Uma análise numérica do impacto em válvulas do tipo palheta de compressores

Abstract

Válvulas do tipo palheta adotadas em compressores estão sujeitas a falhas estruturais devido à fadiga por flexão e por impacto. A falha por flexão consiste em um problema bastante conhecido e controlável, mas o mesmo não pode ser dito sobre a falha por fadiga de impacto. Atualmente, o critério que determina se uma válvula irá falhar ou não na presença de impactos repetitivos está relacionado unicamente à velocidade de impacto, definida por fornecedores do material, e pela experiência acumulada de fabricantes de compressores. A presente dissertação contempla uma investigação fundamental das tensões geradas pelo impacto de válvulas, com o intuito de identificar os parâmetros mais influentes sobre o fenômeno e contribuir para o esclarecimento de alguns aspectos que podem dar início à falha. Através de um modelo numérico, procede-se uma análise de sensibilidade a fim de avaliar a influência combinada de aspectos geométricos da válvula e do assento, bem como da condição de velocidade inicial do impacto. A partir de uma análise dimensional do fenômeno, parâmetros adimensionais são gerados e, a partir dos mesmos, uma correlação é proposta para a estimativa das máximas tensões de impacto em diferentes condições.

Reed type valves of compressors are subject to structural failure due to bending and impact fatigues. The failure by bending is a well-known and manageable problem, although the same cannot be said about the impact fatigue. Currently, the criteria which determines if a valve will fail or not, in the presence of repetitive impacts, is either the impact velocity, defined by material suppliers, or derived from the experience of compressor manufactures. This dissertation addresses a basic study about impact stresses, with the aim of identifying the most influential parameters of the phenomenon and their relation with valve failure. Through a numerical model, a sensitivity analysis was carried out to evaluate the influences of geometry and the initial velocity condition. From a dimensional analysis of the problem, dimensionless numbers are obtained and a correlation is proposed for estimates the maximum impact stresses in different conditions.