BR102013003562B1

BR102013003562B1 - Método de acionamento de válvula semi-controlada e sistema de acionamento de válvula semi-controlada para compressor alternativo de múltipla sucção

Info

Publication number: BR102013003562B1
Application number: BR102013003562-9A
Authority: BR
Inventors: Dietmar Erich Bernhard Lilie; Roberto Andrich
Original assignee: Embraco Indústria De Compressores E Soluções Em Refrigeração Ltda
Priority date: 2013-02-15
Filing date: 2013-02-15
Publication date: 2021-09-21
Also published as: CA2901321A1; KR20150119044A; ES2743826T3; MX2015010564A; SG11201506425UA; CN105051365A; NZ711071A; JP2016511357A; MX367493B; EP2956668B1; RU2015139144A; BR102013003562A2; CN105051365B; AU2014218339A1; US10774827B2; JP6417337B2; US20160003233A1; US20180274530A1; EP2956668A1; US10731642B2

Abstract

método de acionamento de válvula semi-controlada e sistema de acionamento de válvula semi-controlada para compressor alternativo de múltipla sucção. a presente invenção refere-se a um método de acionamento de válvula semi- controlada que atua em sincronia com os ciclos de compressão de um compressor alternativo e um sistema de acionamento de válvula semi-controlada para um compressor alternativo de múltipla sucção. o referido método compreende pelo menos uma etapa de detecção de pelo menos um pico de compressão (1) ao longo de pelo menos um ciclo mecânico (2) do compressor alternativo (5); e pelo menos uma etapa de comutação do estado funcional de pelo menos uma válvula semi-controlada (3) do compressor alternativo com base na detecção de pelo menos um pico de compressão (1) ao longo de pelo menos um ciclo mecânico (2) do compressor alternativo (5).

Description

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um método de acionamento de válvula semi- controlada que atua em sincronia com os ciclos de compressão de um compressor alternativo e, em especial, um compressor alternativo provido de pelo menos duas entradas de sucção (e, consequentemente, de duas válvulas de sucção).

O método em questão tem por principal objetivo otimizar o instante e a duração do acionamento, via energização de um elemento gerador de campo magnético, de pelo menos uma válvula semi-controlada, preferencialmente de sucção, pertencente a um compressor alternativo de dupla sucção.

A presente invenção refere-se ainda a um sistema de acionamento de válvula semi-controlada para um compressor alternativo de múltipla sucção e, mais particularmente, um sistema eletrônico que, baseado no método de acionamento de válvula semi-controlada, é capaz de energizar temporariamente pelo menos um elemento gerador de campo magnético responsável pela comutação do estado funcional de pelo menos uma válvula de sucção pertencente a um compressor alternativo de dupla sucção.

Fundamentos da Invenção: Sobre compressores alternativos convencionais

Como é de conhecimento dos técnicos versados no assunto, compressores alternativos compreendem dispositivos eletromecânicos capazes de alterar a pressão de um fluido de trabalho, e são especialmente utilizados em sistemas de refrigeração cujo fluido refrigerante necessita ser constantemente pressurizado.

Neste sentido, e de forma mais especifica, os compressores alternativos são capazes de alterar a pressão de um fluido de trabalho através da alteração controlada do volume de uma câmara de compressão, a qual é normalmente definida por uma câmara cilíndrica hábil de receber o fluido de trabalho e o pistão móvel. Sendo assim, o volume da câmara de compressão é alternativamente alterado (reduzido e aumentado) em função do deslocamento, em seu interior, do pistão móvel. A entrada e a remoção do fluido de trabalho são ordenadamente administradas através de válvulas de sucção e válvulas de descarga, as quais têm seus estados comutados de forma alternativa.

Em compressores alternativos convencionais, o movimento alternativo do pistão móvel proveniente de uma fonte motriz de movimento rotacional e, em especial, proveniente de um motor elétrico provido de um eixo rotativo. Em concretizações convencionais, o referido movimento rotativo do eixo do motor elétrico é transformado em movimento alternativo através de um eixo excêntrico cooperante a uma biela linear, a qual é conectada ao pistão alternativo.

Isto significa que o movimento rõtaciorial cio eixo do motor é transformado em um movimento alternativo (vai-e-vem) imposto ao pistão alternativo.

Verifica-se ainda que um ciclo mecânico do motor elétrico é transformado em um ciclo de compressão do pistão alternativo, ou seja, uma rotação completa do eixo do motor (360°) é transformada em apenas um ciclo de compressão (vai-e-vem) do pistão alternativo. Consequentemente, a velocidade de deslocamento do pistão alternativo é proporcional à velocidade de rotação do eixo do motor elétrico.

Fundamentos da Invenção: Sobre os sistemas de válvulas de compressores alternativos convencionais

Já em relação às válvulas que integram compressores alternativos e, especialmente em relação aos atuais métodos de acionamento das válvulas de sucção e/ou descarga, sabe-se que o atual estado da técnica prevê fundamentalmente três métodos de acionamento, os quais são - de uma forma ou outra - relacionados às concretizações das válvulas.

Sabe-se, portanto, que as válvulas flexíveis (compreendidas por finas lâminas metálicas cuja flexibilidade é definida de acordo com a pressão de trabalho) têm um método de acionamento substancialmente automático, sendo que as próprias pressões de trabalho (pressão de sucção e pressão de descarga) são capazes de desempenhar a comutação do estado operacional das referidas válvulas.

Uma vez que a comutação do estado operacional das válvulas flexíveis é realizado de forma automática, não existe qualquer tipo de preocupação relacionada ao sincronismo de funcionamento destas. Entretanto, este tipo de válvula não permite modular a capacidade de compressão de compressores alternativos. Além disto, o dimensionamento de válvulas flexíveis (sobretudo, o dimensionamento de suas espessuras) compreende um fator de alta complexidade, afinal, compressores alternativos de capacidades específicas necessitam de válvulas flexíveis de dimensões especialmente adequadas.

Sabe-se também que as válvulas semi-flexíveis (compreendidas por lâminas metálicas cuja flexibilidade é definida de acordo com um determinado campo magnético atuante) têm um método dê acionamento semi-comandado, onde é utilizado gerador de campo magnético responsável por gerar pulsos capazes de desempenhar a comutação do estado operacional das referidas válvulas. Um exemplo deste tipo de método de acionamento pode ser verificado no documento patentário PI 1105379-8, o qual descreve um sistema de válvula semi-comandada aplicado em compressor alternativo compreendido por válvulas tipo palhetas que, uma vez pré-tensionadas em um primeiro estado operacional, podem ser comutadas para um segundo estado operacional a partir do acionamento de bobinas elétricas devidamente alinhadas às suas respectivas válvulas.

Nestes casos, existe uma grande preocupação no que diz respeito ao instante de acionamento (comutação de estado operacional) das válvulas semi-flexíveis. Isto porque o acionamento adiantado ou defasado pode prejudicar a capacidade de compressão do compressor alternativo. Por exemplo: O acionamento da válvula semi-flexível de sucção no período entre o final do ciclo de sucção e início do ciclo de descarga pode exigir um projeto sobre-dimensionado dessa válvula para resistência de impacto, visto que a força de aceleração do fechamento da válvula será uma soma de duas forças: um força proveniente do campo magnético da bobina de acionamento e outra força proveniente do início ciclo de descarga.

O atual estado da técnica já é integrado por métodos sincronizados de acionamento de válvulas comandadas, onde uma válvula semi-flexível de descarga é fechada no instante em que uma válvula semi-flexível de sucção é aberta, ou seja, a comutação do estado operacional de válvulas de funcionalidade opostas ocorre de forma sincronizada. No entanto, o atual estado da técnica não prevê nenhum método de acionamento de válvulas comandadas onde existe sincronia entre o acionamento das referidas válvulas e os ciclos de compressão propriamente ditos. No mais, inexistem também métodos de acionamento de válvulas comandadas cujo acionamento das válvulas é sincronizado com os ciclos mecânicos do motor do compressor.

Fundamentos da Invenção: Sobre o conceito de compressores alternativos de múltipla sucção

O documento patentário PCT/BR2011/000120 revela dois conceitos distintos de compressores alternativos de múltipla sucção que, em linhas gerais, mostram-se hábeis de atuar em sistemas de refrigeração compostos por pelo menos duas linhas de refrigeração de diferentes pressões, sendo pelo menos uma linha de refrigeração dedicada ao congelador, e pelo menos uma linha de refrigeração dedicada ao resfriador.

Um destes conceitos refere-se a um compressor alternativo que, fundamentalmente convencional em sua construtividade básica, apresenta como novidade o fato de prever um único cilindro de compressão com pelo menos duas entradas de sucção controladas por diferentes válvulas de sucção (pelo menos uma destas sendo semi-, comandada) de atuação dinamicamente exclusiva, ou seja, enquanto uma das válvulas de sucção está aberta, a outra válvula de sucção está fechada. Isto possibilita que um único cilindro de compressão, de um único compressor, possa atuar com diferentes níveis de pressão, que neste caso, são oriundas de diferentes linhas de refrigeração de, preferencialmente, um mesmo sistema de refrigeração (um mesmo eletrodoméstico de refrigeração, por exemplo).

Uma das ideias fundamentais por trás deste conceito diz respeito ao fato de que quanto maior for frequência de comutação dos estados funcionais das diferentes válvulas de sucção, maior será a impressão de que existem, de fato, múltiplos compressores, quando na verdade, existe apenas um. Isto é, a rápida alternância entre as válvulas de sucção possibilita a quase contínua sucção de ambas as linhas de refrigeração, mesmo sendo succionada uma única linha de refrigeração por vez.

Para tanto, é necessário que a comutação de cada uma das válvulas de sucção seja realizada de forma precisa e, preferencialmente, em sincronia com os ciclos mecânicos do compressor.

Objetivos da Invenção

É com base neste contexto que surge a presente invenção.

Desta forma, é um dos objetivos da presente invenção apresentar um método de acionamento de válvula semi-controlada a pelo menos um parâmetro intrínseco ao funcionamento do compressor alternativo relacionado, de uma forma ou outra, aos ciclos mecânicos do compressor alternativo.

Neste sentido, é o objetivo primordial da invenção em questão que uma válvula de sucção tenha seu acionamento sincronizado ao instante em que ocorre o pico de compressão do pistão alternativo, ao longo dos ciclos do compressor alternativo.

É também um dos objetivos da invenção em questão que o método de acionamento de válvula semi-controlada seja capaz de otimizar o instante e a duração do acionamento de pelo menos uma válvula semi-controlada de um compressor alternativo.

Consequentemente, é um dos objetivos da invenção em questão que o método de acionamento de válvula semi-controlada minimize o consumo do circuito de acionamento da válvula semi-controlada através da otimização da duração de acionamento de pelo menos uma válvula semi-controlada, no caso desta ser comandada através de energização elétrica.

Por último, é um dos objetivos da invenção em questão apresentar um sistema de acionamento que, baseado no método de acionamento de válvula semi-controlada, seja implementável em compressores alternativos de múltipla sucção.

Sumário da Invenção

Todos os objetivos acima comentados são alcançados por intermédio dp método de acionamento dè válvula semi-controlada e do sistema de acionamento de válvula semi- controlada para compressor alternativo de múltipla sucção, ambos destacados como objetos da presente invenção.

O método propriamente dito trata-se, em linhas gerais, um método hábil de ser implementado em compressores alternativos e compreende, no mínimo, uma etapa de detecção de pelo menos um pico de compressão ao longo de pelo menos um ciclo mecânico do compressor alternativo e uma etapa de comutação do estado funcional de pelo menos uma válvula semi-controlada do compressor alternativo com base na detecção de pelo menos um pico de compressão ao longo de pelo menos um ciclo mecânico do compressor alternativo.

De acordo com a invenção em questão, a detecção de pelo menos um pico de compressão ao longo de pelo menos ciclo mecânico do compressor alternativo é realizada através da mensuração do pico de pelo menos uma grandeza intrínseca ao funcionamento do referido compressor alternativo.

Neste sentido, a referida detecção de pelo menos um pico de compressão pode ser realizada através da mensuração do pico de pelo menos uma grandeza elétrica do referido motor elétrico do compressor alternativo, através da mensuração do pico de pelo menos uma grandeza mecânica do referido motor elétrico do compressor alternativo, ou ainda, através da mensuração do pico de pelo menos uma grandeza mecânica do mecanismo de compressão do compressor alternativo.

Vale então destacar que a grandeza elétrica compreende a corrente elétrica do motor elétrico do compressor alternativo, sendo o pico de compressão equivalente ao pico superior de corrente elétrica do motor elétrico do compressor alternativo, ou equivalente à pelo menos um parâmetro de defasagem em relação ao pico superior de corrente elétrica do motor elétrico do compressor alternativo. A grandeza mecânica compreende a velocidade do eixo rotativo do motor elétrico do compressor alternativo, sendo o pico de compressão equivalente ao pico inferior da velocidade do eixo rotativo do motor elétrico do compressor alternativo, ou à pelo menos um parâmetro de defasagem em relação ao pico inferior da velocidade do eixo rotativo do motor elétrico do compressor alternativo. A grandeza mecânica do mecanismo de compressão do compressor alternativo compreende a pressão do interior do cilindro de compressão que integra o mecanismo de compressão do compressor alternativo, sendo o pico de compressão equivalente ao pico superior de pressão do interior do cilindro de compressão que integra o mecanismo de compressão do compressor alternativo.

Também de acordo com a invenção em questão, verifica-se que a comutação do estado funcional de pelo menos uma válvula semi-controlada ocorre simultaneamente à detecção de pelo menos um pico de compressão ao longo de pelo menos um ciclo mecânico do compressor alternativo, sendo que a referida comutação do estado funcional de pelo menos uma válvula semi-controlada compreende o acionamento ou o desacionamento da mesma.

Preferencialmente, a comutação do estado funcional de pelo menos uma válvula semi-controlada ocorre através de comando elétrico e, mais particularmente, através da energização de pelo menos um gerador de campo magnético cooperante à sua respectiva válvula semi-controlada. Também preferencialmente, verifica-se que a comutação do estado funcional de pelo menos uma válvula semi-controlada prevê a não energização de seu respectivo gerador de campo magnético em pelo menos uma região em torno do pico

de compressão, sendo que esta região pode representar uma defasagem de avanço ou uma defasagem de atraso em relação à posição do pico de compressão.

Já em relação ao sistema de acionamento de válvula semi-controlada para compressor alternativo de múltipla sucção, e ainda de acordo com a invenção em questão, verifica-se que o mesmo compreende pelo menos uma válvula semi-controlada hábil de ser eletricamente acionada por pelo menos um gerador de campo magnético, pelo menos um núcleo de processamento de dados e pelo menos um sensor, sendo o referido núcleo de processamento de dados hábil de receber estímulos elétricos do sensor, e sendo hábil de gerar estímulos elétricos para o gerador de campo magnético.

O compressor alternativo de múltipla sucção propriamente dito compreende, fundamentalmente, um cilindro de compressão fluidamente conectado com pelo menos dois orifícios de sucção e pelo menos um orifício de descarga; cada orifício de sucção sendo cooperante a uma válvula de sucção, sendo que pelo menos uma das válvulas de sucção compreendendo uma válvula semi-controlada.

No mais, nota-se que o sistema em questão destaca-se pelo de que o sensor compreende um sensor hábil de mensurar pelo menos uma grandeza intrínseca ao funcionamento do referido compressor alternativo e o núcleo de processamento de dados (um microcontrolador ou um microprocessador) compreende um núcleo de processamento de dados hábil de determinar o pico da grandeza mensurada pelo sensor. No mais, o referido núcleo de processamento de dados compreende um núcleo de processamento de dados hábil de energizar o gerador de campo magnético com base na determinação do pico da grandeza mensurada pelo sensor.

Preferencialmente, a válvula semi-controlada compreende uma válvula metálica tipo palheta. O gerador de campo magnético pode compreender, por sua vez, um indutor ou uma bobina.

Também preferencialmente, o sensor pode compreender um amperímetro (disponível módulo pertencente ao núcleo de processamento de dados), ou um voltímetro (também disponível módulo pertencente ao núcleo de processamento de_dados), ou um tacómetro, ou ainda, um pressostato.

Descrição Resumida dos Desenhos

A invenção em questão será pormenorizadamente detalhada com base nas figuras abaixo listadas, as quais:

As figuras 1Ae 1B ilustram gráficos esquemáticos relacionados à detecção de pico de compressão através da análise da corrente elétrica do motor do compressor;

As figuras 2Ae 2B ilustram gráficos esquemáticos relacionados à detecção de pico de compressão através da análise da velocidade do eixo rotativo do motor do compressor;

A figura 3 ilustra um gráfico esquemático relacionado à detecção de pico de compressão através da análise da pressão do cilindro de compressão;

As figuras 4A e 4B ilustram gráficos exemplificativos relacionados ao sincronismo de acionamento de uma válvula semi-comandada, de acordo com o método ora revelado;

A figura 5 ilustra um gráfico exemplificativo relacionado ao tempo de energização responsável pelo acionamento de uma válvula semi-comandada, de acordo com o método ora revelado;

A figura 6 ilustra um diagrama de blocos relacionado à concretização preferencial de aplicação do sistema de acionamento de válvula controlada, de acordo com a presente invenção; e

A figura 7 ilustra, em detalhes conceituais, a concretização preferencial do sistema de acionamento de válvula controlada ora tratado.

Descrição Detalhada da Invenção

Antes de dar início à descrição detalhada da invenção, faz-se necessário definir alguns termos e terminologias a seguir utilizados.

A terminologia “válvula semi-controlada” faz referência a qualquer tipo de válvula, seja de sucção ou de descarga, que necessita ser funcionalmente associada a um sistema ou equipamento de acionamento, ou seja, uma válvula de atuação não automática. No caso da invenção em questão, e de acordo com suas concretizações preferenciais, são previstas válvulas confeccionadas em lâmina metálica, do tipo palheta. No mais, e ainda de acordo com as concretizações preferencias da invenção em questão, as referidas válvulas são acionadas por um gerador de campo magnético, ou seja, uma bobina.

A terminologia "ciclo mecânico" do compressor faz referência a um ciclo de compressão, o que diz respeito a um movimento de vai e vem do pistão alternativo, o qual se desloca no interior do cilindro de compressão. Um ciclo mecânico do compressor em geral é equivalente a um ciclo ou volta mecânica do motor elétrico presente no compressor.

A terminologia “pico de compressão” faz referência à pressão máxima que o fluido de trabalho (normalmente, fluido refrigerante) é submetido no interior do cilindro de compressão. Em linhas gerais, o pico de compressão é alcançado instantes antes da abertura da válvula de descarga próximo ao máximo deslocamento positivo do pistão no interior do cilindro de compressão. Vale destacar que ocorre apenas um pico de compressão por ciclo mecânico.

A terminologia “comutação do estado funcional” faz referência a alteração da posição da válvula, ou seja, da posição “fechada” para a posição “aberta” ou da posição “aberta” para a posição “fechada”.

Sobre o método de acionamento de válvula controlada baseado em pico de compressão

De acordo com a invenção em questão, o referido método de acionamento de válvula controlada baseado em pico de compressão é integrado por duas etapas sequenciais.

A primeira etapa diz respeito à detecção do pico de compressão ao longo dos ciclos mecânicos do compressor alternativo.

A segunda etapa diz respeito à comutação do estado funcional de uma válvula do compressor alternativo com base na detecção de pelo menos um pico de compressão ao longo de pelo menos um ciclo mecânico do compressor alternativo realizada na primeira etapa.

Mais particularmente, e de acordo com a invenção em questão, a detecção do pico de compressão ao longo dos ciclos mecânicos do compressor alternativo é realizada através da mensuração do pico de uma das grandezas intrínsecas ao funcionamento do referido compressor alternativo.

Sobre a etapa de detecção de picos de compressão

As figuras 1A, 1B, 2A, 2B e 3, ilustram possibilidades de detecção do ciclo de compressão, de acordo com a presente invenção.

Nas figuras 1A e 1B é ilustrada a detecção do pico de compressão 1 (da pressão PC do cilindro de compressão), em um único ciclo mecânico 2, através da mensuração do pico superior 21 (pico positivo) da corrente elétrica CE do motor elétrico do compressor alternativo 5.

Vale destacar que, do ponto de vista operacional verificado em testes reais, o pico de compressão não ocorre no ponto morto superior , mas sim um pouco antes, pois a válvula de descarga abre antes do ponto morto superior, equalizando a pressão do cilindro a pressão de condensação.

Através da figura 1A é possível verificar que o pico de compressão 1 corresponde ao pico superior 21 da corrente elétrica CE do motor elétrico do compressor alternativo 5. Esta relação entre o pico superior 21 da corrente elétrica CE e o pico de compressão 1 mostra-se válida pelo fato de que motor elétrico realiza maior esforço (e consome maior corrente elétrica) quando o pistão alternativo alcança, sob alta pressão, seu máximo deslocamento positivo no interior do cilindro de compressão antes da abertura da válvula flexível automática de descarga, gerando a maior pressão de compressão.

Através da figura 1B é possível verificar que o pico de compressão 1 pode também corresponder um parâmetro de defasagem 21' observado em relação ao pico superior 21 da corrente elétrica CE do motor elétrico do compressor alternativo 5. Esta relação, utilizando um parâmetro de defasagem 21', pode ser necessária (em aplicações práticas) para se determinar com maior exatidão a posição em que ocorre o pico de compressão. Esse parâmetro de defasagem pode compensar, por exemplo, o efeito de retardo na variação da corrente elétrica CE do motor elétrico do compressor alternativo 5 quando

submetido a força de compressão PC devido a fatores fundamentalmente inerciais dos conjuntos eletromecânicos do referido motor elétrico do compressor alternativo 5. O parâmetro de defasagem 21' trata-se de um parâmetro ajustado, preferencialmente de forma experimental.

Consequentemente, verifica-se que cada ciclo mecânico 2 do referido compressor alternativo compreende apenas um pico de compressão 1, o qual ocorre durante o período de compressão 11 (complementar ao período de sucção 12).

Vale destacar que a mensuração da variação da corrente elétrica CE do motor elétrico do compressor alternativo 5 pode ser realizada através de métodos e dispositivos já conhecidos pelos técnicos versados no assunto.

Nas figuras 2A e 2B é ilustrada a detecção do pico de compressão 1 (da pressão PC do cilindro de compressão), em um único ciclo mecânico 2, através da mensuração do pico inferior 22 (pico negativo) da velocidade VM do motor elétrico do compressor alternativo 5.

Através da figura 2A, é possível verificar que o pico de compressão 1 corresponde ao pico inferior 22 da velocidade VM do motor elétrico do compressor alternativo 5. Esta relação entre o pico inferior 22 da velocidade VM e o pico de compressão 1 mostra-se válida pelo fato de que motor elétrico realiza maior esforço (e apresenta a menor velocidade instantânea) quando o pistão alternativo alcança, sob alta pressão, seu máximo deslocamento positivo no interior do cilindro de compressão antes da abertura da válvula flexível automática de descarga, gerando a maior pressão de compressão.

Através da figura 2B é possível verificar que o pico de compressão 1 pode também corresponder um parâmetro de defasagem 22' observado em relação ao pico inferior 22 da velocidade VM do motor elétrico do compressor alternativo 5. Esta relação, utilizando um parâmetro de defasagem 22', pode ser necessária (em aplicações práticas) para se determinar com maior exatidão a posição em que ocorre o pico de compressão. Esse parâmetro de defasagem pode compensar, por exemplo, o efeito de retardo na variação da velocidade VM do motor elétrico do compressor alternativo 5 quando submetido a força de compressão PC devido a fatores fundamentalmente inerciais dos conjuntos eletromecânicos do referido motor elétrico do compressor alternativo 5. O parâmetro de defasagem 22' trata-se de um parâmetro ajustado, preferencialmente de forma experimental.

Vale destacar que a mensuração da variação de velocidade VM do motor elétrico do compressor alternativo pode ser realizada através de métodos e dispositivos já conhecidos-pelos técnicos versados no assunto.

Na figura 3 é ilustrada a detecção do pico de compressão 1 (da pressão PC do cilindro de compressão), em um único ciclo mecânico 2, através da mensuração direta da pressão PC do cilindro de compressão. Através desta figura, é possível verificar que o pico de compressão 1 corresponde ao pico 23 da pressão PC do cilindro de compressão. A mensuração da variação da pressão PC do cilindro de compressão pode ser realizada através de métodos e dispositivos já conhecidos pelos técnicos versados no assunto.

Embora o tipo de detecção de pico de compressão ilustrado na figura 3 pareça ser mais simples do que os tipos de detecção de pico de compressão ilustrados nas figuras 1A, 1B, 2A e 2B, resta observar que a instalação de um sensor de pressão (pressostato ou equivalente) no interior do cilindro de compressão, a fim de mensurar a pressão PC, trata- se de uma forma “invasiva” de obtenção de “dados” e, consequentemente, não compreende a forma mais adequada.

Em paralelo, os tipos de detecção de pico ilustrados nas figuras 1A, 1B, 2A e 2B, por compreenderem mensurações de grandezas elétricas, compreendem formas “não invasivas”, afinal, as diferentes grandezas elétricas do motor são facilmente aferidas.

Não obstante, a etapa de detecção de pico de compressão pode ainda ser efetuada através de formas não ilustradas.

Sobre a etapa de comutação do estado funcional da válvula

Conforme acima explanado, o método de acionamento de válvula controlada baseado em pico de compressão prevê, inicialmente, a ocorrência de picos de compressão através de diferentes tipos de “aquisição” de dados.

Neste sentido, é o principal mérito da invenção em questão utilizar a detecção dos picos de compressão para promover, de forma deliberada, a comutação do estado operacional de uma ou mais válvulas controladas (válvulas equivalentes às válvulas descritas no documento patentário PI 1105379-8) em sincronia com os ciclos de compressão do compressor alternativo 5.

Conforme ilustrado nas figuras 4A e 4B,as comutações dos estados operacionais . de uma válvula (espéciãlmente uma válvula de sucção) ocorrem com base na detecção de pelo menos um pico de compressão ao longo de pelo menos um ciclo mecânico do compressor alternativo.

Nestas figuras, é possível verificar que a referida válvula (não ilustrada) assume apenas um dentre dois possíveis estados operacionais EV: O estado operacional “aberto” 31 e o estado operacional “fechado” 32.

Portanto, e de acordo com a invenção em questão, a comutação dentre os estados operacionais 31 e 32 ocorre, por intermédio de meios já conhecidos (como, por exemplo, através de um gerador de campo eletromagnético conforme descrito no

documento patentário PI 1105379-8) ocorre com base na detecção de pelo menos um pico de compressão 1 ao longo de pelo menos um ciclo mecânico 2 do compressor alternativo 5.

A figura 4A ilustra uma primeira possibilidade, por assim dizer, de comutação dos estados operacionais da válvula.

Como se pode observar, uma primeira mudança de estado operacional (de “fechado” 32 para aberto “31”) é desencadeada por um pico de compressão 1 detectado. Uma segunda mudança de estado operacional (de “aberto” 31 para fechado “32”) é desencadeada por outro pico de compressão 1 detectado ciclos mecânicos depois.

Neste caso, comutação dentre os estados operacionais 31 e 32 não ocorre em função de picos de compressão 1 sucessivos, mas sim, em função de pico de compressão 1 relevantes de acordo com lógicas funcionais pré-definidas. Neste caso em especial, é realizada uma primeira comutação entre três picos de compressão, e uma segunda comutação entre quatro picos de compressão. Consequentemente a válvula fica mais tempo fechada do que aberta, e esta lógica pode ser interessante a um sistema qualquer (como, por exemplo, um sistema de refrigeração com especificações próprias).

Portanto, e uma vez que os estados operacionais 31 e 32 podem ser mantidos continuamente ao longo de múltiplos ciclos mecânicos 2, torna-se possível controlar - através apenas do tempo de comutação dos estados operacionais 31 e 32 de uma válvula (de sucção) - a capacidade de um compressor alternativo. Neste exemplo, o elemento de acionamento da válvula (não ilustrado) é mantido continuamente energizado/desenergizado ao longo de múltiplos ciclos mecânicos do compressor.

Já na figura 4B verifica-se que as comutações dentre os estados operacionais 31 e 32 podem ocorrer em função de picos de compressão 1 sucessivos, ou seja, a válvula tem seu estado operacional comutado a cada detecção de pico de compressão.

Como a ocorrência dos picos de compressão 1 é síncrona, pode-se verificar então que, neste caso, as comutações dentre os estados operacionais 31 e 32 são também síncronas. Para tanto, o elemento de acionamento da válvula (não ilustrado). é energizado/desenergizado de forma pulsada a cada ciclo mecânico do motor do compressor.

Uma vez que a comutação dentre os estados operacionais 31 e 32 da válvula semi-controlada 3 ocorre, preferencialmente, através da energização seletiva de um gerador de campo magnético (bobina). Nesta situação, e considerando que a referida válvula semi-controlada 3 compreende uma válvula de sucção tipo palheta metálica, é importante ressaltar que a energização seletiva de seu respectivo gerador de campo magnético pode não ocorrer durante todo o período da referida comutação.

Isto porque existe a tendência de que a válvula permaneça em um estado operacional déSejável/ãpõs urna primeira energização seletiva de seu respectivo gerador de campo magnético, pela própria “inércia” de compressão.

Um gráfico exemplificativo é ilustrado na figura 5, onde é ilustrado, em detalhes, a curva de pressão PC no interior da câmara de compressão do compressor.

Nessa figura, verifica-se um valor PX relacionado à pressão para sustentação automática de um estado operacional desejável (após uma primeira energização seletiva de seu respectivo gerador de campo magnético).

Quando a pressão PC no interior da câmara de compressão é superior ao valor PX (que é normalmente relacionado à pressão da linha de sucção do compressor), e considerando a posição do pico de compressão 1, é possível definir uma região K1+K2 onde a válvula semi-controlada 3 tende a manter (em função do diferencial de pressão) seu estado operacional desejável.

Consequentemente, é necessário energizar o respectivo gerador de campo magnético da válvula semi-controlada 3, com corrente elétrica CV, somente em regiões anteriores e posteriores à região K1+K2. Com este tipo de acionamento, economiza-se energia elétrica durante as múltiplas comutações dentre os estados operacionais 31 e 32 da válvula semi-controlada 3.O valor da do avanço K1 e do atraso K2 são obtidos, preferencialmente, de modo experimental.

Sobre o sistema de acionamento de válvula controlada para compressor alternativo de múltipla sucção

As figuras 6 e 7 ilustram, de forma esquemática, a implementação do método acima descrito, através de um sistema dedicado, em um compressor de múltipla sucção e, mais particularmente, um compressor de múltipla sucção conforme descrito no primeiro conceito do documento patentário PCT/BR2011/000120.

Para tanto, a figura 6 ilustra um sistema de refrigeração propício à implementação deste tipo de compressor de dupla sucção.

É, portanto, ilustrado um exemplo sistema de refrigeração que opera succionando refrigerante de duas linhas de evaporação em temperaturas e pressões distintas, o qual é integrado por uma unidade condensadora 9 ligada a saída de descarga 91 do compressor de dupla sucção 5, por duas unidades evaporadoras, formadas, cada uma, por um elemento de expansão 8 e um evaporador 7, ambos ligados ao referido compressor de dupla sucção 5 através de uma linha de sucção de baixa pressão 72 e uma linha de sucção de alta pressão 71.

Além disso, o sistema também compreende uma unidade eletrônica 6, responsável pelo acionamento do motor elétrico do compressor de dupla sucção 5 e de pelo menos uma válvula semi-controlada 3 existente no compressor. Neste exemplo, a válvula semi- controlada 3 compreende uma das válvulas de sucção. A válvula semi-controlada 3 compreende uma válvula semi-controlada pelo fato de poder ser fechada através da injeção de corrente na bobina 61, e ser aberta exclusivamente via diferença de pressão entre sua linha de sucção 71 e o cilindro de compressão.

No mais, e conforme ilustrado na figura 7 (que mostra o interior do cilindro docompressor), é prevista ainda outra sucção do tipo palheta convencional, não controlada, e uma válvula de descarga do tipo palheta convencional, também não controlada.

Tendo sido descrito um exemplo da concretização preferencial da invenção em questão, deve ser entendido que o escopo da mesma abrange outras possíveis variações, 10 as quais são limitadas tão somente pelo teor das reivindicações, aí incluídos os possíveis meios equivalentes.

Claims

1. Método de acionamento de válvula semi-controlada, compreendendo um método hábil de ser implementado em compressores alternativos, caracterizado pelo fato de que compreender, no mínimo:uma etapa de detecção de pelo menos um pico de compressão (1) ao longo de pelo menos um ciclo mecânico (2) de um compressor alternativo (5); euma etapa de comutação do estado funcional de pelo menos uma válvula semi-controlada (3) do compressor alternativo com base na detecção do pelo menos um pico de compressão (1) ao longo de pelo menos um ciclo mecânico (2) do compressor alternativo (5);a detecção do pelo menos um pico de compressão (1) ao longo do pelo menos um ciclo mecânico (2) do compressor alternativo (5) é realizada através da mensuração do pico de pelo menos uma grandeza (21, 22, 23) intrínseca ao funcionamento do referido compressor alternativo.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a detecção de pelo menos um pico de compressão (1) ao longo de pelo menos um ciclo mecânico (2) do compressor alternativo (5) é realizada através da mensuração do pico de pelo menos uma grandeza elétrica de um motor elétrico do compressor alternativo (5).

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a grandeza elétrica compreende a corrente elétrica (CE) do motor elétrico do compressor alternativo (5) e o pico de compressão (1) é equivalente ao pico superior (21) de corrente elétrica (CE) do motor elétrico do compressor alternativo (5).

4. Método, de acordo a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a grandeza elétrica compreende a corrente elétrica (CE) do motor elétrico do compressor alternativo (5) e o pico de compressão (1) é equivalente a pelo menos um parâmetro de defasagem (21’) em relação ao pico superior (21) de corrente elétrica (CE) do motor elétrico do compressor alternativo (5).

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a detecção de pelo menos um pico de compressão (1) ao longo de pelo menos um ciclo mecânico (2) do compressor alternativo (5) é realizada através da mensuração do pico de compressão de pelo menos uma grandeza mecânica do motor elétrico do compressor alternativo (5).

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a grandeza mecânica compreende a velocidade (VM) do eixo rotativo do motor elétrico do compressor alternativo (5) e o pico de compressão (1) é equivalente ao pico inferior (22) da velocidade (VM) do eixo rotativo do motor elétrico do compressor alternativo (5).

7. Método, de acordo a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a grandeza mecânica compreende a velocidade (VM) do eixo rotativo do motor elétrico do compressor alternativo (5) e o pico de compressão (1) é equivalente a pelo menos um parâmetro de defasagem (22’) em relação ao pico inferior (22) da velocidade (VM) do eixo rotativo do motor elétrico do compressor alternativo (5).

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a detecção de pelo menos um pico de compressão (1) ao longo de pelo menos um ciclo mecânico (2) do compressor alternativo (5) é realizada através da mensuração do pico de pelo menos uma grandeza mecânica do mecanismo de compressão do compressor alternativo.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a grandeza mecânica do mecanismo de compressão do compressor alternativocompreende a pressão (PC) do interior do cilindro decompressão que integra o mecanismo de compressão do compressor alternativo (5) e o pico de compressão (1) é equivalente ao pico superior (23) de pressão (PC) do interior do cilindro de compressão que integra o mecanismo de compressão do compressor alternativo (5).

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida comutação do estado funcional de pelo menos uma válvula semi-controlada (3) compreende o acionamento (31) da mesma.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida comutação do estado funcional de pelo menos uma válvula semi-controlada (3) compreende o desacionamento (32) da mesma.

12. Sistema de acionamento de válvula semi-controlada para compressor alternativo de múltipla sucção, compreendendo:pelo menos uma válvula semi-controlada (3) hábil de ser eletricamente acionada por pelo menos um gerador de campo magnético (61); pelo menos um núcleo de processamento de dados (6); e pelo menos um sensor, em que o referido núcleo de processamento de dados (6) é hábil de receber estímulos elétricos de um sensor e de gerar estímulos elétricos para o gerador de campo magnético (61);o compressor alternativo de múltipla sucção compreendendo um cilindro de compressão fluidamente conectado com pelo menos dois orifícios de sucção e pelo menos um orifício de descarga; em que cada orifício de sucção é cooperante a uma válvula de sucção; e pelo menos uma das válvulas de sucção compreende uma válvula semi- controlada (3); o referido sistema de acionamento sendo caracterizado pelo fato de que:o sensor compreende um sensor hábil de mensurar pelo menos uma grandeza intrínseca ao funcionamento do referido compressor alternativo;o núcleo de processamento de dados (6) compreende um núcleo de processamento de dados hábil de determinar o pico da grandeza mensurada pelo sensor; eo núcleo de processamento de dados (6) compreende um núcleo de processamento de dados hábil de energizar o gerador de campo magnético (61) com base na determinação do pico da grandeza mensurado pelo sensor.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a referida válvula semi- controlada (3) compreende uma válvula metálica tipo palheta.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o gerador de campo magnético (61) compreende um indutor.