ES2273970T3 - Un compresor de espirales hermetico. - Google Patents
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Abstract
Compresor (20) de espirales que comprende: un primer elemento (24) espiral que tiene una base y una envoltura en forma general de espiral que se extiende desde la mencionada base; un segundo elemento (22) espiral que tiene una base y una envoltura en forma general de espiral que se extiende desde su base, y un árbol (26) para obligar al mencionado segundo elemento espiral a orbitar en relación al mencionado primer elemento espiral; un cárter (44) para soportar el mencionado segundo elemento espiral, teniendo el mencionado cárter una superficie (47) periférica exterior de un predeterminado diámetro exterior, habiendo sido mecanizada la mencionada superficie periférica exterior del mencionado cárter para ser concéntrica con un alojamiento para cojinete realizado en el eje central del mencionado cárter, recibiendo dicho alojamiento un cojinete superior; una carcasa que encierra al mencionado árbol y a los mencionados primer y segundo elementos espirales y al mencionado cárter, incluyendo la mencionada carcasa una envolvente (40) central y tapas superior (42) e inferior (34), llevando montada la mencionada tapa inferior un cojinete (32) para soportar un extremo (33) inferior del mencionado árbol y llevando montado el mencionado alojamiento para cojinete en el mencionado cárter un cojinete (48) superior para soportar una tapa superior del mencionado árbol; caracterizado porque el mencionado cojinete inferior tiene un eje de cojinete que se talla de forma que sea concéntrico y paralelo con relación a una superficie (54, 91) periférica exterior sobre la mencionada tapa inferior, y la mencionada superficie periférica exterior de la mencionada tapa inferior es concéntrica con una superficie periférica interior de la mencionada envolvente central, y la mencionada superficie exterior del mencionado cárter es concéntrica con la mencionada periferia interior de la mencionada envolvente central, de tal manera los mencionados cojinetes superior e inferior son concéntricos uno en relación alotro.
Description
Un compresor de espirales hermético.
La presente invención se refiere a un compresor
de espirales como el reivindicado en la reivindicación 1 y a un
método como el reivindicado en la reivindicación 4, en los que los
componentes contiguos a la parte superior y al fondo de un
compresor de espirales están todos ellos alineados con relación a
una referencia común de tal modo que la total alineación de los
componentes puede conseguirse mejor y más fácilmente.
Los compresores de espirales se están utilizando
ampliamente en aplicaciones de compresión de refrigerantes. En un
compresor de espirales el primer y segundo elementos espirales
incluyen cada uno una base y una envoltura en forma de espiral
universal que se extiende desde la base. Las envolturas se
entrelazan para definir la cámara de compresión. Un árbol opera
conectado a uno de los elementos espirales y provoca que uno de los
elementos espirales orbite con relación al otro. A medida que los
dos elementos espirales orbitan, las cámaras de compresión
definidas entre las envolturas de los dos elementos espirales
disminuyen en volumen, comprimiendo el refrigerante atrapado.
Históricamente los compresores de espirales se
han montado en una carcasa estanca. La carcasa incluye una
envolvente central y tapas superior e inferior. El árbol que actúa
sobre el elemento espiral que orbita es habitualmente comandado por
un motor eléctrico montado en la envolvente central. El árbol se
extiende a lo largo de un eje de rotación, y está funcionalmente
conectado al elemento espiral para provocar el movimiento orbital
del elemento espiral. Habitualmente el eje se monta en cojinetes
adyacentes a las posiciones superior e inferior. El cojinete
superior se monta en un cárter que soporta el elemento espiral que
orbita. El cojinete inferior está habitualmente en el lado
contrario del motor en relación a los elementos espirales.
Históricamente se ha utilizado un soporte de cojinete que se
extiende radialmente hacia adentro desde la envolvente central para
soportar la tapa inferior del cojinete.
Más recientemente se ha propuesto montar el
cojinete inferior en el compresor de espirales sobre la tapa
inferior. Así pues, la estructura de tapa inferior para montar un
cojinete ha sido descrita en la Solicitud de Patente anterior US
No. de Serie 09/376915, presentada el 18 de agosto de 1999 y
titulada "Montaje de cojinete para compresor estanco", y además
en una solicitud co-pendiente titulada "Tapa
inferior para compresor de espirales" presentada el 1 de junio de
2001 y a la que se le ha asignado el No. de Serie 09/872972.
Más ejemplos de compresores de espirales se dan
en US 745992 que muestra un método para aumentar algo la
estanqueidad, en US 6179591, que tiene un cubo que incluye un
alojamiento para un cojinete montado a presión y en US 5599178 en
que se usan pernos para conectar una parte de carcasa a alta presión
y una parte de carcasa a baja presión.
Además se ha propuesto recientemente un ajuste
forzado del cárter en la envolvente central de tal forma que la
posición del cárter con relación a la envolvente central sea la
óptima. Tal estructura ha sido mostrada en la solicitud
co-pendiente de No. de Serie 09/176576, presentada
el 21 de octubre de 1998 y con el título de "Montaje de compresor
de espirales con ajuste forzado" y a la que se le ha asignado
ahora No. de Patente US 6193484. Sin embargo nunca se ha propuesto
combinar ambas ideas.
En la realización que se muestra de la presente
invención, la envolvente central se utiliza como punto de
referencia de una posición idónea del cojinete inferior mediante el
montaje de una tapa inferior y del cárter, ambos en una determinada
posición idónea con relación a una referencia común. En una
realización preferida la referencia común la ofrece la envolvente
central. La envolvente central se mecaniza de forma que tenga
cuidadosamente controladas las superficies de los extremos que son
ambas perpendiculares al eje central de la envolvente central, y
que está acabada para ser perfectamente cilíndrica. La forma inicial
de la envolvente puede estar ligeramente apartada de la perfecta
redondez (es decir, del orden de 1,0 mm), consiguiéndose la
perfecta redondez mediante el mecanizado computerizado de las
superficies del cárter y de la tapa inferior, tal y como se explica
más abajo.
La tapa inferior es mecanizada de tal forma que
tenga ambas superficies de apoyo perpendiculares al alojamiento del
cojinete inferior y que tenga una posición radial con respecto al
eje del cojinete inferior. Cuando esta tapa inferior se monta en
esta envolvente central, el cojinete queda así idóneamente colocado
en relación al eje central de la envolvente central.
Además el cárter se mecaniza para conseguir una
perfecta superficie cilíndrica exterior, así como una cara del
extremo plana que se apoya en la cara del extremo de la envolvente
central. Cuando este cárter se ha montado en esta envolvente
central junto con la tapa inferior, queda asegurado que el cárter y
la tapa inferior están ambos montados según una orientación
adecuada el uno con relación a la otra. Dado que la tapa y el cárter
se mecanizan por separado cada uno por su lado para asegurar que
los ejes de los cojinetes para el árbol, que cada uno de ellos
soporta, están alineados con la parte exterior de la periferia del
componente individual, se asegura también que los dos cojinetes
están idóneamente situados uno en relación al otro. Una vez están
idóneamente determinados estos dos apoyos de cojinete para el árbol,
los demás componentes del compresor de espirales quedan fácilmente
ensamblados y asegurada su posición alineada.
Así pues la presente invención aporta un método
simplificado para conseguir una idónea posición de los componentes
en un compresor de espirales de tal forma que queda asegurado que
están en la correcta posición.
Éstas y otras características de la presente
invención pueden entenderse mejor mediante la siguiente memoria y
dibujos, de los que sigue una breve descripción.
La Figura 1 es una vista en sección del
compresor de espirales de la presente invención.
La Figura 2A es una vista ampliada de la porción
circular 2A de la Figura 1.
La Figura 2B es una vista ampliada de la porción
circular 2B de la Figura 1.
La Figura 3 muestra esquemáticamente la
mecanización de una envolvente central como componente.
La Figura 4A muestra el primer paso del
montaje.
La Figura 4B muestra el subsiguiente paso.
La Figura 4C muestra otro paso más.
La Figura 4D muestra otro paso más.
La Figura 5A es una vista de una tapa por el
extremo inferior.
La Figura 5B muestra una porción ampliada de una
zona de la tapa de la Figura 5A.
La Figura 6 muestra otra característica de un
cojinete de la presente invención.
La Figura 7 muestra una característica de la
realización de la Figura 6.
La Figura 1 ilustra un compresor 20 de espirales
que incorpora un elemento espiral 22 orbitante y un elemento
espiral 24 no orbitante. Un árbol 26 de comando se opera mediante un
estátor 28 de motor a través del rotor 30. El árbol de comando está
funcionalmente conectado para provocar el movimiento orbitante del
elemento espiral 22 orbitante. El cojinete 32 inferior está montado
sobre una tapa 34. El extremo 33 inferior del árbol 26 se clava en
el cojinete 32 inferior. La tapa 34 inferior tiene unas porciones 36
en forma de U circularmente espaciadas colocadas en posición radial
hacia el interior del extremo 39 inferior de una envolvente 40
central. El extremo 38 inferior de la envolvente 40 central tiene
una superficie 39 de axial que se apoya sobre la superficie de la
tapa 34 inferior, tal como se explica más abajo.
Se forma una superficie 41 periférica interior
de la envolvente central próxima a un cilindro ideal para facilitar
el alineamiento, tal como se explica más abajo. Se fija una tapa 42
superior a la envolvente 40 central. Un cárter 44 soporta el
elemento espiral 22 orbitante, como ya se sabe. Una porción 46
periférica exterior del cárter 44 tiene una superficie 47 exterior
que está clavada en la envolvente 40 central.
Se monta un cojinete 48 en el cárter 44 y
soporta el extremo superior del árbol 26. Un resalte 50 del cárter
que se extiende radialmente hacia fuera se apoya en la superficie
axial 52 superior de la envolvente 40 central. Tal como se explica
más abajo, la combinación del montaje ajustado del cárter y el
cojinete montado en la tapa inferior ofrece la seguridad de que los
cojinetes 32 y 48 están situados sobre un eje que es común mediante
el montaje de ambos cojinetes sobre una referencia común.
Tal como se muestra en la Figura 2A, el cárter
44 tiene su superficie 47 periférica exterior ajustada en la
superficie 41 periférica interior de la envolvente 40 central. El
resalte 50 del cárter que se extiende radialmente hacia fuera se
apoya en la superficie 52 axial.
La superficie 90 inferior del resalte 50 se
mecaniza para ser perpendicular al eje central del cárter 44.
Además la superficie 47 periférica del cárter 44 también está
mecanizada para ser concéntrica con el montaje del cojinete 48
superior. Así, mediante la utilización de métodos conocidos de
control por ordenador, el Solicitante asegura que el alojamiento
para el cojinete 48 sea concéntrico e idealmente centrado con
relación a la superficie 47 periférica y perpendicular a la
superficie 90 del resalte. Debe entenderse que la superficie 47
puede tener alguna discontinuidad, pero es básicamente cilíndrica y
concéntrica con el eje central del cojinete 48. Se pueden definir
detalles de un cárter preferido en la Patente US 6193484. Ahora,
cuando el cárter se monta en la envolvente 40 central como se
muestra en la Figura 2A, debido a que la superficie 90 se apoya en
la superficie 52, y debido al montaje ajustado de la superficie 47
periférica exterior, se puede asegurar que el eje central del
cojinete 48 es paralelo y concéntrico con el eje interior de la
envolvente 40 central.
Al mismo tiempo, una superficie 54 similar se
crea sobre la tapa 34 inferior. La superficie 39 axial del extremo
38 inferior de la envolvente central se apoya sobre la superficie
54. Como con el cárter, esto asegura que la tapa 34 inferior está
adecuadamente orientada con la envolvente 40 central. Además el
perímetro 91 exterior de las porciones 36 tiene una medida adecuada
para proporcionar al menos una ligero ajuste con la envolvente 40
central. Una vez más, esto asegura que la orientación de la tapa 34
inferior con la envolvente 40 central es idónea y real.
En una realización preferida el eje central del
cojinete 32, tal como se explica más abajo, es concéntrico con el
perímetro exterior de las porciones 36 y perpendicular con la
superficie 39. Esto asegura que el eje del cojinete 32 está también
referido al eje central de la periferia interior 41 de la envolvente
40 central. Mediante la utilización de estas dos técnicas, el
solicitante asegura que el cojinete 48 está centrado en y es
paralelo a un eje determinado en base al mismo punto de referencia
que el eje del cojinete 32. El Solicitante asegura así que los
cojinetes quedan más correctamente alineados que en el caso de la
técnica anterior.
La Figura 3 muestra una operación 10 de
mecanizado muy esquematizada. Una preforma 12 de envolvente, a
transformar en envolvente 40 central, se crea inicialmente mediante
el enrollamiento de una plancha de acero hasta formar un cilindro,
soldando el acero para obtener la preforma y expandiéndolo desde el
diámetro interior. Una mandrinadora 16 de expansión se extiende
dentro de la superficie periférica interior de la preforma 12 de
envolvente y asegura que la superficie periférica interior gira
entre los centros del torno. La mandrinadora presenta entonces a la
preforma 12 de envolvente un par de herramientas 14 de mecanizar
opuestas que tallan las superficies axiales de la envolvente
central. La operación de mecanizado de la envolvente es la ya
conocida y propia del operario experto en la materia. La preforma
de envolvente es así convertida en la envolvente 40 central, y tal
como se muestra en la Figura 4A, ambas superficies 39 y 52 axiales
definen unas superficies planas que se controlan por ordenador para
comprobar que son muy próximas a auténticos planos lisos paralelos y
perpendiculares al eje interior. Además, la superficie 41
periférica interior está muy próxima a ser un auténtico alojamiento
cilíndrico. Tal como se ha dicho más arriba, la superficie 41
periférica interior puede estar ligeramente apartada de la redondez
en este momento, si bien las superficies del cárter y de la tapa
inferior la llevarán a una auténtica redondez una vez insertadas.
En un primer paso del montaje del compresor de espirales, el
estator 28 es inicialmente colocado dentro de la envolvente central,
tal como muestra la Figura 4A. La envolvente central puede ser
calentada para admitir el estator, y entonces puede ser enfriada
para fijarse sobre el estator. Además, es preferible realizar las
conexiones eléctricas durante el montaje del estator, y tal como se
muestra en la Solicitud de Patente co-pendiente de
No. de Serie US 09/415122, presentada el 8 de octubre de 1999 y
titulada "Envolvente de motor de compresor deformada para alojar
componentes"
Tal como se muestra en la Figura 4B, el
siguiente paso es encajar la envolvente 40 central sobre la tapa 34
inferior. Tal como se ha descrito más arriba, el extremo 38 inferior
de la envolvente 40 central produce un montaje ajustado sobre las
porciones 36, de tal forma que en este punto el cojinete 32 tiene su
eje central óptimamente centrado con relación al eje central de la
envolvente 40 central. En este momento, la envolvente central puede
ser soldada por puntos a la tapa 34 inferior para asegurar que
permanecen juntas en el subsiguiente proceso hasta la soldadura
circunferencial final.
El siguiente paso es montar el rotor 30 y el
árbol 26 en el cojinete 32 y en el estator 28, tal como se muestra
en la Figura 4C.
El siguiente paso es encajar el cárter 44 dentro
de la envolvente 40 central. Con este movimiento de ajuste, el
resalte 50 es llevado a contactar con la superficie 52. En este
momento y dado que el alojamiento del cojinete 48 ha sido
previamente tallado para ser un alojamiento realmente concéntrico
con relación a la superficie 47 periférica exterior del cárter 44,
puede asegurarse que los cojinetes 48 y 32 están ambos centrados
sobre un eje que está definido en relación a una referencia común,
el eje central de la envolvente 40 central.
Los componentes de la espiral orbitante y de la
espiral no orbitante, incluidos todos los acoplamientos
anti-rotación, juntas de estanqueidad, etc., ya
conocidos, se colocan en el compresor. Entonces se monta la tapa 42
superior y los componentes son comprimidos, y la tapa superior es
soldada circunferencialmente. Llegados a este punto las tapas se
sueldan a la envolvente central, asegurándose el montaje
completo.
La Figura 5A muestra la tapa 34 inferior con el
cojinete 32. Como puede apreciarse, las superficies 36 en forma de
U están circunferencialmente distribuidas. La superficie 91
periférica exterior de estos componentes está tallada de tal forma
que está alineada y es concéntrica con el eje central X del cojinete
32. Tal como se explica con mayor detalle en la Solicitud de
Patente co-pendiente de No. de Serie US 09/376915,
presentada el 18 de agosto de 1999 y titulada "Montaje de
cojinete para compresor estanco", esto se asegura realizando el
centro X del cojinete de forma que sea concéntrico con la superficie
91 periférica exterior de las porciones 39. La Figura 5B muestra
otra vista de la superficie 91 exterior en una porción 36.
En resumen, asegurando que los centros de los
cojinetes 32 y 48 sean ambos situados y medidos por un equipo
controlado por ordenador para ser concéntricos con una referencia
común, el Solicitante asegura que los dos cojinetes están
óptimamente situados y alineados el uno con relación al otro. La
presente invención mejora así notablemente el estado de la
técnica.
La Figura 6 muestra una realización 300 de
cojinete en la que el cubo del cojinete tiene un extremo 302
superior y una forma cónica lateral interior hasta el extremo 304
inferior. Cuando el cuerpo 310 del cojinete, tal como se muestra en
la Figura 7, se inserta, el extremo superior se deforma, tal como se
muestra en la cota 312, con relación al extremo 314 inferior. En el
anterior estado de la técnica, cuando el cojinete era insertado el
extremo superior no apoyado se deformaba radialmente hacia fuera, y
provocaba deformaciones hacia fuera en el extremo libre del cubo,
en lugar de ser una superficie cilíndrica. Así pues, esta forma
cónica inversa aporta ventajas.
En esencia el tallado concéntrico computerizado
de las superficies periféricas exteriores en el cárter y en la tapa
inferior asegura que los alojamientos de los cojinetes están a una
distancia radial uniforme de la superficie periférica interior de
la envolvente central. Al mismo tiempo, las superficies planas
aseguran que el cárter y la tapa inferior son paralelos el uno con
relación a la otra, de forma que los ejes de sus alojamientos de
cojinete sean también concéntricos y paralelos.
Aunque se ha mostrado una realización preferida
de esta invención, un experto en la materia reconocería que pueden
realizarse diversas modificaciones dentro del ámbito de esta
invención. Por este motivo las siguientes reivindicaciones deben
ser analizadas para determinar el auténtico alcance y contenido de
la presente invención.
Claims (5)
1. Compresor (20) de espirales que comprende: un
primer elemento (24) espiral que tiene una base y una envoltura en
forma general de espiral que se extiende desde la mencionada base;
un segundo elemento (22) espiral que tiene una base y una envoltura
en forma general de espiral que se extiende desde su base, y un
árbol (26) para obligar al mencionado segundo elemento espiral a
orbitar en relación al mencionado primer elemento espiral; un
cárter (44) para soportar el mencionado segundo elemento espiral,
teniendo el mencionado cárter una superficie (47) periférica
exterior de un predeterminado diámetro exterior, habiendo sido
mecanizada la mencionada superficie periférica exterior del
mencionado cárter para ser concéntrica con un alojamiento para
cojinete realizado en el eje central del mencionado cárter,
recibiendo dicho alojamiento un cojinete superior; una carcasa que
encierra al mencionado árbol y a los mencionados primer y segundo
elementos espirales y al mencionado cárter, incluyendo la
mencionada carcasa una envolvente (40) central y tapas superior (42)
e inferior (34), llevando montada la mencionada tapa inferior un
cojinete (32) para soportar un extremo (33) inferior del mencionado
árbol y llevando montado el mencionado alojamiento para cojinete en
el mencionado cárter un cojinete (48) superior para soportar una
tapa superior del mencionado árbol; caracterizado porque el
mencionado cojinete inferior tiene un eje de cojinete que se talla
de forma que sea concéntrico y paralelo con relación a una
superficie (54, 91) periférica exterior sobre la mencionada tapa
inferior, y la mencionada superficie periférica exterior de la
mencionada tapa inferior es concéntrica con una superficie
periférica interior de la mencionada envolvente central, y la
mencionada superficie exterior del mencionado cárter es concéntrica
con la mencionada periferia interior de la mencionada envolvente
central, de tal manera los mencionados cojinetes superior e
inferior son concéntricos uno en relación al otro.
2. Compresor de espirales según la
reivindicación 1, en el que la mencionada envolvente central tiene
una superficie (52) axial superior y una superficie (39) axial
inferior talladas de forma que son paralelas la una con relación al
a otra, y en el que el mencionado cárter tiene un resalte (50) que
se extiende radialmente hacia fuera y que se apoya en el mencionado
extremo axial superior de la mencionada envolvente central y está
tallado de forma que sea perpendicular al mencionado eje del
mencionado cojinete de tal modo que el mencionado cárter queda
correctamente alineado dentro de la mencionada envolvente central, y
la mencionada tapa inferior tiene una superficie (54) tallada de
forma que sea perpendicular al mencionado eje de rotación del
mencionado cojinete de tal modo que la mencionada tapa inferior
queda correctamente montada dentro de la mencionada envolvente
central, y de tal modo que los mencionados ejes de los mencionados
cojinetes superior e inferior quedan alineados.
3. Compresor de espirales según las
reivindicaciones 1 ó 2, en el que el mencionado cojinete inferior
se construye de modo que inicialmente presente una forma cónica
inversa tal que la inserción del mencionado árbol en el mencionado
cojinete haga que la mencionada forma cónica inversa a tienda hacia
una superficie cilíndrica.
4. Método de montaje de un compresor (20) de
espirales que comprende los pasos de: 1) suministrar una envolvente
(40) central que tiene un par de superficies axiales (39, 52)
opuestas, formar un cárter (44) que tiene una superficie (47)
periférica exterior, que es normalmente cilíndrica y centrada sobre
un eje, y suministrar una tapa (34) inferior que tiene una
superficie (54) exterior periférica, de tamaño tal que permite un
montaje ajustado con la mencionada superficie interior cilíndrica de
la mencionada envolvente central, y teniendo la mencionada tapa
inferior una cara realizada para ser perpendicular a un eje central
de un cojinete inferior montado en la mencionada tapa inferior;
caracterizado porque las mencionadas superficies axiales
opuestas son talladas de forma que son paralelas la una con relación
a la otra y la mencionada superficie (47) periférica exterior
permite un montaje ajustado con la mencionada superficie interior
cilíndrica de la mencionada envolvente central, teniendo el
mencionado cárter una superficie (90) que se extiende radialmente
hacia fuera para apoyarse en la mencionada superficie axial de la
mencionada envolvente central, y el método además incluye el paso
de 2) montar el mencionado cárter en la mencionada envolvente
central y montar la mencionada tapa inferior en la mencionada
envolvente central de forma que los mencionados ejes del mencionado
cárter y del mencionado cojinete inferior son ambos concéntricos
con respecto a un punto de referencia común.
5. Método según la reivindicación 4, en el que
los mencionados cárter y tapa inferior están ambos realizados de
forma que tienen una superficie (54, 90) perpendicular a un extremo
de la mencionada envolvente central, de tal modo que cuando el
mencionado cárter y la mencionada tapa inferior están montados
dentro de la mencionada envolvente central, el mencionado cárter y
la mencionada tapa inferior tendrán ambos las mencionadas
superficies paralelas una con relación a la otra, y de tal forma que
los ejes centrales de los alojamientos para cojinete tallados en el
mencionado cárter y la mencionada tapa inferior serán concéntricos y
paralelos.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US793369 | 2001-02-26 | ||
| US09/793,369 US6488489B2 (en) | 2001-02-26 | 2001-02-26 | Method of aligning scroll compressor components |
Publications (1)
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