BR102014007259A2

BR102014007259A2 - compressor alternativo provido de arranjo de válvulas de sucção

Info

Publication number: BR102014007259A2
Application number: BR102014007259A
Authority: BR
Inventors: Evandro Luiz Lange Pereira
Original assignee: Whirlpool Sa
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2015-12-08
Also published as: US20180180041A1; JP2017508919A; CN106415008A; EP3123026A1; WO2015143515A1

Abstract

resumo patente de invenção: compressor alternat ivo provido de arranjo de válvulas de sucção. a presente invenção refere-se a um compressor alternativo provido de arranjo de válvulas de sucção e, mais particularmente, um compressor alternativo que, hábil de operar com pelo menos duas linhas de sucção de diferentes pressões de trabalho, é integrado por um arranjo de válvulas composto por pelo menos dois conjuntos válvula-orifício. um destes conjuntos prevê uma válvula semi-comandada, enquanto que o outro conjunto prevê uma válvula automática. o cerne da invenção está relacionado ao fato de que os referidos conjuntos válvula-orifício encontram-se dispostos em componentes distintos do compressor alternativo. 1 / 1

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção para: “COMPRESSOR ALTERNATIVO PROVIDO DE ARRANJO DE VÁLVULAS DE SUCÇÃO”, Campo da invenção [0001] A presente invenção refere-se a um compressor alternativo provido de arranjo de válvulas de sucção e, mais particularmente, um compressor alternativo que, hábil de operar com pelo menos duas linhas de sucção de diferentes pressões de trabalho, é integrado por um arranjo de válvulas composto por pelo menos dois conjuntos “válvula-orifício”.

[0002] Em linhas gerais, o cerne da invenção em questão refere-se à localização física dos conjuntos “válvula-orifício” no compressor alternativo, sendo que cada um dos citados conjuntos “válvula-orifício” encontra-se disposto em uma região específica do mecanismo de compressão do referido compressor alternativo, de modo a otimizar a montagem e manutenção do arranjo de válvula de sucção como um todo.

Fundamentos da Invenção [0003] Como é do conhecimento dos técnicos versados no assunto, compressores compreendem dispositivos capazes de comprimir um fluido de trabalho através da alteração volumétrica de uma ou mais câmaras de compressão onde o referido fluido de trabalho é temporariamente armazenado.

[0004] Compressores alternativos, por exemplo, compreendem um mecanismo de compressão onde um pistão desliza no interior de um cilindro, aumentando e diminuindo o volume deste último. Como também é dos conhecimentos dos técnicos versados no assunto, a alteração volumétrica de uma câmara de compressão é cooperante à comutação de válvulas que também integram o mecanismo de compressão de um compressor.

[0005] Assim, é normal que um mecanismo de compressão de um compressor alternativo, preferencialmente utilizado em sistema de refrigeração, seja integrado por pelo menos uma válvula de descarga e pelo menos uma válvula de sucção. Tais válvulas permitem que uma determinada quantidade de fluido de trabalho seja admitida no interior da câmara de compressão e, posteriormente, permitem que esta quantidade de fluido de trabalho - sob alta pressão - seja expelida da câmara de compressão.

[0006] Normalmente, a admissão do fluido refrigerante, ou sucção, é realizada quando a válvula de sucção encontra-se “aberta” e a válvula de descarga encontra-se “fechada”. Por outro lado, a expulsão do fluido refrigerante, ou descarga, é realizada quando a válvula de sucção encontra-se “fechada” e a válvula de descarga encontra-se “aberta”.

[0007] De acordo com o atual estado da técnica, compressores alternativos aplicados em sistema de refrigeração normalmente utilizam válvulas tipo palheta, as quais são conformadas por lâminas metálicas hábeis de mudarem de estado operacional (de abertas para fechadas e de fechadas para abertas) em função da diferença de pressão no interior da câmara de compressão. Tendo em vista este tipo de operação, é possível definir que as atuais válvulas tipo palheta (seja para sucção, seja para descarga) tratam-se de válvulas automáticas, afinal, a mudança de seus estados operacionais ocorre sem interferências de um operador externo.

[0008] A utilização deste tipo de válvula é extremamente benéfica, afinal, não são necessários sistemas ou acionamentos eletrônicos responsáveis pela comutação de seus estados operacionais.

[0009] De acordo com o estado da técnica mais convencional, é possível notar que um mecanismo de compressão de um compressor alternativo utilizado em sistema de refrigeração é fundamentalmente integrado por um cilindro de compressão, por uma placa-válvula e por um pistão móvel, sendo que o espaço definido entre o topo do pistão móvel, a face interior da parede do cilindro de compressão e a placa-válvula compreende a câmara de compressão, a qual tem seu volume alterado conforme a movimentação do citado pistão móvel. Nestas concretizações básicas conhecidas, é previsto apenas um conjunto de sucção integrado por uma válvula de sucção de atuação cooperante ao seu respectivo orifício de sucção, e apenas um conjunto de descarga integrado por uma válvula de descarga de atuação cooperante ao seu respectivo orifício de descarga. Convencionalmente, tanto o conjunto de sucção quanto o conjunto de descarga encontram-se dispostos na placa-válvula do compressor alternativo. Como é do conhecimento dos técnicos versados no assunto, a válvula de sucção encontra-se voltada para o interior da câmara de compressão e a válvula de descarga encontra-se voltada para o exterior da câmara de compressão.

[0010] Assim, quando a válvula de sucção é submetida a uma pressão de sucção, a mesma tende a se movimentar em sentido ao pistão móvel. Já a válvula de descarga, quando submetida a uma pressão de descarga, tende a se movimentar para fora da câmara de descarga. Portanto, sabe-se que a montagem, dimensionamento e atuação da citada válvula de sucção é mais complexa do que a montagem, dimensionamento e atuação da válvula de descarga. O atual estado da técnica prevê, por exemplo, a conformação de rebaixos no topo do pistão móvel para evitar o contato do mesmo com a válvula de sucção.

[0011] Além da concretização fundamental acima citado, o atual estado da técnica prevê ainda concretizações de compressores alternativos hábeis de atuar com múltiplas linhas de sucção distintas entre si, isto é, com múltiplas pressões de sucção de diferentes valores. Estes compressores são conhecidos como compressores alternativos de múltiplas sucções.

[0012] Um exemplo de compressor alternativo de múltiplas sucções é descrito no documento BRPI1001359.

[0013] Em linhas gerais, e conforme descrito no citado documento BRPI1001359, um único mecanismo de compressão é hábil de operar, de forma exclusiva, com uma dentre pelo menos duas linhas de sucção.

[0014] Para tanto, o referido compressor alternativo é provido de um arranjo de válvulas de sucção composto por pelo menos dois conjuntos de sucção e integrados, cada um, por uma válvula de sucção de atuação cooperante ao seu respectivo orifício de sucção. Evidentemente, é previsto ainda um conjunto de descarga.

[0015] Conforme descrito no documento BRP11001359, ambos os conjuntos de sucção, além do conjunto de descarga, encontram-se dispostas em uma única placa-válvula pertencente ao mecanismo de compressão do referido compressor alternativo. Assim, ambos os orifícios de sucção, bem como os meios de fixação das válvulas de sucção encontram-se fixados ou dispostos na citada placa-válvula.

[0016] No mais, nota-se ainda que um dos conjuntos de sucção compreende ainda um elemento gerador de campo eletromagnético hábil de auxiliar e/ou impedir a comutação do estado operacional (de aberta para fechada e de fechada para aberta) da válvula de sucção. Consequentemente, percebe-se que a referida válvula de sucção pode ser eletronicamente acionada (pelo elemento gerador de campo eletromagnético) e/ou automaticamente acionada (pelo diferencial de pressão da câmara de compressão). Tendo em vista este tipo de operação, é possível definir que válvula de sucção trata-se de uma válvula semi-automática, ou ainda, semi-comandada.

[0017] Assim, é possível afirmar que o compressor alternativo citado documento BRPI1001359 compreende um arranjo de válvulas de sucção composto por um conjunto de sucção semi-comandado e um conjunto de sucção automático, sendo que tais conjuntos operam de forma exclusiva, isto é, não operam simultaneamente.

[0018] Portanto, quando se deseja selecionar (trabalhar com) a citada pressão de sucção, basta não acionar o elemento gerador de campo eletromagnético. Nesta circunstância, a própria pressão de sucção mantém a válvula de sucção aberta e, adicionalmente, a válvula de sucção fechada. Quando se deseja selecionar (trabalhar com) a pressão de sucção, basta acionar o elemento gerador de campo eletromagnético. Nesta circunstancia, o campo magnético gerado por este elemento faz com que a válvula de sucção seja atraída de modo a obstruir seu orifício de sucção, bloqueando a pressão de sucção e permitindo que a pressão de sucção mantenha a válvula de sucção aberta em relação ao seu orifício de sucção.

[0019] O conceito de compressor de múltiplas sucções descrito no documento BRP11001359 é extremamente interessante e permite aprimorar sistemas de refrigeração compostos por múltiplos evaporadores, afinal, cada evaporador pode possuir sua própria linha de sucção e ser acionado de forma independente dos demais evaporadores, sendo esta seleção de acionamento realizada no próprio compressor através de um simples acionamento de uma bobina elétrica. No entanto, e mesmo considerando que o conceito geral acima descrito é benéfico e revolucionário, as concretizações previstas no citado documento BRP11001359 possuem diversos aspectos passíveis de otimizações e melhorias.

[0020] Um destes aspectos diz respeito à atual localização dos conjuntos de sucção, os quais se encontram proximamente dispostos na placa-válvula do compressor. Por estarem próximos, a montagem deste arranjo de válvulas de sucção é extremamente problemático e, em especial, em casos onde o compressor trata-se de um compressor miniaturizado, afinal, menor é o espaço físico existente para a referida montagem.

[0021] Como é do conhecimento dos técnicos versados no assunto, uma das principais fontes de ineficiência dos compressores alternativos deve-se às perdas de energia provocadas pelo escoamento de fluido refrigerante através das válvulas de sucção. Assim, busca-se durante o desenvolvimento de tais compressores maximizar a área de passagem do escoamento entre uma válvula de sucção e seu respectivo orifício. Isto normalmente é limitado por questões de confiabilidade da palheta e/ou restrições geométricas, uma vez que o espaço na placa-válvula é restrito.

[0022] No mais, e ainda em função da proximidade entre os conjuntos de sucção, verifica-se ainda que a introdução de um gerador de campo eletromagnético na placa-válvula é extremamente problemático, afinal, simplesmente o espaço para tal montagem é restrito.

[0023] Com base neste contexto, e visando sanar este aspecto específico, surge a presente invenção.

Objetivos da invenção [0024] Desta forma, é um dos objetivos da invenção em questão descrever um compressor alternativo provido de arranjo de válvulas de sucção capaz de resolver os problemas dimensionais relacionados à concretização do arranjo de válvulas de sucção detalhado no documento BRPI1001359.

[0025] Assim, é um dos objetivos da invenção em questão que o arranjo de válvulas de sucção ora tratado seja hábil de facilitar a montagem, manutenção e operação das múltiplas válvulas de sucção de um compressor de múltiplas sucções.

[0026] É ainda um dos objetivos da invenção em questão que arranjo de válvulas de sucção ora tratado seja hábil de facilitar a adição de uma bobina elétrica diretamente na placa-válvula de um compressor de múltiplas sucções.

[0027] Por último, é um dos objetivos da invenção em questão otimizar a utilização do espaço da placa-válvula de compressores miniaturizados de múltiplas sucções.

Sumário da invenção [0028] Os objetivos da invenção em questão são integralmente alcançados através do compressor alternativo provido de arranjo de válvulas de sucção, onde o compressor compreende pelo menos um cilindro de compressão, pelo menos uma placa-válvula disposta em uma das extremidades do cilindro de compressão, e pelo menos um pistão móvel disposto no interior do cilindro de compressão.

[0029] No mais o referido compressor, de acordo com a invenção em questão, compreende ainda pelo menos um primeiro conjunto “válvula-orifício” integrado por pelo menos um orifício de sucção, pelo menos uma válvula de sucção de atuação cooperante ao seu respectivo orifício de sucção), e pelo menos um elemento gerador de campo eletromagnético hábil de interagir seletivamente com a válvula de sucção e pelo menos um segundo conjunto “válvula-orifício” integrado por pelo menos um orifício de sucção, pelo menos uma válvula de sucção de atuação cooperante ao seu respectivo orifício de sucção [0030] Em linhas gerais, a invenção em questão destaca-se pelo fato de que os referidos conjuntos “válvula-orifício” encontram-se dispostos em componentes distintos do compressor alternativo.

Descrição das figuras [0031] A invenção em questão será pormenorizadamente detalhada com base nas figuras abaixo relacionadas, as quais: [0032] A figura 1 ilustra um mecanismo de compressão de dupla sucção compreendendo uma primeira concretização do arranjo de válvulas de sucção, de acordo com a invenção em questão;

[0033] figura 2 ilustra um mecanismo de compressão de dupla sucção compreendendo uma segunda concretização do arranjo de válvulas de sucção, de acordo com a invenção em questão; e [0034] A figura 3 ilustra um mecanismo de compressão de dupla sucção compreendendo uma terceira concretização do arranjo de válvulas de sucção, de acordo com a invenção em questão.

Descrição detalhada da invenção [0035] Conforme anteriormente explanado, a invenção em questão compreende um complemento à invenção detalhada no documento BRPI1001359, objetivando apresentar algumas melhorias puramente opcionais, de caráter técnico construtivo. Em especial, a invenção em questão tem por objetivo principal solucionar problemas dimensionais relacionados à concretização do arranjo de válvulas detalhado no documento BRP11001359.

[0036] Assim, são apresentadas três possibilidades de concretizações gerais, todas especialmente adequadas à um compressor alternativo composto por um cilindro de compressão 1, uma placa-válvula 2 disposta em uma das extremidades do cilindro de compressão 1, um pistão móvel 3 disposto no interior do cilindro de compressão 1, um primeiro conjunto “válvula-orifício” 41 integrado por um orifício de sucção 51, uma válvula de sucção 61 de atuação cooperante ao seu respectivo orifício de sucção 51, e um elemento gerador de campo eletromagnético 71 hábil de interagir seletivamente com a válvula de sucção 61, e um segundo conjunto “válvula-orifício” 42 integrado por pelo menos um orifício de sucção 52, pelo menos uma válvula de sucção 62 de atuação cooperante ao seu respectivo orifício de sucção 52.

[0037] Neste contexto, vale mencionar que o conjunto “válvula-orifício” 41 compreende uma válvula de sucção semi-comandada, e o conjunto “válvula-orifício” 42 compreende uma válvula de sucção automática, e que ambas as válvulas compreendem, de forma específica, válvulas tipo palheta.

[0038] Todos os aspectos técnicos até então citados pertencem ao atual estado da técnica, sendo amplamente ilustrados e descritos no documento BRPI1001359.

[0039] O cerne da invenção em questão, no entanto, consiste em apresentar construções onde os conjuntos “válvula-orifício” encontram-se dispostos em componentes distintos do compressor alternativo, de modo a possibilitar otimização dimensional dos componentes que integram o referido compressor.

[0040] Uma primeira concretização é ilustrada na figura 1.

[0041] Conforme ilustrado na figura 1, o conjunto “válvula-orifício” 41 (devidamente integrado por um orifício de sucção 51, uma válvula de sucção 61 de atuação cooperante ao seu respectivo orifício de sucção 51, e um elemento gerador de campo eletromagnético 71 hábil de interagir seletivamente com a válvula de sucção 61) encontra-se disposto no cilindro de compressão 1 do compressor alternativo.

[0042] Mais particularmente, a referida válvula de sucção 61 encontra-se fixada em uma espécie de antecâmara fluidamente conectada ao interior do cilindro de compressão 1 por intermédio do referido orifício de sucção 51 (os meios de fixação da válvula sobre seu respectivo orifícios, de acordo com a presente invenção, podem ocorrer de diferentes formas pertencentes ao atual estado da técnica). Adicionalmente, verifica-se ainda que o citado elemento gerador de campo eletromagnético 71, preferencialmente uma bonina elétrica, encontra-se preferencialmente disposto no interior da mencionada antecâmara.

[0043] Ainda em relação à figura 1, nota-se que o conjunto “válvula-orifício” 42 (devidamente integrado por um orifício de sucção 52 e uma válvula de sucção 62 de atuação cooperante ao seu respectivo orifício de sucção 52), encontra-se disposto na placa-válvula 2 do compressor alternativo.

[0044] Opcionalmente, e ainda de acordo com esta primeira concretização, o conjunto “válvula-orifício” 42 poderia ainda ser disposto no pistão móvel 3 do compressor alternativo.

[0045] Ainda dentro deste contexto, vale revelar que a mencionada antecâmara pode compreender um ambiente com dupla funcionalidade, ou seja, um ambiente propício à montagem do conjunto “válvula-orifício” 41 e, ao mesmo tempo, um ambiente com funções de otimização acústica (muffler de sucção).

[0046] Uma segunda concretização é ilustrada na figura 2.

[0047] Conforme ilustrado na figura 2, o conjunto “válvula-orifício” 41 (devidamente integrado por um orifício de sucção 51, uma válvula de sucção 61 de atuação cooperante ao seu respectivo orifício de sucção 51, e um elemento gerador de campo eletromagnético 71 hábil de interagir seletivamente com a válvula de sucção 61) encontra-se disposto na placa-válvula 2 do compressor alternativo.

[0048] Mais particularmente, o elemento gerador de campo eletromagnético 71 encontra-se fixado na placa-válvula 2 de modo a ficar fora do cilindro de compressão 1, enquanto que a referida válvula de sucção 61 fica disposta no interior do cilindro de compressão 1. O orifício de sucção 51 propriamente dito compreende um orifício vazado conformado na placa-válvula 2. Os meios de fixação da válvula sobre seu respectivo orifícios, de acordo com a presente invenção, podem ocorrer de diferentes formas pertencentes ao atual estado da técnica [0049] Ainda em relação à figura 2, nota-se que o conjunto “válvula-orifício” 42 (devidamente integrado por um orifício de sucção 52 e uma válvula de sucção 62 de atuação cooperante ao seu respectivo orifício de sucção 52), encontra-se disposto no cilindro de compressão 3 do compressor alternativo, sendo este tipo de disposição já conhecida pelos técnicos versados no assunto.

[0050] Opcionalmente, e ainda de acordo com esta segunda concretização, o conjunto “válvula-orifício” 42 podería ainda ser disposto no cilindro de compressão 1 do compressor alternativo.

[0051] Uma terceira concretização é ilustrada na figura 3.

[0052] Conforme ilustrado na figura 3, o conjunto “válvula-orifício” 41 (devidamente integrado por um orifício de sucção 51, uma válvula de sucção 61 de atuação cooperante ao seu respectivo orifício de sucção 51, e um elemento gerador de campo eletromagnético 71 hábil de interagir seletivamente com a válvula de sucção 61) encontra-se disposto no cilindro de compressão 3 do compressor alternativo.

[0053] Mais particularmente, o elemento gerador de campo eletromagnético 71 encontra-se fixado na face posterior do cilindro de compressão 3 de modo a ficar fora do cilindro de compressão 1, enquanto que a referida válvula de sucção 61 fica disposta no interior do cilindro de compressão 1. O orifício de sucção 51 propriamente dito compreende um orifício vazado conformado no próprio cilindro de compressão 3, sendo que os meios de fixação da válvula sobre seu respectivo orifícios, de acordo com a presente invenção, podem ocorrer de diferentes formas pertencentes ao atual estado da técnica [0054] Ainda em relação à figura 3, nota-se que o conjunto “válvula-orifício” 42 (devidamente integrado por um orifício de sucção 52 e uma válvula de sucção 62 de atuação cooperante ao seu respectivo orifício de sucção 52), encontra-se disposto na placa-válvula 2, sendo este tipo de disposição já conhecida pelos técnicos versados no assunto.

[0055] Opcionalmente, e ainda de acordo com esta terceira concretização, o conjunto “válvula-orifício” 42 poderia ainda ser disposto no cilindro de compressão 1 do compressor alternativo.

[0056] A grande vantagem destas concretizações em relação ao estado da técnica (especialmente o estado da técnica descrito no documento BRP11001359) refere-se ao fato de que a válvula semi-comandada (válvula de sucção 61 e seu elemento gerador de campo eletromagnético 71) é disposta “longe” da válvula automática (válvula de sucção 62), em componentes distintos do compressor alternativo. Isto permite a utilização de um espaço inteiramente dedicado à montagem do conjunto “válvula-orifício” 41 e, mais particularmente, um espaço inteiramente dedicado à montagem do elemento gerador de campo eletromagnético 71 pertencente ao referido conjunto “válvula-orifício” 41, possibilitando assim uma concretização factível e implementável em compressores de pequenas dimensões.

[0057] Tendo sido descritos exemplos das concretizações preferenciais da invenção em questão, deve ser entendido que o escopo da presente patente pode abranger outras possíveis variações, as quais são limitadas tão somente pelo teor das reivindicações, aí incluídos os possíveis meios equivalentes.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Compressor alternativo provido de arranjo de válvulas de sucção, compreendendo: pelo menos um cilindro de compressão (1), pelo menos uma placa-válvula (2) disposta em uma das extremidades do cilindro de compressão (1), e pelo menos um pistão móvel (3) disposto no interior do cilindro de compressão (1); pelo menos um arranjo de válvulas de sucção integrado por: pelo menos um conjunto “válvula-orifício” (41) integrado por pelo menos um orifício de sucção (51), pelo menos uma válvula de sucção (61) de atuação cooperante ao seu respectivo orifício de sucção (51), e pelo menos um elemento gerador de campo eletromagnético (71) hábil de interagir seletivamente com a válvula de sucção (61); pelo menos um conjunto “válvula-orifício” (42) integrado por pelo menos um orifício de sucção (52), pelo menos uma válvula de sucção (62) de atuação cooperante ao seu respectivo orifício de sucção (52); o compressor alternativo provido de arranjo de válvulas de sucção sendo especialmente caracterizado pelo fato de que os referidos conjuntos “válvula-orifício” (41) e (42) encontram-se dispostos em componentes distintos do compressor alternativo.

2. Compressor alternativo provido de arranjo de válvulas de sucção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto “válvula-orifício” (41) encontra-se disposto no cilindro de compressão (1) do compressor alternativo.

3. Compressor alternativo provido de arranjo de válvulas de sucção, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o conjunto “válvula-orifício” (42) encontra-se disposto na placa-válvula (2) do compressor alternativo.

4. Compressor alternativo provido de arranjo de válvulas de sucção, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o conjunto “válvula-orifício” (42) encontra-se disposto na no pistão móvel (3) do compressor alternativo.

5. Compressor alternativo provido de arranjo de válvulas de sucção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto “válvula-orifício” (41) encontra-se disposto na placa-válvula (2) do compressor alternativo.

6. Compressor alternativo provido de arranjo de válvulas de sucção, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o conjunto “válvula-orifício” (42) encontra-se disposto no cilindro de compressão (1) do compressor alternativo.

7. Compressor alternativo provido de arranjo de válvulas de sucção, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o conjunto “válvula-orifício” (42) encontra-se disposto na no pistão móvel (3) do compressor alternativo.

8. Compressor alternativo provido de arranjo de válvulas de sucção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto “válvula-orifício” (41) encontra-se disposto no pistão móvel (3) do compressor alternativo.

9. Compressor alternativo provido de arranjo de válvulas de sucção, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o conjunto “válvula-orifício” (42) encontra-se disposto no cilindro de compressão (1) do compressor alternativo.

10. Compressor alternativo provido de arranjo de válvulas de sucção, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o conjunto “válvula-orifício” (42) encontra-se disposto na placa-válvula (2) do compressor alternativo.