BRPI0902430A2 - compressor hermético - Google Patents

Abstract

COMPRESSOR HERMéTICO A presente invenção refere-se a um compressor hermético e, mais especificamen- te, a um compressor hermético do tipo que compreende uma bomba centrífuga (1) para levar o óleo às peças móveis do compressor. No compressor da presente invenção, o eixo vertical (7) estende-se axialmente além do rotor para formar uma extremidade livre (8) em sua porção inferior, e a extremidade livre (8) é dimensionada para ser recebida em uma ex- tremidade (12) correspondente da bomba centrífuga (1).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPRESSOR HERMÉTICO".

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um compressor hermético, e, mais especificamen-te, a um compressor hermético do tipo que compreende uma bomba centrífuga para levar oóleo às peças móveis do compressor.

Fundamentos da Invenção

Um compressor tem como função elevar a pressão de determinado volume de flui-do a uma pressão necessária à realização de um determinado trabalho. Para a indústria derefrigeração, é comum o uso de compressores herméticos que compreendem geralmenteuma carcaça selada que define, em seu interior, um reservatório de óleo e um meio debomba de óleo responsável por levar o óleo do reservatório às peças móveis do compressor.

A indústria de refrigeração tem grande preocupação com a performance dos com-pressores de refrigeração. De fato, diversos trabalhos e estudos foram realizados com vis-tas a melhorar tal performance, sendo que a última geração de compressores usa motoresde velocidade variável. Com a variação na velocidade de operação do compressor, a capa-cidade de refrigeração pode ser ajustada à demanda do sistema, promovendo um grandebenefício no consumo de energia.

Uma dificuldade que decorre da redução da rotação de operação é o bombeamen-to do óleo. As bombas normalmente usadas nestes compressores são baseadas no efeitocentrifugo para elevar o óleo até os locais a serem lubrificados. Estas bombas são larga-mente usadas pelo seu baixo custo e a alta confiabilidade. Outras alternativas com princí-pios deferentes podem viabilizar o bombeamento em baixas rotações, mas o custo e a con-fiabilidades não são competitivos.

As bombas de óleo conhecidas da técnica compreendem um tubo captador de ó-leo, tendo uma entrada de óleo. Para a captação confia-se no efeito centrífugo, sendo que arotação da bomba força o óleo que entra pelo orifício contra as paredes do tubo, promoven-do o aumento de pressão, e por conseqüência sua subida.

Assim, a energia de bombeamento necessária à lubrificação é obtida da rotação edo diâmetro da bomba. Como uma menor rotação do compressor é definida visando o me-lhor desempenho do compressor aplicado ao sistema de refrigeração, esta rotação tendeser a mais baixa possível, sendo a bomba de óleo o principal Iimitante para baixar a rotação.

Três fatores principais impactam na eficiência da bomba: o diâmetro do orifício deentrada de óleo, a altura de recalque (altura entre o ponto de sucção da bomba e o ponto demaior elevação do óleo) e o raio ou diâmetro da bomba.

Com relação ao primeiro fator, o diâmetro do orifício de entrada da bomba gerauma região de equalização da pressão, tornando esta região inativa. O aumento de pressãoadvindo da centrifugação só ocorre nas regiões de raios maiores aos da entrada. Assim,uma entrada de diâmetro muito grande irá prejudicar a performance da bomba em baixasrotações.

Com relação ao segundo fator, deve ser notado que quanto maior a altura de re-calque, maior é a energia necessária para o bombeamento, já que o óleo deve ser elevadoaté o orifício de entrada do primeiro mancai do compressor. A partir desse ponto, a hélice doeixo fará o restante do trabalho de bombeamento.

Com relação ao terceiro fator, deve ser notado que o raio ou diâmetro da bomba naregião de saída do óleo (ou seja, na região do orifício de entrada do primeiro mancai docompressor) é fundamental para a eficiência da bomba. Isso porque o caminho percorridopelo óleo dentro do eixo até esse orifício de saída deve considerar a forma parabólica adqui-rida pelo óleo na sua centrifugação, sendo que nenhuma saliência pode interceptar estaparábola (na ocorrência de uma interceptação, o fluxo de óleo seria simplesmente interrompido).

Face ao exposto, o projeto da bomba tem um grande papel na performance docompressor, sendo que existe a necessidade por uma bomba adequada à um compressoroperando em rotação reduzida.

Objetivos da Invenção

Assim, é um dos objetivos da presente invenção prover uma bomba de óleo eficien-te para utilização com um compressor hermético com motor de velocidade variável.

É outro dos objetivos da presente invenção prover uma bomba de óleo projetadapara atuar eficientemente em um compressor operando em rotação reduzida.

Sumário da Invenção

A presente invenção atinge os objetivos acima por meio de um compressor hermé-tico compreendendo uma carcaça que envolve as peças componentes do compressor, umreservatório de óleo na parte inferior da carcaça, um bloco de cilindro que incorpora ummancai para suportar um eixo vertical ao qual é montado um rotor, e uma bomba centrífugaque leva o óleo às peças móveis do compressor, sendo que o eixo vertical estende-se axi-almente além do rotor para formar uma extremidade livre em sua porção inferior, a extremi-dade livre sendo dimensionada para ser recebida em uma extremidade correspondente dabomba centrífuga, pelo menos uma porção da parede interna da extremidade da bomba epelo menos uma porção da parede externa do eixo assumindo uma condição justapostaapós a recepção.

De modo a evitar o uso desnecessário de matéria prima, a extremidade livre do ei-xo vertical estende-se axialmente apenas o suficiente para permitir a fixação da extremidadeda bomba, sendo que, em uma concretização preferida, a extremidade livre do eixo verticalestende-se por, no máximo, 6 mm.Ainda na concretização preferida da presente invenção, a extremidade livre apre-senta uma porção usinada de diâmetro externo reduzido, de modo a facilitar a montagem daextremidade da bomba.

A montagem entre a extremidade livre do eixo e a extremidade correspondente dabomba é preferencialmente realizada através de um encaixe por interferência, porém meiosalternativos como a colagem poderiam ser igualmente utilizados.

Descrição Resumida dos Desenhos

As figuras mostram:

Figura 1 - A figura 1 ilustra uma vista em corte mostrando um compressor herméti-co convencional, com uma solução de bombeamento conhecida da técnica anterior;

Figura 2 - A figura 2 ilustra uma vista em corte mostrando um compressor herméti-co convencional, com uma outra solução de bombeamento conhecida da técnica anterior;

Figura 3 - A figura 3 ilustra uma vista em corte mostrando um compressor herméti-co com a solução de bombeamento proporcionada pela presente invenção; e

Figura 4 - Afigura 4 ilustra uma vista detalhada em corte da bomba de óleo da pre-sente invenção montada ao eixo do compressor.

Descrição Detalhada da Invenção

A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base nosexemplos de execução representados nos desenhos. Embora a descrição detalhada utilizecomo exemplo um compressor alternativo para a refrigeração, deve se entendido que osprincípios da presente invenção podem ser aplicados a qualquer tipo, tamanho ou configu-ração de compressor hermético.

As figuras 1 e 2 ilustram compressores com soluções de bombeamento conhecidasda técnica anterior.

Na solução ilustrada na figura 1, a bomba de óleo 1 é inserida no rotor do motor 2.A bomba 1 tem uma extremidade 3 inserida no óleo 4 disposto em um reservatório da car-caça 5 e a outra extremidade 6 inserida no rotor 2. Essa configuração cria um caminho livrepara o óleo, mas deixa restrita a região disponível para fixação do eixo Ie da bomba. Defato, como mostrado na figura, o eixo 7 é continuo à extremidade superior 6 da bomba.

Na solução ilustrada na figura 2, a bomba 1 é inserida no eixo 7, sendo que o eixo7 se estende até o final do rotor 2. Esta configuração melhora a região disponível para fixa-ção do eixo 7, mas o diâmetro de passagem de óleo acaba sendo comprometido para que abomba possa ser inserida no eixo.

A solução adotada pela presente invenção é ilustrada nas figuras 3 e 4. Como poderá ser percebido a partir da descrição detalhada dessas figuras, a presente invenção con-segue chegar a uma solução de bombeamento capaz de garantir um diâmetro adequadopara passagem do óleo, uma otimização da altura de recalque, e um meio de montagemsimplificado para a bomba de óleo.

Assim, no compressor da presente invenção ilustrado em corte na figura 3, o eixo 7se estende levemente além do rotor 2, deixando uma extremidade livre 8 para a montagemda bomba centrífuga 1.

Deve ser ressaltado que a extremidade livre 8 possui apenas a extensão necessá-ria para permitir a montagem da bomba 1. Isso se deve à necessidade de não estender de-masiadamente o eixo 8, o que levaria a um uso desnecessário de material, encarecendo ocusto final no compressor. Assim, em uma concretização preferida da presente invenção, aextensão da extremidade livre 8 não ultrapassa 6 mm.

Conforme melhor ilustrado na figura 4, uma extremidade da bomba 1 fica imersa noóleo 4, sendo que tal extremidade compreende ainda um orifício de entrada 9 em sua por-ção mais extrema. A outra extremidade 12 da bomba 1 é dimensionada para receber a ex-tremidade livre 8 do eixo 7, sendo que a parede externa do eixo e a parede interna da bom-ba ficam em condição justaposta após o encaixe.

Na concretização preferida da presente invenção, uma parte da extremidade livredo eixo 7 é usinada para redução de seu diâmetro externo, sendo tal parte usinada destina-da à recepção da extremidade de montagem da bomba.

Ainda na concretização preferida da presente invenção, a montagem da bomba 1na extremidade livre 8 do eixo 7 é realizada através de um encaixe por interferência, nãosendo necessário o uso de colas ou adesivos.

Entretanto, deve ser notado que outras formais de encaixe e montagem poderiamser utilizadas. Assim, em uma concretização alternativa da presente invenção, a montagemda bomba 1 na extremidade livre 8 do eixo 7 é realizada por colagem.

Durante a rotação da bómba 1, a força centrífuga faz com que o óleo suba pela pa-rede interna da bomba e do eixo em uma configuração parabólica, mostrada por 10 na figu-ra 4. A energia de bombeamento deve ser suficiente para que a altura de recalque H do óleoatinja o orifício de saída para o primeiro mancai, mostrado pelo numerai 11 na figura. Para ocorreto dimensionamento da coluna parabólica até a altura H, é importante garantir um raioR suficiente.

A presente invenção, através da montagem da bomba 1 externa ao eixo a ao rotor,garante uma altura de recalque adequada,sendo que o orifício de entrada fica naturalmentemais próximo do eixo.

De fato, como a montagem da bomba 1 não toma qualquer extensão do eixo 7 interna ao rotor, toda a região de interferência do eixo fica disponível, e a extremidade inferi-or do mancai 13 pode ser trazida bem próxima ao óleo (vide figura 3), de modo que o orifí-cio 11 fica a uma altura de recalque H facilmente atingida mesmo em baixa rotação.

Além disso, como mencionado anteriormente, uma vez que a bomba 1 é montadaexterna ao eixo, é garantido um raio R adequado para permitir a trajetória parabólica do óleoaté essa altura de recalque reduzida.

A configuração de montagem de bomba da presente invenção alcança, através deuma construção simples e econômica, uma solução de bombeamento eficaz para um com-pressor operando em baixa rotação.

Deve ser entendido que a descrição fornecida com base nas figuras acima se refe-re apenas a concretizações possíveis para o compressor hermético da presente invenção,sendo que o real escopo do objeto da invenção encontra-se definido nas reivindicações apensas.

Claims (7)

1. Compressor hermético compreendendo uma carcaça (5) que envolve as peçascomponentes do compressor, um reservatório de óleo (4) na parte inferior da carcaça, umbloco de cilindro que incorpora üm mancai para suportar um eixo vertical (7) ao qual é mon-tado um rotor (2), e uma bomba centrífuga (1) que leva o óleo às peças móveis do com-pressor, CARACTERIZADO pélò fato de que o eixo vertical (7) estende-se axialmente alémdo rotor (2) para formar uma èxtremidade livre (8) em sua porção inferior, a extremidadelivre sendo dimensionada para ser recebida em uma extremidade correspondente (12) dabomba centrífuga (1), pelo menos uma porção da parede interna da extremidade da bomba(1) e pelo menos uma porção dá parede externa do eixo (7) assumindo uma condição justa-posta após a recepção.

2. Compressor hermético, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pe-lo fato de que a extremidade livre (8) do eixo vertical (7) estende-se apenas o suficiente pa-ra permitir a fixação da extremidade (12) da bomba (1).

3. Compressor hermético, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pe-lo fato de que a extremidade livré (8) do eixo vertical (7) estende-se por, no máximo, 6 mm.

4. Compressor hermético, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, ,CARACTERIZADO pelo fato dé que a extremidade livre (8) apresenta uma porção usinadade diâmetro externo reduzido.

5. Compressor hermético, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, ,CARACTERIZADO pelo fato dé que a montagem entre a extremidade livre (8) do eixo (7) ea extremidade correspondente (12) da bomba (1) é realizada através de um encaixe porinterferência.

6.

Compressor hermético, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, ,CARACTERIZADO pelo fato dé que a montagem entre a extremidade livre (8) do eixo (7) ea extremidade correspondente (12) da bomba (1) é realizada por colagem.