BR202015026691U2 - disposição construtiva introduzida em compressor alternativo incluindo bomba de óleo lubrificante - Google Patents

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Abstract

resumo “disposição construtiva introduzida em compressor alternativo incluindo bomba de óleo lubrificante” o presente modelo de utilidade pertence ao campo tecnológico de compressores alternativos e, particularmente, detalhes construtivos de bombas de óleo lubrificante de compressores alternativos. problema a ser resolvido: atualmente, o processo industrial de montagem do eixo rotativo do compressor em seu respectivo rotor acaba por deformar os canais pelos quais o óleo lubrificante é bombeado do fundo da carcaça do compressor alternativo para os elementos móveis que integram a unidade funcional de compressão do compressor alternativo. esta deformação tem por principal causa a interferência mecânica entre os corpos. resolução do problema: é revelada uma disposição construtiva introduzida em compressor alternativo incluindo bomba helicoidal de óleo lubrificante onde o eixo rotativo compreende pelo menos uma região inferior e pelo menos uma região intermediária. na região inferior do eixo rotativo, o óleo lubrificante é bombeado por um canal interno ao eixo rotativo e na região intermediária do eixo rotativo, o óleo lubrificante é temporariamente armazenado e transferido, para a região de mancalização do eixo rotativo. a região de cooperação entre o pino de contenção e o eixo rotativo limita-se à região inferior; adicionalmente, a região inferior do eixo rotativo compreende ainda, em sua face externa, um rebaixo contornante. estas duas características impedem que a região cooperante do canal inferior de condução de óleo lubrificante sofra qualquer tipo de deformação pela montagem do eixo rotativo no rotor do motor elétrico.

Description

“DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA INTRODUZIDA EM COMPRESSOR ALTERNATIVO INCLUINDO BOMBA DE ÓLEO LUBRIFICANTE” Campo do Modelo de Utilidade [001 ]0 presente modelo de utilidade refere-se a uma nova disposição construtiva introduzida em um compressor alternativo incluindo bomba helicoidal de óleo lubrificante, a qual é definida pela interação entre o eixo rotativo do compressor (também conhecido como eixo de manivela) e o pino de contenção, sendo este último estacionário. Neste contexto, vale enfatizar que a chamada bomba helicoidal de óleo lubrificante trata-se do arranjo responsável pela condução ou bombeamento de óleo lubrificante armazenado no fundo da carcaça do compressor alternativo para os elementos móveis que integram a unidade funcional de compressão do compressor alternativo.
Fundamentos do Modelo de Utilidade [002] Como é do conhecimento dos técnicos no assunto, compressores alternativos (normalmente herméticos) preveem a utilização de óleo lubrificante para reduzir o atrito e desgaste entre os componentes móveis e, em especial, os componentes móveis que integram a unidade funcional de compressão do compressor alternativo, como, por exemplo, a biela, o pistão, o eixo, dentre outros. Geralmente, o óleo lubrificante é armazenado na porção inferior interna da carcaça hermética, sendo esta região denominada cárter.
[003] Neste cenário, é mandatório que o óleo lubrificante armazenado no fundo da carcaça do compressor alternativo seja conduzido para os elementos móveis que integram a unidade funcional de compressão do compressor alternativo. Assim, é comum aproveitar o movimento do próprio eixo rotativo do compressor (o qual é acoplado ao rotor do motor elétrico do compressor) para conduzir ou bombear este óleo lubrificante para as regiões onde o mesmo é necessário.
[004] Tradicionalmente, a condução de óleo lubrificante é realizada por uma bomba de óleo lubrificante, a qual é definida pela interação com o eixo rotativo do compressor. Em linhas gerais, o atual estado da técnica compreende conceitos de bomba centrífuga e de bomba rotativa helicoidal de óleo lubrificante.
[005] De modo resumido, as bombas centrífugas são definidas pela interação de ponteiras estampadas ou tubos e furações integradas ao eixo rotativo do compressor, sendo que seu funcionamento requer, normalmente a operação em frequências acima de 50Hz. Em linhas gerais, a alta rotação do eixo do compressor gera um efeito centrífugo capaz de conduzir verticalmente o óleo lubrificante armazenado no fundo da carcaça do compressor alternativo para os elementos móveis que integram a unidade funcional de compressão do compressor alternativo. Os detalhes gerais desde tipo de conceito são amplamente conhecidos pelos técnicos no assunto.
[006] Também de forma resumida, as bombas helicoidais são definidas pela interação com o eixo rotativo do compressor, sendo que seu funcionamento requer, obrigatoriamente, a existência de um pino estacionário alojado na extremidade inferior do referido eixo rotativo do compressor. Em linhas gerais, o mencionado pino estacionário viabiliza o arraste do óleo lubrificante pelo princípio de tensão viscosa gerada no canal helicoidal existente entre ele e a superfície interna do eixo rotativo, o que acaba por possibilitar a condução do lubrificante armazenado no fundo da carcaça para os elementos móveis que integram a unidade funcional de compressão do compressor alternativo mesmo com o compressor operando em baixas frequências, em torno de 20Hz. Os detalhes gerais desde tipo de conceito também são amplamente conhecidos pelos técnicos no assunto.
[007] São conhecidos inúmeros documentos patentários, cada qual com sua particularidade técnica, que descrevem compressores alternativos incluindo bomba de óleo lubrificante, seja ela helicoidal ou centrífuga.
[008] Os documentos WO2012062852, WO2012062848, WO2012062860, JP60119389 descrevem (cada um envolvendo uma particularidade técnica), por exemplo, um conceito geral de compressor alternativo incluindo uma bomba helicoi-dal de óleo lubrificante onde é prevista a existência de um canal helicoidal definido pela cooperação entre a superfície interna do eixo e a superfície externa de um pino. O referido canal helicoidal é definido por ranhuras dispostas na superfície externa do pino. Esta solução conceituai, embora capaz de bombear o óleo lubrificante do fundo da carcaça do compressor até os componentes móveis que integram a unidade funcional de compressão, é totalmente dependente do citado pino cuja superfície externa compreende ranhuras helicoidais.
[009] O documento W09629516, por sua vez, descreve um conceito geral de compressor alternativo incluindo uma bomba rotativa de óleo lubrificante onde é prevista a existência de um canal helicoidal definido por uma ranhura helicoidal, a qual se estende por todo o comprimento vertical, e definido pela cooperação entre a superfície interna do eixo e a superfície externa de um pino. Nesta solução específica, é necessária a manutenção de uma folga radial elevada para evitar o trancamento ou desgastes prematuros das superfícies externa do pino e interna do eixo, devido às deformações no diâmetro interno do eixo causadas pela interferência de montagem do rotor sobre o eixo.
[010] Já os documentos JP2009150249, JP62147081, KR20000046855, KR100858657, CN202756204, CN102720660 descrevem (cada um envolvendo uma particularidade técnica), por exemplo, um conceito geral de compressor alternativo incluindo uma bomba centrífuga de óleo lubrificante onde é prevista a existência de um canal helicoidal definido por uma ranhura helicoidal usinada na parede interna do próprio eixo, a qual se entende até a região intermediária do eixo (normalmente até a altura do primeiro furo radial de lubrificação no corpo do eixo). Vale destacar que, de acordo com esta solução conceituai, não é prevista a existência de qualquer componente adicional que coopera com o referido eixo. Estas soluções conceituais, embora capazes de bombear o óleo lubrificante do fundo da carcaça do compressor até os componentes móveis que integram a unidade funcional de compressão sem a necessidade de componentes adicionais, apresentam baixa eficiência do processo de bombeamento, normalmente inadequado para compressores de velocidade variável, [011] Todavia, e independentemente do tipo de bomba de óleo lubrificante (helicoidal ou centrífuga), é possível notar que em todas as soluções existentes a bomba de óleo encontra-se alojada no interior do eixo rotativo, sendo uma porção da mesma em região coincidente com a região de acoplamento ao rotor do motor elétrico do compressor, o que normalmente resulta em deformações de montagem (devido à interferência mecânica entre os corpos) que podem reduzir a eficiência de bombeamento, ou ainda, a vida útil do próprio compressor devido à eventual falta de óleo lubrificante nos elementos móveis que integram a unidade funcional de compressão do compressor alternativo.
[012] É com base neste contexto que surge o presente modelo de utilidade.
Objetivos do Modelo de Utilidade [013] Assim, é um dos objetivos do presente modelo de utilidade revelar uma nova disposição construtiva introduzida em compressor alternativo incluindo bomba helicoidal de óleo lubrificante que possibilite o bombeamento do óleo lubrificante do fundo da carcaça do compressor até os componentes móveis que integram a unidade funcional de compressão, sendo o referido eixo isento de deformações em toda a região de folga diametral entre pino e a região tubular do eixo rotativo do compressor.
[014] Adicionalmente, é um dos objetivos do modelo de utilidade em questão que a disposição construtiva introduzida em compressor alternativo incluindo bomba helicoidal de óleo lubrificante possibilite a otimização das características mecânicas e dimensionais.
Sumário do Modelo de Utilidade [015] Todos os objetivos do modelo de utilidade em questão são alcançados por meios da disposição construtiva introduzida em compressor alternativo incluindo bomba helicoidal de óleo lubrificante.
[016] Para tanto, o referido compressor compreende pelo menos um motor elétrico formado por pelo menos um rotor e pelo menos um estator, pelo menos um eixo rotativo funcionalmente acoplado ao rotor do motor elétrico, pelo menos um bloco de compressor hábil de alojar, pelo menos parcialmente, o eixo rotativo e pelo menos um pino de contenção cooperante com o eixo rotativo.
[017] De acordo com o modelo de utilidade em questão, o eixo rotativo compreende pelo menos uma região inferior e pelo menos uma região intermediária.
[018] A referida região inferior compreende a extensão do eixo rotativo definida entre sua própria extremidade inferior e a toda sua própria extensão que fica disposta fora e abaixo da face inferior da região de acoplamento do rotor do motor elétrico, sendo que a região de cooperação entre o pino de contenção e o eixo rotativo limita-se à região inferior.
[019] A região intermediária compreende a extensão da região oca do eixo rotativo disposta a partir e acima da face inferior da região de acoplamento do eixo ao rotor, em região não cooperante com o pino de contenção.
[020] De forma particular, a região inferior do eixo rotativo compreende ainda, em sua face externa, um rebaixo contornante.
Descrição Resumida dos Desenhos [021 ]A concretização preferencial do presente modelo de utilidade será por-menorizadamente detalhado com base nas figuras abaixo relacionadas, as quais: [022] A figura 1 ilustra, em corte esquemático, o compressor alternativo incluindo a interação entre o eixo rotativo, o bloco, o pino estacionário, o grampo de fixação do pino e o motor elétrico, de acordo com a disposição construtiva em questão;
[023] A figura 2 ilustra, em corte esquemático, apenas o eixo rotativo do compressor, de acordo com a disposição construtiva em questão.
Descrição Detalhada do Modelo de Utilidade [024] Preliminarmente, resta esclarecer que o compressor alternativo 1 compreende, no interior de sua carcaça hermética (não ilustrada), um motor elétrico formado por um rotor 12 e um estator 13.
[025] Na concretização preferencial do presente modelo de utilidade, conforme ilustrado na figurai, o eixo rotativo 2 encontra-se funcionalmente anexado ao rotor 12 do motor elétrico por meio de uma estrutura de acoplamento 14, e parcialmente disposto no interior do bloco de compressor 3.
[026] Conforme detalhadamente ilustrado nas figuras 1 e 2, o eixo rotativo 2 compreende um corpo fundamentalmente cilíndrico que pode ser melhor analisado de forma segmentada. Isto é, o referido eixo rotativo 2 pode ser melhor estudado se imaginariamente dividido em uma região inferior 21 e uma região intermediária 22. Estas subdivisões têm por referencia tanto a região de interferência do citado rotor 12 do motor elétrico (incluindo a estrutura de acoplamento 14) quanto a região oca do referido eixo rotativo 2 que se estende acima da região de interferência com a estrutura de acoplamento 14 (inclusive).
[027] Assim, a citada região inferior 21 trata-se da extensão do eixo rotativo 2 definida entre sua própria extremidade inferior e a toda sua própria extensão que fica disposta fora e abaixo da face inferior 121 da estrutura de acoplamento 14 do rotor 12 do motor elétrico.
[028] A região intermediária 22 trata-se da extensão da região oca 21 do eixo rotativo 2 que se estende acima da face inferior 121 da estrutura de acoplamento 14 do rotor 12, na qual não há cooperação ou interação funcional com o pino de contenção 4.
[029] De acordo com a concretização preferencial do modelo de utilidade em questão, a região inferior 21 é cilindricamente oca e coopera com um pino de con- tenção 4, o qual encontra-se inserido no interior do cilindro oco existente na região inferior 21 do eixo rotativo 2.
[030] A cooperação entre a região inferior 21 e o pino de contenção 4 define, como não podería deixar de ser em bombas helicoidais, um canal inferior de condução de óleo lubrificante. Na concretização preferencial ilustrada nas figuras 1 e 2, tal canal inferior de condução de óleo lubrificante é conformado entre a parede externa lisa do pino de contenção 4 e uma ranhura helicoidal 211 existente na face interna da região inferior 21 do eixo rotativo 2. Alternativamente (não ilustrado), o canal inferior de condução de óleo lubrificante podería ser conformado entre uma eventual parede interna lisa da região inferior 21 do eixo rotativo 2 e uma eventual ranhura helicoidal existente na face externa do pino de contenção 4. Ainda alternativamente, (não ilustrado), o canal inferior de condução de óleo lubrificante podería ser conformado, de forma intercalada, entre segmentos lisos e ranhurados da parede interna da região inferior 21 do eixo rotativo 2 e segmentos ranhurados e lisos da na face externa do pino de contenção 4, ou vice-versa.
[031] lndependentemente da forma de concretização do canal inferior de condução de óleo lubrificante, o grande mérito do modelo de utilidade em questão consiste no fato de limitar a região de sobreposição do pino de contenção 4 à região inferior 21 do eixo rotativo 2 (ou seja, toda extensão do referido eixo rotativo 2 que fica disposta fora e abaixo da face inferior 121 da estrutura de acoplamento 14 do rotor 12 do motor elétrico, região esta isenta de deformações, permitindo que as folgas de montagem sejam significativamente reduzidas, elevando a eficiência de bombeamento desta bomba helicoidal. A região inferior 21 do eixo rotativo 2 compreende ainda, em sua face externa, um rebaixo contornante 212.
[032] Deste modo, o fato da região inferior 21 do eixo rotativo 2 compreender, em sua face externa, um rebaixo contornante 212 por toda sua extensão longitudinal possibilita a otimização da montagem do eixo rotativo 2 no rotor 12 do motor elétrico, afinal, esta redução diametral da região inferior 21 do eixo rotativo 2 evita a ocorrência de eventuais deformações plásticas e/ou elásticas desta parte do eixo, não prejudicando durante a montagem, pelo menos do ponto de vista dimensional, a cooperação da região inferior 21 do eixo rotativo 2 com o pino de contenção 4 e, consequentemente, não prejudicando a eficiência ou alternado a folga diametral final da região de sobreposição com o canal inferior de condução de óleo lubrificante.
[033] Também de acordo com a concretização preferencial do modelo de utilidade em questão, a região intermediária 22 compreende um espaço oco 221 iniciado a partir e acima da face inferior 121 da estrutura de acoplamento 14 do eixo ao rotor. Tal espaço oco 221, como ocorre em bombas centrífugas, é destinado ao temporário armazenamento e transferência do óleo lubrificante para a região de manca-lização do eixo rotativo, o qual é preliminarmente bombeado pelo canal inferior de condução de óleo lubrificante existente na região inferior 21 do eixo rotativo 2.
[034] A transferência do óleo lubrificante da região intermediária 22 do eixo rotativo 2 para a região de mancalização do eixo no bloco de compressor 3 é realizada por um ou mais furos radiais passantes 213 e/ou 214, [035] Desta forma, e devido à existência do rebaixo contornante 212 existente na face externa da região inferior 21 do eixo rotativo 2, o canal inferior de condução de óleo lubrificante não sofre qualquer tipo de deformação durante a montagem do eixo rotativo 2 no rotor 12 do motor elétrico. Isto permite que as folgas diametrais entre a face interna da região inferior 21 do eixo rotativo 2 e a face externa do pino de contenção 4 sejam menores (mais justas e tipicamente inferiores a 0,150mm), o que acaba por otimizar o desempenho da bomba de óleo lubrificante como um todo.
[036] Apesar das descrições e desenhos apresentados e discutidos neste documento enfatizarem a configuração preferencial do modelo de utilidade, resta evidenciar que o escopo do presente modelo de utilidade engloba outras possíveis concretizações óbvias e/ou equivalentes baseadas nas reivindicações apresentadas.
REIVINDICAÇÕES

Claims (2)

1. Disposição construtiva introduzida em compressor alternativo incluindo bomba helicoidal de óleo lubrificante, o referido compressor compreendendo: pelo menos um motor elétrico formado por pelo menos um rotor (12) e pelo menos um estator (13); pelo menos um eixo rotativo (2) funcionalmente acoplado ao rotor (12) do motor elétrico; pelo menos um bloco de compressor (3) hábil de alojar, pelo menos parcialmente, o eixo rotativo (2); pelo menos um pino de contenção (4) cooperante com o eixo rotativo (2); o eixo rotativo (2) compreende pelo menos uma região inferior (21) e pelo menos uma região intermediária (22); a referida disposição construtiva introduzida em compressor alternativo incluindo bomba helicoidal de óleo lubrificante sendo especialmente CARACTERIZADO pelo fato de que: a referida região inferior (21) compreendendo a extensão do eixo rotativo (2) definida entre sua própria extremidade inferior e a toda sua própria extensão que fica disposta fora e abaixo da face inferior (121) da estrutura de acoplamento (14) do rotor (12) do motor elétrico; a região de cooperação entre o pino de contenção (4) e o eixo rotativo (2) limita-se à região inferior (21); e a referida região intermediária (22) compreendendo a extensão da região oca do eixo rotativo (2) disposta a partir e acima da face inferior (121) da estrutura de acoplamento (14) do eixo ao rotor, em região não cooperante com o pino de contenção (4).
2. Disposição construtiva introduzida em compressor alternativo incluindo bomba helicoidal de óleo lubrificante, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a região inferior (21) do eixo rotativo (2) compreende ainda, em sua face externa, um rebaixo contornante (212).
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