BRPI0903515A2

BRPI0903515A2 - isolamento térmico, adequado para isolamento de um tubo de descarga de gás de um compressor de refrigeração e processo de montagem do isolamento no tubo de descarga de gás

Info

Publication number: BRPI0903515A2
Application number: BRPI0903515-0A
Authority: BR
Inventors: Fernando Antonio Ribas Jr; Rodrigo Link; Dietmar Erich Bernhard Lilie; Bruno Eduardo Da Silva
Original assignee: Whirlpool Sa
Priority date: 2009-09-16
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2011-05-24
Also published as: JP2013504715A; EP2478223A2; KR20120064689A; JP5587415B2; US20120261022A1; CN102022338A; WO2011032245A3; WO2011032245A2

Abstract

ISOLAMENTO TéRMICO, ADEQUADO PARA ISOLAMENTO DE UM TUBO DE DESCARGA DE GáS DE UM COMPRESSOR DE REFRIGERAçãO E PROCESSO DE MONTAGEM DO ISOLAMENTO NO TUBO DE DESCARGA DE GáS. A presente invenção se refere a um isolamento térmico, adequado para isolamento de um tubo de descarga de gás (13) de um compressor de refrigeração (1), em que o tubo de descarga (13) está disposto dentro de um tubo de isolamento (14), configurando pelo menos um espaço confinado entre os ditos tubos, consistindo basicamente a novidade em que o tubo de isolamento (14) compreende capas (15, 17) separadas, a seção transversal do tubo de isolamento (14) sendo formadas pela união das seções transversais das capas separadas (15, 17). Na concretização preferida da invenção, o tubo de isolamento (14) compreende múltiplos espaçadores, de preferência espaçadores anelares (16), dispostos em volta do tubo de descarga de gás (13) e que garantem um espaçamento controlado entre o tubo de descarga (13) e o tubo de isolamento (14), sendo que o tubo de isolamento (14) consiste de vários trechos de tubo (20, 26) unidos entre si ao longo da extensão do tubo de descarga de gás (13). A invenção também se refere a um processo de montagem do isolamento térmico no tubo de descarga de gás (13).

Description

"ISOLAMENTO TÉRMICO, ADEQUADO PARA ISOLAMENTO DE UM TUBO DEDESCARGA DE GÁS. DE UM COMPRESSOR DE REFRIGERAÇÃO E PROCESSO DEMONTAGEM DO ISOLAMENTO NO TUBO DE DESCARGA DE GÁS"

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere a um isolamento térmico adequado para isolamentode um tubo de descarga de gás de um compressor de refrigeração, onde o tubo de descar-ga está disposto dentro de um tubo de isolamento, formando um espaço confinado entre osditos tubos. O espaço confinado pode ser evacuado ou apresentar ar ou outro gás no seuinterior.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Conforme é de conhecimento geral, para o aumento da performance dos compres-sores de refrigeração é necessário reduzir as perdas térmicas que, em grande parte, sãodecorrentes do aquecimento do gás de sucção ao longo do seu percurso no interior do com-pressor, desde a sua entrada na carcaça até o cilindro de compressão.

Adicionalmente à questão da performance, a redução da temperatura interna doscomponentes aumenta a vida útil do compressor, uma vez que reduz o desgaste de mancaise a degradação de outros componentes não metálicos, como borrachas e polímeros.

Identificou-se que o aumento da temperatura do gás de sucção e dos componentesinternos do compressor é causado por fontes quentes situadas dentro do compressor, sendoque uma das maiores fontes quentes é o tubo de descarga do gás comprimido.

Uma excelente alternativa utilizada para reduzir a temperatura interna do compres-sor e evitar os problemas citados acima, tem sido o isolamento térmico do tubo de descargapor meio do conceito de espaço confinado. Conforme já é conhecido, o conceito do espaçoconfinado consiste em colocar um tubo de isolamento coaxialmente ao tubo de descarga, demodo que entre os dois tubos se forme um espaço onde permaneça um gás que não entreem movimento. Há também isolamentos onde este espaço é evacuado, porém esta caracte-rística implica em custos mais elevados.

TÉCNICA ANTERIOR E SEUS INCONVENIENTES

Desta forma, criaram-se vários tipos de isolamento utilizando este conceito, sendoque o principal obstáculo à obtenção de resultados satisfatórios dos isolamentos térmicos jáconhecidos tem sido a questão da flexibilidade do dito isolamento, uma vez que um isola-mento pouco flexível torna difícil sua inserção no tubo a ser isolado. Além disso, com umisolamento pouco flexível, as vibrações oriundas do funcionamento do compressor rompemo dito isolamento.

Para tentar superar este problema, os documentos US 3.926.009 e US 4.371.319mostram um isolamento térmico por meio da técnica do espaço confinado associado a cor-rugações, sendo que no documento US 3.926.009 o tubo de descarga está completamenteinserido dentro de um tubo corrugado. Entretanto, a estrutura corrugada apresenta o incon-veniente de que as corrugações atuam como se fossem aletas aumentando a área de trocade calor e, conseqüentemente, não proporcionando um isolamento térmico satisfatório dotubo de descarga.

Um outro inconveniente é o fato de que os tubos corrugados apresentam um customaior de fabricação do que os tubos lisos.

Além disto, os tubos corrugados, em regiões curvas de isolamento, não conseguemestruturalmente manter o afastamento do tubo a ser isolado, e, assim, podem encostar nodito tubo, criando um curto circuito térmico, o que pode diminuir a eficiência do isolamento.

A grande dificuldade do isolamento de tubos de descarga é o fato de que o tubo a -presenta inúmeras curvas, que são necessárias para atender requisitos de projeto estruturale vibração. Os sistemas usuais de isolamento, mesmo os mencionados nas patentes anteri-ores apresentam a necessidade de inserir o tubo isolante sobre o tubo de descarga e isto,para um tubo com muitas curvas, torna o processo extremamente dispendioso em termos detempo, o que afeta a produtividade. A presença de muitas curvas torna este processo quaseinviável. Além disto, o tubo de descarga passará por diversos processos durante a monta-gem do compressor, como por exemplo a soldagem, e a presença de um isolante nestemomento tornaria o trabalho ainda mais difícil.

OBJETIVOS E VANTAGENS DA INVENÇÃO

A presente invenção tem como objetivo proporcionar um isolamento térmico do tubode descarga de um compressor de refrigeração, o qual possua ótimas propriedades isolan-tes, grande durabilidade e baixo custo.

Este objetivo é alcançado por meio de um isolamento térmico, adequado para iso-lamento de um tubo de descarga de gás de um compressor de refrigeração, em que o tubode descarga está disposto dentro de um tubo de isolamento, configurando pelo menos umespaço confinado entre os ditos tubos. O tubo de isolamento tem uma seção transversalperifericamente fechada e é formado por pelo menos duas capas unidas entre si, sendo quea seção transversal perifericamente fechada é formada pela união das seções transversaisdas pelo menos duas capas.

Embora a concretização preferida da presente invenção seja um tudo de isolamentoformados por duas capas, deve ser notado que o tubo poderia ser formado por uma plurali-dade de capas, sendo que a seção transversal do tubo corresponderia à união das seçõestransversais da pluralidade de capas.

Essa solução proposta pela presente invenção facilita a fabricação e montagem dotubo isolante, já que as capas podem ser moldadas e fabricadas isoladamente e em partes,sendo que a montagem no tubo de descarga pode ser feita pela união dessas peças isoladas.Em uma concretização preferida da presente invenção, o tubo de isolamento com-preende ainda múltiplos espaçadores, de preferência, espaçadores anelares, dispostos emvolta do tubo de descarga de gás e que garantem um espaçamento controlado entre o tubode descarga e o tubo de isolamento. O tubo de isolamento pode ainda consistir de váriostrechos de tubo unidos entre si ao longo da extensão do tubo de descarga de gás.

O tubo de isolamento e os espaçadores podem ser, por exemplo, de metal ou mate-rial polimérico (ex. plástico), e a curvatura das pelo menos duas capas podem somar 360°,formando uma seção transversal circular para o tubo. Nesse caso, o tubo de isolamentoconsiste de duas capas cuja seção transversal tem curvatura de 180°.

A solução preferencial é a que utiliza material polimérico,(por exemplo, PBT ouPEEK) já que este material apresenta menor massa e rigidez comparados ao metal, umabaixa condutividade térmica, além do fato de ter uma grande flexibilidade de formas. Tanto otubo isolante como os espaçadores podem ser obtidos, por exemplo, por meio de um pro-cesso de injeção.

Assim, uma das vantagens do isolamento térmico de acordo com presente inven-ção é o fato de que a área externa do isolante é menor do que a do tubo corrugado da técni-ca anterior, o que melhora a performance do dito isolamento térmico.

Outra vantagem da presente invenção, consiste em que, as capas do tubo de iso-lamento podem ser de plástico injetado, e além disso o dito tubo não precisa ser necessa-riamente um tubo fechado, e sim formar um invólucro isolante após sua montagem.

Outra importante vantagem da invenção consiste em que o tubo de isolamento po-de ser formado de várias peças injetadas no formato do tubo de descarga a ser isolado, asquais podem ser, por exemplo, encaixadas, ou coladas entre si. Desta forma, o espaço iso-lante seria um volume fechado por componentes unidos entre si.

Assim, o tubo de isolamento de acordo com a invenção possibilita isolar além dotubo em si, volumes que possam estar inseridos no mesmo. É muito comum os compresso-res apresentarem volumes atenuadores de descarga soldados no tubo de descarga de gás,com o objetivo de atenuar a pulsação e o ruído. O tubo de isolamento de acordo com a pre-sente invenção, possibilita que as capas isolantes do tubo e do volume atenuador sejaminjetadas , e o método de união entre as ditas capas permite o isolamento completo do sis-tema de descarga de gás

A quantidade de peças será em função da geometria do tubo, e do processo de ob-tenção das mesmas.

O isolamento de acordo com a presente invenção não necessita ser necessaria-mente hermético, podendo apresentar vazamentos, naturais de uma estrutura encaixada.No entanto, no caso de se desejar uma solução hermética, e no caso de as capas isolantesserem de material plástico, as capas que compõem o tubo de isolamento, podem ser unidas,por exemplo, por meio de colagem, e no caso das capas serem de materiais metálicos, es-tas podem ser unidas, por exemplo, tanto por meio de colagem como por soldagem.

No caso da semi-hermeticidade, as peças poderiam apenas ser encaixadas, o queresulta em mais uma característica da presente invenção: os próprios espaçadores, comopor exemplo, espaçadores anelares, podem assumir a função de mordedores, já atuandotambém como elemento de encaixe da estrutura isolante com o tubo de descarga. Estesmordedores podem estar presentes em duas ou mais peças que fecham o volume isolante.No caso de apenas duas peças para fechar o volume, fica mais fácil de fazê-lo.

Além disto, no caso de peças plásticas, encaixes do tipo snap-on podem ser feitosnas bordas das peças a serem encaixadas, de modo a criar um segundo elemento de fixa-ção, o que aumenta a robustez do encaixe.

No caso de mais peças ao longo da direção axial do tubo (que podem ser necessá-rias devido aos planos de curvatura do mesmo), as peças também podem ter encaixes queconectam um grupo de peças a outros, garantindo um fechamento do volume.

Além de todos os elementos de encaixe mostrados, é possível unir as capas pormeio de, por exemplo, um anel metálico ou mesmo de uma cinta plástica, grampo, ou outrotipo de fechamento externo das duas ou mais capas radialmente dispostas, aumentando arobustez do isolamento térmico.

Outra grande vantagem da presente invenção, que a torna bastante atrativa com re-lação ao aumento de produtividade em uma linha de montagem, é que se tratando de umaestrutura isolante encaixada, a montagem da dita estrutura (capas) poderia ser uma dasúltimas etapas do processo produtivo. Após todo o kit mecânico, o tubo de descarga, e ovolume de descarga (se houver), já terem sido montados na carcaça, pode-se inserir as ca-pas isolantes, encaixando-se as mesmas por pressão, conforme projeto previamente reali-zado. A montagem por encaixe por pressão permite que o processo possa ser realizadocom o tubo já montado no compressor, proporcionado uma vantagem no processo produti-vo, ao se considerar a manuseabilidade do dito tubo e seu processo de montagem no com-pressor (por exemplo, solda ou parafusamento).

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

A invenção será a seguir mais detalhadamente descrita, a título de exemplo, combase nas figuras anexas:

FIGURA 1 - vista interna de um compressor de refrigeração, mostrando o tubo dedescarga a ser isolado com o isolamento térmico de acordo com a invenção;

FIGURA 2 - vista superior do compressor ilustrado na Fig. 1 ;

FIGURA 3 - vista interna de uma primeira capa do tubo de isolamento do isolamen-to térmico de acordo com uma primeira concretização da invenção;

FIGURA 4 - vista interna do tubo de descarga de gás disposto no interior da se-gunda capa do tubo de isolamento do isolamento térmico de acordo com a primeira concre-tização da invenção;

FIGURA 5 - vista interna de um compressor de refrigeração, onde o volume dedescarga e o tubo de descarga de gás estão isolados com o isolamento térmico de acordocom uma segunda e preferida concretização da invenção;

FIGURA 6 - vista em corte do isolamento térmico da figura 5 e do volume de des-carga e tubo de descarga de gás removidos do compressor;

FIGURA 7 - vista do volume de descarga e de um trecho de tubo de descarga degás da figura 6, isolados com o isolamento térmico de acordo com a invenção; e

FIGURA 8 - vista interna do volume de descarga e do trecho de tubo da figura 7dentro do isolamento térmico de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

As figuras 1 e 2 mostram um compressor de refrigeração 1, onde se observa ummotor elétrico 2, com um estator 3 e um induzido 4. O eixo 5 do motor aciona um pistão 6,disposto dentro de um cilindro 7 que apresenta um conjunto de válvulas 8 e um cabeçote 9.No fundo do compressor há um reservatório de óleo de lubrificante. Assim, com o compres-sor em funcionamento, o gás é aspirado, pela linha de sucção 10, para dentro do cilindro 7.Em seguida, o gás é comprimido pelo pistão 6 e descarregado pelo tubo de descarga 13, oqual será isolado por um tubo de isolamento térmico de acordo com a presente invenção(deve ser ressaltado que as figuras 1 e 2 não mostram o isolamento da presente invenção).Conforme é de conhecimento geral, o tubo de descarga 13 apresenta um percurso longodentro do compressor, partindo do cilindro 7 e se estendendo até a parte superior da carca-ça, a fim de que as vibrações causadas pelo motor e pelo processo de compressão sejamamortecidas. Caso contrário, se o comprimento do tubo de descarga entre o cilindro e a pa-rede da carcaça do compressor fosse curto, o dito tubo se romperia rapidamente devido àstensões de fadiga extremamente altas.

A figura 3 mostra a vista interna de uma primeira capa 15 do tubo de isolamento 14de acordo com uma concretização preferida da invenção. Conforme pode ser visto na figura,a capa 15 possui uma seção transversal com 180° de circunferência. Assim, nessa concreti-zação preferida da invenção, são utilizadas duas capas com seção transversal circular de180° de circunferência para formar o tubo de isolamento 14 cuja seção transversal é umacircunferência fechada (360°). A outra capa 17 do tubo de isolamento do isolamento térmicode acordo com a invenção pode ser vista na figura 4.

Embora as figuras 3 e 4 mostrem uma concretização preferida da presente inven-ção onde o tubo é formado por apenas duas capas, deve ser notado que mais de duas ca-pas poderiam ser utilizadas, sendo que nesse caso, a união das seções transversais dasvárias capas formaria a seção transversal perifericamente fechada do tubo.Nas figura 3 e 4 são ainda visualizados os afastadores anulares 16. A figura 3 mos-tra a primeira metade dos afastadores anulares 16 e a figura 4 mostra a segunda metadedos afastadores anulares 16. Assim, unindo-se a primeira capa 15 com a segunda capa 17,forma-se o tubo de isolamento 14 com o tubo de descarga de gás 13 disposto no seu interiore suportado pelos espaçadores anulares 16. Os ditos espaçadores anulares 16 mantêm otubo de descarga de gás 13 afastado da superfície interna do tubo de isolamento 14, segun-do uma distância anelar constante, configurando, assim, uma espessura uniforme de espaçoconfinado ao longo de toda a extensão do isolamento térmico.

Entre o tubo de descarga de gás 13 e cada afastador 16 pode haver uma pequenafolga, de modo que se forme um único espaço confinado contínuo entre a superfície internado tubo de isolamento 14 e a superfície externa do tubo de descarga de gás 13. Alternati-vamente, entre o tubo de descarga de gás 13 e cada afastador 16, pode haver uma peque-na interferência delimitando várias câmaras herméticas de espaços confinados, isoladasuma da outra.

A figura 5 mostra a vista interna de um compressor de refrigeração, onde o volumede descarga 18 e o tubo de descarga de gás 13 estão isolados com o isolamento térmico 19de acordo com uma segunda concretização da invenção.

A figura 6 mostra a vista em corte do isolamento térmico 19 da figura 4 e do volumede descarga 18 e tubo de descarga de gás 13 removidos do compressor. Observa-se nafigura que o isolamento térmico 19 é constituído de vários trechos de tubo 20 a 26 unidosentre si ao longo da extensão do tubo de descarga de gás 13. Na presente concretização,cada trecho de tubo 20 a 26 é formado por duas capas 15 e 17 de plástico (a figura mostrasomente as capas 17), fabricadas de preferência por injeção e unidas entre si por meio deabraçadeiras 27. As capas 15 e 17 também poderiam ser unidas por meio de, por exemplo,colagem ou por meio do encaixe por pressão dos espaçadores anelares 16 no tubo de des-carga 13. A união entre cada trecho de tubo 20 a 26 pode ser, por exemplo, por meio decolagem.

Deve ser ressaltado que embora a concretização preferida contemple capas forma-das de material plástico, qualquer outro tipo de material adequado poderia ser utilizado, co-mo, por exemplo, outros materiais poliméricos. Nesse sentido, em uma concretização alter-nativa da presente invenção, as capas 15 e 17 poderiam ser formadas de uma borrachacom propriedades adequadas.

A figura 7 mostra uma vista do volume de descarga 18 e de um trecho de tubo dedescarga de gás 13 da figura 5, isolados pelos trechos 20 e 21 do isolamento térmico 19 deacordo com a segunda concretização da invenção.

A figura 8 mostra a vista interna do volume de descarga 18 e dos trechos de tubode isolamento 20 e 21 mostrados na figura. A figura mostra somente a capa 17 de cada tre-cho de tubo de isolamento, uma vez que a capa 15 foi removida para que se pudesse visua-lizar o volume de descarga 18 e o tubo de descarga 13 dispostos dentro do isolamento.

As capas 15, 17 podem ser de plástico e unidas, de preferência hermeticamente,por meio de colagem. Alternativamente, as capas podem ser de metal e unidas, de prefe-rência hermeticamente, por meio de soldagem. Naturalmente, em concretizações alternati-vas da presente invenção, qualquer tipo de meio adequado de união poderia ser utilizado,incluindo a brasagem para capas metálicas e a união por ultra-som para capas plásticas.

Com relação ao processo de montagem do tubo de isolamento 14, as capas podemser unidas ao tubo de descarga 13 por meio de encaixe por pressão dos espaçadores anela-res ou por meio de abraçadeiras externas. Conforme já citado anteriormente, quando asduas capas forem de plástico elas podem ser unidas hermeticamente, por exemplo, pormeio de colagem; e quando forem de metal, como, por exemplo, aço ou uma liga de cobre,pode-se utilizar, por exemplo, soldagem para unir hermeticamente as ditas capas.derá ser aplicado a outras alternativas ou possibilidades de utilização do invento. Por exem-plo, o espaço confinado pode ser evacuado ou o isolamento pode ser utilizado para isolarredes de vapor.

Assim sendo, será compreendido que a presente invenção deverá ser interpretadade maneira ampla, sendo sua abrangência determinada pelos termos das reivindicaçõesanexas.

Além da concretização apresentada anteriormente, o mesmo conceito inventivo po-

Claims

1. Isolamento térmico, adequado para isolamento de um tubo de descarga de gás(13) de um compressor de refrigeração (1), em que o tubo de descarga (13) está dispostodentro de um tubo de isolamento (14) tendo uma seção transversal perifericamente fechada,configurando pelo menos um espaço confinado entre os ditos tubos, CARACTERIZADOpelo fato de que o tubo de isolamento (14) é formado por pelo menos duas capas (15, 17)unidas entre si, a seção transversal perifericamente fechada sendo formada pela união dasseções transversais das pelo menos duas capas.

2. Isolamento térmico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelofato de que o tubo de isolamento (14) é formado por uma pluralidade de capas e a seçãotransversal perifericamente fechada é formada pela união das seções transversais da plura-lidade de capas.

3. Isolamento térmico, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADOpelo fato de que a seção transversal perifericamente fechada do tubo de isolamento (14) éuma parede circular e as curvaturas das seções transversais das capas (15, 17) somam-360°.

4. Isolamento térmico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3,CARACTERIZADO pelo fato de que o tubo de isolamento (14) compreende múltiplos espa-çadores (16) dispostos em volta do tubo de descarga de gás (13) e que garantem um espa-çamento controlado entre o tubo de descarga (13) e o tubo de isolamento (14).

5. Isolamento térmico de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fa-to de que os espaçadores (16) são, de preferência, anelares e estão unidos ao tubo de des-carga de gás (13) com uma pequena folga, delimitando um espaço confinado contínuo.

6. Isolamento térmico de acordo com a reivindicação 5 ou 6, CARACTERIZADOpelo fato de que os espaçadores (16) estão unidos ao tubo de descarga de gás (13) cominterferência, delimitando várias câmaras herméticas de espaços confinados isoladas umada outra.

7. Isolamento térmico de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6,CARACTERIZADO pelo fato de que o tubo de isolamento (14) e seus respectivos espaça-dores (16) são de material polimérico.

8. Isolamento térmico de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6,CARACTERIZADO pelo fato de que o tubo de isolamento (14) e seus respectivos espaça-dores (16) são de metal.

9. Isolamento térmico de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6,CARACTERIZADO pelo fato de que o tubo de isolamento (14) e seus respectivos espaça-dores (16) são de borracha.

10. Isolamento térmico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9,CARACTERIZADO pelo fato de que o tubo de isolamento (14, 19) consiste de vários tre-chos de tubo (20 a 26) unidos entre si ao longo da extensão do tubo de descarga de gás(13).

11. Isolamento térmico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10,CARACTERIZADO pelo fato de que as capas (15, 17) são de plástico e são unidas, de pre-ferência hermeticamente, por meio de colagem ou união por ultra-som.

12. Isolamento térmico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10,CARACTERIZADO pelo fato de que as capas (15, 17) são de metal e são unidas, de prefe-rência hermeticamente, por meio de soldagem ou brasagem.

13. Processo de montagem do isolamento térmico de definido em qualquer umadas reivindicações 1 a 12 no tubo de descarga de gás (13) de um compressor de refrigera-ção (1), CARACTERIZADO pelo fato de que as capas (15, 17) são unidas ao tubo de des-carga (13) por meio de abraçadeiras (27) externas.

14.

Processo de montagem do isolamento térmico de definido em qualquer umadas reivindicações 4 a 12 no tubo de descarga de gás (13) de um compressor de refrigera-ção (1), CARACTERIZADO pelo fato de que as capas (15, 17) são unidas ao tubo de des-carga (13) por meio de encaixe por pressão dos espaçadores anelares (16).