ES2201637T3 - Compresor en espiral con valvula de descarga entre economizador y aspiracion. - Google Patents

Abstract

Un compresor de espirales tiene una línea de inyección de economizador que comunica con el interior de las cámaras del compresor de espirales. Una válvula de descarga comunica selectivamente con la línea de inyección de economizador de vuelta ala aspiración. En esta disposición, los orificios y los pasos de fluido necesarios para realizar la inyección de economizador se utilizan también para realizar la descarga de derivación de aspiración, y así se simplifica el diseño del compresor y del sistema y la construcción.

Description

Compresor en espiral con válvula de descarga entre economizador y aspiración.

Antecedentes de la invención

La invención se refiere a una colocación única para una válvula del descargador, que es particularmente beneficiosa en un compresor en espiral.

Los compresores en espiral están llegando a ser ampliamente utilizados en las aplicaciones de la compresión. Sin embargo, los compresores en espiral presentan varios desafíos en su diseño. Un desafío de diseño concreto es lograr unos niveles de capacidad reducida cuando no se desea el funcionamiento del compresor a plena capacidad. En muchas situaciones, puede no ser deseable tener la plena capacidad del compresor. En particular, en muchas aplicaciones en refrigeración o en la compresión de refrigerantes, hay ocasiones en las que sería más deseable tener la disponibilidad de alcanzar una capacidad reducida.

Los compresores en espiral han sido provistos, por tanto, de válvulas de descargador en derivación que desvían una porción del refrigerante comprimido hacia atrás, a un puerto de aspiración para el compresor. De esta forma, la masa de refrigerante que se comprime se reduce.

Por otra parte, en muchas aplicaciones en la refrigeración o en la compresión de refrigerantes, hay otras ocasiones en las que sería más deseable tener la posibilidad de alcanzar también una capacidad aumentada. Una forma de alcanzar una capacidad aumentada es la inclusión de un circuito economizador en el sistema de refrigeración. Un circuito economizador proporciona esencialmente transferencia de calor entre un flujo de refrigerante principal aguas abajo del condensador, y un segundo flujo de refrigerante que es también dirigido aguas abajo del condensador y que pasa a través de una válvula de expansión. El flujo principal es enfriado en un intercambiador de calor por el segundo flujo. De esta forma, el flujo principal del condensador es enfriado antes de pasar por su propia válvula de expansión y de entrar en el evaporador.

Puesto que el flujo principal entra en la válvula de expansión a una temperatura más fría, tiene una mayor capacidad para absorber calor, lo cual da lugar a una capacidad de enfriamiento incrementada en el sistema, que era el objetivo original. El refrigerante del segundo flujo entra en las cámaras de compresión en un punto ligeramente aguas abajo de la aspiración, en un punto intermedio de la compresión. Típicamente, el fluido del economizador es inyectado en un punto después de que hayan sido cerradas las cámaras de compresión.

Sería deseable combinar las características de capacidad reducida y capacidad aumentada selectivamente dentro del mismo compresor y sistema. Las prácticas convencionales dictarían conjuntos independientes de puertos, conductos, válvulas y controles para la capacidad doble. Tal proliferación de elementos impone también una mayor complejidad y costo de fabricación.

El documento WO 15/21395 describe un sistema de refrigeración que tiene un compresor rotativo de tornillo con los elementos del preámbulo de la reivindicación 1.

El documento EP 768 464 describe un compresor en espiral.

Resumen de la invención

En forma amplia, la presente invención proporciona un compresor en espiral como el de la reivindicación 1.

En una realización descrita de la invención, un compresor en espiral es provisto de un circuito de economizador y también de una línea de aspiración. Una tubería de derivación está posicionada para comunicar entre el circuito del economizador y la línea de aspiración y se sitúa una válvula del descargador en la tubería de derivación y es maniobrable de manera que comunica selectivamente la línea de inyección del economizador a la línea de aspiración. Se puede cerrar una válvula en la línea de inyección del economizador y abrir la válvula del descargador; entonces los puertos de inyección del economizador del compresor sirven como puertos de derivación y dirigen el fluido de nuevo a la aspiración.

De esta forma, los mismos conductos de flujo de fluido y puertos que se utilizan para proporcionar la función de inyección del economizador, se utilizan también para la función del descargador. Así, se simplifica en gran manera el ensamblaje y funcionamiento del compresor en espiral, lo cual da lugar a mejoras en costo y fiabilidad.

Puede haber un puerto único o múltiples puertos dispuestos a lo largo de un arco en cada cámara de compresión que actúan alternativamente como inyección del economizador y como de puertos de derivación.

Ésta y otras características de la presente invención se pueden entender mejor mediante la siguiente especificación y dibujos, de los que se da una breve descripción a continuación.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 muestra un compresor en espiral en un estado de funcionamiento.

La Figura 2 muestra un compresor en espiral en un estado de funcionamiento ligeramente diferente.

La Figura 3 es una vista del extremo de la hélice no orbitante de la presente invención.

La Figura 4 es una vista esquemática de un sistema de refrigeración.

Descripción detallada de la realización preferida

En la Figura 1 se muestra un compresor en espiral 20 que tiene un elemento de hélice orbitante 22 que incluye una envolvente de hélice orbitante 23, un elemento de hélice no orbitante 24 que incluye una envolvente de hélice no orbitante 25. Las envolventes de hélice se ajustan al puerto de descarga 26 y lo rodean. Como se sabe, el elemento de hélice orbitante 22 describe una órbita con respecto al elemento de hélice no orbitante 24 y las envolventes de hélice 23 y 25 selectivamente atrapan bolsas de refrigerante que son comprimidas hacia el puerto de descarga 26. En la base 31 del elemento de hélice no orbitante 24 se forman múltiples puertos 28 y 30. Alternativamente, los puertos 28 y 30 pueden consistir en un par de puertos únicos, más grandes. En la posición mostrada en la Figura 1, los puertos 28 y 30 están siendo justamente descubiertos por la envolvente de hélice orbitante 23 aproximadamente al mismo tiempo que las cámaras de compresión 27 y 29 están siendo cerradas desde una zona que comunica con la línea de aspiración 45.

Como se muestra en la Figura 2, con un movimiento continuado de la envolvente en espiral, los puertos 28 y 30 están descubiertos y se exponen a las cámaras de compresión 27 y 29 que han sido cerradas por el movimiento de la envolvente en espiral orbitante 23 para entrar en contacto con la envolvente en espiral no orbitante 25.

Como se muestra en la Figura 3, un primer conducto 32 comunica con los puertos 30, y un segundo conducto 34 comunica con los puertos 28. Un conducto transversal 36 establece la comunicación entre los conductos 32 y 34. Una serie de clavijas 38 cierra los conductos 32, 34 y 36 según sea apropiado. Un conducto 40 comunica el conducto transversal 36 a una válvula de derivación 42 que conduce a una línea 44 que vuelve a una línea de aspiración 45 y a un conducto 46 que conduce a una válvula 48 del economizador que comunica con una línea de inyección 50 del economizador que está comunicada con un intercambiador de calor 52 del economizador o tanque flash del economizador. Tal como se muestra en la Figura 4, el intercambiador de calor 52 del economizador está posicionado precisamente aguas abajo del condensador 54 de un sistema de refrigerante 56 que incorpora un compresor en espiral 20. Alternativamente, la válvula del economizador 48 puede estar posicionada en la línea 49 precisamente aguas arriba del intercambiador de calor 52 del economizador.

La válvula del descargador 48 y/o la válvula de derivación 42 pueden ser posicionadas en el alojamiento del compresor, o fuera del alojamiento del compresor.

Durante el funcionamiento del compresor en espiral, se pueden lograr tres niveles de capacidad con el sistema de la invención. En primer lugar, a plena capacidad, la válvula 48 del economizador está abierta, la válvula de la derivación 42 está cerrada, y tiene lugar el funcionamiento economizado. El fluido pasa desde la línea 50 al conducto 40, conducto 36, conductos 32 y 34, y a través de los puertos 28 y 30 a las cámaras de compresión 27 y 29. Como es generalmente conocido en la técnica de la refrigeración, esto aumenta la capacidad del sistema de refrigerante al mejorar el estado termodinámico del fluido que se aproxima al evaporador 58.

Cuando se desea una capacidad inferior, entonces se pueden cerrar ambas válvulas 48 y 42. En una operación de este tipo, el compresor funciona sin funcionamiento economizado y sin derivación. Un control 60 hace funcionar el sistema 56, incluyendo las válvulas 48 y 42.

Finalmente, cuando se desea un nivel de capacidad todavía inferior, se cierra la válvula 48 y se abre la válvula de derivación 42. En estas condiciones, el fluido que ha sido atrapado dentro de las cámaras de compresión pasa a través de los puertos 28 y 30, hacia fuera, a través de los conductos 32 y 34, 36, 40, 44 y a la línea de aspiración 45. El fluido, de esta manera, retrocede por la derivación a la admisión del compresor en espiral 20.

Preferiblemente el camino de la derivación 44 y la válvula 42 están posicionados hacia fuera del alojamiento del compresor en espiral, simplificando así el montaje del alojamiento del compresor en espiral. Sin embargo, el camino de la derivación 44 y la válvula 42 pueden estar dentro del alojamiento.

En general, la presente invención logra beneficios por la utilización de un único conjunto de puertos y conductos para alcanzar un funcionamiento tanto economizado como en derivación. De esta forma, la presente invención mejora la técnica anterior. Además, puesto que la derivación se produce en un punto sólo ligeramente dentro del ciclo de compresión, existe poco consumo de energía del fluido de compresión que es luego desviado por la derivación.

La válvula del descargador de esta aplicación resulta especialmente bien adecuada para realizar el método descrito en la solicitud de patente, pendiente conjuntamente con ésta, nº 05.09/04.461, depositada en la misma fecha que ésta, y titulada "Control de compresor en espiral en su parada para evitar la rotación invertida sin potencia". Esta válvula del descargador tiene características particular beneficiosas cuando se utiliza en un sistema de refrigeración para una unidad de transporte refrigerado, tal como las utilizadas en los contenedores de transporte intermodal en los que se debe hacer funcionar al sistema dentro de un amplio intervalo de capacidades y condiciones. Tales contenedores de transporte se utilizan para transportar mercancías refrigeradas por camión, ferrocarril y barco.

Otra solicitud de interés es el número de serie 08/986,447 depositada el 5/12/97 y titulada "FLUJO EN IMPULSOS PARA CONTROL DE CAPACIDAD".

Se ha descrito una realización preferida de esta invención, a pesar de lo cual, un trabajador de experiencia ordinaria en esta técnica reconocería que ciertas modificaciones entran dentro del objeto de esta invención. Por esta razón, se deberían estudiar las reivindicaciones siguientes para determinar el auténtico alcance y contenido de esta invención.

Claims (6)

1. Un compresor en espiral (20) que comprende:

una hélice orbitante (22) que tiene una base y una envolvente en espiral (23) que se extiende desde dicha base;

una hélice no orbitante (24) que tiene una base y una envolvente en espiral (25) que se extiende desde dicha base y que se ajusta mutuamente con dicha envolvente en espiral orbitante para definir cámaras de compresión (27, 42);

un conducto de aspiración (40) que conduce un fluido de aspiración dentro de dicha unidad de compresor; y

un sistema descargador que comunica selectivamente dicho conducto de aspiración a un conducto de inyección (46) del economizador, incluyendo dicho sistema descargador una tubería de derivación (44) que comunica dicho conducto de inyección del economizador a dicho conducto de aspiración y una válvula (42) del descargador que se abre selectivamente en dicha tubería de derivación,

caracterizado por

unos puertos de inyección (28, 30) formados en la base de dicha hélice no orbitante y que se abren a las cámaras de compresión, y un conducto (36) que conecta dichos puertos de inyección a dicho conducto de inyección (46) del economizador y a dicho conducto de aspiración (40), con lo que el refrigerante comprimido pasa desde las cámaras de compresión fuera de dichos puertos de inyección (28, 30) a través de dicho conducto de conexión (36) y hacia dentro de dicho conducto de aspiración (40) cuando dicha válvula (42) del descargador está abierta.

2. Un compresor en espiral (20) como el descrito en la reivindicación 1, en el que un control abre selectivamente dicha válvula del descargador.

3. Un compresor en espiral (20) como el descrito en las reivindicaciones 1 ó 2, en el que existen dos de dichos puertos de inyección (28, 30) que se extienden dentro de dichas cámaras de compresión (27, 29) y dichos dos puertos están espaciados en una distancia circunferencial.

4. Un compresor en espiral (20) como el descrito en la reivindicación 3, en el que cada uno de dichos puertos (28, 30) consiste en múltiples puertos.

5. Un compresor en espiral (20) como el descrito en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que se coloca una válvula (48) de economizador en dicho conducto de inyección (46) del economizador.

6. Un compresor en espiral (20) como el descrito en la reivindicación 5, en el que dicha válvula (48) del economizador está cerrada cuando dicha válvula (42) del descargador está abierta.