BR102017001184A2 - Variable speed refrigeration compressor including lubricant oil hybrid pump - Google Patents
Variable speed refrigeration compressor including lubricant oil hybrid pump Download PDFInfo
- Publication number
- BR102017001184A2 BR102017001184A2 BR102017001184-4A BR102017001184A BR102017001184A2 BR 102017001184 A2 BR102017001184 A2 BR 102017001184A2 BR 102017001184 A BR102017001184 A BR 102017001184A BR 102017001184 A2 BR102017001184 A2 BR 102017001184A2
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- rotary shaft
- channel
- helical
- compressor
- oil pump
- Prior art date
Links
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 title 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 claims abstract description 40
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 9
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 5
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 abstract description 22
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 10
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 28
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 6
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 6
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M1/00—Pressure lubrication
- F01M1/02—Pressure lubrication using lubricating pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
- F04B39/02—Lubrication
- F04B39/0223—Lubrication characterised by the compressor type
- F04B39/023—Hermetic compressors
- F04B39/0238—Hermetic compressors with oil distribution channels
- F04B39/0246—Hermetic compressors with oil distribution channels in the rotating shaft
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
- F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
- F04B39/02—Lubrication
- F04B39/0223—Lubrication characterised by the compressor type
- F04B39/023—Hermetic compressors
- F04B39/0261—Hermetic compressors with an auxiliary oil pump
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16N—LUBRICATING
- F16N7/00—Arrangements for supplying oil or unspecified lubricant from a stationary reservoir or the equivalent in or on the machine or member to be lubricated
- F16N7/36—Arrangements for supplying oil or unspecified lubricant from a stationary reservoir or the equivalent in or on the machine or member to be lubricated with feed by pumping action of the member to be lubricated or of a shaft of the machine; Centrifugal lubrication
- F16N7/366—Arrangements for supplying oil or unspecified lubricant from a stationary reservoir or the equivalent in or on the machine or member to be lubricated with feed by pumping action of the member to be lubricated or of a shaft of the machine; Centrifugal lubrication with feed by pumping action of a vertical shaft of the machine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M1/00—Pressure lubrication
- F01M1/02—Pressure lubrication using lubricating pumps
- F01M2001/0207—Pressure lubrication using lubricating pumps characterised by the type of pump
- F01M2001/0238—Rotary pumps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
- Compressor (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
Abstract
compressor de refrigeração de velocidade variável incluindo bomba hibrida de óleo lubrificante a presente invenção pertence ao campo tecnológico de compressores de refrigeração e, particularmente, detalhes construtivos de bombas de óleo lubrificante de compressores de refrigeração. problema a ser resolvido: o atual estado da técnica não descreve qualquer solução de bomba de óleo e construção de eixo rotativo capaz de alcançar a correta lubrificação dos componentes móveis que integram a unidade funcional de compressão de compressores de refrigeração cujas velocidades de operação podem variar entre 700 e 4500rpm. resolução do problema: é revelado um compressor de refrigeração de velocidade variável cuja extensão tubular da bomba de óleo, o canal axial interno do eixo rotativo, a extensão de canal axial do eixo rotativo e o segmento de canal excêntrico interno do eixo rotativo são, todos, fluidamente conectados entre si de modo a conformar um único canal integrado.
Description
“COMPRESSOR DE REFRIGERAÇÃO DE VELOCIDADE VARIÁVEL INCLUINDO BOMBA HÍBRIDA DE ÓLEO LUBRIFICANTE” Campo da Invenção [001 ]A presente invenção refere-se a um compressor de refrigeração, de velocidade variável, incluindo um sistema de bombeamento de óleo lubrificante e, mais particularmente, um sistema de bombeamento de óleo lubrificante fundamentalmente definido pelo eixo rotativo do compressor, o qual desempenha a função de uma bomba de óleo helicoidal de alta eficiência.
[002] Em linhas gerais, o núcleo da invenção em questão compreende, mais particularmente, as características construtivas do eixo rotativo do compressor, as quais são as grandes responsáveis pelos efeitos funcionais da bomba de óleo lubrificante.
Fundamentos da invenção [003] Como é do conhecimento dos técnicos no assunto, compressores de refrigeração, os quais são normalmente herméticos, preveem a utilização de óleo lubrificante para reduzir o atrito e desgaste entre os componentes móveis e, em especial, o eixo e os componentes móveis que integram a unidade funcional de compressão do compressor de refrigeração. O eixo rotativo é caracterizado por um eixo principal, uma flange periférica e uma porção excêntrica (normalmente localizada na porção superior).
[004] A bomba de óleo (centrífuga ou helicoidal) pode ser parte integral do eixo rotativo ou diretamente acoplada a este, podendo ainda ser acoplada indiretamente através do rotor do compressor, aproveitando o movimento do próprio eixo rotativo do compressor (o qual é acoplado ao rotor do compressor).
[005] O óleo lubrificante é armazenado na porção inferior interna da carcaça hermética, sendo esta região denominada reservatório ou cárter, sendo conduzido para os elementos móveis que integram a unidade funcional de compressão do compressor por meio da bomba de óleo.
[006] Em linhas gerais, o atual estado da técnica compreende um conceito de bomba centrífuga de óleo lubrificante e um conceito de bomba helicoidal de óleo lubrificante.
[007] As bombas centrífugas são especialmente destinadas aos compressores que operam em médias e altas velocidades, normalmente acima de 1300rpm. Para uma determinada velocidade de operação do compressor, a vazão de óleo está diretamente relacionada ao diâmetro equivalente das porções internas da bomba de óleo e do eixo rotativo e à altura de recalque (distância do nível de óleo do reservatório até a porção do eixo rotativo onde se deseja bombear o óleo por força centrífuga), sendo diretamente proporcional ao primeiro e inversamente proporcional ao segundo. Um exemplo de bomba centrífuga de óleo lubrificante pode ser verificado no documento US3194490. Tal exemplo é ainda ilustrado na figura 2 do presente pedido de patente. Em linhas gerais, a bomba centrífuga descrita no documento US3194490, é hábil de succionar e impulsionar óleo a partir do reservatório até os componentes funcionais que necessitam de lubrificação. Para tanto, o eixo principal do eixo rotativo do compressor compreende um canal axial interno (definido em quase todo o comprimento do eixo principal do eixo rotativo) e um segundo canal interno, normalmente excêntrico, (definido a partir da junção com o canal axial no eixo principal, atravessando a flange periférica e terminando na extremidade superior do eixo rotativo) fluidamente comunicados entre si. Quando da rotação do eixo rotativo (em função do funcionamento do compressor), o óleo lubrificante é bombeado por força centrífuga por todo o canal axial tubular do eixo rotativo, sendo conduzido para o canal interno excêntrico do eixo rotativo disponibilizando-o para a unidade funcional de compressão do compressor. Vale enfatizar que, além da condução de óleo lubrificante, o circuito definido pela junção do canal axial interno e do canal interno excêntrico do eixo rotativo é ainda responsável pela liberação de gás refrigerante (que está dissolvido no óleo lubrificante e é separado deste pelos processos de redução de pressão e de agitação que ocorrem no interior da bomba de óleo) do interior do eixo rotativo para o ambiente da carcaça do compressor, sendo que este processo de desgaseificação e o bombeamento do óleo lubrificante ocorrem simultaneamente. Todavia, resta enfatizar que na configuração de bomba centrífuga descrita no documento US3194490, devido à elevada altura de recalque (pois o óleo lubrificante é disponibilizado internamente na base da porção excêntrica), esta solução normalmente exige que o eixo rotativo tenha diâmetros maiores, tipicamente iguais ou superiores a 18mm. Como o processo de bombeamento (até a porção excêntrica e unidade funcional de compressão) ocorre internamente ao eixo, este não é capaz de atender as demandas de bombeamento de óleo lubrificante em compressores que operam em rotações abaixo de 2000rpm. Consequentemente, este conceito não pode ser implementado em compressores de velocidade variável cujas velocidades mínimas podem chegar até 700rpm.
[008]Outro arranjo de furações e canais de eixos rotativos normalmente utilizados com bombas centrífugas é descrito no documento CN202579103. Tal exemplo é ainda ilustrado na figura 3 do presente pedido de patente. Nessa construção, o processo de centrifugação é limitado à porção inicial do eixo principal, definindo uma altura de recalque reduzida em relação à solução anterior. A partir dessa região, o óleo lubrificante passa a ser bombeado por um sistema auxiliar, definido por uma estrutura de furações e um canal helicoidal na porção intermediária do eixo rotativo, mais especificamente, em parte da superfície externa do eixo principal, cooperante com a superfície interna do cubo de mancai do bloco do compressor. Um canal adicional, que compreende uma extensão do canal axial do eixo rotativo, é incorporado para prover a liberação de gás, independente dos canais de condução de óleo lubrificante. Normalmente, a extremidade superior deste canal adicional de liberação de gás é localizada na face superior da flange periférica do eixo rotativo.
[009]Por outro lado, as bombas helicoidais são especialmente destinadas aos compressores que operam na faixa de baixas velocidades, tipicamente entre 700 e 2000rpm. Um exemplo de bomba helicoidal de óleo lubrificante pode ser verificado no documento US8202067. Tal exemplo é ainda ilustrado na figura 4 do presente pedido de patente. Em linhas gerais, a bomba helicoidal descrita no documento US8202067, assim como a grande maioria das bombas helicoidais, é hábil de succionar e impulsionar óleo a partir do reservatório de óleo na carcaça do compressor até os componentes funcionais móveis que necessitam de lubrificação. A estrutura construtiva de uma bomba helicoidal normalmente compreende três regiões principais; uma porção tubular, definida entre o reservatório e a região inferior do eixo rotativo, podendo ser integrada a este através de uma extensão tubular, ou então acoplada à ele diretamente ou indiretamente através do rotor; um pino de contenção, alojado no interior da porção tubular; e um canal helicoidal interno, definido na interface de cooperação entre a face externa do pino de contenção e a face interna da porção tubular. Evidentemente, o circuito definido pela cooperação entre a porção tubular, o pino de contenção e o canal helicoidal é fluidamente comunicado com o canal axial do eixo rotativo. A região de interface onde é definido o canal helicoidal interno da bomba helicoidal é funcionalmente caracterizada por um parâmetro de folga diametral, definido pela diferença de diâmetros da porção tubular e do pino de contenção. Este parâmetro é um dos fatores mais influentes na eficiência de bombeamento das bombas helicoidais. Quanto maiores as folgas diametrais, menor será a eficiência de bombeamento. Bombas helicoidais de baixa eficiência de bombeamento possuem folgas diametrais típicas acima de 0,25mm, enquanto bombas de alta eficiência possuem folgas diametrais típicas abaixo de 0,15mm. Folgas diametrais entre 0,15mm e 0,25mm caracterizam bombas helicoidais de média eficiência de bombeamento. As folgas diametrais dependem das tolerâncias geométricas, que estão associadas diretamente à seleção dos materiais e dos processos de fabricação utilizados, o que impacta diretamente no custo de produção. Assim, são comuns configurações de bombas helicoidais de baixo custo, com tolerâncias mais amplas e, consequentemente, de média e baixa eficiência de bombeamento. Em compressores que utilizam estas bombas helicoidais de média e baixa eficiência de bombeamento, é também comum a utilização de um sistema auxiliar de bombeamento de óleo, similar àquele utilizado em bombas centrífugas, definido por uma estrutura de furações e um canal helicoidal na porção intermediária do eixo rotativo, mais especificamente, em parte da superfície externa do eixo principal, cooperante com a superfície interna do cubo de mancai do bloco do compressor. Da mesma forma que as bombas centrífugas, vale enfatizar que eixos rotativos que integram bombas helicoidais também exigem a presença de canais para prover o processo de desgaseificação. Vale destacar ainda que, em construções de eixos rotativos (como as descritas no documento US8202067) com canal independente para retirada de gás refrigerante, quando utilizadas em conjunto com bombas helicoidais de média e alta eficiência de bombeamento, a lubrificação da porção excêntrica pode ser prejudicada, principalmente em altas rotações. Isto pelo fato de que parte do volume de óleo é bombeada preferencialmente através do canal independente de retirada de gás, resultando na diminuição da vazão de óleo pelo canal helicoidal externo do eixo principal, que alimenta a porção excêntrica do eixo rotativo. A condução preferencial de óleo através do canal de desgaseificação se deve à menor restrição ao fluxo (menor perda de carga) desse circuito em relação ao circuito que passa pelo canal helicoidal do eixo principal. Consequentemente, a construção de eixo rotativo descrita no documento US8202067 não é capaz de garantir a lubrificação ideal da porção excêntrica do eixo rotativo quando combinado com bombas de média e alta eficiência de bombeamento.
[010] Uma construção particular de eixo rotativo com bomba helicoidal integrada é apresentada no documento DE102010051267. Tal exemplo é ainda ilustrado na figura 5 do presente pedido de patente. Nessa construção, a região de cooperação entre a região tubular e o pino de contenção se estende inclusive por todo o eixo principal do eixo rotativo. Deve ser notado que a região tubular da bomba de óleo helicoidal se confunde com o canal axial do eixo rotativo. Nessa construção os furos radiais de alimentação de óleo para os mancais radiais do eixo rotativo (na região do eixo principal) estão localizados e fluidamente conectados na região da interface de cooperação entre a face externa do pino de contenção e a face interna da extensão tubular da bomba helicoidal. Nessa região, o óleo lubrificante disponibilizado aos mancais radiais ainda possui gás refrigerante dissolvido em seu volume, o que diminui a capacidade de sustentação de carga destes mancais, que operam em um regime de lubrificação hidrodinâmica. Portanto, essa construção particular de eixo rotativo com bomba helicoidal integrada possui um processo deficiente de retirada de gás refrigerante. Outra desvantagem desta construção particular refere-se ao custo de fabricação, mais elevado pela necessidade de um pino de contenção muito mais longo, e por consequência um controle mais rigoroso de erros de forma, tolerâncias dimensionais e acabamentos superficiais na região tubular. Nas demais configurações de bombas helicoidais, normalmente o comprimento do pino de contenção é limitado à uma porção de cooperação mais restrita.
[011] 0 atual estado da técnica não descreve qualquer solução de bomba de óleo e construção de eixo rotativo capaz de alcançar a lubrificação ideal dos componentes móveis que integram a unidade funcional de compressão de compressores de refrigeração cujas velocidades de operação podem variar entre 700 e 4500rpm. É com base nesta premissa que surge a invenção em questão.
Objetivos da invenção [012] Assim, é um dos objetivos da presente invenção revelar um compressor de refrigeração de velocidade variável, incluindo um sistema de bombeamento de óleo lubrificante, sendo a referida bomba do tipo helicoidal, a qual é formada por uma estrutura de furações e canais de lubrificação no eixo rotativo, capaz de alcançar uma lubrificação eficaz dos componentes móveis que integram a unidade funcional de compressão de compressores de refrigeração, cujas velocidades de operação podem variar entre 700 e 4500rpm. Assim, é também um dos objetivos da invenção em questão garantir uma lubrificação adequada aos mancais radiais do eixo principal e da porção excêntrica do eixo rotativo, em toda a faixa de rotações de operação de compressores de velocidade variável.
[013] É outro dos objetivos da invenção em questão que o eixo rotativo do compressor compreenda meios de liberação de gás que não influenciem no rendimento e eficiência dos meios de condução de óleo lubrificante.
Sumário da Invenção [014] Todos os objetivos da invenção são alcançados por meio do compressor de refrigeração de velocidade variável incluindo bomba helicoidal de óleo lubrificante, o qual compreende pelo menos uma carcaça, pelo menos um motor elétrico composto por um estator e um rotor, pelo menos um mecanismo de compressão, pelo menos um bloco de compressor, pelo menos um eixo rotativo e pelo menos um pino de contenção, sendo que a cooperação e interação entre o bloco de compressor, o eixo rotativo e o pino de contenção define uma bomba de óleo, a qual compreende pelo menos uma extensão tubular e um segmento de canal helicoidal.
[015] De acordo com a invenção em questão, o referido eixo rotativo compreende uma porção inferior, pelo menos uma porção intermediária, pelo menos uma flange periférica e pelo menos uma porção superior excêntrica, além de compreender ainda pelo menos um canal axial interno, pelo menos uma extensão de canal axial e pelo menos um segmento de canal excêntrico interno.
[016] A extensão tubular da bomba de óleo, o canal axial interno do eixo rotativo, a extensão de canal axial do eixo rotativo e o segmento de canal excêntrico interno do eixo rotativo são, todos, fluidamente conectados entre si de modo a conformar um único canal integrado.
[017] Também de acordo com a invenção em questão, a referida porção intermediária do eixo rotativo compreende pelo menos um primeiro orifício radialmente passante e pelo menos um segundo orifício radialmente passante, sendo ambos hábeis em estabelecer comunicação fluida entre o canal integrado e a região de cooperação e interação entre o bloco de compressor e o eixo rotativo.
[018] Assim, o gás é conduzido da porção intermediária do eixo rotativo até a porção superior excêntrica do eixo rotativo unicamente por meio do canal integrado.
[019] Preferencialmente, o eixo rotativo compreendendo ainda, na face externa da porção intermediária, um segmento de canal helicoidal intermediário externo hábil de estabelecer comunicação fluida entre o orifício radialmente passante e o orifício radialmente passante, sendo que o primeiro orifício radialmente passante é hábil em estabelecer comunicação fluida entre a extremidade inferior do segmento de canal helicoidal intermediário externo e o canal axial interno do eixo rotativo.
[020] Ainda preferencialmente, o segundo orifício radialmente passante é hábil em estabelecer comunicação fluida entre a extremidade superior do segmento de canal helicoidal intermediário externo e o segmento de canal excêntrico interno do eixo rotativo.
Descrição Resumida dos Desenhos [021 ]A concretização preferencial da invenção em questão é descrita com base nas figuras ilustrativas abaixo listadas, as quais: [022] A figura 1 ilustra, em corte esquemático, o compressor de refrigeração incluindo sistema de bombeamento de óleo lubrificante, de acordo com a presente invenção;
[023] A figura 2 ilustra, em corte esquemático, o eixo rotativo que integra o compressor de refrigeração e o sistema de bombeamento de óleo lubrificante por bomba centrífuga, incluindo uma primeira configuração típica formada por uma estrutura de furações e canais de lubrificação, de acordo com o estado da arte apresentado no documento US3194490;
[024] A figura 3 ilustra, em corte esquemático, o eixo rotativo que integra o compressor de refrigeração e o sistema de bombeamento de óleo lubrificante por bomba centrífuga, incluindo uma segunda configuração típica formada por uma estrutura de furações e canais de lubrificação, de acordo com o estado da arte apresentado no documento CN202579103U;
[025] A figura 4 ilustra, em corte esquemático, o eixo rotativo que integra o compressor de refrigeração e o sistema de bombeamento de óleo lubrificante por bomba helicoidal, incluindo uma primeira configuração típica formada por uma estrutura de furações e canais de lubrificação no eixo rotativo, de acordo com o estado da arte apresentado no documento US8202067;
[026] A figura 5 ilustra, em corte esquemático, o eixo rotativo que integra o compressor de refrigeração e o sistema de bombeamento de óleo lubrificante por bomba helicoidal, incluindo uma segunda configuração típica formada por uma estrutura de furações e canais de lubrificação, de acordo com o estado da arte apresentado no documento DE102010051267;
[027] A figura 6 ilustra, em corte esquemático, o eixo rotativo que integra o compressor de refrigeração e o sistema de bombeamento de óleo lubrificante por bomba helicoidal, incluindo a configuração preferencial formada por uma estrutura de furações e canais de lubrificação, de acordo com a presente invenção;
[028] A figura 7 ilustra, de forma esquemática, o funcionamento geral do sistema de bombeamento de óleo lubrificante por bomba helicoidal, de acordo com a presente invenção, quando o compressor de refrigeração opera com uma bomba de alta eficiência e/ou alta vazão de óleo; e [029] A figura 8 ilustra, de forma esquemática, o funcionamento geral do sistema de bombeamento de óleo lubrificante por bomba helicoidal, de acordo com a presente invenção, quando o compressor de refrigeração opera com uma bomba de baixa eficiência e/ou baixa vazão de óleo.
Descrição Detalhada da Invenção [030] Preliminarmente, resta esclarecer que as categorizações de “alta velocidade” e “baixa velocidade” referentes ao funcionamento ou operação do compressor de refrigeração de velocidade variável referem-se, respectivamente, a velocidades de rotação definidas entre 700 rpm e 2000 rpm e entre 2000 rpm e 4500 rpm.
[031] Tendo por base esta premissa, resta destacar que o atual estado da técnica já compreende compressores de refrigeração de velocidade variável, os quais são normalmente equipados com motores de imãs permanentes, acionados por um inversor de frequência. Todavia, não são conhecidos compressores de refrigeração de velocidade variável capazes de garantir uma lubrificação adequada aos mancais radiais do eixo principal e da porção excêntrica do eixo rotativo e que compreenda meios de liberação de gás que não influenciem no rendimento e eficiência dos meios de condução de óleo lubrificante, em toda a faixa de rotações de operação de compressores de velocidade variável.
[032] Consequentemente, a invenção em questão tem por foco exatamente esta lacuna tecnológica.
[033] Conforme ilustrado na figura 1, observa-se que o compressor de refrigeração de velocidade variável incluindo bomba helicoidal de óleo lubrificante, de acordo com a presente invenção, compreende uma concretização geral fundamentalmente tradicional, isto é, uma carcaça 1, preferencialmente hermética, dentro da qual estão presentes, além de outros componentes e sistemas triviais e necessários ao funcionamento geral de um compressor de refrigeração de velocidade variável, um motor elétrico composto por um estator 2 e um rotor 3, um mecanismo de compressão, um bloco de compressor 4, e um eixo rotativo 5.
[034] A bomba de óleo 7 é definida pela cooperação entre a extremidade inferior do eixo rotativo 5 e o pino de contenção 6 estacionário e montado no interior da porção tubular inferior do eixo rotativo 5. A referida bomba de óleo 7 contém, em seu interior, um segmento de canal helicoidal 72, definido entre a face interna da extensão tubular 71 do eixo rotativo 5 e a face externa do pino de contenção 6. A bomba de óleo encontra-se parcialmente imersa no óleo lubrificante acumulado no reservatório (fundo da carcaça 1).
[035] Neste sentido, vale destacar que, com exceção ao eixo rotativo 5, todos os componentes que integram o compressor de refrigeração de velocidade variável, objeto da presente invenção, tratam-se de componentes amplamente conhecidos pelos técnicos versados no assunto. Consequentemente, uma descrição pormenorizada de tais componentes pode ser facilmente encontrada em bibliografia técnica dedicada.
[036] Assim, o grande mérito da invenção em questão resta ao eixo rotativo 5 que, como não poderia deixar de ser, encontra-se associado ao rotor 3 do motor elétrico do compressor.
[037] Conforme ilustrado na figura 6, o eixo rotativo 5 compreende uma porção cilíndrica e uma porção excêntrica, sendo que entre ambas existe ainda uma flange periférica.
[038] De um ponto de vista geral, a porção cilíndrica do eixo rotativo 5 é aquela a ser associada ao rotor do motor elétrico do compressor, e a porção excêntrica do eixo rotativo 5 é aquela a ser associada ao mecanismo de compressão do compressor.
[039] O eixo rotativo 5 é fundamentalmente vazado, compreendendo extremidades inferior e superior abertas. Isto significa que, internamente, o eixo rotativo 5, de acordo com a invenção em questão, compreende uma estrutura de canais de lubrificação definida por: um canal axial interno 51, uma extensão de canal axial 52 e um segmento de canal excêntrico interno 53.
[040] De acordo com a concretização preferencial da invenção em questão, o canal axial interno 51 compreende um volume interno existente na região intermediária do eixo rotativo 5. Conforme ilustrado na figura 6, o referido canal axial interno 51 é inferiormente limitado pelo topo do pino de contenção 6 e superiormente limitada pela extensão de canal axial 52 do eixo rotativo 5.
[041] Também de acordo com a concretização preferencial da invenção em questão, o segmento de canal excêntrico interno 53 compreende um furo passante inclinado originário na porção excêntrica do eixo rotativo 5.
[042] Ainda de acordo com a concretização preferencial da invenção em questão, um segmento de canal helicoidal inferior interno 72 é definido na interface da extensão tubular 71 e do pino de contenção 6. Assim, o segmento de canal helicoidal inferior interno 72 pode ser definido pela cooperação entre uma ranhura helicoidal existente na face interna da extensão tubular 71 do eixo rotativo 5 e a face externa lisa do pino de contenção 6, ou pela cooperação entre face interna lisa da extensão tubular 71 do eixo rotativo 5 e uma ranhura helicoidal existente na face externa do pino de contenção 6.
[043] A conexão fluida entre a referida extensão tubular 71 da bomba de óleo 7, o canal axial interno 51, a extensão de canal axial 52 e o segmento de canal excêntrico interno 53 conformam, no interior do eixo rotativo 5, um canal integrado de lubrificação e desgaseificação 8.
[044] Ainda considerando uma segunda concretização preferencial da invenção em questão, o canal integrado 8 pode incorporar um segmento de canal helicoidal intermediário externo 81, que compreende uma ranhura helicoidal definida em uma parte da face externa do eixo principal do eixo rotativo 5. Como é do conhecimento dos técnicos versados no assunto, para que a referida ranhura possa, de fato, transportar óleo, é necessário que a mesma coopere com determinadas paredes do cubo de mancai do bloco do compressor 4, conforme ilustrado na figura 1.
[045] Evidentemente, o referido canal helicoidal intermediário externo 81 é fluidamente conectado com o interior do eixo rotativo 5 por meio de um primeiro orifício radialmente passante 54 e um segundo orifício radialmente passante 55, os quais são ambos hábeis em estabelecer comunicação fluida entre o canal integrado 8 e a região de cooperação e interação entre o bloco de compressor 4 e o eixo rotativo 5.
[046] Este segmento de canal helicoidal intermediário externo 81, atua em paralelo ao canal integrado 8, principalmente em bombas helicoidais de média eficiência de bombeamento (folgas diametrais entre 0,15 e 0,25mm).
[047] É o canal integrado de lubrificação e desgaseificação 8 que possibilita a alta eficiência de lubrificação e desgaseificação tanto em baixas quanto em altas velocidades de operação do compressor de refrigeração.
[048] Conforme ilustrado na figura 7, quando o compressor de refrigeração opera com uma bomba helicoide de alta eficiência de bombeamento, o óleo lubrificante e o gás refrigerante são conduzidos, da extremidade inferior à extremidade superior do eixo rotativo 5, por meio canal integrado 8.
[049] Por outro lado, e conforme ilustrado na figura 8, quando o compressor de refrigeração opera com uma bomba de baixa eficiência de lubrificação, o óleo lubrificante é conduzido, da extremidade inferior à extremidade superior do eixo rotativo 5, preferencialmente por meio por do canal axial interno 52, do segmento de canal helicoidal intermediário externo 81 e do segmento de canal excêntrico interno 53; e o gás refrigerante contido no óleo lubrificante é conduzido, da extremidade inferior à extremidade superior do eixo rotativo 5, por meio do canal integrado 8.
[050]Isto ocorre pelo fato de que bombas helicoidais de baixa eficiência, operando em regime de baixas rotações, não tem capacidade de bombear um volume de óleo suficiente através do canal integrado, então utiliza-se o segmento de canal helicoidal intermediário externo do eixo rotativo como uma segunda bomba helicoidal, para conduzir o óleo da porção intermediária do eixo até a porção excêntrica (superior). Em baixas vazões de óleo, a seção do segmento do canal helicoidal externo do eixo é suficiente para conduzir todo o óleo provido pela bomba helicoidal até a porção excêntrica.
[051 ]Já em bombas helicoidais de alta eficiência, a vazão de óleo através do segmento canal helicoidal intermediário externo do eixo rotativo é, entretanto, limitada pela sua seção transversal. Sendo a vazão de óleo pelo segmento de canal helicoidal intermediário externo do eixo rotativo plenamente atingida, a vazão de óleo adicional provida pela bomba helicoidal é bombeada através do canal integrado do eixo rotativo até a porção excêntrica. A presença do segmento de canal excêntrico interno, seja ele interligando a extensão do canal axial à face superior da flange periférica ou à porção excêntrica, também opera como uma bomba de alta eficiência, com capacidade de bombeamento maior do que o segmento de canal helicoidal intermediário externo do eixo rotativo. Com isso, ao atingir o segmento de canal excêntrico interno pela porção interna do eixo, o óleo passa a ser preferencialmente bombeado por ele. No caso desse furo estar ligado à porção excêntrica (objetivo da patente), e não à face superior da flange periférica, todo o óleo é direcionado para a porção excêntrica, assim como ocorre em bombas de baixa eficiência. Portanto, a eficiência de lubrificação da porção excêntrica é alcançada em diferentes regimes de eficiência de bombeamento.
REIVINDICAÇÕES
Claims (6)
1. Compressor de refrigeração de velocidade variável incluindo bomba helicoidal de óleo lubrificante, compreendendo: pelo menos uma carcaça (1), pelo menos um motor elétrico composto por um estator (2) e um rotor (3), pelo menos um mecanismo de compressão, pelo menos um bloco de compressor (4), pelo menos um eixo rotativo (5) e pelo menos um pino de contenção (6); a cooperação e interação entre o bloco de compressor (4), o eixo rotativo (5) e o pino de contenção (6) define uma bomba de óleo (7); o referido eixo rotativo (5) compreendendo pelo menos uma porção inferior, pelo menos uma porção intermediária, pelo menos uma flange periférica e pelo menos uma porção superior excêntrica; o referido eixo rotativo (5) compreendendo ainda pelo menos um canal axial interno (51), pelo menos uma extensão de canal axial (52) e pelo menos um segmento de canal excêntrico interno (53); a referida bomba de óleo (7) compreendendo pelo menos uma extensão tubular (71) e um segmento de canal helicoidal (72); o referido compressor de refrigeração de velocidade variável incluindo bomba helicoidal de óleo lubrificante sendo especialmente CARACTERIZADO pelo fato de que: a extensão tubular (71) da bomba de óleo (7), o canal axial interno (51) do eixo rotativo (5), a extensão de canal axial (52) do eixo rotativo (5) e o segmento de canal excêntrico interno (53) do eixo rotativo (5) são, todos, fluidamente conectados entre si de modo a conformar um único canal integrado (8); e a referida porção intermediária do eixo rotativo (5) compreende pelo menos um primeiro orifício radialmente passante (54) e pelo menos um segundo orifício radialmente passante (55), sendo ambos hábeis em estabelecer comunicação fluida entre o canal integrado (8) e a região de cooperação e interação entre o bloco de compressor (4) e o eixo rotativo (5).
2. Compressor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato do gás ser conduzido da porção intermediária do eixo rotativo (5) até a porção superior excêntrica do eixo rotativo (5) unicamente por meio do canal integrado (8).
3. Compressor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o eixo rotativo (5) compreendendo ainda, na face externa da porção intermediária, um segmento de canal helicoidal intermediário externo (81) hábil de estabelecer comunicação fluida entre o orifício radialmente passante (54) e o orifício radialmente passante (55).
4. Compressor, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro orifício radialmente passante (54) é hábil em estabelecer comunicação fluida entre a extremidade inferior do segmento de canal helicoidal intermediário externo (81) e o canal axial interno (51) do eixo rotativo (5).
5. Compressor, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo orifício radialmente passante (55) é hábil em estabelecer comunicação fluida entre a extremidade superior do segmento de canal helicoidal intermediário externo (81) e o segmento de canal excêntrico interno (53) do eixo rotativo (5).
6. Compressor alternativo de velocidade variável incluindo bomba helicoidal de óleo lubrificante, de acordo com as reivindicações 1, 2 ou 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o canal axial interno (51) e a extensão de canal axial (52) possuem uma mesma dimensão diametral.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610126991.7A CN106979140B (zh) | 2016-01-19 | 2016-01-19 | 包括润滑油泵送系统的变速冷却压缩机 |
| CN201610126991.7 | 2016-01-19 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR102017001184A2 true BR102017001184A2 (pt) | 2017-11-07 |
| BR102017001184A8 BR102017001184A8 (pt) | 2022-06-21 |
| BR102017001184B1 BR102017001184B1 (pt) | 2024-03-12 |
Family
ID=57838293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BR102017001184-4A BR102017001184B1 (pt) | 2016-01-19 | 2017-01-19 | Compressor de refrigeração de velocidade variável incluindo bomba hibrida de óleo lubrificante |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10844759B2 (pt) |
| EP (1) | EP3246570A1 (pt) |
| JP (1) | JP6970506B2 (pt) |
| CN (1) | CN106979140B (pt) |
| BR (1) | BR102017001184B1 (pt) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102491596B1 (ko) * | 2017-12-11 | 2023-01-25 | 삼성전자주식회사 | 압축기 |
| KR20190132020A (ko) * | 2018-05-18 | 2019-11-27 | 현대자동차주식회사 | 내측링을 구비한 오일펌프 |
| KR102116681B1 (ko) * | 2018-09-18 | 2020-05-29 | 엘지전자 주식회사 | 압축기 |
| EP3628866B1 (de) * | 2018-09-28 | 2022-03-02 | Secop GmbH | Schmiermittelaufnahme für einen kältemittelkompressor |
| EP4074968A1 (en) * | 2019-12-11 | 2022-10-19 | Nidec Global Appliance Brasil Ltda. | Reciprocating hermetic compressor with axial flux motor |
| US20240060503A1 (en) | 2020-12-31 | 2024-02-22 | Koc Universitesi | A unibody axial pump |
| WO2022218207A1 (zh) * | 2021-04-14 | 2022-10-20 | 安徽美芝制冷设备有限公司 | 曲轴、变频压缩机及制冷设备 |
| CN217652875U (zh) * | 2021-10-25 | 2022-10-25 | 思科普有限责任公司 | 封装式制冷剂压缩机 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1171448B (de) | 1960-11-12 | 1964-06-04 | Danfoss Ved Ing M Clausen | Schmiervorrichtung fuer einen Motorverdichter einer hermetisch gekapselten Kleinkaeltemaschine |
| JPS53130507A (en) * | 1977-04-20 | 1978-11-14 | Hitachi Ltd | Totally-enclosed motor compressor |
| IT1128947B (it) * | 1980-07-18 | 1986-06-04 | Aspera Spa | Perfezionamenti nei compressori ermetici per fluidi frigorigeni |
| BR9201761A (pt) * | 1992-05-04 | 1993-11-09 | Brasil Compressores Sa | Bomba de oleo para compressor hermetico de velocidade variavel |
| US7367784B2 (en) * | 2001-07-28 | 2008-05-06 | Lg Electronics Inc. | Oil supply device for compressor in refrigerating system |
| CN1255630C (zh) * | 2001-12-17 | 2006-05-10 | Lg电子株式会社 | 双容量压缩机中的曲轴 |
| JP4380630B2 (ja) * | 2003-03-14 | 2009-12-09 | パナソニック株式会社 | 圧縮機 |
| CN100422554C (zh) * | 2003-03-14 | 2008-10-01 | 松下电器产业株式会社 | 压缩机 |
| KR100598021B1 (ko) * | 2005-06-16 | 2006-07-13 | 삼성광주전자 주식회사 | 밀폐형 압축기 |
| KR100705459B1 (ko) * | 2005-08-06 | 2007-04-10 | 삼성광주전자 주식회사 | 밀폐형 압축기 |
| BRPI0604908A (pt) * | 2006-10-31 | 2008-07-01 | Whirlpool Sa | bomba de óleo para compressor de refrigeração |
| DE102010051267B3 (de) | 2010-11-12 | 2011-12-22 | Danfoss Household Compressors Gmbh | Kältemittelverdichter |
| JP5716161B2 (ja) * | 2011-03-02 | 2015-05-13 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 密閉型圧縮機 |
| CN202579103U (zh) | 2011-11-17 | 2012-12-05 | 合肥凌达压缩机有限公司 | 一种供油曲轴及其使用该曲轴的封闭往复式压缩机 |
| KR102149737B1 (ko) * | 2013-11-28 | 2020-10-26 | 삼성전자주식회사 | 압축기 |
| BR202015026691Y8 (pt) * | 2015-10-21 | 2021-03-30 | Embraco Ind De Compressores E Solucoes Em Refrigeracao Ltda | disposição construtiva introduzida em compressor alternativo incluindo bomba de óleo lubrificante |
-
2016
- 2016-01-19 CN CN201610126991.7A patent/CN106979140B/zh active Active
-
2017
- 2017-01-17 US US15/407,907 patent/US10844759B2/en active Active
- 2017-01-18 EP EP17152012.5A patent/EP3246570A1/en not_active Withdrawn
- 2017-01-18 JP JP2017006442A patent/JP6970506B2/ja active Active
- 2017-01-19 BR BR102017001184-4A patent/BR102017001184B1/pt active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6970506B2 (ja) | 2021-11-24 |
| CN106979140A (zh) | 2017-07-25 |
| US10844759B2 (en) | 2020-11-24 |
| BR102017001184B1 (pt) | 2024-03-12 |
| US20170204753A1 (en) | 2017-07-20 |
| JP2017150471A (ja) | 2017-08-31 |
| CN106979140B (zh) | 2021-04-06 |
| EP3246570A1 (en) | 2017-11-22 |
| BR102017001184A8 (pt) | 2022-06-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| BR102017001184A2 (pt) | Variable speed refrigeration compressor including lubricant oil hybrid pump | |
| KR101364025B1 (ko) | 축방향 지지부재를 갖는 스크롤 압축기 | |
| KR20040008196A (ko) | 밀폐형 전동 압축기 | |
| US4406594A (en) | Compressor oil pump | |
| JP2011231676A (ja) | ベーンポンプ | |
| JP6134903B2 (ja) | 容積型圧縮機 | |
| CN208918842U (zh) | 旋转机械的供油机构和具有该供油机构的旋转机械 | |
| JP5173479B2 (ja) | スクロール電動圧縮機 | |
| WO2022048364A1 (zh) | 泵装置和车辆 | |
| CN202597099U (zh) | 转子泵以及包括转子泵的旋转机械 | |
| RU202692U1 (ru) | Погружной многоступенчатый скважинный центробежный насос с компрессионной схемой сборки | |
| CN202326260U (zh) | 转子泵以及包括转子泵的旋转机械 | |
| CN209687717U (zh) | 一种压缩机 | |
| JPH02296098A (ja) | 自己潤滑軸受 | |
| KR100360237B1 (ko) | 스크롤 압축기의 오일 공급구조 | |
| JP5598917B2 (ja) | ロータリコンプレッサ | |
| CN113530827A (zh) | 涡旋压缩机 | |
| KR100533047B1 (ko) | 밀폐형 회전식 압축기의 오일 급유 구조 | |
| WO2021212772A1 (zh) | 涡旋压缩机 | |
| US11885335B2 (en) | Oil supply mechanism of rotating machinery and rotating machinery having oil supply mechanism | |
| KR20020030615A (ko) | 스크롤 압축기의 오일공급구조 | |
| CN101205910A (zh) | 具有降低润滑油阻抗功能的涡旋式压缩机 | |
| CN111425402B (zh) | 用于涡旋压缩机的止推板和涡旋压缩机 | |
| KR0131523B1 (ko) | 밀폐형 로타리 압축기의 유분리장치 | |
| CN208281174U (zh) | 压缩机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] | ||
| B06W | Patent application suspended after preliminary examination (for patents with searches from other patent authorities) chapter 6.23 patent gazette] | ||
| B25M | Entry on limitation or onus of patent assignment [chapter 25.13 patent gazette] |
Owner name: WHIRLPOOL S.A. (BR/SP) Free format text: REF.: PROCESSO SEI/INPI 52402.003620/2022-95 CONFORME SOLICITADO PELO DELEGADO DA RECEITA FEDERAL VICENTE BATTISTA JUNIOR, FICA ANOTADO, DE ACORDO COM O ART. 59, II, DA LPI, O ARROLAMENTO DO REFERIDO PEDIDO DE PATENTE. |
|
| B03H | Publication of an application: rectification [chapter 3.8 patent gazette] |
Free format text: COM RELACAO AO ITEM (74); |
|
| B07A | Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 19/01/2017, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS |
|
| B25G | Requested change of headquarter approved |
Owner name: WHIRLPOOL S.A. (BR/SP) |
|
| B25A | Requested transfer of rights approved |
Owner name: NIDEC GLOBAL APPLIANCE BRASIL LTDA. (BR/SC) |