BRPI0615590A2 - dispositivo atuador - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO ATUADOR Um dispositivo atuador (1) compreendendo um alojamento de atuador (2), um motor de acionarnento (4) preso ao alojamento de atuador (2), cujo motor de acionamento (4) é provido com um eixo motor (28), o eixo motor (28) sendo engatado de forma deslocável com um eixo de atuador (6) por intermédio de uma porca (38), e onde uma armaçào auxiliar (8) a qual pode ser deslocada em relação ao eixo de atuador (6) e propendida por intermédio do uso do motor de acionamento (4), e a qual pode ser acoplada de forma liberável ao alojamento de atuador (2), é disposta para deslocar o eixo de atuador (6) independentemente do motor (4), e onde a porca (38) é acoplada de forma liberável ao eixo de atuador (6), desse modo sendo disposta para propender a armação auxiliar (8) enquanto desengatada do eixo de atuador (6)

Description

"DISPOSITIVO ATUADOR"

Esta invenção se refere a um atuador. Maisespecificamente, ela se refere a um atuador compreendendoum alojamento de atuador, um motor de acionamento preso aoalojamento de atuador, cujo motor de acionamento é providocom um eixo de motor, o eixo de motor sendo engatado deforma deslocável com um eixo de atuador por intermédio deuma porca, e onde uma armação auxiliar a qual pode serdeslocada em relação ao eixo de atuador e propendidamediante uso do motor de acionamento, e a qual pode seracoplada de forma liberável ao alojamento de atuador, édisposta para deslocar o eixo de atuador independentementedo motor, e onde a porca é acoplada de forma liberável aoeixo de atuador, desse modo sendo disposta para propender aarmação auxiliar enquanto desengatada do eixo de atuador.

A invenção diz respeito ainda a um acoplamentocompreendendo um corpo cilíndrico provido com pelo menosuma ranhura para engatar um corpo de travamento, em que ocorpo de travamento é disposto em uma abertura atravessanteem um anel retentor circundando o corpo cilíndrico, o corpode travamento sendo impedido de se , deslocar e sair doengate com o corpo cilíndrico por um anel de travamento quecircunda o anel retentor. Em sua forma mais simples, o anelde travamento é provido com pelo menos um recesso o qualpode estar situado em uma posição correspondente em relaçãoao corpo de travamento quando o anel de travamento é giradoem torno de sua linha central axial, o corpo de travamentosendo arranjado desse modo para se deslocar, desengatando-se do corpo cilíndrico e entrando no recesso.

Atuadores são usados para realizar diversasoperações que incluem tipicamente o deslocamento de umcorpo. A seguir, a operação do atuador é ilustrada peloatuador sendo acoplado a uma válvula. Aqui o atuador éusado para comutar a válvula entre uma posição fechada euma posição aberta, e opcionalmente para comutar a mesmapara posições intermediárias para regular o fluxo atravésda válvula. Embora a operação do atuador seja explicadamediante referência a uma válvula, isso não limita de formaalguma o escopo da invenção.

Os atuadores do tipo em questão compreendemtipicamente um eixo de atuador, o qual pode ser deslocadode forma controlável para dentro e para fora de umalojamento de atuador.

No caso onde o atuador é acoplado a uma válvula,a incapacidade da válvula em comutar para sua posição desegurança, por exemplo, devido a uma perda de potência,pode ter efeitos adversos. A posição de segurança pode serfechada ou aberta, dependendo da função da válvula.

É conhecida a provisão dos atuadores comdispositivos que podem ser submetidos à tensão que sãoarranjados a partir de perda de força para deslocar aválvula para a posição de segurança.

Desse modo, a Patente US 5.4 97.672 descreve umatuador no qual um primeiro eixo acionado a motor engata oeixo de válvula por intermédio de roscas. 0 primeiro eixo1 éacoplado por intermédio de mancais a uma armação auxiliar.A armação auxiliar é propendida mediante compressão de umamola, o primeiro eixo sendo enroscado no eixo de válvulapelo motor enquanto o eixo de válvula está na posiçãosuperior onde a válvula está fechada. Quando a armaçãoauxiliar está na posição propendida a armação auxiliar étravada de forma liberável no alojamento de atuador. Aválvula pode então ser aberta e fechada pelo motor na formacomum. Se a válvula perde potência enquanto na posiçãoaberta, a armação auxiliar será liberada do alojamento deatuador, pelo que a mola desloca o eixo de válvula para aposição fechada por intermédio da armação auxiliar.Contudo, armação auxiliar da Patente US 5.4 97.672 não podeser propendida a menos que o eixo de válvula esteja naposição superior.

O objetivo da invenção é o de minorar ou reduzirpelo menos um dos obstáculos da técnica anterior.

O objetivo é alcançado de acordo com a invenção,por intermédio dos recursos apresentados na descriçãoabaixo e nas reivindicações a seguir.

De acordo com a invenção, um atuador compreendeum alojamento de atuador e um motor de acionamento preso ^oalojamento de atuador, cujo motor de acionamento é providocom um eixo, o eixo do motor sendo engatado de formadeslizante com um eixo de atuador por intermédio de uíriaporca. Uma armação auxiliar a qual pode ser deslocada emrelação ao eixo de atuador e propendida por intermédio douso do motor de acionamento, e a qual pode ser acopladadesprendivelmerite ao alojamento de atuador, é disposta pafadeslocar o eixo de atuador independentemente do motor. Aporca é acoplada de forma liberável ao eixo de atuador,desse modo sendo disposta para propender a armação auxiliarenquanto desengatada do eixo de atuador.

Vantajosamente a porca está localizada em um tubode eixo associado ao eixo de atuador. Um pino de guiamontado rigidamente na armação auxiliar se projeta paradentro do tubo de eixo, pelo que a porca pode encostar-secontra o pino de guia.

A porca e armação auxiliar podem serinterconectadas de forma liberável com o eixo de atuador eo alojamento dé atuador, respectivamente, mediante primeiroe segundo acoplamentos, respectivamente.

Em sua forma mais simples o acoplamentocompreende um corpo cilíndrico provido com pelo menos uiparanhura para engatar um corpo de travamento, o corpo detravamento sendo disposto em uma abertura atravessante emum anel retentor circundando o corpo cilíndrico. Um anel detravamento que circunda o anel retentor impede que o corpode travamento se desengate do corpo cilíndrico. 0 anel detravamento é provido com pelo menos um recesso o qual podeser colocado em uma posição de correspondência em relaçãoao corpo de travamento quando o anel de travamento é giradoem torno de sua linha central axial, o corpo de travamentosendo arranjado desse modo para se deslocar saindo doengate com o corpo cilíndrico e entrando no recesso.

Em outra modalidade o acoplamento compreende ocorpo cilíndrico provido com pelo menos uma ranhura paraengatar o corpo de travamento. 0 corpo de travamento estálocalizado na abertura atravessante no anel retentor quecircunda o corpo cilíndrico. Na posição travada, cada corpode travamento é contíguo a um braço de travamento pivotantecorrespondente sustentado pelo anel retentor. 0 braço detravamento é contíguo a uma luva de travamento sustentadagiratoriamente por um anel de fixação por intermédio de umeixo de travamento. Um mancai de travamento disposto noeixo de travamento é contíguo ao anel de travamento. Dessemodo o anel de travamento circundando o anel retentorimpede que o corpo de travamento se desengate do corpocilíndrico. Girar o anel de travamento e/ou o anel defixação em torno de sua linha central axial comum deslocaráa luva de travamento para fora da posição de travamento emum movimento de rolamento, pelo que o braço de travamentopode ser girado para a posição liberada.

A ação de rolamento das luvas de travamento reduzbastante o torque exigido para girar o anel de travamentoou o anel de fixação para fora da posição de travamento. :

Em uma modalidade adicional, a qual é uma versãoligeiramente simplificada da modalidade anterior, oacoplamento compreende similarmente o corpo de travamentocilíndrico provido com pelo menos uma ranhura para engataro corpo de travamento. O corpo de travamento estálocalizado em uma abertura atravessante no anel retentorque circunda o corpo cilíndrico. Na posição travada cadacorpo de travamento é contíguo ao braço de travamentocorrespondente sustentado de forma pivotante pelo anelretentor. O braço de travamento é contíguo à luva detravamento sustentada giratoriamente pelo anel de fixaçãopor intermédio" do eixo de travamento direto. Rotação doanel de fixação em torno da linha central axial deslocará aluva de travamento para fora da posição de travamento em ummovimento de rolamento.

Essa modalidade mencionada por último éparticularmente adequada para uso com dois ou maisacoplamentos em paralelo.

Pode ser de relevância utilizar váriosacoplamentos em paralelo, por exemplo, quando existe anecessidade de construir uma ligação fraca. Os váriosacoplamentos podem ter elementos de travamento deresistências diferentes.

Com a ranhura circundando o corpo cilíndrico oacoplamento pode ser giratório em torno do corpocilíndrico, também quando ele está na posição travadaativa. Se, por outro lado, as ranhuras são dispostas nadireção axial, o acoplamento é impedido de girar.

Desse modo as ranhuras no corpo cilíndrico podemser formadas com base nas exigências de acoplamento atuais.

O que se segue descreve um exemplo não-limitadorde uma modalidade preferida ilustrada nos desenhos anexos,nos quais:

A Figura 1 é uma vista em perspectiva,parcialmente em corte, de um atuador da invenção acoplado auma válvula;

A Figura 2 é uma vista em corte e de certo modoampliada de uma seção do atuador da Figura 1, com o eixo deatuador na posição estendida e a armação auxiliar deatuador propendida;

A Figura 3 é uma vista similar à Figura 2, masaqui o eixo de atuador está na posição retraída;

A Figura 4 é uma vista similar à Figura 3, masaqui a armação auxiliar está no processo de ser propendida;

A Figura 5 é uma vista similar à Figura 4, porémapós a armação auxiliar ter sido propendida;

A Figura 6 é um corte II-II através de um segundoacoplamento na Figura 2, em uma escala maior;

A Figura 7 é um corte vertical de uma modalidadealternativa de um acoplamento;

A Figura 8 é uma vista lateral parcialmente emcorte de uma modalidade adicional de um acoplamento;

A Figura 9 é uma vista plana do acoplamento daFigura 8;

A Figura 10 mostra um segmento do acoplamento daFigura 7 na posição travada; e

A Figura 11 mostra um segmento do acoplamento daFigura 7 na posição liberada.

Nos desenhos, o número de referência 1 denota umatuador compreendendo um alojamento de atuador 2, um motor4, um eixo de atuador 6 e uma armação auxiliar 8. O atuadoré acoplador a uma válvula 10.

O alojamento de atuador 2 compreende umdispositivo de fixação cilíndrico 12, o qual é um encaixecomplementar para a válvula 10. A parte do dispositivo defixação oposta à válvula 10 é provida com uma porçãoinferior 14, vide Figura 2, a qual tem uma aberturaatravessante 16 para o eixo de atuador 6. 0 eixo de atuador6 é acoplado a um eixo 18 da válvula 10.

O alojamento de atuador 2 compreendeadicionalmente um tubo 20 que encerra o eixo de atuador 6,e a armação auxiliar 8, e se estende a partir dodispositivo de fixação 12 até uma chapa intermediária 22, orotor 4 sendo acoplado à chapa intermediária 22 no lado dachapa 22 voltado no sentido contrário ao eixo de atuador 6.

Uma cobertura 24 encerrando o motor 4 é acopladavedadamente à chapa intermediária 22 e provida com oscontatos elétricos exigidos 26 para acionar e controlar oatuador 1.

O eixo 28 do motor 4 se projeta através de umaabertura atravessante centrada 30 na chapa intermediária 22e para dentro do eixo de atuador 6, o qual na extremidadevoltada para o eixo de motor 28 compreende um tubo de eixo32. O tubo de eixo 32 e o eixo de motor 28 são arranjadosde modo a serem concêntricos. Na extremidade mais próximado motor 4, o tubo de eixo 32 é provido com um flange deencerramento projetado no sentido para fora 34, e naextremidade oposta ele é interconectado com a porção dehaste 36 do eixo de atuador 6 por intermédio de uma porçãointermediária semelhante à chapa 37.

Uma porca 38 é um encaixe complementar para asroscas do eixo de motor 28 e pode ser deslocada axialmenteno tubo de eixo 32. A porca 38 é acoplada de formaliberável ao flange 34 por intermédio de um primeiroacoplamento 40. Um guia 42 impede que a porca 38 gire emtorno de seu eixo longitudinal em relação ao eixo deatuador 6.

A armação auxiliar 8 é composta de um elementosemelhante a chapa, com um ressalto cêntrico 43 que encerradeslocavelmente a porção de haste 36 do eixo de atuador ζ.A armação auxiliar 8 é acoplada de forma liberável à porçãoinferior 14 do dispositivo de fixação 12 por intermédio deum segundo acoplamento 44. Um pino de guia 4 6 se projeta apartir da armação 8 através de uma abertura atravessante 48na porção intermediária 37 e para dentro do tubo de eixo 32.

Dois invólucros de mola 50 são conectados à chapaintermediária 22, se projetando na direção da armaçãoauxiliar 8. Hastes de mola 52 similares às hastes depistão, correspondendo com os invólucros de molarespectivos 50, são acopladas à armação auxiliar 8 e seprojetam para dentro de seus invólucros de molacorrespondentes 50. Uma mola de compressão pré-tencionada54 se estende entre a parede de extremidade 56 do invólucrode mola 50 e o flange 58 da haste de mola 52. Desse modo, amola de compressão 54 procura deslocar a haste de mola 52para o invólucro de mola 50. Através disso, a força apartir das molas de compressão 54 também procura deslocar aarmação auxiliar 8 na direção do motor 4.

O atuador 1 também é provido com amortecedorestelescópicos 60 de um tipo que é conhecido por si, acopladoentre o flange 34 e a armação auxiliar 8.

O primeiro acoplamento 40 e o segundo acoplamento44, respectivamente, compreendem uma ranhura circundante62, na porca 38, e o ressalto 43 da armação auxiliar 8(vide Figura 6), respectivamente. Vários corpos dètravamento 64, tipicamente na forma de esferas, estãolocalizados nas aberturas diretas respectivas 66 em um anelretentor 68. O anel retentor 68 é conectado ao flange 34 eà porção inferior 14, respectivamente.

Na posição ativa, o corpo de travamento 64 estálocalizado parcialmente na ranhura 62, e é impedido de sedeslocar para fora da ranhura 62 através de um anel detravamento 70, o qual circunda o anel retentor 68, contíguoaos corpos de travamento 64. A superfície interna do anelde travamento 70 é provida com recessos 72. Girar o anel detravamento 70 em torno de sua linha central axial podecolocar os recessos 72 em uma posição que correspondeàquela dos corpos de travamento 64, pelo que os corpos detravamento podem ser deslocados se desengatando da ranhura62 e entrando nos recessos 72.

Um eletroímã 74 é disposto para segurar o anel detravamento 70 na posição de travamento. Se o fornecimentode energia para o eletroímã 74 for interrompido, uma molade liberação 7 6 girará o anel de travamento 70 para ãposição liberada.

A Figura 2 mostra a porca 38 acoplada ao flange34 Qf desse modo, ao eixo de atuador 6. Mediante giro doeixo de motor 28 o motor 4 desloca a porca 38 e o eixo deatuador 6 nas direções correspondentes ao longo do eixo demotor roscado 28. Na posição propendida a armação auxiliar8 é travada na porção inferior 14 pelo segundo acoplamento44, com as molas de compressão 54 na posição comprimida. Nocaso do primeiro e o segundo acoplamento 40, 4 4 seremdesengatados o eixo de atuador 6 será deslocado para aposição retraída pelas molas de compressão 54, independenteda posição da porca 38 em relação ao eixo de motor 28.

Na Figura 3, o eixo de atuador 6 foi deslocadbpara sua posição retraída.

Na Figura 4, o eixo de atuador 6 ainda está naposição retraída, porém, aqui o segundo acoplamento 44 foidesengatado, pelo que a armação auxiliar 8 é deslocada nadireção do motor 4 pelas molas de compressão. A porca 38 édesengatada do eixo atuador 6, quando o primeiroacoplamento 40 é desacoplado. A porca 38 se encosta contrao pino de guia 46 e a partir de operação adicional pelomotor 4 deslocará a armação auxiliar em direção à porçãoinferior 14 sem deslocar o eixo de atuador 6. O eixo deatuador 6 pode estar em qualquer posição durante a fixaçãoda armação auxiliar 8.

Quando a armação auxiliar 8 atinge a posiçãopropendida, vide a Figura 5, o segundo acoplamento 4 4 étravado na armação auxiliar 8, pelo que a armação auxiliar8 permanece na posição propendida quando a porca 38 édeslocada na direção do motor 4 para ser outra vez acopladaao eixo de atuador, conforme mostrado na Figura 3.

Em uma modalidade alternativa do primeiro esegundo acoplamento 40, 44, vide Figuras 7 e 10, cada corpode travamento 64 é mantido na posição travada por um braçode travamento correspondente 78, o qual é sustentado deforma pivotante pelo anel retentor 68. O braço detravamento 7 8 é mantido na posição de travamento por umaluva de travamento 84 sustentada giratoriamente por um anelde fixação 80 por intermédio do eixo de travamento 82.

Um mancai de travamento 8 6 em cada eixo detravamento 82 se encosta contra o anel de travamento 70.Girar o anel de travamento 70 em torno de sua linha centralaxial também girará o anel de fixação 80 em torno do mesmoeixo, pelo que as luvas de travamento 84 rolam para fora desuas posições de travamento em relação ao braço detravamento 78, vide Figura 11, desse modo permitindo que obraço de travamento gire para fora de sua posição detravamento, pelo que os acoplamentos 40, 44 sãodesengatados. Um acoplamento 40, 4 4 de acordo com essamodalidade requer relativamente pouco torque em torno doanel de travamento 70 para desengatar, uma vez que todas asconexões de sustentação de carga podem ser roladas.

Em uma modalidade adicional, vide Figuras 8 e 9,dois acoplamentos foram colocados juntos. Nessa modalidadeos acoplamentos 40, 44 são acionados por intermédio de girodos anéis de fixação correspondentes 80.

Se uma parte dos acoplamentos 40, 44, de acordocom essa modalidade, for provida com elementos detravamento 64 de uma resistência inferior, então, essaparte pode servir como uma ligação fraca, a qual pode sercortada no caso de excesso de carga, enquanto a outra partedo acoplamento permanece intacta.

Claims (11)

1. Dispositivo atuador (1), compreendendo umalojamento de atuador (2), um motor de acionamento (4)preso ao alojamento de atuador (2), cujo motor deacionamento é provido com um eixo motor (28), o eixo motor(28) sendo engatado de forma deslocável com um eixo deatuador (6) por intermédio de uma porca (38), e onde umaarmação auxiliar (8) a qual pode ser deslocada em relaçãoao eixo de atuador (6) e propendida pelo uso do motor deacionamento (4), e a qual pode ser acoplada de formaliberável ao alojamento de atuador (2), é disposta paradeslocar o eixo de atuador (6) independentemente do motor(4), caracterizado pelo fato de que a porca (38) é acopladade forma liberável ao eixo de atuador (6), desse modo sendodisposta para propender a armação auxiliar (8) enquantodesengatada do eixo de atuador (6).

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a porca (38) é localizada emum tubo de eixo (32) associado ao eixo de atuador (6).

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de que um pino guia (46) montado deforma rigida na armação auxiliar (8) se projeta para o tubode eixo (32), pelo que a porca (38) se encosta contra opino de guia (46)·

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a porca (38) e a armaçãoauxiliar (8) são interconectadas de forma liberável com oeixo de atuador (6) e o alojamento de atuador (12),respectivamente, por intermédio de primeiro (40) e segundo(44) acoplamentos, respectivamente.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4,onde o acoplamento (40, 44) compreende um corpo cilíndrico(43) provido com pelo menos uma ranhura (62) para engatarum corpo de travamento (64), o corpo de travamento (64)sendo disposto em uma abertura atravessante (66) em um anelretentor (68) circundando o corpo cilíndrico (43), em que ocorpo de travamento (64) é impedido de se deslocar saindode engate com o corpo cilíndrico (43) por um anel detravamento (70) que circunda o anel retentor (68),caracterizado pelo fato de que o anel de travamento (70) éprovido com pelo menos um recesso (72) o qual pode sertrazido para uma posição de correspondência em relação aocorpo de travamento (64) quando o anel de travamento (70) égirado em torno de sua linha central axial, pelo que ocorpo de travamento (64) é arranjado para se deslocar paràfora de engate com o corpo cilíndrico (43) e para dentro dopelo menos um recesso (72).

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4,onde o acoplamento (40, 44) compreende um corpo cilíndrico(43) provido com pelo menos uma ranhura (62) para engatarum corpo de travamento (64), o corpo de travamento (64)sendo disposto em uma abertura atravessante (66) em um anelretentor (68) circundando o corpo cilíndrico (43), em que òcorpo de travamento (64) é impedido de se deslocar parafora de engate com o corpo cilíndrico por intermédio de umanel de travamento (70) que circunda o anel retentor (68),caracterizado pelo fato de que na posição travada, cadacorpo de travamento (64) se encosta contra um braço detravamento correspondente (78) o qual é sustentado de formapivotante pelo anel retentor (68), em que o braço detravamento (78) se encosta contra uma luva de travamento(84) sustentada de forma giratória por um anel de fixação(80) por intermédio de um eixo de travamento (82), ummancai de travamento (86) no eixo de travamento (82) séencostando contra o anel de travamento (70), e onde arotação do anel de travamento (70) e/ou do anel de fixação(80) em torno de sua linha central axial mútua deslocará aluva de travamento (84) para fora da posição de travamentoem um movimento de rolamento.

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4,onde o acoplamento (40, 44) compreende um corpo cilíndrico(43) provido com pelo menos uma ranhura (62) para engatarum corpo de travamento (64), o corpo de travamento (64)sendo disposto em uma abertura atravessante (66) em um anelretentor (68) circundando o corpo cilíndrico (43),caracterizado pelo fato de que na posição travada, cadacorpo de travamento (64) se encosta contra um braço detravamento correspondente (78) sustentado de formapivotante pelo anel retentor (68), em que o braço detravamento (78) se encosta contra uma luva de travamento(84) sustentada de forma giratória por um anel de fixação(80) por intermédio de um eixo de travamento (82), e onde arotação do anel de fixação (80) em torno de sua linhacentral axial deslocará a luva de travamento (84) para forada posição de travamento em um movimento de rolamento.

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 6ou 7, caracterizado pelo fato de que dois ou maisacoplamentos (40, 44) são arranjados em paralelo.

9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de que os corpos de travamento (64)dos acoplamentos (40, 44) têm resistências diferentes.

10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5, 6 ou 7,caracterizado pelo fato de que a ranhura (62)circunda o corpo cilíndrico (43).

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5, 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a ranhura (62) seestende ao longo do corpo cilíndrico (43).