ES2211459T3 - Compresor espiral horizontal. - Google Patents

Abstract

Un elemento espiral (56), comprendiendo: una placa base (60) que tiene una primera cara y una segunda cara; una voluta espiral (58) que se extiende desde dicha primera cara de la placa base, y un buje (80) que se extiende desde dicha segunda cara de dicha placa base, definiendo dicho buje un orificio (92), teniendo dicho orificio un primer diámetro (98; 98¿) situado adyacente a dicha placa base y un segundo diámetro (96, 96¿) situado alejado de dicha placa base, siendo dicho primer diámetro mayor que dicho segundo diámetro, caracterizado porque dicho orificio aumenta de tamaño entre dicho segundo diámetro y dicho primer diámetro, en una forma generalmente lineal o generalmente en arco.

Description

Compresor espiral horizontal.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un elemento espiral para una máquina en espiral. Más particularmente, la presente invención se refiere a elementos en espiral para compresores en espiral con un orificio cónico en el buje, dentro del cual va calado a presión el cojinete. Después de introducir el cojinete, la forma cónica del agujero, en combinación con la variación de distorsión del buje, proporciona un asiento recto para el elemento en espiral.

Antecedentes y resumen de la invención

Las máquinas de tipo espiral son cada vez más populares para uso como compresores, tanto para aplicaciones de refrigeración como de acondicionamiento de aire, debido principalmente a su capacidad de un funcionamiento sumamente eficaz. En general, estas máquinas incluyen una pareja de volutas en espiral que engranan entre sí, una de las cuales recorre una trayectoria orbital con relación a la otra, con el fin de definir una o más cámaras móviles que van disminuyendo progresivamente de tamaño según se van desplazando desde una boca de aspiración exterior hacia una boca de descarga central. Hay un motor eléctrico que acciona el elemento espiral que realiza el movimiento orbital por medio de un eje de accionamiento adecuado, fijado al rotor del motor. En un compresor hermético, el fondo de la carcasa hermética normalmente contiene un cárter de aceite para efectos de lubricación y refrigeración.

El motor generalmente comprende un estator que va fijado a la carcasa del compresor. El rotor del motor gira en el interior del estator para transmitir el movimiento de giro a un cigüeñal, que normalmente tiene un ajuste a presión con el rotor del motor. El cigüeñal tiene unos apoyos de giro por medio de una pareja de cojinetes que van soportados en un alojamiento de cojinete principal y un alojamiento de cojinete secundario. El cigüeñal comprende una muñequilla excéntrica que se extiende dentro de un agujero definido en el buje de la voluta que realiza el movimiento orbital. Entre el buje de la muñequilla y la superficie interior del agujero hay un casquillo de arrastre que se apoya contra un cojinete que tiene un ajuste de presión en el agujero del buje.

El buje de la voluta que realiza el movimiento orbital se extiende perpendicularmente desde una placa base de la voluta que realiza el movimiento orbital. El orificio en el buje se extiende desde el extremo abierto del buje hasta una posición generalmente adyacente a la placa base de la voluta que realiza el movimiento orbital. Por lo tanto, el agujero en el buje es un agujero ciego que tiene el extremo abierto posicionado en el extremo distal del buje, y que tiene el extremo cerrado posicionado en la placa base de la voluta que realiza el movimiento orbital. Durante la fabricación de la voluta que realiza el movimiento orbital, se mecaniza el agujero en el buje y se cala a presión el cojinete dentro del agujero mecanizado. Debido a la relación de ajuste de interferencia entre el cojinete y el agujero, tanto el buje de la voluta como el cojinete se deformarán durante el montaje del cojinete. La cantidad total de deformación vendrá determinada por la rigidez general del buje. La deformación del buje en el extremo abierto del agujero será mayor que la deformación del buje en el extremo cerrado del agujero. La razón principal de esta deformación desigual es porque en el extremo abierto del agujero, el buje no está soportado, mientras que en el extremo cerrado del agujero, el buje va soportado por la placa terminal. Esta deformación desigual dará lugar a que el cojinete montado tenga mayor diámetro en el extremo abierto que en el extremo cerrado. Este cojinete cónico afectará negativamente las prestaciones a largo plazo de la vida del cojinete y por lo tanto de la máquina en espiral.

La patente JP-A-07/233790 describe una máquina en espiral que incluye un elemento de voluta con un buje que presenta una ranura destalonada en el fondo del agujero del cojinete para acomodar el elemento de accionamiento, pero por lo demás el agujero es cilíndrico.

Un primer aspecto de la presente invención presenta una solución al problema del cojinete cónico, proporcionando un elemento de voluta tal como se define en la reivindicación 1.

Un segundo aspecto de la presente invención proporciona un método para la fabricación de un elemento de voluta tal como se define en la reivindicación 5.

Después de montar el cojinete, la deformación desigual del buje de la voluta proporcionará un cojinete montado que es más cilíndrico que los sistemas del arte anterior. Por lo tanto, la forma más cilíndrica tendrá unas prestaciones más largas incrementando por lo tanto la durabilidad a largo plazo, tanto del cojinete como del compresor. La forma más cilíndrica incrementa la durabilidad al proporcionar una holgura uniforme entre el cojinete y el casquillo. La holgura uniforme incrementa la capacidad de carga del cojinete debido a que sobre el cojinete se ejercen unas presiones más uniformes. Otras ventajas incluyen el hecho de que para montar el cojinete se requiere una fuerza de presión más uniforme, y esta fuerza de presión más uniforme da una mejor indicación de la presión de retención del conjunto. Además, el sistema objeto de la presente invención es menos sensible a las variaciones dimensionales de los distintos componentes y por lo tanto permitirá ampliar ligeramente las tolerancias de las distintas dimensiones.

Otras ventajas y objetos de la presente invención quedarán manifiestas para los duchos en el arte por la siguiente descripción, las reivindicaciones anexas y los dibujos.

Breve descripción de los dibujos

Los dibujos que ilustran el mejor modo considerado actualmente para realizar la presente invención muestran:

la Fig. 1 muestra una sección vertical a través del centro de un compresor de refrigeración del tipo espiral que incluye el elemento de voluta conforme a la presente invención;

la Fig. 2 es una vista en sección ampliada del buje de la voluta que realiza el movimiento orbital y del cojinete del compresor representado en la Fig. 1;

la Fig. 3 es una vista en sección ampliada del buje de la voluta que realiza el movimiento orbital representado en las Figs. 1 y 2, antes de montar el cojinete, mostrando el agujero cónico del buje del elemento de voluta conforme a la presente invención;

la Fig. 4 es una vista en sección ampliada semejante a la Fig. 3, pero mostrando un agujero cónico de buje de acuerdo con otra realización del elemento de voluta de la presente invención; y;

la Fig. 5 es una vista en sección ampliada semejante a la Fig. 3, pero mostrando un agujero de buje con una conicidad en arco, conforme a otra realización del elemento de voluta de la presente invención.

Descripción detallada de la realización preferida

Haciendo ahora referencia a los dibujos, en los cuales números de referencia iguales designan piezas iguales o que se corresponden en las diferentes vistas, se puede ver en la Fig. 1 un compresor en espiral que incluye un sistema de compensación conforme a la presente invención, y que está designado de forma general por el número de referencia 10. El compresor 10 comprende una carcasa hermética 12 generalmente cilíndrica, que en su extremo superior lleva soldada una tapa 14, y en el extremo inferior de la misma una base 16, con una multitud de patas de montaje (no representadas), conformadas íntegramente con ella. La tapa 14 lleva un racor 18 para descarga de refrigerante, que puede llevar en su interior la válvula de descarga usual (no representada). Otros elementos principales fijados a la envolvente incluye una división 22 que se extiende transversalmente y que va soldada por su periferia en el mismo punto en que va soldada la tapa 14 a la envolvente 12. Un alojamiento de cojinete principal 24 que va adecuadamente sujeto a la envolvente 12 por una multitud de patas que se extienden radialmente hacia el exterior, y un alojamiento de cojinete inferior 26, que también tiene una multitud de patas que se extienden radialmente hacia el exterior, cada una de las cuales va también adecuadamente sujeta a la envolvente 12. Un estator de motor 28 que tiene generalmente una sección cuadrada o hexagonal, pero con las esquinas redondeadas, va calado a presión dentro de la envolvente 12. Los planos entre las esquinas redondeadas del estator 28 proporcionan unos pasos entre el estator 28 y la envolvente 12 que facilitan el flujo de retorno de lubricante desde la parte superior de la envolvente al fondo.

Un eje de accionamiento o cigüeñal 30 que en el extremo superior lleva una muñequilla excéntrica 32, apoya giratorio en un cojinete 34 en el alojamiento de cojinete principal 24 y en un segundo cojinete 36 en el alojamiento del cojinete inferior 26. El cigüeñal 30 tiene en su extremo inferior un agujero concéntrico de diámetro relativamente grande 38 que se comunica con un agujero de menor diámetro 40, inclinado radialmente hacia el exterior que se extiende hacia arriba desde allí hacia la parte superior del cigüeñal 30. Dentro del agujero 38 hay un agitador 42. La parte inferior de la carcasa interior 12 define un cárter de aceite 44, lleno de aceite lubricante hasta un nivel ligeramente por encima del extremo inferior de un rotor 46, actuando el orificio 38 como una bomba para bombear fluido lubricante subiendo por el cigüeñal 30 y al orificio 40, y finalmente a todas las diversas partes del compresor que requieren lubricación.

El cigüeñal 30 tiene un accionamiento de giro mediante un motor eléctrico que incluye el estator 28, los arrollamientos 48 que pasan a través del mismo y un rotor 46, calado a presión sobre el cigüeñal 30, y con unos contrapesos superiores e inferiores 50 y 52, respectivamente.

La superficie exterior del alojamiento de cojinete principal 24 tiene una superficie de asiento de empuje plana 54, sobre la cual asienta un elemento espiral 56 que puede realizar un movimiento orbital, con la voluta o álabe espiral usual 58 que se extiende hacia arriba desde una placa de asiento 60. Proyectándose hacia abajo desde la superficie inferior de la placa de asiento 60 del elemento espiral 56 que puede realizar el movimiento orbital, hay un buje cilíndrico que en su interior lleva un cojinete de asiento 62, dentro del cual va dispuesto un casquillo de accionamiento 64 con un orificio interior 68, dentro del cual está dispuesta rotativa la muñequilla 32. La muñequilla 44 tiene un plano en una de las superficies, que para efectuar el arrastre se acopla con una superficie plana (no representada) formada en una parte del orificio 68, para constituir un conjunto de accionamiento radial, tal como figura en la patente US 4 877 382 del solicitante.

También hay un acoplamiento Oldham 68 entre el elemento espiral 56 que efectúa el movimiento orbital y el alojamiento de cojinete 24, enchavetado al elemento espiral 56 que realiza el movimiento orbital, así como un elemento espiral 70 que no realiza ningún movimiento orbital que impide el movimiento de rotación del elemento espiral 56 que efectúa el movimiento orbital. El acoplamiento Oldham 68 es preferentemente del tipo descrito en la patente pendiente US 5.320.506 del solicitante.

El elemento espiral 70 que no realiza ningún movimiento orbital también tiene una voluta 72 que se extiende hacia el exterior desde una placa base 74, que está posicionada con acoplamiento de engrane con la voluta 58 del elemento espiral 56 que efectúa el movimiento orbital.El elemento espiral 70 que no realiza el movimiento orbital tiene un conducto de descarga 76 dispuesto centrado que se comunica con un rebaje 78 abierto hacia arriba, que a su vez está en comunicación fluídica con una cámara amortiguadora de descarga 80, definida por la tapa 14 y la división 22. En el elemento espiral 70 que no efectúa ningún movimiento orbital, está formado también un rebaje anular 82, dentro del cual va un conjunto de retén 84. Los rebajes 78 y 82 y el conjunto de retén 84 colaboran para definir unas cámaras de empuje de presión axial que reciben fluido a presión que es comprimido por las volutas 58 y 72 con el fin de ejercer una fuerza de empuje axial sobre el elemento espiral 70 que no efectúa ningún movimiento orbital, forzando así las puntas de las volutas respectivas 58, 72 a efectuar un acoplamiento sellante con las superficies extremas opuestas de las placas base 74 y 60 respectivamente. El conjunto de retén 84 es preferentemente el descrito con mayor detalle en la patente US nº 5.156.539. El elemento espiral 70 que no efectúa ningún movimiento orbital está diseñado de manera que se pueda montar en el alojamiento de cojinete 24 de forma adecuada, tal como se describe en la antes mencionada patente US nº 4.877.382 ó patente US nº 5.102.316.

Haciendo ahora referencia a las Figs. 2 y 3, el buje del elemento de voluta que realiza el movimiento orbital 56 incluye una pared anular 90 que se extiende en general perpendicularmente desde la placa extrema 60. La pared anular 90 define un orificio interior 92 dentro del cual está situado el cojinete 62. El proceso de fabricación para el elemento de voluta que realiza el movimiento orbital 56 incluye el mecanizado del orificio 92 y el montaje del cojinete 62 en el orificio 92. Las dimensiones para el orificio 92 y las dimensiones para el cojinete 62 están elegidas de tal manera que se obtenga un ajuste de interferencia entre el diámetro exterior del cojinete 62 y el diámetro interior del orificio 92. Normalmente el importe de la interferencia con la que está diseñado el conjunto es de 76 \mum (.003''). Si el elemento de voluta 56 y el cojinete 62 están fabricados en acero. La magnitud de la interferencia cambiará naturalmente si el elemento de voluta 56 está hecho en un material diferente. Estas dimensiones son las normales para un diámetro de orificio de aproximadamente 30 mm para el orificio 92.

Durante el montaje del cojinete 62 en el orificio 92, tanto la pared anular 90 como el cojinete 62 se deformarán debido al ajuste de interferencia. Normalmente un elemento de voluta 56 de acero o hierro fundido tendrá una deformación de la pared anular 90 hacia el exterior aproximadamente igual al 40% de la interferencia, y el cojinete 62 se deformará hacia el interior aproximadamente el 60% de la interferencia. La relación entre la magnitud de deformación cambiará si el elemento de voluta 58 está fabricado en un material diferente.

Haciendo referencia a la Fig. 3, se ilustra el orificio 92. El orificio 92 incluye un primer diámetro 96 en su extremo abierto y un segundo diámetro 98 en su extremo cerrado. La forma del orificio 92 entre los diámetros 96 y 98 es una línea recta, y el diámetro 96 es menor que el diámetro 98. La diferencia entre el diámetro 96 y el diámetro 98 está preferentemente entre 25,4 \mum y 30,5 \mum (.0010'' y .0012'').

Haciendo referencia a la Fig. 4, se ilustra un orificio 92'. El orificio 92' incluye un primer diámetro 96' en su extremo abierto y un segundo diámetro 98' en su extremo cerrado. La forma del orificio 92' entre los diámetros 96' y 98' se define por el diámetro 96' que se extiende hacia el diámetro 98' durante una distancia especificada, continuando después una relación en línea recta tal como está dibujada con trazo lleno, o una relación curvada tal como está representada en una línea de trazos, entre los diámetros 96' y 98'. El diámetro 96' es menor que el diámetro 98'. La diferencia entre el diámetro 96' y el diámetro 98' está preferentemente entre 15,2 \mum y 30,5 \mum (.0006'' y .0012''), extendiéndose el diámetro 96' durante aproximadamente el 60% de la longitud entre el extremo libre y el extremo cerrado del orificio 92'.

Haciendo ahora referencia a la Fig. 5, se ilustra el orificio 92''. El orificio 92'' incluye un primer diámetro 96'' en su extremo abierto y un segundo diámetro 98'' en su extremo cerrado. La forma del orificio 92'' entre los diámetros 96'' y 98'' es una línea curva o una superficie en arco, y el diámetro 96'' es menor que el diámetro 98''. La diferencia entre el diámetro 96'' y 98'' está preferentemente entre 15,2 \mum y 25,4 \mum (.0006'' y .0010'').

Mientras que la descripción detallada anterior describe la realización preferida de la presente invención, debe entenderse, sin embargo, que la presente invención es susceptible de modificación, variación y alteración sin apartarse por ello del objeto y del leal significado de las reivindicaciones siguientes.

Claims (7)

1. Un elemento espiral (56), comprendiendo:

una placa base (60) que tiene una primera cara y una segunda cara;

una voluta espiral (58) que se extiende desde dicha primera cara de la placa base, y un buje (80) que se extiende desde dicha segunda cara de dicha placa base, definiendo dicho buje un orificio (92), teniendo dicho orificio un primer diámetro (98; 98') situado adyacente a dicha placa base y un segundo diámetro (96, 96') situado alejado de dicha placa base, siendo dicho primer diámetro mayor que dicho segundo diámetro, caracterizado porque dicho orificio aumenta de tamaño entre dicho segundo diámetro y dicho primer diámetro, en una forma generalmente lineal o generalmente en arco.

2. El elemento espiral según la reivindicación 1, en el que dicho segundo diámetro (98') de dicho orificio se extiende dentro de dicho orificio en una distancia especificada.

3. El elemento espiral según la reivindicación 2, en el que dicha distancia especificada es el sesenta por ciento de una distancia entre dicho primer diámetro (98') y segundo diámetro (96').

4. Una máquina espiral comprendiendo:

una carcasa

un primer elemento espiral según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, dispuesto en el interior de dicha carcasa;

un segundo elemento espiral dispuesto dentro de dicha carcasa, teniendo dicho segundo elemento espiral una segunda voluta espiral, estando imbrincada dicha segunda voluta espiral con dicha primera voluta espiral;

un elemento de accionamiento para provocar el movimiento orbital de dichos elementos espirales, el uno con relación al otro, con lo cual sus volutas espirales crean unas cámaras de un volumen que va cambiando progresivamente entre una zona de presión de aspiración y una zona de presión de descarga;

estando dispuesto dicho elemento de accionamiento dentro de dicho orificio; y

un cojinete dispuesto dentro de dicho orificio de dicho buje con una relación de ajuste de interferencia con dicho buje.

5. Un método para la fabricación de un elemento espiral que tenga un cojinete con ajuste de interferencia en el orificio (92) de un buje (90), comprendiendo dicho método:

mecanizado de dicho orificio de dicho buje a una primera dimensión diametral (98; 98') en un primer extremo de dicho orificio, y una segunda dimensión diametral (96, 96') en un segundo extremo de dicho orificio, siendo dicha primera dimensión diametral (98, 98') mayor que dicha segunda dimensión diametral (96, 96'), y

calado a presión de dicho cojinete en dicho orificio de manera que la deformación de dicho buje en dicha primera dimensión diametral es menor que la deformación en dicha segunda dimensión diametral;

caracterizado porque en la fase de mecanizado de dicho orificio (92) en dicho buje (90) se mecaniza dicho orificio de tal manera que dicho orificio se extienda de forma generalmente lineal o generalmente arqueada entre dicho primer extremo y segundo extremo.

6. El método según la reivindicación 5, en la que en la fase de mecanizado de dicho orificio en dicho buje se mecaniza dicha segunda dimensión diametral (96') en una distancia especificada de dicho orificio.

7. El método según la reivindicación 6, en el que dicha distancia especificada es del sesenta por ciento de una dimensión entre dicho primer extremo y dicho segundo extremo.