BR102012026729A2 - Tubo de descarga para compressor - Google Patents

Abstract

TUBO DE DESCARGA PARA COMPRESSOR A presente invenção refere-se a um tubo de descarga para compressores, o qual é dotado de características técnicas inovadoras capazes de reduzir a transferência de vibrações para a carcaça do compressor, e capazes de obter a redução/atenuação do espectro de frequência dos ruídos gerados pelas condições de trabalho dos mecanismos de compressão.

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção para “TUBO DE DESCARGA PARA COMPRESSOR”.

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um tubo de descarga para compressores, em especial aqueles destinados a sistemas de refrigeração de ar e equipamentos refrigeradores do tipo geladeira e freezers. Mais particularmente, a presente invenção refere-se a um tubo de descarga de fluido refrigerante dotado de características técnicas e inovadoras capazes de reduzir a transferência de vibrações para a carcaça do compressor e, mais particularmente, obter a redução/atenuação do espectro de frequência dos ruídos gerados pelas condições de trabalho dos mecanismos de compressão.

Fundamentos da Invenção

Como é do conhecimento geral da técnica, sabe-se que os compressores são equipamentos que compreendem uma série de dispositivos e mecanismos acomodados dentro de uma carcaça fechada, os quais são responsáveis por alterar a pressão de um fluido de trabalho que circula o sistema de refrigeração onde o referido compressor está instalado.

Especialmente com relação aos compressores do tipo alternativo, a referida pressão do fluido de trabalho é alternada em virtude da mudança cíclica e controlada do volume da câmara de compressão, dentro da qual o fluido de trabalho é comprimido normalmente pelo movimento recíproco de um pistão.

Nestes casos, observa-se que praticamente todos os mecanismos e dispositivos internos do compressor que são móveis acarretam na geração de vibrações e consequentemente ruídos. Assim, como é do conhecimento dos técnicos no assunto, o atual estado da técnica revela uma pluralidade de concretizações destinadas à tentar obter a minimização e/ou eliminação dessas vibrações e ruídos que logicamente são indesejáveis nos sistemas e equipamentos de refrigeração.

Dentre as concretizações conhecidas no estado da técnica existem algumas que são aplicadas nas linhas de descarga do compressor. Isso porque, as linhas de descargas dos compressores, em particular nos compressores alternativos, compreendem um tubo de descarga que é destinado a conduzir o fluido de trabalho comprimido do cilindro de compressão em direção ao sistema ou equipamento de refrigeração. Como é possível constatar esse tubo de descarga é solidário à câmara de compressão e à carcaça do compressor e, dessa forma, as excitações oriundas cabeçote e do mecanismo bielamanivela são transmitidas à carcaça justamente pelo tubo de descarga, gerando ruídos indesejáveis.

Observa-se, em alguns casos, que o tubo de descarga como parte constituinte do filtro acústico de descarga tem também a função de abafador dos ondas acústicas

2/6 formadas pelo fluxo de gás refrigerante. No entanto, sempre estes tubos de descarga têm a função de filtros estruturais, reduzindo (ou aumentando) a magnitude das ondas acústicas estruturais que se propagam do bloco do compressor para a carcaça. Como deve ser apreciado pelos técnicos no assunto, essas concretizações do estado da técnica revelam o inconveniente de montagem, manutenção e eficiência, uma vez que, todos eles utilizam elementos complementares destinados especificamente para tentar amenizar as vibrações e seus efeitos.

Mais particularmente, nota-se que os tubos de descarga apresentam uma configuração formada por segmentos, normalmente retilíneos, entre os quais se encaixam elementos curvilíneos para permitir que se forme um caminho entre o cabeçote ou uma câmara acústica do bloco até a carcaça e a fim de se reduzir as tensões do tubo quando submetido a deslocamentos do kit do compressor, como, por exemplo, no transporte de compressores. Um exemplo desse tipo de concretização do estado da técnica pode ser observado no documento US 6537041, o qual revela um compressor cujo tubo de descarga compreende um elemento elástico entre dois segmentos do tubo, aumentando a tensão no mesmo e, dessa forma, obtendo a atenuação da vibração e do ruído.

Apesar de possivelmente resultar em certa redução dos níveis de vibração, é evidente que esse tipo de concretização é relativamente mais complexa, o que acarreta em dificuldades de montagem e confiabilidade do compressor e, consequentemente, em aumento de custos do produto final.

Adicionalmente, destaca-se que o estado da técnica carece de soluções práticas e funcionais capazes de obter uma adequada atenuação dos níveis de vibração que são transferidos para a carcaça do compressor através do tubo de descarga sem, com isso, necessitar de elementos e mecanismos adicionais aos já utilizados nos compressores convencionais.

Diante de todo o acima exposto, observa-se que o estado da técnica realmente precisa de uma solução que efetivamente assegure a adequada redução da transmissão de energia vibratória do kit para a carcaça durante o funcionamento do compressor, sendo tal solução passível de ser aplicada de modo a simplificar, ainda, as linhas de fabricação e montagem em virtude da eliminação da necessidade do uso de componentes adicionais para a formação dos tubos de descarga.

Objetivos da Invenção

Assim, com base no acima exposto, é um dos objetivos da presente invenção prover um tubo de descarga para compressores, em especial aqueles utilizados em sistemas e equipamentos de refrigeração, sendo compreendido por características técnicas e funcionais totalmente inovadoras capazes de amenizar significativamente os níveis de vibrações que são transmitidas à carcaça do compressor por meio do referido tubo de

3/6 descarga.

Mais particularmente, é objetivo da presente invenção um tubo de descarga aplicado em compressores, o qual compreende uma configuração estrutural inovadora que permite sintonizar o tubo de modo a obter a atenuação segura e eficaz das regiões de espectro de frequência de ruído que sejam críticas para o compressor, notadamente as bandas de 1/3 de oitava a partir de 2500Hz.

Ainda, a presente invenção tem por objetivo um tubo de descarga para compressores que é dotado de pelo menos um segmento constituído por uma sequencia de sub-segmentos curvos com raios e ângulos definidos que asseguram a redução da transmissão de forças para a carcaça do compressor, sendo tal fenômeno oriundo da atenuação reativa que ocorre em virtude da configuração estrutural do tubo de descarga da presente invenção.

Também é um dos objetivos da presente invenção prover um compressor para sistemas e equipamentos de refrigeração, sendo compreendido por ao menos um tubo de descarga com configuração estrutural dotada de pelo menos um segmento constituído por uma sequência de sub-segmentos curvos com raios definidos que asseguram a redução da transmissão de forças para a carcaça do compressor.

Sumário da Invenção

Estes e outros objetivos da presente invenção são integralmente alcançados por meio do tubo de descarga para compressor ora revelado, o qual diferencia-se dos demais tubos de descarga convencionais pelo fato de compreender pelo menos um segmento, disposto em pelo menos um trecho de seu comprimento, que possui pelo menos uma sequência de curvaturas.

De acordo com a invenção em questão, o referido segmento provido de uma sequência de curvaturas pode ser disposto entre entre duas câmaras de expansão, pelo menos uma câmara de expansão e a extremidade final do referido tubo de descarga, ou entre a extremidade inicial do referido tubo de descarga e pelo menos uma câmara de expansão, ou ainda, dispostas ao longo do referido tubo de descarga.

Opcionalmente, o referido segmento provido de uma sequência de curvaturas pode ainda ser disposto entre a extremidade inicial e a extremidade final do referido tubo de descarga.

Também de acordo com os conceitos primordiais da invenção em questão, é possível observar que as ditas curvaturas compreendem raios definidos em função do raio de curvatura e o ângulo que a projeção da curvatura forma com o eixo horizontal.

Preferencialmente, o raio de curvatura é compreendido entre 9mm e 30mm. Também preferencialmente, o ângulo da curvatura é definido entre 100° e 300°.

A invenção em questão alcança ainda seus objetivos por meio do compressor ora

4/6 revelado, o que se trata de um compressor do tipo utilizado em sistemas de refrigeração e que compreende pelo menos uma linha de descarga disposta no interior de sua carcaça hermética. De acordo com a presente invenção, a referida linha de descarga compreende pelo menos um tubo de descarga, a qual prevê menos um tubo de descarga composto por pelo menos um segmento, disposto em pelo menos um trecho de seu comprimento, que possui pelo menos uma sequência de curvaturas.

Descrição Resumida das Figuras

As características, vantagens e efeitos técnicos da presente invenção, conforme acima mencionados, serão melhor compreendidas por um técnico no assunto a partir da descrição detalhada a seguir feita a título meramente exemplificativo, e não limitativo, a partir de realizações preferenciais, e com referência às figuras esquemáticas anexas, nas quais:

A figura 1 ilustra uma linha de descarga de um compressor com o tubo de descarga, segundo a presente invenção;

A figura 2 ilustra uma linha de descarga convencional de um compressor com o tubo de descarga também convencional e já conhecido pelos técnicos versados no assunto;

As figuras 3 e 4 ilustram, respectivamente, uma alternativa de tubo de descarga que utiliza os conceitos atuais e uma alternativa que usa as referidas curvas periódicas, respectivamente;

Afigura 5 ilustra a configuração do raio da curvatura e o ângulo das projeções que formam o segmento do tubo de descarga, objeto da presente invenção; e

A Figura 6 ilustra, através de um gráfico, uma comparação entre a resposta de um tubo sem descontinuidades periódicas (estado da técnica) e tubos de descarga providos de uma sequência de curvaturas, conforme a presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

Diante de todo o contexto acima comentado, é o objetivo principal da presente invenção prover um tubo de descarga de fluido de trabalho para compressores, em especial aqueles aplicado em sistemas e equipamentos de refrigeração, sendo referido tubo de descarga constituído por uma configuração estrutural desenvolvida para solucionar e superar os inconvenientes e limitações das linhas de descarga dos compressores do estado da técnica.

Neste sentido, de acordo com a figura 1, é prevista uma linha de descarga disposta dentro de uma carcaça hermética de um compressor (não ilustrada), sendo referida linha de descarga formada por um tubo de descarga fundamentalmente constituído por dois segmentos 1 e 2 distintos, isto é, por um segmento 1 disposto entre uma câmara de expansão 4 (também chamada de “muffler”) e a extremidade final 5 do referido tubo de

5/6 descarga, e por um segmento 2 disposto entre a extremidade inicial 6 do referido tubo de descarga e uma câmara de expansão 4 (também chamada de “muffler”).

Como é de conhecimento dos técnicos versados no assunto, o referido tubo de descarga, incluindo aí seus segmentos 1 e 2, compreende uma tubulação confeccionada em material metálico.

No mais, verifica-se ainda que a câmara de expansão 4, a extremidade final 5 do referido tubo de descarga e a extremidade inicial 6 do referido tubo de descarga compreendem elementos e/ou componentes cujos aspectos fundamentais são também de conhecimento dos técnicos versados no assunto.

Em linhas gerais, o grande aspecto inventivo e inovador da invenção em questão refere-se ao fato de que o tubo de descarga, em pelo menos um de seus segmentos 1 ou 2, prevê uma sequência de curvaturas 3 cujos raios são definidos em função do raio de curvatura (R) e o ângulo (β) que a projeção da curvatura (sobre o plano da seção do tubo) forma com o eixo horizontal (h), tal como ilustra esquematicamente a figura 5.

De acordo com uma concretização preferencial da presente invenção, o mencionado raio de curvatura (R) compreende entre 9mm e 30mm, e o referido ângulo (β) é definido entre 100° e 300°.

As referidas curvaturas 3, dispostas sequencialmente, tornam possível uma redução da transmissibilidade estrutural do tubo de modo a neutralizar as vibrações e ruídos oriundos da movimentação dos mecanismos de compressão, conforme ilustrado no gráfico da figura 6, onde verificam -se respostas obtidas numericamente excitando-se uma das extremidades o tubo com uma força de 1N nas três direções ortogonais entre si e ao longo de todo espectro de frequências entre 0 e 10000Hz, obtendo-se a resposta da excitação na outra extremidade do tubo. Observa-se que nas regiões de 3, 6 e 9kHz, as curvas periódicas conferem uma redução na resposta do tubo de até 20dB.

Ou seja, a disposição sequencial das curvaturas 3 ao longo de pelo menos um segmento do tubo de descarga consegue atenuar de forma eficaz as ondas acústicas que são transmitidas ao longo da linha de descarga e, consequentemente, reduz-se a quantidade de energia acústica capaz de ser propagada pela carcaça do compressor.

Portanto, conforme é possível constatar, o tubo de descarga, segundo a presente invenção não possui qualquer elemento complementar para exercer a função de minimizar as vibrações e ruídos, uma vez que, a sua simples configuração estrutural, através da disposição de uma sequencia de curvaturas, seguindo uma determinada periodicidade, estabelecida conforme os parâmetros acima mencionados, torna-se possível reduzir magnitude das ondas acústicas geradas pelos mecanismos de compressão que estão acomodados internamente na carcaça hermética e o ambiente externo.

Por fim, deve ficar claro que a descrição acima tem como único objetivo descrever

6/6 de forma exemplificativa uma realização preferencial do tubo de descarga para compressores, de acordo com a presente invenção. Dessa forma, torna-se claro que os técnicos no assunto compreendem que diversas modificações, variações e combinações construtivas e estruturais das características que exercem a mesma função 5 substancialmente da mesma forma para alcançar os mesmos resultados, continuam dentro do escopo de proteção delimitado pelas reivindicações anexas.

Claims (9)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Tubo de descarga para compressor, CARACTERIZADO pelo fato de compreender pelo menos um segmento (1, 2), disposto em pelo menos um trecho de seu comprimento, que possui pelo menos uma sequência de curvaturas (3).
2. 2. Tubo de descarga para compressor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que é previsto pelo menos um segmento (1) provido de uma sequência de curvaturas (3) disposto entre pelo menos uma câmara de expansão (4) e a extremidade final (5) do referido tubo de descarga.
3. 3. Tubo de descarga para compressor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que é previsto pelo menos um segmento (2) provido de uma sequência de curvaturas (3) disposto entre a extremidade inicial (6) do referido tubo de descarga e pelo menos uma câmara de expansão (4).
4. 4. Tubo de descarga para compressor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que é previsto pelo menos um segmento (2) provido de uma sequência de curvaturas (3) disposto entre duas câmaras de expansão (4) dispostas ao longo do referido tubo de descarga.
5. 5. Tubo de descarga para compressor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que é previsto pelo menos um segmento (2) provido de uma sequência de curvaturas (3) disposto entre a extremidade inicial (6) e a extremidade final (5) do referido tubo de descarga.
6. 6. Tubo de descarga para compressor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas curvaturas (3) compreendem raios definidos em função do raio de curvatura (R) e o ângulo (β) que a projeção da curvatura forma com o eixo horizontal (h).
7. 7. Tubo de descarga para compressor, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito raio de curvatura (R) é compreendido entre 9mm e 30mm.
8. 8. Tubo de descarga para compressor, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito ângulo (β) é definido entre 100° e 300°.
9. 9. Compressor, do tipo utilizado em sistemas de refrigeração, compreendendo pelo menos uma linha de descarga disposta no interior de sua carcaça hermética; a referida linha de descarga compreendendo pelo menos um tubo de descarga;

   o compressor sendo CARACTERIZADO pelo fato prever pelo menos um tubo de descarga composto por pelo menos um segmento (1, 2), disposto em pelo menos um trecho de seu comprimento, que possui pelo menos uma sequência de curvaturas (3).