ES2334049T3 - Unidad de refrigeracion de transporte alimentada electricamente. - Google Patents
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Abstract
Un tráiler de transporte refrigerado (700) del tipo que tiene medios para conectar el tráiler a un tractor motorizado (702), que comprende una unidad de refrigeración de transporte (500) montado en la pared delantera (706) del tráiler para proyectarse por delante del tráiler (700), comprendiendo dicha unidad de refrigeración: un armazón de soporte estructural (504) fijado a la pared delantera (706) del tráiler de transporte (700); una cubierta exterior (502) soportada por dicho armazón (504); y caracterizado porque los componentes siguientes están todos soportados por dicho armazón (504) y contenidos dentro de dicha cubierta exterior (502): un compresor (116) que tiene un puerto de descarga y un puerto de succión y que tiene además un motor de accionamiento eléctrico (118) de compresor dispuesto herméticamente en su interior para poner en marcha el compresor; una unidad de intercambiador de calor (114) de condensador acoplada en operación a dicho puerto de descarga de compresor; una unidad de intercambiador de calor (112) de evaporador acoplada en operación a dicho puerto de succión de compresor; al menos un conjunto de ventilador (113) que tiene al menos un motor eléctrico de ventilador configurado para proporcionar flujo de aire a través de una de dichas unidades de intercambiador de calor; y un conjunto de generador (400) accionado por motor unitario montado integralmente que comprende un motor (350) y un generador síncrono (300) de imán permanente, en el que dicho conjunto de generador está configurado para producir selectivamente por lo menos un voltaje de CA (corriente alterna) en una o más frecuencias y para producir suficiente energía eléctrica para que funcione dicho motor de accionamiento (118) del compresor y al menos un motor de dicho ventilador; en el que dicho generador síncrono (300) comprende: un conjunto de estátor (302) que está fijamente unido a una carcasa de campana (306) del motor (350) utilizando una serie de sujetadores roscados alargados (320), incluyendo el conjunto de estátor una sección de núcleo (314) y una serie de devanados de estátor; y un conjunto de rotor (304) que esta interconectado de manera accionable a un elemento de salida giratorio (310) del motor (350), comprendiendo el conjunto de rotor: un cubo (330) de rotor de acero; un imán permanente (340) montado en cada superficie exterior (338) del cubo (330) del rotor; y un espaciador no magnético (344) montado en una superficie exterior (342) de cada imán permanente (340).
Description
Unidad de refrigeración de transporte alimentada
eléctricamente.
Esta invención se refiere a sistemas de
refrigeración de transporte. Más particularmente, esta invención se
refiere a una unidad de refrigeración de camión tráiler toda
eléctrica que recibe la energía del motor de accionamiento del
compresor y el resto de energía eléctrica de un generador síncrono
accionado por un motor único a bordo y que puede estar montado en
la pared delantera de un tractor tráiler.
Los sistemas de refrigeración de transporte para
camiones tráiler estandarizados que tienen energía regulada a bordo
necesaria para operar ciertos componentes, tales como los controles
del sistema, motores y dispositivos relacionados, son conocidos en
la técnica. Algunos de estos sistemas de refrigeración son también
conocidos por emplear generadores síncronos, tal como el empleado
en la unidad de refrigeración de transporte GOLDEN EAGLE fabricada
por CARRIER TRANSICOLD DIVISION de la CARRIER CORPORATION de
Farmington, Connecticut.
El equipo usado en las unidades de refrigeración
de camiones tráiler debe ser alojado dentro del espacio limitado
acotado por el radio de giro del tractor y la pared delantera del
tráiler. En la técnica anterior tales aplicaciones de refrigeración
de transporte han incluido un pequeño generador o alternador de
salida de energía a bordo, y un aparato regulador que se ha
limitado a proporcionar energía a una porción del aparato de consumo
de energía del sistema, como por ejemplo motores de ventilador y
controles del sistema. Los generadores a bordo que son
suficientemente grandes para proporcionar simultáneamente toda la
energía que necesita el sistema de refrigeración de transporte,
incluyendo la energía para poner en marcha el motor de accionamiento
del compresor, han sido hasta ahora demasiado grandes para ser
alojados dentro del espacio disponible mencionado antes, y serían
también demasiado pesados y demasiado costosos incluso si
estuvieran disponibles, considerando en serio su uso en sistemas de
refrigeración de transporte de camiones tráiler convencionales, tal
como el descrito en el documento US 4 365 484.
Los generadores síncronos que son
suficientemente pequeños para satisfacer los requisitos de tamaño y
peso mencionados antes no están configurados para satisfacer los
requisitos globales de energía del sistema de refrigeración de
transporte. Los generadores síncronos grandes con capacidad de
potencia suficiente para alimentar por completo un sistema de
refrigeración de transporte de camiones tráiler han sido demasiado
grandes, demasiado pesados y demasiado costosos para satisfacer los
requisitos de tamaño y peso a bordo. Por tanto, el uso de
generadores síncronos convencionales para proporcionar toda la
energía del motor y del sistema de control para las unidades de
refrigeración de transporte no ha sido hasta ahora una opción viable
en la industria de refrigeración de transporte.
Generalmente, los sistemas de refrigeración de
transporte tales como los usados en los camiones tráiler han
empleado unidades de compresor accionadas por correa y/o accionadas
por eje articulado mecánicamente, en lugar de unidades de compresor
accionadas por motor eléctrico. Tales sistemas han incluido
normalmente también sistemas de distribución de energía accionados
por correa o de ventilador articulados mecánicamente de otra forma.
Alternativamente, varios tipos de generadores o alternadores y
aparatos reguladores han proporcionado una porción de la energía
que necesita el sistema de refrigeración dentro de un tamaño de
paquete que es suficientemente pequeño para satisfacer las
limitaciones de tamaño de los sistemas de refrigeración de
transporte de tráileres. Las unidades de generador de sistema de
refrigeración convencional no han sido capaces de generar suficiente
potencia de salida para alimentar simultáneamente el motor de
accionamiento del compresor y todos los otros motores y
dispositivos eléctricos de un sistema de refrigeración de
transporte. Como resultado, tales sistemas han necesitado unidades
de compresor que sean accionadas a través de un acoplamiento
mecánico por medio de un motor, por ejemplo diesel. El motor
acciona también los ventiladores del sistema de refrigeración y
otros componentes a través de accionamientos mecánicos adicionales
utilizando poleas, correas en V y similares.
Un inconveniente de estos sistemas de
refrigeración accionados por motor conocidos es la necesidad de
proporcionar un aparato de acoplamiento adecuado entre el motor y
el compresor y otro aparato articulado mecánicamente, como se
indicó antes. En general, la energía del motor es acoplada al
compresor vía un eje de accionamiento del compresor que requiere
necesariamente un sello del eje estanco al fluido para asegurar que
la refrigeración no se fuga del compresor de alrededor del eje de
accionamiento. A la vista de lo anterior, los expertos en la
técnica de refrigeración de transporte se han dado cuenta de que los
sellos de eje de accionamiento mencionados antes se deterioran con
el tiempo y el uso, teniendo como resultado la pérdida del
refrigerante del sistema debido a fuga en torno al eje de
accionamiento del compresor, creando una necesidad sentida hace
mucho de una solución viable para este problema. Además, las
conexiones mecánicas introducen vibración a estos sistemas,
requieren una reserva de la trayectoria de enrutamiento para la
conexión entre el motor y sus unidades alimentadas, y requieren un
coste adicional de mantenimiento que de otra forma no sería
necesario.
Aún necesario pero no disponible con los
sistemas de refrigeración de transporte conocidos actualmente en la
técnica es un sistema de refrigeración de transporte compacto, de
peso ligero y todo eléctrico con capacidad de generación de energía
eléctrica a bordo que sea capaz de proporcionar una potencia
polifásica y/o monofásica para suministrar simultáneamente los
requisitos eléctricos del motor del compresor del sistema de
refrigeración, así como todos los otros motores y dispositivos
eléctricos. Tal sistema de refrigeración no puede exceder los
límites de espacio impuestos actualmente por muchos sistemas de
refrigeración de transporte convencionales que emplean motores
accionados por correa y/o otros motores accionados por eje
articulado mecánicamente y dispositivos, por ejemplo compresores,
ventiladores de evaporador, ventiladores de condensador y
similares.
Una limitación particularmente molesta en las
restricciones de espacio disponible para las unidades de
refrigeración de transporte montadas en la parte delantera del
sistema de refrigeración de transporte del camión tráiler es la que
surge del estándar europeo para la longitud total de combinaciones
de tractor/tráiler. Específicamente, el estándar europeo para tal
combinación es que no exceda de 16,5 metros desde la boca de la
unidad de camión tractor a la parte trasera de la unidad de
tráiler. Se considera además deseable que la combinación
tractor/tráiler que satisfaga este requisito tenga una capacidad
volumétrica dentro del tráiler que permita que el tráiler reciba
una carga total de mercancías de treinta y tres paletas europeas. En
consecuencia, se apreciará que es deseable reducir la distancia
entre la parte trasera de la cabina del camión tráiler y la parte
delantera de la unidad de refrigeración al mínimo.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención proporciona un tráiler de
transporte refrigerado de acuerdo con la reivindicación 1 y un
tráiler de transporte en combinación con un tractor motorizado de
acuerdo con la reivindicación 8. Las otras reivindicaciones
sostienen las realizaciones preferidas.
\vskip1.000000\baselineskip
La invención se puede entender mejor y sus
objetos y ventajas serán evidentes para los expertos en la técnica
por referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La Fig. 1, es una vista en perspectiva en
despiece ordenado de una unidad de compresor del sistema de
refrigeración del camión tráiler que tiene un eje de accionamiento
que está acoplado a un motor externo por medio de un accionamiento
externo de un modo familiar para los expertos en la técnica de
refrigeración de transporte.
La Fig. 2, es un diagrama esquemático que
ilustra un sistema de refrigeración de tráiler que tiene un
compresor con un motor de accionamiento eléctrico integrado que
está implementado de acuerdo con una realización de la presente
invención.
Las Figs. 3 A y B, ilustran una realización de
un sistema eléctrico que tiene un generador síncrono único de
acuerdo con la presente invención, que es adecuado para suministrar
todos los requisitos de energía polifásica, monofásica y del
sistema de control para un sistema de refrigeración de transporte
como se muestra.
La Fig. 4, es una vista lateral de un generador
síncrono accionado por motor de acuerdo con una realización de la
presente invención.
La Fig. 5, es una vista desde arriba de un
generador síncrono accionado por motor mostrado en la Fig. 4.
La Fig. 6, es una vista final del generador
síncrono accionado por motor mostrado en la Fig. 4.
La Fig. 7, es una vista frontal de una unidad de
refrigeración de transporte que incluye el generador síncrono
accionado por motor representado en las figuras 4, 5 y 6 de acuerdo
con una realización de la presente invención.
La Fig. 8, es una vista lateral del frente
derecho de la unidad de refrigeración de transporte mostrada en la
Fig. 7.
La Fig. 9, es una vista lateral del frente
izquierdo de la unidad de refrigeración de transporte mostrada en
la Fig. 7.
La Fig. 10, es una vista frontal de un generador
síncrono que representa una estructura interna de acuerdo con la
presente invención.
La Fig. 11, es una vista de un corte lateral del
generador síncrono ilustrado en la Fig. 10.
La Fig. 12, es una vista en perspectiva en
despiece ordenado de un generador síncrono accionado por motor del
tipo representado en las figuras 10 y 11.
La Fig. 13, es una vista en perspectiva de una
cubierta exterior para su uso con una unidad de refrigeración de
transporte del tipo ilustrado en las figuras 7, 8 y 9.
La Fig. 14, es una vista desde arriba de la
cubierta de unidad de refrigeración de transporte ilustrada en la
Fig. 13 con una unidad de tractor y tráiler ilustrada
esquemáticamente aquí para favorecer la ilustración de la
"envolvente" definida entre ellas.
La Fig. 15, ilustra una unidad de refrigeración
de transporte de la presente invención fijada a un camión tráiler
de un modo bien conocido en la técnica del transporte de
refrigeración.
Aunque las figuras del dibujo identificadas
antes exponen la realización preferida, se contemplan también otras
realizaciones de la presente invención, como se advirtió en la
discusión. En todos los casos la descripción presenta realizaciones
ilustrativas de la presente invención por medio de la representación
y no como limitación. Muchas otras modificaciones y realizaciones
que caen dentro del ámbito o alcance de los principios de esta
invención pueden ser concebidas por aquellos expertos en la
técnica.
Las realizaciones preferidas descritas aquí
abordan la necesidad sentida desde hace tiempo por aquellos en la
industria de refrigeración de transporte de proporcionar un sistema
de refrigeración de camión tráiler, de alto rendimiento, compacto y
eficaz en cuanto a fiabilidad y coste que tenga un sistema de
energía eléctrica que sea de diseño simple, se ajuste dentro del
volumen asignado limitado por el radio de giro del tractor y la
pared delantera del tráiler junto con el resto del sistema de
refrigeración y simultáneamente proporcione energía eléctrica para
el compresor, los ventiladores del evaporador y del condensador y
los otros sistemas eléctricos del sistema de refrigeración.
Con referencia a la Fig. 1, una unidad de
compresor 12 de un sistema de refrigeración de camión tráiler de la
técnica anterior tiene un eje de accionamiento 16 que está acoplado
a un motor separado 14 vía un conjunto de polea 18 (u otra conexión
articulada mecánica) familiar para los expertos en la técnica de
refrigeración de transporte. Otros tipos de sistemas de
accionamiento de compresor son también bien conocidos. Por ejemplo,
los sistemas de refrigeración de transporte son conocidos por
accionar un compresor con una correa en V 20 y un motor eléctrico
externo que puede tomar su energía de una fuente eléctrica remota.
Estos sistemas de refrigeración de transporte conocidos tienen
defectos relacionados porque todos son susceptibles de pérdida del
refrigerante en torno al sello del eje de accionamiento del
compresor debido al deterioro del sello a través del tiempo y con
el uso continuado. Además son susceptibles de desgaste de la correa
en V y fallo con el paso del tiempo y con uso continuado.
Con referencia la Fig. 2 un sistema de
refrigeración de tráiler está ilustrado esquemáticamente con un
compresor 116 del tipo al que normalmente se hace referencia como
semihermético. El compresor 116 tiene el mecanismo de compresión,
un motor eléctrico 118 del compresor y un eje de accionamiento que
los conecta entre sí, todo sellado dentro de una carcasa común,
previniendo así la pérdida de refrigerante de alrededor del eje de
accionamiento del compresor en el transcurso del tiempo. En una
realización preferida, el compresor es una variante de un compresor
06D fabricado por Carrier Corporation. El compresor tiene seis
cilindros y un volumen desplazado por minuto de 600 cm^{3} y está
dotado de dos descargadores, cada uno para descargar selectivamente
un par de cilindros bajo condiciones de carga selectiva. Como se
apreciará en la descripción que sigue, un generador síncrono 300
diseñado adecuadamente es capaz de alimentar por completo el motor
eléctrico interno 118 del compresor, así como de satisfacer todos
los otros requisitos eléctricos del sistema.
Una breve descripción de la operación del
sistema de refrigeración 100 se expone más adelante con el fin de
ilustrar la importancia de proporcionar una estructura de compresor
116 altamente fiable y para proporcionar un fundamento que
facilitará el entendimiento de la descripción de las realizaciones
que siguen a continuación. La operación del sistema de
refrigeración 100 puede ser mejor entendida empezando por el
compresor 116, en el que el gas de succión (refrigerante) entra en
el compresor y es comprimido a una temperatura y presión más altas.
El gas refrigerante entra entonces en el condensador 114 enfriado
por aire. El flujo de aire a través de un grupo de aletas de
serpentín de condensador y tubos 122 enfría el gas a su temperatura
de saturación. El flujo de aire a través del condensador es
activado por uno o más ventiladores 141a de condensador alimentados
por motores 141b de ventilador de condensador. Al eliminar el calor
latente, el gas se condensa en un líquido de alta presión/alta
temperatura y fluye a un receptor 132 que proporciona almacenamiento
para el exceso de líquido refrigerante durante la operación a baja
temperatura. Desde el receptor 132, el líquido refrigerante pasa a
través de un intercambiador de calor subenfriador 140, a través de
un secador de filtro 124 que mantiene el refrigerante limpio y
seco, después a un intercambiador de calor 142 que incrementa el
subenfriado de refrigerante y finalmente a una válvula de expansión
termostática 144.
Cuando el líquido refrigerante pasa a través del
orificio de la válvula de expansión 144, algo de él se evapora en
un gas (flash gas). El aire de retorno desde el espacio refrigerado
fluye a través de la superficie de transferencia de calor del
evaporador 112. Cuando el refrigerante fluye a través de los tubos
126 en el evaporador 112, el refrigerante líquido restante absorbe
calor del aire de retorno y al hacer esto se evapora. El flujo de
aire a través del evaporador es activado por uno o más ventiladores
113a de evaporador alimentados por motores 113b de ventilador de
evaporador. El vapor fluye después a través de una válvula de
modulación de succión 130 de vuelta al compresor 116 y al motor de
accionamiento integral 118. Un bulbo o sensor 146 de válvula de
expansión termostática está localizado en el tubo de salida 126 del
evaporador. El bulbo 146 está pensado para controlar la válvula de
expansión termostática 144, controlando así el calor excesivo del
refrigerante en el tubo de salida 126 del evaporador.
El consumo de energía del motor de accionamiento
118 del compresor es máximo durante la operación de arranque,
cuando el compresor 116 acelera y puede ser necesario bombear el
refrigerante que está en un estado de temperatura y presión
anormalmente alto. Esta circunstancia ha limitado el uso y
disponibilidad de un sistema de refrigeración totalmente eléctrico,
incluyendo el suministro de energía eléctrica, que podría estar
contenida dentro del espacio limitado por el radio de giro del
tractor y la pared delantera del tráiler. Los inventores de la
presente invención se han dado cuenta de que limitando el consumo
de energía del motor de accionamiento 118 del compresor durante la
operación de arranque y diseñando un generador de salida más alta
nuevo, un sistema de refrigeración totalmente eléctrico, incluyendo
el suministro de energía eléctrica, podría ser configurado para
ajustarse dentro del espacio mencionado antes.
Para conseguir salvar tales limitaciones está
previsto un controlador programado 150 que además de controlar
convencionalmente el sistema de refrigeración 100, descarga el
compresor 116 durante el arranque del sistema. Esta carga de
compresor reducida puede ser realizada, alternativamente,
descargando una porción de las secciones de un compresor modular, o
derivando una porción de las secciones de un compresor modular, o
enrutando una porción del refrigerante en una derivación del
compresor. La descarga del compresor continúa a través del arranque
del sistema hasta que el compresor 116 ha acelerado a una velocidad
dentro de su rango de operación de velocidad de estado estacionario
y después, alternativamente, hasta que ha expirado un tiempo
predeterminado o hasta que las presiones y temperaturas del
refrigerante del sistema han alcanzado un estado dentro del
intervalo de control del controlador programado 150. Para limitar
aún más el requisito de energía máxima del sistema 100 durante el
arranque, el controlador programado 150, en la realización
preferida, no activa los motores 113b, 141b de ventilador hasta que
el motor de accionamiento 118 de compresor ha alcanzado una
velocidad dentro de su rango de operación de velocidad de estado
estacionario.
El generador síncrono de la presente invención,
que va a ser tratado ahora, genera un voltaje a una frecuencia, en
la que ambos varían linealmente con la velocidad angular de un
motor. La velocidad del motor es no regulada excepto para un
regulador de motor de la realización preferida. Sin embargo, en la
realización preferida, el sistema está diseñado para operar a
cualquiera de dos velocidades de motor, estando su selección
determinada por el controlador programado para satisfacer las
condiciones requeridas del espacio refrigerado. Específicamente, el
generador síncrono está configurado para tener una frecuencia de
salida de 65 hz a una velocidad de motor de 1.950 rpm y una
frecuencia de salida de 45 hz a una velocidad de motor de 1.350 rpm.
Todos los motores 113b, 141b y 118 son seleccionados de manera que
operen en el intervalo amplio de frecuencias de salida y voltajes de
generador síncrono.
Las figuras 3 A y B ilustran una realización de
un sistema de distribución de energía eléctrica 200 que tiene un
generador de energía síncrono 300 único que es adecuado para
suministrar todos los requisitos de energía polifásica, monofásica
y del sistema de control para un sistema de refrigeración de
transporte como el mostrado. El sistema de distribución de energía
eléctrica 200 es un enfoque radicalmente diferente de aquellos
sistemas conocidos en la técnica y que usan configuraciones de
compresor de accionamiento abierto convencional y estructuras tales
como las discutidas aquí antes con referencia a la Fig. 1. En los
generadores síncronos del pasado se ha limitado únicamente a
proporcionar energía regulada a ciertos dispositivos eléctricos de
energía y/o motores de potencia en C.V. pequeña en sistemas de
refrigeración. Puede verse que el único generador síncrono 300
empleado en el sistema eléctrico 200 es usado para proporcionar
energía al motor de accionamiento 118 del compresor, los motores
141b de ventilador de condensador alimentados eléctricamente, los
motores 113b de ventilador de evaporador alimentados
eléctricamente, elementos de calentador de serpentín 214,
calentadores de serpentín 216 de evaporador, y un servidor de
dispositivos de control eléctrico y electrónico, tales como el
solenoide 134 de válvula de modulación de succión 134, el módulo
pantalla/teclado 220 y similares.
Las figuras 4, 5 y 6 ilustran, respectivamente,
una vista lateral, una vista desde arriba y una vista final de una
unidad de generador síncrono 400 accionada por un motor montado
integralmente de acuerdo con una realización de la presente
invención. La estructura de la unidad de generador síncrono 400
accionada por un motor montado integralmente es única en varios
detalles. Es una ventaja significativa que el tamaño físico del
generador síncrono 300 es suficientemente pequeño para permitir que
sea fácilmente acoplado directamente al eje de accionamiento de un
motor 350. En consecuencia, un eje de accionamiento giratorio único,
que es común al generador síncrono 300 y al motor 350, permite que
el generador síncrono 300 y el motor 350 sean configurados para
operar como una sola unidad 400 montada integralmente unitaria. De
esta forma, los requisitos de espacio de la unidad de generador
síncrono 400 accionada por un motor unitario son minimizados. El
generador síncrono tiene una longitud total, que cuando es
combinado con el motor 350, se ajusta dentro del marco relativamente
estrecho de una unidad de refrigeración de transporte
convencional.
Con referencia a las figuras 5 y 6, puede verse
que la unidad de generador síncrono 300 tiene también un ancho que
es menor que el del motor 350. Está por tanto asegurado que la
estructura de la nueva unidad de generador síncrono 400 accionada
por motor no incrementa el espesor de la unidad de refrigeración de
transporte.
Para satisfacer los requisitos de energía
completos de un sistema de refrigeración de transporte tal como el
descrito en las figuras 2, 3A y 3B, los generadores síncronos
convencionales, que son bien conocidos en la técnica y que tienen
capacidad de salida de energía regulada suficiente, son demasiado
grandes para permitir la construcción de una unidad de generador
síncrono 400 accionada por un motor unitario tal como la que se
muestra en la Fig. 4. Los inventores presentes han proporcionado por
tanto una estructura única para su uso con tales unidades de
refrigeración de transporte que representa un enfoque radicalmente
distinto y un avance importante en la técnica de refrigeración de
transporte. La unidad de generador síncrono 400 accionada por un
motor montado integralmente es, por tanto, la primera unidad de
energía accionada por motor de esta clase que es suficientemente
pequeña para ajustarse dentro de una unidad de refrigeración de
tráiler y proporciona la energía polifásica, monofásica y del
sistema de control total necesaria para operar un sistema de
refrigeración de transporte convencional y elimina la necesidad de
sellos de eje de accionamiento de compresor, accionamientos de
correa y/ otras conexiones articuladas mecánicas que de otra forma
pueden ser necesarias para accionar los componentes de sistema de
refrigeración.
Pasando ahora a las figuras 7, 8 y 9, se ve una
unidad de refrigeración 500 de camión tráiler que incluye el
generador síncrono 300 y el motor diesel 350 representado en las
figuras 4, 5 y 6 de acuerdo con una realización de la presente
invención. La unidad de refrigeración 500 incluye la unidad de motor
compresor/accionamiento 116, 118 y todos los otros componentes del
sistema de refrigeración representados en la Fig. 2. Todo la energía
polifásica, energía monofásica y la energía del sistema de control
para la unidad de refrigeración 500 es proporcionada por el
generador síncrono 400 accionado por motor unitario único.
Las figuras 10, 11 y 12 muestran detalles de una
realización preferida del generador síncrono 300 accionado por
motor unitario. El generador 300 incluye un conjunto de estator
exterior 302 que está dispuesto fijamente en la carcasa de campana
306 de un motor primario apropiado, tal como un motor diesel 350. Un
conjunto de rotor 304 está fijado directamente al volante 310 del
motor para crear una conexión de accionamiento continuo entre el
eje de accionamiento del motor, el volante del motor y el conjunto
de rotor 304 del generador. Una cubierta 311 y un ventilador de
enfriamiento 315 del generador han sido eliminados de la figura 12
para mostrar los detalles del rotor 304.
El conjunto de estator 302 incluye una sección
de núcleo 314 que puede ser fabricada de laminaciones ferrosas o
metal en polvo. Un devanado principal 316 que proporciona energía
primaria al sistema de refrigeración y un devanado auxiliar 318 que
está conectado eléctricamente a un dispositivo de carga de batería
están dispuestos en ranuras en el núcleo 314 de estator de manera
convencional. La fijación del conjunto de estator 302 a la carcasa
de campana 306 es realizada mediante el uso de una serie de
sujetadores roscados alargados 320 que pasan a través de aberturas
coincidentes 322 en el núcleo 314 de estator. Los sujetadores 320 a
su vez pasan a través de aberturas 324 alineadas axialmente
previstas en una placa de adaptador 326 y por tanto dentro de
aberturas 328 roscadas alineadas axialmente en la carcasa de campana
326.
Como se ve mejor en las figuras 10 y 11, el
conjunto de rotor 304 incluye un cubo 330 de rotor de acero. Como
se ve mejor en la figura10, el cubo de rotor tiene una sección
transversal sustancialmente cuadrada e incluye una pluralidad de
aberturas axiales 332 que están adaptadas para recibir una
pluralidad de sujetadores roscados alargados 334. Los sujetadores
roscados 334 están adaptados para ser recibidos en aberturas 336
roscadas alineadas axialmente previstas en el volante 310 del
motor, como se ve mejor en la Fig. 12, para proporcionar así la
conexión integral entre el conjunto de rotor 304 y el volante del
motor y el eje de accionamiento.
Montados en las cuatro superficies exteriores
338 del cubo 330 del rotor están cuatro imanes 340 del rotor que
están hechos de material de alta densidad de flujo magnético. En la
realización preferida, los cuatro imanes 340 del rotor son imanes
permanentes de neodimio hierro boro. Debería entenderse que otros
materiales magnéticos que tengan la densidad de flujo necesaria
cuando es aplicada correctamente para tener en cuenta las
características térmicas, pueden también ser empleados para
proporcionar las capacidades de energía necesarias. Montados en las
superficies exteriores 342 de cada uno de los imanes 340 del rotor
están cuatro espaciadores no magnéticos 344, que como se ve están
espaciados circunferencialmente de forma uniforme en torno al cubo
330 del rotor para asegurar un posicionamiento correcto y fiable de
los imanes permanentes 340 sobre el conjunto de rotor 304.
Como resultado de la configuración descrita
anteriormente, la operación del motor diesel 350 tendrá como
resultado la rotación del volante 310, que de la misma forma girará
el conjunto de rotor 304 y los imanes 340 del rotor llevados de ese
modo, induciendo así en los devanados 316, 318 del estator, voltajes
síncronos de una forma muy familiar para los expertos en la técnica
de diseño de generadores síncronos. Tal configuración tiene como
resultado un generador síncrono extremadamente pequeño que es capaz
de proporcionar suficiente energía para abastecer todos los
requisitos de energía de un sistema de refrigeración de tráiler,
como se discutió antes.
El motor 350 ilustrado en la realización
preferida en esta invención es un motor diesel del tipo fabricado
por Kubota Corporation con número de modelo TVC2204 que está tasado
con 32 C.V. a 2200 rpm. Debería entenderse que virtualmente
cualesquiera alternativas de motor que satisfagan los requisitos de
espacio pueden ser utilizadas para alimentar el generador de la
presente invención. A modo de ejemplo, el motor puede comprender un
motor de pistón con sistema de alimentación diesel, un motor de
pistón con sistema de alimentación de gasolina, un motor de pistón
alimentado por gas natural o propano, motores de pistón de dos
tiempos o cuatro tiempos, motores de turbina con varios
carburantes, motores de tiempos Sterling o motores Wankel.
Debería ser apreciado también que aunque en la
realización preferida, el motor se muestra directamente, conectado
coaxialmente al generador, se contempla que un dispositivo de
transmisión de energía intermedia puede tener como resultado el
acoplamiento del eje de accionamiento del motor al rotor del
generador, de forma que el eje de accionamiento del motor y el
rotor del generador no sean coaxiales o colineales entre sí. Varios
tipos de mecanismos de accionamiento mecánico que incluyen trenes
de engranajes y otros dispositivos de accionamiento mecánicos
conocidos pueden ser usados.
Debería ser entendido además que aunque el
conjunto de rotor 304 ha sido descrito en relación con una
realización preferida y una configuración de los imanes 340 del
rotor, pueden ser usadas otras formas de imanes y combinaciones de
imanes y espaciadores 344 para conseguir un nivel satisfactorio de
salida de potencia desde el generador. El único requisito es que un
número suficiente de polos magnéticos de densidad de flujo
suficiente sean definidos para generar la energía necesaria. Se
contempla, por ejemplo, que puedan ser creados polos magnéticos
mediante electroimanes.
La Figura 15 ilustra la unidad de refrigeración
de tráiler 500 representada en las figuras 7, 8 y 9 encerrada
dentro de una cubierta exterior 502 y fijada a un camión tráiler 700
que está siendo remolcado por un camión 702. Todos los componentes
de la unidad de refrigeración del tráiler 700 están soportados por
un armazón estructural indicado en general por el número de
referencia 504 en las figuras 7-9 y
13-15. La cubierta exterior 502 es también
soportada estructuralmente por el armazón estructural 504. Como es
común en las unidades de refrigeración de transporte, varios
paneles de la cubierta exterior están articulados y pueden ser
retirados para proporcionar acceso rápido al sistema de
refrigeración para realizar mantenimiento de rutina.
La combinación tráiler/tractor 702/700 ilustrada
es del tipo a que se ha hecho referencia anteriormente que
satisface la norma europea, de manera que tal combinación no excede
de 16,5 metros desde la boca de la unidad de tractor camión 702 a
la parte trasera de la unidad de tráiler 700. Al mismo tiempo, el
tráiler 700 es de longitud suficiente para alojar una carga total
de mercancías de 33 paletas europeas.
El perfil relativamente delgado o profundidad de
la unidad de refrigeración 500 permite que la distancia entre la
parte trasera 704 de la unidad de tractor 702 y la pared delantera
706 del tráiler refrigerado 700 sea extremadamente pequeña, a la
vez que todavía aloja el radio de giro de la combinación de tráiler
y tractor. Tal relación se ve mejor con respecto a la
representación esquemática de la Fig. 14, donde la pared trasera 74
del tractor está representada por la línea 704 y la pared delantera
del tráiler por la línea 706. El punto 708 localizado a lo largo de
la línea central 707 del tráiler 700 representa el punto de
fijación/pivote del tractor 702 al tráiler 700. La línea arqueada
711 que se extiende entre las líneas de radio 710 representa el
radio de giro de la pared trasera 704 del tractor durante el rango
completo de la capacidad de giro del tractor. Será obvio a partir
de esta ilustración que el perfil de la unidad de refrigeración 500,
como está definido por la superficie exterior de la cubierta
exterior 502, permite el espaciamiento relativamente próximo entre
la pared trasera 704 y la pared delantera 706 del tráiler mientras
que permite holgura entre la pared trasera 704 y la unidad de
refrigeración 500 y su cubierta exterior 502.
Habiendo descrito así las realizaciones
preferidas con suficiente detalle para permitir que los expertos en
la técnica pongan en práctica la presente invención sin
experimentación indebida, los expertos en la técnica apreciarán
fácilmente otras realizaciones útiles dentro del alcance de las
reivindicaciones que pueden ser unidas a ella. Por ejemplo, aunque
la invención presente se ha descrito como útil en los sistemas de
refrigeración de transporte, los expertos en la técnica entenderán
y apreciarán enseguida que la presente invención tiene una utilidad
importante y proporciona muchos beneficios también en otros tipos de
sistemas de refrigeración. En general, la industria de la
refrigeración encontraría la presente invención útil al lograr el
enfriamiento o refrigeración fiable y eficaz para aquellos
productos en dónde deben mantenerse altos niveles y deben eliminarse
las pérdidas de energía para conservar los recursos.
En vista de las descripciones anteriores,
debería estar claro que la presente invención representa un
apartamiento significante de la técnica anterior en la construcción
y funcionamiento. Sin embargo, mientras que se han descrito aquí en
detalle realizaciones particulares de la presente invención, se
sobrentenderá que pueden hacerse varias alteraciones,
modificaciones y sustituciones en las mismas, sin apartarse en
ningún caso del alcance de la presente invención, tal como se
define en las reivindicaciones que se acompañan.
Claims (8)
1. Un tráiler de transporte refrigerado (700)
del tipo que tiene medios para conectar el tráiler a un tractor
motorizado (702), que comprende una unidad de refrigeración de
transporte (500) montado en la pared delantera (706) del tráiler
para proyectarse por delante del tráiler (700), comprendiendo dicha
unidad de refrigeración:
- \quad
- un armazón de soporte estructural (504) fijado a la pared delantera (706) del tráiler de transporte (700);
- \quad
- una cubierta exterior (502) soportada por dicho armazón (504); y
- \quad
- caracterizado porque los componentes siguientes están todos soportados por dicho armazón (504) y contenidos dentro de dicha cubierta exterior (502):
- \quad
- un compresor (116) que tiene un puerto de descarga y un puerto de succión y que tiene además un motor de accionamiento eléctrico (118) de compresor dispuesto herméticamente en su interior para poner en marcha el compresor;
- \quad
- una unidad de intercambiador de calor (114) de condensador acoplada en operación a dicho puerto de descarga de compresor;
- \quad
- una unidad de intercambiador de calor (112) de evaporador acoplada en operación a dicho puerto de succión de compresor;
- \quad
- al menos un conjunto de ventilador (113) que tiene al menos un motor eléctrico de ventilador configurado para proporcionar flujo de aire a través de una de dichas unidades de intercambiador de calor; y
- \quad
- un conjunto de generador (400) accionado por motor unitario montado integralmente que comprende un motor (350) y un generador síncrono (300) de imán permanente, en el que dicho conjunto de generador está configurado para producir selectivamente por lo menos un voltaje de CA (corriente alterna) en una o más frecuencias y para producir suficiente energía eléctrica para que funcione dicho motor de accionamiento (118) del compresor y al menos un motor de dicho ventilador;
\vskip1.000000\baselineskip
en el que dicho generador síncrono (300)
comprende:
- \quad
- un conjunto de estátor (302) que está fijamente unido a una carcasa de campana (306) del motor (350) utilizando una serie de sujetadores roscados alargados (320), incluyendo el conjunto de estátor una sección de núcleo (314) y una serie de devanados de estátor; y
- \quad
- un conjunto de rotor (304) que esta interconectado de manera accionable a un elemento de salida giratorio (310) del motor (350), comprendiendo el conjunto de rotor:
- un cubo (330) de rotor de acero;
- un imán permanente (340) montado en cada superficie exterior (338) del cubo (330) del rotor; y
- un espaciador no magnético (344) montado en una superficie exterior (342) de cada imán permanente (340).
\vskip1.000000\baselineskip
2. El tráiler de transporte de la reivindicación
1, en el que dicho generador síncrono de imán permanente comprende
imanes permanentes hechos de neodimio hierro boro.
3. El tráiler de transporte de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho cubo (330) del rotor
tiene una sección principalmente cuadrada, y dicho conjunto de rotor
(304) comprende cuatro imanes permanentes (340) y cuatro
espaciadores no magnéticos (344).
4. El tráiler de transporte de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que dicho conjunto de rotor
(304) está directamente montado en el elemento de salida giratorio
(310) del motor (350) utilizando una serie de sujetadores roscados
alargados (334).
5. El tráiler de transporte de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que dicho motor (350) comprende
un motor diesel.
6. El tráiler de transporte de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que dicho motor de accionamiento
(118) del compresor y al menos un motor de dicho ventilador están
configurados para ser acoplados directamente a dicho conjunto
generador (400) y para operar o funcionar a un voltaje y una
frecuencia producidos por dicho generador síncrono (300).
7. El tráiler de transporte de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que comprende además componentes
eléctricos auxiliares asociados con el funcionamiento y control de
dicha unidad de refrigeración de transporte y en el que dicho motor
(118) del compresor, un motor del ventilador del condensador, un
motor del ventilador del evaporador, y dispositivos eléctricos
auxiliares de los citados están configurados para ser acoplados
directamente a dicho generador (400) y para funcionar a un voltaje y
a una frecuencia producidos por dicho generador síncrono (300).
8. El tráiler de transporte (700) de cualquiera
de las reivindicaciones precedentes en combinación con un tractor
motorizado (702), en el que el tráiler y el tractor conectados
definen entre ellos una envoltura o "envolvente"
predeterminada delimitada por el radio de giro del tractor y por la
pared delantera (706) del tráiler, y en donde la cubierta exterior
(502) se adapta en tamaño para estar dentro de dicha envoltura para
permitir a dicho tráiler (700) girar en relación con el tractor
(702).
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