BRPI0900855A2

BRPI0900855A2 - arranjo construtivo para compressor hermético de refrigeração

Info

Publication number: BRPI0900855A2
Authority: BR
Inventors: Emerson Moreira; Fabian Fagotti; Gustavo Cardoso Weber; Milton Wetzel Pereira; Ricardo Alexandre Maciel
Original assignee: Whirlpool Sa
Priority date: 2009-04-06
Filing date: 2009-04-06
Publication date: 2010-12-28
Also published as: JP2012522921A; SI2417354T1; US8858194B2; KR20110133518A; EP2417354B1; JP5411348B2; US20110070105A1; ES2401491T3; CN102016313B; CN102016313A; EP2417354A1; WO2010115253A1

Abstract

ARRANJO CONSTRUTIVO PARA COMPRESSOR HERMETICO DE REFRIGERAçAO O arranjo construtivo da presente invenção é para um compressor hermético do tipo que compreende: uma carcaça hermética (1); um bloco de cilindro (2) definindo, em peça única, uma porção de carcaça (1a)um cilindro de compressão (3) tendo um extremo (3a) aberto para fora da carcaça hermética (1) e fechado por uma placa de válvulas(5); um cabeçote (6) fixado ao bloco de cilindro (2), sobre a placa de válvulas (5), de modo a definir, com essa última, pelo menos uma câmara de descarga (10) No arranjo da presente invenção, o bloco de cilindro (2) incorpora uma projeção tubular (20) que envolve, perifericamente, a placa de válvulas (5) e pelo menos parte do cabeçote (6), dito arranjo compreendendo ainda uma tampa externa (30) hermeticamente fixada à projeçãotubular (20), de modo a definir, com esta última, um plenum de descarga (31) em comunicação fluida com a câmara de descarga (10), sendo uma das partes definidas pela projeção tubular (20) e pela tampa externa (30) provida de uma saída de gás refrigerante (40) aberta para o exterior da carcaça hermética (1)

Description

"ARRANJO CONSTRUTIVO PARA COMPRESSOR HERMÉTICO DEREFRIGERAÇÃO"

Campo da Invenção

Refere-se a presente invenção a um arranjo construtivopara descarga de gás em compressor hermético derefrigeração do tipo que compreende um bloco de cilindrodefinindo uma porção de carcaça que é hermeticamentefechada, em um extremo, por uma tampa, dita porção decarcaça carregando o conjunto motor-compressor docompressor. O conjunto motor-compressor apresenta umpistão reciprocante no interior de um cilindro definidono bloco de cilindro e que é fechado, por um extremo, porum cabeçote em cujo interior é definida uma câmara dedescarga. Esta construção de compressor é, por exemplo,do tipo utilizada em sistemas de refrigeração com fluidorefrigerante contendo, geralmente, carbono em suaconstituição, tal como o CO2-

Histórico da Invenção

Sistemas de refrigeração que operam com fluidorefrigerante tendo, em sua composição, carbono, tal comoo CO2, apresentam pressões de operação maiores do queaquelas obtidas com outros fluidos refrigerantes,exigindo compressores mais robustos.

Em algumas destas construções, o bloco de cilindro defineparte da carcaça do compressor e onde são montados oconjunto motor e o sistema de compressão do compressor. 0bloco de cilindro define, em seu interior, um cilindro decompressão que aloja um pistão reciprocante em cursos desucção e de descarga de gás refrigerante para um sistemade refrigeração ao qual está acoplado o compressor. 0cilindro de compressão é fechado, em um extremo, por umaplaca de válvulas sobre a qual é montado um cabeçotegeralmente definindo pelo menos uma das câmaras dedescarga e de sucção do compressor. Nas construçõesconhecidas, a porção de carcaça, incorporando o bloco decilindro, é hermeticamente fechada por uma ou duas tamp,asextremas externas, uma das quais geralmente definindo umreservatório de óleo em seu interior.

Em algumas destas construções, o cabeçote, fixado aobloco de cilindro, é provido externamente ao contorno daporção de carcaça do compressor, sendo fixado ao bloco decilindro por meio de parafusos (W02005/026548) ou solda.Os sistemas de fixação do cabeçote ao bloco de cilindro,por parafusos, podem apresentar, com o tempo,indesejáveis vazamentos do fluido refrigerante na formade gás. Como o cabeçote, nestas construções, é externo aocontorno da porção de carcaça, o gás refrigerante évazado para o meio ambiente onde está instalado ocompressor, resultando em perda de volume de dito gás dosistema de refrigeração.

Além da possibilidade de vazamento de gás, as construçõesconhecidas de compressor, tendo o cabeçote externo aocontorno da carcaça, apresentam um indesejável nivel deruido.

A construção de cabeçote externo permite, como vantagem,uma melhor dissipação de calor decorrente da compressãode gás na operação de descarga do compressor. Entretanto,tais construções conhecidas ainda permitem o aquecimentodas partes internas do compressor, em função datransferência de calor do cabeçote às partes deste,adjacentes ao referido cabeçote.

Sumário da Invenção

É um objetivo da presente invenção prover um arranjoconstrutivo para compressor hermético de refrigeraçãoapresentando cabeçote externo ao contorno da carcaça, queevite a ocorrência de vazamento de fluido refrigerantepara o exterior da carcaça do compressor, melhore adissipação de calor na região do cabeçote e apresente umaconstrução simples e de custo reduzido.

É um outro objetivo da presente invenção prover umarranjo tal como acima citado e que melhore a atenuaçãode ruido em compressores apresentando o cabeçote externoao contorno da porção de carcaça destes.

Os acima citados e ainda outros objetivos da presenteinvenção são alcançados a partir da provisão de umarranjo construtivo para compressor hermético derefrigeração do tipo que compreende: uma carcaçahermética; um bloco de cilindro definindo, em peça única,uma porção de carcaça e um cilindro de compressão tendoum extremo, que é aberto para fora da carcaça hermética;uma placa de válvulas fechando o dito extremo do cilindrode compressão; um cabeçote fixado ao bloco de cilindro,sobre a placa de válvulas, de modo a definir, com essaúltima, uma câmara de descarga, sendo que o bloco decilindro incorpora uma projeção tubular externa à carcaçae envolvendo, perifericamente, a placa de válvulas e pelomenos parte do cabeçote, dito arranjo compreendendo aindauma tampa externa hermeticamente fixada à projeçãotubular, de modo a definir, com esta última, um plenum dedescarga mantido em comunicação fluida com a câmara dedescarga, sendo uma das partes definidas pela projeçãotubular e pela dita tampa externa provida de uma saida degás refrigerante para o exterior da carcaça hermética.

A presente invenção resolve, de maneira econômica econfiável, o problema de vazamentos do fluido de trabalhodo compressor pelas interfaces dos componentes expostosao ambiente externo ao cabeçote nas construções em queeste é provido externo ao contorno da carcaça docompressor, vazamentos estes que ocorrem em uma uniãoentre cabeçote e carcaça, através, somente, de parafusos,tal como, por exemplo, na solução W005026548A1. Taisvazamentos, quando ocorrem, implicam degradação continuada eficiência do compressor.

O arranjo construtivo de compressor da presente invençãopermite também obter uma câmara de descarga adicional quefacilita a troca de calor, pela parede do cabeçote, dogás relativamente quente da câmara de descarga, com omeio externo, formando um volume de ar que atua nadissipação do calor proveniente da câmara de descarga.

De acordo com um outro aspecto da presente invenção, ocabeçote apresenta uma primeira e uma segunda câmaras dedescarga, em comunicação fluida através de uma passagemdimensionada de modo a definir uma atenuação de ruído ede pulsação do gás de descarga, desejáveis na aplicaçãodos compressores com gás refrigerante CO2 pararefrigeração comercial. Esta construção prove,adicionalmente, um incremento da troca térmica do gásrelativamente quente da descarga com o ambiente externo,diminuindo o superaquecimento dos componentes internos docompressor (o que melhora a confiabilidade do mesmo) e dogás succionado (o que melhora a eficiência docompressor).

Breve Descrição dos Desenhos

A seguir, a invenção será descrita com base nos desenhosem anexo, dados a título de exemplo de uma concretizaçãoda invenção e nos quais:

A figura 1 representa, esquematicamente, uma vista emperspectiva de um compressor hermético de refrigeraçãopara o qual é aplicada a presente solução;

A figura 2 representa, esquematicamente, uma vista emperspectiva explodida do cabeçote e de tampa externa dapresente solução, ilustrados montados na figura 1; e

A figura 3 representa, esquematicamente, uma vista emcorte longitudinal do cabeçote e da tampa externa fixadaa este, para um cabeçote apresentando duas câmaras dedescarga.

Descrição da Configuração Ilustrada

A presente invenção será descrita para um compressorhermético de refrigeração do tipo que compreende umacarcaça hermética 1 e um conjunto motor-corapressor, oqual inclui um bloco de cilindro 2 definindo, em peçaúnica, uma porção de carcaça Ia da carcaça hermética 1 eum cilindro de compressão 3.

A porção de carcaça Ia recebe e fixa pelo menos uma tampa4 que, quando inferiormente posicionada à porção decarcaça la, geralmente define, internamente, umreservatório de óleo (não ilustrado) nas construções emque o compressor necessita de óleo lubrificante paralubrificar as partes com movimento relativo. A porção decarcaça Ia e a tampa 4, quando fixadas entre si, definema carcaça hermética 1.

0 cilindro de compressão 3 apresenta um extremo 3a abertopara fora da carcaça hermética 1 e fechado por uma placade válvulas 5, provida de orifícios de sucção (nãoilustrado) e de descarga 5a, respectiva e seletivamentefechados por válvulas de sucção (não ilustrada) e dedescarga 5b.

O bloco de cilindro 2 fixa, sobre a placa de válvulas 5,um cabeçote 6, de modo a definir, com essa última, pelomenos uma câmara de descarga 10, conforme descritoadiante. Na construção ilustrada, o cabeçote 6 é fixadodiretamente à placa de válvulas 5 montada ao bloco decilindro 2, através de parafusos 7, dita montagemincluindo ainda juntas de vedação 8 convencionais.

Entretanto, deve ser entendido que a montagem do cabeçote6 ao bloco de cilindro 2 pode também ser realizada com amontagem de dito cabeçote 6 envolvendo, perifericamente,a placa de válvulas 5 e sendo fixado diretamente ao blocode cilindro 2.

O cilindro de compressão 3 define, entre a placa deválvulas 5 e uma porção de topo 9a de um pistãoreciprocante 9 alojado no interior do cilindro decompressão 3, uma câmara de compressão 3b, em comunicaçãofluida seletiva com pelo menos uma câmara de descarga 10do cabeçote 6, através da movimentação da válvula dedescarga 5b, montada à placa de válvulas 5.

De acordo com a presente invenção, o bloco de cilindro 2incorpora uma projeção tubular 20, externa à carcaçahermética 1 e que envolve, perifericamente, a placa deválvulas 5 e pelo menos parte do cabeçote 6, dito arranjocompreendendo ainda uma tampa externa 30, extrema,hermeticamente fixada, por exemplo, por soldagem, àprojeção tubular 20, de modo a definir, com esta última,um plenum de descarga 31 mantido em comunicação fluidacom uma das câmaras de descarga 10, sendo uma das partesdefinidas pela projeção tubular 20 e pela dita tampaexterna 30 provida de uma saida de gás refrigerante 40aberta para o exterior da carcaça hermética 1. Naconstrução ilustrada, a saida de gás refrigerante 40 é,por exemplo, provida radialmente na tampa externa 30,fixando o extremo de uma tubulação de descarga 50,externa à carcaça hermética 1.

Embora não ilustrado, deve ser entendido que a referidasaida de gás refrigerante 40 pode ser provida atravésprojeção tubular 20, sem comprometimento do conceitoinventivo aqui apresentado.

Em uma forma de realização da presente invenção, o blocode cilindro 2 incorpora, em peça única, a projeçãotubular 20, a qual é radialmente estendida da porção decarcaça la. Em uma variação construtiva, a projeçãotubular 20 é soldada à porção de carcaça la, em torno daplaca de válvulas 5.

Na construção ilustrada, a projeção tubular 20 envolve ocabeçote 6, mantendo com este, ao longo de seu contornoperiférico, um afastamento radial, por exemplo constante,e que define parte do plenum 31.

Deve ser entendido que, embora a projeção tubular 30envolva todo o contorno periférico do cabeçote 6, outrasconstruções (não ilustradas) são possíveis, tal como aprovisão de uma projeção tubular 20 em torno somente daporção do cabeçote 6 no interior do qual é definida a ouas câmaras de descarga 10.

Na construção ilustrada, o cabeçote 6 define, com a placade válvulas 5: uma primeira câmara de descarga 11, emcomunicação fluida direta com o orifício de descarga 5a;e uma segunda câmara de descarga 12, em comunicaçãofluida seqüencial com a dita primeira câmara de descarga11 e com o plenum de descarga 31 da tampa externa 30,através da qual mantém comunicação fluida com a saída degás refrigerante 40 e, por meio desta, com a tubulação dedescarga 50.

Na solução ilustrada, a primeira câmara de descarga 11 émantida em comunicação fluida com a segunda câmara dedescarga 12 através de uma passagem 6c provida em umaparede divisória comum 6b, a qual é fixada ao cabeçote 6,por exemplo, sendo incorporado em peça única com este,durante sua formação. A passagem 6c é definida com umaadjacente face da placa de válvulas 5, onde é fixada aválvula de descarga 5b.

Em uma outra forma de realização da presente invenção,não ilustrada, o cabeçote 6 define, com a placa deválvulas 5, uma única câmara de descarga 10 que mantémcomunicação fluida com o orifício de descarga 5a e com asaída de gás refrigerante 50.

A comunicação fluida da segunda câmara de descarga 12 como plenum de descarga 31 ocorre através de um orifício 6dprovido no cabeçote 6, axialmente distanciado da passagem6c, dito distanciamento sendo calculado de modo aresultar em um determinado grau de atenuação de ruído aogás sendo transferido para o plenum de descarga 31.De acordo com a presente invenção, o plenum de descarga31 é dimensionado de modo a operar como uma câmaraabafadora de ruídos, durante a descarga de gás comprimidoda câmara de compressão 3b.

Conforme ilustrado, a tampa externa 30 compreende umcorpo tubular 32 fechado, em um extremo 33, por umaparede anterior 34 que externamente incorpora, em peçaúnica, uma pluralidade de aletas dissipadoras de calor35. Deve ser entendido que, embora a construção ilustradaapresente, externamente, toda a parede anterior 34provida de aletas dissipadoras de calor 35, outrasconstruções dentro do conceito de provisão de aletas paradissipar calor são possíveis, tais como provisão parcialde ditas aletas na parede anterior 34 e ainda a provisãode aletas externamente na superfície lateral periféricado corpo tubular 32 da tampa externa 30.

Embora não ilustrado, a tampa externa 30 pode serinternamente provida de meios absorvedores de ruído, talcomo um revestimento em material absorvedor de ruído e/ouainda ser provida de ressonadores apropriados para afaixa de freqüências a ser atenuada.

De acordo com a presente invenção e tal como ilustrado, aprojeção tubular 20 apresenta uma borda extrema livre 21,contra a qual é assentada e fixada uma borda periférica36 de um extremo oposto aberto 37 da tampa externa 30. Emuma forma de realização da presente invenção, quando aspartes de projeção tubular 20 e de tampa externa 30 sãoem material metálico, a borda periférica 36 da tampaexterna 30 é fixada, por soldagem, à borda extrema livre21 da projeção tubular 20. Esta soldagem pode ser obtidapor meios convencionais.

Deve ser entendido que, de acordo com a presenteinvenção, a fixação da tampa externa 30 na projeçãotubular 20 pode ocorrer fora da região de assentamentodas bordas extrema livre 21 e borda periférica 36 datampa externa 30, por exemplo, junto a uma parede lateralda projeção tubular 20.

A alimentação de gás refrigerante ao cilindro decompressão 3b não foi aqui ilustrada e descrita por nãofazer parte do conceito do arranjo construtivo dedescarga objeto da presente invenção. Entretanto, deveser entendido que o arranjo de sucção pode ser feitoatravés de partes do conjunto que não incluam a tampaexterna 30, a projeção tubular 20 e o cabeçote 6considerados no arranjo de descarga em questão.

A nova disposição construtiva permite obter uma câmara dedescarga que facilita a troca de calor direta, pelaparede da tampa do cabeçote, do gás relativamente quenteda câmara de descarta com o meio externo. A incorporaçãode uma primeira câmara de descarga 11 no cabeçote 6 e umapassagem por um orifício pequeno para uma segunda câmarade descarga 12 formada no interior do cabeçote 6 permiteuma atenuação de ruído e pulsação desejáveis à aplicaçãodos compressores com gás refrigerante a base de carbono,particularmente CO2, para refrigeração comercial. Aomesmo tempo, esta construção provê incremento da trocatérmica do gás relativamente quente da descarga com oambiente externo, diminuindo o superaquecimento doscomponentes internos do compressor, o que melhora aconfiabilidade do mesmo.

A provisão da tampa externa 30 resolve, de maneiraeconômica e confiável, a existência de vazamentos dofluido refrigerante pelas interfaces dos componentesexpostos ao ambiente externo à carcaça hermética 1,particularmente através da montagem do cabeçote 6 aobloco de cilindro 2.

Apesar de ter sido aqui ilustrada apenas umaconcretização exemplificativa da presente invenção, deveser entendido que poderão ser feitas alterações de formae de disposição dos elementos constitutivos sem que sefuja do conceito construtivo definido nas reivindicaçõesque acompanham o presente relatório.

Claims

1. - Arranjo construtivo para compressor hermético derefrigeração do tipo que compreende:- uma carcaça hermética (1);- um bloco de cilindro (2) definindo, em peça única, umaporção de carcaça (Ia) e um cilindro de compressão (3)tendo um extremo (3a), que é aberto para fora da carcaçahermética (1);- uma placa de válvulas (5) fechando o dito extremo (3a)do cilindro de compressão (3);- um cabeçote (6) fixado ao bloco de cilindro (2), sobrea placa de válvulas (5), de modo a definir, com essaúltima, pelo menos uma câmara de descarga (10) ,caracterizado pelo fato de o bloco de cilindro (2)incorporar uma projeção tubular (20) externa à carcaçahermética (1) e envolvendo, perifericamente, a placa deválvulas (5) e pelo menos parte do cabeçote (6), ditoarranjo compreendendo ainda uma tampa externa (30)hermeticamente fixada à projeção tubular (20), de modo adefinir, com esta última, um plenum de descarga (31)mantido em comunicação fluida com a câmara de descarga(10), sendo uma das partes definidas pela projeçãotubular (20) e pela dita tampa externa (30) provida deuma saida de gás refrigerante (40) aberta para o exteriorda carcaça hermética (1).

2. - Arranjo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o plenum de descarga (31) serdimensionado de modo a definir uma câmara abafadora deruidos.

3. - Arranjo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de a tampa externa (30) serprovida, em pelo menos parte de sua superfície externa,de aletas dissipadoras de calor (33).

4. - Arranjo, de acordo com a reivindicação 1 e sendo que aprojeção tubular (20) apresenta uma borda extrema livre(21), caracterizado pelo fato de a tampa externa (30)compreender um corpo tubular (32) fechado, em um extremo(33), por uma parede anterior (34) e tendo a bordaperiférica (36) de seu extremo oposto aberto (37), fixadaà borda extrema livre (21) da projeção tubular (20).

5. - Arranjo, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de a saida de gás refrigerante(40) ser provida radialmente na tampa externa (30),fixando o extremo de uma tubulação de descarga (50)externa à carcaça hermética (1).

6. - Arranjo, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de a fixação entre a projeçãotubular (20) e a tampa externa (30) ser por soldagem.

7. - Arranjo, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de a parede anterior (31) datampa extrema (30) externamente incorporar, em peçaúnica, uma pluralidade de aletas dissipadoras de calor(33).

8. - Arranjo, de acordo com a reivindicação 1 e sendo que aplaca de válvulas (5) é provida de um orifício dedescarga (5a), caracterizado pelo fato de o cabeçote (6)apresentar uma primeira e uma segunda câmara de descarga(11, 12), em comunicação fluida seqüencial, dita primeiracâmara de descarga (11) estando em comunicação fluidadireta com o orifício de descarga (5a) e dita segundacâmara de descarga (12) estando em comunicação fluidadireta com o plenum de descarga (31) da tampa externa(30).

9. - Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesanteriores, caracterizado pelo fato de o bloco decilindro (2) incorporar a projeção tubular (20) em peçaúnica.

10. - Arranjo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de a saída de gás refrigerante(40) fixar o extremo de uma tubulação de descarga externa(50) à carcaça hermética (1).