WO2021030893A1

WO2021030893A1 - Hermetic reciprocating compressor

Info

Publication number: WO2021030893A1
Application number: PCT/BR2020/050323
Authority: WO
Inventors: Dietmar Erich Bernhard Lilie; Rodrigo Kremer; Sergio Koerich Lohn
Original assignee: Embraco Indústria De Compressores E Soluções Em Refrigeração Ltda.
Priority date: 2019-08-16
Filing date: 2020-08-14
Publication date: 2021-02-25
Also published as: BR102019017124A2

Abstract

The invention under consideration relates to a hermetic reciprocating compressor comprising an acoustic suction filter especially designed to optimize the thermal dynamics of the refrigerant fluid suction flow. Said acoustic suction filter comprises at least a piping arranged between the outlet of the acoustic suction filter and the suction duct of the hermetic housing, this piping being able to conduct the refrigerant fluid from the evaporation line to the outlet of the acoustic suction filter.

Description

"COMPRESSOR ALTERNATIVO HERMETICO" "HERMETIC ALTERNATIVE COMPRESSOR"

Campo da Invenção Field of the Invention

[0001] A presente invenção refere-se a um compressor alternativo hermético e, mais particularmente, um compressor alternativo hermético que, adequado para ser utilizado em um sistema de refrigeração, compreende pelo menos um filtro acústico de sucção especialmente projetado para otimizar a dinâmica térmica do fluxo de sucção do fluido refrigerante. [0001] The present invention relates to a hermetic reciprocating compressor and, more particularly, a hermetic reciprocating compressor which, suitable for use in a refrigeration system, comprises at least one acoustic suction filter specially designed to optimize thermal dynamics of the refrigerant fluid suction flow.

Fundamentos da Invenção Fundamentals of the Invention

[0002] Como é do conhecimento dos técnicos versados no assunto, compressores alternativos herméticos, quando utilizados em sistemas de refrigeração, têm por objetivo fundamental comprimir fluido refrigerante que fluirá por um circuito hidráulico fundamentalmente integrado por pelo menos um condensador, pelo menos um dispositivo de expansão e pelo menos um evaporador. [0002] As is well known by those skilled in the art, hermetic reciprocating compressors, when used in refrigeration systems, have the fundamental objective of compressing refrigerant fluid that will flow through a hydraulic circuit fundamentally integrated by at least one condenser, at least one expansion and at least one evaporator.

[0003] Dentre inúmeros componentes e subsistemas que consubstanciam um compressor alternativo hermético, destacam-se os filtros acústicos de sucção, os quais são responsáveis por atenuar as pulsações do fluido refrigerante que é succionado para o interior do cilindro de compressão. O atual estado da técnica compreende uma pluralidade de construções e modelos de filtros acústicos de sucção. Vale destacar que, via de regra, os conhecidos filtros acústicos de sucção são projetados para otimizar a atenuação acústica relacionada à pulsação da sucção do fluido refrigerante. [0003] Among the numerous components and subsystems that make up a hermetic reciprocating compressor, the most important are the acoustic suction filters, which are responsible for attenuating the pulsations of the refrigerant fluid that is sucked into the compression cylinder. The current state of the art comprises a plurality of constructions and models of acoustic suction filters. It is worth mentioning that, as a rule, the well-known acoustic suction filters are designed to optimize the acoustic attenuation related to the pulsation of the refrigerant suction.

[0004] No que diz respeito ao posicionamento dos conhecidos filtros acústicos de sucção no interior da carcaça hermética de um compressor alternativo, é comum notar que a entrada do filtro de sucção é disposta, de forma não hermética, em proximidade ao passador de sucção da carcaça hermética, e a salda do filtro de sucção é disposta no cabeçote do cilindro de compressão. Neste sentido, o fluido refrigerante succionado pelo compressor alternativo hermético flui, de forma simultânea e não direcionada, para o interior da carcaça hermética do compressor alternativo hermético e para o interior do filtro acústico de sucção. Consequentemente, é possível notar que o fluido refrigerante que flui pelo filtro acústico de sucção acaba se misturando anteriormente com o fluido aquecido que preenche o interior da carcaça, aumentando a temperatura do fluido refrigerante admitido no cilindro. Deste modo, considerando o atual estado da técnica, pode-se afirmar que o fluido refrigerante succionado pelo cilindro de compressão apresenta uma temperatura maior do que a temperatura do fluido de sucção diretamente oriundo do passador de sucção. Neste contexto, como é e conhecimento dos técnicos versados no assunto, quanto maior for a temperatura do fluido refrigerante succionado pelo cilindro de compressão, menor será a quantidade de massa comprimida e bombeada, reduzindo a capacidade de refrigeração e consequentemente a eficiência do compressor. Assim, buscam-se soluções técnicas capazes de mitigar a influência térmica que o fluido refrigerante que preenche a carcaça hermética desempenha sobre o fluido refrigerante diretamente oriundo da linha de evaporação. [0004] With regard to the positioning of the well-known acoustic suction filters inside the hermetic housing of an alternative compressor, it is common to note that the suction filter inlet is arranged, in a non-hermetic way, close to the suction duct of the carcass airtight, and the suction filter outlet is arranged on the head of the compression cylinder. In this sense, the refrigerant fluid sucked by the hermetic reciprocating compressor flows, simultaneously and not directed, into the hermetic housing of the hermetic reciprocating compressor and into the acoustic suction filter. Consequently, it is possible to notice that the refrigerant fluid that flows through the acoustic suction filter ends up mixing previously with the heated fluid that fills the interior of the housing, increasing the temperature of the refrigerant fluid admitted to the cylinder. Thus, considering the current state of the art, it can be said that the refrigerant fluid sucked by the compression cylinder has a temperature higher than the temperature of the suction fluid directly from the suction duct. In this context, as is known to the technicians versed in the subject, the higher the temperature of the refrigerant fluid sucked by the compression cylinder, the smaller the amount of compressed and pumped mass will be, reducing the cooling capacity and consequently the efficiency of the compressor. Thus, we seek technical solutions capable of mitigating the thermal influence that the refrigerant fluid that fills the hermetic housing has on the refrigerant fluid directly from the evaporation line.

[0005] O documento patentário BR1020140296590, por exemplo, um filtro acústico de sucção que, dentre outros detalhes construtivos, é integrado por um bocal que compreende pelo menos um trecho de secção divergente em relação ao fluxo principal do escoamento, sendo o referido trecho de secção divergente localizado entre a área de entrada de fluido e a área de direcionamento de fluido. Em linhas gerais, este filtro acústico garante que o mecanismo de compressão trabalhe majoritariamente com o fluido refrigerante oriundo do evaporador, o qual é mais frio do que o fluido de trabalho acumulado no interior do ambiente definido pela carcaça hermética do compressor. [0005] The patent document BR1020140296590, for example, an acoustic suction filter that, among other constructive details, is integrated by a nozzle that comprises at least a section of section divergent in relation to the main flow of the flow, being said section of divergent section located between the fluid inlet area and the fluid directing area. In In general, this acoustic filter ensures that the compression mechanism works mainly with the refrigerant fluid from the evaporator, which is colder than the working fluid accumulated inside the environment defined by the hermetic housing of the compressor.

[0006] Embora o filtro acústico de sucção descrito no citado documento patentário BR1020140296590 alcance todos os objetivos propostos, verifica-se que sua eficiência está intimamente relacionada à proximidade entre seu bocal e o passador de sucção do compressor alternativo, de modo que um grande espaçamento físico entre estes elementos deve mitigar a eficiência térmica deste filtro acústico. [0006] Although the acoustic suction filter described in the mentioned patent document BR1020140296590 achieves all the proposed objectives, it turns out that its efficiency is closely related to the proximity between its nozzle and the suction passer of the reciprocating compressor, so that a large spacing between these elements should mitigate the thermal efficiency of this acoustic filter.

[0007] É com base neste cenário que surge a presente invenção. [0007] It is based on this scenario that the present invention arises.

Objetivos da invenção Objectives of the invention

[0008] Assim, é o objetivo fundamental da invenção em revelar um compressor alternativo hermético cuja influência térmica entre o fluido refrigerante que preenche a carcaça hermética e o fluido refrigerante diretamente oriundo da linha de evaporação é mitigada independentemente da distância entre a via de entrada do filtro acústico de sucção e o passador de sucção. [0008] Thus, it is the fundamental objective of the invention to reveal an airtight reciprocating compressor whose thermal influence between the refrigerant fluid that fills the hermetic housing and the refrigerant fluid directly from the evaporation line is mitigated regardless of the distance between the inlet path of the acoustic suction filter and suction dowel.

[0009] Deste modo, é um dos objetivos da invenção em questão que o compressor alternativo hermético compreenda um arranjo interno capaz de evitar o sobreaquecimento do fluido de refrigeração no percurso que o mesmo realiza da linha de evaporação até o cilindro de compressão. [0009] Thus, it is one of the objectives of the invention in question that the hermetic reciprocating compressor comprises an internal arrangement capable of avoiding the overheating of the refrigerant fluid in the path it takes from the evaporation line to the compression cylinder.

Sumário da invenção Summary of the invention

[0010] Todos os objetivos anteriormente citados são integralmente alcançados por meio do compressor alternativo hermético, o qual compreende pelo menos uma carcaça hermética provida de pelo menos um passador de sucção adaptado para ser fluidicamente conectado à pelo menos uma linha de evaporação de um sistema de refrigeração, pelo menos um filtro acústico de sucção provido de pelo menos uma via de entrada, pelo menos uma câmara de abafamento acústico e pelo menos uma via de saida, e pelo menos um mecanismo de compressão integrado por pelo menos um motor elétrico, pelo menos um cilindro de compressão e pelo menos um pistão móvel, sendo que o referido pistão móvel é acoplado ao motor elétrico e hábil de desenvolver movimentação alternativa no interior do cilindro de compressão. [0010] All the aforementioned objectives are fully achieved by means of the hermetic reciprocating compressor, which comprises at least one airtight housing provided with at least one suction duct adapted to be fluidly connected to at least one evaporation line of a refrigeration system, at least one acoustic suction filter provided with at least one inlet, at least one acoustic muffling chamber and at least one exit path, and at least one compression mechanism integrated by at least one electric motor, at least one compression cylinder and at least one movable piston, said movable piston being coupled to the electric motor and able to develop alternative movement inside the compression cylinder.

[0011] De acordo com a invenção em questão, o referido compressor alternativo hermético compreende ainda pelo menos uma tubulação disposta entre a via de saida do filtro acústico de sucção e o passador de sucção da carcaça hermética, sendo a referida tubulação hábil de conduzir parte do fluido refrigerante oriundo da linha de evaporação para a via de saida do filtro acústico de sucção. [0011] According to the invention in question, said hermetic reciprocating compressor further comprises at least one pipe arranged between the outlet of the acoustic suction filter and the suction duct of the hermetic housing, said pipe being able to conduct part of the refrigerant fluid from the evaporation line to the outlet of the acoustic suction filter.

Breve descrição das figuras Brief description of the figures

[0012] A presente invenção é pormenorizadamente detalhada com base nas figuras abaixo listadas, as quais: [0012] The present invention is detailed in detail based on the figures listed below, which:

[0013] A figura 1 ilustra, em corte esquemático, uma primeira concretização de parte do arranjo interno do compressor alternativo hermético, de acordo com a invenção em questão; e [0013] Figure 1 illustrates, in schematic section, a first embodiment of part of the internal arrangement of the hermetic reciprocating compressor, according to the invention in question; and

[0014] A figura 2 ilustra, em corte esquemático, uma segunda concretização de parte do arranjo interno do compressor alternativo hermético, de acordo com a invenção em questão. [0014] Figure 2 illustrates, in schematic section, a second embodiment of part of the internal arrangement of the hermetic reciprocating compressor, according to the invention in question.

Descrição Detalhada da Invenção Detailed Description of the Invention

[0015] De acordo com os objetivos centrais da invenção em questão, é revelado compressor alternativo hermético, o qual compreende determinadas caracteristicas capazes de minimizar a influência térmica entre que o fluido refrigerante que preenche a carcaça hermética e o fluido refrigerante diretamente oriundo da linha de evaporação. [0015] In accordance with the central objectives of invention in question, a hermetic reciprocating compressor is revealed, which comprises certain characteristics capable of minimizing the thermal influence between the refrigerant fluid that fills the hermetic housing and the refrigerant fluid directly from the evaporation line.

[0016] Para efeitos de suficiência descritiva, é importante salientar que as caracteristicas técnicas não aprofundadas no presente relatório devem ser suplantadas com conhecimentos notoriamente pertencentes ao atual estado da técnica. [0016] For the sake of descriptive sufficiency, it is important to note that the technical characteristics not covered in this report should be supplanted with knowledge notably belonging to the current state of the art.

[0017] Assim, para efeitos da descrição da invenção em questão, resta ressaltar que o compressor alternativo hermético ora descrito compreende um mecanismo de compressão integrado por um motor elétrico, um cilindro de compressão e um pistão móvel, sendo que o referido pistão móvel é acoplado ao motor elétrico e hábil de desenvolver movimentação alternativa no interior do cilindro de compressão. Reitera-se que noções gerais do principio funcional e construções básicas e necessárias de compressores alternativos herméticos são amplamente alicerçadas pelo atual estado da técnica, o qual pode ser representado, inclusive, por bibliográfica didática relacionado ao campo de aplicação ora tratado. [0017] Thus, for the purposes of describing the invention in question, it should be noted that the hermetic reciprocating compressor described here comprises a compression mechanism integrated by an electric motor, a compression cylinder and a movable piston, the said movable piston being coupled to the electric motor and able to develop alternative movement inside the compression cylinder. It is reiterated that general notions of the functional principle and basic and necessary constructions of hermetic reciprocating compressors are largely supported by the current state of the art, which can be represented, even, by didactic bibliography related to the field of application now treated.

[0018] Estas mesmas notas são validadas para sistemas de refrigeração em geral, os quais são amplamente descritos pelo atual estado da técnica. [0018] These same notes are validated for refrigeration systems in general, which are widely described by the current state of the art.

[0019] De acordo com as concretizações possíveis da invenção em questão, tal como ilustrado nas figuras 1 e 2, nota-se que o compressor alternativo hermético compreende uma carcaça hermética 2 provida de um passador de sucção 21 adaptado para ser fluidicamente conectado a uma linha de retorno do evaporador 4 de um sistema de refrigeração (não ilustrado). [0019] According to the possible embodiments of the invention in question, as illustrated in figures 1 and 2, it is noted that the hermetic reciprocating compressor comprises an airtight housing 2 provided with a suction duct 21 adapted to be fluidly connected to a line of return of evaporator 4 from a cooling system (not shown).

[0020] Ainda de acordo com as concretizações possíveis da invenção em questão, o referido compressor alternativo hermético compreende ainda um filtro acústico de sucção 1 provido de uma via de entrada 11, uma câmara de abafamento acústico 12 e uma via de saída 15. [0020] Still according to the possible embodiments of the invention in question, said hermetic reciprocating compressor further comprises an acoustic suction filter 1 provided with an inlet 11, an acoustic muffler 12 and an outlet 15.

[0021] Em adição, é previsto ainda uma tubulação 3 disposta entre a via de saída 15 do filtro acústico de sucção 1 e o passador de sucção 21 da carcaça hermética 2. Preferencialmente, mas jamais limitativamente, a tubulação 3 penetra o filtro acústico de sucção 1 por meio de sua via de entrada 11. [0021] In addition, a pipe 3 is also provided between the outlet path 15 of the acoustic suction filter 1 and the suction duct 21 of the hermetic housing 2. Preferably, but never limitatively, the pipe 3 penetrates the acoustic filter of suction 1 through its inlet 11.

[0022] Desta forma, a referida tubulação 3 é hábil de conduzir o fluido refrigerante 5 oriundo da linha da linha de retorno do evaporador 4 para a via de saída 15 do filtro acústico de sucção 1. [0022] In this way, said piping 3 is capable of conducting the refrigerant fluid 5 from the line of the evaporator return line 4 to the outlet path 15 of the acoustic suction filter 1.

[0023] Isto significa que o fluido refrigerante 5 oriundo da linha de retorno do evaporador 4, em temperatura relativamente mais baixa que a temperatura da carcaça do compressor, é diretamente conduzido para a via de saída 15 do filtro acústico de sucção 1 sem que ocorra mistura com o fluido refrigerante mais quente que preenche a carcaça hermética 2, minimizando a troca térmica e o aquecimento do fluido succionado. [0023] This means that the refrigerant 5 from the return line of the evaporator 4, at a temperature relatively lower than the temperature of the compressor housing, is directly directed to the outlet path 15 of the suction acoustic filter 1 without occurring. mixes with the warmer refrigerant fluid that fills the hermetic housing 2, minimizing the heat exchange and heating of the suctioned fluid.

[0024] Preferencialmente, visando minimizar a troca térmica entre o fluido refrigerante que flui pelo interior da tubulação 3 e o fluido refrigerante que preenche a carcaça hermética 2, a tubulação 3 pode ser confeccionada em material cuja condutividade térmica é menor que 1,5 watt por metro kelvin (W/Km). [0025] Também preferencialmente, tal como ilustrado nas figuras 1 e 2, a referida tubulação 3 é, além de estar disposta no interior da via de entrada 11, disposta no interior do duto de saida 14 do filtro acústico de sucção 1. [0024] Preferably, aiming to minimize the thermal exchange between the refrigerant fluid that flows inside the pipe 3 and the refrigerant fluid that fills the airtight housing 2, the pipe 3 can be made of material whose thermal conductivity is less than 1.5 watt per meter kelvin (W / Km). [0025] Also preferably, as illustrated in figures 1 and 2, said tubing 3 is, in addition to being disposed inside the inlet 11, disposed inside the outlet duct 14 of the acoustic suction filter 1.

[0026] Conforme ilustrado nas figuras 1 e 2, a extremidade da tubulação 3 cooperante com o passador de sucção 21 da carcaça hermética 2 compreende um diâmetro externo menor ou igual ao o diâmetro interno do passador de sucção 21 da carcaça hermética2. A relação entre estes dois diâmetros, definida em projeto, contribui para o aumento do isolamento térmico entre o passador de sucção e o fluido refrigerante no interior do tubo 3. Conforme ilustrado nas figuras 1 e 2, o segmento da tubulação 3disposto no interior da via de entrada 11 do filtro acústico de sucção lcompreende um diâmetro externo menor ou igual ao o diâmetro interno da via de entrada 11 do filtro acústico de sucção 1. A relação entre estes dois diâmetros, definida em projeto, permite controlar o escoamento de fluido refrigerante entre a câmara acústica 12 do filtro acústico de sucção 1 e o interior da carcaça hermética 2, e também controlar o ruido do compressor . [0026] As shown in figures 1 and 2, the end of the tubing 3 cooperating with the suction duct 21 of the hermetic housing 2 comprises an external diameter less than or equal to the internal diameter of the suction duct 21 of the hermetic housing2. The relationship between these two diameters, defined in the project, contributes to the increase of the thermal insulation between the suction duct and the refrigerant fluid inside the tube 3. As illustrated in figures 1 and 2, the segment of the 3d pipe placed inside the track inlet 11 of the acoustic suction filter l comprises an external diameter less than or equal to the internal diameter of the inlet 11 of the acoustic suction filter 1. The relationship between these two diameters, defined in design, allows to control the flow of refrigerant between the acoustic chamber 12 of the suction acoustic filter 1 and the interior of the airtight housing 2, and also control the noise of the compressor.

[0027] Conforme ilustrado nas figuras 1 e 2, a extremidade da tubulação 3 cooperante com a via de saida 15 do filtro acústico de sucção lcompreende um diâmetro externo menor ou igual ao o diâmetro interno da via de saida 15 do filtro acústico de sucção 1. A relação entre estes dois diâmetros, definida em projeto, permite controlar o escoamento de fluido refrigerante da linha de evaporação 4 que flui diretamente para a válvula/orificio de sucção (não ilustrados) e que flui para o interior da câmara de abafamento acústico 12 do filtro acústico de sucção 1, permitindo também controlar a pulsação de pressão na linha de sucção 4 [0027] As shown in figures 1 and 2, the end of the pipe 3 cooperating with the outlet path 15 of the acoustic suction filter 1 comprises an external diameter less than or equal to the internal diameter of the outlet path 15 of the acoustic suction filter 1 The relationship between these two diameters, defined in the project, allows to control the flow of refrigerant fluid from the evaporation line 4 which flows directly to the valve / suction orifice (not shown) and which flows into the acoustic muffling chamber 12 of the acoustic suction filter 1, also allowing to control the pressure pulsation in the suction line 4

[0028] É importante ressaltar que a descrição acima tem como único objetivo descrever de forma exemplificativa a concretização particular do modelo de utilidade em questão. Portanto, torna-se claro que modificações, variações e combinações construtivas dos elementos que exercem a mesma função substancialmente da mesma forma para alcançar os mesmos resultados, continuam dentro do escopo de proteção delimitado pelas reivindicações anexas. [0028] It is important to note that the above description has the sole purpose of describing in an exemplary way the particular implementation of the utility model in question. Therefore, it is clear that modifications, variations and constructive combinations of the elements that perform the same function in substantially the same way to achieve the same results, remain within the scope of protection defined by the attached claims.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Compressor alternativo hermético, compreendendo: pelo menos uma carcaça hermética (2) provida de pelo menos um passador de sucção (21) adaptado para ser fluidicamente conectado à pelo menos uma linha de evaporação (4) de um sistema de refrigeração; pelo menos um filtro acústico de sucção (1) provido de pelo menos uma via de entrada (11), pelo menos uma câmara de abafamento acústico (12) e pelo menos uma via de salda (15); pelo menos um mecanismo de compressão integrado por pelo menos um motor elétrico, pelo menos um cilindro de compressão e pelo menos um pistão móvel, sendo que o referido pistão móvel é acoplado ao motor elétrico e hábil de desenvolver movimentação alternativa no interior do cilindro de compressão; o referido compressor alternativo hermético é caracterizado pelo fato de compreender: pelo menos uma tubulação (3) disposta entre a via de salda (15) do filtro acústico de sucção (1) e o passador de sucção (21) da carcaça hermética (2); a referida tubulação (3) sendo hábil de conduzir o fluido refrigerante (5) oriundo da linha de evaporação (4) para a via de salda (15) do filtro acústico de sucção (1). 1. Hermetic reciprocating compressor, comprising: at least one airtight housing (2) provided with at least one suction duct (21) adapted to be fluidly connected to at least one evaporation line (4) of a cooling system; at least one acoustic suction filter (1) provided with at least one inlet port (11), at least one acoustic muffler chamber (12) and at least one outlet port (15); at least one compression mechanism integrated by at least one electric motor, at least one compression cylinder and at least one movable piston, the said movable piston being coupled to the electric motor and able to develop alternative movement inside the compression cylinder ; the said hermetic reciprocating compressor is characterized by the fact that it comprises: at least one pipe (3) disposed between the outlet (15) of the acoustic suction filter (1) and the suction passer (21) of the hermetic housing (2) ; said piping (3) being able to conduct the refrigerant fluid (5) from the evaporation line (4) to the outlet (15) of the acoustic suction filter (1).

2. Compressor alternativo hermético, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a tubulação (3) penetra o filtro acústico de sucção (1) por meio de sua via de entrada (11). 2. Hermetic reciprocating compressor, according to claim 1, characterized by the fact that the pipe (3) penetrates the acoustic suction filter (1) through its inlet (11).

3. Compressor alternativo hermético, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das extremidades da tubulação (3) compreende um diâmetro externo menor do que o diâmetro interno do passador de sucção (21) da carcaça hermética (2). 3. Hermetic reciprocating compressor according to claim 1, characterized by the fact that at least one end of the pipe (3) comprises a diameter outer diameter smaller than the internal diameter of the suction duct (21) of the hermetic housing (2).

4. Compressor alternativo hermético, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das extremidades da tubulação (3) compreende um diâmetro externo menor do que o diâmetro interno da via de salda (15) do acústico de sucção (1). 4. Hermetic reciprocating compressor according to claim 1, characterized by the fact that at least one end of the pipe (3) comprises an external diameter smaller than the internal diameter of the outlet (15) of the suction acoustic ( 1).

5. Compressor alternativo hermético, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos um segmento da tubulação (3) compreende um diâmetro externo menor do que o diâmetro interno da via de entrada (11) do acústico de sucção (1). 5. Hermetic reciprocating compressor, according to claim 2, characterized by the fact that at least one segment of the pipe (3) comprises an external diameter smaller than the internal diameter of the inlet path (11) of the suction acoustic (1 ).