BR102016003051A2 - Acoustic suction filter for compressor - Google Patents

Description

“FILTRO ACÚSTICO DE SUCÇÃO PARA COMPRESSOR” Campo da Invenção [001 ]A presente invenção refere-se a uma nova concretização de filtro acústico de sucção para compressor alternativo e, mais particularmente, em filtro acústico de sucção para compressor alternativo utilizado em sistemas de refrigeração e, em especial, sistemas de refrigeração providos de pelo menos duas linhas independentes de evaporação/sucção.

[002] Em linhas gerais, o filtro acústico de sucção para compressor alternativo é provido de um meio simplificado hábil de selecionar uma dentre as duas (ou múltiplas) linhas de linhas independentes de evaporação/sucção do sistema de refrigeração.

Fundamentos da Invenção [003] Como é de conhecimento dos técnicos versados no assunto, o atual estado da técnica é integrado por diversas configurações de sistemas de refrigeração. Dentre tais configurações, e tendo por base o escopo da invenção em questão, destacam-se as que compreendem pelo menos duas linhas independentes de evaporação/sucção e, por consequência, pelo menos dois evaporadores que, por trabalharem em diferentes pressões, atuam em diferentes faixas de temperatura.

[004] Neste cenário, faz-se especial referência ao documento patentário PCT/BR2011/000120 onde são descritas pelo menos duas configurações de sistemas de refrigeração providos de pelo menos duas linhas independentes de evaporação/sucção. Uma destas concretizações prevê a utilização de um compressor alternativo cujo mecanismo de compressão (em especial, todo o conjunto de válvulas) é especialmente alterado de modo a comportar duas linhas distintas de evaporação/sucção, além de compreender meios hábeis de selecionar/habilitar, de modo temporário, apenas uma dentre as duas linhas de evaporação/sucção. A outra concretização prevê o emprego de um compressor alternativo que, compreendendo um mecanismo de compressão é fundamentalmente convencional, conta com a adição de um dispositivo seletor de fluidos (válvula de três vias/duas posições) hábil de selecionar, de modo temporário, uma dentre as duas linhas de evaporação/sucção, possibilitando a comunicação fluida desta com o mecanismo de compressão.

[005] Adicionalmente, verifica-se ainda que o documento patentário BR1020140072543 descreve e ilustra pelo menos uma concretização do referido dispositivo seletor de fluidos originalmente idealizado no documento patentário PCT/BR2011/000120. No mais, é prevista ainda a possibilidade de instalar o referido dispositivo seletor de fluidos no interior do filtro acústico de sucção do compressor alternativo.

[006] Por outro lado, tem-se ainda conhecimento do sistema de refrigeração descrito no documento patentário US5531078, onde são previstas duas linhas de evaporação/sucção oriundas de evaporadores dispostos em série e arranjados de modo a configurar um sistema de evaporação fracionada, onde parte do fluido refrigerante (porção que já trocou calor útil no primeiro evaporador) pode ser retornada para o compressor sem a necessidade de circular pelo segundo evaporador. Na concretização descrita no referido documento patentário US5531078, a seleção de uma dentre as duas linhas de evaporação/sucção é diretamente realizada por meio de uma válvula “ON/OFF” que, em função de diferencial de pressão, coopera com um válvula de retenção.

[007] De acordo com a concretização proposta no documento patentário US5531078, a válvula ΌΝ/OFF”, a qual é disposta externamente ao compressor, está diretamente vinculada à linha de evaporação/sucção do primeiro evaporador, enquanto que a válvula de retenção, a qual é disposta no interior do compressor, está vinculada tanto à linha de evaporação/sucção do primeiro evaporador (de modo a obstruir seu contra fluxo em direção à linha de evaporação/sucção do segundo evaporador) quanto à linha de evaporação/sucção do segundo evaporador (de modo a impedir ou habilitar seu fluxo para o interior do mecanismo de compressão do compressor). Assim, e de acordo com o documento patentário US5531078, a simples comutação do estado operacional da válvula ΌΝ/OFF” é capaz de selecionar, de forma direta ou indireta, uma dentre as duas linhas de evaporação/sucção.

[008] No entanto, e como é comum para um técnico versado no assunto observar, o sistema de refrigeração descrito no documento patentário US5531078 apresenta aspectos técnicos passíveis de melhoria/otimização, dentre os quais é possível destacar: i) a utilização de duas linhas de evaporação/sucção herméticas, o que prejudica o retorno de óleo lubrificante; e ii) a dificuldade técnica de montar uma válvula de retenção diretamente em uma tubulação por onde circula fluido pressurizado.

[009] É com base nos ensinamentos dos documentos patentários PCT/BR2011/000120 e BR1020140072543, e nos aspectos passíveis de melhoria/otimização existentes no documento patentário US5531078, que surge a presente invenção.

Objetivos da Invenção [010] Portanto, é o objetivo principal da invenção em questão prover um meio de seleção de uma dentre duas (ou múltiplas) linhas de evaporação/sucção de forma simplista, análoga à apresentada no documento patentário US5531078, mas de forma otimizada/aperfeiçoada, e passível de aplicação em sistemas de refrigeração conforme os descritos dos documentos patentários PCT/BR2011/000120 e BR1020140072543.

[011] Assim, é objetivo da invenção em questão que a referida seleção de uma dentre duas linhas de evaporação/sucção seja realizada no filtro acústico de sucção do compressor alternativo.

Sumário da Invenção [012] Todos os objetivos acima citados são alcançados por meio do filtro acústico de sucção para compressor alternativo, o qual compreende o objeto da invenção em questão.

[013] O referido filtro acústico de sucção para compressor alternativo compreende pelo menos duas vias de entrada, pelo menos uma via de saída e pelo menos uma câmara principal disposta entre as duas vias de entrada e a via de saída. A referida câmara principal compreende um volume de atenuação acústica comum às pelo menos duas vias de entrada e à pelo menos uma via de saída.

[014] De acordo com a invenção em questão, pelo menos uma válvula automática é cooperantemente disposta em relação à uma das vias de entradas do filtro acústico de sucção e pelo menos uma válvula de pelo menos uma via é cooperantemente disposta em relação à outra das vias de entradas do filtro acústico de sucção [015] Em especial, referida válvula automática e a referida válvula de uma via atuam de maneira seletivamente alternada, sendo que a abertura da válvula de uma via culmina no fechamento da válvula automática e o fechamento da válvula de uma via culmina na abertura da válvula automática.

[016] A referida válvula de uma via pode compreender uma válvula de duas posições por duas vias preferencialmente comandada por solenóide.

[017] A referida válvula automática pode compreender uma válvula de diferencial de pressão, ou ainda, uma válvula tipo palheta normal-aberta. Nesta segunda opção, o referido filtro acústico pode compreender ainda pelo menos um batente de fim-de-curso disposto no interior da câmara principal de modo a cooperar com pelo menos uma dentre as duas válvulas [018] De acordo com a concretização preferencial da invenção em questão, a válvula automática encontra-se alojada em uma porção inferior do filtro de sucção [019] De acordo com uma concretização alternativa da invenção em questão, o referido filtro acústico compreende ainda pelo menos uma estrutura de montagem que, disposta no interior da câmara principal, é hábil de permitir a montagem de pelo menos uma dentre as duas válvulas.

Descrição Resumida dos Desenhos [020] O filtro acústico de sucção para compressor alternativo ora revelado passa a ser pormenorizadamente detalhado com base nas figuras abaixo listadas, as quais: [021] A figura 1 ilustra, em corte esquemático, uma primeira possibilidade preferencial construtiva do objeto da invenção em questão;

[022] A figura 2 ilustra, em corte esquemático, uma segunda possibilidade preferencial construtiva do objeto da invenção em questão; e [023] A figura 3 ilustra, em corte esquemático, uma terceira possibilidade preferencial construtiva do objeto da invenção em questão.

Descrição Detalhada da Invenção [024] De acordo com as mencionadas figuras 1,2 e 3, verifica-se que o filtro acústico de sucção para compressor alternativo compreende, em linhas gerais, um corpo (preferencialmente bipartido) cujo volume interno é projetado de modo a minimizar as pulsações de sucção normalmente observadas em compressores alternativos utilizados em sistemas de refrigeração. A título de informação, como é de conhecimento dos técnicos versados no assunto, filtros de sucção são preferencialmente compostos em liga polimérica, e o mesmo ocorre com o filtro de sucção ora descrito.

[025] De acordo com a presente invenção, nota-se que o filtro acústico de sucção ora descrito compreende uma primeira via de entrada 11, uma segunda via de entrada 12 e uma via de saída 2. Os termos “entrada” e “saída” referem-se exclusivamente à dinâmica fluida observada em um filtro acústico de sucção, que, neste caso, prevê a entrada de gás de evaporação/sucção pelas vias 11 e 12, e a saída do gás de evaporação/sucção, para o mecanismo de compressão do compressor alter- nativo, pela via 2, [026] Como é de costume, é prevista ainda uma câmara principal 1 disposta entre as vias de entrada e a via de saída do filtro acústico. É exatamente na referida câmara principal 1 que ocorre a atenuação dos pulsos de sucção, sendo este efeito já notoriamente descrito em literatura técnica correlata.

[027] De acordo com a invenção em questão, o fluxo de fluido passível de adentrar a câmara 1 por intermédio da primeira via de entrada 11 é controlado por uma válvula automática 3 (válvulas já conhecidas que abrem e fecham automaticamente quando as condições de pressão permitem, como por exemplo, válvulas esférica, válvulas de retenção, válvulas palheta, dentre outras), enquanto que o fluxo de fluido passível de adentrar a câmara 1 por intermédio da segunda via de entrada 12 é controlado por uma válvula de uma via 4 (válvula ΌΝ/OFF). Neste contexto, resta esclarecer que ambas as válvulas 3 e 4 podem compreender válvulas fundamentalmente convencionais e comercialmente disponíveis, conhecidas pelos técnicos versados no assunto.

[028] Na primeira possibilidade construtiva do filtro acústico de sucção para compressor alternativo, conforme ilustrado na figura 1, a primeira via de entrada 11 compreende uma válvula automática 3 de retenção, do tipo esférica, e a segunda via de entrada 12 compreende uma válvula de uma via 4 do tipo elétrica, acionável via comando de solenóide. Neste contexto, e ainda considerando a possibilidade construtiva ilustrada na figura 1, resta enfatizar que a válvula automática 3 de retenção, do tipo esférica, podería ser substituída por uma válvula automática de retenção tipo palheta.

[029] Na segunda possibilidade construtiva do filtro acústico de sucção para compressor alternativo, conforme ilustrado na figura 2, a primeira via de entrada 11 compreende uma válvula automática 3 de retenção tipo palheta preferencialmente aberta no seu estado de repouso (sem forças atuantes), e a segunda via de entrada 12 compreende uma válvula de uma via 4 do tipo metálica, acionável via comando de solenóide 41, [030] Nas possibilidades construtivas do filtro acústico de sucção ilustradas nas figuras 1 e 2 observa-se que as válvulas são montadas de forma próxima ou justaposta à sua respectiva via de entrada, sendo que nestes casos, o fluido de entrada interage com tais válvulas sem que antes ocorra, necessariamente, atenuações de pulsações intrínsecas ao funcionamento do compressor.

[031] Na terceira possibilidade construtiva do filtro acústico de sucção para compressor alternativo, conforme ilustrado na figura 3, nota-se, por outro lado, que as válvulas são montadas distantemente de suas respectivas vias de entrada. Para tanto, o filtro acústico de sucção para compressor alternativo compreende, no interior de sua câmara 1, uma estrutura de montagem 14 dedicada à montagem das válvulas 3 e/ou 4. As válvulas 3 e 4 desta terceira possibilidade construtiva são análogas às válvulas da segunda possibilidade construtiva, isto é, a válvula automática 3 de retenção é tipo palheta e preferencialmente aberta no seu estado de repouso (sem forças atuantes), e a válvula de uma via 4 é do tipo metálica, acionável via comando de solenóide 41.

[032] Ainda sobre as possibilidades construtivas ilustradas nas figuras 2 e 3, nota-se que a válvula automática 3 e/ou a válvula de uma via 4 podem ser do tipo “normal-aberta” e/ou do tipo “normal-fechada”, sendo que, independentemente deste detalhe construtivo, é imprescindível que tais válvulas permitam um fluxo de fluido exclusivo. A exemplo da figura 3, onde ambas as válvulas são do tipo “normal-aberta”, a admissão de fluido pela segunda via de entrada 12 deve ser capaz de fechar a válvula automática 3 de retenção e, por outro lado, o fechamento comandado da válvula de uma via 4, por meio do acionamento da solenóide 41, deve ser capaz de permitir a manutenção da abertura da válvula automática 3 de retenção e, por consequência, a admissão de fluido da primeira via de entrada 11. Ainda em relação às possibilidades construtivas ilustradas nas figuras 2 e 3, verifica-se que, preferencialmente, pelo menos uma dentre as duas válvulas 3 ou 4 coopera com um batente de fim-de-curso 5 estrategicamente disposto no interior da câmara 1 do filtro acústico de sucção para compressor alternativo. O referido batente de fim-de-curso 5 tem por objetivo limitar o curso de abertura de sua respectiva válvula.

[033] Em linhas gerais, a terceira possibilidade construtiva do filtro acústico de sucção para compressor alternativo, conforme ilustrado na figura 3, difere da segunda possibilidade construtiva do filtro acústico de sucção para compressor alternativo, conforme ilustrado na figura 2, pelo fato de que a estrutura de montagem 14, além de permitir que as válvulas sejam fisicamente desvinculadas das vias de entrada, acaba ainda por definir duas novas câmaras independentes além daquela comum às duas linhas de pressão e, em adição, possibilita utilizar um único batente de fim-de-curso 5 para ambas as válvulas. Esta configuração tem como objetivo reduzir 0 volume residual de fluido na câmara comum, permitindo que o sistema opere com frequências de comutação mais elevadas pelas razões explicadas nos documentos patentários PCT/BR2011/000120 e BR1020140072543.

[034] As “saídas” de ambas as válvulas 3 e 4 são direcionadas à câmara 1, a qual compreende, por definição, um volume comum e intermediário entre ambas as válvulas 3 e 4 e a via de saída 2 do referido filtro acústico de sucção.

[035] A lógica funcional do filtro acústico de sucção para compressor alternativo ora revelado é simples: o diferencial de pressão existente no interior da câmara 1 determina qual das válvulas está em estado operacional atuante. Neste sentido, é necessário que a pressão da via de entrada 12 seja sempre maior do que a pressão da via de entrada 11, de modo que a simples operação (alteração do estado operacional) da válvula de uma via 4 é suficiente para alternar entre a comunicação fluida da via de entrada 11 e via de saída 2 ou a comunicação fluida da via de entrada 12 e a via de saída 2.

[036] Sendo assim, nota-se que o princípio funcional do filtro acústico de sucção para compressor alternativo ora revelado é análogo ao principio funcional da seleção de fluidos do sistema de refrigeração descrito no documento patentário US5531078. Na verdade, esta é exatamente a intenção da invenção em questão, com o adicional otimizar os aspectos passíveis de melhoria também existentes no sistema de refrigeração descrito no documento patentário US5531078.

[037] Deste modo, é o grande mérito da invenção em questão utilizar um filtro acústico de sucção, necessário e normalmente já existente em compressores alternativos, que, provido de duas válvulas de funcionamento cooperante, resolve os problemas de montagem e retorno de óleo lubrificante existentes no referido documento patentário US5531078.

[038] Enquanto que no documento patentário US5531078 a válvula de uma via é externa e a válvula de retenção é montada direto na tubulação por onde circula o fluxo de fluido em alta pressão, na invenção em questão, ambas as válvulas são montadas, de forma segura, prática e confiável, em um mesmo elemento cujas características de modelagem são utilizadas para facilitar qualquer tipo de montagem e conexão mecânica.

[039] Enquanto que no documento patentário US5531078 as duas linhas de sucção são herméticas, culminando no grande problema de retorno de óleo lubrificante (problema amplamente conhecido pelos técnicos no assunto), na invenção em questão apenas uma das linhas de evaporação/sucção necessita ser hermética, enquanto que a outra linha de sucção/evaporação pode ser equalizada à pressão interna da carcaça do compressor dentro da qual o filtro acústico de sucção é disposto. A linha de evaporação/sucção hermética (de alta pressão) é conectada à via de entrada 12 do filtro, enquanto que a via de entrada 11 é equalizada com pressão interna da carcaça do compressor (não ilustrada), pressão esta que corresponde à linha de evaporação/sucção equalizada.

[040] Além disto, a válvula 3 é alojada preferencialmente na região inferior do filtro de sucção para que o óleo que por ventura se aloje no interior do referido filtro de sucção durante a operação do compressor seja facilmente purgado para a carcaça do compressor quando a válvula 3 estiver aberta. De fato, uma válvula “normal-mente-aberta” para a via de entrada 11 é preferida para permitir a purga de óleo do filtro de sucção durante o período que o compressor se encontra desligado.

[041] Tendo sido descrita a concretização preferencial da invenção em questão, resta evidenciar que o escopo de proteção requerido não é limitado à figura ilustrativa, mas sim, ao quadro reivindicatório e aos possíveis meios equivalentes.

REIVINDICAÇÕES

Claims (9)

1. Filtro acústico de sucção para compressor alternativo, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: pelo menos duas vias de entrada (11) e (12), pelo menos uma via de saída (2) e pelo menos uma câmara principal (1) disposta entre as duas vias de entrada (11) e (12) e a via de saída (2); a câmara principal (1) compreende um volume de atenuação acústica comum às pelo menos duas vias de entrada (11) e (12) e à pelo menos uma via de saída (2); pelo menos uma válvula automática (3) é cooperantemente disposta em relação à via de entrada (11) do filtro acústico de sucção; pelo menos uma válvula de pelo menos uma via (4) é cooperantemente disposta em relação à via de entrada (12) do filtro acústico de sucção; e a referida válvula automática (3) e a referida válvula de uma via (4) atuam de maneira seletivamente alternada, sendo que a abertura da válvula de uma via (4) culmina no fechamento da válvula automática (3), e o fechamento da válvula de uma via (4) culmina na abertura da válvula automática (3).

2. Filtro, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a válvula de uma via (4) compreende uma válvula de duas posições por duas vias.

3. Filtro, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a válvula de uma via (4) compreende uma válvula comandada por solenóide.

4. Filtro, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a válvula automática (3) compreende uma válvula de retenção.

5. Filtro, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a válvula automática (3) compreende uma válvula de diferencial de pressão.

6. Filtro, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a válvula automática (3) compreende uma válvula tipo palheta, e é normal- aberta.

7. Filtro, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que compreender ainda pelo menos um batente de fim-de-curso (5) disposto no interior da câmara principal (1) de modo a cooperar com pelo menos uma dentre as duas válvulas (3, 4).

8. Filtro, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a válvula automática (3) se encontra alojada em uma porção inferior do filtro de sucção.

9. Filtro, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda pelo menos uma estrutura de montagem (14) que, disposta no interior da câmara principal (1), é hábil de permitir a montagem de pelo menos uma dentre as duas válvulas (3, 4).