BR102013028731A2 - conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo - Google Patents
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Abstract
conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo. a presente invenção refere-se a um conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo e, mais especificamente, um conjunto formado pelo eixo rotativo do motor elétrico do compressor alternativo e pelo menos um componente modular de contrapeso fixado à extremidade superior da porção excêntrica do referido eixo rotativo do motor elétrico do compressor alternativo. de acordo com a invenção ora revelada, a aplicação do mencionado componente modular de contrapeso ao eixo rotativo do motor elétrico do compressor alternativo resulta em vantagens funcionais para o compressor alternativo, vantagens de fabricação dos componentes que integram o conjunto e vantagens de montagem do conjunto propriamente dito
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONJUNTO EIXO- CONTRAPESO DE COMPRESSOR ALTERNATIVO" Campo da invenção A presente invenção refere-se a um conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo e, mais específicamente, a um conjunto formado pelo eixo rotativo do motor elétrico do compressor alternativo e pelo menos um componente modular de contrapeso fixado à extremidade superior da porção excêntrica do referido eixo rotativo do motor elétrico do compressor alternativo.
De acordo com a invenção ora revelada, a aplicação do mencionado componente modular de contrapeso ao eixo rotativo do motor elétrico do compressor alternativo resulta em vantagens funcionais para o compressor alternativo, vantagens de fabricação dos componentes que integram o conjunto e vantagens de montagem do conjunto propriamente dito.
Fundamentos da Invenção Como é do conhecimento dos técnicos versados no assunto, compressores alternativos compreendem equipamentos hábeis de comprimir um determinado fluido de trabalho. Normalmente aplicados em sistemas de refrigeração, os compressores alternativos são, então, hábeis de comprimir um fluido refrigerante qualquer.
Mais particularmente, a compressão de um fluido de trabalho, em um compressor alternativo, ocorre através da alteração dinâmica do volume de pelo menos uma câmara de compressão, sendo que tal alteração volumétrica é realizada através da movimentação alternativa de um componente especifico no interior da referida câmara de compressão.
Normalmente, o componente específico capaz de se deslocar alternativamente no interior da câmara de compressão é denominado pistão, e a câmara de compressão é normalmente denominada como cilindro de compressão.
Neste sentido, a movimentação alternativa (vai-e-vem) do pistão no interior do cilindro de compressão, alinhado ao sincronismo de válvulas de sucção e descarga, é capaz de succionar o fluido de trabalho em pressão reduzida, comprimi-lo, e descarregá-lo para um sistema qualquer (normalmente, um sistema de refrigeração), em alta pressão.
No caso específico de compressores alternativos, esta movimentação alternativa do pistão é gerada a partir do movimento contínuo de uma fonte motriz giratória, a qual é comumente compreendida por um motor elétrico de eixo rotativo. Para tanto, a conexão entre o eixo rotativo do motor elétrico e o pistão é realizada por um conjunto mecânico compreendido por um eixo excêntrico e uma haste de extensão (ou biela).
Convencionalmente, o eixo excêntrico é confeccionado na extremidade superior do próprio eixo rotativo do motor elétrico. Assim pode-se considerar, inclusive, que o eixo excêntrico trata-se, na verdade, de uma porção excêntrica definida no próprio eixo rotativo do motor elétrico. A haste de extensão é acoplada tanto ao eixo excêntrico quanto ao pistão.
Assim, o movimento rotativo do eixo do motor é transformado em movimento alternativo (ou movimento recíproco) para o pistão.
Todo este contexto é de pleno conhecimento dos técnicos versados no assunto. É também do conhecimento dos técnicos versados no assunto que o referido eixo rotativo do motor elétrico, quando integrado pela porção excêntrica, prevê pelo menos uma massa de balanceamento de rotação, a qual tem por principal objetivo equalizar os esforços e vibrações que a porção excêntrica desempenha sobre o eixo rotativo do motor elétrico.
Normalmente, pelo menos uma massa de balanceamento é definida no próprio eixo rotativo do motor elétrico, entre a extensão concêntrica do referido eixo e a anteriormente mencionada porção excêntrica.
Adicionalmente, o atual estado da técnica prevê, ainda, a utilização de componentes modulares de contrapeso em eixos rotativos de motores elétricos de compressores alternativos.
Em linhas gerais, tais componentes compreendem massas adicionais que, passíveis de serem fixadas às extremidades superiores das porções excêntricas de eixos rotativos de motores elétricos, também têm por objetivo equalizar os esforços e vibrações que a porção excêntrica desempenha sobre o eixo rotativo do motor elétrico.
Exemplos de componentes modulares de contrapeso podem ser verificados, não exaustivamente, nos documentos CN202370788, JP2008121554 e CN202091145. O documento CN202370788 descreve um conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo fundamentalmente integrado por um eixo rotativo de motor elétrico e um componente modular de contrapeso. O referido eixo rotativo compreende uma porção principal, uma massa de contrapeso e uma porção excêntrica definida em uma de suas duas extremidades. O componente modular de contrapeso compreende uma porção de acoplamento e uma porção de adição de massa.
Neste exemplo, a porção excêntrica do eixo rotativo prevê, em seu topo, uma nervura de orientação de montagem, e a porção de acoplamento do componente modular de contrapeso prevê uma área vazada de orientação de montagem. Esta construtividade possibilita que o componente modular de contrapeso seja devidamente posicionado na porção excêntrica do eixo rotativo, sendo a fixação entre ambos realizada por um parafuso (ou meio de fixação penetrante) que atravessa tanto o referido componente modular de contrapeso quanto a citada porção excêntrica do eixo rotativo. O documento JP2008121554 também descreve um conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo fundamentalmente integrado por um eixo rotativo de motor elétrico e um componente modular de contrapeso. O referido eixo rotativo compreende uma porção principal, uma massa de contrapeso e uma porção excêntrica definida em uma de suas extremidades. O componente modular de contrapeso compreende uma porção de acoplamento e uma porção de adição de massa.
Neste exemplo, a porção excêntrica do eixo rotativo prevê, em sua extremidade superior, uma redução de diâmetro e, opcionalmente, uma cavidade de orientação de montagem. A porção de acoplamento do componente modular de contrapeso, por sua vez, é vazada e apresenta um diâmetro equivalente à redução de diâmetro da porção excêntrica do eixo rotativo e, opcionalmente, prevê ainda uma nervura de orientação de montagem.
Esta construtividade possibilita que o componente modular de contrapeso seja devidamente posicionado na porção excêntrica do eixo rotativo, sendo a fixação entre ambos realizada por pressão, isto é, sem nenhum componente adicional.
Como é possível verificar, as construtividades descritas nos documentos CN202370788 e JP2008121554 apresentam certos aspectos comuns. O primeiro destes aspectos comuns refere-se ao fato de que ambos os componentes modulares de contrapeso apresentam uma porção de acoplamento vazada.
Ocorre que este aspecto pode ser encarado como negativo, afinal, eventuais resíduos sólidos gerados durante a fixação do componente modular de contrapeso na porção excêntrica do eixo rotativo de motor elétrico (desgaste de material dos componentes envolvidos) são espalhados no interior da carcaça do compressor. Tais resíduos sólidos, quando em contato com demais componentes do compressor, podem gerar modos de falha tais como: choque elétrico, travamento dos pares tribológicos e entupimento de canais de lubrificação, aumento da mínima tensão de partida e aumento de consumo de potência (desempenho). O segundo destes aspectos comuns refere-se ao fato de que ambos os conjuntos preveem meios de orientar a fixação do componente modular de contrapeso na porção excêntrica do eixo rotativo de motor elétrico. Ocorre que este aspecto também pode ser considerado como negativo, afinal, para que o mesmo seja alcançado, é necessário submeter o eixo rotativo do motor elétrico e/ou o componente modular de contrapeso a demais processos fabris, como, por exemplo, demais processos de usinagem e/ou desbastamento. O documento CN202091145 descreve um conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo fundamentalmente integrado por um eixo rotativo de motor elétrico e um componente modular de contrapeso. O referido eixo rotativo compreende uma porção principal, uma massa de contrapeso e uma porção excêntrica definida em uma de suas extremidades, além de prever um canal de condução de óleo lubrificante que se inicia da extremidade “inferior” de sua porção principal e se encerra no topo de sua porção excêntrica. O componente modular de contrapeso compreende uma porção de acoplamento e uma porção de adição de massa, sendo que a porção de acoplamento define uma espécie de tampa integralmente fechada.
Neste exemplo, a porção de acoplamento do componente modular de contrapeso possui dupla função, ou seja, além de possibilitar a fixação do componente modular de contrapeso no topo da porção excêntrica do eixo rotativo, possui ainda a função de obstruir o canal de condução de óleo lubrificante que encerra no topo de sua porção excêntrica, impedindo que o óleo lubrificante seja aspergido para a carcaça do compressor.
Vale ainda destacar que, neste exemplo, a fixação entre o referido componente modular de contrapeso no topo da porção excêntrica do eixo rotativo é realizada por pressão, isto é, sem nenhum componente adicional.
Assim, é possível notar que nenhum dos exemplos acima citados, além das soluções e construções congêneres já pertencentes ao atual estado da técnica, possui qualquer tipo de preocupação com eventuais resíduos sólidos gerados no ato da fixação do componente modular de contrapeso no topo da porção excêntrica do eixo rotativo, e com base neste cenário que surge a presente invenção.
Objetivos da invenção Desta forma, é um dos objetivos da presente invenção apresentar um conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo cuja fixação entre o componente modular de contrapeso e a porção excêntrica do eixo rotativo preveja meios de evitar que eventuais resíduos sólidos gerados sejam expostos ao ambiente interno da carcaça do compressor e/ou à unidade compressão do compressor.
Deste modo, é também um dos objetivos da invenção em questão que o referido conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo compreenda meios hábeis de armazenar eventuais resíduos sólidos gerados em função da fixação entre o componente modular de contrapeso e a porção excêntrica do eixo rotativo.
Assim, é ainda um dos objetivos da invenção em questão que eventuais resíduos sólidos gerados em função da fixação entre o componente modular de contrapeso e a porção excêntrica do eixo rotativo fiquem armazenados entre o topo da porção excêntrica do eixo rotativo e a porção de acoplamento do componente modular de contrapeso.
Sumário da invenção Os objetivos acima mencionados são alcançados através de um conjunto eixo- contrapeso de compressor alternativo, compreendendo pelo menos um componente modular de contrapeso e pelo menos um eixo rotativo; o componente modular de contrapeso compreendendo pelo menos uma porção de adição de massa e pelo menos uma porção de acoplamento; o eixo rotativo compreendendo pelo menos uma porção principal, pelo menos uma massa de contrapeso e pelo menos porção excêntrica; a porção de acoplamento do componente modular de contrapeso sendo fixada à porção excêntrica do eixo rotativo.
Em uma concretização preferencial da invenção, o conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo é CARACTERIZADO pelo fato de que: - a porção excêntrica do eixo rotativo prevê um topo maciço; e - a porção de acoplamento do componente modular de contrapeso compreende uma tampa que prevê pelo menos um raio de borda.
Preferencialmente a porção de acoplamento do componente modular de contrapeso é fixada à porção excêntrica do eixo rotativo de modo a definir pelo menos uma câmara.
Ademais, pelo menos uma câmara é definida entre a face inferior da porção de acoplamento do componente modular de contrapeso e o topo da porção excêntrica do eixo rotativo, sendo que a porção de acoplamento do componente modular de contrapeso prevê ainda pelo menos um espaçador vertical.
Também em uma concretização preferencial da invenção a pelo menos uma câmara é definida entre a face inferior da porção de acoplamento do componente modular de contrapeso e o topo da porção excêntrica do eixo rotativo, sendo a referida face inferior da porção de acoplamento do componente modular de contrapeso espaçada do topo da porção excêntrica do eixo rotativo através do espaçador vertical da porção de acoplamento do componente modular de contrapeso.
Opcionalmente a câmara pode ser definida entre a face inferior da porção de acoplamento do componente modular de contrapeso e o topo da porção excêntrica do eixo rotativo, sendo a face inferior da porção de acoplamento do componente modular de contrapeso espaçada do topo da porção excêntrica do eixo rotativo através de um rebaixo existente no mesmo.
Saliente-se que o topo da porção excêntrica do eixo rotativo é maciço e planificado; o raio de borda da tampa definida na porção de acoplamento do componente modular de contrapeso compreende um perfil arredondado, e a tampa definida na porção de acoplamento do componente modular de contrapeso compreende uma placa integral.
Ademais, a dita pelo menos uma câmara tem por objetivo armazenar resíduos sólidos gerados a partir da fixação da porção de acoplamento do componente modular de contrapeso à porção excêntrica do eixo rotativo.
Descrição Resumida dos Desenhos A presente invenção será pormenorizadamente descrita com base nas figuras abaixo indicadas, nas quais: A figura 1 ilustra o conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo, de acordo com a invenção em questão, em perspectiva explodida;
Afigura 2 ilustra, em detalhe, o componente modular de contrapeso, de acordo com a invenção em questão, visto superiormente; A figura 3 ilustra, em detalhe, o componente modular de contrapeso, de acordo com a invenção em questão, visto inferiormente; A figura 4 ilustra um corte esquemático do conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo de acordo com a invenção em questão, e As figuras 5.1 e 5.2 anexas mostras, também em corte esquemático, outras variantes construtivas da invenção.
Descrição Detalhada da Invenção O objeto da presente invenção passará a ser mais detalhadamente descrito e explicado com base nos desenhos apensos, que possuem caráter meramente exemplificativo e não limitativo, posto que adaptações e modificações podem ser feitas sem que, com isso, se fuja do escopo da proteção reivindicada.
De modo geral, a presente invenção consiste em um sistema de contrapeso incorporado ao topo do eixo excêntrico de compressores - mais especificamente de compressores alternativos - o qual possibilita o balanceamento de forças durante a operação do equipamento. O dito sistema normalmente compreende dois elementos: um componente modular de contrapeso 1 e um eixo rotativo 2, o qual corresponde ao próprio eixo do motor elétrico (não mostrado) do compressor.
Em uma concretização preferencial da invenção representada na Figura 1 anexa, o eixo rotativo 2 compreende uma porção principal 21 em cuja região distai localiza-se uma massa de contrapeso 22 e pelo menos porção excêntrica 23 de conformação cilíndrica com topo 24 maciço.
Dentro deste contexto, é importante destacar que a terminologia “topo maciço” refere-se ao fato de que o topo 24 da porção excêntrica 23 do eixo rotativo 2 não é oco, ou seja, não possui qualquer tipo de ligação ou comunicação fluido com demais porções do citado eixo rotativo 2.
Assim, o fato do topo 24 da porção excêntrica 23 do eixo rotativo 2 ser maciço não significa que o mesmo é plano ou irregular. Significa apenas que o referido topo possui uma constituição robusta e sólida (e não oca e/ou não vazada). Esta característica é especialmente ilustrada nas figuras anexas. O componente modular de contrapeso 1, que atua como uma espécie de tampa para o eixo rotativo 2, compreende uma porção de adição de massa 11 e uma porção de acoplamento 12 em formato substancialmente cilíndrico para acoplamento à porção excêntrica 23 do eixo rotativo 2.
Nesse aspecto, cabe esclarecer que a porção de acoplamento 12 - conforme detalhes das Figuras 2 e 3 - apresenta conformação substancialmente cilíndrica, sendo que seu diâmetro interno é coincidente com o diâmetro da porção excêntrica 23 para promover um acoplamento perfeito que não permita o escape do componente modular de contrapeso 1 durante o funcionamento do compressor.
Adicionalmente, na concretização preferencial ilustrada, principalmente, nas Figuras 1 e 4, a porção de acoplamento 12 do componente modular de contrapeso 1 é provida, em sua região central, de um espaçador vertical 13 que, além de conformar uma cavidade circular na superfície externa da peça, também acaba por configurar um batente de contenção para o processo de inserção da porção excêntrica 23 no interior da porção de acoplamento 12.
Com isso o referido espaçador vertical 13 faz com que a montagem das peças faça surgir uma câmara 3 entre a superfície interna da porção de acoplamento 12 e o topo 24 maciço da porção excêntrica 23 do eixo rotativo 2.
Note-se que a referida câmara 3 pode, adicional e/ou alternativamente, ser conformada pela incorporação de pelo menos um rebaixo 25 definido no topo 24 maciço da porção excêntrica 23, conforme o ilustrado nas Figuras 5.1 e 5.2 anexas.
Cabe esclarecer que a principal função da câmara 3 é acomodar em seu interior eventuais resíduos sólidos oriundos dos esforços necessários para o acoplamento do componente modular de contrapeso 1 ao eixo rotativo 2, uma vez que a prática já demonstrou que em virtude da coincidência de diâmetros e de eventuais pequenos desalinhamentos posicionais entre as peças, somados aos esforços oriundos do impacto necessário ao acoplamento das mesmas, não raro são gerados resíduos sólidos comumente denominados cavacos que, ao se desprenderem e entrarem em contato com os demais componentes do compressor, podem ser prejudiciais ao equipamento e ao adequado funcionamento do sistema de compressão e refrigeração.
Assim sendo, percebeu-se que o acoplamento tipo macho-fêmea das peças e as pressões de montagem tenderão a conduzir tais resíduos para o interior da porção de acoplamento 12 e, assim sendo, a existência de uma câmara 3 em seu interior acomodará os mesmos e impedirá sua liberação para o ambiente interno do compressor, eliminando assim os riscos de danos deles oriundos.
Além dessa solução para contenção de resíduos, o objeto da presente invenção prevê também que a porção de acoplamento 12 do componente modular de contrapeso 1 compreende um raio de borda 14 com perfil preferencialmente arredondado para reduzir o atrito passível de gerar o desbaste da borda do topo 24 maciço da porção excêntrica 23, e a consequente geração de resíduos sólidos (cavacos).
Dessa forma, o objeto da presente invenção revela um conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo que, além de prover ao equipamento melhores níveis de vibração, também soluciona o problema técnico da liberação de resíduos sólidos oriundos do acoplamento entre do componente modular de contrapeso 1 e o eixo rotativo 2 no interior do compressor, posto prover meios de acomodar e isolar os mesmos. Outra vantagem do objeto da presente invenção reside no fato de compreender uma modificação construtiva (o raio de borda 14) que minimiza a formação de tais resíduos, de forma inédita nos similares conhecidos até então.
Ademais, é importante ressaltar que a descrição acima tem como único objetivo descrever de forma exemplificativa algumas realizações preferenciais da presente invenção.
Portanto, torna-se claro que os técnicos no assunto compreendem que diversas modificações, variações e combinações construtivas dos elementos que exercem a mesma função substancialmente da mesma forma para alcançar os mesmos resultados, continuam dentro do escopo de proteção delimitado pelas reivindicações anexas.
Claims (8)
1. Conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo, compreendendo: pelo menos um componente modular de contrapeso (1) e pelo menos um eixo rotativo (2); o componente modular de contrapeso (1) compreendendo pelo menos uma porção de adição de massa (11) e pelo menos uma porção de acoplamento (12); o eixo rotativo (2) compreendendo pelo menos uma porção principal (21), pelo menos uma massa de contrapeso (22) e pelo menos uma porção excêntrica (23); a porção de acoplamento (12) do componente modular de contrapeso (1) sendo fixada à porção excêntrica (23) do eixo rotativo (2); o conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo sendo especialmente CARACTERIZADO pelo fato de que: a porção excêntrica (23) do eixo rotativo (2) prevê um topo (24) maciço; e a porção de acoplamento (12) do componente modular de contrapeso (1) compreende uma tampa que prevê pelo menos um raio de borda (14).
2. Conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a porção de acoplamento (12) do componente modular de contrapeso (1) sendo fixada à porção excêntrica (23) do eixo rotativo (2) de modo a definir pelo menos uma câmara (3).
3. Conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma câmara (3) é definida entre a face inferior da porção de acoplamento (12) do componente modular de contrapeso (1) e o topo (24) da porção excêntrica (23) do eixo rotativo (2).
4. Conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a porção de acoplamento (12) do componente modular de contrapeso (1) prevê ainda pelo menos um espaçador vertical (13).
5. Conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma câmara (3) é definida entre a face inferior da porção de acoplamento (12) do componente modular de contrapeso (1) e o topo (24) da porção excêntrica (23) do eixo rotativo (2), sendo a referida face inferior da porção de acoplamento (12) do componente modular de contrapeso (1) espaçada do topo (24) da porção excêntrica (23) do eixo rotativo (2) através do espaçador vertical (13) da porção de acoplamento (12) do componente modular de contrapeso (1).
6. Conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma câmara (3) é definida entre a face inferior da porção de acoplamento (12) do componente modular de contrapeso (1) e o topo (24) da porção excêntrica (23) do eixo rotativo (2), sendo a referida face inferior da porção de acoplamento (12) do componente modular de contrapeso (1) espaçada do topo (24) da porção excêntrica (23) do eixo rotativo (2) através de um rebaixo (25) existente no topo (24) maciço da porção excêntrica (23).
7. Conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o raio de borda (14) da tampa definida na porção de acoplamento (12) do componente modular de contrapeso (1) compreende um perfil arredondado.
8. Conjunto eixo-contrapeso de compressor alternativo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma câmara (3) tem por objetivo armazenar resíduos sólidos gerados a partir da fixação da porção de acoplamento (12) do componente modular de contrapeso (1) à porção excêntrica (23) do eixo rotativo (2).
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