posterior 34 de la punta 26 del rollo espiral fijo y la porción anterior 30 del rollo espiral orbitario. De modo similar, el resalte posterior 34 del rollo espiral orbitario está moviéndose a lo largo de la porción anterior 30 del rollo espiral fijo y definiendo una abertura 41 para que la cámara 40 comunique con la lumbrera 36 de descarga.

Como se muestra en la Figura 3C, el rollo espiral orbitario se ha movido ahora en otra cantidad de incremento. Como puede verse, las aberturas 41 y 39 son generalmente iguales y no limitan indebidamente el flujo de fluido desde las cámaras 38 y 40 a la lumbrera 36 de descarga. Esto es una mejora respecto a los arrollamientos de técnica anterior en los que había una restricción estrecha en la cámara 40.

La Figura 4 muestra un detalle de la punta de uno de los arrollamientos espirales. Como se muestra, el resalte anterior 31 inicia la porción anterior 30 que tiene un radio R1. La curva 32 se extiende hacia atrás hasta un resalte posterior 34 y una curva posterior 35 se extiende desde el resalte posterior 34 a una porción subsiguiente del arrollamiento. La curva 35 tiene un radio R2. Es incluida una prolongación 42 que extiende la curva 35, si la curva 35 continuara siendo definida con el radio R2 más allá del resalte 34. Como se muestra, la prolongación 42 terminaría en un punto 43 que está separado del resalte real 31. Este es otro modo de describir como el arrollamiento es más delgado en el resalte anterior 31 que en el resalte posterior 34.

Para los fines de esta solicitud, la geometría de la Figura 4 es descrita como si las curvas 30 y 35 tuvieran exactamente un radio único. En algunas aplicaciones, los arrollamientos reales pueden diferir de porciones circulares reales. Aún así, esta invención se extiende a los arrollamientos espirales que tienen una configuración tal que el radio que corresponde mejor a las porciones curvas de rollo espiral tendrían las características mostradas en la Figura 4.

Las Figuras 5A a 5C muestran otra características del arrollamiento espiral de la invención. El punto central C está situado en un trayecto 46 de centro entre los rollo espirales fijo y orbitario. El trayecto 46 es definido como el trayecto central entre los arrollamientos espirales fijo y orbitario.

Como es conocido en la técnica de rollo espirales, una geometría de arrollamiento espiral es definida por el radio generador y el radio oscilante en los puntos a lo largo del trayecto 46 de centro. Como se muestra en la Figura 5A, un primer punto 48 es definido en la posición entre el resalte anterior 31 de un arrollamiento y el resalte posterior 34 del arrollamiento opuesto. Un vector definido entre el centro C y el punto 48 incluye una porción 54 de radio generador y una porción 56 de radio oscilante. La porción 54 de radio generador es definida tangente al trayecto 46 en el punto 48. La porción de radio oscilante es el vector que precisa ser combinado con el radio generador para obtener el vector real extendido entre el centro C y el punto 48. El radio oscilante 56 es definido como un radio oscilante negativo y está a un primer lado del radio generador 54. Por supuesto, negativo y positivo son algo relativo. Sin embargo, como se explicará con respecto a las Figuras 5B y 5C, en la geometría de la invención, el radio oscilante pasa por el valor cero y se mueve al otro lado del centro C en esta invención.

Como se muestra en la Figura 5B, un punto posterior 50 tiene un vector 58 que es igual al radio generador. O sea, en el punto 50, una línea trazada tangente a la curva 46 sería el vector 58 desde el centro C al punto 50. En la técnica anterior tal como se muestra en la Figura 1A, el punto inicial tiene un radio generador que es igual al vector entre el centro y el punto. Cuando el radio generador es igual a este vector, entonces el radio oscilante es cero.

Como se muestra en la Figura 5C, en otro punto 52 posterior al punto 50, el vector incluye una porción60 de radio generador y un radio oscilante 62 que está ahora en un lado opuesto del radio generador 60 respecto al lado mostrado en la Figura 5A. Esta descripción geométrica resulta de arrollamientos que tienen los beneficios de la invención como se describió antes.

Como se muestra en la Figura 6, los puntos 48, 50 y 52 están trazados en un gráfico del radio oscilante en función del ángulo de arrollamiento espiral. La línea 64 muestra el compresor espiral estándar que no tiene la configuración de arco de círculo mostrada en la Figura 1A. Todos los ángulos de arrollamiento espiral tienen un radio oscilante positivo.

La línea 66 muestra el tipo de arrollamiento espiral mostrado en la Figura 1A. El punto inicial tiene un radio oscilante nulo y aumenta con el ángulo de arrollamiento espiral creciente.

La línea 68 muestra el arrollamiento espiral de la invención. El punto inicial 70 está por debajo de cero en el punto 48. Después, el radio oscilante se mueve hacia cero y pasa por el valor cero en el punto 50. Así, en el momento que el arrollamiento espiral alcanza el punto 52, ha obtenido un radio oscilante positivo y el radio oscilante continuará siendo positivo durante el resto del arrollamiento espiral.

Se ha descrito una realización preferida de esta invención, sin embargo, un operario de cualificación ordinaria en la técnica conocería que ciertas modificaciones estarían dentro del alcance de esta invención. Por esa razón, las reivindicaciones siguientes deberían ser estudiadas para determinar el alcance y el contenido verdaderos de esta invención.

Claims (6)

1. Un compresor espiral (24) que comprende:

un rollo espiral fijo que tiene una base y un arrollamiento espiral (27) extendido desde dicha base, teniendo dicho arrollamiento espiral una punta (26) adyacente a un centro de dicho arrollamiento espiral fijo;

un rollo espiral orbitario (móvil) que tiene una base y un arrollamiento generalmente espiral (25) extendido desde dicha base, teniendo dicho rollo espiral orbitario una punta (28) adyacente a un centro de dicho rollo espiral orbitario, con dichos arrollamientos espirales orbitario y fijo ajustando entre sí para definir cámaras de compresión (38, 40); y

con dicha punta de al menos uno de dichos arrollamientos espirales fijo y orbitario teniendo una superficie interior enfrentada al arrollamiento espiral opuesto, configurada para tener un resalte anterior (31) adyacente a dicha punta y un resalte posterior (34) separado de dicho resalte anterior en una dirección separándose de un extremo anterior de dicha punta, definiendo dicho resalte anterior una porción más delgada de dicho arrollamiento espiral y definiendo dicho resalte posterior una porción más gruesa de dicho arrollamiento espiral, caracterizado porque dicho resalte posterior de uno de dichos arrollamientos espirales está en contacto con dicho resalte anterior del otro de dichos arrollamientos espirales al final de un ciclo de compresión, y dicha configuración de dicha punta permite que las cámaras de compresión definidas en ambos lados de dichos arrollamientos espirales no orbitario y orbitario se abran de modo aproximadamente igual, después de dicho final de dicho ciclo de compresión.

2. Un compresor espiral (24) según la reivindicación 1, en el que dicho extremo anterior de dicha punta (26, 28) es una curva anterior (30) que tiene generalmente un primer radio (R1) y extendiéndose hasta dicho resalte anterior (31), una porción de dicho al menos un arrollamiento espiral (25, 27) más allá de dicho reborde posterior (34) es una curva posterior (35) que tiene generalmente un segundo radio (R2), y con dicha curva central extendiéndose desde dicho resalte anterior a dicho resalte posterior, estando dicha curva posterior configurada tal que si dicha curva posterior fuera prolongada más allá de dicho resalte posterior con dicho segundo radio, la prolongación de dicha curva posterior está separada de dicho resalte anterior hacia dicho arrollamiento espiral del rollo espiral opuesto.

3. Un compresor espiral (24) según la reivindicación 2, en el que dichos arrollamientos espirales (25, 27) tienen superficies anteriores que están formadas como una curva.

4. Un compresor espiral (24) según la reivindicación 2, en el que un radio oscilante para dicha punta (26, 28) de dicho al menos un arrollamiento espiral (25, 27) está inicialmente a un lado de cero, se mueve a una posición donde es igual a cero y después pasa por el valor cero y se mueve al otro lado de cero.

5. Un compresor espiral (24) según la reivindicación 4, en el que ambas dichas porciones interiores de rollo espirales fijo y orbitario (27, 25) tienen dicha configuración.

6. Un compresor espiral (24) según la reivindicación 5, en el que dicha porción de dicho arrollamiento espiral (25, 27) que está inicialmente a un lado de cero es definida en una posición entre un resalte anterior (31) de un arrollamiento espiral y un resalte posterior (34) del arrollamiento espiral opuesto.