ITTO980644A1 - Motocompressore per impianti frigoriferi ed impianto frigorifero com- prendente tale motocompressore. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Motocompressore per impianti frigoriferi ed impianto frigorifero comprendente tale motocompressore",

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un motocompressore alternativo per impianti frigoriferi secondo il preambolo della rivendicazione 1.

L'invenzione è stata sviluppata nella sua applicazione agli impianti per frigoriferi e surgelatori domestici e per condizionatori d'aria che comprendono un piccolo motocompressore, ma non è limitata a queste applicazioni.

Negli impianti frigoriferi è benvenuto qualsiasi accorgimento suscettibile di aumentare l'efficienza del compressore.

Lo scopo dell'invenzione è appunto quello di aumentare l'efficienza del compressore in un impianto frigorifero del tipo considerato.

Secondo l'invenzione questo scopo è raggiunto per mezzo di un motocompressore quale rivendicato.

L'invenzione consiste essenzialmente nell'accorgimento di raffreddare il cilindro del compressore.

In queste condizioni la fase di compressione avviene con una trasformazione politropica che si avvicina maggiormente ad una trasformazione isoterma rispetto a quanto avviene in un compressore tradizionale .

Il calore sottratto dal circuito di raffreddamento determina una diminuzione della temperatura all'interno del compressore con un conseguente aumento della densità del fluido frigorigeno aspirato.

La combinazione degli effetti sopra citati determina un aumento della resa e dell'efficienza del compressore.

L'invenzione riguarda pure un impianto frigorifero che comprende un motocompressore quale rivendicato.

Secondo una prima forma d'attuazione preferita dell'impianto frigorifero, il circuito di raffreddamento del cilindro è un circuito chiuso indipendente che contiene un liquido di scambio termico, il quale viene raffreddato facendolo passare attraverso uno scambiatore di calore all'esterno del compressore.

Secondo un'altra forma d'attuazione preferita dell'impianto il raffreddamento del cilindro è realizzato utilizzando direttamente il fluido frigorigeno pompato dal compressore, che alla fine di un primo tratto del condensatore dell'impianto viene a trovarsi in fase liquida.

Questo fluido è fatto ritornare nel compressore ove percorre il circuito di raffreddamento del cilindro .

Dopo questo percorso il fluido, che avendo asportato calore è aumentato di temperatura, esce di nuovo dal compressore, viene ancora raffreddato con un ulteriore tratto di condensatore e riprende il normale percorso del circuito frigorifero.

Ulteriori caratteristiche dell'invenzione appariranno dalla lettura della descrizione particolareggiata che segue, fatta con riferimento ai disegni annessi, dati a titolo d'esempio non limitativo e nei quali:

la figura 1 è una vista in pianta molto schematica di un motocompressore ermetico al quale è applicata l'invenzione,

la figura 2 è una vista in pianta di una prima forma d'attuazione del cilindro del compressore, quale si presenta alla sua estremità corrispondente alla testata,

la figura ,3 è una sezione parziale eseguita secondo la linea arcuata III-III della figura 2, la figura 4 è una sezione diametrale di una seconda forma d'attuazione del cilindro del compressore,

la figura 5 è una rappresentazione schematica di un impianto frigorifero secondo una prima forma d'attuazione dell'invenzione, e

la figura 6 è una rappresentazione schematica analoga di un impianto frigorifero secondo un'altra forma d'attuazione dell'invenzione.

Riferendosi alla figura 1, un motocompressore alternativo per impianti frigoriferi comprende, in modo noto, un involucro ermetico 10.

Nell'involucro 10 si trova un gruppo motorecompressore, designato nel complesso con 12. Il motore elettrico del gruppo 12 è indicato con 14 ed il suo compressore è indicato nel complesso con 16.

Il compressore 16 comprende uno stantuffo 18 collegato al motore 14 tramite un manovellismo 20.

Lo stantuffo 18 è mobile a va e vieni in un cilindro 22 dotato di una testata valvolata 24.

Dalla testata valvolata 24 si diparte, in modo noto, una tubazione di mandata 26 che si estende all'esterno dell'involucro 10 e che, come si vedrà più avanti, è diretta al condensatore di un impianto frigorifero.

Alla testata valvolata 24 fa pure capo, attraverso lo spazio interno dell'involucro 10, una tubazione d'aspirazione 28 che si estende anch'essa all'esterno dell'involucro 10 e che, come si vedrà più avanti, proviene dall'evaporatore dell'impianto frigorifero.

Secondo l'invenzione, il compressore 16 è provvisto di tubazioni di raffreddamento 30 e 32 che si estendono all'esterno dell'involucro 10 per essere collegate ad un circuito esterno di circolazione di un fluido di raffreddamento del cilindro 22.

Riferendosi ora alle figure 2 e 3, con 34 è designata la superficie interna cilindrica del cilindro 22 nella quale scorre a va e vieni lo stantuffo 18 del compressore.

Con 36 è designata una flangia sulla quale, tramite una guarnizione di tenuta 38, è fissata la testata o piastra valvolata 24.

Nella parete del cilindro 22 è praticata una serie circolare di fori ciechi angolarmente equidistanti 40, 40a, 40b che sono paralleli all'asse del cilindro 22 e che si estendono in adiacenza della testata o piastra valvolata 24, almeno in ,corrispondenza della camera di compressione definita tra la testata 24 e lo stantuffo 18 {figura 1) del compressore.

Questi fori ciechi 40, 40a, 40b costituiscono una cavità di raffreddamento.

I fori 40, 40a, 40b sono intercollegati da condotti di comunicazione, tranne i fori 40a, 40b, che sono contigui e che non sono intercollegati.

In corrispondenza del foro 40a la piastra valvolata 24 presenta una luce d'entrata 42 alla quale è collegata la tubazione di raffreddamento 30 (o 32) (figura 1). In corrispondenza del foro cieco 40b la stessa piastra valvolata 24 presenta una luce d'uscita 44 alla quale è collegata la tubazione 32 (o 30) del circuito di raffreddamento.

Preferibilmente, come rappresentato, i condotti di intercomunicazione tra i fori ciechi 40, 40a, 40b sono costituiti da canali circonferenziali 46 praticati nella superficie, materializzata dalla flangia 36, di giunzione del cilindro 22 con la testata 24.

Ciascun foro cieco 40, 40a, 40b contiene un setto mediano, ad esempio, come rappresentato, sotto forma di una lamina 48 piantata in posizione diametrale nel relativo foro cieco.

I setti 48 si estendono sino alla vicinanza del fondo del relativo foro 40, 40a, 40b e lo suddividono in un percorso di andata ed in un percorso di ritorno del fluido di raffreddamento, che comunicano con rispettivi canali 46 opposti, tranne il caso del foro 40a, in cui il percorso di ritorno si inizia con la luce d'entrata 42, e tranne nel caso del foro 40b, il cui percorso di ritorno fa capo alla luce d'uscita 44.

Come si può constatare nella figura 3, nei fori ciechi 40, 40a, 40b il liquido di raffreddamento segue un percorso per così dire a labirinto ai fini di un efficace raffreddamento del cilindro 22 (figura 1) al di sotto della temperatura che esso assumerebbe, come nei compressori noti, in assenza del raffreddamento in questione.

Nella figura 4 è illustrata una variante della cavità di raffreddamento del cilindro.

II cilindro del compressore è designato con 122 e la sua testata o piastra valvolata è designata con 124.

Nella forma d'attuazione della figura 4 esiste una sola cavità anulare di raffreddamento, designata con 140, la quale è concentrica all'asse del cilindro 122, è praticata anche in questo caso a partire dalla sua superficie di giunzione con la testata 124 ed è a fondo cieco.

La cavità anulare 140 comunica con l'esterno tramite una luce d'entrata 142 ed una luce d'uscita 144 .

La luce d'entrata 142 è collegata alla tubazione di raffreddamento 30 (o 32} della figura 1 e la luce d'uscita 144 è collegata alla tubazione di raffreddamento 32 (o 30) della figura 1.

La luce d'entrata 142 è costituita da un foro laterale radiale situato in corrispondenza del fondo cieco della cavità 140; la luce d'uscita 144 è costituita da un foro praticato nella piastra valvolare 124.

Naturalmente, le funzioni delle due luci 142 e 144 potrebbero essere scambiate.

Per ottenere un lungo percorso di scambio termico del liquido di raffreddamento nella cavità 140, quest'ultima contiene un setto 148 che definisce un percorso indiretto del liquido dalla luce d'entrata 142 alla luce d'uscita 144.

Preferibilmente, il setto 148 è sotto forma di una lamina elicoidale incastrata nella cavità 140.

Si farà ora riferimento alla figura 5 per descrivere una prima forma d'attuazione dell'impianto .frigorifero che comprende un compressore ermetico come quello della figura 1, incorporante un cilindro raffreddato come quello delle figure 2 e 3 oppure come quello della figura 4.

L'impianto della figura 5 comprende un circuito frigorifero classico in cui un condensatore 50 è attraversato da una tubazione a serpentina 52 che continua la tubazione di mandata 26 e, attraverso un essiccatore 54, giunge ad un evaporatore 56.

Dall'evaporatore 56 il fluido frigorigeno allo stato gassoso ritorna al compressore attraverso la tubazione d'aspirazione 28.

Il percorso del fluido frigorigeno nell'impianto frigorifero è indicato dalle frecce FI.

Il cilindro 22 (figure 2 e 3) o 122 (figura 4) è raffreddato per mezzo di un circuito di raffreddamento nel quale circola un liquido di scambio termico con un fluido esterno a temperatura più bassa, preferibilmente con l'aria ambiente.

Nella figura 5 il circuito di raffreddamento del cilindro 22 o 122 parte dalla tubazione d'uscita 30 e fa capo ad un radiatore 58 di scambio termico con l'aria ambiente.

Nel radiatore 58 il liquido di scambio termico passa attraverso una serpentina 60 per poi ritornare alla tubazione 32 d'entrata nella cavità di raffreddamento del cilindro del compressore.

Il senso di circolazione del liquido di scambio termico è indicato dalle frecce F2. Il liquido di scambio 'termico contenuto nel circuito di raffreddamento può essere un fluido frigorigeno come quello utilizzato nel circuito frigorifero di cui fanno parte il condensatore 50 e l'evaporatore 56. In ogni caso, il circuito di raffreddamento di cui fa parte il radiatore 58 è così predisposto che il fluido frigorigeno vi rimanga allo stato liquido e ad una temperatura tale da produrre un raffreddamento efficace del cilindro 22 (figure 2 e 3) o del cilindro 122 (figura 4).

In alternativa, il liquido di scambio termico contenuto nel circuito di raffreddamento può essere un olio lubrificante uguale a quello contenuto nell'involucro ermetico 10 (figura 1) per la lubrificazione del compressore.

L'impiego, come liquido di scambio termico, del fluido frigorigeno o dell'olio di lubrificazione del compressore è del tutto preferibile al posto di un liquido di diversa natura, come l'acqua, poiché eventuali perdite di liquido attraverso la guarnizione 38 (figura 3) non sono suscettibili di contaminare il fluido frigorigeno che circola nell'impianto frigorifero.

Preferibilmente, per motivi d'economia il circuito esterno di raffreddamento che comprende il radiatore 58 di scambio termico con l'aria ambiente è così predisposto da determinare una circolazione del liquido di scambio termico secondo il principio del termosifone.

Qualora la circolazione a termosifone così ottenuta non fosse sufficiente, nel circuito di raffreddamento può essere interposta una pompa elettrica di circolazione forzata, indicata in linee a tratti in 62 nella figura 5.

La pompa 62 può essere così predisposta da determinare almeno per una parte del tempo una circolazione forzata del liquido di scambio termico, sotto il controllo di un termostato (non rappresentato) .

Si farà ora riferimento alla figura 6 per descrivere una seconda forma d'attuazione preferita dell'impianto frigorifero incorporante il motocompressore ermetico secondo l'invenzione.

Nella figura 6 le frecce F3 ... F7 indicano il senso di circolazione del fluido frigorigeno nell'impianto.

L'impianto comprende un condensatore 150 nel quale si estende una tubazione a serpentina suddivisa in due tratti 152a, 152b.

Il primo di questi due tratti 152a collega la luce di mandata del cilindro, tramite la tubazione di mandata 26, alla tubazione d'entrata 30 della cavità di raffreddamento del cilindro, passando attraverso il,primo tratto 152a della serpentina del condensatore 150 (frecce F3 e F4); il secondo tratto 152b della serpentina collega la tubazione d'uscita 32 della cavità di raffreddamento del cilindro del compressore all'essiccatore 54 e poi all'evaporatore 56, passando in una seconda parte del condensatore 150 (frecce F5 e F6).

Dall'evaporatore 56 il fluido frigorigeno allo stato gassoso ritorna al compressore attraverso la tubazione d'aspirazione 28 (freccia F7).

Il condensatore 150 è stato rappresentato schematicamente come un elemento unitario in cui le alette di raffreddamento, rappresentate schematicamente in 154, sono in comune al primo ed al secondo tratto di serpentina 152a, 152b, ma le due parti del condensatore 150 potrebbero essere del tutto distinte.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Motocompressore alternativo per impianti frigoriferi, comprendente un involucro ermetico (10) ed un gruppo motore-compressore (12) contenuto nell'involucro ed il cui compressore (16) comprende uno stantuffo (18), un cilindro (22; 122) nel quale lo stantuffo è mobile a va e vieni ed una testata vaivolata (24; 124) del cilindro, caratterizzato dal fatto che il cilindro (22; 122), almeno in adiacenza della testata (24; 124), presenta nella sua parete almeno una cavità di raffreddamento (40, 40a, 40b; 140) con una luce d'entrata (42; 142) ed una luce d'uscita (44; 144) alle quali fanno capo rispettive tubazioni di raffreddamento (30, 32) che si estendono all'esterno dell'involucro (10) per essere collegate ad un circuito esterno di circolazione di un fluido di raffreddamento del cilindro (22; 122).
2. 2. Motocompressore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la suddetta cavità di raffreddamento è costituita da una serie circolare di fori (40, 40a, 40b) praticati nella parete del cilindro (22), paralleli all'asse del cilindro ed intercollegati da condotti di comunicazione (46).
3. 3. Motocompressore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i suddetti fori di raffreddamento (40, 40a, 40b) sono fori ciechi, dal fatto che i condotti di intercomunicazione sono costituiti da canali circonferenziali (46) praticati nella suddetta superficie di giunzione del cilindro (22) con la testata (24), e dal fatto che ciascun foro cieco (40, 40a, 40b) contiene un setto mediano (48) che si estende sino alla vicinanza del fondo del foro e che suddivide il foro in un percorso di andata ed in un percorso di ritorno del fluido di raffreddamento comunicanti con rispettivi canali (46) opposti.
4. 4. Motocompressore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che due fori ciechi contigui (40a, 40b) sono privi di condotto di intercomunicazione ed uno dei percorsi di andata e di ritorno di uno di questi fori è collegato ad una delle suddette tubazioni di raffreddamento (30, 32) tramite una luce d'entrata (42) praticata nella testata (24), mentre l'altro dei percorsi di andata e di ritorno dell'altro di questi fori è collegato all'altra tubazione di.raffreddamento tramite una luce d'uscita (44) anch'essa praticata nella testata (24).
5. 5. Motocompressore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il cilindro (122) presenta nella sua parete una cavità anulare (140) di raffreddamento concentrica all'asse del cilindro (122), praticata a partire da una superficie di giunzione del cilindro con la testata (124) ed a fondo cieco, e dal fatto che la cavità anulare (140) contiene un setto (148) che definisce un percorso indiretto del fluido di raffreddamento da una luce d'entrata (142) ad una luce d'uscita (144) della cavità di raffreddamento.
6. 6. Motocompressore secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che il setto (148) è sotto forma di una lamina elicoidale incastrata nella cavità (140).
7. 7. Impianto frigorifero comprendente un motocompressore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 6, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre un circuito esterno di raffreddamento (60; 152a) al quale le suddette tubazioni di raffreddamento (30, 32) sono allacciate .
8. 8. Impianto frigorifero secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che il circuito esterno di raffreddamento (60) è un circuito contenente un liquido di scambio termico, il quale è chiuso attraverso le suddette tubazioni di raffreddamento (30, 32) e la o le cavità di raffreddamento (40, 40a, 40b; 140) del cilindro (22; 122), e tale circuito esterno include inoltre uno scambiatore di calore (58) nel quale il liquido di scambio termico cede calore ad un fluido esterno a temperatura più bassa.
9. 9. Impianto frigorifero secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che lo scambiatore di calore è un radiatore (58) di scambio termico con l'aria ambiente.
10. 10.Impianto frigorifero secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che il circuito esterno di raffreddamento (60) è così predisposto da determinare una circolazione del liquido di scambio termico almeno in parte secondo il principio del termosifone .
11. 11. Impianto frigorifero secondo la rivendicazione 9 oppure 10, caratterizzato dal fatto che nel circuito di raffreddamento è interposta una pompa di circolazione (62) così predisposta da determinare almeno per una parte del tempo una circolazione forzata del liquido di scambio termico.
12. 12. Impianto frigorifero secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 8 a 11, caratterizzato dal fatto che il liquido di scambio termico è un fluido frigorigeno come quello utilizzato nel circuito frigorifero .nel quale il motocompressore è interposto, e dal fatto che il circuito di raffreddamento (60) è così predisposto che il fluido frigorigeno vi rimanga allo stato liquido.
13. 13 .Impianto frigorifero secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 8 a 11, caratterizzato dal fatto che il liquido di scambio termico è un olio lubrificante uguale a quello contenuto nell'involucro ermetico (10) per la lubrificazione del compressore (16).
14. 14 .Impianto frigorifero secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che, in modo noto, la testata valvolata (24) del compressore (16) presenta una luce di mandata ed una luce di aspirazione di un fluido frigorigeno, dal fatto che l'impianto comprende, pure in modo noto, un condensatore (150), un evaporatore (56) ed un circuito chiuso nel quale circola il fluido frigorigeno e che include una tubazione che si estende dalla luce di mandata del cilindro del compressore all'evaporatore (56) passando attraverso il condensatore (150) e dal fatto che, per costituire il suddetto circuito esterno di raffreddamento utilizzando il fluido frigorigeno come fluido di raffreddamento, la suddetta tubazione del circuito di circolazione del fluido frigorigeno è suddivisa in due tratti un primo (152a) dei quali collega la luce di mandata del cilindro alla luce d'entrata (42; 142) della cavità (40, 40a, 40b; 140) di raffreddamento del cilindro passando attraverso una prima parte del condensatore (150) ed un secondo dei quali (152b) collega la luce d'uscita (44; 144) della cavità di raffreddamento all'evaporatore (56) passando attraverso una seconda parte del condensatore (150).
15. 15.Impianto frigorifero secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che la prima e la seconda parte, del condensatore sono costituite da due rispettivi condensatori distinti.
16. 16.Impianto frigorifero secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che la prima e la seconda parte del condensatore sono integrate in un unico condensatore (150).