BR102019026307A2

BR102019026307A2 - Compressor alternativo

Info

Publication number: BR102019026307A2
Application number: BR102019026307-5A
Authority: BR
Inventors: Aleandro Amauri De Espíndola; Rodrigo Kremer
Original assignee: Embraco Indústria De Compressores E Soluções Em Refrigeração Ltda.
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2021-06-22
Also published as: CN211950783U

Abstract

compressor alternativo. é revelado um compressor alternativo especialmente adaptado para incluir, como fonte motriz, um motor elétrico de fluxo axial cujo estator é axialmente disposto sob o rotor. é previsto ainda um mancal axial disposto entre a face inferior da plataforma superior do eixo rotativo e a face superior da região proximal do um canal de axial do bloco de montagem.

Description

COMPRESSOR ALTERNATIVO

Campo da Invenção

[0001] A invenção em questão refere-se a um compressor alternativo, preferencialmente utilizado em sistemas de refrigeração, especialmente adaptado para incluir, como fonte motriz, um motor elétrico de fluxo axial.

[0002] Em linhas gerais, a invenção em questão tem por foco a disposição dos mancais necessários à implementação de um motor elétrico de fluxo axial em um compressor alternativo.

Fundamentos da Invenção

[0003] Como é do conhecimento dos técnicos versados no assunto, o atual estado da técnica é integrado por motores elétricos de fluxo radial. Embora os motores elétricos de fluxo radial possam ser construídos a partir de diferentes tecnologias, é importante observar que a topologia estator-rotor é sempre a mesma.

[0004] A figura 1 ilustra, de forma totalmente esquemática, a topologia estatorrotor de um motor de fluxo radial. Tal como ilustrado nesta figura, observa-se que o rotor é circularmente envolvido pelo estator. Também são conhecidos arranjos de motores de fluxo radial cujo estator é circularmente envolvido pelo rotor. De todo modo, um motor elétrico de fluxo radial, no que diz respeito à topologia estator-rotor, pode ser caracterizado pelo fato de que o campo magnético rotativo entre o rotor e o estator (vide setas ilustrativas na figura 1) é gerado entre o espaçamento físico radial existente entre o referido rotor e o referido estator. Como é do conhecimento dos técnicos versados no assunto, um motor elétrico de fluxo radial pode ser descomplicadamente associado ao eixo rotativo de um compressor alternativo, afinal, não são previstas movimentações axiais entre o posicionamento relativo entre o estator e o rotor.

[0005] Como é do conhecimento dos técnicos versados no assunto, o atual estado da técnica é integrado por motores elétricos de fluxo axial. Embora os motores elétricos de fluxo axial possam ser construídos a partir de diferentes tecnologias, é importante observar que a topologia estator-rotor é sempre a mesma. A figura 2 ilustra, de forma totalmente esquemática, a topologia estatorrotor de um motor de fluxo axial. Tal como ilustrado nesta figura, observa-se que o rotor é disposto sobre o estator, em um mesmo plano radial. Também são conhecidos arranjos de motores de fluxo axial cujo estator é disposto sobre o rotor, em um mesmo plano radial. De todo modo, um motor elétrico de fluxo axial, no que diz respeito à topologia estator-rotor, pode ser caracterizado pelo fato de que o campo magnético rotativo entre o rotor e o estator (vide setas ilustrativas na figura 1) é gerado entre o espaçamento físico axial existente entre o referido rotor e o referido estator. Diferentemente do que ocorre em motores elétricos de fluxo radial, nos quais a integração eletromagnética entre estator e rotor gera apenas uma força rotativa no rotor, motores elétricos de fluxo axial também estão sujeitos, além da força rotativa no rotor, uma força de atração, em sentido axial, entre o rotor e o estator. Isto significa que um eixo rotativo vinculado ao rotor de um motor elétrico de fluxo axial também tende a sofrer, além do movimento rotativo, um deslocamento axial. Consequentemente, por compreender este outro vetor de força de deslocamento entre rotor e estator, motores elétricos de fluxo axial dificilmente são aplicados em compressores alternativos, afinal, as concretizações tradicionais de compressores alternativos não incluem elementos mecânicos capazes de lidar com a movimentação axial do eixo rotativo.

[0006] É com base neste cenário que surge a invenção em questão.

Objetivos da invenção

[0007] É o objetivo principal da invenção em questão revelar um compressor alternativo especialmente adaptado para incluir, como fonte motriz, um motor elétrico de fluxo axial.

[0008] Neste sentido, é também o objetivo da invenção em questão que o compressor alternativo inclua meios capazes de mitigar a transmissão da movimentação axial entre o rotor e o estator do motor elétrico de fluxo axial para os elementos móveis que, acoplados ao eixo rotativo, integram o mecanismo de compressão.

[0009] É também um dos objetivos da invenção em questão que o compressor alternativo inclua meios capazes de garantir a sustentação radial do eixo por meio de mancais radiais.

Sumário da invenção

[0010] Todos os objetivos mencionados são alcançados por meio do compressor alternativo ora revelado, o qual compreende pelo menos um bloco de montagem (provido de pelo menos um canal axial e pelo menos uma projeção axial), pelo menos um eixo rotativo (provido de pelo menos uma plataforma superior e pelo menos um canal interno de lubrificação) e pelo menos um motor elétrico integrado por pelo menos um rotor e pelo menos um estator, sendo que o rotor do motor elétrico é fisicamente acoplado ao eixo rotativo e o estator do motor elétrico é fisicamente acoplado ao bloco de montagem.

[0011] De acordo com a invenção em questão, o motor elétrico compreende de um motor de fluxo axial, sendo o rotor axialmente disposto entre o centro do bloco de montagem e o estator.

[0012] Também de acordo com a invenção em questão, o compressor alternativo compreende ainda pelo menos um mancal axial disposto entre a plataforma do eixo rotativo e o bloco de montagem, em sua região proximal do canal axial.

[0013] Adicionalmente, observa-se ainda a existência de pelo menos um mancal radial disposto entre pelo menos um segmento da face externa do eixo rotativo e pelo menos um segmento da face interna do canal axial do bloco de montagem.

Breve descrição das figuras

[0014] O compressor alternativo, objetivo da invenção em questão, é pormenorizadamente detalhado com base na figura 3, a qual ilustra, de forma esquemática, o acoplamento entre um motor elétrico de fluxo axial e o mecanismo de compressão de um compressor alternativo especialmente adaptado para este acoplamento.

Descrição Detalhada da Invenção

[0015] A presente invenção refere-se a um compressor alternativo, preferencialmente utilizado em sistemas de refrigeração, especialmente adaptado para incluir, como fonte motriz, um motor elétrico de fluxo axial.

[0016] Assim, de acordo com a invenção em questão, tal como esquematicamente ilustrado na figura 3, é apresentado um compressor alternativo que, além de demais sistemas e componentes tradicionais e amplamente conhecidos pelos técnicos versados no assunto, compreende um bloco de montagem 1, um eixo rotativo 2 e um motor elétrico de fluxo axial integrado por um rotor 3 e um estator 4.

[0017] O referido bloco de montagem 1, preferencialmente confeccionado em liga metálica, compreende um canal axial 11 construído para a recepção do eixo rotativo 2, pelo menos duas projeções verticais 12 construídas para a fixação do bloco de montagem 1 à carcaça (não ilustrada) do compressor e um cilindro de compressão 13 construído para receber o pistão móvel que integra o mecanismo de compressão. Vale enfatizar que, em linhas gerais, a construção básica do bloco de montagem 1, tal como descrita e ilustrada na figura 3, é convencional e, portanto, pertencente ao atual estado da técnica.

[0018] O referido eixo rotativo 2, preferencialmente confeccionado em liga metálica, compreende uma plataforma superior 21 provida de uma extremidade superior excêntrica e canal axial interno 22 de circulação de óleo lubrificante, o qual estende-se da extremidade inferior do referido eixo rotativo 2 até canais radiais internos de saída de óleo lubrificante, sendo o canal axial interno 22 e os canais radiais internos fluidicamente conectados entre si de modo que o óleo lubrificante que adentra o canal axial interno 22 é aspergido pelos canais radiais internos. Também vale enfatizar que, em linhas gerais, a construção básica do eixo rotativo 2, tal como descrita e ilustrada na figura 3, é convencional e, portanto, pertencente ao atual estado da técnica.

[0019] O referido motor elétrico (integrado pelo rotor 3 e pelo estator 4) tratase de um motor elétrico de fluxo axial, tal como ilustrado na figura 2 e amplamente descrito em literatura técnica especializada.

[0020] Tal como ilustrado na figura 3, o rotor 3 é espacialmente disposto sobre o estator 4. De todo modo, de um ponto de vista mais conceitual poder-se-ia também dizer que o rotor 3 é axialmente disposto entre o centro 15 do bloco de montagem 1 e o estator 4.

[0021] De acordo com a invenção em questão, o rotor 3 – fundamentalmente composto por um imã 31 montado em uma estrutura de suporte – é fixado no eixo rotativo 2 por meio de um arranjo de fixação 32, o qual pode compreender qualquer arranjo de fixação conhecido (soldagem, adesivo, parafuso, dentre outros). A estrutura de suporte e o arranjo de fixação 32 têm por objetivo transmitir o movimento rotativo do rotor 3 ao eixo rotativo 2.

[0022] De acordo com a invenção em questão, o estator 4 – fundamentalmente composto por bobinas elétricas 41 montadas em uma estrutura de suporte, preferencialmente metálica – é fixado no bloco de montagem 1 por meio de um arranjo de fixação 42, o qual pode compreender qualquer arranjo de fixação conhecido (soldagem, adesivo, parafuso, dentre outros). A estrutura de suporte e o arranjo de fixação 42 têm por objetivo manter estático o posicionamento do estator 4 em relação ao bloco de montagem 1. Tal como ilustrado na figura 3, é preferencial que o estator 4 seja disposto em um espaço vazio 14 existente na região inferior do bloco de montagem 1, entre o canal de axial 11 e as projeções verticais 12.

[0023] Considerando que o rotor 3 tende a apresentar um deslocamento axial em relação ao estator 4 quando o motor elétrico é acionado, é importante prever meios para que esta tendência de deslocamento axial não afete o posicionamento do eixo rotativo 2, o qual não pode sofrer variações axiais de posicionamento em relação ao bloco de montagem 1. E é este o grande mérito técnico da invenção em questão.

[0024] Neste sentido, é previsto um mancal axial 5 disposto entre a face inferior da plataforma superior 21 do eixo rotativo 2 e a face superior da região proximal do um canal de axial 11 do bloco de montagem 1. Também a partir de um ponto de vista mais conceitual, poder-se-ia dizer que o mancal axial 5 se encontra disposto entre a plataforma 21 do eixo rotativo 2 e o bloco de montagem 1, em sua região proximal do canal de axial 11.

[0025] Preferencialmente, mas jamais limitativamente, o referido mancal axial 5 trata-se de um rolamento ou solução técnica equivalente. Este mancal axial 5, além de auxiliar à rotação do rotor 3, também evita que o eixo rotativo 2 sofra deslocamentos axiais em função da atração magnética existente entre o rotor 3 e o estator 4 quando o motor elétrico é acionado.

[0026] A grande vantagem da invenção refere-se ao fato de que, por meio de uma simples implementação de um mancal axial 5, em uma disposição adequada, torna-se possível utilizar um motor elétrico de fluxo axial como a fonte motriz de um compressor alternativo qualquer.

[0027] Adicionalmente, é previsto ainda pelo menos um mancal radial 6 existente entre a face interna do canal de axial 11 do bloco de montagem 1 e a face externa do eixo rotativo 2. Para tanto, nota-se que o espaço formado entre a face interna do canal de axial 11 do bloco de montagem 1 e a face externa do eixo rotativo 2 é especialmente adaptado para reter uma película de óleo lubrificante (preferencialmente oriundo do canal radial interno de saída de óleo lubrificante) capaz de conformar um mancal radial hidrodinâmico para o referido eixo rotativo 2. Este pelo menos um mancal radial 6 é especialmente necessário em compressores alternativos utilizados em sistemas de refrigeração, afinal, estes compressores necessitam de excelente estabilidade no mecanismo de compressão, sendo esta estabilidade também alcançada pela presença de dois mancais radiais 6, os quais podem ser hidrodinâmicos ou não.

[0028] Neste sentido, é importantíssimo comentar que o referido mancal radial 6 pode compreender qualquer tipo de mancal já conhecido, sendo evidente a possibilidade de concretização deste mancal por um rolamento, por um mancal hidrodinâmico (mancal com suprimento de algum tipo de lubrificante entre a folga mínima de superfícies paralelas e, neste caso, axialmente alinhadas), ou ainda, por um mancal hidrostático (mancal com suprimento forçado de algum tipo de lubrificante injetado sob pressão entre duas superfícies paralelas e, neste caso, axialmente alinhadas), ou ainda pela utilização de algum anel confeccionado de material autolubrificante

[0029] 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 bloco de montagem (1) provido de pelo menos um canal axial (11) e pelo menos uma projeção axial (12);
pelo menos um eixo rotativo (2) provido de pelo menos uma plataforma superior (21) e pelo menos um canal interno de lubrificação (22);
pelo menos um motor elétrico integrado por pelo menos um rotor (3) e pelo menos um estator (4);
o rotor (3) do motor elétrico sendo fisicamente acoplado ao eixo rotativo (2);
o estator (4) do motor elétrico sendo fisicamente acoplado ao bloco de montagem (1);
o referido compressor alternativo sendo especialmente caracterizado pelo fato de que:
o motor elétrico compreende um motor de fluxo axial, sendo o rotor (3) axialmente disposto entre o centro (15) do bloco de montagem (1) e o estator (4);
o referido compressor alternativo compreende ainda pelo menos um mancal axial (5) disposto entre a plataforma (21) do eixo rotativo (2) e o bloco de montagem (1), em sua região proximal do canal de axial (11).
Compressor alternativo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos um mancal radial (6) existente entre a face interna do canal axial (11) do bloco de montagem (1) e a face externa do eixo rotativo (2).