BR102019014485A2

BR102019014485A2 - compressor alternativo

Info

Publication number: BR102019014485A2
Application number: BR102019014485-8A
Authority: BR
Inventors: Emerson Moreira; Sérgio Koerich Lohn; Ricardo Mikio Doi
Original assignee: Embraco Indústria De Compressores E Soluções Em Refrigeração Ltda.
Priority date: 2019-07-12
Filing date: 2019-07-12
Publication date: 2021-01-26
Also published as: WO2021007634A1; MX2022000556A; EP3998402A1; EP3998402B1; JP2022543737A; US20220260065A1; EP3998402C0; CN114616391A

Abstract

compressor alternativo é revelado um compressor alternativo e, mais particularmente, um arranjo de montagem entre a tampa de cabeçote e a tubulação de saída do filtro acústico de sucção do dito compressor, este arranjo ocorrendo por meio de nervuras dispostas em um espaço de alojamento e em uma tubulação de saída e com a aplicação de elemento de fixação por pressão. referido arranjo de montagem sendo robusto, mantendo adequadas propriedades térmicas e acústicas do compressor.

Description

COMPRESSOR ALTERNATIVO

Campo da Invenção

[0001] A presente invenção refere-se a um compressor alternativo e, mais particularmente, a um arranjo de montagem entre a tampa de cabeçote e a tubulação de saída do filtro acústico de sucção do dito compressor, este arranjo ocorrendo por meio de nervuras dispostas em um espaço de alojamento e em uma tubulação de saída e com a aplicação de elemento de fixação por pressão.

Fundamentos da Invenção

[0002] Como é do conhecimento dos técnicos versados no assunto, compressores alternativos compreendem máquinas eletromecânicas capazes de alterar, de forma controlada, a pressão de um determinado fluido. Os compressores alternativos são amplamente aplicados em sistemas de refrigeração baseados na troca de temperatura de fluido refrigerante.

[0003] Em linhas gerais, um compressor alternativo é constituído por uma pluralidade de componentes e sistemas funcionais que cooperam entre si de diferentes maneiras. De todo modo, a construção básica e fundamental de compressores alternativos é amplamente descrita em literatura técnica patentária e, portanto, é amplamente conhecida pelos técnicos versados no assunto.

[0004] Dentre todos os componentes e sistemas funcionais que integram um compressor alternativo, a tampa de cabeçote e o filtro acústico de sucção são de especial interesse para o escopo da invenção em questão.

[0005] Como é do conhecimento dos técnicos versados no assunto, a tampa de cabeçote de um compressor alternativo trata-se do componente responsável por agregar e manter o posicionamento de todo o conjunto de válvulas em relação à extremidade dianteira do cilindro de compressão, além de fechar a referida extremidade dianteira do cilindro de compressão.

[0006] Como também é do conhecimento dos técnicos versados no assunto, o filtro acústico de sucção de um compressor alternativo trata-se do componente intermediário entre o passador de sucção e a entrada de sucção disposta no cabeçote do compressor, e tem por função minimizar os transientes de pressão gerados no processo de sucção do fluido. Observa-se, portanto, que o filtro acústico de sucção de um compressor alternativo compreende pelo menos uma via de entrada de fluido, pelo menos uma câmara de redução de pulsações e pelo menos uma via de saída, a qual é geralmente disposta em proximidade à entrada de sucção disposta no cabeçote do compressor.

[0007] Neste cenário, é comum que a fixação do filtro acústico de sucção seja realizada no cabeçote do compressor alternativo, ou ainda, na tampa de cabeçote do compressor alternativo.

[0008] De acordo com o atual estado da técnica, são conhecidas algumas formas e construções destinadas à fixação do filtro acústico de sucção (especialmente, da região de saída do filtro acústico de sucção) na tampa de cabeçote do compressor alternativo. A grande maioria destas formas e construções envolvem elementos penetrantes (como, por exemplo, parafusos), resinas glutinosas ou elementos de fixação por pressão. Em linhas gerais, a fixação do filtro acústico de sucção deve ser suficiente para evitar a mobilidade durante o funcionamento do compressor, afinal, sabe-se que quando o filtro acústico de sucção apresenta mobilidade devido à falha da fixação, o deslocamento dinâmico do mesmo, devido aos esforços de funcionamento, é amplificado e pode atuar como uma potencial fonte de excitação da cavidade acústica (gás delimitado entre a carcaça do compressor e a montagem dos componentes internos), intensificando os efeitos ressonantes da cavidade acústica suficiente para aumentar o ruído indesejável do compressor. A falha de fixação do filtro acústico também pode levar a um vazamento de fluido do interior do filtro para a cavidade. Provocando uma perda de eficiência acústica e de eficiência termodinâmica.

[0009] O documento patentário US7959416, por exemplo, descreve a fixação do filtro acústico de sucção a uma tampa de cabeçote por intermédio de uma presilha metálica, a qual envolve grande parte da região de saída do filtro de sucção e é anexada às extremidades da tampa de cabeçote.

[0010] Soluções técnicas conceitualmente análogas ao objeto do documento patentário US7959416 também são conhecidas pelos técnicos versados no assunto.

[0011] Embora estas soluções sejam hábeis de fixar o filtro acústico de sucção à tampa do cabeçote de forma justa e controlada, é inegável notar as penalidades térmicas associadas a este conceito construtivo.

[0012] Isto porque, quando o compressor alternativo está em funcionamento, a temperatura da tampa de cabeçote tende a se elevar consideravelmente, alcançando temperaturas muito superiores à temperatura do filtro acústico de sucção. Neste contexto, é importante comentar que, quanto mais alta é a temperatura do fluido refrigerante de sucção (que passa pelo filtro acústico de sucção antes de alcançar o cilindro de compressão), menor é a eficiência de refrigeração do compressor alternativo. Portanto, é interessante minimizar o contato mecânico do muffler de sucção com a tampa de cilindro.

[0013] No caso da solução técnica do já citado documento patentário US7959416, a presilha metálica aumenta a troca térmica entre a tampa do cabeçote e o filtro acústico. Essa presilha permite a troca de calor pelo mecanismo de condução entre a região quente (tampa do cilindro) para a região fria (muffler), o que por si só já é indesejável, fazendo com que ocorra uma concentração de calor especialmente localizada na via de saída do filtro acústico de sucção e diminuindo a eficiência do compressor.

[0014] É com base neste cenário que surge a invenção em questão.

Objetivos da Invenção

[0015] Assim, a presente invenção tem por objetivo principal apresentar um compressor alternativo cujo meio de fixação entre o filtro acústico de sucção e a tampa de cabeçote seja conceitualmente robusto, eficiente e não traga penalidades térmicas à eficiência geral do sistema de refrigeração.

[0016] É também um dos objetivos da invenção em questão que o meio de fixação entre o filtro acústico de sucção e a tampa de cabeçote não permita falhas capazes de aumentar o ruído do compressor.

[0017] Consequentemente, é também um dos objetivos da invenção em questão que o meio de fixação entre o filtro acústico de sucção e a tampa de cabeçote minimize a troca de calor entre ambos.

[0018] É também um dos objetivos da invenção em questão que o meio de fixação entre o filtro acústico de sucção e a tampa de cabeçote não prejudique a exposição entre o referido filtro acústico de sucção e o ambiente interno da carcaça hermética do compressor alternativo.

Sumário da Invenção

[0019] Todos os objetivos acima mencionados são alcançados por meio do compressor alternativo ora revelado, o qual compreende pelo menos um conjunto funcional integrado por pelo menos um cilindro de compressão e pelo mesmo um pistão de movimento alternativo, pelo menos um motor elétrico hábil de movimentar o pistão de movimento alternativo no interior do cilindro de compressão, pelo menos um conjunto de válvulas hábeis de controlar o fluxo de fluido que entra e sai do cilindro de compressão arranjado no cabeçote do compressor alternativo, pelo menos uma tampa de cabeçote hábil de ser disposta junto ao cabeçote do compressor alternativo e pelo menos um filtro acústico de sucção integrado por pelo menos uma tubulação de saída provida de pelo menos uma via de saída hábil de ser disposta junto ao cabeçote do compressor alternativo, sendo o referido filtro acústico de sucção fixado à tampa de cabeçote por meio de um elemento de fixação.

[0020] De acordo com a invenção em questão, a tampa de cabeçote compreende um espaço de alojamento adaptado para alojar, pelo menos parcialmente, a tubulação de saída do filtro acústico de sucção, sendo o espaço de alojamento definido e delimitado por um segmento de borda da tampa de cabeçote e por um segmento de parede da tampa de cabeçote, e sendo o referido segmento de parede integrado ainda por pelo menos duas nervuras voltadas para dentro do espaço de alojamento da tampa de cabeçote. Também de acordo com a invenção em questão, o filtro acústico de sucção compreende uma parede de interface disposta em pelo menos um trecho do contorno lateral da tubulação de saída, sendo a referida parede de interface provida de pelo menos duas nervuras voltadas em direção oposta à direção da via de saída. Ainda de acordo com a invenção em questão, o elemento de fixação compreende um elemento metálico deformável, de contorno análogo ao contorno do espaço de alojamento da tampa de cabeçote.

[0021] Nota-se também que as nervuras do segmento de parede da tampa de cabeçote e as nervuras da parede de interface da tubulação de saída do filtro acústico de sucção são complementarmente alinhadas. Com isto, o elemento de fixação fica disposto entre as nervuras do segmento de parede da tampa de cabeçote e as nervuras da parede de interface da tubulação de saída do filtro acústico de sucção de modo a ser deformado quanto da justaposição da tubulação de saída do filtro acústico de sucção ao espaço de alojamento da tampa de cabeçote.

Breve Descrição das Figuras

[0022] A concretização preferencial da invenção em questão é detalhadamente descrita com base nas figuras listadas, as quais:
A figura 1 ilustra, em perspectiva explodida, os detalhes do arranjo de montagem entre a tampa de cabeçote e o duto de saída do filtro acústico de sucção do compressor alternativo, de acordo com a invenção em questão;
A figura 2 ilustra, em perspectiva, detalhes construtivos do duto de saída do filtro acústico de sucção do compressor alternativo, de acordo com a invenção em questão;
A figura 3 ilustra, em vista planificada, a montagem entre a tampa de cabeçote e o duto de saída do filtro acústico de sucção do compressor alternativo, de acordo com a invenção em questão, sob a perspectiva das faces destes componentes que ficam expostas ao ambiente interno da carcaça hermética do referido compressor; e
A figura 4 ilustra, em vista planificada, a montagem entre a tampa de cabeçote e o duto de saída do filtro acústico de sucção do compressor alternativo, de acordo com a invenção em questão, sob a perspectiva das faces destes componentes que ficam expostas ao interior do cabeçote do referido compressor.

Descrição Detalhada da Invenção

[0023] De acordo com os objetivos gerais da invenção é revelado um compressor alternativo cujo arranjo de montagem entre sua tampa de cabeçote 1 e a via de saída 41 de seu filtro acústico de sucção 3 são livres dos problemas térmicos presentes nas soluções técnicas que integram o atual estado da técnica.

[0024] Neste sentido, é revelado um compressor alternativo cujo filtro acústico de sucção 3, fixado à tampa de cabeçote 1, tem troca térmica especialmente favorecida com o ambiente interno da carcaça hermética (ambiente frio) e não com a tampa de cabeçote 1 propriamente dita (ambiente quente).

[0025] Para efeitos de suficiência descritiva, vale mencionar que a solução técnica ora apresentada é aplicada a todo e qualquer compressor alternativo, preferencialmente utilizado em qualquer tipo de sistema de refrigeração, minimamente composto por um conjunto funcional integrado por pelo menos um cilindro de compressão e pelo mesmo um pistão de movimento alternativo, motor elétrico hábil de movimentar o pistão de movimento alternativo no interior do cilindro de compressão e pelo menos um conjunto de válvulas hábeis de controlar o fluxo de fluido que entra e sai do cilindro de compressão arranjado no cabeçote do compressor alternativo. Vale enfatizar que todos este sistemas e componentes, bem como seu princípio funcional, são amplamente conhecidos pelos técnicos versados no assunto.

[0026] De forma mais particular, a solução técnica ora apresentada é especialmente aplicada em um compressor alternativo provido de pelo menos uma tampa de cabeçote 1 hábil de ser disposta junto ao cabeçote do compressor alternativo e pelo menos um filtro acústico de sucção 3 que, integrado por pelo menos uma tubulação de saída 4 provida de pelo menos uma via de saída 41 hábil de ser disposta junto ao cabeçote do compressor alternativo, é fixado à referida tampa de cabeçote 1 por meio de um elemento de fixação 6. A tubulação de saída 4 do filtro acústico de sucção 3, possui uma interface frontal 43 e uma interface posterior 44.

[0027] Assim, embora seja capaz de resolver uma questão de eficiência do compressor alternativo como um todo, a solução técnica ora apresentada é particularmente focada na forma de fixação entre o filtro acústico de sucção 3 e a tampa de cabeçote 1. Isto significa que a solução técnica em questão tem por particular objetivo otimizar o conceito geral da solução técnica descrita no documento patentário US7959416.

[0028] Na figura 1, nota-se que a tampa do cabeçote 1 compreende um espaço de alojamento 2 o qual é especialmente adaptado para alojar, ao menos, parcialmente a tubulação de saída 4 do filtro acústico de sucção 3. Aqui vale ressaltar que a formato geral do espaço de alojamento 2 pode variar, desde que esteja de acordo com formato geral da tubulação de saída 4, de modo que o espaço de alojamento 2 possa alojar adequadamente a tubulação de saída 4 do filtro acústico de sucção 3.

[0029] Para alojar a tubulação de saída 4 no espaço de alojamento 2 estes componentes são justapostos por meio de um encaixe deslizante, ou seja, ao posicionar a tubulação de saída 4 junto ao espaço de alojamento 2, basta deslizar a tubulação para dentro do alojamento. Como pode ser observado nas figuras 3 e 4, a tubulação de saída 4 no espaço de alojamento 2 possuem formas análogas que permitem o encaixe por meio deslizante da tubulação de saída 4, sem maiores dificuldades, no interior do espaço de alojamento 2.

[0030] É importante ressaltar que o espaço de alojamento 2 é definido fora da área útil da tampa de cabeçote 1, ou seja, o espaço de alojamento 2 não causa prejuízo ou interfere em funções fundamentais da tampa de cabeço 1.

[0031] Ainda, como notado na figura 1, o espaço de alojamento 2 é definido e delimitado por segmentos de borda 21 da tampa do cabeçote 1 e por segmentos de parede 22 da tampa do cabeçote 1. Preferencialmente, o segmentos de borda 21 se encontra alinhado a borda da tampa do cabeçote 1, definindo estas bordas um mesmo plano. Em outra realização preferencial, o segmentos de borda 21 não define um mesmo plano com a borda da tampa do cabeçote 1.

[0032] Pode-se observar, ainda na figura 3, que o referido segmento de parede 22 é integrado preferencialmente por cinco nervuras 23 voltadas para dentro do espaço de alojamento 2 da tampa do cabeçote 1.

[0033] Por sua vez, observa-se na figura 2 que o filtro acústico de sucção 3 compreende uma parede de interface 5 disposta em pelo menos um trecho do contorno lateral da tubulação de saída 4. Observa-se na figura 3 que a referida parede de interface 5 é provida preferencialmente por quatro nervuras 51 voltadas em direção oposta à direção da via de saída 41.

[0034] As nervuras 23 do segmento de parede 22 da tampa de cabeçote 1 e as nervuras 51 da parede de interface 5 da tubulação de saída 4 do filtro acústico de sucção 3 são complementarmente alinhadas de modo que, ao realizar o encaixe deslizante, cada nervura 23 ficará disposta entre duas nervuras 51. Em outras palavras, as nervuras 23 e 51, quando da montagem da tubulação de saída 4 no espaço de alojamento 2, ficam lado a lado, alternando-se mutualmente. Vale dizer, que as nervuras 23 e 51, quando da montagem da tubulação de saída 4 no espaço de alojamento 2, não permanecem justapostas, ou seja, existe uma folga/espaçamento entre estas.

[0035] Vale destacar que a geometria e dimensões das nervuras 23 do segmento de parede 22 da tampa de cabeçote 1 e as nervuras 51 da parede de interface 5 da tubulação de saída 4 do filtro acústico de sucção 3 podem variar sem prejuízo ao arranjo de montagem ora proposto.

[0036] Em uma concretização preferencial, são previstas cinco nervuras 23 (duas nervuras em cada segmento lateral de parede 22 e um nervura no segmento superior de parede 22) tampa do cabeçote 1 e quatro nervuras 51 na parede de interface 5 disposta em pelo menos um trecho do contorno lateral da tubulação de saída 4.

[0037] Em uma solução minimalista a tampa do cabeçote pode ter pelo menos uma nervura e o filtro acústico ter pelo menos duas nervuras ou vice-versa. O aumento do número de nervuras melhora a fixação do filtro acústico

[0038] Novamente observando a figura 2, vê-se que o filtro acústico de sucção 3 é fixado à tampa de cabeçote 1 com auxílio adicional de um elemento de fixação 6, sendo este elemento de fixação 6 deformável, de contato análogo ao contorno do espaço de alojamento 2 da tampa de cabeçote 1.

[0039] Em especial, o elemento de fixação 6 é disposto entre as nervuras 23 do segmento de parede 22 da tampa de cabeçote 1 e as nervuras 51 da parede de interface 5 da tubulação de saída 4 do filtro acústico de sucção 3, de modo a ser deformado quando da justaposição da tubulação de saída 4 do filtro acústico de sucção 3 ao espaço de alojamento 2 da tampa de cabeçote 1. Mais especificamente, o elemento de fixação 6 é posicionado de modo que seja apertado, pressionado entre as nervuras 51 da parede de interface 5 e as nervuras 23 do segmento de parede 22.

[0040] Em uma concretização alternativa, um componente adicional de fixação pode ser aplicado no elemento de fixação 6, a exemplo de componente adesivo.

[0041] Deve-se relevar que a disposição das nervuras 23 e 51, as quais são complementarmente alinhadas, permite deformações distribuídas ao longo do elemento de fixação 6. Isto gera uma uniforme e eficiente pressão de fixação da tubulação do filtro acústico. Ademais, ao alojar a tubulação de saída 4 no interior do espaço de alojamento 2 cada nervura 23 do segmento de parede 22 é causado um segmento de deformação no elemento de fixação 6. Esta deformação gera um segmento deformado 61, como pode ser visto na figura 2. Fica claro que cada segmento deformado 61 do elemento de fixação 6 é disposto entre duas nervuras 51 da parede de interface 5 da tubulação de saída 4.

[0042] A deformação no elemento de fixação 6 pelas nervuras 23 e 51 permite que o arranjo de montagem aqui proposto seja praticamente imóvel, evitando a mobilidade durante o funcionamento do compressor, evitando falha da fixação e o deslocamento dinâmico devido aos esforços de funcionamento.

[0043] Ainda, e como pode ser notado nas figuras 3 e 4, o compressor alternativo com o arranjo de montagem ora proposto permite que grande região do filtro acústico de sucção 3, especial a tubulação de saída 4, a interface frontal 43 e a interface posterior 44, esteja exposta ao ambiente interno da carcaça hermética, o qual possui uma temperatura inferior à temperatura da tampa de cilindro, fato este que aumenta, de forma geral a eficiência do compressor. Ademais, esta configuração de arranjo de montagem permite que o filtro acústico de sucção 3 tenha mínimo contato mecânico com a tampa de cilindro, reduzindo assim trocas térmicas com o mesmo.

[0044] Por fim, deve-se notar que quando da justaposição da tubulação de saída 4 no espaço de alojamento 2, ficam dispostos entre as nervuras 51 e 23, um segmento deformado 61 do elemento de fixação 6 é formado. Esse segmento pode ser formado por meio de deformações elásticas e/ou plásticas no elemento 6.

[0045] Tal configuração de montagem, como descrita permite que o arranjo de montagem entre a tubulação de saída 4 do filtro acústico de sucção 3 e a tampa de cabeço 1 seja robusto, eficiente, não traga penalidades térmicas à eficiência geral do sistema de refrigeração, não permita falhas capazes de aumentar o ruído do compressor, e minimize a troca de calor entre o filtro acústico de sucção 3 e a tampa de cabeço 1.

[0046] É importante ressaltar que a descrição acima tem como único objetivo descrever de forma exemplificativa a concretização particular da invenção em questão. Portanto, torna-se claro que 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

Compressor alternativo, compreendendo:
pelo menos um conjunto funcional integrado por pelo menos um cilindro de compressão e pelo mesmo um pistão de movimento alternativo;
pelo menos um motor elétrico hábil de movimentar o pistão de movimento alternativo no interior do cilindro de compressão;
pelo menos um conjunto de válvulas hábeis de controlar o fluxo de fluido que entra e sai do cilindro de compressão; o referido conjunto de válvulas sendo arranjado no cabeçote do compressor alternativo;
pelo menos uma tampa de cabeçote (1) hábil de ser disposta junto ao cabeçote do compressor alternativo;
pelo menos um filtro acústico de sucção (3) integrado por pelo menos uma tubulação de saída (4) provida de pelo menos uma via de saída (41) hábil de ser disposta junto ao cabeçote do compressor alternativo;
o referido filtro acústico de sucção (3) sendo fixado à tampa de cabeçote (1) por meio de um elemento de fixação (6);
o referido compressor alternativo sendo especialmente caracterizado pelo fato de que:
a tampa de cabeçote (1) compreende um espaço de alojamento (2) adaptado para alojar, pelo menos parcialmente, a tubulação de saída (4) do filtro acústico de sucção (3), sendo o espaço de alojamento (2) definido e delimitado por segmentos de borda (21) da tampa de cabeçote (1) e por um segmento de parede (22) da tampa de cabeçote (1), e sendo o referido segmento de parede (22) integrado ainda por pelo menos uma nervura (23) voltadas para dentro do espaço de alojamento (2) da tampa de cabeçote (1);
o filtro acústico de sucção (3) compreende uma parede de interface (5) disposta em pelo menos um trecho do contorno lateral da tubulação de saída (4), sendo a referida parede de interface (5) provida de pelo menos uma nervura (51) voltadas em direção oposta à direção da via de saída (41);
o elemento de fixação (6) compreende um elemento metálico deformável, de contorno análogo ao contorno do espaço de alojamento (2) da tampa de cabeçote (1);
as nervuras (23) do segmento de parede (22) da tampa de cabeçote (1) e as nervuras (51) da parede de interface (5) da tubulação de saída (4) do filtro acústico de sucção (3) são complementarmente alinhadas;
o elemento de fixação (6) é disposto entre as nervuras (23) do segmento de parede (22) da tampa de cabeçote (1) e as nervuras (51) da parede de interface (5) da tubulação de saída (4) do filtro acústico de sucção (3), de modo a ser deformado quanto da justaposição da tubulação de saída (4) do filtro acústico de sucção (3) ao espaço de alojamento (2) da tampa de cabeçote (1).
Compressor alternativo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o espaço de alojamento (2) é definido fora da área útil da tampa de cabeçote (1).
Compressor alternativo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a justaposição da tubulação de saída (4) do filtro acústico de sucção (3) ao espaço de alojamento (2) da tampa de cabeçote (1) ocorre a partir de um encaixe deslizante destes componentes.
Compressor alternativo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada nervura (23) do segmento de parede (22) é disposta de forma complementarmente alinhada entre duas nervuras (51) da parede de interface (5) da tubulação de saída (4).
Compressor alternativo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que cada nervura (23) do segmento de parede (22) causa um segmento de deformação no elemento de fixação (6), sendo cada segmento deformado (61) do elemento de fixação (6) disposto entre duas nervuras (51) da parede de interface (5) da tubulação de saída (4).
Compressor alternativo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que, quando a justaposição da tubulação de saída (4) do filtro acústico de sucção (3) ao espaço de alojamento (2) da tampa de cabeçote (1), ficam dispostos entre duas nervuras (51) da parede de interface (5) da tubulação de saída (4) um segmento deformado (61) do elemento de fixação (6) e uma nervura (23) do segmento de parede (22).