ES2862729T3

ES2862729T3 - Compresor volumétrico de lóbulos para equipo de recogida de material de desecho

Info

Publication number: ES2862729T3
Application number: ES16778873T
Authority: ES
Inventors: Danilo Santarossa
Original assignee: Jurop SpA
Current assignee: Jurop SpA
Priority date: 2015-08-06
Filing date: 2016-08-08
Publication date: 2021-10-07
Anticipated expiration: 2036-08-08
Also published as: CN108138773B; US10871160B2; PL3332123T3; WO2017021941A1; RU2018107813A3; ITUB20153710A1; EP3332123A1; RU2018107813A; CN108138773A; RU2723468C2; EP3332123B1; US20180230999A1

Abstract

Un compresor volumétrico (1) para equipo de recogida y/o tratamiento de material, comprendiendo dicho compresor (1): - una cámara operativa (50) que define un eje de desarrollo longitudinal (101), - un cuerpo principal (30) que define dicha cámara (50), definiendo dicho cuerpo (30) una sección de succión (51) y una sección de escape (52) de un primer fluido; - un primer cabezal (61) y un segundo cabezal (62) conectados en lados opuestos de dicho cuerpo principal (30), delimitando dichos cabezales (61,62) dicha cámara (50) en lados opuestos a lo largo de dicho eje longitudinal (101); - al menos dos rotores (80', 80") con lóbulos (81', 81") que tienen un desarrollo "helicoidal" en el que dichos lóbulos (81', 81") están alojados en dicha cámara (50) y están soportados en extremos opuestos por dichos cabezales (61,62); girando cada uno de dichos rotores (80', 80") alrededor de un eje de rotación (108', 108") sustancialmente paralelo a dicho eje longitudinal (101); - un dispositivo de alimentación (150) de un segundo fluido, caracterizado por que cada uno de dichos dos cabezales (61,62) define una primera abertura de inyección (71',72') y una segunda abertura de inyección (71",72") que comunican con dicho dispositivo de alimentación (150), estando cada una de dichas aberturas de inyección (71',71",72',72") configurada para inyectar dicho segundo fluido procedente de dicho dispositivo de alimentación (150) en dicha cámara (50), en donde para cada uno de dichos cabezales (61,62) dicha primera abertura de inyección (71',72') es sustancialmente especular respecto a dicha segunda abertura de inyección (71',72") con respecto a un plano de referencia (501) paralelo y separado de forma equidistante de dichos ejes de rotación (108', 108") de dichos rotores (80', 80"), en donde cada uno de dichos cabezales (61,62) define un primer pasaje interior (65',66') que se desarrolla entre dicha primera abertura de inyección (71',71") y una primera salida (152') de dicho dispositivo de alimentación (150) y un segundo pasaje interior (65",66") que se desarrolla entre dicha segunda abertura de inyección (71",72") y una segunda salida (153') de dicho dispositivo de alimentación (150), y en donde cada uno de dichos cabezales (61,62) comprende: - una parte principal (61',62'); - una superficie transversal (71,72) conectada a dicha parte principal (61',62'), definiendo dicha superficie transversal (71,72) dicha primera abertura de inyección (71',72') y dicha segunda abertura de inyección (71",72"), y en donde para cada uno de dichos cabezales (61,62), dicho primer pasaje interior (65',66') y dicho segundo pasaje interior (65",66") están definidos entre dicha superficie transversal (71,72) y dicha parte principal (61',62').

Description

DESCRIPCIÓN

Compresor volumétrico de lóbulos para equipo de recogida de material de desecho

Campo de la invención

La presente invención se refiere al campo de la fabricación de componentes destinados a fabricar equipos de succión y/o sistemas de succión para material en forma líquida, sólida, en polvo o en forma de lodo, etc. En particular, la invención se refiere a un compresor volumétrico de lóbulos que puede ser preferiblemente, pero no exclusivamente, instalado en un equipo de recogida, que puede ser, por ejemplo, un vehículo cisterna.

Técnica anterior

En el ámbito de la fabricación de equipos para la limpieza y/o recogida y tratamiento de residuos, se conoce el uso de conjuntos de succión / compresión configurados para producir vacío en un sistema de recogida, que puede ser, por ejemplo, un tanque montado en un camión y/o para comprimir aire en el propio sistema. Más específicamente, la expresión "conjunto de succión/compresión” hace referencia al conjunto formado por una máquina operativa y por los componentes necesarios para conectarla a cualquier sistema para los fines indicados anteriormente.

La mayoría de los conjuntos de succión / compresión prevén el uso de una máquina operativa configurada para transferir una masa de gas desde una sección de succión a una sección de escape de una cámara operativa. Más precisamente, la máquina operativa tiene un modo de funcionamiento "presurizado" y un modo de funcionamiento "a vacío". En el modo de funcionamiento "presurizado", la máquina comprime el aire de la sección de succión, a la presión atmosférica, a la sección de escape con una variación de presión típicamente entre 1 y 1,5 bar. En el modo de funcionamiento "a vacío", la máquina comprime el aire de la sección de succión (a vacío) a la sección de escape, típicamente a presión atmosférica. El vacío máximo puede alcanzar valores en un rango de 50 a 100 mBar absolutos.

Una máquina operativa destinada a un conjunto de succión/compresión como se ha definido anteriormente se denomina en el sector también con la palabra "compresor". En la mayoría de los casos, un "compresor"comprende un par de rotores de lóbulos alojados en la cámara definida por un cuerpo que se desarrolla a lo largo de un eje longitudinal. La cámara está delimitada axialmente por un primer cabezal y por un segundo cabezal, que soportan los extremos opuestos de los rotores. Uno de los dos cabezales contiene una transmisión, operada por un motor externo y configurada para girar los dos rotores de manera síncrona, pero en sentidos contrarios. Los rotores suelen tener lóbulos rectos, es decir, lóbulos que se desarrollan paralelos al eje de rotación del propio rotor. Un ejemplo de un compresor conocido que tiene lóbulos rectos se describe en el documento FR 2676255.

Las Figuras 1,2 y 3 son vistas esquemáticas relacionadas con el funcionamiento de un compresor de tipo conocido. En adelante, se hace referencia al modo de funcionamiento "a vacío", pero las consideraciones relacionadas con las Figuras 1 a 3 se aplican conceptualmente también al modo de funcionamiento "presurizado". El gas procesado en la cámara 2 no es comprimido directamente por la máquina, sino por el gas de escape por reflujo en la sección de escape 4. Básicamente, el gas en condiciones de escape (presión Ps y temperatura Ts) se expande en la cámara operativa 2 comprimiendo así la masa contenida en la misma. La Figura 1 muestra el rotor superior 10 y su rotación en sentido antihorario. El movimiento sincronizado de los rotores 10,20 crea, con el cuerpo 7 de la cámara 2, volúmenes de succión (indicados por el número de referencia 5) que contienen un volumen de aire a la presión de succión (Pb) y a una temperatura de succión (Ta) característica de la sección de succión 3.

Haciendo referencia a la Figura 2, por efecto de la rotación del rotor superior, la sección de escape 4 se comunica con el volumen de succión 5 en un instante dado. Por efecto de la presión de escape (Ps), mayor que la presión de succión (Pb), el gas de escape se expande en la cámara 2 comprimiendo así el aire de succión hasta alcanzar la presión ambiente (Pa), considerando precisamente un modo de funcionamiento "a vacío". Haciendo referencia a la Figura 3, no hay transformaciones termodinámicas en la sección de escape 4, el volumen de trabajo se cancela por el movimiento de balanceo de los lóbulos del rotor y la masa de aire de trabajo, añadida a la masa de aire de reflujo a presión y temperatura constantes (Pa, Ts), se introduce en el tubo de escape.

Durante el funcionamiento normal de un compresor de lóbulos, la temperatura (Ts) del gas en la sección de escape 4 es más alta que la temperatura (Ta) en la sección de succión 3. La irreversibilidad y las pérdidas volumétricas aumentan el valor real de la temperatura de escape (Ts) con respecto a un valor ideal calculado asumiendo que el paso del gas en la cámara se produce según una transformación adiabática reversible. Para contener / bajar la temperatura de final de compresión, se conoce introducir gas en la cámara a través de las aberturas obtenidas en el cuerpo del compresor.

Los diagramas del 4 al 6 son vistas esquemáticas de un compresor volumétrico con inyección de gas en el cuerpo (también llamada "inyección frontal") durante el modo de funcionamiento "a vació". La apertura del espacio 8 definido a través del cuerpo 7 pone el entorno exterior en comunicación con la cámara 2 antes de la apertura del espacio de escape. Por tanto, la compresión no la realiza el gas de escape a las temperaturas de escape, sino el gas de inyección a temperatura ambiente. Haciendo referencia a la Figura 4, también en el modo de funcionamiento “a vacío” con inyección de aire, durante la etapa de aspiración, el movimiento sincronizado de los rotores 10, 20 delimita un volumen de aire 5 a la presión de aspiración (Pb) y a la temperatura ambiente (Ta). Haciendo referencia a la Figura 5, tan pronto como se delimita el volumen de aire 5, el movimiento del rotor correspondiente determina la apertura del espacio de inyección 8, y por tanto la inyección de aire en condiciones ambientales (Pa, Ta). Este último aire, que tiene una presión más alta que la que ya está en el volumen 5, se expande en la cámara de trabajo 2, comprimiendo así el aire en el volumen 5 hasta que se alcanza la presión ambiente.

Haciendo referencia a la Figura 6, cuando el rotor abre el escape, se concluye la etapa de inyección y la masa de aire, dada por la suma del aire de succión y del aire de inyección, se introduce a presión ambiente y una temperatura Ts, que será ser inferior a la que se puede alcanzar en compresor sin inyección.

Se ha observado que el mayor inconveniente de los compresores tradicionales está representado por el fuerte ruido. Este aspecto es particularmente crítico cuando los compresores están destinados a ser utilizados en equipos móviles en un contexto urbano (por ejemplo, en tanques para el drenaje de pozos negros, alcantarillas, etc.). En los compresores del tipo mostrado en las Figuras 1 a 3, el ruido se genera en la sección de escape de la cámara de trabajo por efecto de las oscilaciones de presión debido a la expansión del gas de escape en la cámara de trabajo a la presión más baja. En cambio, en los compresores de inyección frontal (Figuras 4 a 6), el ruido se deriva principalmente de las pulsaciones debidas a las oscilaciones de caudal y ondas sonoras que se generan en las tuberías de inyección a través de las cuales el gas de inyección llega a la cámara de trabajo. Dichas pulsaciones, generadas en el escape o en las tuberías de inyección, influyen negativamente en la durabilidad de los componentes mecánicos y, por tanto, en la fiabilidad del compresor.

Dadas las consideraciones indicadas anteriormente, la tarea principal de la presente invención es proporcionar un compresor volumétrico que permita superar los inconvenientes de la técnica anterior descritos anteriormente. En el campo de la presente tarea, es un primer objeto de la presente invención proporcionar un compresor volumétrico que tenga menos ruido que las soluciones conocidas. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un compresor volumétrico que permita contener y/o reducir en gran medida las oscilaciones de presión en el escape y/o las pulsaciones en los conductos de inyección. No es un objeto último proporcionar un compresor volumétrico que sea compacto, fiable y fácil de fabricar con costes extremadamente competitivos.

Compendio

El objeto de la presente invención es un compresor volumétrico para equipos de recogida y/o tratamiento de residuos. El compresor según la invención comprende una cámara operativa que define un eje de desarrollo longitudinal. La cámara está definida por un cuerpo principal que define, a su vez, una sección de aspiración y una sección de escape de un primer gas. El compresor también comprende un primer cabezal y un segundo cabezal conectados en lados opuestos del cuerpo principal. Los dos cabezales limitan la cámara operativa a lo largo del eje longitudinal desde lados opuestos. El compresor comprende además al menos dos rotores de lóbulos, que tienen un desarrollo "helicoidal" y están alojados en la cámara; cada rotor gira alrededor de un eje de rotación sustancialmente paralelo al eje de desarrollo longitudinal de la cámara. El compresor comprende además un dispositivo de alimentación de un segundo fluido hacia la cámara operativa. El compresor de acuerdo con la invención se caracteriza por que cada uno de los cabezales define una primera abertura de inyección y una segunda abertura de inyección que comunican con el dispositivo de alimentación. Cada una de dichas aberturas de inyección está configurada para inyectar dicho segundo fluido entrante desde el dispositivo de alimentación a la cámara operativa.

De acuerdo con la invención, para cada uno de los cabezales, dicha primera abertura de inyección es sustancialmente especular a dicha segunda abertura de inyección con respecto a un plano de referencia paralelo y separado equidistantemente de los ejes de rotación de los rotores. Además, cada uno de los cabezales define un primer pasaje interior que se desarrolla entre la primera abertura de inyección y una primera salida del dispositivo de alimentación y un segundo pasaje interior que se desarrolla entre la segunda abertura de inyección y una segunda salida del dispositivo de alimentación. Según la invención, cada uno de dichos cabezales comprende:

• una parte principal;

• una superficie transversal conectada a dicha parte principal, a dicha superficie transversal que define dicha primera abertura de inyección y dicha segunda abertura de inyección, y

en donde para cada uno de dichos cabezales, dicho primer pasaje interior y dicho segundo pasaje interior están definidos entre dicha superficie transversal y dicha parte principal.

Se ha observado que la forma de los lóbulos de los rotores combinada con la inyección del segundo gas a través de los cabezales determina una disminución importante del ruido y de las vibraciones del compresor con beneficios en términos de durabilidad de los componentes mecánicos, y de ahí la fiabilidad del compresor. Esto se traduce en una mayor versatilidad de uso del compresor.

La presente invención también se refiere a un equipo para la succión y/o tratamiento de material en forma líquida, sólida, en polvo o en forma de lodo que comprende dicho compresor volumétrico.

Breve descripción de las figuras

Otras características y ventajas de la presente invención serán más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada proporcionada a modo de ejemplo no limitativo e ilustrada en las figuras adjuntas, en las que:

• las Figuras 1 a 3 son vistas esquemáticas relacionadas con el funcionamiento de un primer compresor de tipo conocido;

• las Figuras 4 a 6 son vistas esquemáticas relacionadas con el funcionamiento de un segundo compresor de tipo conocido;

• las Figuras 7 y 8 son vistas en perspectiva desde diferentes puntos de observación del compresor de lóbulos según la presente invención;

• la Figura 9 es una vista despiezada del compresor de las Figuras 7 y 8;

• la Figura 10 es una vista de dos rotores de lóbulos del compresor de las Figuras 8 y 9;

• las Figuras 11 y 12 son vistas de partes del compresor de las Figuras 7 y 8;

• la Figura 13 es una vista parcialmente seccionada del compresor mostrado en las Figuras 7 y 8;

• las Figuras 14 a 17 son vistas esquemáticas relacionadas con el funcionamiento de un compresor según la presente invención;

• Las Figuras 18 y 19 son gráficos relacionados con el funcionamiento de un compresor según la presente invención.

Descripción detallada de la invención

Haciendo referencia a las Figuras 7 a 17, el compresor 1 según la presente invención comprende una cámara operativa 50 (en lo sucesivo también indicada como "cámara de trabajo 50") que define un eje de desarrollo longitudinal 101. La cámara 50 está definida por un cuerpo principal 30, por un primer cabezal 61 y por un segundo cabezal 62 conectado en lados opuestos al cuerpo 30. En particular, el primer cabezal 61 y el segundo cabezal 62 delimitan axialmente la cámara 50, es decir limitan la cámara a lo largo del eje longitudinal 101.

En particular, el cuerpo 30 también define una sección de succión 51 y una sección de escape 52 de la cámara 50. La sección de succión 51 y la sección de escape 52 están configuradas para la succión y el escape de un primer fluido, respectivamente. A continuación, en aras de la simplicidad de la descripción, se hará referencia a un primer fluido en forma de gas. La expresión "primer gas” también se utilizará para indicar el primer fluido.

Como se indicó anteriormente, el primer cabezal 61 y el segundo cabezal 62 delimitan la cámara 50 desde lados opuestos. Los dos cabezales 61,62 comprenden una superficie transversal 71,72, indicando la palabra "transversal" una superficie que se desarrolla según un plano sustancialmente ortogonal al eje longitudinal 101. La distancia entre la superficie transversal 71 del primer cabezal 61 y la superficie transversal 72 del segundo cabezal 62 corresponde sustancialmente a la extensión longitudinal de la cámara 50 determinada a lo largo del eje longitudinal 101.

El compresor 1 comprende medios operativos para transferir el primer fluido desde la sección de succión 51 a la sección de escape 52. Según la invención, tales medios operativos comprenden al menos un par de rotores 80’, 80” con lóbulos 81', 81".

Los dos rotores 80’, 80" están alojados en la cámara 50 y están soportados en sus extremos por cabezales 61,62 para que cada uno de ellos gire alrededor de un eje de rotación correspondiente 108', 108", que es sustancialmente paralelo al eje longitudinal 101. En la realización mostrada en las figuras, los rotores 80’, 80" comprenden tres lóbulos, pero en realizaciones alternativas podría haber un mayor número de lóbulos 81', 81".

El compresor 1 según la invención se caracteriza porque los lóbulos 81 ’, 81" de los dos rotores 80', 80" se desarrollan según un perfil "helicoidal" alrededor del correspondiente eje de rotación 108’, 108". En otras palabras, los lóbulos 81', 81" de cada rotor 80’, 80" se desarrollan entre una primera sección de extremo 91 y una segunda sección de extremo 92. Más específicamente, cada uno de dichas secciones de extremo 91, 92 está definidas en un plano ortogonal al correspondiente eje de rotación 108’, 108”. La primera sección 91 y la segunda sección 92 tienen la misma conformación / forma, pero una posición angular diferente evaluada con respecto al eje de rotación correspondiente 108’, 108". En detalle, la primera sección 91 está desplazada / rotada en un ángulo p (dicho ángulo de desplazamiento) con respecto a la segunda sección 92 como se indica en la Figura 10.

Esta última muestra los dos rotores 80’, 80" aislados con respecto al resto del compresor 1. En la Figura 10, el perfil de la segunda sección 92 está parcialmente discontinuo porque la figura muestra la primera sección 91 de cerca. De nuevo en la Figura 10, la referencia P1 indica un punto de vértice de la primera sección 91 de un lóbulo de referencia 81’. La referencia P2 indica un punto de vértice según la misma sección 92 correspondiente al mismo lóbulo de referencia 81'. Como se muestra en la Figura 10, el punto P2 está girado un ángulo p con respecto a P1. Según una realización preferida, el ángulo de desplazamiento p se elige en función del ángulo X entre dos lóbulos 81 81 ”. En el caso de rotores de tres lóbulos, el ángulo X corresponde a 120 ° y el ángulo de desplazamiento p es de aproximadamente 60 °. En el caso de un rotor de cuatro lóbulos 80’, 80”, el ángulo X será de 90 ° y el ángulo de desplazamiento p será de 45 °. Cabe señalar que los lóbulos 81', 81" de cada rotor 80’, 80” se desarrollan entre una primera sección de extremo 91 y una segunda sección de extremo 92.

Según la presente invención, el primer cabezal 61 y el segundo cabezal 62 definen cada uno al menos una abertura 71 ,71 ”,72',72" para inyectar un segundo fluido en la cámara 50, por ejemplo, en forma de gas. En adelante, únicamente para facilitar la descripción, la expresión "segundo gas” se utilizará para indicar dicho segundo fluido. En particular, para el primer cabezal 61, dicha al menos una abertura está definida a través de la superficie transversal 71, mientras que para el segundo cabezal 62, dicha al menos una abertura está definida a través de dicha superficie transversal 72.

El segundo gas se transporta a los cabezales 61,62 por medio de un dispositivo de alimentación 150 que se comunica con una fuente externa, preferiblemente con condiciones de presión y temperatura ambiente. A diferencia de las soluciones conocidas en la técnica anterior y descritas anteriormente, en combinación con el dispositivo de alimentación 150 del segundo gas, los dos cabezales 61,62 configuran realmente una "inyección lateral", que es, por tanto, diferente de la "inyección frontal" implementada en las soluciones tradicionales.

Según la invención, al menos una "inyección lateral"se proporciona así en cada uno de los cabezales 61,62.

Como se describe con mayor detalle a continuación, se ha observado que la inyección lateral del segundo gas conduce a una disminución considerable del ruido del compresor 1, aumentando así ventajosamente las posibilidades de aplicación del mismo. Más específicamente, la inyección lateral y la forma helicoidal tienen un efecto sinérgico en términos de atenuación del ruido. Además de esto, la inyección lateral permite, de manera ventajosa, un enfriamiento directo de las partes mecánicas involucradas en la rotación del rotor (engranajes, cojinetes, etc.) que están alojadas en los cabezales 61,62 del compresor 1.

Las Figuras 7 y 8 son vistas en perspectiva de un compresor 1 según la presente invención, mientras que la Figura 9 es una vista despiezada del propio compresor.

Como se muestra, cada uno de los cabezales 61,62 comprende al menos una parte principal 61 ’,62'. Como se muestra en la Figura 9, la superficie transversal 72 del segundo cabezal 62 está conectada a la parte principal 62’ del segundo cabezal 62. Básicamente, la superficie transversal 72 cierra la parte principal 62' en un lado. De forma similar, la superficie transversal 71 del primer cabezal 61 está conectada a la parte principal 61 ’ del propio primer cabezal 61. Por tanto, la superficie transversal 71 cierra la parte principal 61’ en un lado.

Para cada uno de los cabezales 61,62, la parte principal correspondiente 61 ’,62' está definida por un cuerpo 161, 162 (indicado en la Figura 9) dentro del cual se alojan elementos de soporte (por ejemplo, cojinetes) para soportar y permitir la rotación de los dos rotores 80’, 80”.

Según otro aspecto de la presente invención, cada uno de los dos cabezales 61, comprende al menos un canal interior 65’,65”,66',66" que hace que dicho dispositivo de alimentación 150 del segundo gas se comunique con dicha al menos una abertura de inyección 71’,71”,72',72" del propio cabezal. Básicamente, dicho canal interior 65’,65”,66',66" es atravesado por el segundo gas procedente del dispositivo de alimentación 150 y destinado a la cámara 50.

Preferiblemente, dicho al menos un canal interior 65’, 65”, 66', 66" está definido entre el cuerpo 161,162 del cabezal correspondiente 61,62 y la correspondiente superficie transversal 71,72 conectada al propio cuerpo.

El primer cabezal 61 comprende preferiblemente un elemento de cierre 63’ conectado al cuerpo 161 de la parte principal 61' en un lado opuesto al que está conectada la superficie transversal 71. El elemento de cierre 63’ define un volumen contenedor en el que se dispone un conjunto de transmisión de movimiento (configurado para conectar los dos rotores 80', 80” a un motor externo al compresor 1).

Un conjunto de transmisión de este tipo está configurado para girar los dos rotores 80’, 80” sincrónicamente, pero en direcciones opuestas. Como se muestra en la Figura 9, el elemento de cierre 63' define una abertura 69 para el pasaje de un extremo 64 de uno de los dos rotores 80’, 80” diseñado para conectarse a un motor externo (no mostrado).

Según una solución similar, el segundo cabezal 62 comprende preferiblemente un elemento de cierre 63" conectado al cuerpo 162 de la parte principal 62’ del propio segundo cabezal 62 en un lado opuesto al que está conectada la superficie lateral 72. También dicho elemento de cierre 63" define un volumen contenedor en el que están dispuestos los extremos de los rotores 80’, 80" y/o otros elementos mecánicos funcionales para la rotación de los propios rotores.

De nuevo haciendo referencia a la vista despiezada en la Figura 9, para cada uno de los cabezales 61,62, los elementos de acoplamiento 121 para levantar y posicionar el compresor 1 y/o los elementos de descanso 122 que definen un plano de apoyo y conexión del compresor al equipo están conectados al correspondiente cuerpo 161.162. Los elementos de acoplamiento 121 y los elementos de apoyo 122 están así conectados a los dos cabezales 61,62 y no al cuerpo 30 que define la cámara 50. De esta manera, se simplifica la estructura del propio cuerpo.

Las Figuras 11 y 12 son vistas frontales de los dos cabezales 61,62 separados del cuerpo 30 y de los otros componentes del compresor 1. En particular, los dos cabezales 61,62 se muestran según un punto de observación indicado por la dirección 111 indicada en la Figura 9. La Figura 11 muestra una realización preferida del primer cabezal 61 para la cual la superficie transversal 71 define una primera abertura circular 191 ’ coaxial con el eje de rotación 108' del primer rotor 80’ y una segunda abertura circular 191" coaxial con el eje de rotación 108” del segundo rotor 80". Las dos aberturas circulares 191’, 191" permiten el posicionamiento de los extremos de los rotores 80', 80" en soportes definidos por el cuerpo 161 de la parte principal 61 ’ del primer cabezal 61.

La superficie transversal 71 del primer cabezal 61 también define dos aberturas 71 ’,71", para inyectar el segundo gas, que son especulares con respecto a un plano de referencia 501, que es sustancialmente paralelo a los ejes de rotación 108', 108" de rotores 80’, 80" y separados de forma equidistante de los propios ejes. En detalle, la superficie transversal 71 define una primera abertura 71' para inyectar el segundo gas en un volumen de la cámara de trabajo 50 definido entre las superficies transversales 71,72, los dos lóbulos helicoidales 81 ’, 81 " del primer rotor 80' y cuerpo 30.

De manera similar, a través de la segunda abertura de inyección 71", el segundo gas es inyectado en un volumen de cámara 50 definido entre las superficies transversales 71,72, los dos lóbulos 81 ’, 81" del segundo rotor 80” y el cuerpo 30.

De nuevo haciendo referencia a la Figura 11, el cuerpo 161 de la parte principal 61’ del primer cabezal 61 define, preferiblemente con la superficie transversal 71, un primer canal interior 65', que se desarrolla entre un espacio de entrada 78’ del segundo gas y la primera abertura de inyección 71’. El espacio de entrada 78’ está definido en una parte de la parte principal 61', que preferiblemente está dispuesta en el mismo lado que la sección de succión 51 definida por el cuerpo 30. El cuerpo 161 de la parte principal 61’ del primer cabezal 61 preferiblemente también está definido con la superficie transversal 71 un segundo canal interior 65’, que se desarrolla entre un segundo espacio de entrada 78' del segundo gas y la segunda abertura de inyección 71’. El segundo espacio de entrada 78” está definido en el mismo lado de la parte principal 61 ’ en el que está definido el primer espacio de entrada 78'. Preferiblemente, los dos espacios de entrada 78’,78" del segundo gas son especulares con respecto al plano de referencia 501 definido anteriormente.

En la Figura 11, los dos canales 65’,65” dentro de la parte principal 61' se desarrollan de manera especular con respecto al plano de referencia 501 definido anteriormente. Como se muestra, cada canal 65’,65" comprende un tramo en forma de sector circular, que se desarrolla alrededor de una parte de soporte 89’ de dicha parte principal 61 ',62’ que soporta un extremo de un rotor correspondiente 80, 80'. Tal parte de soporte 89’ está definida por el cuerpo 161 del primer cabezal 61. Se ha observado que esta conformación particular de los canales 65',65” promueve ventajosamente el enfriamiento de la propia parte de soporte 89’ y de los propios extremos de los rotores 80, 80’ con las consiguientes ventajas en términos de durabilidad y fiabilidad. Al mismo tiempo, el flujo de gas a través de los dos canales en cuestión 65',65” favorece también ventajosamente la refrigeración de los elementos mecánicos alojados en el correspondiente elemento de cierre 63’ del primer cabezal 61.

La Figura 12 es una vista frontal del segundo cabezal 62, cuya superficie transversal 72 define dos aberturas circulares 192’, 192”, cada una de las cuales es coaxial con el eje de rotación 108', 108" de un rotor correspondiente 80’, 80". De manera similar a como está previsto para el primer cabezal 61, también la superficie transversal 72 del segundo cabezal 62 comprende además una primera abertura de inyección 72’ y una segunda abertura de inyección 72” que son especulares con respecto al plano de referencia 501 mencionado anteriormente.

De nuevo haciendo referencia a la Figura 12, el cuerpo 162 de la parte principal 62’ del segundo cabezal 62 define, preferiblemente con la segunda superficie transversal 72, un primer canal interior 66', que se desarrolla entre un primer espacio de entrada 79’ del segundo gas y la primera abertura de entrada 72’ definida por la superficie transversal 72.

Dicho primer espacio de entrada 79’ está definido en una parte de la parte principal 62' que está preferiblemente dispuesta en el lado de la sección de succión 51 definida por el cuerpo 30. El propio cuerpo 162, preferiblemente con la segunda superficie transversal 72, también define un segundo canal 66”, que se desarrolla entre un segundo espacio de entrada 79" del segundo gas y la segunda abertura de inyección 72” de la superficie transversal 72.

El segundo espacio de entrada 79” está definido en el mismo lado de la parte principal 62" en el que está definido el primer espacio de entrada 79’. Los dos espacios de entrada 79’,79" definidos por el cuerpo 162 del segundo cabezal 62 también son preferiblemente especulares con respecto al plano de referencia 501 definido anteriormente.

Haciendo referencia a la vista despiezada en la Figura 9, vale la pena señalar que los espacios de entrada 78’,78” del segundo gas relacionados con la parte principal 61' del primer cabezal 61 están definidos, con respecto al cuerpo 30, en el mismo lado en el que se definen los espacios de entrada 79’,79” del mismo segundo gas con respecto a la parte principal 62' del segundo cabezal 62.

Preferiblemente, también los dos canales 66’,66” dentro de la parte principal 62' del segundo cabezal 62 se desarrollan de manera especular con respecto al plano de referencia 501 definido anteriormente para el primer cabezal 61. De manera similar al primer cabezal 61, cada canal 66’,66” del segundo cabezal 62 comprende un tramo en forma de sector circular que se desarrolla alrededor de una parte de soporte 89" de un extremo de un rotor correspondiente 80, 80'. También en este caso, el segundo fluido que atraviesa los canales 66',66” enfría ventajosamente la parte de soporte 89" y las partes mecánicas adyacentes a la misma.

En este sentido, la vista despiezada de la Figura 9 muestra una primera realización preferida del dispositivo de alimentación 150 del segundo gas que comprende un cuerpo interiormente hueco. Éste último define un cabezal 151 configurado para ser conectado, por ejemplo, a través de una brida 151', a un depósito que contiene el segundo gas. El cuerpo del dispositivo de alimentación 150 también comprende una primera parte 152 en la que está definida una primera salida 152' del segundo gas en comunicación con el cabezal 151. El propio cuerpo del dispositivo de alimentación 150 también comprende una segunda parte 153 que define una segunda salida del segundo gas también en comunicación con el cabezal 151.

La primera parte 151 está conectada a la parte de la parte principal 61' del primer cabezal 61 en la que las aberturas de entrada 78',78” de los canales interiores 65',65" están definidas dentro de la propia parte principal 61". De esta manera, la primera salida 152' se comunica con las aberturas de entrada 78',78”. De manera similar, la segunda parte 153 está conectada a la parte de la parte principal 62' del segundo cabezal 62 en la que están definidas las aberturas de entrada 79',79” de los canales interiores 66',66" (en la propia parte principal 62"). De esta manera, la segunda salida 152' del dispositivo de alimentación 150 se comunica con las aberturas 79',79” y, por tanto, con los canales interiores 66',66".

De nuevo haciendo referencia a la Figura 9, vale la pena señalar que la primera parte 152 está conectada al cabezal 151 por medio de una parte de conexión 155 que tiene sustancialmente forma de arco. Como se muestra en la Figura 7, cuando el dispositivo de alimentación 150 está conectado a los dos cabezales 61,62, dicha parte de conexión 155 está dispuesta en posición adyacente al cuerpo 30 del compresor 1, pero ventajosamente debajo de la sección de succión 51. De esta manera, el compresor 1 mantiene una configuración extremadamente compacta.

Haciendo referencia nuevamente a las Figuras 11 y 12 ya mencionadas anteriormente, vale la pena señalar que la conformación de la primera abertura 71' definida por la superficie transversal 71 del primer cabezal 61 coincide sustancialmente con la de la primera abertura 72' definida por la transversal superficie 72 del segundo cabezal 62.

Además, cabe señalar que la posición angular de la primera abertura 71' del primer cabezal 61, evaluada con respecto al eje de rotación 108' del primer rotor 80', está desplazada con respecto a la posición angular de la primera abertura 72' del segundo cabezal 62 en un ángulo correspondiente al ángulo de desplazamiento p entre las secciones de extremo 91,92 del primer rotor 80'. Como se muestra en la vista parcialmente seccionada de la Figura 13, por medio de esta solución técnica, durante la rotación del primer rotor 80', el segundo gas es introducido a través de las aberturas 71' y 72” en un mismo volumen de la cámara 50 definida entre las dos superficies transversales 71,72, los dos lóbulos 81', 81 ” del propio rotor 80', 80" y el cuerpo 30.

Se debe considerar el mismo tramo de referencia (indicado en las Figuras 11 y 12 por el número de referencia 99) del perfil de tales aberturas 71 ',72' para ver la diferente posición angular de la primera abertura 71' del primer cabezal 61 con respecto a la primera abertura 72' del segundo cabezal 62. En la Figura 11, la referencia a1 indica el ángulo formado entre un primer plano de referencia 502, que contiene el eje de rotación 108' del primer rotor 80' y paralelo al plano de referencia 501, y un segundo plano de referencia 503 que contiene el eje de rotación 108' y tangente al tramo de referencia 99 de la primera abertura 71' del primer cabezal 61.

De manera similar, en la Figura 12, el ángulo indicado por la referencia a2 está definido entre el primer plano de referencia 502 y un segundo plano de referencia 503' que contiene el eje de rotación 108' y tangente al mismo tramo de referencia del perfil de la primera abertura 72' del segundo cabezal 62. Dicho segundo ángulo a2 también se muestra en la Figura 11 junto con el segundo plano de referencia 503'. Vale la pena señalar que la suma de los ángulos a1 y a2 corresponde al ángulo de desplazamiento p.

También para la segunda abertura 71” del primer cabezal 71, la posición angular, evaluada con respecto al eje de rotación 108" del segundo rotor 80”, está desplazada con respecto a la posición angular 72" del segundo cabezal 62 por un ángulo correspondiente al propio ángulo de desplazamiento p. El ángulo p entre las dos segundas aberturas 71 ”,72" también se indica en la Figura 11.

Las Figuras 14 a 17 son vistas esquemáticas de un compresor 1 según la invención. En particular, tales Figuras muestran dos rotores 80', 80” alojados en la cámara 50 y cada uno con tres lóbulos. Las Figuras en cuestión muestran una vista en sección de la cámara 50 según un plano de sección que es sustancialmente ortogonal a los ejes de rotación 108', 108” de los dos rotores 80', 80". Las Figuras 14 a 17 muestran la superficie transversal 71 del primer cabezal 61 y también las dos aberturas 71 ',71 ” definidas a través de la propia superficie. Las Figuras 14 a 17 también muestran esquemáticamente dos canales 65',65” a través de los cuales el segundo gas llega a las dos aberturas 71 ',71" y, por lo tanto, a la cámara de trabajo 50.

Haciendo referencia a las Figuras 14 a 17, en una condición de funcionamiento "a vacío", el compresor 1 de acuerdo con la invención funciona cíclicamente en tres etapas que se describen a continuación con referencia, por conveniencia, al primer rotor 10 que gira en sentido antihorario alrededor del eje de rotación. 108'. Las consideraciones siguientes también se aplican al segundo rotor 80”, que gira en el sentido de las agujas del reloj.

Además, las consideraciones que se muestran a continuación se refieren a un funcionamiento a vacío del compresor 1.

Haciendo referencia a la Figura 14, durante la rotación sincronizada del mismo, los dos rotores 80’, 80” definen alternativamente los volúmenes de aspiración, indicados por el número de referencia 400, que se encuentran a una temperatura (Ta) y a una presión (Pb) correspondientes a las condiciones de la sección de succión 51. En concreto, cada volumen de succión 400 está definido por un cuerpo 30 que define la cámara 50, por las superficies transversales 71,72 de los dos cabezales 61,62 y por dos lóbulos de referencia 81 ’, 81” de un correspondiente rotor 80’, 80”. El punto Pr indicado en las Figuras 14 a 17 indica el vértice de un primer lóbulo de referencia 81' que alcanza primero el espacio definido por la sección de escape 52.

Específicamente, la Figura 14 muestra un instante operativo en el que se define el volumen de succión 400 antes mencionado. En tal instante, el movimiento del primer rotor 80’ determina la apertura de la primera abertura de inyección 71' del primer cabezal 61 y de la primera abertura de inyección 72’ del segundo cabezal 62. El segundo gas entra en el volumen de referencia 400 a presión ambiente Pa y a temperatura ambiente Ta a través de dichas aberturas 71 ’,72'. El segundo gas se expande en el volumen de referencia, porque se aplica la relación Pb < Pa, y comprime el primer gas ya presente para alcanzar la presión Pa. La Figura 15 muestra la etapa de inyección del segundo gas a través de las dos aberturas 71 ’,72', mientras que la Figura 16 muestra el instante incipiente del inicio de la etapa de escape. Vale la pena señalar que en tal instante, el punto Pr está dispuesto sustancialmente en un borde definido entre la cámara operativa y la sección de escape 52. Vale la pena señalar que la presión en el número de referencia 400 de la cámara 50 alcanza la presión ambiental Pa antes de la apertura del espacio de escape, es decir, antes de la condición mostrada en la Figura 15. De esta manera, la etapa de escape, que se muestra en la Figura 17, es siempre a presión constante.

Con respecto a la inyección frontal característica de las soluciones técnicas conocidas, la inyección lateral de gas de inyección a través de los dos cabezales 61,62 permite obtener una importante contención / reducción de la pulsación en los tubos de escape y al mismo tiempo reducir las oscilaciones del caudal en el escape. De hecho, el llenado del volumen de referencia 400 de la cámara 50 ocurre gradualmente durante la rotación del motor, como se muestra en el gráfico de la Figura 18. En particular, la Figura 18 muestra una curva relacionada con el llenado de la cámara 50 por efecto de la inyección lateral en condiciones de máximo vacío (95%) y una velocidad de rotación nominal de los rotores. El diagrama de la Figura 18 muestra la presión P [mBar] alcanzada en el volumen de referencia 400 en la ordenada y el ángulo de apertura O [deg] de la inyección, es decir, la diferencia angular entre una posición angular de referencia, correspondiente a una condición de inyección incipiente, y la posición angular real en la abscisa. En este sentido, la Figura 14 muestra efectivamente la condición de inyección incipiente en la que el ángulo de apertura O es cero (O = 0 °), mientras que las Figuras 15 y 16 muestran diferentes ángulos de apertura (O = O¹, O = O²). La Figura 18 muestra que la inyección del segundo gas se distribuye en un arco de grados significativos, de aproximadamente 70 °, siendo ventajosamente así "gradual" en contraposición a la inyección de tipo frontal que constituye, en realidad, un fenómeno casi instantáneo, es decir reducido a unos pocos grados de rotación del rotor, lo que representa una fuente de ruido.

Nuevamente en la Figura 18, vale la pena señalar que la presión máxima (Pa) se alcanza en un valor O1 (condición en la Figura 15), que es menor que un ángulo O²(condición en la Figura 16) característica de una condición de escape incipiente. Esto significa que el escape a través de la sección de escape 52 siempre ocurre a un valor de presión constante Pa. En consecuencia, la etapa de escape (Figura 17) ocurre sin un equilibrio de presión repentino típico en lugar de los compresores de tipo tradicional sin inyección o con inyección frontal. Finalmente, se obtiene una disminución del ruido en los gases de escape.

Además de esto, se ha observado que la inyección lateral en combinación con el desarrollo helicoidal de los lóbulos de los rotores permite obtener un caudal en el escape ventajosamente constante como se puede observar en el diagrama de la Figura 19. En detalle, dicho diagrama muestra una primera curva de presión, indicada por la referencia C1, que indica la tendencia del caudal Q [l / min] en el escape en función del ángulo de rotación y [Deg] de los rotores 80’, 80” en el caso de un compresor de tipo tradicional con lóbulos rectos e inyección de tipo frontal.

En cambio, la curva C2 indica la tendencia del caudal en función del ángulo de rotación y de los rotores 80’, 80" en el caso de un compresor 1 según la invención, es decir, con inyección lateral y lóbulos de desarrollo helicoidales La reducción de las oscilaciones del caudal que se puede obtener mediante las soluciones técnicas descritas anteriormente son evidentes comparando las dos curvas C1 y C2.

El compresor según la presente invención logra las tareas y objetos predeterminados. En particular, con respecto a las soluciones conocidas, la inyección lateral en combinación con el desarrollo helicoidal de los lóbulos de los rotores permite obtener una ventajosa reducción del ruido, como lo confirman los datos obtenidos en las tablas 1 y 2 que se muestran a continuación. En particular, se compararon tres compresores diferentes a revoluciones por minuto [rpm] constantes y, por lo tanto, un caudal de procesamiento constante. De hecho, los tres compresores comparados tienen el mismo desplazamiento. El primer compresor examinado (tercera columna en las tablas 1 y 2) es de tipo tradicional con inyección en el cuerpo y rotores de lóbulos rectos. El segundo compresor examinado (cuarta columna desde la izquierda en las tablas) tiene una inyección lateral de acuerdo con los principios de la presente invención con rotores de lóbulos rectos.

La Tabla 1 se refiere a un funcionamiento "a vacío" de los tres compresores examinados con un porcentaje de vacío [Vac] igual a 80 (es decir, con una presión relativa en la succión de aproximadamente 202 mBar). La tabla 2 se refiere en cambio a un funcionamiento sin vacío y con presión igual a cero. La inyección no se activa en tales condiciones.

Las tablas 1 y 2 muestran la potencia acústica (LwA) expresada en decibelios [dB] detectada a medida que varía la velocidad de rotación para cada uno de los compresores examinados. Tal potencia acústica representa el índice de ruido del compresor determinado por el movimiento de las partes mecánicas, de las pulsaciones en los tubos de inyección y/o las variaciones de presión que se generan en el escape.

La tabla 1 muestra que el compresor según la invención (inyección lateral y rotores de lóbulos helicoidales) permite una reducción de ruido de al menos un 16% en términos de decibeles [dB] a 2300 revoluciones por minuto [rpm] e incluso del 21% a 3100 revoluciones por minuto [rpm] con respecto a un compresor de tipo tradicional (inyección en el cuerpo y rotores de lóbulos rectos).

tabla 1

Tabla 2

De nuevo haciendo referencia a la Tabla 1, comparando los datos relacionados con el segundo compresor (inyección lateral y lóbulos rectos) y los relacionados con el compresor de acuerdo con la invención, el efecto sinérgico en términos de reducción de ruido derivado del uso combinado del lateral inyección y de los rotores helicoidales es evidente.

En la Tabla 2 se puede observar que en ausencia de inyección (funcionamiento bajo presión, incluso si es cero) el uso de los rotores de lóbulos helicoidales permite reducir el ruido en aproximadamente un 4,4% para una velocidad de rotación de 2300 [rpm] y de aproximadamente 5,1% para una velocidad de rotación de aproximadamente 3100 [rpm] con respecto a un compresor de rotor de lóbulo recto.

De lo anterior, la combinación de las soluciones técnicas indicadas anteriormente permite obtener una ampliación del rango de uso del compresor tanto en términos de porcentaje de vacío alcanzable como en términos de velocidad de funcionamiento óptima, velocidad máxima y, en consecuencia, caudal máximo. El compresor según la invención permite así reducir el ruido y las vibraciones, lo que se traduce en una correspondiente reducción de la contaminación acústica y una mayor durabilidad de los componentes mecánicos.

Claims

REIVINDICACIONES

I^Un compresor volumétrico (1) para equipo de recogida y/o tratamiento de material, comprendiendo dicho compresor

- una cámara operativa (50) que define un eje de desarrollo longitudinal (101),

- un cuerpo principal (30) que define dicha cámara (50), definiendo dicho cuerpo (30) una sección de succión (51) y una sección de escape (52) de un primer fluido;

- un primer cabezal (61) y un segundo cabezal (62) conectados en lados opuestos de dicho cuerpo principal (30), delimitando dichos cabezales (61,62) dicha cámara (50) en lados opuestos a lo largo de dicho eje longitudinal (101);

- al menos dos rotores (80’, 80”) con lóbulos (81', 81") que tienen un desarrollo "helicoidal" en el que dichos lóbulos (81 ’, 81”) están alojados en dicha cámara (50) y están soportados en extremos opuestos por dichos cabezales (61,62); girando cada uno de dichos rotores (80', 80") alrededor de un eje de rotación (108’, 108”) sustancialmente paralelo a dicho eje longitudinal (101);

- un dispositivo de alimentación (150) de un segundo fluido,

caracterizado por que cada uno de dichos dos cabezales (61,62) define una primera abertura de inyección (71 ',72') y una segunda abertura de inyección (71 ",72") que comunican con dicho dispositivo de alimentación (150), estando cada una de dichas aberturas de inyección (71 ',71 ”,72',72") configurada para inyectar dicho segundo fluido procedente de dicho dispositivo de alimentación (150) en dicha cámara (50), en donde para cada uno de dichos cabezales (61,62) dicha primera abertura de inyección (71 ’,72') es sustancialmente especular respecto a dicha segunda abertura de inyección (71 ’,72”) con respecto a un plano de referencia (501) paralelo y separado de forma equidistante de dichos ejes de rotación (108', 108") de dichos rotores (80’, 80”), en donde cada uno de dichos cabezales (61,62) define un primer pasaje interior (65',66’) que se desarrolla entre dicha primera abertura de inyección (71 ',71") y una primera salida (152’) de dicho dispositivo de alimentación (150) y un segundo pasaje interior (65”,66") que se desarrolla entre dicha segunda abertura de inyección (71 ”,72") y una segunda salida (153’) de dicho dispositivo de alimentación (150), y en donde cada uno de dichos cabezales (61,62) comprende:

- una parte principal (61 ’,62');

- una superficie transversal (71,72) conectada a dicha parte principal (61 ’,62'), definiendo dicha superficie transversal (71,72) dicha primera abertura de inyección (71 ’,72') y dicha segunda abertura de inyección (71 ",72"), y

en donde para cada uno de dichos cabezales (61,62), dicho primer pasaje interior (65’,66') y dicho segundo pasaje interior (65”,66") están definidos entre dicha superficie transversal (71,72) y dicha parte principal (61 ’,62').
2. Un compresor (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que para cada uno de dicho rotor (80’, 80”), dichos lóbulos (81', 81") se desarrollan entre una primera sección de extremo (91) y una segunda sección de extremo (92) que tienen una posición angular, determinada con respecto al eje de rotación correspondiente (108’, 108”), recíprocamente desplazadas por un ángulo predeterminado (p).
3. Un compresor (1) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que dichas aberturas de inyección (71 ’,71”) definidas por dicho primer cabezal (61) y dichas aberturas de inyección (72',72") definidas por dicho segundo cabezal (62) tienen una posición angular, determinada con respecto al eje de rotación (108’, 108”) de un rotor correspondiente (80,80'), recíprocamente desplazado por un ángulo correspondiente a dicho ángulo predeterminado (p).
4. Un compresor (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que para cada uno de dichos cabezales (61,62), dicho primer pasaje interior (65’,66') tiene una configuración que es especular a la de dicho segundo pasaje interior (65”,66") con respecto a dicho plano de referencia (501).
5. Un compresor (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que al menos uno de dichos cabezales (61,62) comprende un elemento de cierre (63’,63”) conectado a la parte principal correspondiente (61 ',62’) en un lado opuesto al que está conectada la correspondiente superficie transversal (71,72), definiendo dicho elemento de cierre (63',63”) un volumen de contención para alojar un extremo de dichos rotores (80’, 80") y/o miembros mecánicos adicionales funcionales para la rotación de los propios rotores.
6. Un compresor (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que para al menos uno de dichos cabezales (61,62):

- dicho primer pasaje interior (65’,66') se desarrolla entre dichas primeras aberturas de inyección (71 ’,72') y un primer espacio de entrada (78’,79') de dicho segundo fluido; y

- dicho segundo pasaje interior (65”,66") se desarrolla entre dicha segunda abertura de inyección (71’,72') y un segundo espacio de entrada (78”,79") de dicho segundo fluido; en donde dichos espacios de entrada (78’,78”,79',79") están definidos en un mismo lado de dicha parte principal (61 ’,62').
7. Un compresor (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que para al menos uno de dichos cabezales (61,62), cada uno de dichos pasajes interiores (65’,66',65”,66") comprende un tramo en forma de sector circular que se desarrolla alrededor de una parte de soporte (89’, 89”) de dicha parte principal (61',62’), que soporta un extremo de un rotor correspondiente (80', 80”).
8. Equipo para la succión y/o tratamiento de material en forma líquida, sólida, en polvo o en forme de lodo, caracterizado por que comprende un compresor (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.