ES2273999T3 - Sistema de lubricacion de piston para un compresor alternativo a motor lineal. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de lubricación de pistón para un com- presor alternativo con un motor lineal, incluyendo: una envuelta hermética (1) que define dentro un colector de aceite (2) y fija un cilindro (4), dentro del que se alo- ja un pistón alternativo (10) que presenta una región su- perior (11) y una región de cuerpo (12) que definen un intervalo radial (5) con el cilindro (4); y unos medios de bomba (3) que suministran aceite lubricante del colec- tor de aceite (2) al intervalo radial (5), caracterizado porque incluye: al menos un conducto de suministro de aceite (30) que tiene un extremo inferior (31) acoplado a los medios de bomba (3), y un extremo superior (32) so- portado por el pistón (10) y abierto al intervalo radial (5); y al menos un conducto de retorno de aceite (40) so- portado por el pistón (10) y que tiene un extremo de en- trada (41) abierto al intervalo radial (5), y un extremo de salida (42) abierto al colector de aceite (2).
Description
Sistema de lubricación de pistón para un
compresor alternativo a motor lineal.
La presente invención se refiere, en general, a
un sistema de lubricación de pistón para un compresor alternativo
del tipo movido por un motor lineal y usado en pequeños aparatos de
refrigeración, tal como refrigeradores, congeladores, fuentes de
agua, etc, y, más en particular, al sistema de lubricación de un
pistón con un eje vertical para el tipo de compresor alternativo
mencionado anteriormente especificado en el preámbulo de la
reivindicación 1. Tal sistema se conoce, por ejemplo, por WO
97/01033.
En un compresor del tipo movido por un motor
lineal, las operaciones de compresión de gas y de aspiración de gas
son realizadas por el movimiento axial de un pistón dentro de un
cilindro, que está cerrado por una culata de cilindro y montado
dentro de una envuelta hermética, estando colocadas en la culata de
cilindro una válvula de descarga y una válvula de aspiración, que
controlan la admisión y descarga de gas en el cilindro. El pistón
es movido por unos medios de accionamiento que llevan componentes
magnéticos tales como una bobina eléctrica, que está expuesta a un
campo magnético generado por un elemento magnético, tal como un
imán, y asociada operativamente con un motor lineal fijado a la
envuelta del compresor.
Estas construcciones presentan en general dos
muelles helicoidales bajo compresión constante y que están montados
operativamente contra los medios de accionamiento, asentado cada uno
contra una superficie adyacente de los últimos. El pistón, las
partes móviles de los medios de accionamiento, los componentes
magnéticos, y los muelles helicoidales forman juntamente el
conjunto resonante del compresor, que es movido por el motor lineal
y tiene la función de desarrollar un movimiento lineal alternativo,
haciendo que el movimiento del pistón dentro del cilindro ejerza una
acción de compresión en el gas admitido por la válvula de
aspiración, hasta que se alcanza un punto en el que dicho gas es
descargado al lado de alta presión, a través de la válvula de
descarga.
descarga.
El movimiento alternativo del pistón requiere un
sistema de lubricación para minimizar los rozamientos y desgastes,
con el fin de asegurar un rendimiento adecuado del compresor.
En construcciones conocidas de la técnica, el
suministro de aceite lubricante al cilindro y pistón se realiza a
través de un sistema de lubricación usando el principio de fuerza
centrífuga y resistencia mecánica al arrastre, con canales
contenidos en el cilindro, tal como se expone en el documento
PI0004286-2, del mismo solicitante, o en los
documentos WO97/01032 y WO97/01033. Estos canales son de
construcción compleja, debido al difícil acceso a la región
lubricada y requieren sellado esmerado, dado que pasan a través de
algunos componentes.
En una de las soluciones conocidas, con el fin
de suministrar aceite al conjunto de pistón/cilindro, hay que hacer
que el flujo de gas de aspiración del compresor, que genera una
pequeña presión diferencial en relación al colector de aceite,
aspire dicho aceite a través de un tubo capilar, mezclándolo con el
gas aspirado por el compresor, siendo admitida dicha mezcla al
interior del cilindro por la válvula de aspiración, de modo que el
aceite lubrica las regiones de contacto entre el pistón y el
cilindro. En función del bajo flujo de gas aspirado por el
compresor en algunas situaciones, esta construcción presenta baja
eficiencia con respecto a la lubricación.
En otra construcción conocida (WO97/01033), las
fuerzas de compresión y aspiración del pistón son usadas para
desplazar el aceite lubricante del colector, a través de un tubo
capilar, a un depósito superior formado alrededor del cilindro,
estando conectado dicho depósito superior al interior del cilindro
por una pluralidad de orificios formados en la pared de éste último
y que sirven para admitir aceite al intervalo del
pistón-cilindro, cuando el pistón está realizando el
movimiento de aspiración, y para descargar dicho aceite cuando el
pistón está realizando el movimiento inverso. El aceite es
descargado a varios canales formados en la chapa de válvula del
compresor, suministrando también el flujo de aspiración, haciendo
que dicho aceite vuelva a entrar en el cilindro.
Otra solución conocida (WO97/01032) usa una masa
resonante que se mueve recíprocamente dentro de una cavidad formada
en el lado externo del cilindro, aspirando dicha masa resonante
aceite del colector mientras se mueve en una dirección, pasando
dicho aceite a través de un tubo y a través de una válvula de
retención, que permite solamente la admisión de aceite a dicha
cavidad, estando conectada ésta última al interior del cilindro por
una pluralidad de orificios formados en su pared. El aceite en dicha
cavidad es expulsado cuando la masa resonante se mueve en la otra
dirección y pasa a través de una válvula de retención, que permite
solamente la descarga de aceite de dicha cavidad. Aunque es
funcional, esta solución es difícil de fabricar y su construcción
presenta muchos componentes.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un sistema de lubricación de pistón para un compresor
alternativo, de construcción simple, que da lugar a una lubricación
continua y adecuada del pistón y cilindro, permitiendo que dicha
lubricación se realice sin la provisión de canales para conducir
aceite a través del cilindro.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un sistema de lubricación de pistón para un compresor
alternativo, que, además de las características mencionadas
anteriormente, permite lograr lubricación con mínima presurización
en la región entre la pared lateral externa del pistón y la pared
lateral interna del cilindro.
Este y otros objetos se logran a través de un
sistema de lubricación de pistón para un compresor alternativo con
un motor lineal, del tipo que incluye: una envuelta hermética, que
define en su interior un colector de aceite y fija un cilindro,
dentro del que se aloja un pistón alternativo que presenta una
región superior y una región de cuerpo que definen un intervalo
radial con el cilindro; y unos medios de bomba que suministran
aceite lubricante del colector de aceite al intervalo radial,
incluyendo dicho sistema: al menos un conducto de suministro de
aceite que tiene un extremo inferior acoplado a los medios de bomba,
y un extremo superior soportado por el pistón y abierto al
intervalo radial; y al menos un conducto de retorno de aceite
soportado por el pistón y que tiene un extremo abierto al intervalo
radial, y un extremo opuesto abierto al colector de aceite.
La invención se describirá a continuación, con
referencia a los dibujos anexos, en los que:
La figura 1 es una vista esquemática en sección
diametral longitudinal de un compresor hermético del tipo
alternativo movido por un motor lineal, en el que la lubricación del
pistón se realiza según la presente invención.
La figura 2 es una vista lateral esquemática del
pistón de la presente invención, construido según una forma de
llevar a la práctica la invención.
La figura 3 es una vista esquemática en sección
transversal diametral del pistón ilustrado en la figura 2, según la
línea III-III en dicha figura.
La figura 4 es una vista lateral esquemática del
pistón de la presente invención, construido según otra forma de
llevar a la práctica la invención.
Y la figura 5 es una vista esquemática en
sección transversal diametral del pistón ilustrado en la figura 4,
según la línea IV-IV en dicha figura.
La presente invención describe un sistema de
lubricación de pistón para un compresor alternativo con un motor
lineal (del tipo aplicado a un sistema de refrigeración), que
presenta una envuelta hermética 1, que define en su interior un
colector de aceite 2, desde donde el aceite lubricante es bombeado a
través de unos medios de bomba 3, por ejemplo, una bomba del tipo
descrito en la Solicitud de Patente PI0004286-2, del
mismo solicitante, al interior de un cilindro 4, que está fijado
dentro de la envuelta 1 y aloja un pistón alternativo 10. El pistón
ilustrado 10 es del tipo tubular, y presenta una región superior 11
y una región de cuerpo 12 que definen un intervalo radial 5 con el
cilindro 4, suministrando dichos medios de bomba 3 aceite lubricante
desde el colector de aceite 2 a dicho intervalo radial 5.
El cilindro 4 está cerrado por una culata de
cilindro 20, donde están colocadas una válvula de aspiración 21 y
una válvula de descarga 22, que controlan la admisión y descarga de
gas en el cilindro 4. Entre la región superior 11 del pistón 10 y la
culata de cilindro se define una cámara de compresión 23.
En la realización ilustrada, la región del
intervalo radial 5 se define por una reducción diametral, dispuesta
a lo largo de parte de la extensión axial del pistón 10 por debajo
de su región superior 10. En el compresor hermético alternativo con
un motor lineal, el movimiento alternativo del pistón 10 se realiza
a través de un accionador 6, que sostiene un componente magnético 7
movido por el motor lineal. El pistón 10 está conectado a unos
medios de muelle 8, formados, por ejemplo, por un par de muelles
helicoidales bajo compresión constante contra el accionador 6,
formando el pistón 10 juntamente con el componente magnético el
conjunto resonante del compresor. El conjunto no resonante del
compresor incluye el cilindro 4, un sistema de
aspiración-descarga del compresor, y su motor
lineal.
Según la presente invención, el aceite bombeado
por los medios de bomba 3 llega al intervalo radial 5 a través de al
menos un conducto de suministro de aceite 30, a describir a
continuación, que tiene un extremo inferior 31, acoplado a los
medios de bomba 3, y un extremo superior 32, que es soportado por el
pistón 10 y abierto al intervalo radial 5, volviendo dicho aceite al
colector de aceite 2, por al menos un conducto de retorno de aceite
40, a describir a continuación, que es soportado por el pistón 10 y
tiene un extremo de entrada 41 abierto al intervalo radial 5, y un
extremo de salida 42 abierto al colector de aceite 2.
En una opción constructiva a describir a
continuación, al menos una de las partes del conducto de suministro
de aceite 30 y el conducto de retorno de aceite 30 presenta parte de
su extensión dentro del pistón 10.
Según la presente invención, el conducto de
suministro de aceite 30 incluye al menos una porción axial de
suministro 33 y al menos una porción radial de suministro 34, que se
definen dentro del pistón 10, estando cada dicha porción axial de
suministro 33 en comunicación de fluido con el colector de aceite 2
y con al menos una porción radial de suministro 34, estando abierta
cada porción radial de suministro 34 a la superficie lateral del
pistón 10 en la región del intervalo radial 5.
En la construcción ilustrada en la figura 1, la
porción axial de suministro 33 del conducto de suministro de aceite
30 se define dentro de un vástago de pistón tubular 13, que está
acoplado por un extremo inferior a los medios de bomba 3 y tiene el
extremo superior abierto a una pluralidad de porciones radiales de
suministro 34, por ejemplo en forma de canales radiales, que son
sustancialmente rectilíneos y ortogonales al eje de pistón 10, y
producidos en la región de cuerpo 12 del pistón 10, por debajo de su
región superior 11.
Según una forma de construcción de la presente
invención, el conducto de retorno de aceite 40 se define por ejemplo
por una pluralidad de agujeros radiales, generalmente rectilíneos y
ortogonales al eje de pistón 10 y que son producidos en la pared
lateral de dicho pistón 10, debajo de sus porciones radiales de
suministro 34.
En la opción constructiva ilustrada en la figura
1, el aceite lubricante que llega al extremo de entrada 41 del
conducto de retorno de aceite 40 llega al colector de aceite 2, que
baja a lo largo de la superficie lateral interna de dicho pistón
10, y el aceite puede ser conducido por una o varias ranuras
internas (no ilustradas).
En otra opción constructiva de la presente
invención, el aceite lubricante llega al colector de aceite 2 a
través de un conducto de retorno de aceite 40 definido por una
ranura, producida en la superficie lateral externa del pistón 10, o
por un canal axial producido a lo largo de parte de la extensión
axial de dicho pistón 10 (siendo éste último macizo), que se abre al
colector de aceite 2.
En la construcción ilustrada en las figuras
2-5, el sistema de lubricación de pistón también
presenta otro conducto de retorno de aceite 40, que conduce el
aceite existente en el intervalo radial 5 al colector de aceite 2
por la superficie lateral externa del pistón 10. En esta
construcción, el pistón 10 presenta un aro de soporte 16, que se
define por una ampliación diametral en una porción de su extensión,
inferior a la que presenta una reducción diametral y que define el
intervalo radial 5, presentando dicho aro de soporte 16 al menos un
conducto de retorno de aceite 40, por ejemplo en forma de una ranura
axial o helicoidalmente desarrollada producida a lo largo de la
extensión de dicho aro de soporte 16.
En la construcción del pistón 10 de la presente
invención, éste último tiene, según las ilustraciones, dos regiones
funcionales: la región superior de pistón 11, que opera con la
oscilación del pistón 10, y el aro de soporte 16, que opera como
unos medios de sellado, para sellar mejor la cámara de compresión
23, como unos medios de soporte, y como unos medios de guía, que
absorben los esfuerzos radiales en el pistón 10 y generan mínimo
rozamiento viscoso.
La región superior de pistón 11 presenta
intervalos estrechos, que aislan sustancialmente la región del
intervalo radial 5 de la cámara de compresión
23.
23.
El aro de soporte 16 está dispuesto en una
cierta posición de la extensión axial del pistón 10, posición que se
calcula con el fin de minimizar el efecto de los momentos durante la
operación del compresor.
Con la construcción de la presente invención, el
aceite lubricante, que es bombeado al intervalo radial 5, se
contiene en esta región y vuelve al colector de aceite 2 a través
del conducto de retorno de aceite. Parte de este aceite vuelve a
dicho colector de aceite 2 a través de cada conducto de retorno de
aceite 40 producido a través del aro de soporte 16. Además de
actuar en el retorno de aceite, el conducto de retorno de aceite 40
dispuesto en la superficie lateral externa del pistón 10 también
proporciona un alivio de
presión.
presión.
Claims (10)
1. Un sistema de lubricación de pistón para un
compresor alternativo con un motor lineal, incluyendo: una envuelta
hermética (1) que define dentro un colector de aceite (2) y fija un
cilindro (4), dentro del que se aloja un pistón alternativo (10)
que presenta una región superior (11) y una región de cuerpo (12)
que definen un intervalo radial (5) con el cilindro (4); y unos
medios de bomba (3) que suministran aceite lubricante del colector
de aceite (2) al intervalo radial (5), caracterizado porque
incluye: al menos un conducto de suministro de aceite (30) que tiene
un extremo inferior (31) acoplado a los medios de bomba (3), y un
extremo superior (32) soportado por el pistón (10) y abierto al
intervalo radial (5); y al menos un conducto de retorno de aceite
(40) soportado por el pistón (10) y que tiene un extremo de entrada
(41) abierto al intervalo radial (5), y un extremo de salida (42)
abierto al colector de aceite (2).
2. Sistema, según la reivindicación 1,
caracterizado porque al menos una de las partes del conducto
de suministro de aceite (30) y el conducto de retorno de aceite (40)
presenta parte de su extensión dentro del pistón (10).
3. Sistema, según la reivindicación 2,
caracterizado porque el conducto de suministro de aceite (30)
incluye al menos una porción axial de suministro (33) y al menos una
porción radial de suministro (34), estando cada dicha porción axial
de suministro (33) en comunicación de fluido con el colector de
aceite (2) y con al menos una porción radial de suministro, estando
cada porción radial de suministro (34) abierta a la superficie
lateral del pistón (10) en la región del intervalo radial (5).
4. Sistema, según la reivindicación 3,
caracterizado porque el conducto de suministro de aceite (30)
tiene su porción axial de suministro (33) definida dentro de un
vástago de pistón (13), que está fijado por un extremo inferior a
los medios de bomba (3) y que tiene un extremo superior abierto a al
menos una porción radial de suministro (34) producida en la región
de cuerpo (12) del pistón (10) por debajo de la región superior (11)
de éste último.
5. Sistema, según la reivindicación 1,
caracterizado porque incluye una pluralidad de conductos de
retorno de aceite (40) en forma de agujeros radiales producidos en
la pared lateral del pistón
(10).
(10).
6. Sistema, según la reivindicación 1,
caracterizado porque en la región del intervalo radial (5) el
pistón (10) presenta una reducción diametral obtenida a lo largo de
parte de su extensión.
7. Sistema, según la reivindicación 6,
caracterizado porque el pistón (10) presenta un aro de
soporte (16) definido por una ampliación diametral en una porción de
su extensión inferior a la que presenta una reducción diametral.
8. Sistema, según la reivindicación 7,
caracterizado porque el aro de soporte (16) presenta al menos
un conducto de retorno de aceite (40) producido en la superficie
lateral externa del pistón (10).
9. Sistema, según la reivindicación 8,
caracterizado porque al menos un conducto de retorno de
aceite (40) producido en la superficie lateral externa del pistón
(10) es rectilíneo.
10. Sistema, según la reivindicación 8,
caracterizado porque cada conducto de retorno de aceite (40)
producido en el aro de soporte (16) presenta un
desarrollo helicoidal.
desarrollo helicoidal.
Applications Claiming Priority (2)
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