BRPI1102707B1 - Arranjo de biela-pistão para compressor alternativo e processo de montagem de arranjo de biela-pistão para compressor alternativo - Google Patents

Arranjo de biela-pistão para compressor alternativo e processo de montagem de arranjo de biela-pistão para compressor alternativo Download PDF

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Paulo Rogerio Carrara Couto
Wilfred Roettger
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Abstract

arranjo de biela-pistão para compressor alternativo e processo de montagem de arranjo de biela-pistão para compressor alternativo. a presente invenção refere-se a um arranjo de biela-pistão para compressor alternativo, onde é prevista a utilização de pelo menos um elemento intermediário capaz de associar a biela ao pistão, sem que ambos apresentem contato radial entre si. é previsto ainda o processo de montagem do arranjo de biela-pistão para compressor alternativo. o arranjo de biela-pistão para compressor alternativo compreende pelo menos um pistão (1), pelo menos um elemento intermediário (2) e pelo menos uma biela (3), sendo que o pistão (1) compreende pelo menos um canal axial não passante (11); o elemento intermediário (2) compreende pelo menos um canal axial passante (21); e a biela (3) compreende pelo menos uma extremidade de conexão (31). neste sentido, o elemento intermediário (2) é fixamente alojado no interior do canal axial não passante (11) do pistão (1) e a extremidade de conexão (3.1) da biela (3) é fixamente alojada no interior do canal axial passante (21) do elemento intermediário (2).

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção para “ARRANJO DE BIELA-PISTÃO PARA COMPRESSOR ALTERNATIVO E PROCESSO DE MONTAGEM DE ARRANJO DE BIELA-PISTÃO PARA COMPRESSOR ALTERNATIVO”.
Campo da Invenção A presente invenção refere-se a um arranjo de biela-pistão para compressor alternativo, em especial, para compressor linear aplicado em sistemas de refrigeração e similares. O arranjo de biela-pistão ora revelado prevê a utilização de pelo menos um elemento intermediário capaz de associar a biela ao pistão, sem que ambos apresentem contato radial entre si. A presente invenção refere-se também ao processo de montagem do arranjo de biela-pistão para compressor alternativo.
Fundamentos da Invenção É de conhecimento dos especialistas versados no assunto que um compressor alternativo prevê meios capazes de movimentar pelo menos um conjunto móvel, onde pelo menos um pistão é reciprocamente deslocado, no sentido axial, no interior de um cilindro, objetivando realizar a compressão de um fluido de trabalho. O atual estado da técnica compreende^ alguns^ modetas de montagem de_ compressor alternativo, e dentre estes modelos destaca-se o compressor linear.
Um compressor linear tem seu conjunto móvel acionado por um motor elétrico do tipo linear, onde pelo menos uma parte do citado motor é jestáticajnormalmente, fixa ao cilindro do compressor) e pelo menos uma parte é dinâmica (normalmente, passível de movimentação linear e acoplada ao conjunto móvel do compressor). Neste contexto, o conjunto móvel do compressor acompanha o deslocamento axial e recíproco da parte dinâmica do motor, promovendo a compressão de um fluido de trabalho.
De acordo com o atual estado da técnica, um conjunto móvel de compressor alternativo prevê pelo menos um pistão e pelo menos uma biela, a qual compreende um corpo responsável pela conexão entre o motor e o pistão. São conhecidas construtividades onde uma das extremidades da biela é diretamente associada ao eixo/parte dinâmica do motor (sendo a outra extremidade associada ao pistão), e são conhecidas construtividades onde uma das extremidades da biela é associada a uma série de elementos adicionais, os .quais são, por sua vez, associados ao eixo/parte dinâmica do motor (sendo a outra extremidade associada ao pistão).
No que diz respeito à associação de uma das extremidades da biela ao pistão, também são conhecidas diversas construtividades, sendo que a construtividade mais simples compreende a fixação direta entre uma biela e um pistão. O atual estado da técnica prevê também a utilização de elementos intermediários utilizados entre a associação de uma biela a um pistão.
Um exemplo de utilização de elementos intermediários para a associação de uma biela a um pistão é descrito no documento US 3,263,311. Tal documento descreve a associação entre um pistão em uma biela onde o citado pistão é essencialmente oco e recebe, em seu interior, um inserto de conexão, o qual recebe, por sua vez, a extremidade de uma biela. O inserto de conexão é fixado no interior do pistão através de um batente também previamente conformado no interior do pistão. O grande aspecto negativo relacionado a esta exemplificação de construtividade consiste no fato de que o inserto de conexão é fixado no interior do pistão através de batentes internos (nervuras internas) fisicamente existentes no próprio pistão. Tais batentes, além de não compreenderem um meio de fixação eficiente, são responsáveis pelo aumento da complexidade de fabricação e custo do pistão.
Outro exemplo de construção similar pode ser observado no documento US 3,473,444, onde é descrito um conjunto biela-pistão formado por um pistão oco e uma biela com extremidade rotular. Neste caso, o pistão conta com um inserto de contato alojado em seu interior, inserto este conformado por duas peças distintas que são montadas em condições especiais de processo. O citado inserto é especialmente adequado à recepção da extremidade rotular da biela. _ _ “ ~ Õ grande aspecto negativo relacionado a esta exemplificação de construtividade consiste no fato de que o inserto montado no interior do pistão preenche todo o volume interno do mesmo, não havendo nenhuma possibilidade de redução de massa do pistão. Além disto, o inserto encontrasse fixamente associado apenas o interior do pistão, enquanto a biela possui vários graus de liberdade de movimento rio acoplamento com o inserto, o que não é adequado em algumas aplicações especiais.
Ainda outro exemplo de construção similar pode ser observado no documento US 4,831,916, onde é descrito, dentre outros elementos, um pistão rígido compreendendo uma abertura de conexão e um membro de inserção alojado na citada abertura de conexão do pistão. Neste caso, é prevista uma biela funcionalmente conectada ao membro de inserção, e, portanto, associada ao pistão. A mencionada biela é mantida no interior do membro de inserção através de porções resilientes existentes no próprio membro de inserção. O grande aspecto negativo relacionado a esta exemplificação de construtividade consiste no fato de que o inserto, além de ser fixado na extremidade do pistão (sendo passível de desalojamento), prende a biela através de porções resilientes, as quais são passíveis de deformações e rompimento.
Com base em todo o contexto acima explanado, resta evidente observar a necessidade de desenvolvimento de uma solução isenta dos aspectos negativos supramencionados.
Objetivos da Invenção Desta forma, é um dos objetivos da presente invenção apresentar um novo arranjo de biela-pistão para compressor alternativo que possibilite o controle (e redução) de massa do pistão. É outro objetivo da presente invenção revelar um arranjo de biela-pistão para compressor alternativo que utilize um elemento intermediário capaz de associar ã biela ao pistão, sem que ambos apresentem contato radial entre si. Neste sentido, é outro objetivo da presente invenção que a biela e o inserto, assim como pistão e o inserto, sejam fixamente associados, de modo a não apresentarem possibilidade de movimento angular. É ainda outro objetivo da presente invenção apresentar um processo simples e ■' eficiente de montagem do arranjo de biela-pistão para compressor alternativo.
Sumário da Invenção Estes e outros objetivos da invenção ora revelada são totalmente alcançados por meio do arranjo de biela-pistão para compressor alternativo ora proposto. O mencionado arranjo de biela-pistão para compressor alternativo compreende pelo menos um pistão, pelo menos um elemento intermediário e pelo menos uma biela. De acordo com o conceito da presente invenção, o pistão compreende pelojmenos um canal _ ãxiãl não passante, o elemento intermediário compreende pelo menos um canal axial passante e a biela compreende pelo menos uma extremidade de conexão. Além disto, o elemento intermediário é fixamente alojado no interior do canal axial não_ passante do _ pistão, e a extremidade de conexão da biela é fixamente alojada no interior do canal axial passante do elemento intermediário.
Preferencialmente, o canal axial não passante do pistão é cilíndrico. Também preferencialmente, o elemento intermediário é cilíndrico. Neste aspecto, observa-se que o diâmetro interno do canal axial não passante do pistão é análogo ao diâmetro externo do elemento intermediário.
Preferencialmente, o canal axial passante do elemento intermediário é cilíndrico. Também preferencialmente, a extremidade de conexão da biela é cilíndrica. Neste aspecto, nota-se que o diâmetro interno do canal axial passante do elemento intermediário é análogo ao diâmetro externo da extremidade de conexão da biela.
De acordo com os conceitos da presente invenção, o elemento intermediário é fixamente alojado na extremidade fechada do canal axial não passante do pistão, sendo que o mesmo possui contato físico radial e axial com a face interna do canal axial não passante do pistão.
Também de acordo com os conceitos da presente invenção, a extremidade de conexão da biela possui contato físico radial com a face interna do canal axial passante do elemento intermediário, e contato físico axial com a face interna do canal axial não passante do pistão;
Preferencialmente, o arranjo de biela-pistão para compressor alternativo ora proposto compreende um agente aglutinante disposto entre a face externa do elemento intermediário e a face interna do canal axial não passante do pistão, e um agente aglutinante disposto entre a extremidade da biela e a face interna do canal axial passante do elemento intermediário. Neste sentido, o agente aglutinante compreende, preferencialmente uma resina polimérica. A invenção em questão prevê ainda um processo preferencial de montagem do arranjo de biela-pistão para compressor alternativo, sendo o citado processo compreendido pelo menos por uma etapa onde pelo menos um pistão, pelo menos um elemento intermediário e pelo menos uma biela são simultaneamente fixados, sendo o elemento intermediário fixado no interior do pistão, e a biela fixada no interior do elemento intermediário. Preferencialmente, esta etapa compreende ainda pelo menos uma aplicação de agente aglutinante durante a fixação simultânéa èntre o pistão, o elemento intermediário e biela.
Ainda preferencialmente, o agente aglutinante utilizado no processo preferencial de montagem do arranjo de biela-pistão para compressor alternativo compreende uma resina polimérica.
Breve Descrição das Figuras A presente invenção será pormenorizadamente explanada com base nas figuras^ baixo listadas, as quais: A figura 1 ilustra um corte esquemático do arranjo de biela-pistão para compressor alternativo; e A figura 2 ilustra o arranjo de biela-pistão para compressor alternativo visto em perspectiva explodida.
Descrição Detalhada da Invenção De acordo com o conceito principal da presente invenção, é revelado um arranjo de biela-pistão para compressor alternativo, em especial, para compressor linear utilizado em sistemas de refrigeração e similares. O mencionado arranjo biela-pistão é compreendido por pelo menos um pistão 1, por pelo menos um elemento intermediário 2 e por pelo menos uma biela 3.
Neste sentido, o elemento intermediário 2 tem a função de conectar, de forma fundamentalmente indireta, uma extremidade da biela 3 ao pistão 1, de modo que o movimento axial recíproco da extremidade oposta da biela 3 seja diretamente “transferido” ao pistão 1.
As figuras 1 e 2 (mesmo sendo esquemáticas) ilustram a construção preferencial do arranjo biela-pistão da presente invenção.
Desta forma, e de acordo com a construção preferencial da presente invenção, o pistão 1 compreende um corpo cilíndrico, apresentando um canal axial não passante 11, ou seja, um canal axial delimitado pela “extremidade de trabalho” do pistão, a qual é fechada. O elemento intermediário compreende um corpo cilíndrico tubular, possuindo, portanto, um canal axial passante 21. A biela 3 compreende uma espécie de haste com uma extremidade de conexão 31, a qual também é cilíndrica. O elemento intermediário 2 encontra-se fixamente alojado no interior do canal axial não passante 11 do pistão 1, e a extremidade de conexão 31 da biela 3 encontra-se fixamente alojada no interior do canal axial passante 21 do elemento intermediário 2.
Esta disposição impõe rigidez ao arranjo, e desta forma é garantido que o movimento axial recíproco da extremidade oposta da biela é inteiramente transmitido ao pistão 1.
Além disto, o arranjo de biela-pistão ora tratado permite aliviar a massa do pistão 1, afinal, o mésmo é oco e não prevê seu volume interno preenchido pelo elemento intermediário 2 e biela 3. Esta característica é de extrema importância no que diz respeito à freqüência de funcionamento e aos níveis de vibração do compressor.
Para tanto, e de acordo com a construção = preferenciaL da presente invenção, o diâmetro interno do canal axial não passante 11 do pistão 1 é análogo ao diâmetro externo do elemento intermediário. Isto permite uma justaposição entre tais elementos. O diâmetro interno do canal axiaf passante. 21 do elemento intermediário 2' também é análogo ao diâmetro externo da extremidade de conexão 31 da biela 3, e isto também permite uma justaposição entre tais elementos.
Opcionalmente, os diâmetros análogos acima citados podem apresentar certa folga entre si (da ordem de 0,1 mm diametral a 0,2 mm diametral). Estas folgas são preferencialmente preenchidas por agentes aglutinantes.
Neste contexto, é prevista a utilização de um agente aglutinante disposto entre a face externa do elemento intermediário 2 e a face interna do canal axial não passante 11 do pistão 1. É também prevista a utilização de um agente aglutinante disposto entre a extremidade 31 da biela 3 e a face interna do canal axial passante 21 do elemento intermediário 2.
Em ambos os casos o agente aglutinante compreende, preferencialmente uma resina polimérica. De forma mais específica (mas não limitativa), a resina polimérica compreende, preferencialmente, uma resina epóxi monocomponente.
De acordo com esta disposição entre os elementos, nota-se que o elemento intermediário 2 é fixamente alojado na extremidade fechada do canal axial não passante 11 do pistão 1, de modo que o citado elemento intermediário conforma contato físico radial R1 e axial A1 com a face interna do canal axial não passante 11 do pistão 1.
Neste contexto, nota-se também que a extremidade de conexão 31 da biela 3 conforma contato físico radial R2 com a face interna do canal axial· passante 21 do elemento intermediário 2, e contato físico axial A2 com a face interna do canal axial não passante 11 do pistão 1.
Conforme anteriormente citado, a presente invenção prevê ainda o processo preferencial de montagem 'do arranjo de biela-pistão para compressor alternativo acima detalhado.
Em linhas gerais, este processo compreende uma etapa (de montagem) onde o pistão 1, o elemento intermediário 2 e a biela 3 são simultaneamente fixados.
Notadamente, o elemento intermediário 2 é fixado no interior do pistão 1, e-a biela 3 é fixada no interior do elemento intermediário 2. Nesta etapa de montagem, é prevista ainda a aplicação de agente aglutinante durante a fixação simultânea entre o pistão 1, o elemento intermediário 2 e biela 3. . , Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferencial do arranjo de biela-pistão para compressor alternativo, além de um processo preferenciarde montagem, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variaçõès, as quais são limitadas Jão somente pelo, teor das-reivindicações, ar incluídos os possíveis ' meios equivalentes.
REIVINDICAÇÕES

Claims (12)

1. Arranjo de biela-pistão para compressor alternativo, compreendendo pelo menos um pistão (1), pelo menos um elemento intermediário (2) e pelo menos uma biela (3), em que: o pistão (1) compreende pelo menos um canal axial não passante (11); o elemento intermediário (2) compreende pelo menos um canal axial passante (21); a biela (3) compreende pelo menos uma extremidade de conexão (31); o elemento intermediário (2) sendo alojado no interior do canal axial não passante (11) do pistão (1); e a extremidade de conexão (31) da biela (3) sendo fixamente alojada no interior do canal axial passante (21) do elemento intermediário (2), CARACTERIZADO pelo fato de que o diâmetro interno do canal axial não passante (11) do pistão (1) é análogo ao diâmetro externo do elemento intermediário (2); em que que o diâmetro interno do canal axial passante (21) do elemento intermediário (2) é análogo ao diâmetro externo da extremidade de conexão (31) da biela (3); em que o elemento intermediário (2) possui contato físico radial (R1) e axial (A1) com a face interna do canal axial não passante (11) do pistão (1).
2. Arranjo de biela-pistão para compressor alternativo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o canal axial não passante (11) do pistão (1) é cilíndrico.
3. Arranjo de biela-pistão para compressor alternativo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento intermediário (2) é cilíndrico.
4. Arranjo de biela-pistão para compressor alternativo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o canal axial passante (21) do elemento intermediário (2) é cilíndrico.
5. Arranjo de biela-pistão para compressor alternativo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a extremidade de conexão (31) da biela (3) é cilíndrica.
6. Arranjo de biela-pistão para compressor alternativo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento intermediário (2) é fixamente alojado na extremidade fechada do canal axial não passante (11) do pistão (1).
7. Arranjo de biela-pistão para compressor alternativo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a extremidade de conexão (31) da biela (3) possui contato físico radial (R2) com a face interna do canal axial passante (21) do elemento intermediário (2), e contato físico axial (A2) com a face interna do canal axial não passante (11) do pistão (1).
8. Arranjo de biela-pistão para compressor alternativo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de compreender um agente aglutinante disposto entre a face externa do elemento intermediário (2) e a face interna do canal axial não passante (11) do pistão (1).
9. Arranjo de biela-pistão para compressor alternativo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de compreender um agente aglutinante disposto entre a extremidade (31) da biela (3) e a face interna do canal axial passante (21) do elemento intermediário (2).
10 . Arranjo de biela-pistão para compressor alternativo, de acordo qualquer uma das com a reivindicações 8 ou 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o agente aglutinante compreende uma resina polimérica.
11 . Processo de montagem do arranjo de biela-pistão para compressor alternativo definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, CARACTERIZADO pelo fato de compreender pelo menos uma etapa onde pelo menos um pistão (1), pelo menos um elemento intermediário (2) e pelo menos uma biela (3) são simultaneamente fixados, sendo o elemento intermediário (2) fixado no interior do pistão (1), e a biela (3) fixada no interior do elemento intermediário (2); e pelo menos uma aplicação de agente aglutinante durante a fixação simultânea entre o pistão (1), o elemento intermediário (2) e biela (3).
12 . Processo de montagem do arranjo de biela-pistão para compressor alternativo, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o agente aglutinante compreende uma resina polimérica.
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