BR102014007882A2

BR102014007882A2 - arranjo de mancalização radial em um compressor de refrigeração

Info

Publication number: BR102014007882A2
Application number: BR102014007882A
Authority: BR
Inventors: Adilson Luiz Manke; Diego Sacomori; Rinaldo Puff
Original assignee: Whirlpool Sa
Priority date: 2014-04-01
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2016-01-05
Also published as: ES2846744T3; EP3126675A1; EP3126675B1; CN106255827B; US20170184085A1; CN106255827A; WO2015149146A1

Abstract

resumo "arranjo de mancalização radial em um compressor de refrigeração" o compressor compreende um cubo de mancal (40), definindo um mancal radial (41) tendo uma primeira e uma segunda porção extrema (40a, 40b) e suportando um eixo de manivela (50) tendo uma porção extrema excêntrica (55) suportando o olhal maior (61) de uma biela (60) acoplada ao pistão (30), por exemplo, por um olhal menor (62) montado em torno de um pino de pistão (63). a segunda porção extrema (40b) e, opcionalmente, a primeira porção extrema (40a) do cubo de mancal (40) e os olhais maior e menor (61, 62) da biela (60) são internamente providos de buchas (80). porções extremas (40a, 40b) do cubo de mancal (40) e dos olhais maior e menor (61, 62) podem ter sua estrutura resistente ao pressionamento, pelo confrontante componente de compressor nelas suportado ou ainda apresentar uma porção terminal (40c, 40d, 61a, 62a) elasticamente deformável em conjunto com uma confrontante porção terminal da associada bucha (80). 1 1/1

Description

"ARRANJO DE MANCALIZAÇÃO RADIAL EM UM COMPRESSOR DE REFRIGERAÇÃO" Campo da invenção [001] A presente invenção diz respeito a um arranjo de mancalização radial entre partes de um compressor alternativo de refrigeração, hermético ou não, ditas partes de compressor sendo relativamente móveis entre si, em movimento rotativo ou angular, para reduzir o coeficiente de atrito entre elas, de forma a reduzir a potência consumida e o torque de partida do motor elétrico. A invenção é particularmente aplicada na mancalização radial do eixo de manivela e dos olhais maior e menor da biela do tipo de compressor aqui considerado. [002] A invenção permite ainda que as regiões de mancalização radial possam, opcionalmente, sofrer deformação controlada para minimizar o contato puntual ou linear das partes cooperantes, provocados por erros de alinhamento na fabricação ou na montagem de ditas partes cooperantes ou ainda pelas forças nelas atuantes e resultantes da operação do motor elétrico do compressor ou da compressão do gás refrigerante. Técnica anterior [003] Uma construção convencional de compressor de refrigeração do tipo alternativo encontra-se ilustrada na figura 1 dos desenhos anexos e compreende, no interior de uma carcaça (não ilustrada), um bloco 10 que carrega um cilindro 20, no interior do qual atua, de forma alternativa, um pistão 30 . [004] O bloco 10 é ainda provido de um cubo de mancai 40 que define, internamente, um mancai radial 41 no qual é mancalizado um eixo de manivela 50 que incorpora uma porção extrema excêntrica 55, projetando-se para fora de uma primeira porção extrema 40a do cubo de mancai 40 e operativamente acoplada ao pistão 30, por meio de uma biela 60, e uma porção extrema livre 56 que se projeta para fora de uma segunda porção extrema 40b do cubo de mancai 40. Na construção ilustrada na figura 1, o bloco 10 tem a sua região adjacente e circundante à primeira porção extrema 40a do cubo de mancai 40 definida por uma região anelar plana para assentamento de um mancai axial de deslizamento não ilustrado. [005] Em torno da porção extrema excêntrica 55 do eixo de manivela 50 é montado um olhai maior 61 da biela 60, cujo olhai menor 62 pode apresentar uma porção extrema 62a voltada para o cubo de mancai 40 e é acoplado ao pistão 30, por um pino de pistão 63. Esta extremidade da biela também pode ser provida de uma porção esférica (ou semi-esférica). A porção extrema livre 56 do eixo de manivela 50, que se projeta para fora do cubo de mancai 40, é acoplada a um rotor 71 de um motor elétrico 70, tendo um estator 72 fixado ao bloco 10. O motor elétrico 70 faz girar, por seu rotor 71, o eixo de manivela 50, impulsionando o pistão 30, por meio da biela 60, em movimento alternativo. [006] O extremo do cilindro 20, oposto à biela 60, é fechado por uma placa de válvulas (não ilustrada), provida de pelo menos uma válvula de sucção e uma válvula de descarga, de acordo com qualquer construção adequada, conhecida ou não do estado da técnica. [007] Um problema relacionado a esses compressores deve-se ao fato de o estator 72 do motor elétrico 70 apresentar desvios de concentricidade em relação ao mancai radial 41, do cubo de mancai 40, decorrentes do processo de montagem e o rotor 71 apresentar erros de batimento radial que, de forma isolada ou combinada, produzem forças radiais magnéticas sobre o rotor 71 e sobre o eixo de manivela 50, produzindo contatos localizados no mancai radial 41, principalmente na segunda porção extrema 40b do cubo de mancai 40, principalmente nos instantes iniciais das partidas. [008] As maiores forças de contato, entre o eixo de manivela 50 e a segunda porção extrema 40b do cubo de mancai 40, requerem um maior torque do motor 70 para iniciar o movimento, ou seja, uma maior potência do motor, com aumento da tensão mínima de partida para que sejam vencidas as forças de atrito estático e dinâmico entre o eixo de manivela 50 e o mancai radial 41. [009] Eventuais sobrecargas na mancalização radial do eixo de manivela, durante o funcionamento do compressor, também constituem fatores que potencializam a geração de consumo de energia e de desgaste no mancai radial 41, particularmente quando as sobrecargas ocorrem em situações de lubrificação deficiente. [0010] Os compressores em questão podem admitir ainda, em maior ou menor grau, erros de posição, como aqueles que causam algum tipo de perda de ortogonalidade entre o eixo geométrico do eixo de manivela 50 e o eixo geométrico do pistão 30 do conjunto montado. [0011] Os erros de "atravessamento" acima mencionados são responsáveis por contatos localizados entre o pistão 30 e o cilindro 20, entre o pino de pistão 63 e o olhai menor 62 da biela 60, entre o olhai maior 61 da biela 60 e a porção excêntrica 55 do eixo de manivela 50 e ainda entre esse último e as regiões de mancalizaçâo do mancai radial 41, usinadas no cubo de mancai 40 do bloco 10. [0012] Os citados erros de atravessamento aumentam ainda mais as forças de contato e, consequentemente, as forças de atrito, particularmente quando em um regime de lubrificação deficiente, a serem vencidas pelo motor elétrico, prejudicando sua eficiência e exigindo maiores dimensionamentos em termos de torque, além de também potencializarem a geração de desgaste das partes atritantes. [0013] Além dos problemas acima mencionados, durante a compressão do gás no cilindro 20, a força de compressão F, atuante contra o topo do pistão 30, é transmitida à biela 60 e à porção excêntrica 55 do eixo de manivela 50, gerando deformações no conjunto mecânico, as quais causam o desalinhamento da porção excêntrica 55 do eixo de manivela 50 em relação ao eixo geométrico do olhai maior 61 da biela 60 e do eixo de manivela 50 em relação ao eixo geométrico do mancai radial 41, ampliando os problemas de contatos localizados acima mencionados, resultantes dos erros de posição na fabricação e montagem das partes componentes, acentuando a elevação do consumo de energia e a geração de desgastes. [0014] Durante a compressão do gás no cilindro 20, a força de compressão F, atuante contra o topo do pistão 30 é transmitida, pela biela 60, a uma porção extrema 61a do olhai maior 61, gerando uma reação na porção extrema excêntrica 55 do eixo de manivela 50, que é transmitida, pelo eixo de manivela 50, ao mancai radial 41 do cubo de mancai 40, na primeira e na segunda porção extrema, 40a e 40b desse último, nelas produzindo uma primeira e uma segunda força de reação Fl, F2, derivadas da força de compressão F, sendo a primeira força de reação Fl mais intensa e prejudicial à manutenção do filme de óleo entre o eixo de manivela 50 e o mancai radial 41, na primeira porção extrema 40a do cubo de mancai 40, a qual é posicionada mais próxima ao eixo geométrico de atuação da força de compressão F. [0015] As forças acima mencionadas, na presença das folgas radiais entre o eixo de manivela 50 e o mancai radial 41, inerentes aos mancais de deslizamento, produzem o assim chamado desalinhamento do eixo de manivela 50, fazendo com que, ao considerar-se uma situação ideal de elevada rigidez dos componentes do mecanismo, tanto a primeira porção extrema 40a como a segunda porção extrema 40b do cubo de mancai 40, sejam aquelas nas quais o mancai radial 41 suporta o carregamento e os momentos impostos ao cubo de mancai 40, ocorra a amplificação das forças de contato entre estes componentes, o que provoca os mesmos problemas de elevação do consumo de energia e de desgaste, acima mencionados. [0016] São conhecidas construções nas quais é provida uma região que pode ser radial e elasticamente deformada, na primeira porção extrema do cubo de mancai, região essa que é obtida por uma ranhura ou recorte circunferencial provido no cubo de mancai e em cujo interior é usualmente provido um mancai axial de rolamento. [0017] Nessa conhecida construção, a primeira porção extrema do cubo de mancai pode incorporar uma porção terminal que se projeta axialmente para fora do bloco e que pode apresentar certa complacência, podendo ser radial e elasticamente deformada pela pressão localizada, exercida pela confrontante região do eixo de manivela, na fase final do curso de compressão do pistão, de modo a acomodar-se à superfície do eixo de manivela, evitando um contato puntual e a interrupção do filme de óleo espesso entre o eixo de manivela e o cubo de mancai na primeira porção extrema desse último. [0018] Apesar de a referida construção anterior prover uma região complacente no cubo de mancai 40, ela trata apenas da questão da interrupção do filme de óleo na primeira porção extrema 40a do cubo de mancai 40, na qual são aplicadas, pelo eixo de manivela 50, as maiores forças derivadas da compressão do gás refrigerante pelo pistão. [0019] Na condição operacional na qual a região complacente (com deformação elástica controlada) da primeira porção extrema 40a do cubo de mancai 40 é elasticamente deformada pela pressão exercida pelo eixo de manivela 50, esse último e, consequentemente, sua porção extrema 55 tendem a ocupar uma posição na qual seu eixo geométrico apresenta certa inclinação em relação ao eixo geométrico do cubo de mancai 40 e do olhai maior 61 da biela 60. Essa inclinação do eixo de manivela 50 e de sua porção excêntrica 55 tende a provocar a interrupção do filme de óleo na porção extrema 61a do olhai maior 61 da biela 60, voltada para o bloco 10. [0020] A complacência (deformação elástica) da primeira porção extrema 40a do bloco de mancai 40, conforme a construção anterior, não é capaz de eliminar o problema do desgaste acentuado na referida porção extrema do olhai maior 61 da biela 60 e nem a transmissão, por essa última, de esforços sobre o pistão 30, forçando-o radialmente contra o cilindro 20. [0021] Outro aspecto não tratado pela referida construção anterior, é a questão da necessidade de aumento do torque do motor elétrico 70 e do desgaste por contato localizado na segunda porção extrema 40b do cubo de mancai 40, quando das partidas do motor elétrico 70 com o rotor 71 apresentando desvios de concentricidade em relação ao estator 72, conforme já anteriormente comentado. [0022] A referida construção anterior está voltada apenas à manutenção do filme de óleo nos mancais radiais de um compressor alternativo de refrigeração, considerando somente o problema da deficiência de lubrificação e do desgaste acentuado na primeira porção extrema 40a do cubo de mancai 40 . [0023] Em razão dos problemas de desgaste localizado, de consumo de energia elevado e do aumento da tensão de partida dos motores elétricos, passa a ser desejável a provisão de uma solução técnica, aplicável à mancalização pelo menos do eixo de manivela de um compressor alternativo de refrigeração, e que possa eliminar ou pelo menos minimizar os inconvenientes causados pelo "atravessamento" do eixo, tanto na partida como durante a operação em condições de sobrecarga do compressor.

Sumário da Invenção [0024] Diante dos problemas operacionais acima discutidos, a presente invenção tem o objetivo genérico de prover um arranjo de mancalização em um compressor alternativo de refrigeração, do tipo acima discutido, que permita reduzir o coeficiente de atrito entre o eixo de manivela e pelo menos a segunda porção extrema do cubo de mancai e ainda, se conveniente, entre o eixo de manivela e a primeira porção extrema do cubo de mancai e entre os olhais, maior e menor, da biela e a porção extrema excêntrica do eixo de manivela e o pino de pistão, respectivamente, e assim, reduzir o torque e a tensão de partida do motor elétrico, por meio de uma solução técnica, construtiva e economicamente viável. [0025] Um objetivo complementar da invenção é o de prover um arranjo de mancalização tal como acima mencionado e que evite ou pelo menos reduza o desgaste, por contato localizado, da região de mancalização radial do eixo de manivela pelo menos em relação à segunda porção extrema do cubo de mancai e ainda, se conveniente, entre o eixo de manivela e a primeira porção extrema do cubo de mancai e entre os olhais, maior e menor, da biela e a porção extrema excêntrica do eixo de manivela e o pino de pistão, respectivamente. [0026] Conforme já mencionado, o arranjo em questão é aplicado a um compressor do tipo que compreende: um bloco carregando um cilindro e um cubo de mancai definindo um mancai radial; um eixo de manivela montado no mancai radial e tendo uma porção extrema excêntrica e uma porção extrema livre que se projetam para fora de uma primeira e de uma segunda porção extrema, respectivamente, do cubo de mancai; um pistão alojado no cilindro; e uma biela acoplando a porção extrema excêntrica do eixo de manivela ao pistão. [0027] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, pelo menos a segunda porção extrema, dentre a primeira e a segunda porção extrema do cubo de mancai, é definida por uma respectiva bucha, de material de baixo coeficiente de atrito, totalmente fixada no interior do cubo de mancai. [0028] De acordo com um aspecto adicional e opcional da presente invenção, os olhais maior e menor da biela fixam, totalmente contidas em seu interior, uma respectiva bucha de baixo coeficiente de atrito, definindo a superfície de mancalização do olhai maior em relação à porção extrema excêntrica do eixo de manivela e do olhai menor em relação ao pino de pistão. [0029] Porções extremas do cubo de mancai e dos olhais maior e menor podem apresentar uma estrutura resistente, com reduzida e insuficiente deformação elástica, ao pressionamento pelo confrontante componente de compressor nelas suportado ou ainda apresentarem uma porção terminal elasticamente deformável em conjunto com uma confrontante porção terminal da associada bucha. [0030] O arranjo proposto pela presente invenção permite o uso de buchas de material de baixo coeficiente de atrito apresentando uma construção de produção segura, com reduzida espessura radial, garantindo ganhos de eficiência em termos de perdas por atrito, em diferentes condições operacionais e de montagem do compressor, sendo o comportamento estrutural das buchas controlado pelas características estruturais das partes do compressor que sustentam referidas buchas, particularmente em porções terminais (ou extremas) dessas últimas, sujeitas a pressionamentos pelo confrontante componente de compressor nelas rotativamente suportado.

Breve descrição dos desenhos [0031] A seguir a invenção será descrita fazendo-se referência aos desenhos anexos, dados a titulo exemplifreativo e nos quais: [0032] A figura 1 representa uma vista, em corte vertical simplificado, de um compressor de refrigeração do tipo aqui considerado, com os mancais radiais, do eixo de manivela, construídos de acordo com a técnica anterior e ilustrando ainda, de forma amplificada, o eixo de manivela angularmente inclinado em relação ao eixo geométrico do mancai radial, definido no cubo de mancai, e ao eixo geométrico do olhai maior da biela; [0033] A figura 2 representa uma vista semelhante à da figura 1, mas ilustrando os mancais radiais, do eixo de manivela, construídos de acordo com uma primeira forma de realização da invenção, estando o eixo de manivela inclinado em relação ao eixo geométrico do cubo de mancai e do olhai maior da biela; [0034] A figura 3 representa um detalhe ampliado da parte da figura 2 que ilustra os mancais radiais do eixo de manivela; [0035] A figura 4 representa uma vista semelhante à da figura 2, mas ilustrando os mancais radiais, do eixo de manivela, construídos de acordo com uma segunda forma de realização da invenção, estando o eixo de manivela inclinado em relação ao eixo geométrico do cubo de mancai e do olhai maior da biela; [0036] A figura 5 representa um detalhe ampliado da parte da figura 4 que ilustra os mancais radiais do eixo de manivela; [0037] A figura 6 representa uma vista em corte vertical, parcial e simplificado, em escala ampliada, da porção do eixo de manivela que pressiona e deforma, elástica e radialmente para fora, a segunda porção extrema do cubo de mancai, construída segundo a forma de realização ilustrada nas figuras 4 e 5; [0038] A figura 7 representa, de forma simplificada, uma vista frontal da região da segunda porção extrema do cubo de mancai ilustrada na figura 6, tendo sido dita vista tomada na direção da seta VII da figura anterior, com o eixo ilustrado em linhas tracejadas; e [0039] A figura 8 representa uma vista em perspectiva esquemática da região de mancalização elasticamente deformada, ilustrada na figura 7.

Descrição detalhada da invenção [0040] Conforme já anteriormente descrito e ilustrado nos desenhos anexos, o arranjo de mancalização radial da presente invenção é aplicado a um compressor de refrigeração do tipo que compreende, no interior de uma carcaça (não ilustrada), um bloco 10 carregando, em uma peça única ou não, um cilindro 20, tendo um eixo geométrico Z, e um cubo de mancai 40 que define, internamente, um mancai radial 41 tendo um eixo geométrico XI. [0041] Um eixo de manivela 50, tendo um eixo geométrico Yl, é montado no interior do mancai radial 41 do cubo de mancai 40 e tem uma porção extrema excêntrica 55, com eixo geométrico Y2 que se projeta para fora de uma primeira porção extrema 40a do cubo de mancai 40, e uma porção extrema livre 56 que se projeta para fora de uma segunda porção extrema 40b do cubo de mancai 40. [0042] Um pistão 30 é alojado no cilindro 20, para ser ai deslocado, em movimento alternativo, por uma biela 60 que tem um extremo definindo um olhai maior 61, montado em torno da porção extrema excêntrica 55 do eixo de manivela 50, e um extremo oposto carregando um meio de acoplamento CM para permitir o acoplamento da biela 60 ao pistão 30. O meio de acoplamento CM pode tomar a forma de um olhai menor 62, de uma junção esférica (não ilustrada) ou de qualquer outro meio que realize o acoplamento biela-pistão. [0043] Na construção ilustrada, o olhai menor 62 é acoplado ao pistão 30, por meio de um pino de pistão 63, sendo o eixo de manivela 50 rotativamente acionado por um motor elétrico 70 que compreende um rotor 71, montado à porção extrema livre 56 do eixo de manivela 50, e um estator 72 fixado ao bloco 10, em torno do rotor 71. [0044] Conforme acima mencionado, o pino de pistão 63 e o olhai menor 62 da biela 60 podem ser substituídos por um conjunto de pistão-haste de junção esférica, ou qualquer outro arranjo de acoplamento, sem que se fuja do conceito construtivo da presente invenção. [0045] As partes de bloco 10 e de eixo de manivela 50 podem ser construídas em qualquer material adequado e bem conhecido da técnica como, por exemplo, ligas de alumínio ou de ferro fundido para o bloco 10 e ligas de aço ou ferro fundido para o eixo de manivela 50. [0046] Em uma condição ideal de montagem e operação do compressor (não ilustrada nos desenhos), o eixo geométrico Y1 do eixo de manivela 50 é coincidente com o eixo geométrico XI do mancai radial 41 do cubo de mancai 40 e o eixo geométrico X2 do olhai maior 61 da biela 60 é coincidente com o eixo geométrico Y2 da porção extrema excêntrica 55 do eixo de manivela 50. Nessa condição ideal, o eixo geométrico XI do mancai radial 41 é ortogonal ao eixo geométrico Z do cilindro 20 . [0047] Conforme já mencionado na introdução do presente relatório, os compressores aqui considerados apresentam o problema do desalinhamento das porções de eixo de manivela 50 em relação ao mancai radial 41 e ao olhai maior 61, quando da partida do motor elétrico 70 com seu estator 72 apresentando desvios de concentricidade em relação ao mancai radial 41, definido no cubo de mancai 40. Nessas condições, quanto maior o coeficiente de atrito entre o eixo de manivela 50 e a confrontante porção extrema do cubo de mancai 40, maior será a necessária tensão de partida de um determinado dimensionamento do motor elétrico 70 e também maior o desgaste dessa região de mancalização radial do eixo de manivela 50. [0048] Como a mínima tensão de partida de um motor de compressor é normalmente especificada por normas nacionais e/ou internacionais, é necessário que o dimensionamento do torque do motor seja adequado para atender a estes requisitos. Para um determinado dimensionamento de motor, quanto maior o coeficiente de atrito dos mancais, maior o torque resistente de partida e, consequentemente, mais elevada será a mínima tensão de partida deste motor de compressor. [0049] Nas construções convencionais das partes de mancalização radial, conforme ilustrado na figura 1, o "atravessamento" do eixo de manivela 50 e de sua porção extrema excêntrica 55, no interior do mancai radial 41 e do olhai maior 61 da biela 60, respectivamente, faz com que o eixo de manivela 50 tenha porções de sua superfície, apoiadas apenas em regiões extremas, de pequenas dimensões, axial e circunferencial, da primeira e da segunda porção extrema 40a, 40b do cubo de mancai 40, e das porções extremas 61a, 62a do olhai maior 61 e do olhai menor 62 da biela 60, pois essas regiões de contato mútuo ou de mancalização praticamente pontual, sob "atravessamento" do eixo de manivela, não se acomodam ao desalinhamento angular do eixo em relação à parte de mancai radial que o apoia, produzindo desgaste acentuado e localizado nessas regiões do cubo de mancai. [0050] Mesmo nos casos de utilização de um mancai axial de rolamento, nos quais a primeira porção extrema 40a do cubo de mancai 40 é provida de um recorte circunferencial definindo uma porção terminal 40d (figuras 2 e 3) que se projeta axialmente para fora do bloco 10, e que é elástica e radialmente deformável, só é visada a questão da interrupção do filme de óleo na primeira porção extrema 40a do cubo de mancai 40, na qual são aplicadas, pelo eixo de manivela 50, as maiores forças derivadas da compressão do gás refrigerante pelo pistão. [0051] Entretanto, a provisão de uma região de complacência na primeira porção extrema 40a do cubo de mancai 40 não trata da questão do aumento de torque do motor elétrico 70 e do desgaste por contato localizado na segunda porção extrema 40b do cubo de mancai 40, quando das partidas do motor elétrico 70 com o rotor 71 apresentando desvios de concentricidade em relação ao estator 72. [0052] O desgaste localizado, produzido pela condição operacional de "inclinação" do eixo de manivela 50, é elevado e ainda responsável por perda de eficiência em razão da ruptura do filme de óleo em referidas regiões de mancalização de área reduzida, exigindo, muitas vezes, a utilização de óleo de alta viscosidade ou mancais com maior capacidade de carga, o que tende a aumentar as perdas por atrito viscoso. [0053] Visando minimizar ou mesmo eliminar os problemas relacionados à tensão de partida e ao desgaste localizado, a presente invenção propõe a provisão de um arranjo de mancalização radial de acordo com o qual a segunda porção extrema 40b do cubo de mancai 40 é definida por uma respectiva bucha 80 de material de baixo coeficiente de atrito e totalmente fixada no interior do cubo de mancai 40. [0054] O arranjo em questão pode ser ainda opcionalmente definido pela provisão de mais uma bucha 80, construída em material de baixo coeficiente de atrito, totalmente fixada no interior do cubo de mancai 40, de modo a definir a primeira porção extrema 40a deste último. [0055] A provisão de uma bucha 80 definindo cada uma das primeira e segunda porções extremas 40a, 40b do cubo de mancai 40 permite aumentar ainda mais a eficiência da mancalização radial do eixo de manivela 50, reduzindo os torques resistentes e as perdas por atrito em diferentes condições operacionais e de montagem do compressor. [0056] Ainda de acordo com a invenção, o olhai maior 61 e também o olhai menor 62 da biela 60 podem fixar totalmente contidas em seu interior, uma respectiva bucha 80, também de baixo coeficiente de atrito e construída de modo semelhante àquele das buchas de mancalização do eixo de manivela 50 e definindo a superfície de mancalização do olhai maior 61 em relação à porção extrema excêntrica 55 do eixo de manivela 50 e do olhai menor 62 em relação ao pino de pistão 63. [0057] A bucha 80 do tipo considerado na presente invenção pode ser formada, por exemplo, pela combinação de camadas de metal e de polímero, não ilustradas, com a camada de polímero sendo aquela mais interna. Esse tipo de construção é conhecido da técnica e não necessita apresentar, por si mesmo, alguma característica inovadora e inventiva.

Entretanto, deve ser entendido que novas construções de bucha podem ser perfeitamente adaptáveis ao arranjo de mancalização ora definido. [0058] A bucha 80 pode ser ainda formada, por exemplo, por uma porção tubular anti-fricção 81 (ver figuras 6 e 7) obtida em material polimérico e incorporada e retida, por qualquer método adequado, no interior de um substrato tubular metálico 82, externo. [0059] De modo particular, o substrato tubular metálico 82 pode ser definido por uma fita de aço com uma face interna incorporando uma camada de bronze sinterizado (não ilustrada), sendo a porção tubular anti-fricção 81, de material polimérico, fixada sobre a camada de bronze sinterizado do substrato tubular metálico 82. Essa construção segue um padrão já conhecido e que permite a obtenção de buchas 80 com reduzida espessura radial e apresentando uma elevada regularidade em termo de padrão dimensional e de parâmetros de resistência estrutural e de coeficiente de atrito. [0060] A construção das buchas 80 previstas para o arranjo de mancalização em questão conduz, inevitavelmente, a buchas 80 apresentando não só uma reduzida espessura radial como também uma reduzida resistência estrutural contra deformações, principalmente deformações quando submetidas a esforços radiais. [0061] Assim, as buchas 80 do arranjo em questão são necessariamente montadas integralmente no interior dos respectivos componentes do compressor que as sustentam, não podendo se projetar para fora de referidos componentes definidos pelo menos pela segunda porção extrema 40b do cubo de mancai 40 e ainda, opcionalmente, pela primeira porção extrema 4 0a do cubo de mancai 4 0 e ainda, também opcionalmente, pelo olhai maior 61 e pelo olhai menor 62 da biela 60. [0062] Na configuração construtiva ilustrada nas figuras 2 e 3, uma bucha 80 é radial e externamente assentada contra a segunda porção extrema 40b do cubo de mancai 40 que apresenta uma estrutura dimensionada de modo resistente, geralmente com reduzida deformação elástica, ao pressionamento por uma confrontante região do eixo de manivela 50, que apresente um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico Y1 em relação ao eixo geométrico XI do mancai radial 41. [0063] As mesmas figuras ilustram essa primeira configuração compreendendo ainda, de modo opcional, uma bucha 80 radial e externamente assentada contra a primeira porção extrema 4 0a do cubo de mancai 4 0 que também apresenta uma estrutura dimensionada de modo resistente, geralmente com reduzida deformação elástica, ao pressionamento por uma confrontante região do eixo de manivela 50, que apresente um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico Y1 em relação ao eixo geométrico XI do mancai radial 41. [0064] Nessa primeira configuração, a segunda porção extrema 40b do cubo de mancai 40 envolve totalmente a respectiva bucha 80 e apresenta uma espessura, constante ou variável, capaz de prover à referida segunda porção extrema 40b uma estrutura dimensionada de modo resistente, geralmente com reduzida deformação elástica, ao pressionamento que possa ser produzido por uma confrontante região do eixo de manivela 50 apresentando desvio de coaxialidade, em diferentes condições operacionais do compressor. [0065] De modo semelhante, a primeira porção extrema 40a do cubo de mancai 40 envolve totalmente a respectiva bucha 80. Entretanto, neste caso, considerando a usual provisão de um mancai axial de rolamento 90 para suportar o peso do eixo de manivela 50 e do rotor 71, o bloco 10 tem sua região extrema, da qual se projeta a porção extrema excêntrica 55 do eixo de manivela 50, usinada para a formação de um rebaixo 11 em torno do mancai radial 41, no interior do qual é alojado o mancai axial de rolamento 90. A formação do rebaixo 11 forma, no bloco 10, uma porção terminal 40d, de formato tubular, envolvendo uma porção extrema 80a da respectiva bucha 80 e apresentando uma espessura radial, constante ou variável, capaz de prover à referida porção terminal 40d, da primeira porção extrema 40a, uma resistência estrutural suficiente para suportar, com certa complacência, a confrontante porção extrema 80a da respectiva bucha 80, quando esta última é submetida aos esforços de pressionamento que possam ser produzidos por uma confrontante região do eixo de manivela 50 apresentando desvio de coaxialidade, em diferentes condições operacionais do compressor, permitindo que a referida porção extrema 80a da bucha 80 continue definindo uma respectiva região de mancalização radial do eixo de manivela 50 sob condições de desvio de coaxialidade. [0066] Com a disposição sugerida na primeira configuração das figuras 2 e 3, cada bucha 80 provida no cubo de mancai 40 fica total e radialmente assentada e sustentada por uma confrontante porção do bloco 10 dimensionada para manter a integridade de forma da bucha 80 mesmo estando esta submetida a esforços produzidos por desvios de coaxialidade do eixo de manivela 50 em inicio de operação ou durante a operação normal do compressor. [0067] As figuras 2 e 3 também ilustram a provisão de uma bucha 80 definindo a superfície de mancalização do olhai maior 61 e do olhai menor 62 da biela 60. [0068] De acordo com essa forma opcional da invenção, o olhai maior 61 da biela 60 pode apresentar sua porção extrema 61a voltada para o cubo de mancai 40 e contra a qual é radial e externamente assentada uma porção extrema 80a da respectiva bucha 80, dita porção extrema 61a do olhai maior 61 apresentando uma estrutura dimensionada de modo resistente, geralmente com reduzida deformação elástica, ao pressíonamento da porção extrema 80a da bucha 80 por uma confrontante região da porção extrema excêntrica 55 do eixo de manivela 50, que apresente um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico Y2 em relação ao eixo geométrico X2 do olhai maior 61. [0069] De modo semelhante, o olhai menor 62 da biela 60 pode apresentar sua porção extrema 62a voltada para o cubo de mancai 40 e contra a qual é radial e externamente assentada uma porção extrema 80a da respectiva bucha 80, dita porção extrema 62a do olhai menor 62 apresentando uma estrutura dimensionada de modo resistente, geralmente com reduzida deformação elástica, ao pressíonamento da porção extrema 80a da bucha 80 por uma confrontante região do pino de pistão 63, que apresente um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico em relação ao eixo geométrico do olhai menor 62. [0070] Na segunda configuração construtiva ilustrada nas figuras 4 a 7, a segunda porção extrema 40b do cubo de mancai 40 apresenta uma porção terminal 40c contra a qual é radial e externamente assentada uma porção extrema 80a da respectiva bucha 80, sendo que a porção terminal 40c apresenta uma espessura radial reduzida para ser elástica e radialmente deformada, para fora, em conjunto com a porção extrema 80a da bucha 80, quando essa última é pressionada por uma confrontante região do eixo de manivela 50, que apresente um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico Y1 em relação ao eixo geométrico XI do mancai radial 41. [0071] Opcionalmente, a primeira porção extrema 40a do cubo de mancai 40 pode apresentar a porção terminal 40d, que se projeta axialmente para fora do bloco 10 e contra a qual é radial e externamente assentada a porção extrema 80a da bucha 80, uma espessura radial reduzida para ser elástica e radialmente deformada, para fora, em conjunto com a porção extrema 80a da bucha 80, quando essa última é pressionada por uma confrontante região do eixo de manivela 50, que apresente um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico Y1 em relação ao eixo geométrico XI do mancai radial 41. [0072] Essa segunda configuração da invenção permite que a porção extrema 80a, de uma ou de ambas as buchas 80 providas no cubo de mancai 40, defina, em conjunto com uma confrontante parte do eixo de manivela 50 e na condição elasticamente deformada, uma região de superfícies confrontantes CR, tendo dimensões, nas direções, axial e circunferencial, capazes de manter, em dita região, um filme de óleo que separa, pelo menos parcialmente, as superfícies formadoras de dita região de superfícies confrontantes CR. [0073] De modo semelhante, o olhai maior 61 da biela 60 pode apresentar sua porção extrema 61a, voltada para o cubo de mancai 40, na forma de uma porção terminal 61c contra a qual é radial e externamente assentada uma porção extrema 80a da bucha 80, dita porção terminal 61c apresentando espessura radial reduzida para ser elástica e radialmente deformada, para fora, em conjunto com a porção extrema 80a da bucha 80, quando essa última é pressionada por uma confrontante região da porção extrema excêntrica 55 do eixo de manivela 50, que apresente um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico Y2 em relação ao eixo geométrico X2 do olhai maior 61. [0074] Opcionalmente, o olhai menor 62 da biela 60 pode apresentar uma porção extrema 62a voltada para o cubo de mancai 40 e incorporando uma porção terminal 62c contra a qual é radial e externamente assentada uma porção extrema 80a da bucha 80, dita porção terminal 62c apresentando espessura radial reduzida para ser elástica e radialmente deformada, para fora, em conjunto com a porção extrema 80a da bucha 80, quando essa última é pressionada por uma confrontante região do pino de pistão 63, que apresente um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico em relação ao eixo geométrico do olhai menor 62. [0075] Na segunda configuração, tendo os olhais maior 61 e menor 62 da biela 60 providos de respectivas porções terminais 61c e 62c de espessura reduzida, a porção extrema 80a de cada uma das duas buchas 80 define, em conjunto com uma confrontante parte de uma das partes definidas pela porção excêntrica 55 do eixo de manivela 50 e pelo pino de pistão 63 e na condição elasticamente deformada, uma respectiva região de superfícies confrontantes CR, tendo dimensões, nas direções axial e circunferencial, capazes de manter, em dita região, um filme de óleo que separa, pelo menos parcialmente, as superfícies formadoras de dita região de superfícies confrontantes CR. [0076] A região de superfícies confrontantes CR relativa a cada bucha 80 do cubo de mancai 40 ou da biela 60, pode tomar uma forma aproximadamente semi-elíptica, com sua borda extrema coincidente com a borda marginal das adjacentes porções extremas 80a de cada bucha 80, conforme ilustrado na figura 7. [0077] As regiões de complacência, nas porções extremas do cubo de mancai 40, permitem que a deformação radial das buchas 80 produza uma região de superfícies confrontantes CR com dimensões, axial e circunferencial, aumentadas de uma condição nominal de tangência linear entre ditas partes, para uma condição de apoio por extensões, axial e circunferencial, suficientes para impedir a interrupção do filme de óleo. [0078] Deve ser entendido que a região de superfícies conf rontantes, ilustrada nas figuras 7 e 8, entre o eixo de manivela 50 e a bucha 80 na segunda porção extrema 40b do cubo de mancai 40 apresenta, de acordo com a invenção, a mesma configuração das regiões de superfícies confrontantes definidas entre o eixo de manivela 50 e a bucha 80 na primeira porção extrema 40a do cubo de mancai 40 e ainda das regiões de superfícies confrontantes definidas entre as buchas 80 da biela 60 e a porção extrema excêntrica 55 do eixo de manivela 50 ou o pino de pistão 63. [0079] Assim, a solução proposta na segunda configuração da invenção permite aumentar a área efetiva de mancalização entre as referidas partes relativamente móveis, de eixo de manivela 50 e de sua porção excêntrica 55 e ainda do pino de pistão 63 em relação às confrontantes e respectivas buchas 80 de uma condição de contato tangencial em peças idealmente rígidas, segundo uma linha em arco circunferencial, para uma condição na qual o referido contato passa a ocorrer segundo uma região de superfícies confrontantes CR, aumentada nas direções axial e circunferencial. [0080] O aumento da dimensão axial das regiões de superfícies confrontantes CR proporciona uma melhor mancalização para o eixo de manivela 50 em suas inevitáveis condições de "atravessamento", eliminando desgastes localizados e perda de eficiência por ruptura dos filmes de óleo, com transformação de atrito metal-metal em regime limite ou misto para atrito em regime viscoso, nas referidas regiões de superfícies confrontantes CR dos pares tribológicos. [0081] As dimensões, nas direções axial e circunferencial, das referidas porções extremas deformáveis elasticamente, são determinadas pelas características de projeto do compressor, tamanho e condições de operação do compressor e das tolerâncias dimensionais admitidas no processo de fabricação e de montagem. [0082] A fixação das buchas 80, no interior do cubo de mancai 40, pode ser feita de diferentes maneiras. Conforme ilustrado nas figuras 2 e 3, o cubo de mancai 40 pode ser internamente provido de um ressalto circunferencial interno e mediano 48, configurado para definir um batente para as buchas 80. Entretanto, deve ser entendido que a primeira e a segunda porção extrema 40a, 40b do cubo de mancai 40 podem ser definidas por respectivas buchas 80 formadas em uma única peça tubular com extensão longitudinal compatível com a extensão longitudinal do cubo de mancai 40. Em uma variante construtiva também não ilustrada, podem ser providas duas buchas, em peças separadas, mas que seriam mutua e axialmente confrontantes na região mediana interna do cubo de mancai. Nesses dois casos, não é provido o ressalto circunferencial interno e mediano 48 ilustrado na construção das figuras 2 e 3 . [0083] Deve ser ainda observado que as variantes construtivas aqui descritas podem ser apresentadas individualmente, em construções particulares, ou ainda combinadas, parcial ou totalmente entre si. [0084] Apesar de a invenção ter sido aqui descrita com referência às construções ilustradas nos desenhos anexos, deve ser entendido que o arranjo em questão pode ser aplicado a outras possíveis construções de compressor, sem que se fuja do conceito inventivo definido nas reivindicações que acompanham o presente relatório.

Claims

1. Arranjo de mancalização radial em um compressor de refrigeração do tipo que compreende: um bloco (10) carregando um cilindro (20) e um cubo de mancai (40) definindo um mancai radial (41); um eixo de manivela (50) montado no mancai radial (41) e tendo uma porção extrema excêntrica (55) e uma porção extrema livre (56) que se projetam para fora de uma primeira e de uma segunda porção extrema (40a, 40b), respectivamente, do cubo de mancai (40); um pistão (30) alojado no cilindro (20); uma biela (60) acoplando a porção extrema excêntrica (55) do eixo de manivela (50) ao pistão (30), dito arranjo sendo caracterizado pelo fato de pelo menos a segunda porção extrema (40b), dentre a primeira e a segunda porção extrema (40a, 40b) do cubo de mancai (40), ser definida por uma respectiva bucha (80), de material de baixo coeficiente de atrito, totalmente fixada no interior do cubo de mancai (40).

2. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a bucha (80) ser radial e externamente assentada contra a segunda porção extrema (40b), do cubo de mancai (40) , que apresenta estrutura resistente ao pressionamento de uma confrontante região do eixo de manivela (50), que apresente um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico (Yl) em relação ao eixo geométrico (XI) do mancai radial (41) .

3. Arranjo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a bucha (80) ser radial e externamente assentada contra a primeira porção extrema (40a), do cubo de mancai (40), que apresenta estrutura resistente ao pressionamento de uma confrontante região do eixo de manivela (50), que apresente um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico (Yl) em relação ao eixo geométrico (XI) do mancai radial (41) .

4. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a segunda porção extrema (40b) do cubo de mancai (40) apresentar uma porção terminal (40c) e contra a qual é radial e externamente assentada uma porção extrema (80a) da bucha (80), dita porção terminal (40c) apresentando espessura radial reduzida para ser elástica e radialmente deformada, para fora, em conjunto com a porção extrema (80a) da bucha (80), quando essa última é pressionada por uma confrontante região do eixo de manivela (50), que apresente um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico (Yl) em relação ao eixo geométrico (XI) do mancai radial (41).

5. Arranjo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a primeira porção extrema (40a) do cubo de mancai (40) incorporar uma porção terminal (40d) que se projeta axialmente para fora do bloco (10) e contra a qual é radial e externamente assentada uma porção extrema (80a) da bucha (80), dita porção terminal (40d) apresentando espessura radial reduzida para ser elástica e radialmente deformada, para fora, em conjunto com a porção extrema (80a) da bucha (80), quando essa última é pressionada por uma confrontante região do eixo de manivela (50), que apresente um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico (Yl) em relação ao eixo geométrico (XI) do mancai radial (41).

6. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizado pelo fato de a porção extrema (80a) da bucha (80) definir, em conjunto com uma confrontante parte do eixo de manivela (50) e na condição elasticamente deformada, uma região de superfícies confrontantes (CR) , tendo dimensões, nas direções axial e circunferencial, capazes de manter, em dita região, um filme de óleo que separa, pelo menos parcialmente, as superfícies formadoras de dita região de superfícies confrontantes (CR).

7. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, sendo que a biela (60) apresenta um olhai maior (61) montado em torno da porção extrema excêntrica (55) do eixo de manivela (50), sendo o arranjo caracterizado pelo fato de o olhai maior (61) da biela (60) fixar, totalmente contida em seu interior, uma bucha (80) de baixo coeficiente de atrito, definindo a superfície de mancalização do olhai maior (61) em relação à porção extrema excêntrica (55) do eixo de manivela (50) .

8. Arranjo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o olhai maior (61) da biela (60) apresentar uma porção extrema (61a) voltada para o cubo de mancai (40) e contra a qual é radial e externamente assentada uma porção extrema (80a) da bucha (80), dita porção extrema (61a) do olhai maior (61) apresentando estrutura resistente ao pressíonamento da porção extrema (80a) da bucha (80) por uma confrontante região da porção extrema excêntrica (55) do eixo de manivela (50), que apresente um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico (Y2) em relação ao eixo geométrico (X2) do olhai maior (61).

9. Arranjo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o olhai maior (61) da biela (60) apresentar uma porção extrema (61a) voltada para o cubo de mancai (40) e incorporando uma porção terminal (61c) contra a qual é radial e externamente assentada uma porção extrema (80a) da bucha (80), dita porção terminal (61c) apresentando espessura radial reduzida para ser elástica e radialmente deformada, para fora, em conjunto com a porção extrema (80a) da bucha (80), quando essa última é pressionada por uma confrontante região da porção extrema excêntrica (55) do eixo de manivela (50), que apresente um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico (Y2) em relação ao eixo geométrico (X2) do olhai maior (61).

10. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, sendo que a biela (60) apresenta um olhai menor (62) montado em torno de um pino de pistão (63), sendo o arranjo caracterizado pelo fato de o olhai menor (62) da biela (60) fixar, totalmente contida em seu interior, uma bucha (80) de baixo coeficiente de atrito, definindo a superfície de mancalização do olhai menor (62) em relação ao pino de pistão (63) .

11. Arranjo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o olhai menor (62) da biela (60) apresentar uma porção extrema (62a) voltada para o cubo de mancai (40) e contra a qual é radial e externamente assentada uma porção extrema (80a) da bucha (80), dita porção extrema (62a) do olhai menor (62) apresentando estrutura resistente ao pressionamento da porção extrema (80a) da bucha (80), quando essa última é pressionada por uma confrontante região do pino de pistão (63), que apresente um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico em relação ao eixo geométrico do olhai menor ( 62) .

12. Arranjo, de acordo a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o olhai menor (62) da biela (60) apresentar uma porção extrema (62a) voltada para o cubo de mancai (40) e incorporando uma porção terminal (62c) contra a qual é radial e externamente assentada uma porção extrema (80a) da bucha (80), dita porção terminal (62c) apresentando espessura radial reduzida para ser elástica e radialmente deformada, para fora, em conjunto com a porção extrema (80a) da bucha (80), quando essa última é pressionada por uma confrontante região do pino de pistão (63), que apresente um desvio de coaxialidade de seu eixo geométrico em relação ao eixo geométrico do olhai menor (62) .

13. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 12, caracterizado pelo fato de a porção extrema (80a) da bucha (80) definir, em conjunto com uma confrontante parte de uma das partes definidas pela porção excêntrica (55) do eixo de manivela (50) e pelo pino de pistão (63) e na condição elasticamente deformada, uma região de superfícies confrontantes (CR), tendo dimensões, nas direções axial e circunferencial, capazes de manter, em dita região, um filme de óleo que separa, pelo menos parcialmente, as superfícies formadoras de dita região de superfícies confrontantes (CR).

14. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 ou 13, caracterizado pelo fato de a região de superfícies confrontantes (CR) tomar uma forma aproximadamente semi-elíptica, com sua borda extrema coincidente com a borda marginal das adjacentes porções extremas (80a) de cada bucha (80) .

15. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de a bucha (80) ser formada por uma combinação de camadas de metal e polímero, com esta última sendo a mais interna.

16. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de a bucha (80) ser formada por uma porção tubular anti-fricção (81), obtida em material polimérico e incorporada e retida no interior de um substrato tubular metálico (82), externo.

17. Arranjo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de o substrato tubular metálico (82) ser definido por uma fita de aço com uma face interna incorporando uma camada de bronze sinterizado, sendo a porção tubular anti-fricção (81), de material polimérico, fixada sobre a camada de bronze sinterizado do substrato tubular metálico (82).