BR112016013952B1

BR112016013952B1 - Compressor de pistão

Info

Publication number: BR112016013952B1
Application number: BR112016013952-6A
Authority: BR
Inventors: Sebastian Hütter
Original assignee: Kaeser Kompressoren Se
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2022-01-25
Also published as: US20160319809A1; EP2886862A1; EP2886862B1; WO2015091587A1; US10677236B2; ES2834456T3; BR112016013952A2; CN106164487B; CN106164487A

Abstract

compressor. a presente invenção refere-se a um compressor que compreende um motor, um eixo de transmissão conectado ao motor e acionado pelo menos, uma unidade de árvore de manivelas conectada ao eixo de transmissão, pelo menos um dispositivo de geração de ar comprimido que é acionado pela unidade de árvore de manivelas e que é projetado adicionalmente a gerar ar comprimido, um cárter que tem uma parede de câmara interna na forma de um corpo oco que acomoda o eixo de transmissão pelo menos em seções, uma parede de câmara externa separada a uma distância da parede de câmara interna radial ao eixo de transmissão, uma parede de separação, e um recipiente de armazenamento de ar comprimido que é projetado com o propósito de acomodar o ar comprimido gerado pelo dispositivo de geração de ar comprimido, em que o recipiente de armazenamento de ar comprimido é formado pela parede de câmara interna, a parede de câmara externa, a parede de extremidade e a parede de separação.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente invenção refere-se a um compressor, emparticular a um compressor que tem um compressor de pistão alternante.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Os compressores móveis são usados, por exemplo, emlocais de construção para trabalho manual no qual ar comprimido é necessário para ferramentas de ar comprimido conectadas. Um tipo de compressor que é frequentemente usado é o compressor de pistão, no qual o ar é aspirado para um ou mais cilindros, comprimido por um pistão e descarregado novamente como ar comprimido. A quantidade de ar entregue dos compressores de pistão é normalmente adaptada ao ar comprimido necessário em cada caso ajustando-se a velocidade de acionamento da máquina que aciona o compressor. O documento de número DE 10 2004 007 882 B4 revela, por exemplo, um compressor que tem um sensor de ar comprimido, dependendo do valor medido do qual a velocidade de um compressor de pistão é ajustado.

[003] Devido à operação cronometrada dos mesmos, oscompressores de pistão não descarregam ar comprimido continuamente, mas, ao invés disso, geram ar comprimido em pulsos. Convencionalmente, um volume de armazenamento temporário de ar comprimido específico é, portanto, retido a fim de amortecer os pulsos de ar comprimido por meio do compressor. Esse volume de armazenamento temporário é retido convencionalmente em recipientes de armazenamento separados para que ar comprimido em pressão igualmente alta possa ser fornecido a um consumidor de arcomprimido conectado aos recipientes de armazenamento. O documento de número DE 10 2009 052 510 A1, por exemplo, refere-se a um compressor de pistão de velocidade variável que tem um peso leve e um tanque de ar comprimido compacto feito de material plástico.

[004] Diversas outras fixações são fornecidas para o projeto detanques de ar comprimido para compressores de pistão: O documento de número US 6.089.835 A, por exemplo, revela um compressor de pistão que tem um tanque de ar comprimido que é formado por um alojamento de cobertura colocado no lado de fora do alojamento de motor. O documento de número US 5.370.504. A revela um compressor de pistão no qual os cilindros compressores estão completamente embutidos em um tanque de armazenamento para ar comprimido.

[005] Entretanto, existe uma necessidade por soluções paracompressores que tenham um peso mais baixo e dimensões menores para que os mesmos se adequem melhor ao transporte manual.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] De acordo com um aspecto da invenção, um compressor é,portanto, fornecido, compreendendo um motor, um eixo de transmissão acionado pelo motor e conectado ao mesmo, um mecanismo de manivela conectado ao eixo de transmissão, pelo menos um aparelho de geração de ar comprimido que é acionado pelo mecanismo de manivela e é projetado para gerar ar comprimido, um cárter que tem uma parede de câmara interna no formato de um corpo oco, que recebe pelo menos o eixo de transmissão em porções, uma parede de câmara externa que é separada da parede de câmara interna radialmente em relação ao eixo de transmissão, uma parede de extremidade, e uma parede divisória, e um recipiente de armazenamento de ar comprimido que é projetado para receber ar comprimido gerado pelo aparelho de geração de ar comprimido, em que o recipiente de armazenamento de ar comprimido é formado pela parede de câmara interna, a parede de câmara externa, a parede de extremidade e a parede divisória.

[007] O conceito básico da invenção é o de embutir o recipientede armazenamento para ar comprimido gerado pelo compressor no cárter do compressor com o uso do espaço ao redor do eixo de transmissão. Nesse caso, é altamente vantajoso que um recipiente de armazenamento separado possa ser omitido, o que, por sua vez, contribui para uma economia considerável em termos de peso e custo. Toda a estrutura do compressor é mais compacta e, portanto, o compressor permanece fácil de manusear e portátil apesar de ter um grande volume de armazenamento.

[008] Em adição, integrando-se o recipiente de armazenamentode ar comprimido no cárter, a quantidade de componentes necessários é reduzida, o que, por sua vez, simplifica a montagem do compressor. Sustentando-se o eixo de transmissão em uma porção de cárter integral, também não existe necessidade para o ajuste complexo dos pontos de apoio individuais um em relação ao outro. Ademais, os componentes que são necessários para operar o compressor, por exemplo, um sensor de pressão, um indicador de pressão, uma válvula de segurança, uma válvula de não retorno ou uma válvula de drenagem podem ser conectados ao recipiente de armazenamento de ar comprimido integrado de um modo com alto custo-benefício e sem canos adicionais.

[009] De acordo com uma modalidade do compressor de acordocom a invenção, o compressor também pode compreender um coxim de motor que recebe e retém o motor e é conectado ao cárter formando-se a parede de extremidade entre o cárter e o motor.

[0010] De acordo com outra modalidade do compressor de acordocom a invenção, o compressor também pode compreender pelo menos um primeiro mancal que sustenta o eixo de transmissão e está disposto dentro do corpo oco formado pela parede de câmara interna.

[0011] Nesse caso, o compressor pode compreender pelo menosum segundo mancal que sustenta o eixo de transmissão. De acordo com uma variante, o segundo mancal pode estar disposto entre o motor e o primeiro mancal dentro do corpo oco formado pela parede de câmara interna. De acordo com outra variante, o segundo mancal pode estar disposto no motor fora do corpo oco formado pela parede de câmara interna. O primeiro e/ou o segundo mancal podem ser, por exemplo, mancais de rolamento lubrificados por graxa.

[0012] De acordo com outra modalidade do compressor de acordocom a invenção, o cárter pode ser formado monoliticamente com a parede de câmara interna, a parede de câmara externa e a parede divisória. Nesse caso, o cárter monolítico pode ser projetado como uma parte fundida de metal leve.

[0013] De acordo com outra modalidade do compressor de acordocom a invenção, o compressor também pode ter pelo menos uma braçadeira que se estende de modo axial em relação ao eixo de transmissão entre a parede de câmara interna e a parede de câmara externa e divide o recipiente de armazenamento de ar comprimido em pelo menos duas porções de armazenamento.

[0014] De acordo com outra modalidade do compressor de acordocom a invenção, as pelo menos duas porções de armazenamento podem ser interconectadas fluidicamente por linhas de ar comprimido, válvulas e/ou constrições.

[0015] De acordo com outra modalidade do compressor de acordocom a invenção, o compressor também pode ter pelo menos uma nervura longitudinal que é formada integralmente com o cárter no lado de fora do recipiente de armazenamento de ar comprimido.

[0016] De acordo com outra modalidade do compressor de acordo com a invenção, o compressor também pode compreender um coxim de motor que recebe e retém o motor, em que o cárter é formado ao redor do motor de modo a ser separado do coxim de motor, e em que o recipiente de armazenamento de ar comprimido se estende pelo menos em parte ao redor do motor entre o cárter e o coxim de motor.

[0017] De acordo com outra modalidade do compressor de acordocom a invenção, o recipiente de armazenamento de ar comprimido pode fechar o eixo de transmissão dentro de uma faixa angular de 360°.

[0018] De acordo com outra modalidade do compressor de acordocom a invenção, a razão entre a distância desde o eixo geométrico de rotação do eixo de transmissão até o ponto na parede interna do recipiente de armazenamento de ar comprimido, que é o mais distante perpendicularmente desde o eixo de transmissão, e a distância desde o eixo geométrico de rotação do eixo de transmissão até o centro morto superior de um pistão do aparelho de geração de ar comprimido, pode estar entre 0,2 e 1.

[0019] De acordo com outra modalidade do compressor de acordocom a invenção, a razão entre a distância desde o eixo geométrico de rotação do eixo de transmissão até o ponto na parede interna do recipiente de armazenamento de ar comprimido, que é o mais distante perpendicularmente desde o eixo de transmissão, e a extensão axial máxima do recipiente de armazenamento de ar comprimido 25, pode estar entre 0,3 e 2,5.

[0020] De acordo com outra modalidade do compressor de acordocom a invenção, o aparelho de geração de ar comprimido pode ter pelo menos uma câmara compressora e a razão volumétrica entre o volume do recipiente de armazenamento de ar comprimido e a soma dos volumes funcionais geométricos das câmaras compressoras do aparelho de geração de ar comprimido pode estar entre 5 e 25.

BREVE RESUMO DOS DESENHOS

[0021] A invenção será descrita em mais detalhes abaixo comreferência às modalidades e aos desenhos anexos.

[0022] Os desenhos anexos são usados a fim de melhor entendera presente invenção e mostram variantes da invenção. Os mesmos são usados para explicar princípios, vantagens, efeitos técnicos e variações possíveis. Certamente, outras modalidades e muitas das vantagens pretendidas da invenção são concebíveis da mesma forma, em particular com referência à descrição detalhada da invenção estabelecida abaixo. Os elementos nos desenhos não são mostrados necessariamente em escala e são simplificados em parte ou mostrados esquematicamente por razões de clareza. Referências numéricas similares denotam componentes ou elementos similares ou iguais.

[0023] A figura 1 é uma vista em corte esquemático de umcompressor de acordo com uma modalidade da invenção.

[0024] A figura 2 é um corte transversal esquemático através docompressor na figura 1.

[0025] A figura 3 é uma vista detalhada do compressor na figura 1de acordo com outra modalidade da invenção.

[0026] A figura 4 é uma vista em corte esquemático de umcompressor de acordo com outra modalidade da invenção.

[0027] A figura 5 é uma vista detalhada do compressor na figura 4de acordo com outra modalidade da invenção.

[0028] A figura 6 é uma vista em corte esquemático de umcompressor de acordo com outra modalidade da invenção.

[0029] A figura 7 é uma vista em corte esquemático de umcompressor de acordo com outra modalidade da invenção.

[0030] A figura 8 é uma vista em corte esquemático de umcompressor de acordo com outra modalidade da invenção.

[0031] Embora modalidades específicas sejam descritas emostradas no presente documento, é claro a uma pessoa versada na técnica que uma abundância de implantações diferentes, alternativas e/ou equivalentes pode ser selecionada para as modalidades, essencialmente sem se afastar do conceito básico da presente invenção. Em geral, todas as variações, modificações e desvios das modalidades descritas no presente documento devem ser considerados da mesma forma como estando cobertos pela invenção. DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[0032] A figura 1 é uma vista em corte esquemático de umcompressor 100. O compressor 100 geralmente tem um motor 40 que pode ser retido em um coxim de motor 41. O motor 40 pode ser, por exemplo, um motor elétrico que tem controle de velocidade. Nesse caso, pode ser possível usar os motores sincrônicos do mesmo como motores de CC sem escovas ou motores assíncronos. O motor 40 aciona um eixo de transmissão 24 que se estende do motor 40 em um cárter 20. Nesse caso, o eixo de transmissão 24 pode estar disposto de modo substancialmente concêntrico com o corte transversal do formato de cárter 20 no centro do mesmo. O eixo de transmissão 24 é usado para acionar um mecanismo de manivela 6 que alterna um pistão 4 em um cilindro 5, isto é, o mecanismo de manivela 6 converte o movimento giratório do eixo de transmissão 24 em um movimento linear na direção de extensão do pistão 4 no cilindro 5. Para esse propósito, o mecanismo de manivela 6 pode ter um contrapeso, um braço de manivela, uma haste de conexão, um mancal de haste de conexão e/ou um pino de cruzeta. Nesse caso, uma câmara compressora 11 é formada no cabeçote do alojamento de cilindro, no qual o ar da câmara pode ser comprimido de acordo com a função principal do compressor 100. Uma roda de ventilador 45 pode ser disposta, então, no mecanismo de manivela 6.

[0033] O recipiente de armazenamento de ar comprimido 25, queé formado como um componente integral do cárter 20 na figura 1, é um componente-chave do cárter 20. O cárter 20 também tem uma parede de câmara interna 26a que pode ser cilíndrica, por exemplo, com um corte transversal circular ou poligonal, e recebe e sustenta a parte de lado de motor do eixo de transmissão 24 de modo que o mesmo possa girar. Pelo menos um mancal 28b é disposto, portanto, em um primeiro assento de mancal dentro da parede de câmara 26a. O mancal 28b no primeiro assento de mancal pode sustentar uma parte de lado que não seja do motor do eixo de transmissão 24 entre o motor 40 e o mecanismo de manivela 6, isto é, o mancal 28b sustenta o mecanismo de manivela 6 de modo flutuante.

[0034] Em adição, um mancal adicional 28a pode ser formado emum segundo assento de mancal dentro da parede de câmara 26a e pode sustentar uma parte de lado de motor do eixo de transmissão 24 entre o motor 40 e o mecanismo de manivela 6, isto é, o mancal 28a sustenta o motor 40 de modo flutuante. Devido ao fato de os dois mancais 28a e 28b estarem na porção do cárter 20 que forma o recipiente de armazenamento de ar comprimido 25, os assentos de mancal dos mancais 28a e 28b podem ser mais bem alinhados um ao outro. Isso permite concentricidade melhorada dos assentos de mancal um em relação ao outro. É possível, nesse caso, que os dois assentos de mancal dos mancais 28a e 28b no cárter 20 sejam acessados de um lado, em particular se a extensão radial do mancal 28a for menor que a do mancal 28b.

[0035] A fim de ilustrar a geometria do recipiente dearmazenamento de ar comprimido 25, a figura 2 é um exemplo de um corte transversal através do compressor 100 ao longo da linha de corte transversal AA na figura 1. O recipiente de armazenamento de ar comprimido é disposto, nesse caso, de modo a ser substancialmente anular ao redor do eixo de transmissão 24. O recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 pode fechar um ângulo mínimo de 200°, de preferência, de pelo menos 240°, ao redor do eixo de transmissão 24. No exemplo na figura 2, o cárter 20 e, portanto, o recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 têm, a princípio, um formato cilíndrico oco. O recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 é, nesse caso, delimitado pela parede de câmara interna 26a em um lado e uma parede de câmara externa 26b no outro lado na direção radial em relação ao eixo geométrico de rotação do eixo de transmissão 24.

[0036] A parede de câmara externa 26b é uma parede externa docárter 20 que recebe completamente a parede de câmara interna 26a em seu interior. Em outras palavras, a topologia do caso formado pela parede de câmara externa 26b e a parede de câmara interna 26a relembra substancialmente dois cilindros montados um dentro do outro, por exemplo, cilindros circulares, cilindros prismáticos ou cilindros que têm uma área de corte transversal poligonal. As áreas de cobertura das superfícies de carcaça do cilindro formadas entre a parede de câmara externa 26b e a parede de câmara interna 26a podem ser fechadas por uma ou mais paredes divisórias 34 no outro lado ou uma ou mais paredes de extremidade 23 no outro lado a fim de formar o volume do recipiente de armazenamento de ar comprimido 25.

[0037] A parede divisória 34 ou as paredes divisórias 34, cadauma, têm uma direção principal de extensão que se estende substancialmente perpendicular à direção axial do eixo de transmissão 24. A parede de extremidade 23, da mesma forma, tem uma direção principal de extensão que se estende substancialmente perpendicular à direção axial do eixo de transmissão 24 e é separada da parede divisória 34 ou das paredes divisórias 34 por um comprimento que corresponde substancialmente à extensão longitudinal do recipiente de armazenamento de ar comprimido 25.

[0038] Na direção lateral, o recipiente de armazenamento de arcomprimido 25 pode ser dividido por uma ou mais braçadeiras 33. Desse modo, o recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 pode ser estabilizado por um lado e pode ser dividido em uma pluralidade de volumes de armazenamento parciais por outro lado. Os ditos volumes de armazenamento parciais podem ser interconectados por meio de linhas de ar comprimido ou outras linhas de conexão como constrições. Vantajosamente, resfriadores e/ou válvulas de ar comprimido também podem ser dispostas nas linhas de conexão. No exemplo na figura 2, três braçadeiras 33 são mostradas que dividem o recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 de modo completamente circundante em três volumes de armazenamento parciais iguais que cobrem, cada um, 120° do cárter 20. Certamente, outras divisões com mais ou menos volumes de armazenamento parciais ou uma divisão assimétrica são possíveis da mesma forma. As braçadeiras 33 podem ser, por exemplo, formadas integralmente com o cárter 20, por exemplo, em uma parte fundida de metal comum.

[0039] A figura 3 é uma seção longitudinal detalhada através docompressor 100 na figura 1. O compressor 100 é mostrado no exemplo na figura 3 como um compressor de pistão de velocidade variável de compressão a seco 100 que funciona de acordo com o princípio da compressão do pistão de alternação. Nesse caso, entretanto, é possível, da mesma forma, usar um compressor lubrificado por óleo em vez de um compressor de compressão a seco. A compressão pode, nesse caso, conforme mostrado por meio do exemplo na figura 3, ocorrer em uma etapa; entretanto, a mesma também pode ter capacidade para executar a compressão em uma pluralidade de etapas.

[0040] O compressor de acordo com a figura 3, em uma porção decompressor 1 no lado de mão direita da figura, tem um cilindro 5 no qual um pistão 4 está disposto a fim de comprimir ar dos arredores. O ar dos arredores pode ser aspirado através de um filtro de ar de entrada 2 na câmara de compressão 11 por meio de uma abertura de entrada 3 que tem uma válvula de entrada. Isso ocorre quando o pistão 4 se move para baixo.

[0041] O movimento de funcionamento linear para o pistão 5 éproduzido por um mecanismo de manivela 6 que é conectado ao rotor 43 do motor 40 por meio de um eixo de transmissão 24. O eixo de transmissão 24 pode ser montado de modo a girar em relação ao cárter 20 por meio de dois mancais 28a e 28b, por exemplo, mancais de rolamento pré-lubrificados que tenham mancais fixos/flutuantes. O cárter 20 tem uma porção de mecanismo de manivela 21 que fecha o mecanismo de manivela 6 pelo menos em parte e tem uma porção de armazenamento 22 que se une à porção de mecanismo de manivela 21 e está disposta de modo axial entre a dita porção e o motor 40.

[0042] O mesmo é fornecido, de preferência, para que a parededivisória 34 separe o recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 do mecanismo de manivela 21 dentro do cárter 20, isto é, o próprio mecanismo de manivela 6 não está localizado no volume de armazenamento de ar do recipiente de armazenamento de ar comprimido 25. A porção de armazenamento 22 é, portanto, formada de modo disjunto com a porção de mecanismo de manivela 21. Em particular, a mesma também é fornecida para que o cilindro 5 e o pistão 4 não sejam dispostos dentro da porção de armazenamento 22, isto é, para que o volume do recipiente de armazenamento de ar comprimido não inclua o cilindro 5 e o pistão 4.

[0043] A porção de armazenamento 22 tem uma parede decâmara interna 26a que é oca ou tubular a fim de ser disposta ao redor do eixo de transmissão 24 e recebe a região do eixo de transmissão 24 que leva através da porção de armazenamento 22 e pelo menos um dos dois mancais 28a e 28b. A parede de câmara interna 26a pode ter rebaixamentos para um ou mais assentos de mancal dos mancais 28a e 28b. Ademais, mais de dois mancais 28a e 28b podem ser fornecidos.

[0044] Ademais, a porção de armazenamento 22 tem uma paredede câmara externa 26b que pode estar disposta de modo a ser concêntrica ao redor da parede de câmara interna 26a e separada da mesma. De preferência, a parede de câmara interna 26a e a parede de câmara externa 26b são formadas integralmente com o cárter 20, isto é, formadas como uma porção integral do cárter 20.

[0045] A parede de câmara interna 26a e a parede de câmaraexterna 26b definem, juntas com uma ou mais paredes divisórias 34, o plano de extensão do qual se estende de modo substancialmente perpendicular até o eixo geométrico de rotação do eixo de transmissão 24, um recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 do compressor 100. O recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 é disposto de modo anular ao redor da parede de câmara interna 26a pelo menos em porções de modo a ser concêntrico com o eixo de transmissão 24. Em outras palavras, o recipiente de armazenamento de ar comprimido 25, portanto, circunda o eixo de transmissão 24 pelo menos em uma faixa angular parcial. No exemplo na figura 3, o recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 é completamente disposto, isto é, em uma faixa angular de 360°, ao redor do eixo de transmissão 24. Entretanto, também pode ser possível fornecer faixas angulares apenas parciais de menos de 360° ao redor do eixo de transmissão 24 no qual são definidas câmaras angulares pelas paredes de câmara 26a e 26b e as paredes divisórias 34 para a função do recipiente de armazenamento de ar comprimido 25. No lado do motor, o recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 é vedado hermeticamente em relação à região de motor ou ao coxim de motor 41 por uma parede de extremidade 23 do cárter 20. O recipiente de armazenamento de ar comprimido 25, assim, define um volume de controle que é usado para receber e armazenar temporariamente ar comprimido gerado pelo compressor de pistão por meio das dimensões correspondentes das paredes de câmara 26a e 26b e a distância axial L3 entre as paredes divisórias 34 e a parede de extremidade 23 do cárter 20.

[0046] O coxim de motor 41 pode assumir a função de sustentar otorque entre o rotor e o estator do motor 40. O coxim de motor 41 pode ser um componente que circunda completamente ou apenas parcialmente o motor 40 e pode ter paredes de borda fechadas que têm braçadeiras, colunas ou similares. Nesse caso, o coxim de motor 41 também pode atuar como um alojamento de motor completamente fechado.

[0047] O coxim de motor 41 pode adicionalmente formar a paredede extremidade 23, que é disposta entre o motor 40 e a porção de armazenamento 22 no exemplo na figura 3. Entretanto, também pode ser providenciado que a parede de extremidade 23 seja disposta no lado de fora do motor 40 para que o motor 40 seja contido pelo menos em parte pela porção de armazenamento 22, isto é, que o volume do recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 se estenda pelo menos em parte na direção axial do eixo de transmissão 24, completamente ou em uma faixa angular parcial ao redor do motor 40.

[0048] Após um ciclo de sucção do pistão 4, o ar aspirado paradentro é comprimido na câmara de compressão 11 em um ciclo de compressão quando o pistão 4 se mover para cima e for emitido por meio da abertura de saída 7 e uma válvula de saída disposta na mesma. O ar comprimido que é descarregado por meio da abertura de saída 7 pode ser emitido em uma linha de ar comprimido 8 que pode compreender uma região que tem uma linha de resfriamento 9 para propósitos de resfriamento. O ar comprimido passa por meio da linha de resfriamento 9 através da válvula de não retorno 10 para alcançar um recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 do compressor 100.

[0049] O vedamento em relação aos arredores pode ocorrerconvenientemente por meio dos vedamentos 29 e 30, por exemplo, anéis em O. Tanto o cárter 20 quanto o coxim de motor 41 podem ser reforçados pelas nervuras 32. As ditas nervuras 32, que podem ser fixadas ao lado de fora do cárter 20 e/ou do coxim de motor 41 de modo similar, contribuem para a melhor dissipação de calor do ar comprimido. Em adição, é possível otimizar a estabilidade mecânica do compressor 100 desse modo.

[0050] Uma linha de descarga de ar comprimido, por exemplo, umtubo de ar comprimido para uma ferramenta operada por ar comprimido através do qual o ar comprimido pode ser extraído conforme necessário pelo recipiente de armazenamento de ar comprimido 25, pode ser conectada por meio de um acoplamento de ar comprimido 31.

[0051] Quando o compressor está em operação, um controladorde compressor 60 pode recuperar a pressão do ar comprimido que é medido por um sensor de pressão 27 disposto no recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 por meio de uma linha de controle 61. Se a pressão-alvo medida no recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 desviar da pressão-alvo armazenada no controlador de compressor 60, um sinal de velocidade- alvo para o motor 40 pode ser determinado a partir do desvio de controle, cujo sinal é enviado pelo controlador de compressor 60 como um sinal de atuação por meio de uma linha de controle 62 para um controlador de motor, por exemplo, para o conversor de frequência 70 de um motor elétrico 40. O conversor de frequência 70 controla a velocidade do motor 40 dependendo do sinal de atuação enviado.

[0052] Quando a velocidade do motor 40 for ajustada e aquantidade de ar entregue a partir do compressor 100 for adaptada como um resultado, é vantajoso que o tamanho do recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 tenha capacidade para ser reduzido enquanto a frequência de comutação permanece a mesma. Como uma alternativa, é possível reduzir da mesma forma a frequência de comutação enquanto o tamanho do recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 permanece o mesmo. Ajustando-se a velocidade, é possível reduzir de forma ainda mais vantajosa a quantidade mínima de ar entregue a partir do compressor, o que, por sua vez, pode levar a um menor tamanho do recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 ou uma frequência de comutação inferior. Finalmente, também é possível encher o recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 mais rapidamente após uma fase inativa, em particular, se o compressor 100 for operado em um modo ajustado por velocidade e puder fornecer uma quantidade maior de ar entregue a uma baixa pressão.

[0053] No exemplo da figura 3, o motor 40 é um motor rotorexterno síncrono comutado eletronicamente no qual um conversor de frequência 70 é fixado diretamente ao estator 44. O estator 44 carrega o enrolamento de estator 46 e pode ser conectado, por exemplo, ao coxim de motor 41 por roscas. O torque necessário para a compressão do compressor 100 é gerado pelo campo magnético alternante gerado no enrolamento de estator 46 de modo conhecido por interação com os ímãs permanentes 48 no rotor 43 do motor 40.

[0054] A figura 4 é uma seção longitudinal através de umcompressor compacto de pistão de velocidade variável 100 que tem uma construção de motor alternativa. O dito compressor difere do compressor 100 na figura 1 substancialmente em que o motor 40 é um motor rotor interno que tem um conversor de frequência externo. A figura 5 mostra uma vista mais detalhada do compressor da figura 4. Nesse caso, o motor 40 tem um conversor de frequência externo 70 que é conectado ao motor 40 por meio de um cabo de conexão de motor 47. Se, por razões de montagem, o motor 40 não puder ser fixado ao cárter 20 por meio do coxim de motor 41, uma cobertura pode ser fornecida adicionalmente como a parede de extremidade 23 no caso do compressor da figura 5. A cobertura 23 pode fixar o motor 40 ao coxim de motor 41, que pode, então, assumir uma função de alojamento para o motor 40. A cobertura 23 também pode vedar com fluido o recipiente de armazenamento de ar comprimido 25, que está localizado no cárter 20.

[0055] Tanto para o compressor 100 nas figuras 1 a 3 quanto parao compressor 100 nas figuras 4 e 5, a extensão radial máxima L2 (distância entre o eixo geométrico de rotação do eixo de transmissão 24 e o ponto na parede interna do recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 que está o mais distante perpendicularmente do eixo de transmissão 24) pode estar em uma razão específica em relação ao comprimento do compressor L1 (distância entre o eixo geométrico de rotação do eixo de transmissão 24 e o centro morto superior do pistão). No caso mais simples, a extensão L2 pode ser menor ou igual ao comprimento do compressor L1. A razão de L2/L1 < 2/3 évantajosa. A razão L2/L1 pode estar, nesse caso, entre 0,2 e 1, de preferência, entre 0,4 e 0,66. Em termos absolutos, a extensão L2 pode ser menor que 150 mm a fim de garantir a compressão e, portanto, a portabilidade do compressor 100, por exemplo.

[0056] A extensão radial máxima L2 também pode ser em umarazão específica à extensão axial máxima L3 do recipiente de armazenamento de ar comprimido 25. Se o recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 estiver disposto entre o mecanismo de manivela 6 e o motor 40, a razão L2/L3 pode estar entre 0,3 e 2,5, de preferência, entre 0,5 e 1,33.

[0057] Em adição, a razão volumétrica entre o volume VR dorecipiente de armazenamento de ar comprimido 25 e o volume de funcionamento geométrico VH da câmara compressora 11 (ou a soma VH de todos os volumes de funcionamento VHi de todas as câmaras compressoras 11 no caso de uma pluralidade de cilindros 5) pode ser definida a fim ter capacidade para eliminar o amortecimento dos pulsos de ar comprimido de modo ideal. A razão VR/VH pode estar, nesse caso, entre 5 e 25.

[0058] O cárter 20 que inclui todas as paredes de câmara 26a, 26be as paredes de extremidade 23 e as paredes divisórias 34 pode ser inteiramente formado em uma peça nas figuras 1 a 5, por exemplo, por um método de fundição por molde além do ponto de fusão ou um método de formação de protótipo rápida como fundição a laser seletiva, impressão 3D, fabricação de camada adicional, fundição por feixe de elétrons, soldagem por deposição a laser ou métodos similares. Alternativamente, também pode ser possível que as paredes de câmara 26a, 26b sejam compostas de uma pluralidade de partes que são vedadas uma em relação à outra e interconectadas, por exemplo, rosqueadas juntas. O cárter 20 e os componentes relevantes do mesmo, como paredes, paredes divisórias e paredes de extremidade, podem ser produzidos, por exemplo, em um método de fundição em matriz por pressão, por exemplo, a partir de um metal leve como alumínio ou magnésio.

[0059] As figuras 6, 7 e 8 são vistas esquemáticas de variantesadicionais de um compressor 100. Os compressores 100 nas figuras 6 e 7 diferem dos compressores 100 na figura 1 e 4 substancialmente em que o segundo mancal 28a está alojado no motor 40 enquanto na figura 6 o mesmo está no lado que não é o do cárter do motor 40 e na figura 7 o mesmo está no lado do cárter do motor 40. O compressor 100 na figura 8 tem um cárter 20 que, junto com o coxim de motor 41, forma um recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 que é estendido de modo axial em relação ao eixo de transmissão. O recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 se estende ao redor do motor 40 dentro do cárter 20, que é separado de modo correspondente do coxim de motor 41. Nesse caso, a razão L2/L1 da extensão radial máxima L2 até extensão axial máxima L1 do recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 está entre 0,12 e 1, de preferência, entre 0,2 e 0,5.

[0060] O recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 podefechar o motor 40 em uma faixa angular parcial de menos de 360° ou completamente, isto é, sobre uma circunferência de 360°. Também pode ser possível que o recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 feche completamente o motor 40 em relação à faixa angular ao redor do eixo de transmissão 24, mas feche apenas parcialmente o motor 40 na direção axial do eixo geométrico de rotação do motor, isto é, não seja completamente formado até a extremidade que não é a do cárter do coxim de motor 40.LISTAGEM DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS1 porção de compressor2 filtro de entrada de ar3 abertura de entrada4 pistão5 cilindro6 mecanismo de manivela7 abertura de saída8 linha de ar comprimido linha de resfriamento válvula de não retorno câmara de compressão cárterporção de mecanismo de manivela porção de armazenamentoparede de extremidade eixo de transmissão armazenamento de ar comprimido parede de câmara interna parede de câmara externa sensor de pressão primeiro rolamento segundo rolamento vedação vedaçãoacoplamento de ar comprimidonervurabraçadeiraparede divisória motorcoxim de motorrotorestatorroda de ventiladorenrolamento de estatorcabo de conexão de motorímãs permanentescontrolador de compressor linha de controle 62 linha de controle70 conversor de frequênciaL1 comprimento do compressorL2 raio interno do cárterL3 comprimento do armazenamento

Claims

1. Compressor de pistão (100) compreendendo,um motor (40);um eixo de transmissão (24) acionado pelo motor (40) e conectado ao mesmo;caracterizado pelo fato de que,um mecanismo de manivela (6) conectado ao eixo de transmissão (24);pelo menos um aparelho de geração de ar comprimido (4; 5; 11) com um pistão (4) móvel em um cilindro (5), sendo que o pistão (4) é acionado pelo mecanismo de manivela (6) e é projetado para gerar ar comprimido em uma câmara de compressão (11) do cilindro (5);um cárter (20) que temuma parede de câmara interna (26a) no formato de um corpo oco, que recebe o eixo de transmissão pelo menos em porções,uma parede de câmara externa (26b) que é separada da parede de câmara interna (26a) radialmente em relação ao eixo de transmissão (24),uma parede de extremidade (23) euma parede divisória (34); eum recipiente de armazenamento de ar comprimido (25) que é projetado para receber ar comprimido gerado pelo aparelho de geração de ar comprimido (4; 5; 11), sendo que o recipiente de armazenamento de ar comprimido (25) é formado pela parede de câmara interna (26a), pela parede de câmara externa (26b), pela parede de extremidade (23) e pela parede divisória (34).

2. Compressor de pistão (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um coxim de motor (41) que recebe o motor (40) e é conectado ao cárter (20) formando-se a parede de extremidade (23) entre o cárter (20) e o motor (40).

3. Compressor de pistão (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos um primeiro rolamento (28b) que sustenta o eixo de transmissão (24) e está disposto dentro do corpo oco formado pela parede de câmara interna (26a).

4. Compressor de pistão (100), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos um segundo rolamento (28a) que sustenta o eixo de transmissão (24) e está disposto entre o motor (40) e o primeiro rolamento (28b) dentro do corpo oco formado pela parede de câmara interna (26a).

5. Compressor de pistão (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o cárter (20) é formado monoliticamente com a parede de câmara interna (26a), a parede de câmara externa (26b) e a parede divisória (34).

6. Compressor de pistão (100), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o cárter monolítico (20) é projetado como uma parte fundida de metal leve.

7. Compressor de pistão (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos uma braçadeira (33) que se estende de modo axial em relação ao eixo de transmissão (24) entre a parede de câmara interna (26a) e a parede de câmara externa (26b).

8. Compressor de pistão (100), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma braçadeira (33) divide o recipiente de armazenamento de ar comprimido (25) em pelo menos duas porções de armazenamento.

9. Compressor de pistão (100), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as pelo menos duas porções de armazenamento são interconectadas fluidicamente por linhas, válvulas e/ou constrições de ar comprimido.

10. Compressor de pistão (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um coxim de motor (41) que recebe o motor (40), sendo que o cárter (20) é formado ao redor do motor (40) de modo a ser espaçado do coxim de motor (41), e sendo que o recipiente de armazenamento de ar comprimido (25) se estende pelo menos em parte ao redor do motor (40) entre o cárter (20) e o coxim de motor (41).

11. Compressor de pistão (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a parede de extremidade (23) está disposta na direção axial do eixo de transmissão (24) entre o cárter (20) e o motor (40).

12. Compressor de pistão (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o recipiente de armazenamento de ar comprimido (25) circunda o eixo de transmissão (24) dentro de uma faixa angular de 360°.

13. Compressor de pistão (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a razão da distância (L2) entre o eixo geométrico de rotação do eixo de transmissão (24) e do ponto da parede interna do recipiente de armazenamento de ar comprimido (25) que está o mais distante perpendicularmente do eixo de transmissão (24) à distância (L1) entre o eixo geométrico de rotação do eixo de transmissão (24) e o centro morto superior de um pistão (4) do aparelho de geração de ar comprimido (4; 5; 11) está entre 0,2 e 1.

14. Compressor de pistão (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a razão da distância (L2) entre o eixo geométrico de rotação do eixo de transmissão (24) e o ponto na parede interna do recipiente de armazenamento de ar comprimido (25) que está o mais distante perpendicularmente do eixo de transmissão (24) à extensão axial máxima (L3) do recipiente de armazenamento de ar comprimido 25 está entre 0,3 e 2,5.

15. Compressor de pistão (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que oaparelho de geração de ar comprimido (4; 5; 11) tem pelo menos uma câmara compressora (11) e em que a razão volumétrica entre ovolume (VR) do recipiente de armazenamento de ar comprimido (25) e a soma dos volumes funcionais geométricos (VH) das câmaras compressoras (11) do aparelho de geração de ar comprimido (4; 5; 11) está entre 5 e 25.

16. Compressor de pistão (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que o motor (40) é um motor elétrico variável de acordo com a velocidade e sendo que o compressor compreende adicionalmente um controlador de compressor (60) que é projetado para enviar um sinal de atuação a fim de ajustar a velocidade do motor (40) dependendo de um desvio decontrole da pressão atual no recipiente de armazenamento de arcomprimido (25) a partir de uma pressão-alvo armazenada nocontrolador de compressor (60).

17. Compressor de pistão (100), de acordo com areivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o motor (40) é um motor rotor externo síncrono comutado eletronicamente que tem um conversor de frequência (70) que é fixado diretamente a um estator (44) do motor (40) e é projetado para receber o sinal de atuação para ajustar a velocidade do motor (40) a partir do controlador de compressor (60).

18. Compressor de pistão (100), de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o motor (40) é um motor rotor interno, e sendo que o compressor (100) compreende adicionalmente um conversor de frequência (70) que está conectado ao motor (40) por meio de um cabo de conexão de motor (47) e é projetado para receber o sinal de atuação para ajustar a velocidade do motor (40) a partir do controlador de compressor (60).