BRPI1005068A2 - compressor para refrigeraÇço e sistema de vÁlvulas para compressor - Google Patents

Abstract

COMPRESSOR PARA REFRIGERAÇçO E SISTEMA DE VÁLVULAS PARA COMPRESSOR. A presente invenção refere-se a um sistema de válvulas para compressores de refrigeração do tipo deslocamento, dotado de pistão com movimento alternativo e válvulas do tipo palheta flexível (2), sendo que a válvula de sucção (4) é formada por pelo menos duas palhetas (21,22) sobrepostas, de geometria semelhante, fixadas pela base, de forma que a extremidade móvel, que está sobre o orifício de sucção não apresentar vínculo mecânico entre as palhetas (21,22), permitindo deslizamento livre entre as palhetas. A invenção consiste em instalar essas palhetas sobrepostas (21,22), de maneira que durante o movimento de abertura da válvula ocorra um pequeno deslizamento relativo entre as palhetas, e que o atrito deste deslizamento cause efeito de amortecimento do movimento da válvula. Esse atrito entre as palhetas que formam a válvula de sucção se deve ao coeficiente de atrito entre os materiais das palhetas, pelo filme de óleo que fica alojado entre as lâminas e pela pressão relativa entre as palhetas devido ao movimento de flexão. Esse efeito de amortecimento do movimento da válvula de sucção permite que ela seja projetada de maneira a apresentar pouca força elástica e consequente facilidade para sua abertura, melhorando o fluxo de gás que enche o cilindro, sem que os efeitos negativos de abertura excessiva da válvula e oscilações aconteçam, melhorando a eficiência e a capacidade do compressor, e reduzindo a geração de ondas acústicas.

Description

Relatorio Descritivo da Patente de Invengao para "COMPRES- SOR PARA REFRIGERAgAO E SISTEMA DE VALVULAS PARA COM- PRESSOR".

A presente inven^ao refere-se a sistema e a um arranjo para sistema de valvulas.

DESCRICAO DO ESTADO DA TECNICA

Compressores hermeticos para refrigeragao, do tipo que usado pistao com movimento alternative), sao dotados de sistemas de valvulas for- mados por uma placa de valvulas com orificios para passagem do gas, e de valvulas do tipo palheta, formada por uma fina lamina de metal, flexivel, que assenta sobre ο orificio de passagem do gas permitindo a passagem do gas apenas em uma diregao.

a geometria dessas Iaminas garante ο fechamento do orificio, e que quando ocorre uma diferenga de pressao sobre a palheta numa diregao, de forma a veneer a forga elastica da palheta, a valvula se abre permitindo a passagem do gas. Se a pressao ocorrer no sentido oposto, a palheta fica assentada sobre ο orificio garantindo a vedagao.

Ocorre neste tipo de sistema de valvulas que durante ο funcio- namento do compressor, quando ha pressao no sentido de abrir a valvula, essa palheta abre e oscila entre uma posigao bastante aberta e uma posigao fechada ou quase fechada, devido as caracteristicas ressonantes formadas pela massa e a elasticidade dessa palheta, e a sua interagao dentro do gas. Essa oscilagao pode ser de grande amplitude, e com varios ciclos ao Iongo de um periodo de aspiragao do gas, causando uma dificuIdade para a pas- sagem do gas, pois a cada vez que a valvula procura completar um ciclo de sua oscilagao natural, tendendo a fechar, ocorre ο estrangulamento da pas- sagem do gas, ο que gera novamente um impulso de abertura pela forga causada pela diferenga de pressao. Segundo ο estado atual da tecnica, esse movimento de oscila-

?ao da valvula precisa ser minimizado para evitar que flexione demasiada-

mente e atinja a regiao de deformagao plastica, bem como para minimizar a amplitude da oscila?ao para evitar que colida com muita velocidade contra ο assento da placa, afetando confiabilidade e ruido. A amplitude desse movi- mento da valvula precisa, principalmente, ser minimizado para que evite ο estrangulamento do gas durante ο ciclo de aspiragao do compressor, pois isso leva a redupao do enchimento do cilindro, perdas por turbulencia, que reduzem a eficiencia do compressor. Na tecnica atual, a amplitude desse movimento e controlado por dispositivos do tipo batentes (vide alguma refe- rencia) que Iimitam ο curso da valvula, mas sao de dificil implementa^ao na valvula de suc?ao do compressor, por se Iocalizar na regiao interna ao cilin- dro, no espago reservado para ο movimento do pistao. Outra tecnica usada para Iimitar a amplitude do movimento e conferir robustez para as valvulas e usar Iaminas mais espessas para formar a palheta da valvula, mas essa al- ternativa dificulta a abertura da valvula, restringindo ο fluxo de gas, trazendo perdas de eficiencia. Outra tecnica ainda, para Iimitar a amplitude de movi- mento das valvulas, especialmente da valvula de sucgao, e adequar ο proje- to da camara de suc?ao de forma a interagir com a valvula. Essa camara de sucgao consiste em um elemento acoplado a placa de valvulas, por onde passa todo ο gas que segue para ο orificio de sucgao do gas, sendo constru- ido normalmente de plastico, cumprindo a fungao de isolar termicamente ο gas que entra no cilindro, e filtrando acusticamente ο ruido que e gerado pe- Io movimento da valvula de sucgao. Essa camara e construida de forma a restringir em certo grau a passagem do gas, ο que ajuda a restringir a ampli- tude do movimento da valvula, e tambem tern sua geometria projetada para que a resposta acCistica dessa camara esteja sintonizada de maneira a inte- ragir como ο movimento da valvula, restringindo a amplitude do seu movi- mento. Essa tecnica usada tem tambem a desvantagem de restringir em cer- to grau a passagem do gas pela camara, prejudicando a eficiencia do com- pressor.

OBJETIVOS DA INVENCAO Portanto e um primeiro objetivo dessa invengao ρ rover um sis-

tema de valvulas que melhore a eficiencia do compressor.

Outro objetivo e permitir melhor passagem de gas, aumentando a capacidade do compressor.

E tambem outro objetivo desta invengao reduzir ο esforgo sobre a lamina da valvula, evitando redugao de sua confiabilidade.

E ainda outro objetivo desta invengao prover um sistema de val- vulas que gere menos ruido aciistico. BREVE DESCRICAO DA INVENCAO

Os objetivos da invengao sao atingidos atraves de um sistema de valvulas construido de forma que a palheta da valvula de sucgao seja formada por pelo menos 2 Iaminas sobrepostas, cada qual sustentada indi- vidualmente, sem qualquer ponto de vinculagao entre elas, podendo deslizar Iivremente uma em relagao a outra, havendo entre elas apenas uma pelicula de oleo formada e retida naturalmente, conferindo um efeito de atrito viscoso entre as laminas, cuja forga de oposigao ao movimento relativo de desliza- mento aumenta com a velocidade de deslizamento entre elas. Esse sistema confere um efeito de amortecimento dinamico para ο movimento de oscila- gao da valvula, diminuindo sua amplitude de oscilagao significativamente. Esse efeito de amortecimento faz com que a valvula possa ser projetada de forma a apresentar pouca rigidez e pouca massa, permitindo que abra facil- mente quando do inicio do periodo de aspiragao do gas, evite abertura ex- cessiva, e permanecendo aberta ao Iongo de todo periodo sem dificultar a passagem do gas, permitindo maior capacidade de refrigeragao e maior efi- ciencia energetica.

DESCRICAO RESUMIDA DOS DESENHQS

A presente invengao sera, a seguir, mais detalhadamente descri- ta com base em figuras:

Figura 1 - Vista explodida do conjunto placa, e valvula de suc- gao (palheta ou inteiriga), mostrando 2 valvulas de sucgao, caracterizando a invengao.

Figura 2 - Vista explodida do conjunto placa, e valvula de sucgao (palheta ou inteiriga), mostrando 1 valvulas de sucgao, caracterizando a tec- nica atual.

Figura 3 - Vista em corte da valvula de sucgao com duas Iami- nas sobre postas, na posigao (a) assentada no orificio, e na posigao (b) a- berta, indicando para a posigao (b) ο detalhe de deslocamento longitudinal de uma palheta sobre a outra.

Figura 4 - Grafico da posigao de abertura ao Iongo do tempo da valvula de sucgao normal (1 palheta), sobreposto ao grafico da posigao χ tempo para a valvula com duas laminas, caracterizando ο efeito de amorte- cime 门 to.

DESCRICAO DETALHADA DAS FIGURAS E DA INVENCAO

A invengao consiste em um sistema de valvulas para compres- sores de refrigeragao do tipo deslocamento, dotado de pistao com movimen- to alternative) e valvulas do tipo palheta fIexivel, sendo que a valvula de suc- gao e formada por pelo menos duas palhetas sobrepostas, de geometria semelhante, fixadas pela base, de forma que a extremidade movel, que esta sobre ο orificio de sucgao nao apresentar vinculo mecanico entre as palhe- tas, permitindo deslizamento Iivre entre as palhetas. A invengao consistem em instalar essas palhetas sobrepostas, de maneira que durante ο movimen- to de abertura da valvula ocorra um pequeno deslizamento relativo entre as palhetas, e que ο atrito deste deslizamento cause efeito de amortecimento do movimento da valvula. Esse atrito entre as palhetas que formam a valvula de sucgao se deve ao coeficiente de atrito entre os materials das palhetas, pelo filme de oleo que fica alojado entre as laminas e pela pressao relativa entre as palhetas devido ao movimento de flexao. Esse efeito de amorteci- mento do movimento da valvula de sucgao permite que ela seja projetada de maneira a apresentar pouca forga elastica e consequente facilidade para sua abertura, melhorando ο fluxo de gas que enche ο cilindro, sem que os efeitos negativos de abertura excessiva da valvula e oscilag5es acontegam, melho- rando a eficiencia e a capacidade do compressor, e reduzindo a geragao de ondas aciisticas.

De acordo com a figura 1, ο invento e constituido de uma placa de valvula (3) contendo pelo menos um orificio (4) de sucgao do gas, e cons- tituido de pelo menos de duas palhetas (12) e (11) sobrepostas de maneira

que elas tenham contato entre si ao Iongo da maior parte possivel de sua superficie, permitindo que se desenvolva atrito ao movimento relativo (31 e 32 na figura 3) de deslizamento das palhetas. Esse atrito de deve ao coefici- ente de atrito entre as superficies das palhetas, bom como pelo atrito visco- so determinado pela presenga de oleo Iubrificante do compressor entre as palhetas.

A figura 2 representa um sistema de valvulas de acordo com a tecnica atual, formado por uma placa de valvulas (3) contendo um orificio (4) de sucgao do gas, e de uma Onica palheta (1) da valvula de sucgao, sendo que sua massa e elasticidade formam um sistema ressonante mola-massa, que apresenta uma frequencia natural de osciIagao (43 da figura 4), e que se manifestara a cada ciclo (figura 4) de aspiragao do gas refrigerante, atrapa- Ihando a passagem do gas, e estressando a palheta pela grande amplitude (41 da figura 4) de oscilagao determinada pelo movimento oscilatorio.

Na figura 3 e destacado ο comportamento das palhetas (11 e 12， e 21 e 22) que formam a valvula de sucgao. As palhetas (11 e 1.2) na sua posi?ao fechada, assentadas sobre ο orificio de sucgao (4), e as palhetas (21 e 22) na sua posigao aberta, quando ο ciclo de aspiragao do gas esta ocorrendo. Observa-se que as palhetas (21 e 22) apresentam um desloca- mento relativo (31 e 32)，devido a curvatura das palhetas e pelo fato de esta- rem vinculadas mecanicamente (15) na extremidade oposta ao orificio (4) de sucgao, provocando ο deslizamento das palhetas entre si, movimento este que oferece resistencia devido ao atrito entre as palhetas. Este atrito sera um efeito misto entre ο atrito viscoso devido ao oleo que permanece entre as laminas, e ο atrito das superficies das palhetas que apresentam contato en- tre as suas superficies.

Na figura 4 esta ilustrado ο movimento de abertura da valvula de sucgao ao Iongo do tempo, para a tecnica atual (41) e para a invengao (50), onde e observada a diferenga na amplitude da abertura da valvula, sendo que a amplitude no caso da valvula com amortecimento causado pelo atrito entre as laminas ser bem menor, mas suficiente para alcangas a abertura (A2) que permite plena passagem do gas. Devido a ausencia de oscilagoes

(43) de grande amplitude, havera mais na media uma area efetiva de passa- gem do gas maior ao Iongo do ciclo de aspiragao do gas. Na figura 4 ainda, observa-se a amplitude de abertura minima (A1), alcangada pela valvula pe- Io movimento (41) da valvula na tecnica atual, que e muito pequeno e restri- tivo a passagem do gas, causando estrangulamento da passagem algumas vezes ao Iongo do ciclo de aspiragao do gas. Tambem e observado a ampli- tude (A2), na qual a palheta estara aberta de forma a permitir plena passa- gem do gas, sem oferecer mais restrigao relevante. E observada tambem a amplitude elevada (A3), que e alcangada pela valvula na tecnica atual, e que esta bem alem da abertura suficiente (A2), e que causa tens5es mecanicas desnecessarias, e fazem com que ο movimento oscilatorio (43) ocorra, Ie- vando a valvula a alcangar uma abertura minima (44) que imp5e restrigao a passagem do gas.

Nesta figura 4 ainda observa-se ο ciclo de aspiragao do gas, que inicia no momento (40) em que ο gas no interior do cilindro alcanga pressao inferior ao gas que esta imediatamente do outro Iado da valvula de sucgao, provocando sua abertura, ciclo este que termina no momento (42) quando ο pistao deixa de se deslocar e a valvula busca sua posigao de fechamento definido pelas caracteristicas construtivas.

Nesta figura 4，segundo a tecnica proposta nesta invengao, ο movimento das palhetas (11 e 12) sobrepostas, devido ao movimento relati- vo entre elas e ο atrito que existe opondo-se a esse movimento, gera um movimento (50) de abertura que apresenta muito pouca oscilagao devido ao amortecimento que esse atrito causa, absorvendo a energia acumulada no sistema mola-massa da palheta, e que provoca uma abertura dessa valvula numa amplitude proxima a de plena passagem do gas (A2), e dessa forma evita que ocorram aberturas exageradas e restripoes a passagem do gas, permitindo menor restri^ao ao gas ao Iongo do ciclo de aspiragao quando comparado a uma valvula construfda segundo tecnica atual. CQNCRETIZACAO PREFERENCIAL INVENCAO A presente invengao refere-se a um sistema de valvulas para

compressores de refrigeragao do tipo deslocamento, dotado de pistao com

movimento alternative) e valvulas do tipo palheta flexivel, sendo que a valvula de sucgao e formada por pelo menos duas palhetas sobrepostas, de geome- tria semelhante, fixadas pela base, de forma que a extremidade movel, que esta sobre ο orificio de sucgao nao apresentar vinculo mecanico entre as palhetas, permitindo deslizamento Iivre entre as palhetas. A invengao consis- tern em instalar essas palhetas sobrepostas, de maneira que durante ο mo- vimento de abertura da valvula ocorra um pequeno deslizamento relativo entre as palhetas, e que ο atrito deste deslizamento cause efeito de amorte- cimento do movimento da valvula. Esse atrito entre as palhetas que formam a valvula de sucgao se deve ao coeficiente de atrito entre os materials das palhetas, pelo filme de oleo que fica alojado entre as Iaminas e pela pressao relativa entre as palhetas devido ao movimento de flexao. Esse efeito de amortecimento do movimento da valvula de sucgao permite que ela seja pro- jetada de maneira a apresentar pouca forga elastica e consequente facilida- de para sua abertura, melhorando ο fluxo de gas que enche ο cilindro, sem que os efeitos negativos de abertura excessiva da valvula e oscilagoes acon- tegam, melhorando a eficiencia e a capacidade do compressor, e reduzindo

a geragao de ondas acCisticas.

Claims (5)

1. Compressor para refrigeragao, do tipo deslocamento, conten- do mecanismo de acionamento do pistao com movimento alternative)，pistao, cilindro, placa de vaIvulas (3) compreendendo ao menos uma valvula de suc?ao (21,22), do tipo palheta fIexivel, caracterizado pelo fato da valvula de sucgao (21,22) ser formada por pelo menos duas palhetas sobrepostas, des- Iizantes entre si, permitindo contato ao Iongo da maior parte possivel de sua superficie, sendo as palhetas fixadas pela base, e desvinculadas na extre- midade que se move.

2. Compressor para refrigeragao de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado pelo fato das palhetas (21,22) terem geometrias semelhan- tes entre si.

3. Compressor de acordo com 1, caracterizado pelo fato da pa- lheta sobreposta (21,22) ter espessura reduzida.

4. Compressor de acordo com 1, caracterizado pelo fato de um filme de oleo Iubrificante do compressor estar presente entre as laminas.

5. Valvula de compressor para refrigeragao, caracterizada pelo fato de ser formada por pelo menos duas palhetas sobrepostas, deslizantes entre si, permitindo contato ao Iongo da maior parte possivel de sua superfi- cie, sendo as palhetas fixadas pela base, e desvinculadas na extremidade que se move.