ES2296912T3 - Sistema de bombeo de aceite para un compresor hermetico de movimiento alternativo. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de bombeo de aceite para un compresor hermético de movimiento alternativo, que presenta una carcasa (1), que define en su interior un sumidero de aceite (5); un conjunto de motor-compresor; y unos medios de bomba de aceite (10) que están acoplados al compresor que debe desplazarse en un movimiento alternativo en una dirección determinada; y un medio de comunicación de fluido (6) que conecta el medio de bomba de aceite (10) a las partes del compresor que deben lubricarse, caracterizado porque los medios de bomba de aceite (10) están acoplados al compresor por al menos un medio elástico de amortiguación (20) que está dimensionado para reducir la amplitud de desplazamiento de dichos medios de bomba de aceite (10) hasta un valor que está calculado para que la relación entre la frecuencia natural de resonancia (Wn) de dichos medios de bomba de aceite (10) y una frecuencia de operación (W) del compresor dé como resultado una relación entre los desplazamientos de los medios de bomba deaceite (10) del compresor con un valor inferior a uno.
Description
Sistema de bombeo de aceite para un compresor
hermético de movimiento alternativo.
La presente invención se refiere a un sistema de
bombeo de aceite para un compresor hermético de movimiento
alternativo, particularmente del tipo accionado por un motor lineal
y utilizado en aparatos de refrigeración pequeños, tales como
refrigeradores, congeladores, fuentes de agua, etc., que se puede
aplicar, por ejemplo, a una bomba de aceite del tipo descrito en la
solicitud de patente brasileña publicada PI0004286.2
(PCT/BR01/00113) de la misma Firma Solicitante.
\vskip1.000000\baselineskip
En los compresores herméticos para refrigeración
comercial y doméstica, un factor importante para su funcionamiento
correcto es la lubricación adecuada de los componentes que se mueven
relativamente entre sí. La dificultad para obtener tal lubricación
está asociada con el hecho de que el aceite debe fluir hacia arriba
para lubricar dichas partes con movimiento relativo. Entre las
soluciones conocidas para obtener tal lubricación existe una que
utiliza los principios de fuerza centrífuga y de resistencia
mecánica.
En una de estas soluciones, que se utiliza tanto
en los compresores lineales como también en los compresores de
movimiento alternativo, con el fin de suministrar aceite al conjunto
de pistón/cilindro, es necesario establecer el flujo de gas, desde
la aspiración del compresor y que genere una presión diferencial
pequeña con relación al sumidero de aceite, aspirar dicho aceite a
través de un tubo capilar, mezclarlo con el gas aspirado por el
compresor, siendo admitida dicha mezcla en el interior del cilindro
por la válvula de aspiración, para que el aceite lubrique las
partes en contacto entre el pistón y el cilindro. Como una función
del bajo flujo de gas que es aspirado por el compresor en ciertas
situaciones, esta construcción no siempre es eficiente.
En otra construcción conocida (WO97/01033), las
fuerzas de compresión y de aspiración del pistón se utilizan para
desplazar el aceite lubricante desde el sumidero de aceite formado
en una porción inferior de la carcasa del compresor, hasta un
depósito superior formado alrededor del cilindro de dicho compresor,
a través de un tubo capilar, estando conectado dicho depósito
superior al interior del cilindro por una pluralidad de orificios
formados en su pared y que sirven para admitir aceite en el interior
del intersticio de 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 hasta un conjunto de canales
formados en la placa de válvulas del compresor, incrementando
adicionalmente el flujo de aspiración y haciendo que dicho aceite
entre de nuevo en el cilindro.
Otra solución conocida (WO 97/01032) utiliza una
masa resonante que se mueve alternativamente dentro de una cavidad
formada sobre el lado exterior del cilindro, aspirando dicha masa
resonante aceite desde el sumidero, 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 en dicha cavidad, estando conectada esta última al interior
del cilindro por una pluralidad de orificios formados en su pared.
El aceite de 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 desde dicha
cavidad. Aunque es funcional, esta solución es difícil de fabricar
y su construcción tiene muchos componentes.
En la solicitud de patente PI0004286 mencionada
anteriormente de la misma Firma Solicitante se describen unos
medios de bomba de aceite que son accionados por el movimiento
alternativo del pistón o del cilindro, estando formados dichos
medios de bomba de aceite por un pistón, dentro del cual está
prevista una junta de obturación móvil que es desplazable entre una
posición cerrada, en la que se asienta contra un asiento de válvula
localizado adyacente a un orificio de entrada de aceite definido en
el cuerpo de los medios de bomba de aceite, y una posición abierta,
en la que dicha junta de obturación se mueve fuera del asiento de
válvula, estando dichas posiciones espaciadas axialmente una de la
otra, obteniéndose un espaciamiento máximo, por ejemplo, cuando la
junta de obturación alcanza un tope previsto dentro del cuerpo de
dichos medios de bomba de aceite. Cuando la bomba de aceite se
mueve en una dirección y sentido determinados (como se ilustra en la
figura 1), la junta de obturación se desplaza hacia el tope,
permitiendo la entrada de dicho aceite a través del orificio de
entrada y empujando la columna de aceite en la dirección opuesta al
movimiento de dichos medios de bomba de aceite. Cuando la bomba de
aceite se mueve en la dirección opuesta a la descrita anteriormente,
como se indica en la figura 2, la junta de obturación se mueve
hacia el asiento de la válvula, bloqueando la entrada de aceite al
interior del cuerpo de los medios de bomba de aceite y evitando que
el aceite admitido salga a través del orificio de entrada. Por lo
tanto, con el movimiento alternativo de los medios de bomba de
aceite, el aceite es admitido continuamente e impulsado a través
del cuerpo de los medios de bomba de aceite hacia las partes
móviles del compresor a lubricar.
En los compresores lineales, dichos medios de
bomba de aceite están montados en la misma dirección de movimiento
que el conjunto resonante. Dicho movimiento hace que el conjunto
mecánico, que está colocado sobre un sistema de suspensión, realice
un movimiento alternativo para accionar los medios de bomba de
aceite.
La solución anterior utiliza el movimiento
alternativo de uno del conjunto resonante y del conjunto no
resonante del compresor para impulsar, por inercia, el suministro
de aceite a los medios de bomba de aceite y desde estos últimos
hasta las partes móviles del compresor que requieren
lubricación.
A pesar de todo, se conoce que los movimientos
alternativos en los compresores accionados por un motor lineal
tienen generalmente grandes amplitudes.
Además, en la construcción particular de los
medios de bomba de aceite de dicha solicitud de patente PI0004286.2,
las grandes amplitudes de oscilación conducen a la existencia de
choques fuertes de la junta de obturación de dichos medios de bomba
de aceite contra el tope a su desplazamiento y contra el asiento de
válvula de los medios de bomba de aceite, provocando daños en estos
componentes con el funcionamiento continuo del compresor, que
perjudica la fiabilidad de dicho compresor e incrementa los niveles
de ruido durante su funcionamiento.
Por lo tanto, un objeto de la presente invención
es proporcionar un sistema de bombeo de aceite para un compresor
hermético de movimiento alternativo, que permite controlar la
amplitud de los movimientos oscilantes de la bomba de aceite,
mantener dicha amplitud substancialmente inalterada,
independientemente de la amplitud de los movimientos oscilantes
durante el funcionamiento del compresor.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un sistema de bombeo de aceite del tipo mencionado
anteriormente, que es fácil de fabricar y permite conseguir una
lubricación adecuada de las partes del compresor con movimiento
relativo, sin la baja efectividad y la fiabilidad reducida de los
sistemas conocidos de la técnica anterior, evitando daños en las
partes componentes de los medios de bomba de aceite y el incremento
de los niveles de ruido durante el funcionamiento del
compresor.
Éste y otros objetos se consiguen por medio de
un sistema de bombeo de aceite para un compresor hermético de
movimiento alternativo, que presenta una carcasa, que define en su
interior un sumidero de aceite; un conjunto de
motor-compresor; y unos medios de bomba de aceite
que están acoplados al compresor que debe desplazarse en un
movimiento alternativo en una dirección determinada; y un medio de
comunicación de fluido que conecta los medios de bomba de aceite a
las partes del compresor que deben lubricarse, en el que los medios
de bomba de aceite están acoplados al compresor por al menos un
medio elástico de amortiguación que está dimensionado para reducir
la amplitud de desplazamiento de dichos medios de bomba de aceite
hasta un valor que está calculado para que la relación entre la
frecuencia natural de resonancia de dichos medios de bomba de aceite
y una frecuencia de operación del compresor dé como resultado una
relación entre los desplazamientos de los medios de bomba de aceite
del compresor con un valor inferior a uno.
A continuación se describirá la invención, con
referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una vista esquemática de la
sección longitudinal diametral de parte de un compresor hermético
de movimiento alternativo con un motor lineal, que tiene un pistón
con un eje vertical y unos medios de bomba de aceite construidos de
acuerdo con la técnica anterior descrita en dicha solicitud de
patente PI0004286.2
Las figuras 2a y 2b ilustran de forma
esquemática el funcionamiento de unos medios de bomba de aceite, tal
como se ilustran en la figura 1.
La figura 3 ilustra de forma esquemática y en
una vista de la sección longitudinal, la construcción de la bomba
de aceite mostrada en la figura 2a y provista con la mejora de la
presente invención ilustrada en la figura 1; y
La figura 4 representa gráficamente la variación
de la relación del desplazamiento oscilante de unos medios de bomba
de aceite y del compresor, con respecto a la relación entre la
frecuencia de funcionamiento (W) del compresor y la frecuencia
natural de resonancia (Wn) de los medios elásticos de amortiguación
de la mejora de la presente invención.
La presente invención se describirá con relación
a un compresor hermético de movimiento alternativo (por ejemplo del
tipo aplicado a un sistema de refrigeración) que tiene una carcasa 1
que aloja un cilindro 2, dentro del cual se mueve de forma
alternativa un pistón 3 acoplado a un mecanismo de accionamiento a
través de un vástago de conexión 4, que se define, por ejemplo, por
un vástago de pistón, estando definido dentro de la carcasa 1 un
sumidero de aceite 5, desde el que se bombea aceite lubricante por
unos medios de bomba de aceite 10 hasta las partes móviles del
compresor a lubricar. El sistema de bombeo de aceite en cuestión
comprende un medio de comunicación de fluido 6 que acopla los
medios de bomba de aceite 10 a dichas partes del compresor a
lubricar, con el fin de hacer llegar a dichas partes el aceite
lubricante desde la bomba de aceite 5.
En el compresor hermético de movimiento
alternativo con un motor lineal, el movimiento alternativo del
pistón 3 se realiza por medio de un actuador 7 que lleva un
componente magnético y que es accionado por el motor lineal.
El pistón 3 está conectado a un muelle resonante
8, por ejemplo por su vástago de conexión y forma, junto con el
componente magnético, el conjunto resonante del compresor. El
conjunto no-resonante del compresor comprende el
cilindro 2, un sistema de aspiración y descarga del compresor y su
motor lineal.
En una opción constructiva que se ilustra, los
medios de bomba de aceite 10 están impulsados por la masa resonante
del compresor y oscila, por ejemplo en la dirección del movimiento
alternativo del pistón 3. En otra construcción conocida de los
medios de bomba de aceite (no ilustrada), estos últimos están
colocados para ser impulsados por la masa no resonante del
compresor o por el movimiento de este último durante el
funcionamiento, cuando dicho compresor vibra como una función de la
reacción mutua de las fuerzas de resonancia que están relacionadas
con las masas oscilantes en dicho compresor, con una amplitud de
oscilación que es una función de la proporción entre las masas del
pistón 3 (y las partes agregadas) y la masa del compresor.
En las construcciones en las que los medios de
bomba de aceite 10 están montados en el pistón 3, el movimiento de
estos últimos puede provocar desplazamientos de dichos medios de
bomba de aceite 10 con amplitudes mucho mayores (aproximadamente
tres veces mayores) que las obtenidas cuando dichos medios de bomba
de aceite 10 están fijados, por ejemplo, al cilindro 2, dando como
resultado los inconvenientes ya descritos anteriormente.
De acuerdo con las ilustraciones, la bomba de
aceite 10 comprende un cuerpo de bomba tubular 11, que tiene un
extremo de entrada de aceite 12, que está abierto hacia el sumidero
de aceite 5, por ejemplo inmerso en el aceite, y un extremo de
salida de aceite 13 que está conectado a los medios de comunicación
de fluido 6.
De acuerdo con la presente invención, los medios
de bomba de aceite 10 están acoplados al compresor por al menos un
medio elástico de amortiguación 20, tal como un muelle helicoidal,
que está dimensionado para reducir la amplitud del desplazamiento
de dichos medios de bomba de aceite 10 hasta un valor que está
calculado para que la relación entre la frecuencia natural de
resonancia de dichos medios de bomba de aceite 10 y una frecuencia
de funcionamiento del compresor dé como resultado una relación entre
los desplazamientos tanto de los medios de bomba de aceite 10 como
también del compresor con un valor menor que uno.
Para que los medios elásticos de amortiguación
20 de la presente invención funcionen para reducir la amplitud de
funcionamiento de los medios de bomba de aceite 10 hasta un valor
deseado, dichos medios elásticos de amortiguación 20 deberían
presentar una constante elástica K determinada, que se calcula para
que la relación entre la frecuencia natural de resonancia Wn de los
mismos y la frecuencia de funcionamiento W del compresor dé como
resultado una relación entre el desplazamiento X de los medios de
bomba de aceite 10 y el desplazamiento X del compresor con un valor
menor que uno. Tal relación se consigue por la ecuación Wn = (K/Mb)
(1/2), en la que Mb es la masa de los medios de bomba de aceite 10.
En la figura 3, se indican la dirección y el sentido de cada uno de
los desplazamientos: de los medios de bomba (indicados por X) y del
compresor (indicados por Y).
La relación de la reducción de la amplitud del
movimiento de los medios de bomba de aceite 10 con respecto a la
amplitud del movimiento del tubo X/Y se puede definir definiendo el
valor de la frecuencia natural de resonancia Wn con relación a la
frecuencia de funcionamiento del compresor W, con una relación
(K/Mb) determinada entre la constante elástica K de los medios
elásticos de amortiguación 20 y la masa Mb de los medios de bomba
de aceite 10, como se ilustra en la figura 4. Este grafo presenta de
forma esquemática la relación entre los desplazamientos de los
medios de bomba de aceite 10 y del vástago de conexión 4, como una
función de la relación W/Wn, y la región en la que se consigue la
reducción en la amplitud de movimiento se indica por X/Y<1, en
la que X es la amplitud de movimiento de los medios de bomba de
aceite 10 e Y es la amplitud de movimiento de dicho vástago de
conexión 4.
De acuerdo con la presente invención, el vástago
de conexión 4 tiene un primer extremo 4a, acoplado al compresor, y
un extremo opuesto 4b, opuesto al primer extremo 4a y acoplados a
los medios de bomba de aceite 10, estando acoplado dicho vástago de
conexión 4 telescópicamente al menos uno del compresor y los medios
de bomba de aceite 10 y siendo conseguido al menos uno de dichos
acoplamientos a través de los medios elásticos de
amortiguación
20.
20.
En la construcción ilustrada aquí, el vástago de
conexión 4 es hueco y define internamente parte de los medios de
comunicación de fluido 6 entre los medios de bomba de aceite 10 y
las partes del compresor a lubricar, y los medios elásticos de
amortiguación 20 están montados alrededor del extremo de dicho
vástago de conexión 4, a cuyo extremo están acoplados externamente
los medios de bomba de aceite, estando los medios elásticos de
amortiguación 20 en el exterior de dichos medios de bomba de aceite
10.
En otra forma de realización de la presente
solución, no ilustrada, el vástago de conexión 4 lleva internamente
en su extremo adyacente a la bomba de aceite 5, los medios de bomba
de aceite 10, y los medios elásticos de amortiguación 20 están
previstos internamente a dicho vástago de conexión 4, externamente a
los medios de bomba de aceite 10.
De acuerdo con la presente invención, los medios
de bomba de aceite 10 tienen entre su extremo de entrada de aceite
12 y su extremo de salida de aceite 13, al menos una válvula de
retención 30, por ejemplo en forma de un medio de sellado móvil,
tal como se describe en dicha solicitud de patente PI0004286.2 y que
se desplaza entre un asiento de válvula definido en el extremo de
entrada 12 del cuerpo de bomba 11 de los medios de bomba de aceite
10 y un tope interno 31.
En otra construcción para la válvula de
retención 30, esta última está prevista en al menos uno del extremo
de entrada de aceite 12 y del extremo de salida de aceite 13 de los
medios de bomba de aceite 10 o en una región del cuerpo de bomba 11
entre dichos extremos de entrada de aceite y de salida de aceite 12,
13.
El presente sistema de bombeo de aceite prevé,
además, al menos un tope 40, por ejemplo montado en el vástago de
conexión 4 entre los medios de bomba de aceite 10 y el compresor,
para limitar el desplazamiento máximo de los medios elásticos de
amortiguación 20.
Claims (11)
1. Un sistema de bombeo de aceite para un
compresor hermético de movimiento alternativo, que presenta una
carcasa (1), que define en su interior un sumidero de aceite (5); un
conjunto de motor-compresor; y unos medios de bomba
de aceite (10) que están acoplados al compresor que debe desplazarse
en un movimiento alternativo en una dirección determinada; y un
medio de comunicación de fluido (6) que conecta el medio de bomba de
aceite (10) a las partes del compresor que deben lubricarse,
caracterizado porque los medios de bomba de aceite (10)
están acoplados al compresor por al menos un medio elástico de
amortiguación (20) que está dimensionado para reducir la amplitud
de desplazamiento de dichos medios de bomba de aceite (10) hasta un
valor que está calculado para que la relación entre la frecuencia
natural de resonancia (Wn) de dichos medios de bomba de aceite (10)
y una frecuencia de operación (W) del compresor dé como resultado
una relación entre los desplazamientos de los medios de bomba de
aceite (10) del compresor con un valor inferior a uno.
2. Un sistema de bombeo de aceite de acuerdo con
la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un
vástago de conexión (4) que tiene un extremo acoplado al compresor
y un extremo opuesto acoplado a los medios de bomba de aceite (10),
siendo conseguido al menos uno de dichos acoplamientos por los
medios elásticos de amortiguación (20).
3. Un sistema de bombeo de aceite de acuerdo con
la reivindicación 2, caracterizado porque el vástago de
conexión (4) está acoplado telescópicamente al menos a uno del
compresor y los medios de bomba de aceite (10).
4. Un sistema de bombeo de aceite de acuerdo con
la reivindicación 3, caracterizado porque el vástago de
conexión (4) está configurado hueco y define parte de los medios de
comunicación de fluido (6) entre los medios de bomba de aceite (10)
y las partes del compresor a lubricar.
5. Un sistema de bombeo de aceite de acuerdo con
la reivindicación 4, caracterizado porque el vástago de
conexión (4) lleva externamente, en un primer extremo respectivo,
los medios de bomba de aceite (10), estando montados los medios
elásticos de amortiguación (20) alrededor de dicho extremo, en el
exterior de dichos medios de bomba de aceite (10).
6. Un sistema de bombeo de aceite de acuerdo con
la reivindicación 4, caracterizado porque el vástago de
conexión (4) lleva internamente, en su primer extremo, los medios de
bomba de aceite (10), y los medios elásticos de amortiguación (20)
están previstos internamente con respecto a dicho vástago de
conexión (4), externamente a dichos medios de bomba de aceite
(10).
7. Un sistema de bombeo de aceite de acuerdo con
la reivindicación 4, y en el que el conjunto
motor-compresor comprende un pistón (3) acoplado a
un mecanismo de accionamiento a través de un vástago del pistón (3),
caracterizado porque el vástago de conexión (4) es un
vástago de pistón.
8. Un sistema de bombeo de aceite de acuerdo con
la reivindicación 1, caracterizado porque los medios
elásticos de amortiguación (20) están en forma de un muelle
helicoidal.
9. Un sistema de bombeo de aceite de acuerdo con
la reivindicación 1, caracterizado porque comprende al menos
una válvula de retención (30) prevista en los medios de bomba de
aceite (10).
10. Un sistema de bombeo de aceite de acuerdo
con la reivindicación 9, caracterizado porque los medios de
bomba de aceite (10) tienen un extremo de entrada de aceite (12)
abierto al sumidero de aceite (5), y un extremo de salida de aceite
(13), abierto al primer extremo del vástago de conexión (4), estando
prevista dicha válvula de retención (30) en al menos uno de dicho
extremo de entrada de aceite y de dicho extremo de salida de aceite
(12, 13) de dichos medios de bomba de aceite (10).
11. Un sistema de bombeo de aceite de acuerdo
con la reivindicación 10, caracterizado porque el vástago de
conexión (4) tiene al menos un tope (40) para limitar el
desplazamiento máximo de los medios elásticos de amortiguación
(20).
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