BRPI0822304B1 - Compressor giratório de palheta e método para sua fabricação - Google Patents

Abstract

compressor giratório de palheta e método para sua fabricação um compressor giratório de palheta compreendendo: um cilindro que tem um eixo de rotação longitudinal de cilindro, um rotor montado dentro do cilindro e tendo um eixo de rotação longitudinal de rotor, o eixo longitudinal de rotor e o eixo longitudinal de cilindro sendo espaçados entre si para movimento relativo entre o rotor e o cilindro; uma palheta engatada operativamente em uma fenda para fazer com que o cilindro e o rotor girem em conjunto, a palheta sendo montada na fenda com um movimento de dois graus de liberdade em relação à fenda para possibilitar que o rotor e o cilindro girem em conjunto.

Description

COMPRESSOR GIRATÓRIO DE PALHETA E MÉTODO PARA SUA FABRICAÇÃO

REFERÊNCIA A PEDIDO CORRELATO

Faz-se referência ao nosso pedido de patente internacional depositado em 28 de junho de 2007 sob o número PCT/SG2007/000187 para a invenção intitulada "Revolving Vane Compressor" ("nosso pedido anterior"), cujo conteúdo é aqui incorporado mediante referência como se fosse aqui integralmente revelado.

CAMPO TÉCNICO

Essa invenção se refere a um COMPRESSOR GIRATÓRIO DE PALHETAS e a um método par sua fabricação e se refere particularmente, embora não exclusivamente a tal compressor de palhetas giratórias e método onde a palheta é fixa em relação a um do rotor e cilindro.

DEFINIÇÃO

Do princípio ao fim desse relatório descritivo uma referência a um compressor deve ser considerada como incluindo uma referência a uma bomba.

ANTECEDENTES

Um dos fatores cruciais que afetam a performance de um compressor é sua eficiência mecânica. Por exemplo, o compressor de pistão de movimento alternado-cilindro apresenta boa eficiência mecânica, mas sua ação de movimento alternado resulta em vibração significativa e problemas de ruído. Para anular tais problemas, os compressores giratórios obtiveram muita popularidade devido à compacidade em projeto e baixa vibração. Contudo, quando suas peças estão em contato de deslizamento e geralmente possuem velocidades relativamente elevadas, perdas por fricção são elevadas. Isso tem limitado a eficiência e a confiabilidade dos mesmos.

Em compressores giratórios de palheta deslizante, o rotor e a ponta da palheta roçam contra o interior do cilindro em altas velocidades, resultando em grandes perdas por fricção. Similarmente, nos compressores de pistão-rolamento, o pistão de rolamento roça contra o excêntrico e o interior do cilindro desse modo resultando em perdas significativas por fricção.

Se as velocidades relativas dos componentes de contato nos compressores giratórios podem ser efetivamente reduzidas, seu desempenho global e confiabilidade podem ser aperfeiçoados.

SUMÁRIO

De acordo com um aspecto exemplar é provido um compressor giratório de palheta compreendendo: um cilindro que tem um eixo de rotação longitudinal, um motor montado dentro do cilindro e tendo um eixo de rotação longitudinal do rotor, o eixo longitudinal do rotor e o eixo longitudinal do cilindro sendo separados entre si para movimento relativo entre o rotor e o cilindro; uma palheta operativamente engatada em uma fenda para fazer com que o cilindro e o rotor girem em conjunto, a palheta sendo montada na fenda com um movimento de dois graus de liberdade em relação à fenda para possibilitar que o rotor e o cilindro girem em conjunto.

De acordo com outro aspecto exemplar é provido um compressor giratório de palheta compreendendo uma palheta operativamente engatada em uma fenda para movimento em relação a ela, a fenda sendo moldada para possibilitar que o movimento seja um movimento de deslizamento e um movimento pivotante ao mesmo tempo.

Um aspecto exemplar adicional provê um compressor giratório de palheta compreendendo: um cilindro, um rotor montado dentro do cilindro, uma palheta engatada operativamente em uma fenda para movimento em relação à mesma para possibilitar que o cilindro e o rotor girem em conjunto. A palheta compreende uma porção do rotor ou do cilindro. Ela ou é fixada rigidamente ou é integral com o rotor ou com o cilindro. A fenda está no outro do rotor e cilindro.

Um aspecto ainda adicional exemplar provê um compressor giratório de palheta compreendendo uma palheta engatada operativamente em uma fenda para movimento em relação a ela, a fenda compreendendo uma porção interna, uma porção intermediária formando um gargalo estreito, e uma porção de extremidade externa ampliada, o gargalo estreito tem um ajuste de folga com a palheta; o gargalo estreito compreendendo um pivô para movimento deslizante e para um movimento não deslizante da palheta em relação à fenda. 0 compressor giratório de palheta do outro aspecto exemplar pode compreender ainda um cilindro tendo um eixo de rotação longitudinal do cilindro, um rotor montado dentro do cilindro e tendo um eixo de rotação longitudinal do rotor, o eixo de rotação longitudinal do rotor e o eixo de rotação longitudinal do cilindro sendo espaçados entre si para movimento relativo entre o rotor e o cilindro; uma palheta engatada operativamente em uma fenda para fazer com que o cilindro e o rotor girem em conjunto, o movimento compreendendo um movimento de dois graus de liberdade para fazer com que o rotor e o cilindro girem em conjunto.

Para o compressor giratório de palheta do aspecto exemplar adicional, o cilindro pode ter um eixo de rotação longitudinal de cilindro, e o rotor pode ter um eixo de rotação longitudinal de rotor. O eixo longitudinal de rotor e o eixo longitudinal de cilindro podem ser separados entre si para movimento relativo entre o rotor e o cilindro. A palheta e a fenda podem ser capazes de movimento em relação uma à outra. 0 movimento pode compreender um movimento de dois graus de liberdade. 0 compressor giratório de palheta do aspecto exemplar adicional pode compreender ainda: um cilindro tendo um eixo de rotação longitudinal de cilindro, um rotor montado dentro do cilindro e tendo um eixo de rotação longitudinal de rotor. 0 eixo de rotação longitudinal de rotor e o eixo longitudinal de cilindro podem ser espaçados entre si para movimento relativo entre o rotor e o cilindro. A palheta pode ser operativamente engatada em uma fenda para fazer com que o cilindro e o rotor girem em conjunto. O movimento deslizante e o movimento não deslizante podem compreender um movimento de dois graus de liberdade. A fenda pode estar no cilindro e a palheta pode compreender uma parte do rotor. Alternativamente, a fenda pode estar no rotor e a palheta pode compreender uma parte do cilindro. A palheta pode ser uma de: rigidamente fixada ao, e integrada com o rotor, ou com o cilindro. 0 movimento de dois graus de liberdade pode compreender um movimento de deslizamento e um movimento pivotante. A fenda pode compreender uma porção interna, uma porção intermediária formando um gargalo estreito, e uma porção de extremidade externa ampliada. 0 gargalo estreito pode ter um ajuste de folga com a palheta. O gargalo estreito pode compreender um pivô para um movimento não deslizante da palheta em relação à fenda. A porção interna pode ser chanfrada. A porção interna e a porção intermediária podem formar uma curva suave. A porção de extremidade externa ampliada pode ser bulbosa. O contato pivotante entre a palheta e o gargalo pode formar uma vedação. Um entre o rotor e o cilindro pode ser conectado operativamente a um eixo de acionamento. A conexão operativa pode ser uma de: conectada rigidamente ao, e integral com o eixo de acionamento.

De acordo com um penúltimo aspecto exemplar é provido um método para fabricar um compressor giratório de palheta conforme descrito acima, o método compreendendo formar um par de mancai frontal e um par de mancai posterior a partir de uma única peça de matéria prima com todas as características do par de mancai frontal e do par de mancai posterior exigidas para alinhamento correto do par de mancai frontal e do par de mancai posterior sendo formadas simultaneamente. As características do par de mancai frontal e do par de mancai posterior podem compreender individualmente um mancai de cilindro e um mancai de rotor.

De acordo com um aspecto exemplar final é provido um método para fabricação de um compressor giratório de palheta como descrito acima, o método compreendendo formar um cilindro e uma chapa de extremidade de cilindro a partir de uma única peça de matéria prima com todas as características do cilindro e uma chapa de extremidade de cilindro exigida para alinhamento correto do cilindro e uma chapa de extremidade de cilindro sendo formada simultaneamente. As características do cilindro e de uma chapa de extremidade de cilindro podem compreender faces de extremidade e um munhão cilíndrico.

Para ambos os aspectos exemplares, penúltimo e final, a matéria prima pode ser usinada para alinhar um centro de gravidade da matéria prima com o eixo rotacional da matéria prima para assim obter o equilíbrio dinâmico para reduzir a vibração.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

Para que a invenção possa ser completamente entendida e prontamente colocada em efeito prático será descrita agora por intermédio de exemplo não limitador apenas as modalidades exemplares, a descrição sendo com referência aos desenhos ilustrativos anexos.

Nos desenhos; A Figura 1 é uma vista secional frontal de uma modalidade exemplar; A Figura 2 é uma vista secional lateral da modalidade exemplar da Figura 1; A Figura 3 é uma série de ilustrações que ilustram o ciclo de operação da modalidade exemplar das Figuras 1 e 2; A Figura 4 é uma ilustração ampliada da conexão de palheta/fenda da modalidade exemplar das Figuras 1 a 3; A Figura 5 é uma vista correspondendo à Figura 1 de outra modalidade exemplar; A Figura 6 é uma vista correspondendo à Figura 2 da outra modalidade exemplar da Figura 5; A Figura 7 é uma série de ilustrações que ilustram o ciclo de operação da outra modalidade exemplar das Figuras 5 e 6; A Figura 8 é uma vista correspondendo à Figura 7 de uma modalidade exemplar adicional; A Figura 9 é uma ilustração esquemática correspondendo à Figura 1 de uma modalidade exemplar após o processo de fabricação; A Figura 10 é uma ilustração esquemática de um primeiro estágio no processo de fabricação; A Figura 11 é uma ilustração esquemática de um segundo estágio no processo de fabricação; A Figura 12 é uma ilustração esquemática de um terceiro estágio no processo de fabricação; A Figura 13 é uma ilustração esquemática de um quarto estágio no processo de fabricação; A Figura 14 é uma ilustração esquemática de um quinto estágio no processo de fabricação; A Figura 15 é uma ilustração esquemática de um sexto estágio no processo de fabricação; A Figura 16 é uma ilustração esquemática de um sétimo estágio no processo de fabricação; A Figura 17 é uma ilustração esquemática de um oitavo estágio no processo de fabricação; e A Figura 18 é uma ilustração esquemática de um nono estágio no processo de fabricação.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES EXEMPLARES

Com referência às Figuras 1 e 4, é mostrado um compressor giratório de palheta 10 tendo uma palheta 12, um rotor 14 e um cilindro 16. A palheta 12 é fixada rigidamente no, ou integral com o rotor 14. Isso tem uma vantagem de reduzir o número de componentes. A palheta 12 pode ser fabricada com o rotor 14, se desejado. A palheta 12 engata em uma fenda cega 18 no cilindro 16. A palheta 12 está localizada na fenda 18 de tal modo que ela é uma montagem de deslizamento e pivotante dentro da fenda 18 e é capaz de se mover simultaneamente de uma forma deslizante e de uma forma pivotante. A palheta 12 e o rotor 14 são alojados no cilindro 16. A cabeça 20 da palheta 12 é conectada rigidamente a, ou integral com uma superfície externa 22 do rotor 14. A fenda 18 está localizada em uma superfície interior 23 da parede lateral 24 do cilindro 16, a parede lateral 24 sendo cilíndrica e de um tamanho maior do que o rotor 14. Isso proporciona uma fixação segura da palheta 12 no cilindro 16. O rotor 14 é montado para rotação em torno do primeiro eixo longitudinal 26 e o cilindro 16 é montado para rotação em torno de um segundo eixo longitudinal 28 (Figura 2). Os dois eixos 26, 28 são paralelos e espaçados de tal modo que o rotor 14 e o cilindro 16 são montados com uma excentricidade. Como consequência, durante a rotação do rotor 14 e do cilindro 16, um contato de linha 30 sempre existe entre a superfície externa 22 do rotor 14 e a superfície interior 23 da parede lateral 24. O rotor 14 e o cilindro 16 são sustentados individualmente e de forma concêntrica por pares de mancais de munhão 32. O rotor 14 e o cilindro 16 são capazes de girar em torno de seus respectivos eixos longitudinais 26, 28, respectivamente, os dois eixos 26, 28 também sendo os eixos de rotação.

Um eixo de acionamento 34 é conectado operativamente ao, ou integrado com o rotor 14 e é preferivelmente coaxial com o rotor 14. O eixo de acionamento 34 pode ser acoplado a um motor primário (não mostrado) para prover a força rotacional ao rotor 14 e assim ao cilindro 16 por intermédio da palheta 12.

Durante operação, a rotação do rotor 14 faz com que a palheta 12 gire o que por sua vez força o cilindro 16 a girar devido à localização da palheta 12 dentro da fenda 18. 0 movimento faz com que variem os volumes 36 retidos dentro da palheta 12, cilindro 16 e rotor 14, resultando em sucção, compressão e descarga do fluido de trabalho. O cilindro 16 também tem chapas de extremidade flangeadas 38 que podem ser integrais com a parede lateral 24, ou podem ser componentes separados fixados seguramente na parede lateral 24. Como tal, as chapas de extremidade 38 também giram quando o cilindro inteiro 16, incluindo a parede lateral 24 e as chapas de extremidade 38, é induzido a girar pela palheta 12, e assim giram com o rotor 14. Ao fazer isso a fricção entre a palheta 12 e a superfície interna 22 da parede lateral 24 é virtualmente eliminada. Contudo, isso causa a adição de um mancai de munhão de cilindro no par de mancais de munhão 32 para sustentar o cilindro giratório 16 que resulta em perdas adicionais por fricção. Essas perdas são de uma magnitude inferior uma vez que é relativamente fácil prover lubrificação para os pares de mancais de munhão 32. Além disso, a perda por fricção entre o rotor 14 e as chapas de extremidade de cilindro 38 é reduzida a um nível insignificante, conforme será explicado abaixo. O cilindro inteiro 16, com as chapas de extremidade 38, é capaz de girar. Isso reduz a fricção nos contatos de deslizamento entre as faces de extremidade 38 do cilindro 16, e o rotor 14. Isso porque a velocidade de deslizamento, relativa, entre as chapas de extremidade 38 e o rotor 14 é significativamente reduzida.

Embora modelos conhecidos utilizando chapas de extremidade, fixas, simplifiquem o posicionamento dos orifícios de descarga e de sucção, eles resultam em perdas por fricção significativas. Eles têm um alojamento estacionário contra o qual gira o rotor, desse modo induzindo grandes perdas por fricção. Isso reduz a eficiência mecânica da máquina, e também reduz a confiabilidade devido a um maior desgaste e rasgadura. O calor gerado pela fricção também reduz a performance global do compressor devido aos efeitos de aquecimento de sucção.

Quando todos os componentes principais do compressor, 10, estão em rotação, os orifícios de sucção e descarga também estão em movimento. Conforme descrito no nosso pedido anterior, o compressor 10 pode ter um invólucro de alta pressão 4 0 que envolve o cilindro 16 e o rotor 14. 0 invólucro de alta pressão 4 0 pode ser estacionário, com o cilindro 16 e o rotor 14 girando dentro e em relação ao invólucro 40. A entrada de sucção 44 está ao longo do eixo de rotor 34 e coaxial com o eixo de rotação 26 do rotor 14 e é conectada operativamente com o tubo de sucção (não mostrado). A entrada de sucção 44 tem uma primeira porção 46 que se estende axialmente do eixo 34; e uma ou mais segundas porções 48 que se estendem radialmente do rotor 14 para a superfície externa 22 do rotor 14 para prover um ou mais orifícios de sucção 52. 0 número das segundas porções 4 8 e dos orifícios de sucção 52 pode depender do uso do compressor 10, e da extensão axial do rotor 14.

Um ou mais orifícios de descarga 54 são posicionados na, e através da parede lateral 24 do cilindro 16, preferivelmente próximos à fenda 18. Por próximo se quer dizer a seguir, imediatamente adjacente, ou adjacente. Isso serve para reduzir a um mínimo um volume "morto" entre a fenda 18, a palheta 12 e o orifício(s) de descarga 54. Como tal o gás de descarga ou fluido é contido dentro do interior oco 56 do invólucro 40 antes de sair do compressor 10 utilizando um equipamento de saída conhecido. Os orifícios de descarga 54 têm individualmente um conjunto de válvula de descarga (não mostrado) posicionado sobre os orifícios de descarga. 0 conjunto de válvula de descarga pode ter um retentor de válvula seguramente na parede lateral 24 do cilindro 16 mediante um prendedor; assim como uma lingueta de válvula de descarga sobre o orifício de descarga. 0 ciclo de compressão é mostrado na Figura 3. Em (a) o compressor 10 está no início da fase de sucção para puxar o fluido de trabalho para dentro de uma câmara de sucção 66; e a compressão do fluido de trabalho em uma câmara de compressão 68. A palheta 12 separa a câmara de trabalho 36 em câmara de sucção 66 e câmara de compressão 68. Quando o compressor 10 tiver alcançado a posição em (b), a sucção do fluido para dentro da câmara de sucção 66 e a compressão na câmara de compressão 68 estão continuando. Em (c) o processo de sucção continua, e a descarga do fluido através dos orifícios de descarga 54 ocorre quando a pressão dentro da câmara de compressão 68 excede àquela do interior oco 56 do invólucro 40. Em (d) a sucção e a descarga do fluido quase foram completadas. Conforme pode ser visto, a palheta 12 tem um movimento deslizante em relação à sua fenda 18 durante o movimento do rotor 14 em relação ao cilindro 16. A partir de um quadro externo, fixo o contato de linha 3 0 parece estacionário. Mas, a partir de dentro do cilindro 16 o contato de linha 30 parece se mover em torno da superfície interna 23 da parede lateral 24 uma vez a cada revolução completa do cilindro 16 e rotor 14. A palheta 12 das Figuras 1 a 6 é orientada radialmente para o centro rotacional do rotor 14. Contudo, uma palheta reta não radial ou uma palheta curva pode ser usada. Isso pode ser com a fenda radial 18 conforme mostrado, ou com uma fenda não radial.

Na Figura 4 os detalhes da fenda 18 são mostrados. A fenda 18 tem três porções: uma porção interna 18 (a) imediatamente adjacente à superfície interior 23 e a qual como circunferencialmente chanfrada; e porção intermediária 18(b) que tem uma folga reduzida δ em relação à palheta 12; e uma porção externa 18 (c) que é ampliada ou bulbosa. Preferivelmente, a porção interna 18(a) e a porção intermediária 18(b) formam uma curva suave, conforme mostrado. A folga δ é para minimizar as perdas por fricção devido ao movimento relativo entre a palheta 12 e as paredes da fenda 18. Ela também provê um gargalo estreito 19. Os lados da fenda 18 no gargalo estreito 19 são um pivô para a palheta 12 para permitir movimento relativo entre a palheta 12 e a fenda 18, diferente de um movimento deslizante direto tal como, por exemplo, um movimento pivotante. Isso pode ser visto mediante consideração da Figura 3. Na Figura 3 (a) a cauda 42 da palheta 12 é orientada em direção ao lado esquerdo (aquele mais próximo do orifício de descarga 54) da fenda 18. Quando o rotor 14 e o cilindro 16 giram, a palheta 12 se desloca em relação à fenda 18 tanto de uma forma deslizante como de uma forma pivotante de modo que na Figura 3 (b) a palheta ainda está orientada para o lado esquerdo da fenda 18, mas em um ângulo reduzido. De acordo com a Figura 3 (c) a cauda 42 da palheta 12 está orientada em direção ao lado direito da fenda 18 espelhando o ângulo da Figura 3(b). Na Figura 3(d) a cauda 42 da palheta 12 ainda está sendo orientada em direção ao lado direito da fenda 18 espelhando o ângulo da Figura 3 (a) . Como tal, a conexão entre a palheta 12 e a fenda 18 permite um movimento de dois graus de liberdade através do uso da folga mínima δ. Os dois graus de liberdade são de deslizamento e pivotante, e são simultâneos. Durante o movimento de dois graus de liberdade, a palheta 12 está em contato com o lado do gargalo 19 da fenda 18, dependendo da interação da inércia giratória do cilindro 16 e das forças de pressão de gás na fenda 18.

Quando a palheta 12 contata o gargalo 19 ela forma uma vedação hermética ao fluido com o gargalo 19 impedindo assim que o fluido use a fenda 18 para se deslocar da câmara de compressão 68 para a câmara de sucção 66, ou a partir da câmara de sucção 68 para a câmara de compressão 68 . A fixação da palheta 12 ao rotor 14 impede o movimento de indução de fricção da palheta 12 em relação ao rotor 14 de modo que as perdas por fricção que ocorrem entre a palheta 12 e o rotor 14 também são prevenidas. O contato deslizante é na fenda 18 entre o cilindro 16 e a palheta 12. No contato entre o cilindro 16 e a palheta 12, surge a força de contato devido à inércia giratória do cilindro 16, e não as forças de pressão devido à compressão do fluido de trabalho. Como a magnitude da força de contato é muito menor do que as forças de pressão, a força de contato é aliviada. Isso efetivamente reduz a perda por fricção. Adicionalmente, a força de fricção pode ser minimizada mediante redução da inércia giratória do cilindro 16, tal como provendo furos na parede de cilindro 24 para reduzir a quantidade de material necessário para o cilindro de parede grossa. A fonte principal de fricção está nos mancais 32. Essas podem ser minimizadas. A inércia do cilindro pode suavizar as variações de torque do compressor 10.

Com a intenção de minimizar a fricção no contato da palheta 12 e as paredes da fenda 18, nessa modalidade exemplar o rotor 14 é preferivelmente conectado rigidamente ou integral com o eixo de acionamento 34. Isso possibilita que a força de contato na fenda 18 seja quase completamente independente da força de pressão do fluido através da palheta 12, desse modo de uma magnitude menor.

Contudo, a estrutura da modalidade exemplar das Figuras 1 a 4 faz com que a palheta 12 se projete através da superfície interior 23 da parede lateral 24 do cilindro 16. Isso aumenta o diâmetro efetivo do cilindro 16. Isso ocorre especialmente quando a distância de deslocamento entre os eixos 26, 28 do rotor 14 e cilindro 16 é amplo uma vez que isso aumenta o movimento de deslizamento da palheta 12 em relação à fenda 18. Isso pode ser indesejável uma vez que mais material é necessário na parede lateral 24 do cilindro 16.

Nas Figuras 5 a 7 é ilustrada outra modalidade exemplar que pode ser preferida quando a distância de deslocamento entre os eixos 26, 28 é grande. Aqui, numerais de referência semelhantes são usados para componentes semelhantes. Conforme mostrado, a palheta 12 é fixada rigidamente ou é integral com o cilindro 16 em vez do rotor 14, e da fenda 18 é agora parte do rotor 14. Além disso, o cilindro 16 é conectado operativamente ao, ou é integral com o eixo de acionamento 34.

Como tal, a força de contato nos lados da palheta 12 depende da inércia giratória do rotor 14. Como a inércia giratória do rotor 14 é menor do que aquela do cilindro 16 devido ao raio menor (inércia giratória proporcional ao quadrado do raio), isso reduz ainda mais as forças de fricção. Contudo, os mancais 32 são mudados para acomodar a conexão direta do cilindro 16 com o eixo de acionamento 34. Conforme mostrado na Figura 6, o rotor 14 é sustentado agora de uma forma em balanço, em vez de ser simplesmente sustentado em ambas as extremidades.

Com a finalidade de minimizar a fricção no contato da palheta 12 e as paredes da fenda 18, nessa modalidade exemplar o cilindro 16 é preferivelmente conectado rigidamente ou integral com o eixo de acionamento 34. Isso possibilita que a força de contato na fenda 18 seja quase que completamente independente da força de pressão do fluido através da palheta 12, desse modo de uma magnitude menor.

Em todos os outros aspectos, a construção e operação do compressor são idênticas como da modalidade exemplar das Figuras 1 a 4. A fenda 18 permanece a mesma, e sua relação com a palheta 12 também é a mesma.

Adicionalmente, a junta de "folga" ilustrada na Figura 4 pode ser substituída por um par convencional de juntas de articulação e corrediça para a palheta 12 e fenda 18 conforme mostrado na Figura 8. Uma junta de articulação 800 utilizando um pino 804 acoplado a uma junta de corrediça 802 seria usada. Embora a junta acoplada de articulação-corrediça 800, 802 possa desempenhar a exata função como a conexão de "folga", a mesma tem mais peças. Também pode ser mais difícil para fabricação e montagem.

As modalidades das Figuras 1 a 8 podem ser usadas em todas as áreas de aplicação do compressor e bomba, tal como refrigeração e compressão de ar.

Em um compressor, além da boa eficiência e confiabilidade, a redução em material e a facilidade de fabricação são essenciais para o sucesso de um modelo de compressor. Para obter desempenho ótimo do compressor 10, fabricação de precisão é importante. Particularmente, como há dois pares de mancais de munhão 32 o alinhamento dos mancais de munhão 32 tem um impacto sobre o desempenho do compressor 10. Como tal é vantajoso ter um método de fabricação de tal modo que o alinhamento dos pares de mancais de munhão 32 possa ser obtido sem tolerâncias precisas. A Figura 9 mostra uma seção central do compressor 10. Os pares de mancais de munhão 32 têm um par de mancais de munhão frontal 32(a) e um par de mancais de munhão posterior 32 (b) . Cada um do par de mancais de munhão frontal 32(a) e do par de mancais de munhão posterior 32(b) tem dois mancais de munhão: os mancais de rotor 70 e os mancais de cilindro 72. Para minimizar as perdas por fricção nos mancais 70, 72, cada mancai 70, 72 não deve ser dimensionado excessivamente, ainda assim deve ser capaz de manter uma espessura de película de óleo mínima capaz de impedir desgaste entre os mancais 70, 72 e as superfícies de mancai. Portanto, é importante que seja obtida a precisão de cada par de mancais 32(a) e 32(b), incluindo o alinhamento entre os mancais frontais 32(a) e os mancais posteriores 32(b). Além disso, como vazamento interno do fluido no compressor 10 é sensível à distância de deslocamento entre os centros de apoio dos eixos rotacionais do rotor e cilindro 26, 28, a exatidão do alinhamento individual dos mancais é acoplada para formar um alinhamento combinado do conjunto total do compressor 10, o qual deve ser obtido.

Conforme mostrado na Figura 10, para fabricação dos mancais 32(a) e 32(b), a matéria prima 76 é presa pelos prendedores de mandíbula 74 e mantido pelo mandril de centragem 80. Ela é então usinada com a face cilíndrica 84 sendo usinada utilizando ferramenta de corte 82 para alinhar o centro da gravidade 86 do material 76 com o eixo rotacional 87 para assim obter o equilíbrio dinâmico para reduzir a vibração. As posições experimentais do mancai frontal 32(a), mancai posterior 32(b), e das duas pernas de mancai 38 são mostradas em linhas fracas.

Na Figura 11 a face de extremidade 90 é usinada para obter planeza e furos de pivô de mancai 88 são formados. A separação das pernas de mancai 78 então realizada na linha de separação 92 (Figura 12). O material separado 96 tem sua segunda face de extremidade 94 usinada utilizando a face de extremidade 90 como uma referência para se obter paralelismo entre as duas superfícies 90, 94 (Figura 13).

Do material restante 98, a face de extremidade 100 é usinada para obter planeza, e as faces de extremidade 102 e 104 são formadas (Figura 14) de tal modo que ambas são planas, paralelas e perpendiculares ao eixo rotacional. Isso também significa que as superfícies cilíndricas 106 são formadas simultaneamente e são assim corretamente alinhadas. Furos de pivô 108 são então formados na uma ação para o mancai frontal 32(a) e mancai posterior 32(b). Isso significa que os furos de pivô 108 nos dois mancais 32(a) e 32(b) estão corretamente alinhados.

Os mancais de rotor 70 são então formados, outra vez na uma ação para ambos o mancai frontal 32 (a) e o mancai posterior 32(b) desse modo proporcionando alinhamento correto. O mancai frontal 32(a) é separado na linha de separação 110 para assim proporcionar mancai frontal separado 32(a) e mancai posterior 32(b). Acabamento final pode então ocorrer.

Como tal o par de mancais frontais 32 (a) e o par de mancais posteriores 32(b) são formados em conjunto e simultaneamente para prover alinhamento correto. A fabricação do cilindro 16 e da chapa de extremidade flangeada 38 para o cilindro ocorre de uma forma similar, como mostrado nas Figuras 16 a 18. A matéria prima 120 é presa pelos prendedores de mandíbula 74 e mantida mediante mandril de centragem 80. Ela é então usinada com a face cilíndrica inteira 122 sendo usinada utilizando ferramenta de corte 82 para alinhar o centro de gravidade 86 do material 12 0 com o eixo rotacional 87 para assim obter equilíbrio dinâmico para reduzir a vibração. As posições por tentativa do cilindro 16 e da chapa de extremidade 38 são mostradas em linhas fracas. A face de extremidade 124 é usinada para obter planeza e perpendicularidade a partir do eixo rotacional. O munhão cilíndrico 126 é então formado no cilindro 16 e chapa de extremidade 38 outra vez em uma só ação para obter alinhamento correto (Figura 17).

As faces de extremidade 128, 13 0 são formadas perpendicularmente a partir do munhão cilíndrico 126. Furos de pivô 132 são formados no cilindro 16 e na chapa de extremidade 38 simultaneamente e na uma só ação (Figura 17) . A chapa de cilindro 3 8 é então separada (Figura 18) e o interior oco 134 do cilindro 16 é formado como a fenda 18. O acabamento final pode então ocorrer.

Para o mancai frontal 32(a) e mancai posterior 32(b), mediante fabricação dos mesmos a partir de uma só peça de matéria prima, e com todos os recursos exigidos para alinhamento correto sendo formados em conjunto, os dois mancais inerentemente serão alinhados corretamente quando o compressor 10 é montado. Similarmente, para o cilindro 16 e a chapa de extremidade de cilindro 38, mediante fabricação dos mesmos a partir de uma só peça de matéria prima, e com todos os recursos exigidos para alinhamento correto sendo formados em conjunto, os dois serão inerentemente alinhados corretamente quando o compressor 10 é montado.

Embora a descrição anterior tenha descrito modalidades exemplares, será entendido por aqueles versados na tecnologia em questão que muitas variações em detalhes de projeto, construção e/ou operação podem ser feitas sem se afastar da presente invenção.

Lista de Numerais de Referência REIVINDICAÇÕES

Claims (20)

1. Compressor giratório de palheta (10) compreendendo: um cilindro (16) tendo um eixo de rotação longitudinal de cilindro, um rotor (14) montado dentro do cilindro e tendo um eixo de rotação longitudinal de rotor, o eixo longitudinal de rotor e o eixo longitudinal de cilindro sendo espaçados entre si para movimento relativo entre o rotor e o cilindro; uma palheta (12) engatada operativamente em uma fenda (18) para fazer com que o cilindro e o rotor girem em conjunto, a palheta sendo montada na fenda com um movimento de dois graus de liberdade em relação à fenda para possibilitar que o rotor (14) e o cilindro (16) girem em conjunto, a fenda (18) compreendendo uma porção intermediária formando um gargalo estreito (19), que tem uma folga reduzida (δ) para a palheta (12), caracterizado por a referida folga reduzida (δ) ser tal que durante o movimento de dois graus de liberdade da palheta em relação à fenda, a palheta (12) contata qualquer um dos lados do gargalo estreito (12) dependendo da interação da inércia rotativa do cilindro e das forças de pressão de gás na fenda (18) de modo a formar uma vedação hermética ao fluido.

2. Compressor giratório de palheta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fenda está no cilindro e a palheta compreende uma parte do rotor.

3. Compressor giratório de palheta, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fenda está no rotor e a palheta compreende uma parte do cilindro.

4. Compressor giratório de palheta, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a palheta é uma de: rigidamente fixada ao rotor e integral com o rotor.

5. Compressor giratório de palheta, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a palheta é uma de: rigidamente fixada ao cilindro e integral com o cilindro.

6. Compressor giratório de palheta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o movimento de dois graus de liberdade compreende um movimento de deslizamento e um movimento pivotante.

7. Compressor giratório de palheta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a fenda compreende ainda uma porção interior (18a) e uma porção de extremidade externa ampliada (18c), o gargalo estreito tendo um ajuste de folga reduzido com a palheta; o gargalo estreito compreendendo um pivô para um movimento de não deslizamento da palheta em relação à fenda.

8. Compressor giratório de palheta, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a porção interna é chanfrada.

9. Compressor giratório de palheta, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a porção interna e a porção intermediária (18b) formam uma curva suave.

10. Compressor giratório de palheta, de acordo com a reivindicação 7 ou 9, caracterizado pelo fato de que a porção de extremidade externa ampliada é bulbosa.

11. Compressor giratório de palheta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que um entre o rotor e o cilindro é conectado operativamente a um eixo de acionamento (34), a conexão operativa sendo uma de: conectada rigidamente ao eixo e integral com o eixo.

12. Compressor giratório de palheta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a posição circunferencial da fenda (18) em relação ao eixo de rotação longitudinal de cilindro é mantida quando o cilindro e o rotor giram em conjunto.

13. Compressor giratório de palheta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a fenda tem um primeiro diâmetro em seção transversal em uma primeira posição radial e um segundo diâmetro em seção transversal na segunda posição radial, o primeiro diâmetro em seção transversal menor do que o segundo diâmetro em seção transversal, e a primeira posição radial mais próxima do eixo de rotação do cilindro do que a segunda posição radial.

14. Compressor giratório de palheta, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato da palheta ser engatada operativamente na fenda para movimento em relação a ela, a fenda sendo moldada para possibilitar que o movimento seja um movimento de deslizamento ao longo de um eixo e um movimento pivotante ao mesmo tempo, em que a fenda não gira em relação ao eixo.

15. Compressor giratório de palheta, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o eixo ser curvo.

16. Método para fabricar um compressor de palheta rotativo (10), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 15, o método caracterizado pelo fato de que compreende a formação: de uma fenda (18) compreendendo uma porção intermediária que forma um gargalo estreito (19) que possui uma folga reduzida (δ) para a palheta (12), de modo que durante o movimento de dois graus de liberdade da palheta em relação à fenda, a palheta (12) entra em contato com ambos os lados do gargalo estreito (12) dependendo da interação da inércia giratória do cilindro e das forças de pressão de gás na fenda (18), de modo a formar uma vedação hermética a fluidos, simultânea de um par de mancais frontais (32a) e um par de mancais posteriores (32b) de uma só peça de matéria prima, de modo que o par de mancais frontais e o par de mancais posteriores estejam alinhados corretamente.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que os recursos do par de mancais frontais e do par de mancais posteriores compreendem individualmente um mancal de cilindro e um mancal de rotor.

18. Método para fabricar um compressor giratório de palheta, de acordo com a reivindicação 16 ou 17, o método caracterizado por compreender formar um par de mancais frontais e um par de mancais posteriores a partir de uma só peça de matéria prima.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que os recursos do cilindro e de uma chapa de extremidade de cilindro compreendem faces de extremidade e um munhão cilíndrico.

20. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 19, caracterizado pelo fato de que a matéria prima é usinada para alinhar um centro de gravidade (86) da matéria prima (120) com um eixo rotacional da matéria prima para assim obter equilíbrio dinâmico para reduzir a vibração.