BRPI1105162A2

BRPI1105162A2 - Filtro acústico para compressor alternativo

Info

Publication number: BRPI1105162A2
Application number: BRPI1105162-0A2A
Authority: BR
Inventors: Moacir Pirovano; Emerson Moreira; Tadeu Tonheiro Rodrigues; Jose Nilton Fonseca Jr
Original assignee: Whirlpool Sa
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2013-11-12
Also published as: US20140345968A1; BRPI1105162B1; WO2013086592A1; CN104093983A; JP2015500434A; KR20140100995A; JP6099664B2; US9145879B2; ES2594005T3; EP2798216B1; CN104093983B; EP2798216A1; SG11201403248SA

Abstract

FILTRO ACÚSTICO PARA COMPRESSOR ALTERNATIVO. A presente invenção refere-se a um filtro acústico para compressor alternativo e, em especial, um filtro acústico de sucção contendo pelo menos uma tubulação de entrada (21), pelo menos uma tubulação de saída (22) e pelo menos uma tubulação intermediária (42). O mencionado filtro acústico (1) compreende pelo menos duas câmaras horizontais (5, 6), sendo estas interligadas por pelo menos uma tubulação intermediária (42), as qual possui um trecho superior (421) de comprimento equivalente à cerca de 75% a 98% da altura da primeira câmara horizontal (5) e um trecho inferior (422) de comprimento equivalente à cerca de 45% a 80% da altura da segunda câmara horizontal (6).

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção para "FILTRO ACÚSTICO PARA COMPRESSOR ALTERNATIVO".

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um filtro acústico para compressor alternativo e, em especial, um filtro acústico de sucção provido de meios de retenção de ruído e meios de retenção de fluido em fase líquida.

Fundamentos da Invenção

O atual estado da técnica é composto por uma infinidade de modelos de filtros acústicos de sucção para compressores alternativos. Em linhas gerais, tais filtros de sucção compreendem uma câmara disposta entre a tubulação de retorno de fluido de um sistema qualquer (como, por exemplo, um sistema de refrigeração) e a entrada de sucção do compressor alternativo que integra este sistema.

É de conhecimento dos especialistas versados no assunto que a principal funcionalidade destes tipos de filtros acústicos de sucção é mitigar parte do ruído de sucção causado pelo compressor. Para tanto, a câmara dos filtros acústicos de sucção apresenta um volume capaz de amortecer as pulsações de sucção.

Com isto, nota-se que o volume da câmara de um filtro acústico de sucção deve, de certo modo, ser pré-dimensionada de acordo com a capacidade e aplicabilidade de cada compressor alternativo. Nesse sentido, é levado em conta, inclusive, o tipo de fluido de trabalho a ser comprimido. Além disto, sabe-se ainda que o atual estado da técnica prevê uma vasta gama de materiais passíveis de confecção de filtros acústicos de sucção.

Convencionalmente, o filtro acústico de sucção para compressor alternativo encontra-se disposto no interior da carcaça do compressor, tendo sua entrada imediatamente próxima à tubulação de retorno de fluido, e sua saída fisicamente associada ao cabeçote do compressor. Portanto, existe a necessidade de que a câmara do filtro de sucção apresente um volume adequado ao seu funcionamento, e ainda, que não ocupe grandes espaços no interior da carcaça do compressor.

Grande parte dos atuais filtros acústicos de sucção pertencentes ao atual estado da técnica é exclusivamente destinada à redução de ruídos, e nestes casos, outros arranjos incorporados ou não ao compressor são responsáveis pela eliminação de fluidos líquidos à entrada de sucção do compressor.

Neste sentido, vale ressaltar que a entrada de fluidos em fase líquida na câmara de sucção do compressor é extremamente prejudicial ao seu funcionamento, uma vez que líquidos não são compressíveis. A compressão de líquidos resulta em níveis de pressões muito elevados, o que pode culminar em falhas nos componentes do compressor que reduzem o desempenho e vida útil ou, em casos mais extremos, na falha crítica do compressor com perda total de funcionamento. As causas para o retorno de líquido ao compressor são variadas, e em sua maioria estão relacionadas a falhas de projeto ou uso do sistema de refrigeração. Peculiarmente, em sistemas de refrigeração de aplicação comercial é necessário que o compressor seja robusto para lidar com retorno de quantidades críticas de líquido, mais especificamente em dois processos: Partida Inundada (Flooded Start) e o descongelamento do evaporador (em sistemas de refrigeração). Na Partida Inundada, o compressor está com sua carcaça parcialmente preenchida com o fluido de trabalho na forma líquida, e o processo de partida deve ocorrer com esta severidade. No descongelamento do evaporador, ocorre o bombeamento contínuo de líquido para o compressor, devido à utilização do gás superaquecido da descarga do compressor para descongelar o evaporador, onde o gás se liqüefaz e retorna pela sucção.

Um exemplo de arranjo (disposto fora do filtro acústico de sucção) destinado à redução de fluido em fase líquida pode ser observado no documento PCT/BR2010/000179, onde é descrita uma tubulação de sucção cuja extremidade de admissão de fluido de retorno apresenta uma geometria capaz de expulsar parte do fluido em fase líquida.

De todo modo, o atual estado da técnica também prevê filtros acústicos de sucção cuja construtividade é, em parte, responsável pela retenção de pelo menos uma parte do fluido de trabalho em estado líquido.

Um exemplo deste tipo de filtro acústico pode ser observado no documento US 6,547,032. O objeto deste documento é ainda ilustrado, para melhores esclarecimentos, na figura 1 pertencente à invenção em tela.

O filtro ilustrado na figura 1 (figura retirada do documento US 6,547,032, mas com referências alteradas) compreende uma câmara que, dentre outros aspectos, compreende uma entrada E, uma saída S e uma tubulação intermediária I. Sendo assim, todo o fluido de retorno (fluido de sucção) seja em fase líquida ou fase gasosa, entra no filtro acústico através da entrada E, flui para o fundo da câmara através da tubulação intermediária I, e segue para a tubulação de saída S. Como a tubulação intermediária I não é interligada à tubulação de saída S, pode-se considerar que pelo menos uma parte do fluido em fase líquida fica retida no fundo da câmara do filtro acústico. Entretanto, este aspecto sequer é mencionado no documento US 6,547,032, e além disto, nota-se que uma vez que o fluido em fase líquida ocupe certo volume da câmara, a função de retenção de líquidos torna-se praticamente inexistente.

No mais, a entrada E do filtro acústico da figura 1 (documento US 6,547,032) é inferior, e isto faz com que este filtro acústico acabe succionando maior quantidade de fluido em fase líquida, afinal, a entrada E fica voltada à região inferior da carcaça do compressor, a qual é convencionalmente inundada por fluido de trabalho em fase líquida.

Neste sentido, ainda cabe mencionar que o atual estado da técnica já prevê modelos de filtros acústicos de sucção cuja entrada e saída são voltadas à região superior da carcaça do compressor, cuja intenção é lidar com o processo de partida inundada, captando gás acima da linha de líquido. Um exemplo desta construção é ilustrado na figura 2 pertencente à invenção em tela.

Embora as soluções mencionadas até o momento sejam robustas contra

processos de sucção de líquido, há uma penalização da eficiência do compressor durante o seu funcionamento normal. O gás que entra pelo passador de sucção não é diretamente conduzido para a entrada do filtro acústico. Na sua trajetória até a entrada da câmara de sucção o gás entre em contato com as partes quentes do compressor, aquecendo e reduzindo sua densidade, o que culmina em redução do fluxo de massa, capacidade de refrigeração e desempenho. Uma solução de maneira a reduzir os efeitos do superaquecimento sem perder robustez contra sucção de líquido seria gerar obstáculos para a sucção de líquido sem prejudicar a sucção de gás.

Percebe-se então que as atuais soluções e construções de filtros acústicos de sucção para compressores alternativos não prevêem concretizações especialmente dedicadas à retenção eficiente de fluido de trabalho em fase liquida, e é com base neste cenário que surge a presente invenção.

Objetivos da Invenção

Desta forma, é um dos objetivos da presente invenção apresentar um filtro acústico de sucção especialmente provido de meios de retenção de ruído e meios de retenção de fluido em fase líquida, a qual ocorre em compressores de aplicação comercial nos processos citados anteriormente.

Neste sentido, é também um dos objetivos da presente invenção que o um filtro acústico de sucção contenha pelo menos dois níveis de retenção de fluido em fase líquida. É ainda outro objetivo da presente invenção que os meios de retenção de fluido

em fase líquida do filtro acústico de sucção não prejudiquem o fluxo do fluido em fase gasosa. É também objetivo da presente invenção reduzir os efeitos negativos do superaquecimento, a perda de desempenho, a qual ocorre com o atual estado da técnica.

Sumário da Invenção

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

meio do filtro acústico para compressor alternativo, o qual compreende um filtro acústico de sucção.

O filtro acústico de sucção ora revelado possui pelo menos uma tubulação de entrada, pelo menos uma tubulação de saída e pelo menos uma tubulação intermediária. Além disto, o mencionado filtro acústico de sucção compreende ainda pelo menos duas câmaras horizontais, sendo que pelo menos uma tubulação intermediária possui trecho superior (421) de comprimento equivalente à cerca de 75% a 98% da altura da primeira câmara horizontal (5). Preferencialmente, esta tubulação intermediária possui ainda um trecho inferior de comprimento equivalente à cerca de 45% a 80% da altura da segunda câmara horizontal.

Preferencialmente, o filtro acústico de sucção é compreendido por um corpo superior, um corpo inferior e pelo menos um corpo interno, sendo que a tubulação intermediária encontra-se definida no corpo interno. Vale ainda mencionar que as câmaras horizontais são delimitadas pelo corpo interno.

Também preferencialmente, a tubulação de entrada possui perímetro fundamentalmente oblongo ou circular, e pelo menos um anteparo de entrada disposto em quarenta e cinco graus.

Descrição Resumida dos Desenhos

As figuras abaixo listadas ilustram:

As figuras 1 e 2 ilustram concretizações de filtros acústicos de sucção pertencentes ao atual estado da técnica; Afigura 3 ilustra o filtro acústico de sucção, de acordo com a presente invenção,

visto em perspectiva explodida;

A figura 4 ilustra filtro acústico de sucção, de acordo com a presente invenção, visto em corte;

A figura 5 ilustra uma exemplificação funcional do filtro acústico de sucção, de acordo com a presente invenção; e

A figura 6 ilustra, em detalhe ampliado, o posicionamento preferencial do filtro acústico de sucção, de acordo com a presente invenção, em relação à tubulação de sucção de um compressor alternativo.

Descrição Detalhada da Invenção De acordo com os conceitos e objetivos da presente invenção, é revelado um filtro

acústico de sucção (ou muffler de sucção) provido de meios (convencionais) de retenção de ruído e meios (inéditos) de retenção de fluido em fase líquida.

De acordo com a concretização preferencial da presente invenção - ilustrada nas figuras 3, 4, 5 e 6 - é idealizado um filtro acústico 1 composto a partir de um corpo superior 2 e um corpo inferior 3.

O corpo superior 2 compreende a tampa do filtro acústico 1, e compreende uma tubulação de entrada 21, uma tubulação de saída 22 e uma borda de vedação 24.

A tubulação de entrada 21 trata-se de uma tubulação do tipo "snorkel" (tubulação alongada e fundamentalmente alinhada à tubulação de sucção TS do compressor). De acordo com a concretização ora proposta, a tubulação de entrada 21 possui um perfil fundamentalmente oblongo e um anteparo de entrada 211 definido em 45°.

A tubulação de saída 22 trata-se de uma tubulação de perfil fundamentalmente cilíndrico. Sua extremidade externa conta com um anteparo de saída posterior 221, e sua extremidade interna 23 estende-se até cerca da metade da altura do filtro acústico 1.

Em linhas gerais, o corpo superior 2 trata-se de um corpo sólido de perímetro fundamentalmente elíptico, portanto, sua borda de vedação 24 também possui um contorno fundamentalmente elíptico.

O corpo inferior 3 trata-se do corpo cujo volume é definido de modo a conformar um filtro acústico propriamente dito. O formato geométrico do corpo inferior 3, bem como seus meios de atenuação sonora, já é conhecido pelos especialistas versados no assunto. De todo modo, o corpo inferior 3 conta com uma borda contornante 31 destinada à vedação do filtro acústico 1 (quando devidamente montado).

O filtro acústico 1 conta ainda com um corpo interno 4, o qual compreende uma placa de perímetro análogo ao perímetro do corpo superior 1.

O mencionado corpo interno 4 possui um furo passante 41 e uma tubulação intermediária 42, o qual se projeta superior e inferiormente. Cabe aqui salientar que a mencionada tubulação intermediária 42 possui um trecho superior 421 de comprimento equivalente à cerca de 75% a 98% da altura da primeira câmara horizontal 5 e um trecho inferior 422 de comprimento equivalente à cerca de 45% a 80% da altura da segunda câmara horizontal 6.

De acordo com a montagem coerente do corpo superior 2, do corpo inferior 3, e do corpo interno 4, nota-se que o interior do filtro acústico 1 acaba por definir duas câmaras horizontais 5 e 6, as quais são interligadas pela tubulação intermediária 42.

Ainda neste sentido, nota-se que a tubulação de entrada 21 do corpo superior 2 conecta o exterior do filtro acústico 1 com a primeira câmara horizontal 5. Já a tubulação de saída 22 do corpo superior 2 conecta a segunda câmara horizontal 6 à câmara de compressão (não ilustrada) do compressor (não ilustrado).

A primeira câmara horizontal 5 atua como um reservatório de excesso de fluido líquido FL proveniente da tubulação de entrada 21. A passagem de líquido para a segunda câmara horizontal 6 é dificultada pela configuração da tubulação intermediária 42, a qual capta gás no topo da primeira câmara horizontal 5, funcionando como um segundo tudo de conexão para a segunda câmara horizontal 6.

O eventual excesso de líquido armazenado na primeira câmara horizontal 5 é evaporado naturalmente durante o ciclo de funcionamento normal do compressor devido às quedas de pressão ocasionadas pelo processo de sucção. Por motivos de segurança, a segunda câmara horizontal 6 apresenta um volume expressivo, e conta com a extremidade interna 23, a qual conduz o gás para a câmara de sucção a uma altura significativa do fundo da câmara

O arranjo interno das câmaras horizontais 5 e 6 é otimizado em conjunto com o posicionamento proposto entre a tubulação de sucção TS e a tubulação de entrada 21. Este posicionamento "desalinhado" - conforme ilustrado na figura 6 - torna-se especialmente relevante em eventuais sistemas onde a quantidade de fluido em estado líquido é grande. Isto ocorre pelo fato de que este "desalinhamento" reduz, de maneira controlada, a admissão de líquidos para dentro do filtro acústico 1. O benefício desta solução encontra-se durante o funcionamento padrão do compressor, onde o caminho do gás até o filtro acústico de sucção é melhorado substâncialmente e com redução dos níveis de superaquecimento do gás. A melhoria do processo de captação de gás está na configuração do anteparo de entrada 211, o qual é obtido por um corte de 45° Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferencial da presente

invenção, deve ser entendido que o escopo da mesma abrange outras possíveis variações, sendo somente limitado pelo teor das reivindicações, aí incluídos os possíveis meios equivalentes.

Claims

1. Filtro acústico para compressor alternativo, compreendendo um filtro acústico (1) de sucção, contendo pelo menos uma tubulação de entrada (21), pelo menos uma tubulação de saída (22) e pelo menos uma tubulação intermediária (42), e sendo CARACTERIZADO pelo fato de que: o filtro acústico (1) compreende pelo menos duas câmaras horizontais (5,6); e pelo menos uma tubulação intermediária (42) possuindo um trecho superior (421) de comprimento equivalente à cerca de 75% a 98% da altura da primeira câmara horizontal (5).

2. Filtro acústico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma tubulação intermediária (42) possui um trecho inferior (422) de comprimento equivalente à cerca de 45% a 80% da altura da segunda câmara horizontal (6).

3. Filtro acústico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de ser compreendido por um corpo superior (2), um corpo inferior (3) e pelo menos um corpo interno (4).

4. Filtro acústico, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a tubulação intermediária (42) encontra-se definida no corpo interno (4).

5. Filtro acústico, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que as câmaras horizontais (5) e (6) são delimitadas pelo corpo interno (4).

6. Filtro acústico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a tubulação de entrada (21) possui perímetro fundamentalmente oblongo.

7. Filtro acústico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a tubulação de entrada (21) possui perímetro fundamentalmente circular.

8. Filtro acústico, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a tubulação de entrada (21) possui pelo menos um anteparo de entrada (211) disposto em quarenta e cinco graus.