BRPI0702471B1 - Pistão para compressor de refrigeração - Google Patents
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Abstract
pistão para compressor de ref'rigeração. o pistão em questão é do tipo que compreende uma porção de saia (10), tubular e fechada, junto a uma borda extrema (11), por uma porção de cabeça (20), sendo que a porção de saia (10) é definida por uma respectiva extensão de tubo e apresenta uma região de borda extrema (loa) configurada para fixar uma porção de cabeça (20) formada em peça separada e tendo um contorno periférico, interno a uma projeção axial do contorno externo da porção de saia (10)
Description
(54) Título: PISTÃO PARA COMPRESSOR DE REFRIGERAÇÃO (51) Int.CI.: F04B 53/14 (73) Titular(es): WHIRLPOOL S.A.
(72) Inventor(es): DIETMAR ERICH BERNHARD LILIE; INGWALD VOLLRATH
Refere-se a presente invenção a uma construção para pistão do tipo utilizado em compressor de refrigeração de sistemas de refrigeração, particularmente para pistão longo, do tipo apresentando uma porção de cabeça de onde é proj etante uma porção de saia, tubular, ocupando parte da extensão de uma câmara de compressão em um cilindro de um bloco de cilindro do compressor.
Histórico da invenção
Em compressor alternativo acionado por motor linear, as operações de sucção e de compressão de gás são realizadas com movimentos axiais recíprocos do pistão no interior de um cilindro fechado por um cabeçote e, em algumas construções, montado no interior de uma carcaça, hermética, do compressor. O pistão é acionado por uma unidade motora do compressor.
Pistões para compressor de refrigerador geralmente apresentam uma construção monolítica, definindo, em peça única, a formação de uma porção de cabeça e de uma porção de saia, tal construção de pistão sendo, por exemplo, obtida por intermédio de usinagem a partir de um tarugo metálico, geralmente em aço. Este processo de obtenção é caro e apresenta um elevado desperdício de material.
São também conhecidos outros processos de obtenção de pistões em peça única, para compressor de refrigeração, tais como conformação a frio, estampagem, etc,. Entretanto, tais processos além de terem um custo de obtenção ainda elevado, apresentam peças com um alto grau de incertezas dimensionais, afetando a atuação do pistão no compressor. Estas desvantagens ficam ainda maiores nas construções em que a sucção é provida através do corpo do pistão.
Além das desvantagens acima, as construções monolíticas de pistão para refrigeração não permitem a construção de pistões que apresentem, além de um mínimo de custo de material e de produção, a possibilidade de, ao mesmo tempo, o pistão ser leve, mas sem perda de suas qualidades de resistência, baixa porosidade, baixo coeficiente de atrito, etc. , os quais são principalmente relevantes em pistões longos e, mais particularmente, em pistões que operam em compressor do tipo que não apresenta lubrificação a óleo, ou ainda em compressor com mancalização a gãs.
Objetivo da invenção
Assim, é um objetivo da presente invenção prover um pistão para compressor de refrigeração que seja de fácil obtenção, de custo reduzido e sem apresentar desperdício de material, durante seu processo de obtenção.
Um outro objetivo da presente invenção é prover um pistão tal como acima citado e que permita a construção de pistões longos a partir de diferentes materiais e com diferentes processos de obtenção para sua formação, ditos materiais sendo definidos em função das exigências de cada parte específica do pistão durante sua operação no compressor.
Um objetivo adicional é prover um pistão que possibilite, de forma fácil e confiável, a obtenção de sucção através do corpo de dito pistão.
Sumário da invenção
Este e outros objetivos são alcançados através de um pistão para compressor de refrigeração do tipo que compreende uma porção de saia, tubular e fechada, junto a uma borda extrema, por uma porção de cabeça, sendo que a porção de saia é definida por uma respectiva extensão de tubo e apresenta uma região de borda extrema configurada para fixar uma porção de cabeça formada em peça separada e tendo um contorno periférico, interno a uma projeção axial do contorno externo da porção de saia.
Breve descrição dos desenhos
A invenção será a seguir descrita com referência aos desenhos anexos, nos quais:
A figura 1 representa, esquematicamente e em perspectiva, uma primeira construção de pistão para compressor de refrigeração e que apresenta, em peças separadas, uma porção de cabeça montada em uma porção de saia, tubular, e construída para receber uma válvula de sucção, dito pistão sendo obtido de acordo com a presente invenção;
A figura 2 representa, esquematicamente, uma vista de topo da construção de pistão ilustrada na figura 1;
A figura 3 representa, esquematicamente, uma vista em corte do pistão ilustrado nas figuras 1 e 2, dito corte tendo sido tomado segundo a linha III-III na figura 2;
A figura 4A representa uma vista de topo da porção de cabeça do pistão das figuras 1 a 3;
A figura 4B representa, esquematicamente, uma vista em corte diametral longitudinal, tal como na figura 3 da porção de cabeça do pistão da presente invenção, dito corte tendo sido tomado segundo a linha IV-IV na figura 4A;
A figura 5 representa uma vista simplificada da construção de pistão ilustrada na figura 1, mas sendo montada, na porção de cabeça do pistão, uma válvula de sucção;
A figura 6 representa, esquematicamente, uma vista em perspectiva explodida e parcialmente cortada, da construção de pistão ilustrada na figura 5;
A figura 7 representa, esquematicamente, uma vista tal como aquela da figura 1, para uma segunda construção de pistão da presente invenção;
A figura 8 representa, esquematicamente, uma vista tal como aquela da figura 7, porém com a porção de cabeça em uma posição axialmente afastada da porção de saia e construída para receber uma válvula de sucção;
A figura 9 representa, esquematicamente, uma vista de topo do pistão ilustrado nas figuras 7 e 8;
A figura 10 representa, esquematicamente, uma vista em corte da segunda construção de pistão ilustrada nas figuras 7 a 9, dito corte tendo sido tomado segundo a linha X-X na figura 9;
As figuras 11, 12 e 13 representam, esquemática e respectivamente, vistas tais como aquelas das figuras 1, 2 e 3, de uma terceira construção de pistão da presente invenção, a vista em corte, ilustrada na figura 13, tendo sido tomada segundo a linha XIII-XIII na figura 12; e
As figuras 14 e 15 representam, esquematicamente, vistas tais com aquelas das figuras 1 e 2, respectivamente, porém ilustrando uma quarta construção de pistão da presente invenção, mas com a porção de cabeça desprovida de válvula de sucção.
Descrição das construções ilustradas
A presente invenção será descrita para um pistão do tipo utilizado para o bombeamento de gás refrigerante em compressor de refrigeração, quando acionado por uma unidade motora do compressor.
Compressores de refrigeração geralmente compreendem um cilindro tendo um extremo fechado por uma placa de válvulas (ambos não ilustrados) e definindo, com o cilindro, uma câmara de compressão. 0 cilindro apresenta ainda um extremo oposto, através do qual é montado o pistão, reciprocante no interior do cilindro, durante os ciclos de sucção e de compressão de fluido refrigerante, na operação do compressor, dito movimento sendo obtido pela atuação de uma unidade motora (não ilustrada), operativamente acoplada ao referido pistão.
Em algumas construções de compressor, tal como algumas daquelas ilustradas e a seguir descritas, a sucção do fluido refrigerante ocorre através do pistão, no qual é montada, geralmente, uma válvula de sucção. Para estas construções nas quais a sucção é através do pistão, uma porção de cabeça deste, a seguir descrita, apresenta aberturas de sucção, seletivamente fechadas por uma válvula de sucção carregada pela porção de cabeça do pistão.
Nas construções convencionais, com ou sem sucção através do pistão, este é obtido em peça única e apresenta uma porção de cabeça, tendo uma face anterior, voltada para a placa de válvulas e de onde é projetante, em oposição â referida face anterior de dita porção de cabeça, uma porção de saia, tubular, cujo comprimento é calculado em função do equilíbrio do pistão no interior do cilindro e da vedação, junto â parede interna deste, contra fuga de gás comprimido durante o ciclo de compressão da operação do compressor. Estas construções apresentam as desvantagens já citadas.
A presente invenção provê uma construção de um pistão, na qual este compreende uma porção de saia 10, tubular e fechada, junto a uma borda extrema 11, por uma porção de cabeça 20, formada em peça separada da porção de saia 10 e sendo ditas partes de porção de saia 10 e de porção de cabeça 20 fixadas entre si por um meio de fixação apropriado, tal como cola, solda, interferência mecânica, etc. .
A porção de saia 10 é definida por uma respectiva extensão de tubo de aço, preferivelmente com tratamento superficial externo de endurecimento e apresenta uma região de borda extrema 10a, incluindo a borda extrema 11, sendo configurada para fixar uma respectiva porção de cabeça 20 tendo um contorno periférico interno a uma projeção axial do contorno externo da porção de saia 10.
A porção de cabeça 20 do pistão em descrição apresenta uma face anterior 20a, coplanar a um plano contendo a borda extrema 11 da porção de saia 10 e que atua na sucção e na compressão de fluido refrigerante durante a operação do compressor.
Nas formas construtivas ilustradas nas figuras 1 a 13, nas quais a sucção é através do pistão, a face anterior 20a, da porção de cabeça 20, carrega uma válvula de sucção 30, conforme descrito adiante.
Por serem as partes de porção de saia 10 e de porção de cabeça 20 separadas entre si, cada uma de ditas partes pode ser obtida com um processo específico e com um material mais apropriado à função a ser exercida por cada uma destas partes. Deve ainda ser entendido que a presente solução prevê também a possibilidade de se utilizar um mesmo processo de obtenção das referidas partes que compõe o pistão na presente invenção, assim como um mesmo material para a obtenção de ambas as partes de porção de saia 10 e de porção de cabeça 20, não sendo, estas características, limitativas da presente solução.
De acordo com uma forma construtiva da presente invenção, a porção de saia 10 apresenta, internamente e em dita região de borda extrema 10a, pelo menos um rebaixo 12, aberto para a borda extrema 11 de dita porção de saia 10 e no qual é montada e fixada uma borda periférica da porção de cabeça 20. 0 rebaixo 12 é provido de modo a ocupar uma certa extensão circunferencial do contorno interno da porção de saia 10, definindo um respectivo degrau em relação ao referido contorno interno e axialmente recuado em relação à borda extrema 11 da porção de saia 10.
De acordo com o ilustrado, a porção de saia 10 de cada uma das construções de pistão, com e sem sucção, é preferivelmente provida com um rebaixo 12 do tipo acima descrito, devendo ser entendido que a fixação da porção de cabeça 20 na porção de saia 10 pode ser feita sem a necessidade de se prover o rebaixo 12.
Em uma forma construtiva da presente invenção, a região de borda extrema 10a da porção de saia 10 é provida com um único rebaixo 12, contínuo e ocupando pelo menos parte do contorno circunferencial interno da porção de saia 10. Nas construções ilustradas nos desenhos anexos, um único rebaixo 12 ocupa todo o contorno circunferencial interno da região de borda extrema 10a da porção de saia 10.
Nas construções da presente invenção, nas quais a sucção é feita através do pistão, a porção de cabeça 20 apresenta um corpo básico 21 onde é definida a face anterior 20a de dita porção de cabeça 20, e uma porção de montagem 22, incorporada ao corpo básico 21 e pela qual a porção de cabeça 20 é montada à porção de saia 10. Deve ser entendido que a porção de montagem 2 2 pode ser incorporada ao corpo básico 21, por fixação, com meios adequados, tal como solda, ou ainda ser incorporada, em peça única, com o dito corpo básico 21. A porção de cabeça 20 é geralmente fixada à porção de saia 10, através da porção de montagem 22. Nas construções ilustradas, a porção de montagem 22 é assentada e fixada no rebaixo 12 da porção de saia 10. Entretanto, deve ser entendido que a porção de montagem 22 pode ser assentada e fixada contra uma porção da superfície interna da porção de saia 10, na região de borda extrema 10a desta, com outras construções que não aquelas ilustradas, sem, por exemplo, exigir a provisão de rebaixos na dita superfície interna da porção de saia 10.
Deve ser entendido que para qualquer meio de fixação entre a porção de cabeça 20 e a porção de saia 10, a solução da presente invenção requer que a face anterior 20a da porção de cabeça 20 fique coplanar a um plano contendo a adjacente borda extrema 11 da porção de saia 10 e que dita porção de cabeça 20 fique interna ao contorno externo da referida borda extrema 11 da porção de saia 10, onde dita porção de cabeça 20 é montada.
Nas construções ilustradas nas figuras 1 a 13, nas quais o pistão carrega uma válvula de sucção 30, a face anterior 20a da porção de cabeça 20 é coplanar ao plano que contém a adj acente borda extrema 11 da porção de saia 10, para que uma válvula de sucção 30, a ser descrita mais adiante, possa ser assentada sobre a face anterior 20a da porção de cabeça 20 e a borda extrema 11 da porção de saía 10.
De acordo com a presente invenção, havendo válvula de sucção no pistão, a porção de montagem 22 é preferivelmente projetante do corpo básico 21, em oposição â face anterior 2 0a da porção de cabeça 2 0 e para o interior da porção de saia 10, sendo que o corpo básico 21 tem seu contorno periférico interno a um contorno externo da porção de montagem 22, para garantir um melhor fluxo de gás na sucção, através da porção de cabeça 20. Deve ser entendido que o conceito de pistão da presente invenção incorpora também construções nas quais o corpo básico 21 tem seu contorno periférico concordante com o contorno externo da porção de montagem 22, construção essa na qual a sucção não é feita através do pistão, conforme ilustrado nas figuras 1 a 13.
De acordo com uma forma construtiva da presente invenção, a porção de montagem 22 compreende, incorporada ao corpo básico 21, pelo menos duas extensões de corpo 23, circunferencialmente distanciadas e definindo, entre si, respectivas aberturas de sucção 24 através da porção de cabeça 2 0, ditas extensões de corpo 23 provendo, à porção de montagem 22, um contorno periférico externo â porção de cabeça 20 e interno ao qual é posicionado o contorno periférico externo do corpo básico 21.
Na construção ilustrada nas figuras 1 a 6 dos desenhos anexos, o corpo básico 21 incorpora, em peça única, três extensões de corpo 23 radialmente projetantes da borda periférica externa de dito corpo básico 21 e circunferencial e igualmente distanciadas entre si, ditos distanciamentos provendo, no pistão, as aberturas de sucção 24, quando da montagem da porção de cabeça 2 0 na porção de saia 10.
Em uma outra forma construtiva da presente invenção, ilustrada nas figuras 7 a 13 a porção de montagem 22 apresenta um contorno continuo em torno do corpo básico 21 da porção de cabeça 20, definido por um anel periférico 25 incorporado ao dito corpo básico 21, dito anel periférico 25 assentando no rebaixo 12, circunferencial e contínuo, da porção de saia 10, quando da montagem, a esta última, da porção de cabeça 20. Em uma variante construtiva desta solução, o anel periférico 2 5 da porção de montagem 22 é incorporado ao corpo básico 21 por pelo menos duas extensões de corpo 23, circunferencialmente distanciadas e definindo, entre si, respectivas aberturas de sucção 24 através da porção de cabeça 20, quando esta é montada à porção de saia 10. Na forma construtiva ilustrada, as extensões de corpo 2 3 são radial e axialmente proj etantes da borda periférica do corpo básico 21, definindo um formato cônico à porção de cabeça 20. Também nesta construção, o corpo básico 21 tem sua borda periférica interna a um contorno externo da porção de montagem 22.
Nas construções ilustradas nas figuras 1 a 13, o corpo básico 21 da porção de cabeça 20 é provido de um furo passante central 26, de passagem de um meio de fixação, tal como um parafuso 40, que retém a válvula de sucção 3 0 à porção de cabeça 20, dita válvula de sucção 30 compreendendo porções de válvula em número e posicionamento correspondente às aberturas de sucção 24 da porção de cabeça 20 a serem fechadas quando a válvula de sucção bloqueia a passagem de fluido, fora do ciclo de sucção do compressor. 0 parafuso 4 0 é dimensionado para ser ligeiramente projetante do plano contendo a borda extrema 11 da porção de saia 10 do pistão. No fim do ciclo de compressão do pistão, o parafuso 40 é posicionado no interior de um recesso provido na placa de válvulas, não ilustrado, a partir de uma face desta voltada para o pistão.
Em algumas construções de pistão, o corpo básico 21 carrega, em oposição à face anterior 20a, uma projeção tubular 27 provida de um canal central 28, coaxialmente alinhado com o furo passante central 26 e aberto para o interior da porção de saia 10, para receber um extremo de uma haste de pistão, não ilustrada.
Deve ser ainda entendido que, nas construções nas quais o pistão não promove, através de seu corpo, passagem de gás na sucção ou na descarga, sua porção de cabeça 2 0 não apresenta aberturas de sucção, conforme ilustrado nas figuras 14 e 15. Neste caso, o corpo básico 21 se confunde com a porção de montagem 22, fazendo com que a porção de cabeça 20, maciça, apresente um formato cilíndrico encaixado e fixado no interior da porção de saia 10, em uma posição assentada no rebaixo 12, quando este for provido. Neste caso, o corpo básico 21 carrega, em oposição à face anterior 2 0a, uma projeção tubular 2 7 provida de um canal central 2 8, aberto para o interior da porção de saia 10, para receber um extremo de uma haste de pistão, não ilustrada.
Claims (2)
1/11 lí
20-20a-21 10a
1- Pistão para compressor de refrigeração do tipo que compreende uma porção de saia (10) , tubular e fechada, junto a uma borda extrema (11) , por uma porção de cabeça (20), caracterizado pelo fato de a porção de saia (10) ser definida por uma respectiva extensão de tubo e apresentar uma região de borda extrema (10a) configurada para fixar uma porção de cabeça (20) formada em peça separada e tendo um contorno periférico, interno a uma projeção axial do contorno externo da porção de saia (10) .
2- Pistão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a porção de cabeça (20) ser provida de aberturas de sucção (24) seletivamente fechadas por uma válvula de sucção (30) carregada pela porção de cabeça (20) do pistão.
3- Pistão, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a porção de saia (10) apresentar, internamente e em dita região de borda extrema (10a) , pelo menos um rebaixo (12), aberto para a referida borda extrema (11) e no qual é montada e fixada uma borda periférica da porção de cabeça (20) .
4- Pistão, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o rebaixo (12) ocupar uma certa extensão circunferencial do contorno interno da porção de saia (10), definindo um respectivo degrau em relação ao referido contorno interno e axialmente recuado em relação à dita borda extrema (11) da porção de saia (10).
5- Pistão, de acordo com a reivindicação 4, caracteri zado pelo fato de compreender um único rebaixo (12) contínuo e ocupando o contorno circunferencial interno da porção de saia (10).
6- Pistão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de a porção de cabeça (2 0) apresentar uma face anterior (20a) coplanar a um plano contendo a dita borda extrema (11) da porção de saia (10).
7- Pistão, de acordo com a reivindicação 6, caracteri zado pelo fato de a porção de cabeça (2 0) apresentar um corpo lé básico (21) onde é definida a face anterior (20a) , e uma porção de montagem (22) incorporada ao corpo básico (21) e montada à porção de saia (10) .
8- Pistão, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a porção de montagem (22) ser projetante do corpo básico (21), em oposição à face anterior (20a) deste e para o interior da porção de saia (10).
9- Pistão, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o corpo básico (21) ter um contorno periférico, interno a um contorno externo da porção de montagem (22).
10- Pistão, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a porção de montagem (22) apresentar um contorno contínuo em torno do corpo básico (21) .
11- Pistão, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de a porção de montagem (22) compreender um anel periférico (25) incorporado ao corpo básico (21) por pelo menos duas extensões de corpo (23) circunferencialmente distanciadas e definindo, entre si, respectivas aberturas de sucção (24) através da porção de cabeça (20), dito anel periférico (25) assentando no rebaixo (12), o qual é circunferencial.
12- Pistão, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de o corpo básico (21) ter um contorno periférico, interno a um contorno externo da porção de montagem (22), a qual compreende, incorporado ao corpo básico (21) , pelo menos duas extensões de corpo (23) , circunferencialmente distanciadas e definindo, entre si, respectivas aberturas de sucção (24) através da porção de cabeça (20) , dito anel periférico (2 5) assentando no rebaixo (12), circunferencial.
13- Pistão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a porção de cabeça (20) ser maciça.
14- Pistão, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a porção de saia (10) apresentar, internamente e em dita região de borda extrema (10a) , pelo menos um rebaixo (12), aberto para a referida borda extrema (11) e no qual é montada e fixada uma borda periférica da porção de cabeça (20) .
15- Pistão, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o rebaixo (12) ocupar uma certa extensão circunferencial do contorno interno da porção de saia (10), definindo um respectivo degrau em relação ao referido contorno interno e axialmente recuado em relação à dita borda extrema (11) da porção de saia (10).
16- Pistão, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de compreender um único rebaixo (12) contínuo e ocupando o contorno circunferencial interno da porção de saia (10).
17- Pistão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 16, caracterizado pelo fato de a porção de cabeça (20) apresentar uma face anterior (2 0a) coplanar a um plano contendo a dita borda extrema (11) da porção de saia (10) .
18- Pistão, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de a porção de cabeça (2 0) apresentar um corpo básico (21) onde é definida a face anterior (20a) , e que carrega, em oposição a esta última, uma projeção tubular (27) provida de um canal central (28), aberto para o interior da porção de saia (10).
19- Pistão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a porção de cabeça (20) e a porção de saia (10) serem providas em materiais diferentes.
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