BRPI0620779A2 - sistema acionador para girar uma cabeça de limpeza em um tanque - Google Patents

Abstract

SISTEMA ACIONADOR PARA GIRAR UMA CABEçA DE LIMPEZA EM UM TANQUE Quando, de acordo com a invenção, ao construir um sistema acionador para girar a cabeça de limpeza em um tanque, ou permitir ao sistemacomprimir um acoplamento por histerese tendo duas partes magnéticas as quais estão presentes dentro do espaço de líquido (4) e fora dele, respectivamente, uma separação completamente hermética de líquido entre o alojamento (2) e aengrenagem (14) pode ser assegurada. A parte magnética (8, 18) do acoplamento por histerese pode ser formada por eletroimãs, e com uma posição que pode ser deslocada (13) de uma parte com referência à outra parte (11, 19) o acoplamento pode ser ajustado com relação ao torque transferido e/ou velocidade.

Description

"SISTEMA ACIONADOR PARA GIRAR UMA CABEÇA DE LIMPEZA EM UM TANQUE"

A Técnica Anterior

A invenção se refere a um sistema acionador para girar uma cabeça de limpeza em um tanque, compreendendo um alojamento tendo um propulsor, montado em um canal de líquido para o qual o líquido de limpeza é suprido sob pressão, e uma engrenagem acionada pelo propulsor, cuja engrenagem é montada separada do líquido de limpeza no alojamento, com a engrenagem transferindo a rotação produzida pelo propulsor para uma rotação reduzida da cabeça de limpeza no tanque, onde a rotação produzida pelo propulsor é transferida para a engrenagem via um acoplamento magnético tendo partes de acoplamento, com uma parte de acoplamento estando disposta dentro do alojamento no canal de líquido e a outra parte de acoplamento estando disposta fora do alojamento, cujas partes de acoplamento estão configuradas como discos mutuamente paralelos.

Como uma proteção contra vazamento é conhecido separar-se o eixo propulsor de acionamento, o qual se estende no fluxo líquido, a partir da engrenagem em si, a qual é montada fora do fluxo líquido. Isso pode acontecer por meio de várias gaxetas e caixas de vedação, mas verificou-se que nem sempre essas operam de forma confiável, em particular depois de desgaste, exposição a líquido e envelhecimento.

Para melhorar essas condições, é conhecido separar-se completamente as partes por uma parede entre o canal de líquido e o lado externo do alojamento ao transferir o torque via um sistema de acionamento magnético, onde a parte magnética acionada pelo propulsor é montada dentro do fluxo líquido, enquanto a parte magnética acionada montada fora do alojamento é conectada à embreagem. Assim, as partes são acopladas juntas magneticamente para transferir o torque e a rotação causada assim.

Um tal sistema acionador para um sistema de limpeza de tanque está descrito no documento de patente europeu EP0723909A1 de Jinbaeck, onde pode ser visto na sua figura 2 que o propulsor dentro do canal de líquido aciona uma parte magnética em forma de disco, que está assentada internamente no canal, e que é acoplada magneticamente a uma outra parte magnética em forma de disco fora do canal. Esta descrito na reivindicação 2 de tal documento europeu que ambas as partes magnéticas são compostas de imãs permanentes. Está também descrito que as partes magnéticas podem ter outras configurações diferentes das configurações de discos paralelos, ficando estabelecido que uma parte magnética pode ser colocada dentro da outra. Entretanto, nenhuma menção é feita de como os ímãs podem ser dispostos um em relação a outro em um sistema de acionamento compacto. O ajuste de velocidade pode ser executado ajustando-se manualmente uma contra-porca, de forma que a posição e o espaço do propulsor a partir das paredes no canal sejam deslocados, causando assim uma mudança na velocidade de rotação do propulsor.

Um outro sistema de limpeza está descrito na patente norte- americana US5640983A de Sherman. O acoplamento nesse sistema também é feito de discos de ímã permanente paralelos. Este sistema tem os mesmos problemas apresentados pelo sistema descrito no documento EP0723909A1.

O documento de patente europeu EP0084342A2 de Olympus descreve uma máquina de lavar para limpar instrumentos cirúrgicos, tais como endoscópios e similares. A maquina de lavar é equipada com um conjunto de bocais de lavagem rotativos os quais são acionados por um motor colocado fora da máquina de lavar, o motor transferindo sua rotação via um acoplamento magnético para o conjunto rotativo de bocais de lavagem. Nenhum mecanismo de engrenagem está incluído no sistema, e sua velocidade não pode ser ajustada. O documento menciona partes magnéticas paralelas em forma de disco bem como partes magnéticas cilíndricas, colocadas concentricamente. É estabelecido que as partes magnéticas sejam equipadas com imãs permanentes, mas que eles podem ser também construídos como eletroímãs. Nenhum grande torque tem que ser transferido a fim de dar partida na má quina de lavar, e a força de reação dor bocais contribuirá para girar os bocais de lavagem na máquina de lavar.

Na prática, entretanto, é difícil fazer tal acoplamento magnético tendo imãs magnéticos que trabalham em conexão com cabeças de limpeza para tanques, especialmente porque para um grande torque de partida e a alta velocidade de rotação da parte magnética de acionamento no momento da partida. Essas condições podem ter como um resultado que as partes acionadas não entrem no engajamento magnético e, portanto não transfiram o torque. Uma situação assim ocorre quando o torque de partida excede o torque máximo do acoplamento. O acoplamento desliza de uma maneira trepidante e de arrancos, porque as forças magnéticas são interrompidas e em seguida podem transferir apenas torques muito pequenos. Acoplamentos deste tipo tendo imãs permanentes são chamados acoplamentos sincrônicos pela mesma razão, precisamente porque é uma exigência que as partes de acoplamento possam se mover juntas. Em outras palavras, é necessário dimensionar o acoplamento tal que seu torque máximo seja consideravelmente maior que seu torque inicial se o sistema está apto a iniciar. São conhecidos acoplamentos sincrônicos que têm um torque de até 1000 Nm.

A isto deve ser somado que uma junção magnética não pode ser fixada para transferir prontamente um torque variável ou uma velocidade variável.

Um acoplamento magnético que é melhor que o acoplamento por ímã permanente tradicional é um ímã de histerese descrito no documento de patente japonês JP02299457A de Yoshio. Este acoplamento por histerese é compreendido de dois discos paralelos. Entretanto, é requerido que o acoplamento magnético é compacto e ainda eficiente, porque tem que ser construído pelo sistema de acionamento da cabeça de limpeza em um tanque.

O Objetivo da invenção.

O objetivo da invenção é melhorar essas muitas desvantagens, e isso é alcançado por meio de um sistema de acionamento, onde: a rotação do propulsor é transferida para a engrenagem via um acoplamento por histerese compreendendo uma parte de indutor magnético rotativo ou uma parte de histerese acionada pelo propulsor no alojamento que aciona uma segunda parte rotativa do acoplamento por histerese montada fora do alojamento, de um material de histerese ferromagnético ou uma parte magnética, que é conectada com o eixo de entrada da engrenagem; e, a segunda parte de acoplamento fora do alojamento pode ser deslocada numa direção axialmente ao eixo de entrada da engrenagem para variavelmente mudar a distância para a parte de acoplamento cooperante dentro do alojamento para variavelmente transferir o torque e/ou a velocidade no acoplamento por histerese.

Um tal acoplamento por histerese provê uma possibilidade sem precedente de assegurar uma bastante certa transferência de torque do movimento giratório também na fase de partida para limpar cabeças para tanques. Verificou- se, que a despeito da grande diferença da velocidade de rotação no momento da partida entre as partes magnéticas acionadoras e acionadas, o acoplamento por histerese é capaz de suprir um torque o qual é suficientemente grande para acelerar a parte magnética dirigida e assim a engrenagem em termos de velocidade, se estiver corretamente dimensionado, isso é que pode transferir um torque que é maior que o torque de partida. As propriedades vantajosas do acoplamento por histerese incluem por exemplo sua habilidade para transferir um torque quase constante independentemente da velocidade relativa entre as partes de acoplamento e a habilidade de acoplar para operar com um deslize variável, o deslize sendo "suave" e sem qualquer efeito em detrimento da estrutura.

A configuração adicionalmente fornece um ajuste eficiente da transferência do torque por um movimento axial da parte de acoplamento fora do alojamento. Quando o intervalo entre as partes de acoplamento pode ser variado, é possível ajustar a quantidade de energia no intervalo e dessa forma as forças magnéticas entre as partes de acoplamento, pelo que o acoplamento pode ser ajustado para transferir um dado torque e/ou uma dada velocidade.

A posição mútua do indutor e a parte de histerese pode ser livremente selecionada dependendo das condições, de forma que uma parte pode ser colocada ou "secar" na engrenagem ou no fluxo líquido no alojamento, de modo que a parte de histerese está montada fora do alojamento e a parte de indutor magnético rotativo está montada dentro do alojamento ou vice-versa.

Este acoplamento por histerese irá operar em um alojamento de um material não-magnético, tal como aço inoxidável, o qual é um material preferido para uso em conexão com equipamento de limpeza desse tipo.

O sistema de acionamento é livre de manutenção e não irá, portanto exigir qualquer forma de serviço.

Quando o campo magnético é produzido ou por meio de imãs permanentes ou por meio de eletromagnéticos, propriedades magnéticas desejadas podem ser alcançadas, e até onde os eletroímãs estão considerados, também um campo variável se fortalece.

Finalmente, é expediente transferir o movimento rotativo da embreagem para a cabeça de limpeza via um acoplamento adicional por histerese ou magnético, como uma separação total entre a parte líquida e a engrenagem pode ser alcançada assim.

Os desenhos

Configurações exemplarmente preferidas de acordo com a 20 presente invenção serão descritas mais completamente abaixo, com referência aos desenhos, nos quais:

a fíg. 1 mostra uma visão seccional de um sistema acionador tendo partes magnéticas montadas em paralelo,

a fig. 2 mostra um sistema similar tendo partes magnéticas montadas concentricamente, e

a fíg. 3 mostra uma visão seccional de um sistema acionador com uma posição reversa de partes magnéticas relativas ao exemplo na fíg. 1.

Descrição das configurações de exemplo

Três configurações de exemplo mostradas na fig. 1, fig. 2 e fig. 3, respectivamente, serão descritas abaixo.

Aparte do acoplamento por histerese em si, uma seção através da parte acionadora do equipamento de limpeza é mostrada nos exemplos, viz. Um alojamento 2 o qual tem uma entrada líquida 3 para líquido de limpeza sob pressão, o líquido fluindo passado um propulsor 7 o qual é assim levado a girar com uma velocidade de rotação de várias mil revoluções por minuto. A rotação dos propulsores 7 é transferida via um eixo 6 para a parte magnética 8, 9 colocada no alojamento 2.

O fluxo líquido é transportado através do canal 4 como líquido o qual é transportado via um tubo (não mostrado) para a cabeça de limpeza, o qual está presente embaixo no tanque 1.

A cabeça de limpeza é rotativa por meio de um eixo rotativo 15, e é provido também de bocais rotativos para ejetar líquidos de limpeza sob pressão e assim limpar a superfície interna inteira do tanque.

Uma vez que a rotação da cabeça de limpeza aconteça a baixas revoluções, uma engrenagem deve ser interposta entre o propulsor acionador 7 e o eixo rotativo 15.

Essa engrenagem é montada no alojamento 2, como indicado por uma linha simples 14.

O eixo de entrada de embreagem é indicado em 12, e seu eixo de saída tendo uma velocidade de rotação reduzida é indicado em 15.

O alojamento 2 com a engrenagem é montado externamente no tanque 1, como indicado.

Não há conexão entre o propulsor acionador 7 montado no canal de líquido 4 e a parte acionada no que o alojamento 2 é completamente fechado como uma proteção contra vazamento na parte de parede 10.

Adicionalmente, a proteção de vazamento pode ser intensificada estabelecendo-se uma separação física (não mostrada) entre a engrenagem e o eixo rotativo 15, montando, de uma maneira semelhante, um acoplamento por histerese para transferir o movimento rotativo. Esse acoplamento (não mostrado) pode ser construído semelhante ao acoplamento que é mostrado, e o qual será descrito abaixo.

Essa primeira configuração de exemplo, que é mostrada na fig.l, será descrita agora.

O propulsor 7 é presa a um eixo 6, o qual, no topo é provido de um indutor magnético em forma de disco 9 provido de vários imãs permanentes 8.

Esses imãs 8 produzem um campo magnético, e poucos imãs tendo uma grande face de polarização de por exemplo o tipo de imã AlNiCo pode ser usado, ou um grande numero de imãs permanentes pequenos tendo uma grande força magnética e áreas de superfície pequena podem ser selecionadas.

Ao invés de imãs 8, eletroímãs podem ser montados, os quais têm a vantagem de que a intensidade do campo magnético pode ser variada sem escalonamento trocando-se a voltagem. Isto provê a opção de um ajuste variável do torque e/ou da velocidade a qual deve ser transferida via o acoplamento.

Como mostrado na fig.l, o alojamento 2 é fechado por meio de uma parte de parede 10.

Essa parte de histerese na forma de um disco 11 é montada no lado externo dessa parte de parede 10, o disco estendendo-se em paralelo ao indutor em forma de disco 9 e tal que eles são ambos passiveis de ser girados sobre o mesmo eixo de rotação.

O disco 11 é feito preferivelmente de um material magnético contendo óxidos de metal, tal como pó de Fé.203 o qual é isolado eletricamente.

Esse material tem uma alta resistência elétrica isotrópica a qual efetivamente evita a geração de correntes parasitas na parte de histerese. Adicionalmente, as propriedades são boas, mesmo quando em temperaturas relativamente altas.

Ao invés desta configuração, é concebível usar-se um material laminado tendo camadas ferromagnéticas de um material de histereses, cujas camadas são isoladas umas das outras por meio de filmes dielétricos. A estrutura desses acoplamentos é tal que pode transferir um torque gerado pelo propulsor 7 ao eixo de entrada 12 da engrenagem de uma maneira que inclui partes que são separadas uma da outra por meio de um intervalo de ar e uma parede.

Experiência tem mostrado que um intervalo relativamente grande entre as partes magnéticas resulta em um torque mais baixo e/ou uma velocidade mais baixa transferida via o acoplamento.

A fim de estar apto para ajustar o acoplamento e, portanto, o torque, a parte de histerese é montada no eixo 12 tal que possa ser ajustada em uma direção axial, como indicado pelas setas 13.De uma maneira geralmente conhecida, o acoplamento pode ser feito ajustável a partir do exterior, por exemplo externamente no alojamento 14.

Uma segunda configuração de acoplamento por histerese é mostrada na fig. 2.

A parte de acoplamento inclui dois anéis montados concentricamente, sendo um anel magnético 16, internamente seguro com imãs 18, montado no eixo 6, e um anel 19 montado externamente no alojamento e estendendo-se externamente na divisória 17.

O anel de histerese de cooperação 19 se estende em volta da divisória 17 e do anel 16 com imãs 18, sendo por sua vez o anel de histerese preso ao eixo de entrada 12 da engrenagem.

Esse acoplamento, também pode ser ajustado por um movimento axial do anel de histerese externo 19, trocando assim o torque e/ou a velocidade, como indicado nas setas 13.

Essa configuração do acoplamento é muito compacta e pode transferir altos torques devido ao intervalo de ar estendendo-se radialmente, o qual dá um torque muito alto. Assim, grandes torques podem ser transferidos com uma magnetização relativamente baixa.

Nas configurações de exemplo mostradas nas figs. 1 e 2, a parte magnética é colocada no espaço líquido.

Um exemplo de um arranjo inverso das partes magnéticas é mostrado na fig. 3, a partir do qual aparece que a parte de histerese 11 é disposta no alojamento, enquanto a parte magnética indutiva 8, 9 é disposta externamente no alojamento 2.

Essa posição da parte indutiva é particularmente vantajosa onde eletroímãs são usados, como, tecnicamente, é fácil estabelecer as conexões elétricas necessárias em uma atmosfera seca. Adicionalmente, é também possível utilizar o líquido para o esfriamento da parte de histerese.

Também a estrutura mostrada na fig. 2 pode ser "invertida" de forma que a parte 16,18 se estenda externamente na parte de histerese.

Finalmente, o sistema acionador pode ser estendido com um acoplamento magnético adicional para transferir o movimento rotativo da engrenagem para o eixo rotativo 15 da cabeça de limpeza.

Separação líquida total entre o líquido no alojamento 2 e a engrenagem pode ser alcançada por este meio, como o alojamento é assim completamente fechado e, portanto protegido contra vazamento de líquido, causado por exemplo pelo uso das vedações de eixo.

Claims (6)

1. Sistema acionador para girar uma cabeça de limpeza em um tanque, compreendendo um alojamento (2) tendo um propulsor (7), montado em um canal de líquido (4) para o qual o líquido de limpeza é suprido sob pressão, e uma engrenagem acionada pelo propulsor (7), cuja engrenagem é montada separada do líquido de limpeza no alojamento (2), com a engrenagem transferindo a rotação produzida pelo propulsor (7) para uma rotação reduzida da cabeça de limpeza no tanque (1), onde a rotação produzida pelo propulsor é transferida para a engrenagem via um acoplamento magnético tendo partes de acoplamento, com uma parte de acoplamento estando disposta dentro do alojamento (2) no canal de líquido (4) e a outra parte de acoplamento estando disposta fora do alojamento (2), cujas partes de acoplamento estão configuradas como discos mutuamente paralelos, caracterizado pelo fato de que: a rotação do propulsor (7) é transferida para a engrenagem via um acoplamento por histerese compreendendo uma parte de indutor magnético rotativo (8, 9) ou uma parte de histerese (11) acionada pelo propulsor (7) no alojamento (2) que aciona uma segunda parte rotativa do acoplamento por histerese montada fora do alojamento (2), de um material de histerese ferromagnético (11) ou uma parte magnética (8, 9), que é conectada com o eixo de entrada (12) da engrenagem; e, a segunda parte de acoplamento (8, 9; -11), fora do alojamento (2), pode ser deslocada numa direção (13) axialmente ao eixo de entrada (12) da engrenagem para variavelmente mudar a distância para a parte de acoplamento cooperante (8, 9; 11) dentro do alojamento (12), para variavelmente transferir o torque e/ou a velocidade no acoplamento por histerese.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parte de histerese (11) está montada fora do alojamento (2) e a parte de indutor magnético rotativo (8,9) está montada dentro do alojamento (2).

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parte de histerese (11) está montada dentro do alojamento (2) e a parte de indutor magnético rotativo (8,9) está montada fora do alojamento (2).

4. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o indutor magnético é provido de vários imãs permanentes (8) para gerar a necessária intensidade e polaridade do campo magnético.

5. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o indutor magnético (8, 9) é provido de ímãs eletromagnéticos.

6. Sistema de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a rotação da engrenagem é transferida de um eixo acionador (15) para a cabeça de limpeza via um acoplamento por histerese adicional.