BR102012025039A2 - aperfeiçoamentos de mancalização radial em um compressor alternativo de refrigeração - Google Patents

Abstract

aperfeiçoamentos de mancalização em um compressor alternativo de refrigeração. o compressor compreende: um bloco (10) carregando um cilindro (20) e um cubo de mancal (40) tendo uma primeira e uma segunda porçào extrema (40a, 40b) e definindo um mancal radial (41) no qual é alojado um eixo de manivela (50); e uma biela (60) acoplada a um pistào (30) alojado no cilindro (20) e tendo um olhal maior (61) montado em uma porçâlo extrema excêntrica (55) do eixo de manivela (50). cada uma das ditas porções extremas (40a, 40b) é definida por uma extensào de bucha (45, 46) fixada no interior do cubo de mancal (40) e tendo uma porção extrema (45a, 46a) projetante para fora do cubo de mancal (40), para ser elástica e radialmente deformada quando pressionada por uma confrontante porçâo do eixo de manivela (50), que apresente desvio de coaxialidade em relaçào ao eixo geométrico (xl) do mancal radial (41).

Description

"APERFEIÇOAMENTOS DE MANCALIZAÇÃO RADIAL, EM UM COMPRESSOR ALTERNATIVO DE REFRIGERAÇÃO" Campo da invenção A presente invenção diz respeito a aperfeiçoamentos introduzidos em regiões de mancai radial, associadas ao eixo de manivela de um compressor alternativo de refrigeração, hermético ou não, para permitir que referidas regiões de mancai radial sofram uma deformação controlada, para compensar, pelo menos em parte, os desvios no posicionamento nominal relativo das partes cooperantes, provocados por erros de alinhamento na fabricação ou na montagem de ditas partes cooperantes ou ainda pelas forças nelas atuantes e resultantes da operação do motor elétrico do compressor ou da compressão do gás refrigerante. Técnica anterior Uma construção convencional de compressor de refrigeração do tipo alternativo encontra-se ilustrada na figura 1 dos desenhos anexos e compreende, no interior de uma carcaça (não ilustrada), um bloco 10 que carrega um cilindro 20, no interior do qual atua, de forma alternativa, um pistão 30 . O bloco 10 ê ainda provido de um cubo de mancai 4 0 que define, internamente, um mancai radial 41 no qual é mancalizado um eixo de manivela 50 que incorpora uma porção extrema excêntrica 55, projetando-se para fora de uma primeira porção extrema 4 0a do cubo de mancai 4 0 e operativamente acoplada ao pistão 30, por meio de uma biela 60, e uma porção extrema livre 56 que se projeta para fora de uma segunda porção extrema 4 0b do cubo de mancai 4 0.

Em torno da porção extrema excêntrica 5 5 do eixo de manivela 50, é montado um olhai maior 61 da biela 60, cujo olhai menor 62 é acoplado ao pistão 30, por um pino de pistão 63. A porção extrema livre 56 do eixo de manivela 50, que se projeta para fora do cubo de mancai 40, é acoplada a um rotor 71 de um motor elétrico 70, tendo um estator 72 fixado ao bloco 10. O motor elétrico 70 faz girar, por seu rotor 71, o eixo de manivela 50, impulsionando o pistão 30, por meio da biela 60, em movimento alternativo. O extremo do cilindro 20, oposto à biela 60, é fechado por uma placa de válvulas (não ilustrada), provida de pelo menos uma válvula de sucção e uma válvula de descarga, de acordo com qualquer construção adequada, conhecida ou não do estado da técnica.

Um primeiro problema relacionado a esses compressores resulta do fato de, independentemente do tipo de processo, economicamente viável, empregado para realizar as usinagens no bloco 10, para a formação do cilindro 20 e do mancai radial 41, do eixo de manivela 50 e mesmo dos olhais da biela 60, ocorrerão sempre, em maior ou menor grau, erros de posição, como aqueles que causam algum tipo de perda de ortogonalidade entre o eixo geométrico do eixo de manivela 50 e o eixo geométrico do pistão 3 0 do conjunto montado.

Os erros de "atravessamento" acima mencionados são responsáveis por contatos localizados entre o pistão 30 e o cilindro 20, entre o pino de pistão 63 e o olhai menor 62 da biela 60, entre o olhai maior 61 da biela 60 e a porção excêntrica 55 do eixo de manivela 50 e ainda entre esse último e o mancai radial 41, usinado no cubo de mancai 40 do bloco 10.

Um segundo aspecto problemático, relacionado ao tipo de compressor aqui considerado e acima descrito, deve-se ao fato de que, durante a compressão do gás no cilindro 20, a força de compressão F, atuante contra o topo do pistão 30, ê transmitida à biela 60 e à porção excêntrica 55 do eixo de manivela 50, gerando deformações no conjunto mecânico, as quais causam o desalinhamento da porção excêntrica 55 do eixo de manivela 50 em relação ao eixo geométrico do olhai maior 61 da biela 60 e do eixo de manivela 50 em relação ao eixo geométrico do mancai radial 41, ampliando os problemas de contatos localizados acima mencionados, resultantes dos erros de posição na fabricação e montagem das partes componentes, e produzindo desgastes e elevado consumo de energia.

Nessa construção conhecida, durante a compressão do gás no cilindro 20, a força de compressão F, atuante contra o topo do pistão 30 é transmitida, pela biela 60, à porção extrema 61a do olhai maior 61, gerando uma reação na porção extrema excêntrica 55 do eixo de manivela 50, que ê transmitida, pelo eixo de manivela 50, ao mancai radial 41 do cubo de mancai 40, na primeira e na segunda porção extrema 40a, 40b desse último, nelas produzindo uma primeira e uma segunda força de reação Fl, F2, derivadas da força de compressão F, sendo a primeira força de reação Fl mais intensa e prejudicial â manutenção do filme de óleo entre o eixo de manivela 5 0 e o mancai radial 41, na primeira porção extrema 4 0a do cubo de mancai 40, a qual é posicionada mais próxima ao eixo geométrico de atuação da força de compressão F.

As forças acima mencionadas, na presença das folgas radiais entre o eixo de manivela 50 e o mancai radial 41, inerentes aos mancais de deslizamento, .produzem o assim chamado desalinhamento do eixo de manivela 50, fazendo com que, ao considerar-se uma situação ideal de elevada rigidez dos componentes do mecanismo, a primeira porção extrema 4 0a e, em grau bem menor, a segunda porção extrema 40b do cubo de mancai 40, sejam aquelas nas quais o mancai radial 41, suporta o carregamento e os momentos impostos ao cubo de mancai 40, o que provoca os mesmos problemas de desgaste por contato localizado e elevado consumo de energia, acima mencionados.

Um terceiro aspecto a ser considerado nesses compressores deve-se ao fato de, nas partidas do motor elétrico 70 com o estator 72 apresentando desvios de concentricidade em relação ao mancai radial 41, do cubo de mancai 40, e o rotor 71 apresentando erros de batimento radial, surgirem forças radiais magnéticas sobre o rotor 71, causando desgaste localizado no mancai radial 41, na segunda porção extrema 4 0b do cubo de mancai 40. Além desse Inconveniente, as maiores forças de contato, entre o eixo ie manivela 50 e a segunda porção extrema 40b do cubo de nancal 40, requerem um maior torque do motor 70 para Iniciar o movimento, ou seja, uma maior potência do notor, com aumento da tensão minima de partida. 3ão conhecidas construções nas quais é provida uma região gue pode ser radial e elasticamente deformada, na primeira porção extrema do cubo de mancai, região essa 3ue é obtida por uma ranhura ou recorte circunferencial provido no cubo de mancai. sfessa conhecida construção, a primeira porção extrema do :ubo de mancai pode apresentar uma certa complacência, podendo ser radial e elasticamente deformada pela pressão Localizada, exercida pela confrontante região do eixo de nanivela, na fase final do curso de compressão do pistão, le modo a acomodar-se à superfície do eixo de manivela, svitando um contato puntual e a interrupção do filme de 51eo espesso entre o eixo de manivela e o cubo de mancai ia primeira porção extrema desse último. \pesar de a referida construção anterior prover uma região complacente no cubo de mancai 40, ela trata apenas ia questão da interrupção do filme de óleo na primeira torção extrema 4 0a do cubo de mancai 40, na qual são aplicadas, pelo eixo de manivela 50, as maiores forças ierivadas da compressão do gãs refrigerante pelo pistão. •Ta condição operacional na qual a região complacente (com ieformação elástica controlada) da primeira porção extrema 4 0a do cubo de mancai 4 0 é elasticamente ieformada pela pressão exercida pelo eixo de manivela 50, esse último e, consequentemente, sua porção extrema 55 :endem a ocupar uma posição na qual seu eixo geométrico ipresenta certa inclinação em relação ao eixo geométrico Jo cubo de mancai 40 e do olhai maior 61 da biela 60. Sssa inclinação do eixo de manivela 50 e de sua porção excêntrica 55 tende a provocar a interrupção do filme de éleo na porção extrema 61a do olhai maior 61 da biela 60, voltada para o bloco 10. A complacência (deformação elástica) da primeira porção extrema 40a do bloco de mancai 40, conforme a construção anterior, não é capaz de eliminar o problema do desgaste acentuado na referida porção extrema do olhai maior 61 da biela 60 e nem a transmissão, por essa última, de esforços sobre o pistão 30, forçando-o radialmente contra o cilindro 20.

Outro aspecto não tratado pela referida construção anterior, é a questão aumento de torque do motor elétrico 70 e do desgaste por contato localizado na segunda porção extrema 4 0b do cubo de mancai 40, quando das partidas do motor elétrico 70 com o rotor 71 apresentando desvios de concentricidade em relação ao estator 72. A referida construção anterior está voltada apenas â manutenção do filme de óleo nos mancais radiais de um compressor alternativo de refrigeração, considerando somente o problema da deficiência de lubrificação e do desgaste acentuado na primeira porção extrema 40a do cubo de mancai 40.

Além da técnica anterior prover apenas. a possibilidade de complacência em uma região da primeira porção extrema 40a do cubo de mancai 40, ela necessita de operações adicionais de usinagem e de acabamento no bloco 10 para a formação da região capaz de apresentar a complacência e ainda para a formação das extensões de mancalização radial extremas a serem definidas no cubo de mancai 40. Deve ser ainda observado que a formação da região de complacência e das regiões de mancalização radial diretamente no bloco 10 é também custosa, exigindo ajustes dimensionais precisos nas operações de usinagem e acabamento para cada tipo de compressor, dificultando variações do usual formato cilíndrico das regiões de mancalização radial no cubo de mancai 40.

Em razão dos problemas de desgaste localizado, de consumo de energia elevado, do aumento da tensão de partida dos motores elétricos e da complexidade e da limitação das específicas operações de usinagem no bloco 10, passa a ser desejável a provisão de uma solução técnica, aplicável à mancalização do eixo de manivela de um compressor alternativo de refrigeração, e que possa eliminar ou pelo menos minimizar os inconvenientes causados pelo "atravessamento" do eixo, tanto na partida como durante a operação do compressor e ainda as complexas e especificas operações de usinagem do bloco 10 para cada modelo de compressor.

Sumário da Invenção Diante dos problemas operacionais acima discutidos, a presente invenção tem o objetivo genérico de prover aperfeiçoamentos de mancalização em um compressor alternativo de refrigeração, do tipo acima discutido, que permitam simplificar a provisão das regiões de mancalização e evitar ou pelo menos reduzir o desgaste, por contato localizado, das regiões de mancalização radial do eixo de manivela em relação às porções extremas do cubo de mancai.

De modo mais específico, a presente invenção tem o objetivo de evitar ou pelo menos reduzir o referido desgaste, compensando, pelo menos parcialmente, os desvios de coaxialidade, do eixo de manivela em relação ao mancai radial no cubo de mancai, e que são geralmente causados por desvios geométricos de fabricação e de montagem das referidas partes móveis cooperantes, pelas forças de compressão do gás refrigerante ou ainda pelas forças radiais magnéticas do rotor do motor elétrico, particularmente na partida desse último.

Um objetivo adicional e complementar da presente invenção é o de prover aperfeiçoamentos de mancalização, conforme acima mencionado, que permitam simplificar a provisão das regiões de mancalização e evitar ou pelo menos reduzir o desgaste por contato localizado das regiões de mancalização radial do eixo de manivela em relação ao olhai maior da biela, evitando ou pelo menos reduzindo o referido desgaste, compensando, pelo menos parcialmente, os desvios de coaxialidade, do eixo de manivela em relação ao olhai maior da biela.

Os aperfeiçoamentos em questão são aplicados a um compressor alternativo de refrigeração do tipo que compreende um bloco que carrega um cilindro, no qual é alojado um pistão, e um cubo de mancai definindo um mancai radial alojando um eixo de manivela tendo uma porção extrema excêntrica e uma porção extrema livre, as quais se projetam para fora, de uma primeira e de uma segunda porção extrema, respectivamente, do cubo de mancai. O compressor compreende ainda uma biela, tendo um extremo definindo um olhai maior que é montado na porção extrema excêntrica do eixo de manivela, e um extremo oposto acoplado ao pistão por um meio de acoplamento e um motor elétrico tendo um rotor montado à porção extrema livre do eixo de manivela e um estator fixado ao bloco, em torno do rotor.

De acordo com a presente invenção, a primeira e a segunda porção extrema do cubo de mancai são definidas, cada uma, por uma respectiva extensão de bucha fixada no interior do cubo de mancai e apresentando uma porção extrema, que se projeta axialmente para fora do cubo de mancai, de modo a ser elástica e radialmente deformada, para fora, quando pressionada por uma confrontante porção do eixo de manivela, que apresente um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico em relação ao eixo geométrico do mancai radial.

Ainda de acordo com a invenção, a porção extrema do olhai maior da biela, voltada para o bloco pode ser definida por uma extensão de bucha fixada no interior do olhai maior e apresentando uma porção extrema, que se projeta axialmente para fora do olhai maior, de modo a ser elástica e radialmente deformada, para fora, quando pressionada por uma confrontante porção do eixo de manivela, que apresente um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico em relação ao eixo geométrico do olhai maior . A construção proposta pela invenção permite que sejam substancialmente melhoradas as condições de mancalização não só do eixo de manivela como também de sua porção extrema excêntrica, no cubo de mancai e no olhai maior da biela, respectivamente, reduzindo desgastes localizados, perda de eficiência e aumento do torque de partida na operação do compressor.

Deve ser ainda observado que qualquer uma das referidas porções extremas do cubo de mancai e do olhai maior da biela, com espessura reduzida, pode ser facilmente obtida sem uso de usinagens especiais no bloco, no caso do cubo de mancai, e sem o uso de geometrias especiais no processo de compactação da biela produzida por sinterização, por meio da utilização de extensões de bucha fixadas no interior do cubo de mancai e do olhai maior, sendo que a deformação radial elástica de ditas porções extremas de espessura reduzida pode ocorrer devido ao contato direto das duas superfícies ou pela transferência de força através de um campo de pressões distribuídas, gerado no filme de óleo que separa, total ou parcialmente, as duas superfícies, efeito este conhecido por lubrificação elasto-hidrodinâmica.

Breve descrição dos desenhos A seguir a invenção será descrita fazendo-se referência aos desenhos anexos, dados a titulo exemplificativo e nos quais: A figura 1 representa uma vista, em corte vertical simplificado, de um compressor de refrigeração do tipo aqui considerado, com os mancais radiais, do eixo de manivela, construídos de acordo com a técnica anterior e ilustrando ainda, de forma amplificada, o eixo de manivela angularmente inclinado em relação ao eixo geométrico do mancai radial, definido no cubo de mancai, e ao eixo geométrico do olhai maior da biela; A figura 2 representa uma vista semelhante à da figura 1, mas ilustrando os mancais radiais, do eixo de manivela, construídos de acordo com a invenção, estando o eixo de manivela inclinado em relação ao eixo geométrico do cubo de mancai e do olhai maior da biela; A figura 3 representa um detalhe ampliado da parte da figura 2 que ilustra os mancais radiais do eixo de manivela; A figura 4 representa uma vista em corte vertical, parcial e simplificado, em escala ampliada, da porção do eixo de manivela que pressiona e deforma, elástica e radialmente para fora, a primeira porção extrema do cubo de mancai, construída segundo uma variante construtiva para a bucha, de acordo com a presente invenção; A figura 5 representa, de forma simplificada, uma vista frontal da região da primeira porção extrema do cubo de mancai ilustrada na figura 4, tendo sido dita vista tomada na direção da seta V da figura anterior, com o eixo ilustrado em linhas tracejadas; e A figura 6 representa uma vista em perspectiva esquemãtica da região de mancalização elasticamente deformada, ilustrada na figura 5.

Descrição deta1hada da Jaivenção . . · Conforme jã anteriormente descrito e ilustrado nas figuras 1 e 2 dos desenhos anexos, os aperfeiçoamentos de mancalização da presente invenção são aplicados a um compressor de refrigeração do tipo que compreende, no interior de uma carcaça (não ilustrada), um bloco 10 definindo, geralmente em uma única peça fundida, um cilindro 20, tendo um eixo geométrico Z, e um cubo de mancai 40 que define, internamente, um mancai radial 41 tendo um eixo geométrico XI.

Um eixo de manivela 50, tendo um eixo geométrico Yl, é montado no interior do mancai radial 41 do cubo de mancai 40 e tem uma porção extrema excêntrica 55, com eixo geométrico Y2 que se projeta para fora de uma primeira porção extrema 4 0a do cubo de mancai 40, e uma porção extrema livre 56 que se projeta para fora de uma segunda porção extrema 40b do cubo de mancai 40.

Um pistão 3 0 é alojado no cilindro 20, para ser ai deslocado, em movimento alternativo, por uma biela 60 que tem um extremo definindo um olhai maior 61, montado em torno da porção extrema excêntrica 55 do eixo de manivela 50, e um extremo oposto carregando um meio de acoplamento 62 para permitir o acoplamento da biela 60 ao pistão 30. O meio de acoplamento 62 pode tomar a forma de um olhai menor 62a, de uma junção esférica (não ilustrada) ou de qualquer outro meio que realize o acoplamento biela-pístão.

Na construção ilustrada, o olhai menor 62a é acoplado ao pistão 30, por meio de um pino de pistão 63, sendo o eixo de manivela 50 rotativamente acionado por um motor elétrico 70 que compreende um rotor 71, montado à porção extrema livre 56 do eixo de manivela 50, e um estator 72 fixado ao bloco 10, em torno do rotor 71.

Conforme acima mencionado, o pino de pistão 63 e o olhai menor 62a da biela 60 podem ser substituídos por um conjunto de pistão-haste de junção esférica, ou qualquer outro arranjo de acoplamento, sem que se fuja do conceito construtivo da presente invenção.

As partes de bloco 10 e de eixo de manivela 50 podem ser construídas em qualquer material adequado e bem conhecido da técnica como, por exemplo, ligas de alumínio ou de ferro fundido para o bloco 10 e ligas de aço ou ferro fundido para o eixo de manivela 50.

Apesar de a figura 3 não ilustrar o cilindro, o pistão, parte da biela e o motor elétrico, deve ser entendido que tais partes foram suprimidas apenas por razões de simplificação da referida figura, já que fazem parte do tipo de compressor no qual são aplicados os aperfeiçoamentos de mancalização em questão.

Em uma condição ideal de montagem e operação do compressor (não ilustrada nos desenhos), o eixo geométrico Y1 do eixo de manivela 50 é coincidente com o eixo geométrico XI do mancai radial 41 do cubo de mancai 40 e o eixo geométrico X2 do olhai maior 61 da biela 60 é coincidente com o eixo geométrico Y2 da porção extrema excêntrica 55 do eixo de manivela 50 . Nessa condição ideal, os eixos geométricos Y1 e Y2 do eixo de manivela 50 e de sua porção extrema excêntrica 55 são ortogonais ao eixo geométrico Z do cilindro 20.

Conforme já mencionado na introdução do presente relatório, ocorrerão sempre, em maior ou menor grau, erros de posição na construção dos componentes e na montagem do compressor, que provocam algum tipo de desalinhamento dos eixos geométricos Y1 e Y2 do eixo de manivela 50 e de sua porção extrema excêntrica 55 em relação aos eixos geométricos XI e X2 do mancai radial 41 e do olhai maior 61 da biela 6 0 e ainda a perda de ortogonalidade entre os eixos geométricos Y1 e Y2 do eixo de manivela 50 e de sua porção extrema excêntrica 5 5 em relação ao eixo geométrico Z do cilindro 20.

Além dos erros de posição acima mencionados, devem ser considerados ainda os efeitos da força de compressão F transmitida à porção extrema excêntrica 55 do eixo de manivela 50 e que tende a provocar deformações dos componentes do mecanismo e o desalinhamento entre os eixos geométricos das partes envolvidas nessas regiões de mancalização, os quais provocam desgaste e consumo em níveis elevados, conforme já mencionado anteriormente.

Aos problemas acima, relacionados aos erros de posição e às forças de compressão, pode ser somado o problema do desalinhamento das porções de eixo de manivela 5 0 em relação ao mancai radial 41 e ao olhai maior 61, quando da partida do motor elétrico 70 com seu estator 72 apresentando desvios de concentricidade em relação ao mancai radial 41, definido no cubo de mancai 40.

Os referidos erros de posição e de coaxialidade, entre o estator 72 e o mancai radial 41, e ainda as forças de compressão do gás refrigerante, provocam o "atravessamento" do eixo de manivela 5 0 e de sua porção extrema excêntrica 55, respectivamente, no interior do mancai radial 41 e do olhai maior 61 da biela 60, conforme ilustrado nas figuras 1, 2 e 3.

Nas construções convencionais das partes de mancalização radial, conforme ilustrado na figura 1, o "atravessamento" do eixo de manivela 50 e de sua porção extrema excêntrica 55, no interior do mancai radial 41 e do olhai maior 61 da biela 60, respectivamente, faz com que o eixo de manivela 50 tenha porções circunferenciais de sua superfície, com pequenas dimensões, nas direções axial e circunferencial, apoiadas apenas em regiões circunferenciais extremas, de pequenas dimensões, axial e circunferencial, da primeira e da segunda porção extrema 40a, 40b do cubo de mancai 40, e da porção extrema 61a do olhai maior 61 da biela 60, pois essas regiões de contato mútuo ou de mancalização praticamente pontual, sob "atravessamento" do eixo de manivela, não se acomodam ao desalinhamento angular do eixo em relação à parte de mancai radial que o apõia.

Mesmo nos casos em que é provida, na primeira porção extrema 4 0a do cubo de mancai 4 0 uma região radial e elasticamente deformãvel e obtida por uma ranhura ou recorte circunferencial provido no·cubo,de mancai 40, só é visada a questão da interrupção do filme de óleo na primeira porção extrema 40a do cubo de mancai 40, na qual são aplicadas, pelo eixo de manivela 50, as maiores forças derivadas da compressão do gãs refrigerante pelo pistão.

Entretanto, a provisão de uma região de complacência na primeira porção extrema 4 0a do cubo de mancai 4 0 não trata da questão do aumento de torque do motor elétrico 70 e do desgaste por contato localizado na segunda porção extrema 40b do cubo de mancai 40, quando das partidas do motor elétrico 70 com o rotor 71 apresentando desvios de concentricidade em relação ao estator 72.

Além do fato de a técnica anterior prover apenas a possibilidade de complacência em uma região da primeira porção extrema 40a do cubo de mancai 40, ela necessita de operações adicionais de usinagem no bloco 10 para a formação da região capaz de apresentar a complacência e ainda das extensões de mancalização radial extremas a serem definidas no cubo de mancai 40. O desgaste localizado, produzido pela condição operacional de "inclinação" do eixo de manivela 50, é elevado e ainda responsável por perda de eficiência em razão da ruptura do filme de óleo em referidas regiões de mancalização de área reduzida, exigindo, muitas vezes, a utilização de óleo de alta viscosidade ou mancais com maior capacidade de carga, o que tende a aumentar as perdas por atrito viscoso.

De acordo com a presente invenção, a primeira e a segunda porção extrema 40a, 40b do cubo de mancai 40 são definidas, cada uma, por uma respectiva extensão de bucha 45, 46, fixada no interior do cubo de mancai 40 e apresentando uma porção extrema 45a, 46a, que se projeta axialmente para fora do cubo de mancai 40, de modo a ser elástica e radialmente deformada, para fora, quando pressionada por uma confrontante porção do eixo de manivela 50, quando este apresentar um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico Y1.em- relação ao eixo geométrico XI do mancai radial 41. O dimensionamento da espessura radial e da extensão axial das referidas porções extremas 45a, 46a das extensões de bucha 45, 46, é feito de modo a permitir uma desejada deformação radial de ditas porções extremas 45a, 46a, necessária e suficiente para minimizar ou eliminar completamente as regiões de contato mútuo do eixo de manivela 50 com o mancai radial 41, na já mencionada condição de "atravessamento" do eixo de manivela 50.

Em outras palavras, as porções extremas 45a, 46a das extensões de bucha 45, 4 6 definem, cada uma, com uma confrontante parte do eixo de manivela 50 e na condição elasticamente deformada, uma região de superfícies confrontantes CR, tendo dimensões, nas direções axial e circunferencial, capazes de manter, em ditas regiões, um filme de óleo que separa, pelo menos parcialmente, as superfícies formadoras de dita região de superfícies confrontantes CR.

As regiões de complacência, nas porções extremas do cubo de mancai 40, permitem que a deformação radial das buchas 45, 46, produza uma região de superfícies confrontantes CR que tenha suas dimensões, axial e circunferencial, aumentadas de uma condição nominal de tangência linear entre ditas partes, para uma condição de apoio por extensões, axial e circunferencial, suficientes para impedir a interrupção do filme de óleo.

Conforme ilustrado nas figuras 4, 5 e 6, a região de superfícies confrontantes CR da porção extrema 45a deformada, entre o eixo de manivela 5 0 e a extensão de bucha 45, na primeira porção extrema 4 0a do cubo de mancai 40, toma uma forma aproximadamente semi-elíptica, com sua borda extrema coincidente com a borda marginal da adjacente porção extrema 45a da respectiva extensão de bucha 45. Deve ser entendido que as regiões de superfícies confrontantes, entre o eixo de manivela 50 e a extensão de bucha 46 na segunda porção extrema 40b do cubo de mancai 40 apresentam, de acordo com a invenção, a mesma configuração ilustrada nas figuras 5 e 6.

Assim, pode ser dito que as regiões de superfícies conf rontantes CR, entre o eixo de manivela 50 e as extensões de bucha 45, 46 do mancai radial 41, na primeira e na segunda porção extrema 40a, 40b do cubo de mancai 40, tomam uma forma aproximadamente semi-elíptica, com sua borda extrema coincidente com a borda marginal da adjacente porção extrema 45a, 46a da respectiva extensão de bucha 45, 46.

Assim, a solução proposta pela invenção permite aumentar a área efetiva de mancalização entre as referidas partes relativamente móveis, de eixo de manivela 50 e de mancai radial definido pelas extensões de bucha 45, 46, de uma condição de contato tangencial em peças idealmente rígidas, segundo uma linha em arco circunferencial, para uma condição na qual o referido contato passa a ocorrer segundo uma região de superfícies confrontantes CR, aumentada nas direções axial e circunferencial. O aumento da dimensão axial das regiões de superfícies confrontantes CR, entre as partes do eixo de manivela 50 e das partes de mancai radial 41, por meio da deformação radial elástica das porções extremas 45a, 46a das extensões de bucha 45, 46, proporciona uma melhor mancalização para o eixo de manivela 50 em suas inevitáveis condições de "atravessamento", eliminando desgastes localizados e perda de eficiência por ruptura dos filmes de óleo, com transformação de atrito metal-metal para atrito viscoso, nas referidas regiões de superfícies confrontantes CR dos pares tribológicos.

As dimensões, nas direções axial e circunferencial, das referidas porções extremas deformáveis elasticamente, são determinadas pelas características de projeto do compressor, tamanho e condições de operação do compressor e das tolerâncias dimensionais admitidas no processo de fabricação e de montagem.

Considerando o bloco 10 como sendo usualmente produzido em uma liga metálica fundida, sua conformação interna para recebimento e retenção das extensões de bucha 45, 46 pode ser feita por meio de usinagem do bloco 10. Conforme ilustrado nas figuras 2 e 3, o bloco 10 tem sua região extrema, da qual se projeta a porção extrema excêntrica 55 do eixo de manivela 50, usinada para a formação de um rebaixo 11 em torno do mancai radial 41, no interior do qual é alojado um mancai axial 80, para suportar o peso do eixo de manivela 50 e do rotor 71 e pode apresentar qualquer construção adequada, do tipo de rolamento ou de deslizamento.

Entretanto, apesar de a porção extrema 45a, 46a, da extensão de bucha 45, 46, poder apresentar a mesma espessura radial do restante da extensão de bucha 45, 46, é possível prover as porções extremas 45a, 46a, projetantes axialmente para fora do cubo de mancai 40, com espessura radial reduzida em relação ao seu maior diâmetro, nos casos em que a espessura radial exigida para as extensões de bucha 45, 46, for maior do que aquela necessária para prover, às suas respetivas porções extremas 45a, 46a, a desejada capacidade de deformação elástica, quando pressionadas por uma confrontante porção do eixo de manivela 50, que apresente um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico em relação ao eixo geométrico da respectiva parte de mancai radial 41. Deve ser entendido que a referida espessura reduzida pode ser constante ou variável, dependendo das características de projeto do compressor. A fixação das extensões de bucha 45, 46, no interior do cubo de mancai 40, pode ser feita de diferentes maneiras. Conforme ilustrado nas figuras 2 e 3, o cubo de mancai 40 pode ser internamente provido de um ressalto circunferencial interno e mediano 48, configurado para definir um batente para as extensões de bucha 45, 46. Entretanto, deve ser entendido que a primeira e a segunda porção extrema 4 0a, 4 0b do cubo de mancai 4 0 podem ser definidas por respectivas extensões de bucha 45, 46 formadas em uma única peça -tubular- com extensão longitudinal compatível com a extensão longitudinal do cubo de mancai 40. Em uma variante construtiva também não ilustrada, podem ser providas duas extensões de bucha, em peças separadas, mas que seriam mutua e axialmente confrontantes na região mediana interna do cubo de mancai.

Nesses dois casos, não é provido o ressalto circunferencial interno e mediano 48 ilustrado na construção das figuras 2 e 3. O uso das extensões de bucha 45, 4 6 favorece o uso de materiais alternativos ao ferro, fundido ou sinterizado, ou às ligas de alumínio ou de níquel como, por exemplo, os materiais poliméricos, ligas de ferro ou de níquel com propriedades auto-lubrificantes, recobrimentos especiais que se viabilizam economicamente pela aplicação localizada nestes componentes.

Na construção ilustrada nas figuras 2 e 3, as extensões de bucha 45, 46, são formadas em um único material que, conforme acima mencionado, pode ser em ligas de ferro, ligas de alumínio ou de níquel ou mesmo em materiais poliméricos. No caso de o material ser definido em ligas metálicas, particularmente em ligas de ferro ou de níquel, ele pode ser formado de modo a apresentar características auto-lubrificantes definidas, por exemplo, pela dispersão de material lubrificante sólido não metálico na matriz metálica.

As extensões de bucha 45, 46, podem ser ainda formadas em um único material definido por um polímero de engenharia, adequadamente dimensionado para operar como mancai radial e ainda definir as projeções axiais externas ao cubo de mancai, responsáveis pela definição das regiões de complacência quando do desvio de coaxialidade entre o eixo de manivela 50 e o eixo geométrico XI do mancai radial 41.

Independentemente do tipo de material utilizado para a formação das extensões de bucha 45, 46, o dimensionamento da espessura radial e da extensão axial das referidas porções extremas 45a, 46a, é feito conforme já mencionado anteriormente, para permitir a desejada deformação radial de ditas porções extremas 45a, 46a, na condição de "atravessamento" do eixo de manivela 50.

Além dos aspectos construtivos acima, deve ser entendido que as extensões de bucha 45, 46, quando formadas em ligas metálicas, podem receber tratamento superficial redutor de desgaste, tal como nitretação, e/ou redutor de coeficiente de atrito, tal como deposição de carbono diamantado (DLC-Diamond Like Carbon) ou outro material por deposição física (PVD-Physical Vapour Deposition).

As extensões de bucha podem ser ainda construídas em mais de um material como, por exemplo, compreendendo uma camada interna anti-fricção AP, obtida em material polimérico tal como, por exemplo, PTFE -politetrafluoretileno, alojada e retida no interior de uma camisa S em material metálico e a ser igualmente fixada no interior do cubo de mancai 40, conforme esquematicamente ilustrado nas figuras 4 e 5.

Ainda de acordo com as figuras 2 e 3, a porção extrema do olhai maior 61 da biela 60, voltada para o bloco 10, pode ser definida por uma extensão de bucha 6 5 fixada no interior do olhai maior 61 e apresentando uma porção extrema 65a, que se projeta axialmente para fora do olhai maior 61, de modo a ser elástica e radialmente deformada, para fora, quando pressionada por uma confrontante porção da porção extrema excêntrica 55 do eixo de manivela 50, que apresente um desvio de coaxial idade de seu eixo geométrico Y2 em relação ao eixo geométrico X2 do olhai maior 61.

Conforme já descrito em relação ao mancai radial 41, a porção extrema 65a da extensão de bucha 65 define, com a confrontante porção da porção extrema excêntrica 55 do eixo de manivela 50 e na condição elasticamente deformada, uma região de superfícies confrontantes CR, tendo dimensões, nas direções axial e circunferencial, capazes de manter, em ditas regiões, utn filme de óleo que separa, pelo menos parcialmente, as superfícies formadoras de dita região de superfícies confrontantes CR. A porção extrema 65a da extensão de bucha 65 pode apresentar uma mesma espessura radial do restante da. extensão de bucha 65, ou uma espessura radial reduzida, conforme já descrito com relação âs extensões de bucha 45, 46 associadas ao mancai radial 41.

Também conforme já descrito em relação às extensões de bucha 45, 46 do mancai radial 41, a região de superfícies conf rontantes CR, no caso da extensão de bucha 6 5 do olhai maior 61, toma uma forma aproximadamente semi-elíptica, com sua borda extrema coincidente com a adjacente borda marginal da porção extrema 65a da respectiva extensão de bucha 65 montada no interior do olhai maior 61.

Também conforme já descrito anteriormente para as extensões de bucha 45, 46 do mancai radial 41, a porção extrema 65a da referida extensão de bucha 65 pode apresentar uma espessura radial reduzida em relação àquela do restante da respectiva extensão de bucha 65, podendo ser essa espessura reduzida constante ou de valor variável.

Deve ser ainda entendido que a extensão de bucha 6 5 do olhai maior 61 pode ser confeccionada da mesma maneira e com as mesmas variações de material já descritas acima em relação às extensões de bucha 45, 46, do cubo de mancai 4 0 .

Deve ser ainda observado que as variantes construtivas aqui descritas podem ser apresentadas individualmente, em construções particulares, ou ainda combinadas, parcial ou totalmente entre si.

Apesar de a invenção ter sido aqui descrita com referência à construção ilustrada nos desenhos anexos, deve ser entendido que os aperfeiçoamentos em questão podem ser aplicados a outras possíveis construções de compressor, sem que se fuja do conceito inventivo definido nas reivindicações que acompanham o presente relatório.

Claims (16)

1- Aperfeiçoamentos de mancalização em um compressor alternativo de refrigeração do tipo que compreende: um bloco (10) carregando um cilindro (20) e um cubo de mancai (40) definindo um mancai radial (41); um eixo de manivela (50) montado no mancai radial (41) e tendo uma porção extrema excêntrica (55) e uma porção extrema livre (56) que se projetam para fora de uma primeira e de uma segunda porção extrema (40a, 40b) , respectivamente, do cubo de mancai (4 0) ; um pistão (3 0) alojado no cilindro (20) ; uma biela (60) acoplando a porção extrema excêntrica (55) do eixo de manivela (50) ao pistão (30) , ditos aperfeiçoamentos sendo caracterizados pelo fato de a primeira e a segunda porção extrema (40a, 40b) do cubo de mancai (40) serem definidas, cada uma, por uma respectiva extensão de bucha (45, 46) fixada no interior do cubo de mancai (40) e apresentando uma porção extrema (45a, 46a), que se projeta axialmente para fora do cubo de mancai (40) , de modo a ser elástica e radialmente deformada, para fora, quando pressionada por uma confrontante porção do eixo de manivela (50) , que apresente um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico (Yl) em relação ao eixo geométrico (XI) do mancai radial (41) .

2- Aperfeiçoamentos de mancalização, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de as porções extremas (45a, 46a) das extensões de bucha (45, 46) definirem, cada uma, com uma confrontante parte do eixo de manivela (50) e na condição elasticamente deformada, uma região de superfícies confrontantes (CR), tendo dimensões, nas direções axial e circunferencial, capazes de manter, em ditas regiões, um filme de óleo que separa, pelo menos parcialmente, as superfícies formadoras de dita região de superfícies confrontantes (CR).

3- Aperfeiçoamentos de mancalização, de acordo com a reivindicação 2, caracterizados pelo fato de a porção extrema (45a, 46a) da extensão de bucha (45, 46) apresentar mesma espessura radial do restante da extensão de bucha (45, 46).

4- Aperfeiçoamentos de mancalização, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 ou 3, caracterizados pelo fato de a região de superfícies confrontantes (CR) tomar uma forma aproximadamente semi-elíptica, com sua borda extrema coincidente com a borda marginal da adjacente porção extrema (45a, 46a) da respectiva extensão de bucha (45, 46).

5- Aperfeiçoamentos de mancalização, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizados pelo fato de as extensões de bucha (45, 46) definirem partes extremas de uma única peça.

6- Aperfeiçoamentos, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, e com a biela (60) tendo um olhai maior (61) montado em torno da porção extrema excêntrica (55) do eixo de manivela (50) e sendo acoplada, por ura extremo oposto, ao pistão (30), caracterizados pelo fato de a porção extrema do olhai maior (61) da biela (60) , voltada para o bloco (10) ser definida por uma extensão de bucha (65) fixada no interior do olhai maior (61) e apresentando uma porção extrema (65a), que se projeta axialmente para fora do olhai maior (61) , de modo a ser elástica e radialmente deformada, para fora, quando pressionada por uma confrontante porção da porção extrema excêntrica (55) do eixo de manivela (50), que apresente um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico (Y2) em relação ao eixo geométrico (X2) do olhai maior (61).

7- Aperfeiçoamentos de mancalização, de acordo com a reivindicação 6, caracterizados pelo fato de a porção extrema (65a) da extensão de bucha (65) definir, com a confrontante porção extrema excêntrica (55) do eixo de manivela (50) e na condição elasticamente deformada, uma região de superfícies confrontantes (CR), tendo dimensões, nas direções axial e circunferencial, capazes de manter, em ditas regiões, um filme de óleo que separa, pelo menos parcialmente, as superfícies formadoras de dita região de superfícies confrontantes (CR).

8- Aperfeiçoamentos de mancalização, de acordo com a reivindicação 7, caracterizados pelo fato de a porção extrema (65a) da extensão de bucha (65) apresentar mesma espessura radial do restante da extensão de bucha (65).

9- Aperfeiçoamentos de mancalização, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizados pelo fato de a região de superfícies conf rontantes (CR) tomar uma forma aproximadamente semi-elíptica, com sua borda extrema coincidente com a adjacente borda marginal de uma das partes de mancai radial (40a, 40b, 45a, 46a) e de olhai maior (61).

10- Aperfeiçoamentos de mancalização, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizados pelo fato de a porção extrema (45a, 46a, 65a) de cada extensão de bucha (45, 46, 65) apresentar espessura radial reduzida em relação àquela do restante da respectiva extensão de bucha (45, 46, 65).

11- Aperfeiçoamentos de mancalização, de acordo com a reivindicação 10, caracterizados pelo fato de a espessura radial reduzida da porção extrema (45a, 46a, 65a) de pelo menos uma das extensões de bucha (45, 46, 65) ser constante.

12- Aperfeiçoamentos de mancalização, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizados pelo fato de pelo menos uma das extensões de bucha (45, 46, 65) ser confeccionada em uma liga metálica selecionada dentre ferro, alumínio e níquel.

13- Aperfeiçoamentos de mancalização, de acordo com a reivindicação 12, caracterizados pelo fato de pelo menos uma das extensões de bucha (45, 46, 65) ser confeccionada em material auto-lubrificante definido por uma matriz em liga metálica incorporando uma dispersão de lubrificante sólido não metálico.

14- Aperfeiçoamentos de mancalização, de acordo com a reivindicação 12, caracterizados pelo fato de pelo menos uma das extensões de bucha (45, 46, 65) ser provida de um tratamento superficial redutor de desgaste e/ou de coeficiente de atrito.

15- Aperfeiçoamentos de mancalização, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizados pelo fato de pelo menos uma das extensões de bucha (45, 46, 65) ser formada em um único material definido por um polímero de engenharia.

16- Aperfeiçoamentos de mancalização, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizados pelo fato de pelo menos uma das extensões de bucha (45, 46, 65) compreender uma camada interna anti-fricção (AF), obtida em material polimérico e alojada e retida no interior de uma camisa <S) em material metálico e a ser fixada no interior do cubo de mancai (40).