ES2817951T3

ES2817951T3 - Compresor de espiral

Info

Publication number: ES2817951T3
Application number: ES16176715T
Authority: ES
Inventors: Kenji Yano; Toshiyuki Nakamura; Masaaki Sugawa; Kunio Tojo; Fumihiko Ishizono; Masayuki Kakuda; Shin Sekiya; Masahiro Sugihara; Toshihide Koda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2021-04-08
Anticipated expiration: 2024-12-22
Also published as: EP1830067A1; JPWO2006067843A1; US20080219871A1; EP3096017B1; US7614860B2; US7909592B2; KR100811361B1; EP1830067B1; CN100434702C; JP4821612B2; KR20070033958A; EP3096017A1; CN1938519A; US20090185936A1; WO2006067843A1; EP1830067A4

Abstract

Un compresor de espiral, que comprende: una sección de compresión (3) dispuesta en una parte inferior de un recipiente cerrado vertical (1), incluyendo dicha sección de compresión una espiral orbital (31) que tiene dientes de voluta formados de manera sustancialmente simétrica en ambas superficies de una placa de base orbital (31B), y un árbol principal (7) que está penetrado a través de, y fijado en una parte central de dicha espiral orbital y un par de espirales fijas superior e inferior (33, 34) opuestas a ambas mencionadas superficies de dicha espiral orbital, teniendo cada mencionada espiral fija un diente de voluta correspondiente a cada uno de dichos dientes de voluta de dicha espiral orbital para formar respectivamente cámaras de compresión (32); un motor (2) dispuesto en dicho recipiente cerrado en una parte superior para accionar dicho árbol principal; caracterizado por que el compresor de espiral comprende además: una tubería de aspiración (5) dispuesta para aspirar un gas de aspiración en el recipiente cerrado vertical (1) en una parte intermedia entre el motor (2) y la sección de compresión (3); un conducto de descarga (34G) dispuesto bajo el motor (2) y a través de una de las espirales fijas (33, 34) para descargar el gas comprimido, comprimido en la sección de compresión (3) al exterior del recipiente cerrado (1) a través de una tubería de descarga (8) bajo el motor (2), en el que cada una de dichas espirales orbitales (31) y espirales fijas (33, 34) tiene más de dos vueltas del diente de voluta formadas hacia la periferia de dicho árbol principal.

Description

DESCRIPCIÓN

Compresor de espiral

Campo técnico

La presente invención se refiere a un compresor de espiral, y más particularmente a un compresor de espiral que tiene dientes de voluta en ambas superficies de una placa de base de una espiral orbital.

Estado de la técnica anterior

En un compresor de espiral convencional, por ejemplo en un caso de un compresor de espiral de tipo vertical, una sección de compresión está dispuesta en un espacio superior en un recipiente, un motor de accionamiento está situado en un espacio inferior y una cámara de almacenamiento de aceite lubricante está formada bajo el motor. La sección de compresión está formada por la combinación de una espiral orbital que tiene un diente de voluta formado solamente en una superficie superior de una placa de base de la espiral orbital, y una espiral fija opuesta al diente de voluta anterior. Se forma una cámara de compresión accionando el motor por medio de un árbol excéntrico conectado a una superficie inferior de la espiral orbital (por ejemplo, se hace referencia al documento de patente 1). Existe otro tipo en el que están formados dientes de voluta en ambas superficies de la placa de base de la espiral orbital, están formadas cámaras de compresión en superficies superior e inferior de la espiral orbital oponiendo espirales fijas a los respectivos dientes de voluta, y la espiral orbital es accionada por un árbol que penetra a través de cada una de las espirales. En este caso, las alturas de los dientes de voluta, que están formados en las superficies superior e inferior de la espiral orbital, están fabricadas diferentes, y una cámara de compresión superior y una cámara de compresión inferior están conectadas en una relación en serie para llevar a cabo una compresión en dos etapas (por ejemplo, se hace referencia al documento de patente 2).

Documento de patente 1: patente japonesa número 2743568

Documento de patente 2: patente japonesa abierta a la inspección pública número 08-170592

La patente JPH08165993A da a conocer que en un dispositivo de fluido de espiral de doble diente de tipo transversal al árbol, en el que está dispuesto un mecanismo de accionamiento en la parte superior interior de la carcasa y está dispuesto un mecanismo de espiral en la parte inferior de la misma, están dispuestos pesos de equilibrio en lados superior e inferior, respectivamente, del mecanismo de espiral de un cigüeñal que se extiende desde el mecanismo de accionamiento hasta el mecanismo de espiral. El extremo inferior del cigüeñal está soportado sobre la superficie inferior de una espiral fija inferior y está dispuesto un elemento de soporte del árbol para formar un espacio de introducción de alta presión B entre la espiral fija inferior y el elemento de soporte del árbol. En las espirales están formados, respectivamente, orificios pasantes y a través de los cuales están intercomunicados el espacio B de introducción de alta presión y un espacio A en el lado de descarga.

La patente JPH08170592A da a conocer que se hace pasar un cigüeñal a través de las vueltas de una espiral oscilante, cuyas formas de vórtice son simétricas y las alturas de cuyos dientes son diferentes, están montadas en ambos lados de la placa de extremo, la superficie de recepción de presión del espacio de compresión superior y de un espacio de compresión inferior son simétricos, y las relaciones de compresión de construcción de ambos espacios de compresión son iguales. Por lo tanto, se reduce la diferencia en la carga aplicada a la placa de extremo de la espiral oscilante, las relaciones de presión de la primera etapa y de las segundas etapas son iguales, se reduce el tamaño de un compresor de dos etapas, se maximiza la eficiencia y se hace pasar un árbol a través de la placa de extremo de la espiral oscilante para reducir la fuerza de empuje aplicada a la placa de extremo.

Características de la invención:

Problemas que se resuelven mediante la invención

Los compresores de espiral convencionales están construidos tal como se ha descrito anteriormente. En particular, en el documento de patente 1, la sección de compresión está colocada en el espacio superior mientras el motor está colocado en el espacio inferior, de tal modo que es necesario pasar un cable conductor conectado al motor a través de la sección de compresión para conducirlo al espacio superior y conectarlo con un terminal en caso de que el terminal esté dispuesto encima y, por lo tanto, existe el problema de una operabilidad desfavorable.

En el caso en que el terminal está dispuesto entre la sección de compresión y el motor, es necesario conectar el cable de conexión al terminal después de que el motor se ha fijado anteriormente al recipiente mediante ajuste por contracción o similar en el momento del montaje, y fijar a continuación la sección de compresión al recipiente. Por lo tanto, existe el problema de que la operación de montaje es complicada.

Además, la estructura de cojinete está dispuesta solamente en la posición inferior de la sección de compresión, por lo que existen los problemas del apoyo unilateral del cojinete debido a la inclinación del árbol, y de un aumento en el deterioro y la combustión del cojinete asociado. Además, en caso de que la espiral orbital tenga el diente de voluta solamente en un lado, se produce una carga de empuje debido a la compresión del gas de funcionamiento y, por lo tanto, existe el problema de la necesidad de un cojinete de empuje.

En el documento de patente 2, las cámaras de compresión están formadas en ambos lados de la espiral orbital, las cargas de empuje mediante la compresión del gas de funcionamiento se contrarrestan y, como resultado, se reduce la carga del cojinete de empuje. Sin embargo, existen algunos problemas de complicación de la construcción de la espiral, dado que es necesario controlar la relación de la altura del diente de voluta sobre la superficie superior de la espiral orbital y la altura del diente de voluta sobre la superficie inferior, de tal modo que el volumen encerrado mínimo de la cámara de compresión y el volumen encerrado máximo de la otra cámara de compresión sean sustancialmente iguales, o sean sustancialmente iguales a la relación del volumen encerrado máximo y el volumen encerrado mínimo de una cámara de compresión.

La presente invención está realizada para superar los problemas descritos anteriormente, y tiene el objetivo de dar a conocer un compresor de espiral que tiene una propiedad de montaje favorable, no requiere un cojinete de empuje, tiene una sección de compresión soportada por una estructura de cojinete en ambos lados, y es simple en la estructura de una espiral.

Medios para resolver los problemas

Se da a conocer un compresor de espiral según la reivindicación 1.

Ventajas de la invención

El compresor de espiral según esta invención está construido tal como se ha descrito anteriormente. Por consiguiente, en el montaje de este tipo vertical, la sección de compresión está situada en un espacio inferior del recipiente, el motor está situado en un espacio superior y el terminal de vidrio puede estar dispuesto en una parte de extremo superior encima del motor. Por lo tanto, después de que la sección de compresión y el motor estén todos fijos en el interior del recipiente, un cable de conducción puede ser conectado finalmente al terminal y, por lo tanto, se mejora la propiedad de montaje.

Además, los dientes de voluta sustancialmente simétricos están formados en ambas superficies de la espiral orbital, y las cargas de empuje provocadas por la compresión de un gas de funcionamiento se cancelan entre sí, de tal modo que no es necesario disponer un cojinete de empuje.

Por consiguiente, se puede impedir que se produzca un aumento en el deterioro de la abrasión y una combustión debido a una película de aceite rota debido a su velocidad circunferencial y a la dificultad de formar una película de aceite, que se provoca en el caso de un cojinete de empuje que utilice un gas, tal como gas CO2, a alta presión con una carga elevada.

Además, dado que la sección de compresión está soportada por la estructura de cojinete en ambos lados de la misma, no se produce ningún momento sobre el árbol y, por lo tanto, se puede impedir un apoyo unilateral del cojinete debido a la inclinación del árbol, y se puede impedir un aumento asociado en el deterioro y la combustión del cojinete.

Además, tal como se ha descrito anteriormente, los dientes de voluta en ambas superficies de la espiral orbital están formados para ser sustancialmente simétricos y tener sustancialmente las mismas alturas y, por lo tanto, son de estructura simple y se pueden fabricar fácilmente.

Breve descripción de los dibujos

la figura 1 es una vista en sección esquemática que muestra un ejemplo de una construcción íntegra en el caso de utilizar un recipiente vertical, según una primera realización;

la figura 2 muestra una construcción de una espiral orbital en la primera realización, (a) es una vista en sección, (b) es una vista plana que muestra una construcción de la superior, y (c) es una vista plana que muestra una construcción de la superficie inferior;

la figura 3 muestra una construcción de una parte del núcleo situada en una parte central de la espiral orbital mostrada en la figura 2, (a) es una vista en perspectiva, (b) es una vista en perspectiva que muestra una construcción de un anillo de cierre estanco, cada una dispuesta en una superficie superior y una superficie inferior; la figura 4 es una vista explicativa en sección, para explicar un efecto operativo del anillo de cierre estanco en la parte del núcleo;

la figura 5 muestra la construcción de una espiral fija en el lado inferior de la figura 1 de las espirales fijas en la primera realización, (a) es una vista plana y (b) es una vista en sección tomada a lo largo de la línea A-A en (a); la figura 6 es una vista a mayor escala de la estructura de penetración del árbol principal y la sección de compresión, y la estructura de la parte de extremo inferior del árbol principal;

la figura 7 es una vista explicativa que muestra la relación del movimiento orbital de la espiral orbital y las cámaras de compresión.

Explicación de los numerales de referencia

1 recipiente cerrado, 2 motor, 3 sección de compresión, 4 cámara de almacenamiento de aceite lubricante, 5 tubería de aspiración, 6 terminal de vidrio, 7 árbol principal, 8 tubería de descarga, 31 espiral orbital, 32 cámara de compresión, 33 espiral fija superior, 34 espiral fija inferior, 35 junta Oldham, 76 bomba de alimentación de aceite, 77 aceite lubricante.

Mejor modo de llevar a cabo la invención

Primera realización

Se describirá primero una primera realización de esta invención haciendo referencia a los dibujos. La figura 1 es una vista en sección esquemática que muestra un ejemplo de una construcción íntegra que utiliza un recipiente vertical según la primera realización, la figura 2 muestra una construcción de una espiral orbital en la primera realización, (a) es una vista en sección tomada a lo largo de la línea A-A en (c) que se describirá posteriormente, y el lado izquierdo muestra una superficie superior mientras que el lado derecho muestra una superficie inferior. (b) es una vista plana que muestra una construcción de la superficie superior de la espiral orbital, y (c) es una vista plana que muestra una construcción de la superficie inferior de la misma.

La figura 3 muestra una construcción de una parte del núcleo situada en una parte central de la espiral orbital mostrada en la figura 2, (a) es una vista en perspectiva que muestra la forma de la parte del núcleo, (b) es una vista en perspectiva que muestra una construcción de un anillo de cierre estanco, dispuestas cada una en una superficie superior y una superficie inferior de la parte del núcleo, la figura 4 es una vista explicativa en sección, para explicar un efecto operativo del anillo de cierre estanco en la parte del núcleo, la figura 5 muestra la construcción de una espiral fija del lado inferior en la figura 1 en la primera realización, (a) es una vista plana y (b) es una vista en sección tomada a lo largo de la línea A-A en (a).

En un compresor de espiral de la figura 1, un motor 2 está situado en una parte superior en un recipiente cerrado vertical 1, una sección de compresión 3 está situada en una parte inferior y está formada una cámara de almacenamiento de aceite lubricante 4 bajo la sección de compresión 3.

Está dispuesta una tubería de aspiración 5 para aspirar un gas de aspiración en el recipiente cerrado 1, en una parte intermedia entre el motor 2 y la sección de compresión 3, y está dispuesto un terminal de vidrio 6 en un extremo superior del recipiente cerrado 1 en el lado superior del motor 2.

El motor 2 está compuesto por un estátor conocido 21 fabricado en forma de anillo, y un rotor 22 soportado para ser giratorio en el interior del estátor 21. Un árbol principal 7 está fijado al rotor 22, y el árbol principal 7 penetra a través de la sección de compresión 3 para extenderse a la cámara de almacenamiento de aceite lubricante 4. La relación entre la sección de compresión 3 y el árbol principal se describirá posteriormente.

La sección de compresión 3 incluye una espiral orbital 31 que tiene dientes de voluta formados en una superficie superior y una superficie inferior en una placa de base orbital, de forma sustancialmente simétrica con las mismas alturas sustancialmente, una espiral fija superior 33 que está dispuesta para estar enfrentada a la superficie superior de la espiral orbital 31 y tiene un diente de voluta que corresponde al diente de voluta de la superficie superior de la espiral orbital 31 para formar una cámara de compresión 32, una espiral fija inferior 34 que está dispuesta para estar enfrentada a la superficie inferior de la espiral orbital 31 y tiene un diente de voluta que corresponde al diente de voluta de la superficie inferior de la espiral orbital 31 para formar la cámara de compresión 32, y una junta Oldham conocida 35 que está situada entre la espiral fija inferior 34 y la espiral orbital 31.

Se describirá la construcción detallada de la espiral orbital 31 haciendo referencia a la figura 2. Tal como se muestra en este dibujo, la espiral orbital 31 tiene una parte del núcleo 31A que forma una parte central y se compone de una línea curva, tal como un arco, y una placa de base orbital en forma de disco 31B que se extiende sobre la periferia exterior de la parte del núcleo 31A.

Tal como se muestra en la vista a mayor escala de la figura 3(a), en la parte del núcleo 31A, un orificio 31C, a cuyo través penetra un árbol principal 7, está formado en una parte central, y está dispuesto un cojinete orbital 31D en su pared periférica interior. Una ranura de anillo de cierre estanco 31E está formada respectivamente en ambas superficies de la parte del núcleo en un lado exterior del cojinete orbital 31D, y un anillo de cierre estanco 31G que tiene una unión de tope 31F tal como se muestra en la figura 3(b), está introducido en una respectiva ranura. Los detalles del anillo de cierre estanco 31G se describirán posteriormente.

En la parte del núcleo 31A, un diente de voluta está formado normalmente en una curva envolvente o un arco hacia fuera desde su centro, y el número de vueltas del diente de voluta es proporcional a la relación de compresión del compresor. En caso de utilizar un gas HFC en acondicionamiento de aire, por ejemplo, el compresor se hace funcionar a la relación de compresión de 3, de tal modo que el número de vueltas del diente de voluta tiene que ser de tres o mayor. Pero en caso de utilizar un gas CO2 con una baja relación de compresión, el compresor se hace funcionar a la relación de compresión de 2, de tal modo que el número de vueltas del diente de voluta pasa a ser de dos o mayor, y por lo tanto es posible reducir el número de vueltas del diente de voluta en una vuelta, en comparación con el caso del gas HFC.

Por consiguiente, disminuyendo el número de vueltas del diente de voluta en la cantidad de una vuelta o más en la parte central, se posibilita formar el orificio 31C en la parte central de la parte del núcleo 31A para la penetración del árbol principal y para proporcionar el cojinete orbital 31D.

Esto se puede aplicar a cualquier caso donde la relación de compresión baja sea una condición nominal, así como al caso de gas CO2.

Dos o más vueltas de un diente de voluta se forman respectivamente en la superficie superior y la superficie inferior de la placa de base orbital 31B en curvas de voluta o arcos sustancialmente simétricos y sustancialmente a la misma altura que la parte del núcleo.

"Sustancialmente simétricos" significa que el grosor t, la altura h, el paso p y los números de vueltas n del diente de voluta mostrado en la figura 2(a) son sustancialmente iguales y, de ese modo, la fuerza de reacción en la dirección de empuje que se produce en el momento de la compresión del gas se hace completa o sustancialmente igual. Por lo tanto, se cancelan as fuerzas de empuje, que actúan sobre la espiral orbital 31 en sentidos ascendente y descendente en el momento de la compresión, y la carga en la dirección de empuje se hace sustancialmente cero, de tal modo que se puede eliminar el cojinete de empuje.

Dado que las fuerzas de empuje se pueden contrarrestar entre sí, la altura del diente de la espiral se puede hacer baja, y la voluta se puede ampliar en la dirección diametral en una denominada forma de panqueque fino, con lo que la fuerza en la dirección radial se puede hacer relativamente pequeña, y se puede mejorar la fiabilidad del cojinete radial.

Los dientes de voluta en la superficie superior y la superficie inferior se hacen sustancialmente simétricos, pero de hecho se hace que exista una ligera diferencia en las presiones de los gases en las cámaras de compresión superior e inferior, por ejemplo para dar lugar a una ligera fuerza de empuje descendente.

Como resultado, el diente de voluta en el lado inferior de la espiral orbital 31 se pone en contacto de presión con la espiral fija inferior 34, y el diente de voluta del lado superior tiene un intersticio desde la espiral fija superior 33. Por lo tanto, en el diente de voluta del lado superior, está formada una ranura de cierre estanco de la punta 31H en la superficie de extremo superior del diente de voluta, tal como se muestra en las figuras 2(a) y (b), y un cierre estanco de la punta 36 (figura 6) está encajado en el interior de la misma. En el lado inferior de la espiral orbital 31, está formada una ranura Oldham 31J correspondiente a la junta Oldham 35, en la parte periférica más exterior.

El anillo de cierre estanco 31G dispuesto en la parte del núcleo 31A está formado como un anillo que tiene sección rectangular, tal como se muestra en la figura 3(b), y tiene la unión de tope 31F, y está encajado en la ranura del anillo de cierre estanco 31E mostrada en la figura 3(a). Este anillo de cierre estanco 31G está colocado en la parte del núcleo 31A para separar el árbol principal 7 y el cojinete orbital 31D respecto del lado central del diente de voluta con el fin de impedir fugas entre ambos, dado que en el momento de una operación de compresión, el árbol principal 7 y el cojinete orbital 31D están a baja presión, mientras que el lado central del diente de voluta está a alta presión. La acción de separación se lleva a cabo mediante cierre estanco por contacto, del anillo de cierre estanco 31G, por diferencia de presión. El anillo de cierre estanco 31G es presionado contra la pared lateral derecha y a la espiral fija del lado superior 33 en la ranura del anillo de cierre estanco 31E, siendo presionado desde el lado izquierdo de alta presión y el lado inferior, tal como se muestra por la flecha en la figura 4.

En este caso, el contacto deslizante se produce en la superficie de la espiral fija, pero el deslizamiento ocurre a una baja velocidad circunferencial de un movimiento de molturación en un pequeño radio dado que el cierre estanco de la punta y, por lo tanto, la fricción y la pérdida por deslizamiento, son pequeños.

En la parte del núcleo 31A, está formado un orificio de comunicación 31K en el lado exterior de la ranura del anillo de cierre estanco 31E. El orificio de comunicación 31K penetra a través de la placa de base orbital 31B en la dirección vertical y combina los gases, que son comprimidos en las cámaras de compresión en ambas superficies de la espiral orbital 31 tal como se describirá posteriormente, para que fluyan a un orificio de descarga de la espiral fija. El orificio de comunicación 31K está formado como un orificio largo a lo largo de la ranura del anillo de cierre estanco 31E, o está formado como una serie de orificios dispuestos adyacentes entre sí para realizar una acción sustancialmente equivalente al orificio largo, y está dispuesto en la posición que no es a través de las cámaras de compresión, y comunica siempre con el orificio de descarga de la espiral fija, tal como se describirá posteriormente. A continuación se describirá la construcción detallada de la espiral fija haciendo referencia a la figura 5. La figura 5 muestra un ejemplo de la espiral fija inferior 34.

Tal como se muestra en las figuras 5(a) y (b), un orificio 34B está formado en una parte central de una placa de base fija 34A a cuyo través penetra el árbol principal 7, y está dispuesto un cojinete del árbol principal 34C en una superficie periférica interior de este orificio.

Una parte rebajada 34D está formada en la parte periférica del cojinete del árbol principal 34C, es decir, la parte central de la placa de base fija 34A, y acomoda la parte del núcleo 31A de la espiral orbital 31 y permite el movimiento orbital de la espiral orbital 31. En la periferia exterior de la parte rebajada 34E está formado un diente de voluta 34D en dos o más vueltas, en el mismo tamaño que el diente de voluta de la espiral orbital 31 en la curva en voluta o el arco, pero está girado 180 grados en fase.

Un orificio de descarga 34F está dispuesto en la parte rebajada 34D para descargar el gas comprimido sin atravesar el anillo de cierre estanco 31G de la espiral orbital.

El orificio de descarga 34F está formado como un orificio largo a lo largo de un lado interior del diente de voluta más interior de la espiral fija, o está formado como una serie de orificios dispuestos adyacentes entre sí para desempeñar sustancialmente la acción equivalente al orificio largo, y está dispuesto en la posición que comunica siempre con el orificio de comunicación 31K de la espiral orbital.

Además, está formado un conducto de descarga 34G que comunica con el orificio de descarga 34F y saca gas comprimido del compresor por medio de la tubería de descarga 8 (figura 1). Una válvula de descarga 34H está situada en una posición opuesta al orificio de descarga 34F en el conducto de descarga 34G tal como se muestra en la figura 1, e impide un reflujo del gas de descarga.

En una parte periférica más exterior de la espiral fija inferior 34, está dispuesto un orificio de aspiración 34J como una entrada de aspiración del gas de aspiración a la cámara de compresión inferior. Está dispuesto un orificio de descarga 34K (figura 1) que comunica desde el orificio de aspiración 34J hasta la cámara de almacenamiento del aceite lubricante 4 en la parte inferior del recipiente cerrado. Está dispuesta una válvula de retención 34L para el orificio de descarga 34K en el lado de la cámara de almacenamiento de aceite lubricante 4, tal como se muestra en la figura 1.

La válvula de retorno 34L está dispuesta para impedir que el aceite espume con refrigerante restante y salga del compresor cuando actúa el compresor. El trayecto de aspiración para el gas de aspiración a la cámara de compresión está formado tal como se muestra mediante la flecha con línea quebrada G en la figura 1. El trayecto de aspiración incluye el orificio de aspiración 33A formado en la parte periférica más exterior de la espiral fija superior 33 y el orificio de aspiración 34J de la espiral fija inferior 34, y el gas de aspiración es introducido en las respectivas cámaras de compresión formadas tanto en la superficie superior como en la superficie inferior de la espiral orbital 31. Tal como se muestra en la figura 1, la parte de extremo superior del árbol principal 7 está encajada en el rotor 22 del motor 2. El árbol principal penetra el orificio pasante de la espiral fija superior 33, el orificio pasante 31C de la espiral orbital 31 y el orificio pasante 34B de la espiral fija inferior 34 y está sumergido, en su parte de extremo inferior, en el aceite lubricante 77 en la cámara de almacenamiento de aceite lubricante 4.

La figura 6 muestra una vista, a mayor escala, de la estructura de penetración del árbol principal 7 en la sección de compresión 3 y la estructura de la parte de extremo inferior del árbol principal 7. Es decir, un cojinete del árbol principal 33B está dispuesto entre el árbol principal 7 y la espiral fija superior 33. En la superficie del árbol principal 7, una parte de muesca 71 que tiene una superficie plana, está formada desde la parte en contacto con el cojinete del árbol principal 33B descendiendo hasta el extremo inferior. Un deslizador 72, que tiene un orificio excéntrico (no mostrado) con una superficie parcialmente plana correspondiente a la parte de muesca 71, está montado en la parte de muesca 71 del árbol principal 7. La superficie periférica exterior del deslizador 72 está situada para estar en contacto con la superficie periférica interior del cojinete orbital 31D de la espiral orbital 31 mostrada en la figura 2. El deslizador 72, que forma un árbol excéntrico en combinación con el árbol principal, acciona la espiral orbital 31 por medio del cojinete orbital 31D.

En las superficies superior e inferior del deslizador 72, están formados rebajes 73 para los trayectos del aceite lubricante. En la superficie de la parte periférica exterior del deslizador 72, que está en contacto con el cojinete orbital 31D, está formada una ranura de alimentación de aceite 74 en la dirección vertical, y permite que el rebaje 73 en la superficie superior comunique con el rebaje 73 en la superficie inferior.

En el árbol principal 7, está formado un orificio excéntrico de alimentación de aceite 75 y se extiende desde el extremo inferior para llegar al cojinete del árbol principal 33B de la espiral fija superior 33. Una bomba de alimentación de aceite 76 está dispuesta en el extremo inferior del árbol principal 7 y está sumergida en aceite lubricante 77 en el extremo inferior del recipiente cerrado 1.

A continuación se explicará una operación de la primera realización.

El gas, que es aspirado al recipiente cerrado 1 desde la tubería de aspiración 5, fluye a una parte del motor 2. Después de refrigerar el motor 2, el gas se introduce en la cámara de compresión 32 en las superficies superior e inferior de la espiral orbital 31 desde el orificio de aspiración 33A dispuesto en la parte periférica exterior de la espiral fija superior 33, tal como se muestra mediante la flecha de línea quebrada G.

A continuación, la espiral orbital 31 realiza el movimiento orbital, sin rotar en torno a su propio eje, con respecto a las espirales fijas superior e inferior 33 y 34. Un par de cámaras de compresión de media luna, que están formadas por el principio de compresión conocido, reducen gradualmente sus volúmenes hacia el centro. El par de cámaras de compresión comunican finalmente entre sí en las cámaras más interiores, en las que está presente el orificio de descarga 34F, y los flujos son guiados fuera del compresor a través del conducto de descarga 34G.

La figura 7 muestra el proceso en el que un par de cámaras de compresión de media luna, que están formadas mediante el movimiento orbital de la espiral orbital 31, reducen gradualmente sus volúmenes hacia el centro. La figura 7(a) muestra el estado de la espiral orbital 31 en el ángulo orbital de 0°. La parte rallada diagonalmente representa el diente de voluta de la espiral orbital, y la parte coloreada en negro representa el diente de voluta de la espiral fija.

En el estado de la figura 7(a), las cámaras de compresión en la periferia más exterior completan la contención del gas, y están formadas un par de cámaras de compresión de media luna A y B. La figura 7(b) muestra el estado en el que la espiral orbital 31 orbita mediante el ángulo orbital de 90° en sentido antihorario.

Un par de cámaras de compresión A y B se desplazan hacia el centro reduciendo al mismo tiempo su volumen. La figura 7(c) muestra el estado del ángulo orbital de 180°, y la figura 7(d) muestra el estado del ángulo orbital de 270°. En este estado, las cámaras de compresión A y B comunican entre sí en la cámara más interior en la que está presente el orificio de descarga 34F, y el gas se descarga desde el orificio de descarga 34F.

En la figura 7, la forma de la parte del núcleo 31A de la espiral orbital 31 forma la curva en voluta hasta la parte mostrada por la línea quebrada, y forma un límite de la cámara de compresión B. El lado central desde aquí se convierte en la curva de la parte del núcleo y forma la cámara más interior, que no contribuye a la compresión, y forma una superficie límite en combinación con la superficie interior del diente de voluta de la espiral fija 34.

El orificio de descarga 34F está dispuesto en la cámara más interior que no contribuye a la compresión, y está posicionado para no cruzar el anillo de cierre estanco 31G mencionado anteriormente, durante la etapa de compresión, de tal modo que se garantiza un paso de flujo suficiente. A tal efecto, se forma la curva de la parte del núcleo y la curva de la superficie interior del diente de voluta de la espiral fija, para garantizar un espacio libre para no bloquear completamente el orificio de descarga 34F con la parte del núcleo 31A durante la etapa de compresión. En un tipo de compresor en el que la relación de volumen integrada está fija, como un compresor de espiral, se produce una pérdida por insuficiencia de compresión en la etapa de descarga final cuando el funcionamiento se realiza con una relación de compresión mayor que una relación de compresión de ajuste. La pérdida por insuficiencia de compresión significa que la presión en la cámara más interior es mayor que la presión de las cámaras de compresión A y B, cuando la cámara más interior y las cámaras de compresión A y B comunican entre sí tal como en la figura 7(d), por ejemplo. Entonces, se produce reflujo a las cámaras de compresión A y B desde la cámara más interior, y provoca pérdida de la potencia de compresión.

Por lo tanto, el volumen libre superior se limita a un mínimo, que se define como el volumen aguas arriba de la válvula de descarga 34H, es decir, la suma total de la cámara más interior, el orificio de descarga 34F y el orificio de comunicación 31K. Además, se forma una pequeña parte de alivio 34M en la parte del núcleo 31A. La parte de alivio 34M es para garantizar un paso de flujo expandiendo la anchura con un radio de curvatura reducido.

A continuación, se describirá la alimentación de aceite. Tal como se muestra en la figura 6, el aceite lubricante 77, que es aspirado tal como se muestra por la flecha, desde el extremo inferior del árbol principal 7 mediante la bomba de alimentación de aceite 76, es aspirado hacia arriba a través del orificio de alimentación de aceite 75 en el árbol principal 7, tal como se muestra por la flecha, y es alimentado al cojinete del árbol principal 33B de la espiral fija superior 33.

A continuación, el aceite lubricante pasa la parte plana de la parte de muesca 71 formada en el árbol principal para fluir hacia abajo y, a través del rebaje 73 formado en la superficie superior del deslizador 72, fluye a la ranura de alimentación de aceite 74 que está formada en la dirección vertical en la superficie periférica exterior del deslizador 72 para lubricar el deslizador 72.

El aceite, que ha fluido hacia abajo en la ranura de alimentación de aceite 74, pasa a través del rebaje 73 en la superficie inferior del deslizador, y pasa a través de un orificio de retorno 34N formado en la espiral fija inferior 34, y fluye hacia la dirección central del árbol principal, y fluye bajando en la parte de muesca 71 del árbol principal 7, de nuevo alimentando al mismo tiempo el aceite al cojinete del árbol principal 34C de la espiral fija inferior 34, y se descarga al exterior del árbol principal desde la parte de extremo inferior del cojinete del árbol principal 34C, tal como se muestra mediante la flecha, y vuelve a la cámara de almacenamiento de aceite lubricante 4.

Tal como se ha descrito anteriormente, el trayecto de alimentación de aceite forma un bucle cerrado circulante desde la alimentación hasta la descarga, sin contactar directamente con el flujo de gas de aspiración.

Por consiguiente, se impide que el aceite sea capturado por el gas de aspiración y salga del compresor.

La primera realización se construye según lo anterior y, por lo tanto, el compresor es adecuado, por ejemplo, en un caso en el que un volumen de intercambiador de calor de un acondicionador de aire se hace grande para ahorro de energía, en un caso en que el aparato está ajustado para llevar a cabo un funcionamiento normal en una baja relación de compresión, como un sistema de almacenamiento térmico con hielo para corte de picos y liberación de cargas, y en un caso en que se utiliza un refrigerante, tal como un gas CO2, y se realiza un funcionamiento normal a una baja relación de compresión para funcionamiento de acondicionamiento de aire. Se puede mantener una alta eficiencia del aparato.

Aplicabilidad industrial

Esta invención se puede utilizar favorablemente en un acondicionador de aire o en un sistema de almacenamiento de calor con hielo, que está ajustado para funcionar normalmente con una baja relación de compresión, o en un acondicionador de aire que utiliza un refrigerante tal como un gas CO2 y que tiene una baja relación de compresión a funcionamiento normal.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un compresor de espiral, que comprende:

una sección de compresión (3) dispuesta en una parte inferior de un recipiente cerrado vertical (1), incluyendo dicha sección de compresión

una espiral orbital (31) que tiene dientes de voluta formados de manera sustancialmente simétrica en ambas superficies de una placa de base orbital (31B), y un árbol principal (7) que está penetrado a través de, y fijado en una parte central de dicha espiral orbital y

un par de espirales fijas superior e inferior (33, 34) opuestas a ambas mencionadas superficies de dicha espiral orbital, teniendo cada mencionada espiral fija un diente de voluta correspondiente a cada uno de dichos dientes de voluta de dicha espiral orbital para formar respectivamente cámaras de compresión (32);

un motor (2) dispuesto en dicho recipiente cerrado en una parte superior para accionar dicho árbol principal; caracterizado por que el compresor de espiral comprende además:

una tubería de aspiración (5) dispuesta para aspirar un gas de aspiración en el recipiente cerrado vertical (1) en una parte intermedia entre el motor (2) y la sección de compresión (3);

un conducto de descarga (34G) dispuesto bajo el motor (2) y a través de una de las espirales fijas (33, 34) para descargar el gas comprimido, comprimido en la sección de compresión (3) al exterior del recipiente cerrado (1) a través de una tubería de descarga (8) bajo el motor (2),

en el que cada una de dichas espirales orbitales (31) y espirales fijas (33, 34) tiene más de dos vueltas del diente de voluta formadas hacia la periferia de dicho árbol principal.

2. El compresor de espiral según la reivindicación 1, en el que dicha espiral orbital (31) se compone de una parte del núcleo (31A) y una parte de voluta, en el que dicha parte del núcleo tiene un cojinete orbital en una parte central de la misma y está fabricada de una forma curva tal como un arco, y dicha parte de voluta está formada en la periferia de dicha parte del núcleo y tiene dientes de voluta continuos formados en una curva en voluta, sustancialmente a la misma altura que dicha parte del núcleo.

3. El compresor de espiral según la reivindicación 2, en el que dicha espiral fija tiene un rebaje (34D) en una parte central y un diente de voluta formado en la periferia exterior de dicho rebaje, alojando dicho rebaje dicha parte del núcleo (31A) de dicha espiral orbital (31), siendo dicho diente de voluta del mismo tamaño que dicho diente de voluta de dicha espiral orbital formada en una curva en voluta, estando girado 180° en fase.

4. El compresor de espiral según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho compresor de espiral es adecuado para utilizar un gas de aspiración para llevar a cabo un funcionamiento con una relación de compresión baja.

5. El compresor de espiral según la reivindicación 4, en el que dicho compresor de espiral es adecuado para CO2 como gas de aspiración.

6. El compresor de espiral según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que un par de dichas cámaras de compresión (32) está formadas por combinación de dicha espiral orbital (31) y dichas espirales fijas (33, 34), y en dicha parte del núcleo (31A) de dicha espiral orbital está dispuesta una parte de alivio (34M) para hacer que dicho par de cámaras de compresión comuniquen entre sí en una etapa de compresión final para ser desplazadas a una etapa de descarga.