BRPI1100416A2 - COMPRESSOR COOLING SYSTEM USING PRE-CONDENSER, AND COMPRESSOR PROVIDED OF COOLING SYSTEM - Google Patents

COMPRESSOR COOLING SYSTEM USING PRE-CONDENSER, AND COMPRESSOR PROVIDED OF COOLING SYSTEM Download PDF

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BRPI1100416A2
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Abstract

SISTEMA DE RESFRIAMENTO DE COMPRESSORES UTILIZANDO PRÉ-CONDENSADOR, E COMPRESSOR PROVIDO DE SISTEMA DE RESFRIAMENTO. A presente invenção pertencente ao campo dos equipamentos para refrigeração e foi desenvolvida para permitir uma construção e operação inédita, e mais eficiente que a conseguida com o uso dos similares existentes. É compreendida por um compressor (1) compreendido por uma carcaça (2) no interior da qual se localiza um cilindro de compressão (3), sendo que da carcaça (2) se projeta um passador de entrada (5) proveniente de um evaporador e um passador de descarga (6) que conduz o fluido para um condensador; pelo menos um pré-condensador (7) associado ao compressor (1), sendo o pré-condensador (7) alimentado por uma tubulação (8) proveniente do cilindro de compressão (3) localizado no interior do compressor (1), e provido de um passador de saída (11); e um trocador de calor (91) solidário à região externa do compressor (1) e cooperante com o pre-condensador (7) por meio do passador de saída (11) do pré-condensador (7), sendo que o trocador de calor (91) compreende tubos presos aoredor da carcaça (2) do compressor (1).COMPRESSOR COOLING SYSTEM USING PRE-CONDENSER, AND COMPRESSOR PROVIDED OF COOLING SYSTEM. The present invention pertains to the field of refrigeration equipment and has been developed to allow for unprecedented construction and operation, and more efficient than that achieved with the use of similar ones. It is comprised of a compressor (1) comprised of a housing (2) within which a compression cylinder (3) is located, and the housing (2) projects an inlet dowel (5) from an evaporator and a discharge pass (6) which conducts fluid to a condenser; at least one pre-condenser (7) associated with the compressor (1), the pre-condenser (7) being fed by a pipe (8) from the compression cylinder (3) located inside the compressor (1), and provided from an outlet dowel (11); and a heat exchanger (91) integral with the external region of the compressor (1) and cooperating with the pre-condenser (7) by means of the pre-condenser output pass (11), the heat exchanger being (91) comprises pipes attached to the housing (2) of the compressor (1).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE RESFRIA- MENTO DE COMPRESSORES UTILIZANDO PRÉ-CONDENSADOR, E COMPRESSOR PROVIDO DE SISTEMA DE RESFRIAMENTO".Report of the Invention Patent for "COMPRESSOR COOLING SYSTEM USING PRE-CONDENSER, AND COMPRESSOR PROVIDED FOR COOLING".

Campo da InvençãoField of the Invention

A presente invenção se refere a um sistema de resfriamento de compressores -The present invention relates to a compressor cooling system.

mais especificamente de microcompressores - utilizando pré-condensador, o qual pertence ao campo dos equipamentos para refrigeração e foi desenvolvido para permitir uma opera- ção mais eficiente que a conseguida com o uso dos sistemas conhecidos.more specifically microcompressors - using pre-condenser, which belongs to the field of refrigeration equipment and is designed to allow more efficient operation than is achieved using known systems.

Fundamentos da Invenção Conforme é do conhecimento da técnica, o ciclo de refrigeração geralmente éBackground of the Invention As is well known in the art, the refrigeration cycle is generally

composto por um compressor que transforma gás a baixa pressão em gás com alta pres- são e alta temperatura que se dirige para um condensador, no qual tal gás transforma-se em líquido sub-resfriado de alta pressão que segue, então, para um dispositivo de expan- são que reduz a pressão do fluido para encaminhá-lo para o evaporador que transformará o líquido sub-resfriado em vapor saturado a baixa pressão, para posteriormente ser condu- zido pela linha de sucção para adentrar novamente no compressor e iniciar um novo ciclo de refrigeração.Composed of a compressor that transforms low-pressure gas into high-pressure, high-temperature gas that travels to a condenser, in which such gas becomes a high-pressure subcooled liquid, which then flows into a device. expansion pressure that reduces the fluid pressure to direct it to the evaporator which will transform the subcooled liquid into low pressure saturated steam, to be later driven through the suction line to re-enter the compressor and start a new one. refrigeration cycle.

Devido às suas características de operação, os compressores normalmente consti- tuem a parte mais quente de um sistema de refrigeração, sendo que sua temperatura é função da temperatura ambiente onde o sistema se encontra. Ocorre, porém, que as tem- peraturas internas dos compressores possuem limites que podem ser extrapolados caso a temperatura ambiente seja muito alta e, além disso, a temperatura de operação do com- pressor influencia também no projeto dos mancais que serão utilizados com o mesmo - os quais devem ser submetidos a severos testes de aprovação para suportarem a operação em tais condições. Ademais, uma grande parcela da ineficiência do compressor está asso- ciada ao conseqüente superaquecimento do gás refrigerante durante o seu trajeto entre o passador de sucção e o cilindro de compressão, bem como ao aquecimento do refrigerante durante sua compressão.Due to their operating characteristics, compressors are usually the warmest part of a refrigeration system, and their temperature is a function of the ambient temperature where the system is located. However, the internal temperatures of the compressors have limits that can be exceeded if the ambient temperature is too high and, in addition, the operating temperature of the compressor also influences the design of the bearings that will be used with it. - which must undergo severe approval tests to support operation under such conditions. In addition, a large part of the compressor inefficiency is associated with the consequent overheating of the refrigerant gas during its travel between the suction frame and the compression cylinder, as well as the heating of the refrigerant during its compression.

O aquecimento do refrigerante no caminho de sucção é ocasionado pelas trocas de calor com os componentes do compressor, que estão mais quentes do que o fluido re- frigerante. Já o aquecimento do refrigerante no processo de compressão ocorre principal- mente devido à adição de trabalho imposto pelo pistão e também, por uma parcela de calor proveniente das paredes do cilindro nos instantes iniciais de compressão.The refrigerant heating in the suction path is caused by heat exchanges with the compressor components, which are hotter than the refrigerant. Heating of the refrigerant in the compression process is mainly due to the addition of work imposed by the piston and also by a portion of heat coming from the cylinder walls in the initial moments of compression.

Em relação ao aquecimento durante a compressão, a partir do momento em que a temperatura do refrigerante supera a temperatura das paredes do cilindro, este aquecimen- to poderia ser evitado caso a troca de calor entre a parede e o cilindro fosse intensificada. Porém, como a compressão é muito rápida e a área e troca de calor é pequena, a transfe- rência de calor é insuficiente para evitar o aquecimento, resultando em valores de tempera- tura do refrigerante elevados no final da compressão. Além disso, a temperatura das pare- des do cilindro é elevada, o que alonga o tempo de aquecimento do refrigerante ao longo do ciclo de compressão.With respect to heating during compression, once the refrigerant temperature exceeds the cylinder wall temperature, this heating could be avoided if the heat exchange between the wall and the cylinder was intensified. However, because compression is very fast and the area and heat exchange is small, heat transfer is insufficient to prevent heating, resulting in high refrigerant temperature values at the end of compression. In addition, the temperature of the cylinder walls is high, which lengthens the refrigerant warm-up time over the compression cycle.

Como conseqüência do aquecimento do refrigerante durante a compressão, o re-As a consequence of the refrigerant heating during compression, the

frigerante aquecido se torna a maior fonte de calor do compressor, sendo o principal res- ponsável pelo aquecimento dos componentes do compressor e, por conseqüência, do a- quecimento do refrigerante ao longo do caminho de sucção. Logo, soluções efetivas que possibilitem o resfriamento do refrigerante durante o seu processo de compressão ou que reduzam a temperatura do gás após a compressão (redução da fonte de calor), terão im- pacto sobre a eficiência de compressão e, por conseqüência, impactarão sobre as perdas devido ao superaquecimento do refrigerante durante a sucção.Heated refrigerant becomes the major source of heat for the compressor and is primarily responsible for heating the compressor components and, consequently, for heating the refrigerant along the suction path. Therefore, effective solutions that allow refrigerant to cool during its compression process or reduce gas temperature after compression (heat source reduction) will have an impact on compression efficiency and therefore impact on losses due to refrigerant overheating during suction.

Algumas soluções tecnológicas foram desenvolvidas visando atingir a esse objeti- vo; dentre elas a revelada no documento EP0173013, que prevê a utilização de um troca- dor de calor externo localizado na linha de sucção do sistema para reduzir a temperatura do gás antes de sua entrada no compressor sem, no entanto, prever nenhuma forma de atenuação do aquecimento do gás que ocorre durante a etapa de compressão.Some technological solutions have been developed to achieve this goal; among them that disclosed in EP0173013, which provides for the use of an external heat exchanger located in the suction line of the system to reduce the gas temperature prior to its entry into the compressor without, however, providing for any form of attenuation of the gas. heating of the gas that occurs during the compression step.

Por outro lado, o documento US4936112 descreve um compressor provido apenas de um trocador de calor interno constituído por uma pluralidade de placas resistivas solda- das entre si (ou eventualmente uma bobina) visando, exclusivamente, reduzir a temperatu- ra do motor do compressor.On the other hand, US4936112 describes a compressor provided only with an internal heat exchanger consisting of a plurality of resistive plates welded together (or possibly a coil) solely for the purpose of reducing the compressor motor temperature.

O documento JP5209596 descreve um compressor do tipo rotativo dotado de um elemento denominado "precooler" para resfriar o gás comprimido que sai do compressor e redirecioná-lo de volta para o interior do mesmo visando reduzir a temperatura interna do compressor por meio desse gás de temperatura atenuada - o que apresenta limitações de eficiência, em função da alta temperatura atingida pelo equipamento durante a operação. Analogamente o documento US5439358 descreve a utilização de dutos de recirculação de gás associados a um manifold dotado de uma pluralidade de trocadores de calor que, no entanto, não atenuam efetivamente a temperatura do próprio compressor do qual parte o ar que segue para tais dutos.JP5209596 describes a rotary type compressor having an element called a "precooler" to cool the compressed gas leaving the compressor and redirecting it back into the compressor to reduce the internal temperature of the compressor by means of this temperature gas. attenuated - which presents efficiency limitations due to the high temperature reached by the equipment during operation. Similarly, US5439358 describes the use of gas recirculation ducts associated with a manifold having a plurality of heat exchangers which, however, do not effectively attenuate the temperature of the compressor itself from which air flows to such ducts.

Nota-se, portanto, que as soluções empregadas no atual estado da técnica visam a redução da temperatura do gás sem prever, no entanto, meios para resfriamento adicio- nal e simultâneo do próprio equipamento compressor de forma mais direta e eficaz.It is noted, therefore, that the solutions employed in the current state of the art aim to reduce the gas temperature without providing, however, means for additional and simultaneous cooling of the compressor equipment itself more directly and effectively.

Objetivos da InvençãoObjectives of the Invention

Tendo em vista tais inconvenientes e no propósito de solucioná-los, é um dos obje-In view of these drawbacks and in order to solve them, it is one of the objec-

tivos da presente invenção apresentar um sistema de resfriamento que visa retirar calor da superfície do compressor, de forma a diminuir a temperatura do gás ao longo do processo de compressão.It is an object of the present invention to provide a cooling system to remove heat from the compressor surface in order to decrease the gas temperature throughout the compression process.

Outro objetivo da invenção é prover um sistema de resfriamento capaz de diminuir o superaquecimento do gás no caminho da sucção de forma simultânea ao resfriamento do próprio compressor, por meio da utilização de um trocador de calor externo que tem o papel de rejeitar o calor do fluido comprimido para o meio externo, funcionando como um pré- condensador.Another object of the invention is to provide a cooling system capable of decreasing gas overheating in the suction path at the same time as cooling the compressor itself by using an external heat exchanger that has the role of rejecting the heat of the fluid. compressed to the outside, acting as a pre-condenser.

O sistema apresentado prevê ainda a existência de um trocador de calor externo, envolto no compressor, que é muito efetivo devido ao processo evaporativo do fluido bifási- co e ao mecanismo de transferência de calor por condução no componente a ser resfriado. Com isso, se estabelece a temperatura superficial do compressor (e conseqüentemente de seus componentes internos) próxima a temperatura de saturação do pré-condensador, via- bilizando o funcionamento do compressor para altas temperaturas ambiente.The presented system also foresees the existence of an external heat exchanger, enclosed in the compressor, which is very effective due to the evaporative process of the biphasic fluid and the conduction heat transfer mechanism in the component to be cooled. This sets the compressor's surface temperature (and consequently its internal components) close to the pre-condenser saturation temperature, enabling compressor operation for high ambient temperatures.

É também outro dentre os objetivos da presente invenção revelar um sistema de resfriamento de compressores passível de diminuir as perdas de produtividade por supera- quecimento na sucção, além de aumentar a eficiência energética do compressor.It is also another object of the present invention to disclose a compressor cooling system capable of reducing productivity losses due to suction overheating, as well as increasing the energy efficiency of the compressor.

Sumário da InvençãoSummary of the Invention

A presente invenção atinge os objetivos acima por meio de um sistema de resfria- mento de compressores utilizando pré-condensador que, segundo a concretização prefe- rencial da presente invenção, compreende: um compressor compreendido por uma carcaça no interior da qual se localiza um cilindro de compressão, sendo que da carcaça se projeta um passador de entrada proveniente de um evaporador e um passador de descarga que conduz o fluido para um condensador; um pré-condensador associado ao compressor, sen- do o pré-condensador alimentado por uma tubulação proveniente do cilindro de compres- são localizado no interior do compressor, e provido de um passador de saída; e um troca- dor de calor solidário à região externa do compressor e cooperante com o pré-condensador por meio do passador de saída do pré-condensador.The present invention achieves the above objectives by means of a pre-condenser compressor cooling system which according to the preferred embodiment of the present invention comprises: a compressor comprised of a housing within which a cylinder is located compression, wherein an inlet dowel from an evaporator and a discharge dowel that conducts fluid to a condenser is projected from the housing; a pre-condenser associated with the compressor, the pre-condenser fed by a pipe from the compression cylinder located inside the compressor, and provided with an outlet dowel; and a heat exchanger integral with the external region of the compressor and cooperating with the pre-condenser by means of the pre-condenser outlet pass.

De acordo com uma concretização preferencial da presente invenção, o referido trocador de calor externo compreende tubos presos ao redor da carcaça do compressor ou microcompressor.According to a preferred embodiment of the present invention, said external heat exchanger comprises tubes attached around the compressor or microcompressor housing.

Opcionalmente, o sistema apresentado poderá operar em série, juntamente comOptionally, the system presented may operate in series along with

um trocador de calor interno adicional localizado no compressor e cooperante com o pré- condensador por meio de um tubo-mola conectado à extremidade do passador de saída do pré-condensador, sendo tal trocador de calor interno localizado no interior da carcaça e posicionado junto a uma parte quente do compressor - preferencialmente junto do cilindro de compressão ou da tampa do cilindro de compressão, quando houver -, sendo que dito trocador de calor interno recebe o fluido proveniente do pré-condensador ou trocador de calor externo por meio de um tubo-mola conectado à extremidade do passador de saída do pré-condensador, e conduz o fluido nele processado para o passador de descarga por meio de um tubo-mola de saída.an additional internal heat exchanger located on the compressor and cooperating with the pre-condenser by means of a spring tube connected to the end of the pre-condenser outlet dowel, such internal heat exchanger being located within the housing and positioned close to a hot part of the compressor - preferably near the compression cylinder or compression cylinder cover, if any - said internal heat exchanger receiving fluid from the pre-condenser or external heat exchanger via a spring connected to the end of the pre-condenser outlet dowel, and conducts the fluid processed therein to the discharge dowel by means of an outlet spring tube.

A presente invenção compreende ainda um compressor provido de sistema de res- friamento que contem: um compressor ou microcompressor compreendido por uma carcaça no interior da qual se localiza um cilindro de compressão, sendo que da carcaça se projeta um passador de entrada proveniente de um evaporador e um passador de descarga que conduz o fluido para um condensador; pelo menos um pré-condensador associado ao com- pressor, sendo o pré-condensador alimentado por uma tubulação proveniente do cilindro de compressão localizado no interior do compressor, e provido de um passador de saída; e um trocador de calor localizado ao longo da região externa do compressor e cooperante com o pré-condensador por meio do passador de saída do pré-condensador.The present invention further comprises a compressor provided with a cooling system which comprises: a compressor or microcompressor comprised of a housing within which a compression cylinder is located, and of the housing a protruding inlet from an evaporator is projected. and a discharge pass conducting fluid to a condenser; at least one pre-condenser associated with the compressor, the pre-condenser being fed by a pipe from the compression cylinder located inside the compressor and provided with an outlet dowel; and a heat exchanger located along the outer region of the compressor and cooperating with the pre-condenser via the pre-condenser outlet pass.

Em uma modalidade possível da presente invenção, tal compressor provido de sis- tema de resfriamento pode compreender também pelo menos um trocador de calor interno localizado no compressor e cooperante com o pré-condensador por meio de um tubo-mola conectado à extremidade do passador de saída do pré-condensador.In a possible embodiment of the present invention, such a compressor provided with cooling system may also comprise at least one internal heat exchanger located on the compressor and cooperating with the pre-condenser by means of a spring tube connected to the end of the heat exchanger. pre-condenser output.

Os referidos objetivos são atingidos, portanto, por um sistema de resfriamento de compressores que compreende meios para reduzir as temperaturas das fontes de calor do equipamento compressor e, assim, reduzir a temperatura inicial de compressão e melhorar a eficiência de compressão. Descrição Resumida dos DesenhosSaid objectives are thus achieved by a compressor cooling system comprising means for reducing the temperatures of the heat sources of the compressor equipment and thus reducing the initial compression temperature and improving the compression efficiency. Brief Description of the Drawings

As figuras mostram:The figures show:

Figura 1 - mostra uma figura em perspectiva esquemática mostrando um com- pressor cooperante com um pré-condensador e um trocador de calor externo construído segundo uma concretização preferencial da presente invenção. Figura 2 - mostra um diagrama ilustrando, de forma esquemática, um sistema deFigure 1 shows a schematic perspective figure showing a cooperating compressor with a pre-condenser and an external heat exchanger constructed according to a preferred embodiment of the present invention. Figure 2 - shows a diagram illustrating, schematically, a system of

refrigeração construído segundo a concretização preferencial da presente invenção ilustra- da na Figura 1.refrigeration constructed in accordance with the preferred embodiment of the present invention illustrated in Figure 1.

Figura 6 - mostra, em perspectiva esquemática, a concretização descrita no dia- grama da Figura 5Figure 6 - shows, in schematic perspective, the embodiment described in the diagram of Figure 5

Figura 3 - mostra, em elevação, um trocador de calor associado a um compressorFigure 3 - shows, in elevation, a heat exchanger associated with a compressor

construído segundo a concretização preferencial da presente invenção.constructed according to the preferred embodiment of the present invention.

Figura 4 - mostra uma vista em planta do equipamento ilustrado na Figura 3.Figure 4 - shows a plan view of the equipment illustrated in Figure 3.

Figura 5 - mostra uma vista em elevação com corte longitudinal parcial de uma modalidade alternativa de compressor provido de sistema de refrigeração, o qual é adicio- nalmente provido de trocador de calor interno acoplado à tampa do cilindro do compressor.Figure 5 shows a partial longitudinal elevation elevation view of an alternative compressor mode provided with a cooling system which is additionally provided with an internal heat exchanger coupled to the compressor cylinder cover.

Figura 6 - mostra um corte transversal parcial e esquemático da Figura 5 demons- trando uma segunda modalidade possível para a invenção, na qual o trocador de calor in- terno está acoplado ao cilindro do compressor.Figure 6 shows a schematic partial cross-section of Figure 5 demonstrating a second possible embodiment of the invention in which the internal heat exchanger is coupled to the compressor cylinder.

Descrição Detalhada da InvençãoDetailed Description of the Invention

A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base nos exemplos de execução representados nos desenhos apensos.The present invention will hereinafter be described in more detail based on the exemplary embodiments shown in the accompanying drawings.

Conforme o ilustrado na Figura 1, o sistema de resfriamento de compressores utili-As shown in Figure 1, the compressor cooling system used

zando trocador de calor e pré-condensador objeto da presente invenção é compreendido por: um compressor 1 associado a um pré-condensador 7, e a um trocador de calor 91 lo- calizado na carcaça 2 do compressor 1 e cooperante com o pré-condensador 7.The heat exchanger and pre-condenser object of the present invention comprises: a compressor 1 associated with a pre-condenser 7, and a heat exchanger 91 located in the housing 2 of compressor 1 and cooperating with the pre-condenser 7

A Figura 5 demonstra detalhadamente que o compressor 1 é compreendido por uma carcaça 2 no interior da qual se localiza um cilindro de compressão 3 e sua respectiva tampa 4 - exceto para o caso de utilização de microcompressores, que não possuem tampa interna - sendo que da carcaça 2 se projeta um passador de entrada 5 proveniente de um evaporador (não mostrado), e um passador de descarga 6 que conduz o fluido já compri- mido e processado para um condensador (não mostrado), sendo o compressor 1 provido ainda de tubulações (ou passadores) 8 e 1 de interligação com o pré-condensador 7 com o qual coopera, sendo o pré-condensador 7 alimentado por uma tubulação 8 proveniente do cilindro de compressão 3 localizado no interior do compressor 1, -como pode ser melhor observado por meio das figuras 5 e 6.Figure 5 shows in detail that compressor 1 is comprised of a housing 2 within which is a compression cylinder 3 and its respective cover 4 - except for the use of microcompressors, which do not have an internal cover - and that housing 2 projects an inlet dowel 5 from an evaporator (not shown), and a discharge dowel 6 which conducts the already compressed and processed fluid to a condenser (not shown), with compressor 1 still provided with piping (or dowels) 8 and 1 interconnecting with the pre-condenser 7 with which it cooperates, the pre-condenser 7 being fed by a pipe 8 from the compression cylinder 3 located inside the compressor 1, as can best be seen. 5 and 6.

Segundo a concretização preferencial da presente invenção ilustrada nas Figuras 1 e 2, o trocador de calor 91 é constituído por tubos dispostos ao redor da carcaça do com- pressor ou microcompressor 1, revestindo-a de forma total ou parcial.According to the preferred embodiment of the present invention illustrated in Figures 1 and 2, the heat exchanger 91 consists of tubes arranged around the housing of the compressor or microcompressor 1, covering it in whole or in part.

Segundo tal construção, como o pré-condensador 7 trabalha na mesma tempera- tura do condensador do sistema de refrigeração, garante-se que o compressor 1 revestido pelo trocador de calor 91 terá uma temperatura baixa próxima da temperatura de conden- sação, graças à troca de calor por evaporação que ocorre nos tubos 91 dispostos ao redor do compressor 1.According to this construction, since the pre-condenser 7 works at the same temperature as the condenser of the cooling system, it is ensured that the compressor 1 coated by the heat exchanger 91 will have a low temperature close to the condensing temperature, thanks to the evaporative heat exchange that occurs in the pipes 91 arranged around the compressor 1.

Cabe salientar que tanto o sistema de resfriamento de compressor quãnío o pró- prio compressor provido de sistema de resfriamento podem compreender um trocador de calor adicional 9 posicionado no interior do compressor 1, operando em série com o troca- dor de calor 91 e com o pré-condensador 7.It should be noted that both the compressor cooling system and the compressor provided with the cooling system itself may comprise an additional heat exchanger 9 positioned within the compressor 1 operating in series with the heat exchanger 91 and the heat exchanger 91. pre-condenser 7.

Tal trocador de calor interno 9 adicional preferivelmente deverá ser posicionado no in- terior da carcaça 2 junto a uma parte quente do compressor 1, sendo que o trocador de calor interno 9 recebe o fluido proveniente do pré-condensador 7 por meio de um tubo-mola 10 co- nectado à extremidade do passador de saída 11 do pré-condensador 7, e conduz o fluido nele processado para o passador de descarga 6 por meio de um tubo-mola de saída 12.Such an additional internal heat exchanger 9 should preferably be positioned inside the housing 2 next to a hot portion of the compressor 1, with the internal heat exchanger 9 receiving the fluid from the pre-condenser 7 by means of a tube. spring 10 is connected to the outlet pass end 11 of the pre-condenser 7, and conducts the processed fluid therein to the discharge pass 6 by means of an outlet spring tube 12.

A Figura 5 ilustra uma primeira possibilidade construtiva para o referido trocador de calor interno 9 adicional, segundo a qual o mesmo opera acoplado ao cilindro de compres- são 3 do compressor 1.Figure 5 illustrates a first constructive possibility for said additional internal heat exchanger 9, whereby it operates coupled to the compression cylinder 3 of the compressor 1.

Outra modalidade da presente invenção é apresentada na Figura 6, na qual o tro- cador de calor interno 9 adicional fica acoplado à tampa 4 do cilindro de compressão 3, quando disponível (lembrando que microcompressores não são providos de tampa interna).Another embodiment of the present invention is shown in Figure 6, in which the additional internal heat exchanger 9 is coupled to the cap 4 of the compression cylinder 3, when available (remembering that microcompressors are not provided with an inner cap).

O sistema da presente invenção faz uso do próprio gás comprimido e bombeadoThe system of the present invention makes use of the compressed and pumped gas itself

pelo compressor 1 para transportar calor de dentro do compressor 1 para o ambiente ex- terno. De forma geral, o gás utilizado segue seu caminho no compressor 1, passando pela tampa 4 do cilindro de compressão 3, filtros de descarga, tubo de descarga e por fim o pas- sador de descarga 6 para o condensador (não mostrado). Ao sair do compressor 1, o gás comprimido rejeita calor para o ambiente externoby compressor 1 to carry heat from inside compressor 1 to the outside environment. In general, the gas used travels its way through compressor 1, passing through the cap 4 of the compression cylinder 3, discharge filters, discharge tube and finally the discharge pass 6 to the condenser (not shown). On leaving compressor 1, the compressed gas rejects heat to the external environment.

através do pré-condensador 7, no qual o fluido refrigerante é levado à zona de saturação. A temperatura do refrigerante - que agora pode ser considerado bifásico - na saída do pré- condensador 7 é a própria temperatura de condensação do sistema de refrigeração. O re- frigerante, ao sair do trocador de calor 7 com menor grau energético (entalpia), retorna ao compressor 1 e é conduzido, através dos tubos 91, por sobre a superfície externa da car- caça 2 do compressor 1. O refrigerante bifásico, então, troca calor sensível e latente com o corpo aquecido do compressor, reduzindo sua temperatura. Efetuada a troca de calor, este fluido é direcionado para o passador de descarga 6 que configura, então, a interface do compressor 1 com os outros componentes do sistema de refrigeração. É importante salientar que o trocador de calor 91 tem a função de retirar calor dasthrough the pre-condenser 7, in which the refrigerant is brought to the saturation zone. The refrigerant temperature - which can now be considered two-phase - at the pre-condenser outlet 7 is the condensing temperature of the refrigeration system itself. Upon leaving the lower energy exchanger 7 (enthalpy), the cooler returns to compressor 1 and is conveyed through the tubes 91 over the outer surface of the compressor 2 housing. The two-phase refrigerant It then exchanges sensitive, latent heat with the compressor's heated body, reducing its temperature. After heat exchange, this fluid is directed to the discharge pass 6 which then configures the interface of compressor 1 with the other components of the refrigeration system. It is important to note that heat exchanger 91 has the function of removing heat from

partes quentes do compressor 1 e, por conseqüência, reduzir as perdas por superaqueci- mento do gás no caminho da sucção e na compressão. Sua utilização pretende, também, vincular a temperatura da carcaça do compressor 1 com a temperatura de condensação, evitando que o compressor 1 colapse quando se trabalha com alta temperatura ambiente. Ademais, o pré-condensador 7 permite manter a temperatura superficial do com-hot parts of compressor 1 and, as a result, reduce losses from gas overheating in the suction and compression path. Its use is also intended to link the temperature of compressor housing 1 with the condensing temperature, preventing compressor 1 from collapsing when working at high ambient temperatures. In addition, the pre-condenser 7 allows maintaining the surface temperature of the

pressor muito ptóxima da temperatura de condensação do sistema, algo difícil de se alcan- çar apenas por meio de ventilação.very close to the condensing temperature of the system, which is difficult to achieve by ventilation alone.

Nos casos em que o sistema apresentado utiliza trocador de calor interno 9 adicio- nal, exemplos de componentes que podem ser resfriados são o cilindro de compressão 3 e a tampa 4 do cilindro de compressão 3.In cases where the system presented utilizes additional internal heat exchanger 9, examples of components that can be cooled are compression cylinder 3 and compression cylinder cover 4.

Quando o componente a ser resfriado é o cilindro de compressão 3, conforme o i- Iustrado na Figura 6, o fluido comprimido sai do compressor 1 através da tubulação 8, rejei- ta calor no pré-condensador ou trocador externo 7, e retorna ao compressor 1 pelo passa- dor de saída 11 do pré-condensador 7. Ao reentrar no compressor 1, o fluido resfriado é conduzido através de um tubo mola 10 ao trocador de calor interno 9 acoplado ao cilindro de compressão 3. Ao sair do trocador de calor interno 9, o fluido é direcionado através de outro tubo mola 12 para o passador de descarga 6 - que é a interface na qual o fluido com- primido é entregue ao condensador do sistema de refrigeração.When the component to be cooled is compression cylinder 3, as shown in Figure 6, the compressed fluid exits compressor 1 through tubing 8, rejects heat in the pre-condenser or external exchanger 7, and returns to compressor 1 through the pre-condenser outlet 11. When re-entering compressor 1, the cooled fluid is conveyed through a spring tube 10 to the internal heat exchanger 9 coupled to the compression cylinder 3. Upon exiting the heat exchanger internal heat 9, the fluid is directed through another spring tube 12 to the discharge pass 6 - which is the interface at which the compressed fluid is delivered to the condenser of the cooling system.

O calor trocado no cilindro de compressão 3 faz reduzir a temperatura das paredes do cilindro 3 e, também, a temperatura do fluido na câmara de sucção S; assim, além de o fluido refrigerante entrar mais frio no cilindro 3, o seu aquecimento no interior dele é redu- zido e a troca de calor para as paredes durante a compressão é maximizada, proporcio- nando maior eficiência termodinâmica ao processo de compressão.The heat exchanged in the compression cylinder 3 reduces the temperature of the cylinder walls 3 and also the temperature of the fluid in the suction chamber S; thus, in addition to the cooling fluid entering the cylinder 3, its heating inside it is reduced and the heat exchange to the walls during compression is maximized, providing greater thermodynamic efficiency to the compression process.

Alternativamente, conforme ilustrado na Figura 5, o trocador de calor interno 9 po- de ser acoplado à tampa 4 (quando disponível) do cilindro de compressão 3. Nesta configu- ração, o fluido comprimido sai do compressor 1 através da tubulação de alimentação 8 do pré-condensador 7, rejeita calor no pré-condensador 7 e retorna ao compressor 1 pelo pas- sador 11. Ao reentrar no compressor 1, o fluido resfriado é conduzido através de um tubo mola 10 ao trocador de calor interno 9 acoplado à tampa 4 do cilindro de compressão 3. De forma análoga à que ocorre na modalidade anterior apresentada, ao sair do trocador de calor interno 9 o fluido é direcionado através de outro tubo mola 12 para o passador de descarga 6 que conduz o fluido comprimido para o condensador do sistema de refrigera- ção.Alternatively, as shown in Figure 5, the internal heat exchanger 9 may be coupled to the compression cylinder cover 4 (where available). In this configuration, the compressed fluid exits the compressor 1 through the supply line 8. from the pre-condenser 7, rejects heat in the pre-condenser 7 and returns to compressor 1 through the pass 11. Upon re-entering the compressor 1, the cooled fluid is passed through a spring tube 10 to the inner heat exchanger 9 coupled to the lid. 4 of the compression cylinder 3. Similarly to the previous embodiment shown, upon exiting the internal heat exchanger 9 the fluid is directed through another spring tube 12 to the discharge pass 6 which leads the compressed fluid to the condenser of the cooling system.

O calor trocado na tampa 4 do cilindro 3 faz reduzir a temperatura do gás compri- mido no seu interior e em todas as partes do cabeçote. Pelo fato do gás comprimido ser a principal fonte de calor do compressor 1, a redução de sua temperatura ocasiona a redu- ção de temperatura generalizada dos componentes do compressor 1. Sendo assim, há uma redução na temperatura inicial de compressão, o que resulta em uma maior eficiência termodinâmica no processo de compressão.The heat exchanged on cylinder cap 4 reduces the temperature of the compressed gas inside and throughout the cylinder head. Because compressed gas is the main heat source of compressor 1, its reduction in temperature causes a generalized temperature reduction of compressor 1 components. Thus, there is a reduction in the initial compression temperature, which results in greater thermodynamic efficiency in the compression process.

Os benefícios da utilização do sistema de resfriamento de compressores utilizando pré-condensador 7 objeto da presente invenção estão relacionados a aspectos de confiabi- Iidade e, principalmente, à eficiência energética. Em relação à confiabilidade, o resfriamen- to das partes quentes do compressor 1 ocasionado pelo sistema proposto evita temperatu- ras críticas nas quais o "óleo existente no compressor 'i poderia sofrer degradação e mu- danças irreversíveis nas suas propriedades termo-físicas.The benefits of using the compressor cooling system using pre-condenser 7 object of the present invention relate to reliability aspects and especially to energy efficiency. Regarding reliability, the cooling of the hot parts of compressor 1 caused by the proposed system avoids critical temperatures in which the 'existing oil in compressor' could undergo degradation and irreversible changes in its thermo-physical properties.

Entretanto, os maiores benefícios estão associados ao aumento da eficiência e- nergética do compressor 1. Com o transporte de calor das partes quentes do compressor 1 para o ambiente externo, há uma diminuição do superaquecimento do gás no caminho de sucção, resultando no aumento da densidade do refrigerante no início do processo de com- pressão e, assim, no aumento da quantidade de massa comprimida e bombeada pelo com- pressor 1. Conseqüentemente, há um acréscimo no Coeficiente de Performance (COP) do compressor 1.However, the biggest benefits are associated with increased energy efficiency of compressor 1. By transporting heat from the hot parts of compressor 1 to the outside environment, there is a decrease in gas overheating in the suction path, resulting in increased refrigerant density at the beginning of the compression process and thus increasing the amount of compressed and pumped mass by compressor 1. Consequently, there is an increase in the Compressor Performance Coefficient (COP) 1.

A solução proposta também gera benefícios para o funcionamento do sistema de refrigeração em geral. Com a adição de um pré-condensador 7, há uma maior troca de ca- Ior para o meio externo, resultando em menor temperatura do refrigerante que circula pelo passador de descarga 6. Assim, com o refrigerante sendo entregue ao sistema de refrige- ração numa menor temperatura, o condensador fica superdimensionado, resultando na diminuição da pressão de condensação do sistema.The proposed solution also generates benefits for the operation of the overall cooling system. With the addition of a pre-condenser 7, there is a greater heat exchange to the outside, resulting in lower refrigerant temperature circulating through the discharge dowel 6. Thus, with the refrigerant being delivered to the cooling system at a lower temperature, the condenser becomes oversized, resulting in a decrease in system condensing pressure.

Com isso aumenta-se a eficiência do ciclo de refrigeração, pois reduz-se a diferen- ça de temperatura requerida para a troca de calor. Além disso, como o condensador torna- se superdimensionado, há também uma diminuição do pico pressão de PulIDown, situação que é a mais crítica para o compressor 1, na qual pode haver tombamento por excesso de carga e temperatura no mesmo.This increases the efficiency of the refrigeration cycle by reducing the temperature difference required for heat exchange. In addition, as the capacitor becomes oversized, there is also a decrease in the PulIDown peak pressure, which is the most critical situation for compressor 1, where overcharging and temperature may tip over.

Cabe salientar que embora tenha sido mostrada uma forma construtiva preferenci- al da presente invenção, fica entendido que eventuais omissões, substituições e alterações construtivas podem ser feitas por um técnico versado no assunto, sem se afastar do espíri- to e escopo da proteção requerida. É também expressamente previsto que todas as com- binações dos elementos que desempenham a mesma função substancialmente da mesma forma para alcançar os mesmos resultados estão dentro do escopo da invenção. Substitui- ções de elementos de uma modalidade descrita por outros são também totalmente preten- didos e contemplados.It should be noted that although a preferred constructive form of the present invention has been shown, it is understood that any omissions, substitutions and constructive alterations may be made by one of ordinary skill in the art, without departing from the spirit and scope of the required protection. It is also expressly provided that all combinations of elements that perform the same function in substantially the same way to achieve the same results are within the scope of the invention. Substitutions of elements of one embodiment described by others are also fully intended and contemplated.

Deve, no entanto, ser entendido que a descrição fornecida com base nas figuras acima se refere apenas a uma das concretizações possíveis para o sistema da presente invenção, sendo que o real escopo do objeto da invenção encontra-se definido nas reivin- dicações apensas.It should, however, be understood that the description provided on the basis of the figures above refers to only one of the possible embodiments for the system of the present invention, and the actual scope of the object of the invention is defined in the appended claims.

Claims (10)

1. Sistema de resfriamento de compressores CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um compressor (1) compreendido por uma carcaça (2) no interior da qual se Iocali- za um cilindro de compressão (3), sendo que da carcaça (2) se projeta um passador de en- trada (5) proveniente de um evaporador e um passador de descarga (6) que conduz o fluido para um condensador; pelo menos um pré-condensador (7) associado ao compressor (1), sendo o pré- condensador (7) alimentado por uma tubulação (8) proveniente do cilindro de compressão (3) localizado no interior do compressor (1), e provido de um passador de saída (11); e um trocador de calor (91) solidário à região externa do compressor (1) e cooperan- te com o pré-condensador (7) por meio do passador de saída (11) do pré-condensador (7).1. Compressor cooling system Characterized by the fact that it comprises: a compressor (1) comprised of a housing (2) within which a compression cylinder (3) is located, with the housing (2) being designs an inlet dowel (5) from an evaporator and a discharge dowel (6) which conducts fluid to a condenser; at least one pre-condenser (7) associated with the compressor (1), the pre-condenser (7) being fed by a pipe (8) from the compression cylinder (3) located inside the compressor (1), and provided from an outlet dowel (11); and a heat exchanger (91) integral with the external region of the compressor (1) and cooperating with the pre-condenser (7) by means of the pre-condenser outlet (11). 2. Sistema de resfriamento de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o trocador de calor (91) compreende tubos presos ao redor da carcaça (2) do compressor (1).Cooling system according to claim 1, characterized in that the heat exchanger (91) comprises pipes attached around the compressor casing (2) (1). 3. Sistema de resfriamento de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o pré-condensador (7) e o trocador de calor (91) cooperam com pelo me- nos um trocador de calor interno (9) adicional localizado no compressor (1), sendo que o trocador de calor interno (9) coopera com o pré-condensador (7) por meio de um tubo-mola (10) conectado à extremidade do passador de saída (11) do pré-condensador (7).Cooling system according to claim 1, characterized in that the pre-condenser (7) and heat exchanger (91) cooperate with at least one additional internal heat exchanger (9) located on the compressor. (1), the internal heat exchanger (9) cooperating with the pre-condenser (7) by means of a spring tube (10) connected to the outlet dowel end (11) of the pre-condenser (7) . 4. Sistema de resfriamento de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o trocador de calor interno (9) adicional localiza-se no interior da carcaça (2) e fica posicionado junto a uma parte quente do compressor (1), sendo que o trocador de calor interno (9) adicional recebe o fluido proveniente do pré-condensador (7) por meio de um tubo-mola (10) conectado à extremidade do passador de saída (11) do pré-condensador (7), e conduz o fluido nele processado para o passador de descarga (6) por meio de um tubo-mola de saída (12).Cooling system according to claim 3, characterized in that the additional internal heat exchanger (9) is located within the housing (2) and is positioned near a hot portion of the compressor (1); wherein the additional internal heat exchanger (9) receives fluid from the pre-condenser (7) by means of a spring tube (10) connected to the outlet pass end (11) of the pre-condenser (7), and conducts the fluid processed therein to the discharge pass (6) by means of an outlet spring tube (12). 5. Sistema de resfriamento de acordo com as reivindicações 3 e 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o trocador de calor interno (9) adicional fica acoplado ao cilindro de compressão (3).Cooling system according to claims 3 and 4, characterized in that the additional internal heat exchanger (9) is coupled to the compression cylinder (3). 6. Sistema de resfriamento de acordo com as reivindicações 3, 4 e 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o trocador de calor interno (9) adicional fica acoplado à tampa (4), quando disponível, do cilindro de compressão (3).Cooling system according to claims 3, 4 and 5, characterized in that the additional internal heat exchanger (9) is coupled to the cover (4), where available, of the compression cylinder (3). 7. Compressor provido de sistema de resfriamento CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um compressor ou microcompressor (1) compreendido por uma carcaça (2) no in- terior da qual se localiza um cilindro de compressão (3), sendo que da carcaça (2) se proje- ta um passador de entrada (5) proveniente de um evaporador e um passador de descarga (6) que conduz o fluido para um condensador; pelo menos um pré-condensador (7) associado ao compressor (1), sendo o pré- condensador (7) alimentado por uma tubulação (8) proveniente do cilindro de compressão (3) localizado no interior do compressor (1), e provido de um passador de saída (11); e um trocador de calor (91) solidário à região externa do compressor (1) e cooperan- te com o pré-condensador (7) por meio do passador de saída (11) do pré-condensador (7).7. Compressor fitted with a cooling system Characterized by the fact that it comprises: a compressor or microcompressor (1) comprised of a housing (2) within which a compression cylinder (3) is located, with the housing ( 2) an inlet dowel (5) is designed from an evaporator and a discharge dowel (6) which conducts fluid to a condenser; at least one pre-condenser (7) associated with the compressor (1), the pre-condenser (7) being fed by a pipe (8) from the compression cylinder (3) located inside the compressor (1), and provided from an outlet dowel (11); and a heat exchanger (91) integral with the external region of the compressor (1) and cooperating with the pre-condenser (7) by means of the pre-condenser outlet (11). 8.8 Compressor de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende pelo menos um trocador de calor interno (9) adicional localizado no com- Compressor according to claim 8, characterized in that it comprises at least one additional internal heat exchanger (9) located in the housing. pressor (1) e cooperante com o pré-condensador (7) por meio de um tubo-mola (10) conec- tado à extremidade do passador de saída (11) do pré-condensador (7).pusher (1) and cooperating with the pre-condenser (7) by means of a spring tube (10) connected to the outlet dowel end (11) of the pre-condenser (7).
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