BRPI1103357A2

BRPI1103357A2 - haste ou biela para compressor linear

Info

Publication number: BRPI1103357A2
Authority: BR
Inventors: Alisson Luiz Roman; Celso Kenzo Takemori; Ingwald Vollrath
Original assignee: Whirlpool Sa
Priority date: 2011-07-04
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2013-07-23
Also published as: TW201314042A; AR087057A1; WO2013003923A1

Abstract

HASTE OU BIELA PARA COMPRESSOR LINEAR. A presente invenção se refere a uma haste (biela) para interligar o pistão à extremidade do elemento resiliente de compressores lineares que operam, preferencialmente, em alta freqüência, compreendida por uma haste alongada (3) apresentando pelo menos duas regiões (4) com seção transversal aumentada e pelo menos uma região medial (5) de seção transversal reduzida, sendo que tal haste alongada (3) apresenta grande rigidez axial, grande resistência à flambagem e baixa rigidez transversal em uma peça única e inteiriça.

Description

Relatorio Descritivo da Patente de Invengao para "HASTE OU BlELA PARA COMPRESSOR LINEAR".

Campo da Invencio

A presente invengao se refere a uma haste (biela) para interligar ο pistao a extremidade do cilindro de compressores Iinearest a qual foi idealizada e desenvolvida para proporcionar grande rigidez axial, grande resistencia a flambagem e baixa rigidez transversal resultando, porta η to, em uma pega relativamente flexivel destinada, de forma mais especifica, a operagao em compressores Iineares de aIta frequencia.

Fundamentos da Invencao

Conforme e do conhecimento da tecnica, nos compressores Iineares ο movimento

- 1. - -

reciprocante do pistao esta diretamente relacionado ao movimento ressonante do mecanismo, e seu funcionamento demanda a utilizagao de bielas em forma de hastes que interligam ο pistao ao elemento ressonante do compressor, as quais geralmente sao retilineas, rigidas e de segao transversal uniforme.

Ocorre, porem, que as caracteristicas da biela utilizada impactam em pelo menos dues condiQ5es de operagao importantes dos compressores: na sua vida util e no ruido gerado pelo. funcionamento:do— eqyipam^nto. Neste^sentidoi JcabeJembrar qUe.os.esforgos^ oriundos do movimento reciprocante da haste e da ressonancia da mola utilizada sao esforgos axiais e transversals que, alem de contribuirem para a geragao de ruido proveniente： do impacto/atritp_^entre ο pistao e_as=pared_es_laterais do . cilindro, tambem. podem causar a falha da biela por fadiga ou ainda acelerar ο desgaste do pistao, pois quanto maior os esforgos transversals transmitidos da biela ao pistao, maior e a forga de atrito entre ο pistao e ο cilindro, e maior e a taxa de desgaste do pistao.

Tendo em vista tais condig5es de opera^ao, algumas solugSes tecnicas vem sendo desenvolvidas visando a eliminagao dos problemas mencionados como, por exemplo, aquela apresentada no documento BR PI0500338-5 que descreve a utilizagao de uma biela constituida por diversas hastes longitudinals de segao transversal delgada dispostas Iado a Iado ao Iongo do eixo geometrico da haste de acionamento, conferindo ao conjunto flexibilidade transversal e rigidez axial. Ocorre, no entantoT que essa solugao envolve um processo construtivo e de montagem complexo que pode onerar significativamente os custos finals do equipamento. Ja ο documento JP61274171 preve uma biela fabricada em resina flexivel sintetica que, apesar de ser capaz de absorver parte dos esforgos solicitantes, pode apresentar rigidez axial abaixo da adequada para operagao em compressores de alta frequencia e, com isso, comprometer a eficiencia do processo.

O documento US2008/0019852，por sua vez, descreve uma biela rigida que se interliga a haste do elemento oscilador por meio de barras flexiveis delgadas IocaIizadas nas extremidades de uma "haste de transla^ao" destinada a favorecer a rotapao do eixo axial do pistao em relagao ao eixo axial da outra extremidade onde a biela esta fixa, bem como para reduzir a rigidez transversal da pega. Porem, de forma analoga a da citagao anterior, ο conjunto de barras flexiveis e haste de translagao pode comprometer a adequada eficiencia do compressor durante a opera^ao em frequencias elevadas. Ademais a construgao envolvendo materials distintos torna-se complexa e onerosa.

Cite-se tambem ο documento US3801167 que descreve a utilizagao de uma biela dita flexivel de segao transversal uniforme que se conecta a um pistao-guia ο qual, por sua vez, e solidario a uma haste intermediaria de segao medial delgada com extremidade oposta fixa ao pistao de trabalho do compressor Tal haste intermediaria, no entanto, atua apenas como elemento de Iigagao entre ο guia de pistao e. ο pistao do equipamento e, portanto, nao exerce a fungao de biela como ocorre com ο objeto da presente invengao.

Em suma, percebe-se que ο atua丨 estado da tecnica carece de uma solugao de

haste/biela capaz de apresentar’ simultaneamente, grande rigidez axial, grande resistencia

."....’ , .....

a flambagem e baixa rigidez transversal em uma unica pega cujo processo de fabricagao/montagem nao seja complexo nem oneroso，passivel de ser empregada com grande eficiencia e durabilidade em equipamentos com elevada freqQencia de operagao.

Qbietivos da Invencacy

Portanto, e um dos objetivos da presente invengao revelar uma biela ou haste para compressor linear - principalmente operante em alta freqQencia - que apresente grande Tigidez axial, grande resistencia、aflambagerrHe:baixa-Figidez4rar^versal.

Outro dentre os objetivos da presente invengao e prover uma biela para compressor linear de alta frequencia que apresente as caracteristicas acima em uma pega contendo uma iinica composigao material - ou seja, que nao demande a fabricagao e uniao de pe^as distintas 一 que envolva processos de fabricagao e montagem simples.

Sumario da Invenpao

A presente invengao atinge os objetivos acima por meio de uma haste ou biela para compressor linear - do tipo que interliga um pistao e um elemento resiliente ou mola ressonante - que compreende uma haste alongada produzida em material metalico, a qual apresenta pelo menos duas regiSes com se^ao transversal aumentada e pelo menos uma regiao medial de segao transversal reduzida, sendo que pelo menos duas das regioes com segao transversal aumentada localizam-se nas extremidades da haste alongada.

Segundo uma concretizagao preferencial da presente invengao, a referida haste alongada compreende pelo menos uma regiao medial de segao transversal elevada para aumentar a resistencia a flambagem da peqa e facilitar ο processo de fabricagao. Esclarega-se que as regi5es de segao transversal reduzida da referida haste proporcionam flexibilidade transversal a pe?a.

Tambem segundo uma concretizagao preferencial da presente invengao, tal haste alongada e produzida em ago, titanio ou Iigas metalicas contendo esses materials — que apresentam maior resistencia a fadiga.

A presente invengao compreende, tambem, meios para possibilitar que uma haste ou biela possa ser utilizada em compressores Iineares de alta freqQencia apresentando, simultaneamente em uma pega inteirisa, grande rigidez axial, grande resistencia a flambagem e batxa rigidez transversal.

Descricao Resumida dos Desenhos

As figuras mostram:

Figura 1 - ilustra uma vista em corte longitudinal de um compressor acionado por motor linear que opera em alta freqiiencia no qual e utilizada uma das concretizag5es possiveis da biela / haste para compressor linear objeto da presente invengao;

Figura 2 - mostra uma vista em perspective da biela construida de acordo com

uma concretiza9ao preferencial da presente invengao, provida de um gomo central;

^ _ “ ‘ ■ . ； .

Figura 3 一 mostra uma vista em eleva?ao do objeto ilustrado na Figura 2;

Figura 4 - mostra uma vista em perspectiva da biela construida de acordo com

uma segunda concretizagao preferencial da presente invengao, a qual e desprovida de gomo"central;"e

Figura 5 - mostra uma vista em elevagao do objeto ilustrado na Figura 4.

Descriqao Detalhada da Irivencao A invengao passara a ser mais detalhada com base nas figuras supra

referenciadas. T

A Figura 1 mostra um corte transversal do mecanismo movel de um compressor linear no qual se pode observar um pistao 1 preso, por meio da haste ou biela 3 objeto da presente invengao, a uma das extremidades 21 de um elemento resiliente 2 (que, no caso， trata-se de uma mola ressonante), cuja extremidade oposta 22 acopla-se a um elemento 6 para fixagao do ima do motor 7.

A haste ou biela para compressor linear em questao e definida por uma haste alongada 3 fabricada, preferencialmente, em ago ou titanio — ou Iigas metalicas contendo esses materials, que apresentam elevada resistencia a fadiga — ou outros material's de caracteristicas similares.

Conforme pode ser observado nas figuras anexas, a haste alongada 3 que constitui uma biela para compressor linear apresenta pelo menos duas regioes 4 com segao transversal aumentada, sendo que na concretizagao preferencial da presente invengao ambas as extremidades da haste alongada 3 apresentam tal eleva^io diametral, visando aumentar a area de fixagao da haste 3 a pega com a qual sera cooperante - no caso, a superficie do pistao 1 e a extremidade 21 do elemento resiliente 2.

As Figuras 2 e 3 ilustram uma outra possibilidade construtiva para a haste 3 em questão, na qual a peça é provida de uma região mediai 41 de seção transversal aumentada - que também pode ser chamada de "gomo central" - para aumentar a resistência à flambagem e facilitar o processo de fabricação. Afacilidade de fabricação vem do fato que o gomo central serve como um terceiro apoio para a ferramenta que faz o desbaste da região de seção transversal reduzida 5, sendo os outros dois apoios as duas regiões 4 com seção transversal aumentada.

Em ambas as concretizações, a haste alongada 3 apresenta regiões mediais 5 de seção transversal reduzida que conferem flexibilidade transversal à peça. Neste aspecto, vale ressaltar que o material utilizado em sua confecção - preferencialmente aço ou titânio, conforme o mencionado - permitem que a haste 3 apresente certa flexibilidade transversal sem que isso acarrete em elevado risco de rompimento da peça ou redução de sua vida útil, uma vez que tais materiais apresentam elevada resistência à fadiga.

Nas Figuras 2 e 3, a haste alongada 3 possui três regiões 4 e 41 de seção transversal aumentada e duas regiões mediais 5 de seção transversal reduzida; no entanto a quantidade de regiões 4 e/ou 5 da haste alongada 3 construída segundo uma das concretizações preferenciais da presente invenção pode variar sem que, com isso, se fuja do escopo da proteção reivindicada.

Já as Figuras 4 e 5 ilustram uma haste 3 mais curta cuja utilização pode ser necessária em equipamentos que apresentem restrições de espaço para montagem. Nesse caso, a haste 3 não apresenta regiões mediais 41 de seção transversal aumentada. Cabe esclarecer que nesta configuração com apenas uma região mediai 5 (que, portanto, configura uma peça mais curta que o convencional) a resistência à flambagem é obtida através do comprimento reduzido. Como esse encurtamento resulta em um aumento de rigidez transversal, o material mais recomendado para tais casos é o titânio devido ao seu menor grau de elasticidade quando em comparação com o aço.

Uma importante característica da haste ou biela 3 objeto da presente invenção refere-se ao fato de ser constituída por um corpo inteiriço e totalmente fabricado em um único material ou liga metálica, o que torna seu processo de produção e montagem muito mais simples que o observado com a utilização dos similares conhecidos - que não raramente envolvem diversos trechos de materiais distintos unidos entre si por processos de união quaisquer que, ademais, acabam por introduzir na peça final pontos de fragilidade capazes de comprometera eficiência e confiabilidade do equipamento.

Em suma, a presente invenção diz respeito a meios para possibilitar que uma haste alongada ou biela 3 possa ser utilizada em compressores lineares de alta freqüência apresentando, simultaneamente em uma peça inteiriça, grande rigidez axial, grande resis- tência a flambagem e baixa rigidez transversal.

Cabe salientar que embora tenham sido mostradas formas construtivas preferenciais da presente invenção, fica entendido que eventuais omissões, substituições e alterações construtivas podem ser feitas por um técnico versado no assunto, sem se afastar do espírito e escopo da proteção requerida. É também expressamente previsto que todas as combinações dos elementos que desempenham a mesma função substancialmente da mesma forma para alcançar os mesmos resultados estão dentro do escopo da invenção. Substituições de elementos de uma modalidade descrita por outros são também totalmente pretendidos e contemplados

Deve, no entanto, ser entendido que a descrição fornecida com base nas figuras acima se refere apenas a algumas das concretizações possíveis para o sistema da presente invenção, sendo que o real escopo do objeto da invenção encontra-se definido nas reivindicações apensas.

Claims

1. Haste ou biela para compressor linear, mais especificamente para interligar um pistão (1) e um elemento resiliente ou mola ressonante (2) CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: uma haste alongada (3) produzida em material metálico, tal haste (3) apresentando pelo menos duas regiões (4) com seção transversal aumentada e pelo menos uma região mediai (5) de seção transversal reduzida, sendo que pelo menos duas das regiões (4) com seção transversal aumentada localizam-se nas extremidades da haste alongada (3), e -meios para possibilitar que uma haste ou biela. possa ser utilizada em compressores lineares de alta freqüência apresentando, simultaneamente em uma peça inteiriça, grande rigidez axial, grande resistência a flambagem e baixa rigidez transversal.

2. Haste de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a haste alongada (3) compreende pelo menos uma região mediai (41) de seção transversal elevada.

3. Haste de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a haste alongada (3) é produzida em aço, titânio, ou ligas metálicas contendo esses materiais.