ES2266827T3 - Una disposicion resonante para un compresor lineal. - Google Patents
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Abstract
Una disposición resonante para un compresor lineal, incluyendo un conjunto no resonante formado por un motor y un cilindro (1); un conjunto resonante formado por un pistón (2) que alterna dentro del cilindro (1); unos medios de accionamiento (3) que acoplan operativamente el pistón (2) al motor, y al menos unos medios de muelle, montados en el conjunto resonante y que se deforman elástica y axialmente hacia el desplazamiento del pistón (2), caracterizada porque los medios de muelle presentan un cuerpo tubular alargado (50), que es coaxial en relación al eje del pistón (2) y tiene un extremo (51) acoplado operativamente a los medios de accionamiento (3) y un extremo opuesto (52) acoplado operativamente al conjunto no resonante, teniendo dicho cuerpo tubular (50) al menos parte de su extensión plegada en sectores circunferenciales (53) que son simétricos con relación al eje de dicho cuerpo tubular (50), deformándose elásticamente cada sector circunferencial (53) en la dirección axial al desplazamiento del pistón (2).
Description
Una disposición resonante para un compresor
lineal.
La presente invención se refiere, en general, a
una disposición de construcción para un compresor resonante del
tipo accionado por un motor lineal a aplicar en sistemas de
refrigeración y que presenta un pistón que alterna dentro de un
cilindro.
En un compresor alternativo movido por un motor
lineal, la aspiración de gas y las operaciones de compresión de gas
se realizan por los movimientos axiales alternantes del pistón
dentro de un cilindro, que está cerrado por una culata de cilindro
y montado dentro de una envuelta hermética, estando colocadas en la
culata de cilindro las válvulas de aspiración y descarga que
controlan la admisión y descarga del gas en relación al cilindro.
El pistón es movido por unos medios de accionamiento que soportan
componentes magnéticos movidos por un motor lineal fijado a la
envuelta del compresor.
Un compresor lineal que tiene una disposición
resonante definida en la porción precaracterizante de la
reivindicación 1 es conocido por ejemplo por el documento EP 0 909
895 A.
En algunas construcciones, el pistón se monta
contra unos medios de muelle resonante en forma de un conjunto de
muelles planos, fijado a la envuelta hermética del compresor para
operar como guías al desplazamiento axial del pistón y hacer que
todo el conjunto actúe de forma resonante a una frecuencia
predeterminada, permitiendo dimensionar adecuadamente el motor
lineal para suministrar de forma continua energía al compresor
después de la opera-
ción.
ción.
El pistón se monta contra el conjunto de muelle
mediante una varilla flexible, dicho conjunto de muelle está
montado rígidamente contra el cilindro, y el pistón, el accionador,
el componente magnético, la varilla flexible, y el montaje de
muelles planos forman juntamente el conjunto resonante del
compresor.
En esta construcción, el pistón está montado
contra un montaje de muelles planos hechos de una chapa de acero
para muelles, mediante una varilla flexible que tiene la función de
neutralizar las fuerzas resultantes de errores producidos durante
la producción y el montaje de las partes, con el fin de no
transmitir dichas fuerzas en su totalidad al pistón, evitando el
desgaste de dicho pistón con relación al cilindro.
Esta construcción presenta algunas desventajas,
tales como la necesidad de tener una varilla flexible para
neutralizar las fuerzas resultantes de los errores producidos
durante la producción y el montaje de las partes. Esta varilla
flexible también es un componente relativamente difícil de obtener,
dado que se debe producir con materiales especiales. Además, tales
muelles planos son muy caros, porque requieren procesos de corte y
acabado muy sofisticados.
En otra construcción conocida, el montaje de
muelles planos se sustituye por un sistema de muelles helicoidales,
en el que un primer muelle helicoidal está montado entre los medios
de accionamiento y el cilindro, y un segundo muelle helicoidal está
montado entre los medios de accionamiento y la envuelta del
compresor y, en esta construcción, el conjunto resonante del
compresor está formado por el pistón, los medios de accionamiento,
el imán, y los muelles helicoidales.
Esta construcción también evita desventajas, tal
como precisar un compresor con dimensiones más grandes, como una
función de la necesidad de usar un par de muelles helicoidales, que
no se pueden fijar apropiadamente para someterse a fuerzas de
tracción.
Además, los muelles helicoidales tienen la
característica de generar fuerzas excéntricas y de cizalladura en
las superficies en las que están asentados, provocar fuerzas en los
cojinetes del pistón del compresor, generar ruido y desgaste y
disminuir la duración del compresor.
Así, un objeto de la presente invención es
proporcionar un sistema resonante para un compresor lineal,
proporcionar un conjunto y fijación fáciles y fiables, que permite
someter dicho sistema resonante a fuerzas de tracción y compresión
durante la operación del compresor, sin perder la colocación con
relación a las partes a las que está fijado, y que no presenta
componentes de fuerza radial y lateral durante el movimiento del
pistón que pueden dar lugar a fuerzas radiales al pistón.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un sistema resonante de bajo costo y que hace
innecesario el uso de la varilla flexible y de los muelles planos o
helicoidales.
Estos y otros objetivos se logran mediante una
disposición resonante para un compresor lineal, incluyendo un
conjunto no resonante formado por un motor y un cilindro; un
conjunto resonante formado por un pistón que alterna dentro del
cilindro; unos medios de accionamiento que acoplan operativamente el
pistón al motor, y al menos unos medios de muelle que presentan un
cuerpo tubular alargado, coaxial al eje del pistón, y que están
acoplados operativamente a los medios de accionamiento y al conjunto
no resonante, teniendo dicho cuerpo tubular al menos parte de su
extensión plegada en sectores circunferenciales, deformándose
elásticamente cada sector circunferencial en la dirección axial al
desplazamiento del
pistón.
pistón.
La invención se describirá más adelante, con
referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una vista esquemática en sección
diametral longitudinal de un compresor hermético del tipo accionado
por un motor lineal y que presenta unos medios resonantes,
construido según la técnica anterior.
La figura 2 es una vista esquemática en sección
diametral longitudinal de un compresor hermético del tipo accionado
por un motor lineal y que presenta otra construcción para los medios
resonantes de la técnica anterior.
La figura 3 es una vista esquemática en sección
diametral longitudinal de un compresor hermético del tipo accionado
por un motor lineal y que presenta unos medios resonantes
construidos según la presente invención.
La figura 4 ilustra, esquemáticamente, el
compresor representado en la figura 3, en una variación de
construcción de la presente invención.
La figura 5 es una vista lateral esquemática de
los medios resonantes de la presente invención.
Y la figura 6 es una vista en perspectiva
esquemática de los medios resonantes de la presente invención
ilustrada en la figura 5.
La presente invención se describirá en relación
a un compresor alternativo movido por un motor lineal del tipo
usado en sistemas de refrigeración e incluyendo un conjunto de
motor-compresor, incluyendo un conjunto no
resonante formado por un motor lineal y un cilindro y un conjunto
resonante formado por un pistón 2 que alterna dentro del cilindro
1, y unos medios de accionamiento externos al cilindro 1 y que
soportan un imán 4 que es empujado axialmente a la energización del
motor lineal, acoplando operativamente dichos medios de
accionamiento 3 el pistón 2 al motor lineal.
Según la construcción de la técnica anterior
ilustrada en las figuras 1 y 2, los componentes mencionados
anteriormente están montados dentro de una envuelta hermética
10.
Como se ilustra en las figuras anexas, el motor
lineal está montado alrededor del cilindro 1 y el pistón 2 e
incluye una pila de laminaciones internas 5 con una bobina 6
insertada, y una pila de laminaciones externas 7.
En la construcción ilustrada en las figuras 1 y
2, el compresor también incluye medios elásticos resonantes
convencionales, montados en compresión constante al conjunto
resonante y al conjunto no resonante, y que son elásticamente
deformables axialmente en la dirección de desplazamiento del pistón
2.
En la construcción de la figura 1, el compresor
incluye unos medios de muelle, en forma de un conjunto de muelles
planos 10 hecho de una chapa de acero para muelles y al que se monta
el pistón 2 mediante una varilla flexible 8.
En la realización de la figura 2, el compresor
incluye un par de medios de muelle, por ejemplo un par de muelles
helicoidales 20, un primer muelle helicoidal 20 montado entre los
medios de accionamiento 3 y el cilindro 1, y un segundo muelle
helicoidal 20 montado entre dichos medios de accionamiento 3 y la
envuelta 10 del compresor.
Según las ilustraciones, el cilindro 1 tiene un
extremo cerrado por una placa de válvula 30, provista de una
válvula de aspiración 31 y una válvula de descarga 32, que permite
la comunicación de fluido selectiva entre una compresión cámara 9
definida entre una porción superior del pistón 2 y la placa de
válvula 30 y porciones internas respectivas de una culata de
cilindro 40 que se mantienen respectivamente en comunicación de
fluido con los lados de presión baja y alta del sistema de
refrigeración al que está acoplado el compresor.
Estas construcciones presentan las desventajas
explicadas anteriormente.
Según la presente invención, las desventajas de
la técnica anterior se evitan con una disposición resonante para un
compresor lineal que incluye al menos unos medios de muelle que
presentan un cuerpo tubular alargado 50, que es coaxial al eje del
pistón 2 y tiene un extremo 51 acoplado operativamente a los medios
de accionamiento 3, y un extremo opuesto 52 acoplado operativamente
al conjunto no resonante, teniendo dicho cuerpo tubular 50 al menos
parte de su extensión plegada en sectores circunferenciales 53 que
son simétricos con relación al eje de dicho cuerpo tubular 50, y
por ejemplo, ortogonales al eje del pistón 2, deformándose
elásticamente cada sección circunferencial 53 en la dirección axial
al desplazamiento de pistón 2.
Según una forma de llevar a la práctica la
presente invención, los sectores circunferenciales 53 presentan el
mismo perfil en sección transversal, por ejemplo un perfil
sustancialmente en forma de "V", tal como se ilustra en la
figura 5, o un perfil sustancialmente en forma de "U".
En la construcción ilustrada en la que el sector
circunferencial 53 tiene un perfil en forma de "V", la
deformación elástica de cada dicho sector circunferencial 53 al
desplazamiento del pistón se produce por variación de su ángulo
dihédrico respectivo.
Aunque en la alternativa de construcción
ilustrada los sectores circunferenciales 53 presentan el mismo
ángulo dihédrico, se deberá entender que también son posibles las
soluciones en las que los sectores circunferenciales 53 presentan
diferentes perfiles en sección transversal a lo largo de la
extensión longitudinal del cuerpo tubular 50 y diferentes ángulos
dihédricos a dichos sectores circunferenciales 53.
Según una forma de llevar a la práctica la
presente invención, el cuerpo tubular es hueco, permitiendo la
comunicación de fluido entre la cámara de compresión 9 y el interior
de la envuelta 10, que en este caso es del tipo hermético
convencional.
En la realización de la invención, como se
ilustra, el cuerpo tubular 50 presenta una superficie lateral no
hueca 54. En este caso, dado que un extremo 51 del cuerpo tubular 50
está fijado herméticamente al cilindro 1, y el extremo opuesto 52
está fijado herméticamente a los medios de accionamiento 3, dicho
cuerpo tubular 50 bloquea la comunicación de fluido entre la cámara
de compresión 9 y el exterior de cilindro 1 a través de intervalos
existentes entre el pistón 2 y el cilindro 1. En esta construcción,
la envuelta del compresor, si se prevé, no tiene que ser hermética,
dado que el sellado entre la cámara de compresión 9 y el interior
de dicha envuelta se obtiene por el cuerpo tubular 50.
Según la ilustración de la figura 3, el
compresor presenta además otros medios de muelle en forma de un
cuerpo tubular 50, que tienen un extremo 51 fijado a los medios de
accionamiento 3, y el otro extremo 52 fijado a la envuelta 10. La
fijación de cada uno de los extremos 51, 52 de cada cuerpo tubular
50 a las partes respectivas definidas por el cilindro 1, los medios
de accionamiento 3, y la envuelta 10 se logra por ejemplo, por un
proceso de soldadura, encolado o atornillado.
En una forma de llevar a la práctica la
invención, cada uno de los extremos 51, 52 de cada cuerpo tubular
50 se define por una extensión tubular respectiva que no presenta
los sectores circunferenciales 53 y que está dimensionada para
proporcionar un encaje en la parte respectiva a la que está fijado.
Sin embargo, son posibles otras formas de construcción para dichos
extremos 51, 52, tal como salientes radiales a fijarse
ortogonalmente al eje del pistón 2.
En la construcción ilustrada, cada parte a la
que está fijado un extremo adyacente 51, 52 del cuerpo tubular 50,
está provista de al menos un diente circunferencial que es coaxial
al eje del pistón 2 con el fin de encajar dicho extremo respectivo
51, 52.
Según las ilustraciones de la figura 3, una
porción de extremo inferior del cilindro 1 está provista de un
corte anular 1a, que define el diente para la fijación de un extremo
adyacente 51 del cuerpo tubular 50, y los medios de accionamiento 3
están provistos de un primer diente anular 3a que mira al cilindro 1
y fija el otro extremo 52 del cuerpo tubular 50.
En la construcción que presenta dos medios de
muelle, tal como la ilustrada en la figura 4, los medios de
accionamiento 3 están provistos además con un segundo diente anular
3b, que mira a una porción inferior de la envuelta 10 con el fin de
fijar un extremo 51 de otro cuerpo tubular 50. En esta construcción,
la envuelta 10 presenta una saliencia anular respectiva, que es
coaxial y está alineada con relación al segundo diente 3b de los
medios de accionamiento 3 que fijan el otro extremo 52 del cuerpo
tubular 50. En las construcciones ilustradas, los dientes
circunferenciales son continuos, coaxiales y están alineados
axialmente entre sí.
Claims (12)
1. Una disposición resonante para un compresor
lineal, incluyendo un conjunto no resonante formado por un motor y
un cilindro (1); un conjunto resonante formado por un pistón (2) que
alterna dentro del cilindro (1); unos medios de accionamiento (3)
que acoplan operativamente el pistón (2) al motor, y al menos unos
medios de muelle, montados en el conjunto resonante y que se
deforman elástica y axialmente hacia el desplazamiento del pistón
(2), caracterizada porque los medios de muelle presentan un
cuerpo tubular alargado (50), que es coaxial en relación al eje del
pistón (2) y tiene un extremo (51) acoplado operativamente a los
medios de accionamiento (3) y un extremo opuesto (52) acoplado
operativamente al conjunto no resonante, teniendo dicho cuerpo
tubular (50) al menos parte de su extensión plegada en sectores
circunferenciales (53) que son simétricos con relación al eje de
dicho cuerpo tubular (50), deformándose elásticamente cada sector
circunferencial (53) en la dirección axial al desplazamiento del
pistón (2).
2. La disposición resonante según la
reivindicación 1, caracterizada porque los sectores
circunferenciales (53) presentan el mismo perfil en sección
transversal.
3. La disposición resonante según la
reivindicación 2, caracterizada porque cada sector
circunferencial (53) presenta un perfil sustancialmente en forma de
"V", deformándose elásticamente cada sector circunferencial
(53) por variación de su ángulo dihédrico respectivo.
4. La disposición resonante según la
reivindicación 3, caracterizada porque los sectores
circunferenciales (53) presentan el mismo ángulo dihédrico.
5. La disposición resonante según la
reivindicación 1, caracterizada porque los sectores
circunferenciales (53) son ortogonales al eje longitudinal del
cuerpo tubular (50).
6. La disposición resonante según la
reivindicación 1, caracterizada porque el cuerpo tubular (50)
presenta una superficie lateral no hueca (54).
7. La disposición resonante según la
reivindicación 1, caracterizada porque la fijación de cada
extremo (51, 52) a la parte adyacente definida por el cilindro (1)
y los medios de accionamiento (3) se obtiene por uno de los
procesos de soldadura, encolado y atornillado.
8. La disposición resonante según la
reivindicación 7, caracterizada porque cada uno de los
extremos (51, 52) del cuerpo tubular (50) se define por una
extensión tubular respectiva que no presenta los sectores
circunferenciales (53) y dimensionada para proporcionar un encaje
en la parte respectiva a la que está fijada.
9. La disposición resonante según la
reivindicación 8, caracterizada porque cada parte a la que
está fijado un extremo adyacente (51, 52) del cuerpo tubular (50),
está provista de al menos un diente circunferencial (1a, 3a, 3b,
10a) que es coaxial al eje del pistón (1) para encajar dicho extremo
respectivo (51, 52).
10. La disposición resonante según la
reivindicación 9, caracterizada porque cada diente
circunferencial (1a, 3a, 3b, 10a) es continuo.
11. La disposición resonante según la
reivindicación 6, en la que el cilindro (1) está cerrado por una
culata de cilindro (30) que define entre una porción superior del
pistón (2) y dicha culata de cilindro (30) una cámara de compresión
(9), caracterizada porque el cuerpo tubular (50) tiene un
extremo (51) fijado herméticamente al cilindro (1) y el extremo
opuesto (52) fijado herméticamente a los medios de accionamiento
(3), con el fin de bloquear la comunicación de fluido entre la
cámara de compresión (9) y el exterior del cilindro (1) a través de
intervalos existentes entre el pistón (2) y el cilindro (1).
12. La disposición resonante según la
reivindicación 1, en la que el compresor hermético incluye una
envuelta hermética (10), dentro de la que se montan los conjuntos
resonante y no resonantes, caracterizada porque incluye
otros medios de muelle en la forma de un cuerpo tubular (50) que
tienen un extremo (51) fijado a los medios de accionamiento (3) y
el otro extremo (52) fijado a la envuelta (10).
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