ES2320865T3 - Compresor lineal. - Google Patents
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Abstract
Un compresor que comprende un cilindro y un motor lineal que tiene un estator formado por un conjunto de laminaciones interiores (90) fijadas a dicho cilindro (60), y un conjunto de laminaciones exteriores (30) espaciadas del conjunto de laminaciones interiores (90), con una bobina (95) soportada por el conjunto de laminaciones interiores o el conjunto de laminaciones exteriores (100; 30), y un imán (86) soportado por un actuador (85) que está conectado para mover alternativamente un pistón (80) dentro del cilindro (60) cuando se aplica corriente eléctrica a la bobina (95), y que comprende, además, un elemento de conexión (100) que conecta el conjunto de laminaciones exteriores (30) y el conjunto de laminaciones interiores (90), en el que el conjunto de laminaciones interiores (90) está montado alrededor y sobre la circunferencia exterior del cilindro (60) y el conjunto de laminaciones exteriores (30) está dispuesto espaciado radialmente hacia fuera desde dicho conjunto de laminaciones interiores (90), caracterizado porque dicho elemento de conexión está en forma de un anillo (100) que no contacta con el cilindro (60) y está espaciado desde allí, y porque el conjunto de laminaciones exteriores (30) está suspendido sobre y asegurado al conjunto de laminaciones interiores (90) por dicho anillo (100).
Description
Compresor lineal.
La presente invención se refiere a un compresor
que comprende un cilindro y un motor lineal que tiene un estator
formado por un conjunto de laminaciones interiores fijadas a dicho
cilindro, y un conjunto de laminaciones exteriores espaciadas del
conjunto de laminaciones interiores, con una bobina soportada por
el conjunto de laminaciones interiores o el conjunto de
laminaciones exteriores, y un imán soportado por un actuador que
está conectado para mover alternativamente un pistón dentro del
cilindro cuando se aplica corriente eléctrica a la bobina, y que
comprende, además, un elemento de conexión que conecta el conjunto
de laminaciones exteriores y el conjunto de laminaciones
interiores, en el que el conjunto de laminaciones interiores está
montado alrededor y sobre la circunferencia exterior del cilindro y
el conjunto de laminaciones exteriores está dispuesto espaciado
radialmente hacia fuera desde dicho conjunto de laminaciones
interiores.
Los compresores que comprenden motores lineales
eléctricos son dispositivos bien conocidos, en los que uno de una
bobina o elemento magnético está montado en un miembro fijo, y el
otro elemento está montado en un miembro móvil. Se aplica corriente
eléctrica a la bobina, que genera líneas magnéticas de fuerza para
interactuar con el imán para producir movimiento del miembro móvil.
Tales motores lineales eléctricos se utilizan, en general, en
compresores de refrigeración, en los que el miembro móvil está
definido por el pistón del compresor y el imán está montado en
dicho pistón. La bobina está montada fijamente en una porción
externa de la estructura del compresor que forma el cilindro,
dentro del cual se mueve alternativamente el pistón.
La figura 1 de los dibujos adjuntos ilustra un
compresor lineal de la técnica anterior del tipo descrito en la
patente US 5.945.748. En esta construcción de la técnica anterior,
se proporciona una cáscara hermética 10, dentro de la cual está
montada una copa interior cilíndrica 20 que define un espacio
interior predeterminado. Un conjunto de laminaciones exteriores 30
para un motor lineal está fijado a la cara interior de la copa
interior 20. Una placa de cubierta 40 configurada en forma de disco
tiene un taladro en una porción central de la misma y está
conectada a una pestaña 61 que está incorporada en el extremo
superior de un cilindro 60 y a porciones extremas superiores tanto
de la copa interior 20 como también de las laminaciones exteriores
30. Una cubierta inferior 50, que está configurada también en
forma de disco, está conectada a la porción extrema inferior de la
copa interior 20. Una porción superior del cilindro 60 se extiende
a través de la porción central abierta de la placa de cubierta 40,
y un sistema de válvula 70 está montado en el centro de la porción
superior del cilindro 60 para cubrir herméticamente el taladro a
través del cual se extiende la porción superior del cilindro 60. Se
puede utilizar también una placa de válvula convencional, que tiene
válvulas de aspiración y de descarga. Dentro del cilindro 60 está
montado un pistón 80 que, después de ser movido alternativamente
por el motor lineal, comprime un gas refrigerante de una manera
conocida. Un conjunto de laminaciones interiores 90 del motor
lineal está montado alrededor de una porción de una superficie
circunferencial exterior del cilindro 60, manteniendo dichas
laminaciones internas un espaciamiento predeterminado desde el
conjunto de laminaciones 30.
Una bobina 95 de forma toroidal está localizada
en una porción rebajada de una superficie circunferencial exterior
de las laminaciones interiores 90, y los extremos de la bobina 95
están conectados a cables conductores (no mostrados) que
suministran corriente eléctrica a la bobina 95. Si se desea, la
bobina 95 puede estar localizada también sobre el conjunto de
laminaciones exteriores 30. Un miembro de conexión en forma de un
disco conecta el extremo inferior del pistón 80 a un actuador
cilíndrico 85, a cuyo extremo superior está fijado un miembro
magnético 86 formado normalmente por una pluralidad de imanes
permanentes (no mostrados). El miembro magnético 86 se mueve en el
espacio entre los conjuntos de laminaciones exteriores 30 y de
laminaciones interiores 90.
Como se ve a partir de la figura 1, el motor
laminar incluye el conjunto de laminaciones exteriores 30, el
conjunto de laminaciones interiores 90 que lleva la bobina 95 y
también el actuador 85, al que se fija el miembro magnética 86.
Están previstos muelles helicoidales 66 entre el
miembro de conexión 65 y un soporte 68 que está fijado al fondo
del conjunto de laminaciones interiores 90 para soportar
elásticamente el movimiento alternativo del pistón 80. Otros
muelles helicoidales 67 están dispuestos entre el miembro de
conexión 65 y la cubierta inferior 50 para soportar el compresor a
medida que el pistón 80 se mueve alternativamente. Al menos una
trayectoria de gas refrigerante 80aa está prevista a lo largo de
una porción superior del cilindro 60 para admitir gas refrigerante
en este último en una posición determinada del pistón 80.
En la operación del compresor ilustrado en la
figura 1, cuando se suministra corriente eléctrica a la bobina 95,
el miembro magnético 86, montado en el actuador 85, reacciona con
las líneas magnéticas de fuerza y mueve alternativamente el
actuador 85 en una línea recta entre las laminaciones interiores 90
y las laminaciones exteriores 30, de manera que el pistón 80 se
mueve alternativamente en el cilindro 60 como una función del
desplazamiento correspondiente del actuador 85. El gas refrigerante
fluye en el cilindro 60 a través de las trayectorias de gas
refrigerantes 80aa previstas en el cilindro 60. El gas refrigerante
comprimido en el cilindro 60 es descargado a través del sistema de
válvula 70 y se realiza repetidas veces la operación descrita
anteriormente.
Las laminaciones interiores 90 pueden estar
montadas en el cilindro utilizando cualquiera de las
construcciones conocidas actualmente, tales como la ilustrada en la
figura 1. Por ejemplo, se puede proporcionar un miembro de
abrazadera moldeada montado en el cilindro y que soporta las
laminaciones interiores 90, teniendo estas laminaciones un receso
en sus superficies exteriores para alojar la bobina 95. La figura
1AA ilustra un tipo de montaje que se puede utilizar para montar
las laminaciones exteriores 30. Esta figura ilustra una
modificación de una disposición mostrada en dicha patente US. Las
laminaciones exteriores 30, fabricadas de un metal magnético, tal
como hierro o acero, están dispuestas radialmente con relación al
centro del compresor. Un bastidor tubular 25 está montado dentro de
la pared de la copa interior 20 y lleva una cáscara 26 sobre la que
está montado el extremo inferior de cada laminación exterior 30, y
el bastidor tubular 25 está provisto, además, con una abrazadera
superior 27 para conectar el extremo superior de las laminaciones
exteriores 30. No obstante, debería entenderse que se puede
utilizar cualquier disposición de montaje adecuada para asegurar
adecuadamente las laminaciones exteriores 30 a la pared de la copa
interior 20. Como se ve en el compresor de la figura 1, el cilindro
60 está formado con una pestaña 61 que se extiende radialmente
hacia fuera desde la parte superior del cilindro 60, y la placa de
cubierta 40 proporciona una conexión entre la pestaña 61 del
cilindro 60 y la laminación exterior 30. Como se describe a
continuación, esta construcción conocida da lugar a varios
problemas.
La figura 2 muestra una parte de otro tipo de
compresor de la técnica anterior formado por un cilindro 60, a cuya
cara exterior está fijado, por cola o cualquier otro medio de
fijación, un motor lineal, cuyo estator comprende laminaciones
interiores 90, que tienen un receso exterior para alojar una bobina
toroidal 95, como se ha descrito ya con relación a la figura 1. Los
extremos superiores de un conjunto de laminaciones exteriores 30
son fijadas directamente, por cola, soladura o cualquier otro medio
de fijación, a la superficie interior de una porción extrema de una
pestaña 61 incorporada al cilindro 60 y que se extiende
radialmente hacia fuera desde allí, con el fin de proporcionar una
suspensión que se monta en las laminaciones exteriores 30. La
superficie inferior de las pestañas 61 contacta también con las
partes superiores de las laminaciones interiores 90. Por lo tanto,
se proporciona una conexión directa entre la pestaña 61 del
cilindro 60 y las laminaciones exteriores 30 y las laminaciones
interiores 90.
Sin embargo, todas estas variaciones conocidas
utilizan una conexión directa entre los tres componentes que son el
cilindro 60 con su pestaña 61, las laminaciones interiores 90, y
las laminaciones exteriores 30 del motor lineal. Tales
construcciones tienen las siguientes ventajas:
- -
- se requiere una gran cantidad de material para construir el cilindro, puesto que el cilindro debe incorporar su pestaña 61 que se proyecta radialmente hacia fuera. Además, en la forma de realización ilustrada en la figura 1, se requiere, además, la provisión de la placa de cubierta 40,
- -
- los materiales no-magnéticos para producir el cilindros son habitualmente de tipo austenítico, o de varios tipos de acero inoxidable o aluminio, entre otros, y todos estos materiales son relativamente costosos,
- -
- la construcción de la placa de cubierta 40 y la pestaña 61 del cilindro 60 presentan una superficie grande, que provoca una irradiación no deseada de ruido,
- -
- se requiere un gran número de operaciones de maquinado para formar los cilindros ilustrados en las figuras 1 y 2, así como una gran cantidad de in versión en equipo para producir los cilindros,
- -
- algunos materiales no magnéticos utilizados para producir los cilindros son inadecuados para los componentes que deben someterse a fricción, como ocurre, por ejemplo, entre el pistón y el cilindro, haciendo necesario, en ciertos casos, utilizar un manguito de un material más duro para el cilindro. Esto hace más difícil la operación de montaje, incrementando el coste del producto final.
El documento
EP-A-0 954 086 describe una
construcción con un cilindro dispuesto en el centro, en el que un
pistón se mueve alternativamente. El movimiento alternativo se
realiza por un motor lineal que comprende dos conjuntos de
laminaciones exteriores y dos conjuntos de laminaciones interiores,
estando colocado cada conjunto de laminaciones exteriores o
interiores, respectivamente, en configuración opuesta entre sí con
respecto al cilindro localizado en el centro y formando cada uno de
ellos un bloque de yugo. Entre el yugo exterior y el yugo interior
correspondiente de cada bloque de yugo está definido un intersticio
en medio en el que está localizado un elemento móvil que lleva una
pareja de imanes permanentes en forma de placa plana. El elemento
móvil de las parejas de imanes permanentes es unitario con el
elemento móvil que lleva ambos imanes permanentes en el lado
opuesto. En cada bloque de yugo, el conjunto de laminaciones
exteriores y el conjunto correspondiente de laminaciones interiores
están conectados por medios de conexión que constan de una placa
de base en la parte superior de ambas laminaciones respectivas y
una placa de fondo, proporcionando ambas conjuntamente la conexión
necesaria entre los conjuntos de laminaciones de cada bloque de
yugo en ambos lados. En esta construcción conocida, los conjuntos
de laminaciones exteriores e interiores correspondientes, que
constituyen un bloque de yugo en cada lado del cilindro, están
soportados comúnmente por la placa de base respectiva, que están
conectados en sus lados inferiores, proporcionando la placa de base
superior una conexión adicional de ambos conjuntos de laminaciones
en cada lado. El movimiento de ambos bloques de yugos que resulta
del movimiento alternativo del pistón, está guiado a lo largo de la
extensión axial del cilindro, por la placa de base que contacta con
la circunferencia exterior del cilindro y proporciona también un
cojinete de deslizamiento. Con el fin de obtener un tope superior
para el movimiento de la placa cuando se desliza axialmente a lo
largo de la circunferencia exterior del cilindro, el -cilindro está
provisto en su porción superior con una pestaña que se extiende
radialmente. En esta construcción conocida existe un elemento
adicional particular para asegurar una posición mutua adecuada de
los conjuntos de laminaciones interiores con respecto al cilindro y
también un elemento adicional para proporcionar una guía adecuada
del conjunto de laminaciones interiores durante cualquier
movimiento axial a lo largo del cilindro.
En la disposición como se describe por el
documento US-B1-6 209 328,se
proporciona un conjunto de laminaciones interiores y un conjunto de
laminaciones exteriores, estando montado el conjunto de
laminaciones interiores alrededor de un árbol de un piñón
localizado en el centro. El conjunto de laminaciones exteriores
está montado fijamente en un bastidor intermedio en el interior de
la carcasa del dispositivo general, y el conjunto de laminaciones
interiores está conectado al conjunto de laminaciones exteriores
por un anillo que conexión que está montado en los lados inferiores
de los conjuntos de laminaciones interiores y exteriores y, por lo
tanto, el conjunto de laminaciones interiores está asegurado al
conjunto de laminaciones exteriores y también suspendido allí.
Un objeto de la invención es proporcionar un
compresor que comprende un motor lineal que tiene laminaciones
interiores y laminaciones exteriores conectadas por un miembro de
anillo fabricado de material no magnético y sin utilizar ninguna
conexión con un miembro fijo dentro del cual se mueve
alternativamente otro miembro.
Todavía otro objeto de la invención es
proporcionar un compresor que comprende un motor lineal formado por
un conjunto de laminaciones interiores montadas en el cilindro, y
un con junto de laminaciones exteriores, estando conectadas las
laminaciones interiores y exteriores por un anillo de conexión no
magnético que estabiliza las laminaciones, pero no establece ningún
contacto con ninguna parte del cilindro del compresor.
Todavía otro objeto de la invención es
proporcionar un compresor que comprende un motor lineal que no
requiere ninguna fijación directa con el cilindro para montar las
laminaciones del motor lineal.
El compresor de la invención se describe en el
sentido de que comprende un motor lineal que tiene un cilindro,
dentro del cual un pistón se mueve alternativamente por el motor
lineal para comprimir gas refrigerante. El motor lineal tiene un
estator formado por un conjunto de laminaciones interiores montadas
alrededor de la circunferencia exterior del cilindro, y una
bobina, que está construida para recibir corriente eléctrica, está
soportada por el conjunto de laminaciones interiores. Un conjunto
de laminaciones interiores está montado alrededor de la superficie
interior de una copa, dentro de la cual está alojado el compresor.
En algunos dispositivos, se puede prever una segunda bobina
soportada por las laminaciones exteriores, o la bobina puede estar
prevista solamente en el conjunto de laminaciones exteriores. Un
actuador está conectado al extremo inferior del pistón y lleva un
miembro magnético en el espacio entre las laminaciones interiores y
exteriores. Después de la aplicación de la corriente a la bobina,
se provoca que el actuador se mueva alternativamente, arrastrando el
pistón con él.
Los extremos superiores de las laminaciones
interiores y exteriores están conectados por un anillo de conexión
fabricado de un material no-magnético que no
contacta con el cilindro y está espaciado desde allí. El anillo de
conexión sirve como un montaje de suspensión para las laminaciones
exteriores, puesto que las laminaciones interiores están montadas
en el cilindro fijo. Esto proporciona también estabilización para
los conjuntos de laminaciones. Esta disposición no requiere
ninguna configuración especial del cilindro o uso de una placa de
cubierta separada. Por lo tanto, la solución propuesta es sencilla
y poco costosa de realizar, y proporciona ventajas adicionales
porque el cilindro y pistón se pueden realizar de materiales menos
costosos, tales como hierro fundido o acero.
Otros objetos y ventajas de la presente
invención serán evidentes con referencia a los dibujos adjuntos, en
los que:
La figura 1 es una vista de la sección
transversal en alzado de una primera forma de realización de un
compresor lineal de la técnica anterior,
La figura 1AA es una vista en alzado de un tipo
de disposición de montaje para las laminaciones exteriores de un
motor lineal de acuerdo con la técnica anterior.
La figura 2 es una vista de la sección
transversal en alzado de una porción de un compresor lineal de
acuerdo con otra forma de realización de la técnica anterior; y
La figura 3 es una vista de la sección
transversal en alzado de una porción de un compresor lineal
construido de acuerdo con la presente invención.
A continuación se describirá el compresor de la
presente invención. La figura 3 muestra una forma de realización de
la invención, en la que se utilizan los mismos números de
referencia para los mismos componentes descritos anteriormente.
De acuerdo con la invención, el motor lineal del
compresor tiene un estator formado por un conjunto de laminaciones
interiores 90 montadas sobre la superficie exterior de un cilindro
60. De la misma manera que en el compresor de la figura 2, las
laminaciones interiores 90 tienen recesos en sus superficies
exteriores para alojar una bobina 95, a la que se suministra
corriente eléctrica. Como se ilustra, el cilindro 60 es de tamaño
más pequeño y de construcción menos complicada en comparación con
el cilindro 60 de las construcciones ilustradas en las figuras 1 y
2, puesto que no se requiere ya la pestaña 61.
Un conjunto de laminaciones exteriores 30
asegura, inferiormente, una porción superior de la copa interior
20. Está prevista una conexión entre los extremos superiores de las
laminaciones interiores 90 y los extremos superiores de las
laminaciones exteriores 30 por un elemento de conexión 100, que se
muestra en forma de un anillo. El elemento de conexión 100 puede
ser una pieza moldeada o estampada plana que está fijada a los
extremos superiores de cada una de las laminaciones interiores 90 y
los de las laminaciones exteriores 30 por cualquier técnica
adecuada, tal como utilizando un adhesivo o por soldadura, en
función de los materiales utilizados para el elemento de conexión.
El elemento de conexión 100 funciona como un montante del tipo de
suspensión para el conjunto de laminaciones exteriores 30, es
decir, que está asegurado al conjunto de laminaciones interiores 90
que, a su vez, está montado en el cilindro estacionario 60. Por lo
tanto, las laminaciones exteriores 30 pueden estar montadas sin el
uso de una abrazadera, tal como se ilustra en la figura 1. El
elemento de conexión 100 está realizado de un material no
magnético, tal como acero inoxidable, plástico, aluminio, etc. El
anillo de conexión 100 está provisto con preferencia con taladros
pasantes 107 abiertos al espacio dentro del cual se mueve el
miembro magnético 86 con el fin de permitir el paso de gas que es
comprimido por el miembro magnético 86 en dicho espacio.
La construcción de la presente invención tiene
varias ventajas, entre las cuales se pueden mencionar las
siguientes:
- -
- se consigue una reducción en el tamaño del cilindro, puesto que no se requiere ya la pestaña 61, como se contempla en las figuras 1 y 2. Además, no se requiere ninguna tapa de separación 40, como se contempla en el compresor de la figura 1,
- -
- la ausencia de la pestaña del cilindro y/o de la placa de cubierta elimina una fuente de ruido,
- -
- el cilindro 60 puede estar fabricado de un material magnético, tal como acero o hierro fundido, que es menos costoso que un material o magnético. Tales metales son también más fiables estructuralmente cuando se someten a fricción por el pistón que se mueve alternativamente que, en este caso, puede estar fabricado también de acero o hierro fundido,
- -
- el motor lineal permanece aislado magnéticamente del cilindro, puesto que el elemento de conexión 100 es de material no magnético. Por lo tanto, se generan corrientes de Foucault,
- -
- se simplifica el montaje de los diversos elementos,
- -
- se simplifica la producción del cilindro, en comparación con las estructuras del cilindro de la técnica anterior.
Las características específicas de la invención
se muestran en una figura de los dibujos solamente por
conveniencia, ya que cada característica se puede combinar con
otras características de acuerdo con la invención. Los técnicos en
la materia reconocerán formas de realización alternativas y están
destinadas a ser incluidas dentro del alcance de las
reivindicaciones.
Claims (4)
1. Un compresor que comprende un cilindro y un
motor lineal que tiene un estator formado por un conjunto de
laminaciones interiores (90) fijadas a dicho cilindro (60), y un
conjunto de laminaciones exteriores (30) espaciadas del conjunto de
laminaciones interiores (90), con una bobina (95) soportada por el
conjunto de laminaciones interiores o el conjunto de laminaciones
exteriores (100; 30), y un imán (86) soportado por un actuador (85)
que está conectado para mover alternativamente un pistón (80)
dentro del cilindro (60) cuando se aplica corriente eléctrica a la
bobina (95), y que comprende, además, un elemento de conexión (100)
que conecta el conjunto de laminaciones exteriores (30) y el
conjunto de laminaciones interiores (90),
en el que el conjunto de laminaciones interiores
(90) está montado alrededor y sobre la circunferencia exterior del
cilindro (60)
y el conjunto de laminaciones exteriores (30)
está dispuesto espaciado radialmente hacia fuera desde dicho
conjunto de laminaciones interiores (90),
caracterizado porque dicho elemento de
conexión está en forma de un anillo (100) que no contacta con el
cilindro (60) y está espaciado desde allí,
y porque el conjunto de laminaciones exteriores
(30) está suspendido sobre y asegurado al conjunto de laminaciones
interiores (90) por dicho anillo (100).
2. El compresor de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque el elemento de conexión (100)
conecta las porciones superiores de las laminaciones exteriores
(30) con las porciones superiores de las laminaciones interiores
(90).
3. El compresor de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque dicho
elemento de conexión (100) está fabricado de un material
no-magnético.
4. El compresor de acuerdo con la reivindicación
2, caracterizado porque dicho elemento de conexión (100)
tiene taladros pasantes (107) que se comunicación con el espacio
definido entre las laminaciones interiores (90) y las laminaciones
exteriores (30).
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