BRPI1103666A2 - conjunto cabeÇote de compressor de fluidos e processo de confecÇço de conjunto cabeÇote de compressor de fluidos - Google Patents

Abstract

CONJUNTO CABEÇOTE DE COMPRESSOR DE FLUIDOS E PROCESSO DE CONFECÇçO DE CONJUNTO CABEÇOTE DE COMPRESSOR DE FLUIDOS. A presente invenção refere-se a um conjunto cabeçote de compressor de fluidos, em especial, um conjunto cabeçote que, mesmo isento de qualquer elemento modular abafador de ruídos, possui características intrínsecas de atenuação de ruído e vibração. O mencionando conjunto cabeçote de compressor de fluidos compreende pelo menos um corpo principal (1), pelo menos uma placa de válvulas (PV), pelo menos um meio de vedação e pelo menos um meio de fixação, sendo que o corpo principal (1) compreende pelo menos uma câmara de sucção (3) e pelo menos uma câmara de descarga (4), ambas delimitadas por pelo menos uma parede estrutural (5), e sendo que a câmara de sucção (3) compreende meios intrínsecos de atenuação de vibração e ruído, os quais compreendem pelo menos uma parede (32) disposta no interiordo perímetro da câmara de sucção (3). A presente invenção refere-se ainda ao processo de confecção de pelo menos parte do conjunto cabeçote de compressor de fluidos.

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção para "CONJUNTO CABEÇOTE DE COMPRESSOR DE FLUIDOS E PROCESSO DE CONFECCÇÃO DE CONJUNTO CABEÇOTE DE COMPRESSOR DE FLUIDOS".

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um conjunto cabeçote de compressor de fluidos,

em especial, um conjunto cabeçote que, mesmo isento de qualquer elemento modular abafador de ruídos, possui características intrínsecas de atenuação de ruído e vibração.

A presente invenção refere-se ainda ao processo de confecção de pelo menos parte do conjunto cabeçote de compressor de fluidos. Fundamentos da Invenção

É de conhecimento dos especialistas versados no assunto que compressores de fluidos (em especial, compressores alternativos) compreendem equipamentos capazes de alterar a pressão de um fluido de trabalho. O atual estado da técnica prevê a utilização de compressores de fluidos para diversos fins, destacando-se a aplicação em sistemas de refrigeração.

Convencionalmente, os compressores utilizam um arranjo de cilindro e pistão para comprimir o fluido de trabalho. Para tanto, pelo menos um dentre estes componentes deve ser passível de movimento axial reciprocante em relação ao outro elemento. Normalmente, o pistão (o qual é impulsionado por um motor elétrico) compreende o elemento "móvel", sendo axial e reciprocamente deslocado no interior do cilindro.

De acordo com este princípio de funcionamento, é introduzido um fluido de trabalho no volume interno do cilindro, volume este que é alterado em função do deslocamento do pistão. No momento em que o volume interno do cilindro é diminuído, ocorre a compressão do fluido de trabalho, o qual é posteriormente expelido do cilindro. É também de conhecimento dos especialistas versados no assunto que um

compressor de fluidos, dentre inúmeros outros elementos, prevê um conjunto cabeçote responsável pelo controle da sucção e descarga do fluido de trabalho. Convencionalmente, um conjunto cabeçote compreende pelo menos um corpo principal (onde se encontram dispostos os orifícios de sucção e descarga do fluido de trabalho), pelo menos uma placa de válvulas (com suas respectivas válvulas), meios de vedação e meios de fixação (do conjunto cabeço no cilindro do compressor). Neste sentido, um corpo principal pertencente ao atual estado da técnica compreende, além dos orifícios de sucção e descarga do fluido de trabalho, pelo menos uma câmara de sucção e pelo menos uma câmara de descarga,

as quais são isoladas entre si. O princípio de funcionamento de um compressor acaba gerando fluxos

intermitentes (seja na sucção ou descarga) de fluido de trabalho. Estes fluxos tendem a produzir ruído e vibrações indesejáveis, além de aumentar a temperatura dos elementos metálicos que integram o conjunto cabeçote. Vale ainda enfatizar que o nível de ruído e vibrações é normalmente proporcional à velocidade de atuação do pistão, portanto, quanto maior for a capacidade de um compressor, maior será o nível de seu ruído e vibração.

Visando contornar esta característica, foram desenvolvidos compressores cujo conjunto cabeçote é também integrado por pelo menos um filtro acústico de sucção. Esta construtividade é convencional e, portanto, pertencente ao atual estado da técnica.

Estes filtros acústicos, têm por objetivo reduzir os efeitos das oscilações de pressão que surgem, invariavelmente, durante os fluxos de fluido de trabalho.

Embora o atual estado da técnica preveja uma infinidade de modelos de filtros acústicos, e uma infinidade de arranjos de montagem de filtros acústicos em conjuntos cabeçote de compressores de fluidos, é possível notar que estes modelos guardam certas similaridades entre si.

Dentre estas similaridades, observa-se que a maioria dos filtros acústicos é confeccionada em liga polimérica (através de processos de injeção), e a maioria dos arranjos de montagem de filtros acústicos em conjuntos cabeçote prevê uma construção na qual um filtro acústico é fisicamente associado à câmara de sucção definida no corpo principal do conjunto cabeçote.

Um exemplo de filtro acústico, incluindo também um exemplo de arranjo de montagem, é descrito no documento Pl 9102288-6, onde é revelado um "conjunto abafador de sucção para compressor hermético" fixado no bloco de cilindro e incluindo um corpo abafador oco provido de abertura de entrada de gás, de abertura de saída de gás e um conduto de sucção tendo um extremo de entrada (conectado à abertura de saída) que se comunica com o orifício de sucção da placa de válvula. O mencionado abafador é provido de meios de fixação capazes de reter e pressionar a porção superior de tampa contra a borda periférica extrema de sua porção inferior.

Outro exemplo é previsto no documento US 6,641,374, onde é descrita uma estrutura de cobertura de cabeçote de cilindro para compressor do tipo de acionamento de motor hermético, a qual compreende uma cobertura de cabeçote frontal possuindo um espaço dividido em um lado de baixa pressão de sucção de um refrigerante para ser instalado um silencioso de sucção, um lado de alta pressão descarregando o refrigerante através de uma parede da estrutura, e uma cobertura de cabeçote traseira combinada à superfície traseira da cobertura de cabeçote frontal.

Embora os exemplos citados guardem algumas diferenças entre si, torna-se evidente notar que ambos são baseados em conceitos similares, conceitos estes que servem de base para a confecção da maioria dos conjuntos cabeçote-cilindro pertencentes ao atual estado da técnica.

Desta forma, nota-se que a existência de um filtro acústico (confeccionado em liga polimérica) inserido na câmara de sucção do corpo principal do conjunto cabeçote de um compressor apresenta as seguintes desvantagens: necessidade de fabricação do citado filtro acústico; necessidade de montagem do filtro acústico na tampa do conjunto cabeçote- cilindro; e limitações de capacidade inerentes ao próprio filtro acústico.

De acordo com a técnica atual, a fabricação da tampa do cilindro e do filtro

acústico em componentes distintos exige dois processos de fabricação também distintos. Usualmente o processo utilizado para a fabricação da tampa é a injeção de alumínio, e o filtro acústico é fabricado através da injeção de polímero. Além disso, geralmente o filtro acústico possui uma geometria tal que é necessária a divisão em dois ou mais componentes para viabilizar a fabricação. Cada processo demanda seu próprio molde e equipamentos de manufatura, o que torna a fabricação relativamente onerosa.

Como há pelo menos dois componentes separados (tampa e filtro acústico) também é necessário um processo específico para fazer a união dessas peças, exigindo pelo menos um posto adicional na linha de montagem. Os filtros acústicos da técnica atual, conforme já citado, são obtidos pelo processo

de injeção de polímeros. Esse processo exige o uso de moldes que depois precisam permitir a retirada das peças dos mesmos. Isso acaba por limitar a geometria dos tubos, impedindo o uso de tubos de seção variável. O uso de tubos com essa característica possibilita ganhos de capacidade de bombeamento e redução de ruído. Com base em todo o contexto acima explanado, resta evidente observar a

necessidade de desenvolvimento de um conjunto cabeçote-cilindro de compressor hermético isento das desvantagens mencionadas.

Objetivos da Invenção

Desta forma, é um dos objetivos da presente invenção apresentar um conjunto cabeçote de compressor isento de qualquer tipo de filtro acústico modular.

É outro objetivo da presente invenção apresentar um conjunto cabeçote de compressor passível de confecção através de uma única etapa fabril.

É ainda outro objetivo da presente invenção apresentar um conjunto cabeçote de compressor onde é possível determinar/controlar, através de dimensionamento físico, a relação entre a capacidade de bombeamento e o ruído do compressor.

É também objetivo da presente invenção revelar um processo de confecção do corpo principal do conjunto cabeçote de compressor capaz de produzir múltiplos corpos principais de forma simultânea, e realizável em uma única etapa fabril.

Sumário da Invenção

Estes e outros objetivos da invenção ora revelada são totalmente alcançados por

meio do conjunto cabeçote de compressor de fluidos ora revelado, o qual compreende pelo menos um corpo principal, pelo menos uma placa de válvulas, pelo menos um meio de vedação e pelo menos um meio de fixação. O corpo principal compreende pelo menos uma câmara de sucção e pelo menos uma câmara de descarga, ambas delimitadas por pelo menos uma parede estrutural. Preferencialmente, a câmara de sucção e a câmara de descarga encontram-se definidas em um único bloco.

Neste sentido, e de acordo com a presente invenção, a câmara de sucção

compreende meios intrínsecos de atenuação de vibração e ruído. Os citados meios intrínsecos de atenuação de vibração e ruído compreendem pelo menos uma parede disposta no interior do perímetro da câmara de sucção, a qual é preferencialmente projetada a partir da parede estrutural. Preferencialmente, os meios intrínsecos de atenuação de vibração e ruído

compreendem duas paredes dispostas no interior do perímetro da câmara de sucção, as quais são preferencialmente interligadas conformando um perfil único análogo ao formato da letra "V". Neste caso, o perfil da parede estrutural é análogo ao perfil único das duas paredes interligadas.^ .. . .

De acordo com os conceitos da presente invenção, é prevista, opcionalmente,

ainda uma nervura ou ranhura contornante disposta à margem da câmara de descarga, e uma nervura ou ranhura contornante disposta à margem da câmara de sucção.

Observa-se ainda que, opcionalmente, pelo menos uma parede (que conforma um meio intrínseco de atenuação de vibração e ruído) compreende pelo menos um trecho de seção inconstante, o qual pode ser convergente-divergente.

Também opcionalmente, pelo menos uma parede estrutural compreende pelo menos um trecho de seção inconstante, o qual pode ser convergente-divergente.

Nota-se também que, de forma opcional, que o corpo principal é contornado por

um flange. _

De acordo com os conceitos da presente invenção, o corpo principal pode ser

obtido em metal, ou ainda, obtido em material polimérico.

O corpo principal acima definido é preferencialmente confeccionado através de um processo de fabricação capaz de obter, em uma única etapa, pelo menos um corpo principal. Preferencialmente, a etapa única compreende uma etapa de injeção. Breve Descrição das Figuras

A presente invenção é pormenorizadamente detalhada com base nas figuras abaixo citadas, as quais:

A figura 1 ilustra o conjunto cabeçote de compressor, visto em perspectiva explodida;

A figura 2 ilustra o corpo principal do conjunto cabeçote de compressor, visto

planificadamente;

Afigura 3 ilustra um corte esquemático do corpo principal do conjunto cabeçote de compressor;

A figura 4 ilustra um detalhe ampliado da superfície de contato do corpo principal do conjunto cabeçote de compressor; e

Afigura 5 ilustra uma opção construtiva do corpo principal do conjunto cabeçote de compressor, vista planificadamente.

Descrição Detalhada da Invenção

De acordo com os objetivos da presente invenção, é revelado um conjunto cabeçote de compressor de fluidos composto (dentre outros componentes) por um corpo principal 1 (ou tampa) isento de qualquer tipo de abafador modular de ruídos, entretanto,

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com a mesma eficiência (no que diz respeito à atenuação de ruídos e vibrações) do que os conjuntos cabeçote de compressor de fluidos pertencentes ao atual estado da técnica.

Para tanto, o próprio corpo principal 1 compreende meios intrínsecos de atenuação de vibração e ruído. Estes meios intrínsecos de atenuação de vibração e ruído - são alcançados em função da construtividade especifica do corpo 1, em especial, em função da construtividade especial da câmara de sucção 3.

As figuras 1, 2, 3 e 4 ilustram a construção preferencial da presente invenção. Através destas figuras nota-se que a construção preferencial do conjunto cabeçote de compressor de fluidos ora tratado compreende um corpo principal 1, uma placa de válvulas PV, meios de vedação e meios de fixação. O corpo principal 1 trata-se de um corpo monobloco onde é definido um bloco

central 2 de perímetro fundamentalmente circular. O corpo principal 1 é também contornado por um flange 8, o qual tem por função permitir que o citado corpo principal 1 seja fixado no compressor de fluidos (não ilustrado).

No bloco 2 encontra-se definida uma câmara de sucção 3 e uma_câmara de descarga 4, as quais são isoladas uma da outra e delimitadas por uma parede estrutural 5 pertencente ao mencionado bloco 2.

Neste contexto, vale mencionar que cada uma das câmaras 2, 3 compreende um rebaixo regular conformado no mencionado bloco 2. Observa-se ainda que a câmara de sucção 3 contém um furo passante 31 e que a câmara de descarga 4 contém um furo passante 41, os quais compreendem, respectivamente, o orifício de sucção de fluidos e o orifício de descarga de fluidos pressurizados.

Conforme citado anteriormente, o principal aspecto inventivo presente no conjunto cabeçote de compressor de fluidos ora tratado diz respeito à câmara de sucção 3, a qual é isenta de qualquer corpo, peça, dispositivo ou elemento modular de abafação de ruído e/ou vibração.

Para tanto, a câmara de sucção 3 prevê duas paredes 32 dispostas em sua área interna. De forma mais específica, as paredes 32 são interligadas entre si, sendo projetadas a partir da parede estrutural 5.

Na construção preferencial da presente invenção, as duas paredes 32 são interligadas, conformando um perfil único em formato análogo ao formato da letra "V". Observa-se também que as citadas paredes 32 são paralelamente dispostas às paredes estrutural 5, a qual possui um perfil análogo ao perfil único das duas paredes 32.

Ainda de acordo com esta construção preferencial, nota-se que tanto as paredes 32 quanto a parede estrutural 5 são simples e delgadas, apresentando uma seção constante.

O canal 9 resultante das paredes 5 e 32 possui a função de transportar o fluido da câmara 3 em direção aos orifícios de sucção da placa de válvulas PV. Funcionamento: quando as válvulas de sucção VS abrem, são geradas flutuações de pressão nos citados orifícios de sucção da placa de válvulas PV. Essas flutuações de pressão propagam-se no canal 9 formado pelas paredes 5 e 32 na forma de ondas sonoras na direção oposta ao escoamento do fluido. É de conhecimento de especialistas da disciplina de Acústica (que compreende filtros acústicos) que variações na seção transversal de um duto onde uma onda sonora é propagada ocasionam reflexões dessa onda. Assim sendo, o som emitido na presença de variações de seção transversal é menor que na sua ausência. Nesta invenção a alteração da seção transversal ocorre entre o canal 9 formado pelas paredes 5 e 32 e o volume 3.

Nesta construção preferencial do conjunto cabeçote de compressor de fluidos, observa-se ainda a existência de uma nervura ou ranhura contornante 6 disposta à margem da câmara de descarga 4 e uma nervura ou ranhura contornante 7 disposta à margem da câmara de sucção 3.

As nervuras ou ranhuras 6, 7 encontram-se projetadas na face do bloco 2, próximas às extremidades que definem as câmaras 3, 4. Neste sentido, observa-se que as nervuras ou ranhuras 6, 7 têm o objetivo de otimizar a vedação entre o corpo principal 1 e de vedação, através da criação de perímetros contornantes onde o contato e pressão de vedação são concentrados.

A presente invenção prevê ainda uma construção opcional do conjunto cabeçote de compressor de fluidos. Tal construção opcional é fundamentalmente similar à construção preferencial acima descrita, destacando-se apenas as mudanças entre as paredes 32 e as paredes estruturais 5.

Na construção opcional, as paredes 32 compreendem pelo menos um trecho 33 de seção inconstante, ou seja, de espessura avantajada ou retraída. Estes trechos 33 podem ser convergentes-divergentes (possuindo as extremidades menos espessas do que os trechos intermediários).

Assim como as paredes 32, a parede estrutural 5 da presente construção opcional da presente invenção apresenta também menos um trecho 51 de seção inconstante (espessura avantajada ou retraída). Os trechos 51 podem também ser convergentes- divergentes (possuindo ■ as extremidades menos espessas do que os trechos intermediários).

Preferencialmente a convergência-divergência dos trechos 33 e trechos 51 são similares.

Todo este contexto é mais bem observado através da figura 5.

Conforme citado anteriormente, variações na seção transversal de um duto onde é propagada uma onda sonora provocam sua reflexão, reduzindo o ruído transmitido pelo duto. Além disso, há um ganho de capacidade de bombeamento, pois é de conhecimento de especialistas da área de mecânica dos fluidos que é possível recuperar parte da energia da perda de carga de um fluido escoando em um duto através do uso de uma característica convergente-divergente adequada.

A presente patente de invenção revela ainda um processo preferencial de confecção do conjunto cabeçote de compressor de fluidos. Em especial, o processo compreende pelo menos uma etapa através da qual é possível obter, em uma única etapa, pelo menos um corpo principal 1 (seja o corpo 1 da construção preferencial da presente invenção, seja o corpo principal 1 da construção opcional da presente invenção).

Em linhas gerais, esta etapa única compreende uma etapa de injeção (injeção sob pressão de material aquecido, preferencialmente em estado líquido, em uma cavidade de um molde). Desta forma, múltiplos corpos principais 1 podem ser também confeccionados simultaneamente, sendo que este aspecto depende apenas do número de cavidades existente em um molde de injeção.

De acordo com todo o contexto ora detalhado, resta ainda enfatizar que o corpo principal 1 (seja o corpo 1 da construção preferencial da presente invenção, seja o corpo principal 1 da construção opcional da presente invenção) pode ser obtido em material e/ou liga plástica/polimérica, ou ainda, em material e/ou liga metálica.

Tendo sido descritos exemplos de concretização preferencial e opcional, além de um possível processo de produção, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, as quais são tão somente limitadas pelo teor das reivindicações, aí incluídos os possíveis meios equivalentes.

Claims (18)

1. Conjunto cabeçote de compressor de fluidos, compreendendo pelo menos um corpo principal (1), pelo menos uma placa de válvulas (PV), pelo menos um meio de vedação e pelo menos um meio de fixação, CARACTERIZADO pelo fato de que: o corpo principal (1) compreende pelo menos uma câmara de sucção (3) e pelo menos uma câmara de descarga (4), ambas delimitadas por pelo menos uma parede estrutural (5); a câmara de sucção (3) compreende meios intrínsecos de atenuação de vibração e ruído; e os meios intrínsecos de atenuação de vibração e ruído compreendem pelo menos uma parede (32) disposta no interior do perímetro da câmara de sucção (3).

2. Conjunto cabeçote de compressor de fluidos, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios intrínsecos de atenuação de vibração e ruído compreendem duas paredes (32) dispostas no interior do perímetro da câmara de sucção (3).

3. Conjunto cabeçote de compressor de fluidos, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma parede (32) é projetada a partir da parede estrutural (5).

4. Conjunto cabeçote de compressor de fluidos, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que as duas paredes (32) são interligadas, conformando um perfil único.

5. Conjunto cabeçote de compressor de fluidos, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que as duas paredes (32) são interligadas, conformando um perfil único em formato análogo ao formato da letra, "V".

6. Conjunto cabeçote de compressor de fluidos, de acordo com a reivindicação 1 ou 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o perfil da parede estrutural (5) é análogo ao perfil único das duas paredes (32) interligadas.

7. Conjunto cabeçote de compressor de fluidos, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a câmara de sucção (3) e a câmara de descarga (4) encontram-se definidas em um único bloco (2).

8. Conjunto cabeçote de compressor de fluidos, de acordo com a reivindicação 1 ou 7, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda uma nervura ou ranhura contornante (6) disposta à margem da câmara de descarga (4).

9. Conjunto cabeçote de compressor de fluidos, de acordo com a reivindicação 1 ou 7, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda uma nervura ou ranhura contornante (7) disposta à margem da câmara de sucção (3).

10. Conjunto cabeçote de compressor de fluidos, de acordo com a reivindicaçãol, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma parede (32) compreende pelo menos um trecho (33) de seção inconstante.

11. Conjunto cabeçote de compressor de fluidos, de acordo com a reivindicaçãol 0, CARACTERIZADO pelo fato de que o trecho (33) de seção inconstante é convergente-divergente.

12. Conjunto cabeçote de compressor de fluidos, de acordo com a reivindicaçãol, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma parede estrutural (5) compreende pelo menos um trecho (51) de seção inconstante.

13. Conjunto cabeçote de compressor de fluidos, de acordo com a reivindicaçãol2, CARACTERIZADO pelo fato de que o trecho (51) de seção inconstante é convergente-divergente.

14. Conjunto cabeçote de compressor de fluidos, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o corpo principal (1) é contornado por um flange (8).

15. Conjunto cabeçote de compressor de fluidos, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o corpo (1) é obtido em metal.

16. Conjunto cabeçote de compressor de fluidos, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o corpo (1) é obtido em material polimérico.

17. Processo de confecção do conjunto cabeçote de compressor de fluidos definido nas reivindicações de 1 a 16, CARACTERIZADO pelo fato de conformar, em uma única etapa, pelo menos um corpo principal (1). -

18. Processo de confecção do conjunto cabeçote de compressor de fluidos, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa única compreende uma etapa de injeção.