BRPI0621094A2 - máquna de palhetas com partes de cilindro estacionárias e rotativas - Google Patents
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Abstract
MáQUINA DE PALHETAS COM PARTES DE CILINDRO ESTACIONáRIAS E ROTATIVAS. Uma máquina de palhetas com partes de cilindro estacionárias e rotativas é intencionada para uso como uma máquina motriz ou de trabalho, utilizando meio compressível ou incompressível como o fluido de trabalho. A configuração básica de máquina de palhetas compreende: parte estacionária de cilindro (A), partes rotativas de cilindro (E), rotor (C), tampas (D), e palhetas com ranhuras (F) . A parte estacionária de cilindro tem o invólucro (1) no qual gira o rotor com as palhetas. No invólucro existem aberturas retangulares radiais (5 e 6), deixando o meio entrar e sair, cujas aberturas podem ser de outros formatos também. O anel interno (8) do mancal de rolos ou de deslizamento, gira acionado pelas palhetas. O rotor é posicionado excentricamente em relação aos eixos do invólucro. No rotor existem firmemente encaixadas placas laterais (14) que giram conjuntamente com o rotor. A câmara de trabalho da máquina de palhetas é delimitada com o invólucro, os anéis internos, as palhetas e as placas. A máquina descrita é mais bem carregada e descarregada com o meio de trabalho, sua eficiência volumétrica é melhorada, e sua selagem é mais eficiente. As perdas resultantes de atrito entre superfícies em contato são diminuídas com o quê a eficiência mecânica da máquina é intensificada.
Description
"MÁQUINA DE PALHETAS COM PARTES DE CILINDRO ESTACIONÁRIAS E ROTATIVAS".
Descrição da invenção
1. Campo de aplicação
A invenção relaciona-se com uma máquina de palhetas onde parte do cilindro é estacionária enquanto as outras partes do cilindro giram.
A máquina de palhetas pode ser uma máquina de trabalho (motor) para conversão contínua de energia fluida em energia mecânica ou uma máquina motriz (bomba) para elevação, força, compressão contínua, ou esgotamento de fluido por energia mecânica ou outros meios, do grupo rotativo volumétrico da máquina, utilizando fluidos compressíveis ou incompressíveis como o meio de trabalho. Na Classificação de Patente Internacional, ela é classificada como o Campo F - Engenharia Mecânica; Classe F 01 - Máquinas ou motores em geral; Subclasse F 01 C - Máquinas ou motores de pistão rotativo; Grupo 13/00 - Adaptações de máquinas ou motores para uso especial, combinações de motores e dispositivos acionados dessa forma; Subgrupo 13/02 - para acionar ferramentas de mão ou similares; e 13/04 - para acionar bombas ou compressores.
2. Problema técnico
O maior problema presente com máquinas de volume, especialmente com máquinas volumétricas de palhetas, são as perdas volumétricas e as mecânicas. As perdas de volume resultam das aberturas insuficientemente grandes deixando meio de trabalho para dentro e p^ra fora da câmara de trabalho da máquina. Perdas volumétricas também aparecem devido a vazamento do fluido a partir de espaço de pressão mais alta das câmaras de trabalho para espaço de pressão mais baixa das câmaras de trabalho. As perdas mecânicas resultam de fricção entre partes rotativas e estacionárias mutuamente em contato da máquina que fazem parte da câmara de trabalho.
A conseqüência das perdas volumétricas e mecânicas mais altas são as eficiências volumétrica e mecânica mais baixas da máquina, isto é, sua baixa eficiência total. O problema técnico resolvido pela invenção é um carregamento e descarregamento intensificado da câmara de trabalho com o meio de trabalho, também a diminuição de desgaste das superfícies das palhetas em contato com as superfícies axial e radial do cilindro, e a selagem reforçada das palhetas contra as superfícies axial e radial do cilindro.
3. Estado da técnica
Em máquinas de palhetas, as palhetas são pressionadas contra as paredes do cilindro na câmara de trabalho pela força centrífuga, em algumas configurações adicionalmente por molas ou provendo a superfície radial interna da palheta com a pressão do meio de trabalho.
O desgaste das máquinas de palhetas de cilindro estacionário é proporcional à força total empurrando a palheta contra a superfície do cilindro na câmara de trabalho e ao coeficiente de atrito. 0 problema do atrito está sendo resolvido, entre outros, · pela seleção dos materiais dos quais as palhetas e o cilindro são feitos. As palhetas podem ser movidas axialmente, para o que elas encostam contra as superfícies laterais estacionárias da câmara de trabalho. Devido às altas velocidades relativas entre a superfície lateral da palheta e as superfícies laterais da câmara de trabalho, desgaste está presente em ambas as superfícies em contato, isto é, a eficiência mecânica da máquina é deteriorada. Nesta configuração, a câmara de trabalho pode ser carregada e descarregada radialmente, o que é favorável com relação à eficiência volumétrica.
Em uma outra configuração de máquina de palhetas, o cilindro gira, por conseguinte as velocidades relativas no contato entre a superfície do cilindro, que gira na câmara, e a palheta são diminuídas, isto novamente resultando em diminuição de desgaste, o que é favorável com relação à eficiência da máquina. A desvantagem desta configuração são a admissão e exaustão axial do meio de trabalho, afetando desfavoravelmente o carregamento e descarregamento da câmara, piorando assim a eficiência volumétrica.
Similar à primeira configuração, as palhetas podem ser movidas axialmente, por conseguinte elas se apoiam contra as superfícies laterais estacionárias da câmara. Devido às velocidades relativamente grandes entre a superfície lateral da palheta e as superfícies laterais da câmara de trabalho, desgaste está presente em ambas as superfícies no contato.
O estado da técnica é definido por dois documentos de patente, que resolvem os problemas técnicos conhecidos somente parcialmente.
JP 08 18987A - oferece a solução do problema de desgaste de partes do cilindro.
US 3437079 A - resolve as perdas mecânicas no cilindro e superfícies laterais da câmara de trabalho e as perdas a partir de vazamento no cilindro. Ela tem palhetas com ranhuras axiais no lado superior do corpo da palheta.
4. Divulgação da invenção
A essência da invenção é a máquina tendo partes estacionárias e rotativas.
Na parte de cilindro estacionária estão aberturas radiais que permitem o meio de trabalho passar para dentro e para fora da câmara de trabalho do cilindro.
As partes rotativas do cilindro são mancais de rolos ou deslizantes, firmemente inseridos na parte de cilindro estacionária. Os anéis internos dos mancais, ou anéis adicionais, firmemente inseridos nos anéis internos dos mancais, são atuados pelas palhetas para girar.
Divisões laterais, fechando a câmara de trabalho do cilindro são firmemente puxadas sobre o rotor e giram com ele.
As palhetas com ranhuras axiais e radiais são inseridas no rotor, reforçando a selagem do meio de trabalho entre as palhetas e outras partes em contato. A selagem é do tipo labirinto.
5. Descrições das ilustrações
A figura 1 mostra a máquina de palhetas fechada - visão frontal;
A figura 2 mostra a máquina de palhetas fechada - visão lateral;
A figura 3 mostra a máquina de palhetas fechada - visão posterior;
A figura 4 mostra a máquina de palhetas - seção transversal X-X na figura 1;
A figura 5 mostra a máquina de palhetas sem anel adicional - seção transversal Y-Y na figura 2;
A figura 6 mostra a máquina de palhetas sem anel adicional - seção transversal Z-Z na figura 1;
A figura 7 mostra a parte rotativa do cilindro B sem anel adicional - corte longitudinal;
A figura 8 mostra a máquina de palhetas com anel adicional - corte longitudinal;
A figura 9 mostra a máquina de palhetas com anel adicional - seção transversal;
A figura 10 mostra a parte rotativa do cilindro B com anel adicional - corte longitudinal;
A figura 11 mostra a parte estacionária do cilindro A - vista frontal;
A figura 12 mostra a parte estacionária do cilindro A - vista lateral;
A figura 13 mostra a parte estacionária do cilindro A - vista posterior;
A figura 14 mostra a parte estacionária do cilindro A - corte longitudinal R-R na figura 13;
A figura 15 mostra a tampa de cilindro D - vista frontal.
A figura 16 mostra a tampa de cilindro D - vista lateral esquerda;
A figura 17 mostra a tampa de cilindro D - vista lateral direita;
A figura 18 mostra a tampa de cilindro D - seção transversal N-N na figura 17; A figura 19 mostra o rotor C - vista frontal;
A figura 20 mostra o rotor C - vista lateral;
A figura 21 mostra o rotor C - seção transversal P-P na figura 20;
A figura 22 mostra o corpo do rotor com ranhuras - seção transversal;
A figura 23 mostra a palheta com ranhuras E - vista em perspectiva (ampliada);
A figura 24 mostra o diagrama p-v do ciclo operacional da máquina motriz de palhetas com meio de trabalho compressível;
A figura 2 5 mostra a máquina de palhetas com uma parte rotativa entre duas partes estacionárias do cilindro, com um anel adicional mais largo, com placas laterais em aberturas excêntricas nas tampas e anéis entre as placas laterais e mancais - corte longitudinal;
A figura 2 6 mostra a máquina de palhetas com duas partes rotativas e um anel adicional para ambas as partes rotativas, entre duas partes estacionárias do cilindro, com placas laterais em aberturas excêntricas nas tampas e anéis entre as placas laterais e mancais - corte longitudinal;
A figura 2 7 mostra a máquina de palhetas com duas partes rotativas entre duas partes estacionárias do cilindro, com um anel adicional para ambas as partes rotativas, com placas laterais nas partes estacionárias do cilindro, com aberturas excêntricas nas tampas e anéis entre as placas laterais e mancais - corte longitudinal;
A figura 2 8 mostra a máquina de palhetas com uma parte estacionária excêntrica entre duas partes rotativas do cilindro, com anéis adicionais mais largos, com placas laterais em aberturas centrais nas tampas e anéis entre as placas laterais e mancais - corte longitüdinal;
A figura 2 9 mostra a máquina de palhetas com uma parte estacionária entre duas partes rotativas do cilindro, com anéis adicionais mais largos para ambas as partes rotativas, com placas laterais em aberturas excêntricas nas tampas e mancais entre as placas laterais e mancais - corte longitudinal;
A figura 3 0 mostra a máquina de palhetas com três partes rotativas entre duas partes estacionárias do cilindro, sem anéis adicionais nas partes rotativas e com placas laterais em aberturas excêntricas nas tampas - corte longitudinal;
A figura 31 mostra a parte estacionária do cilindro na figura 29, com aberturas deixando o fluido entrar e sair da câmara: a) vista frontal e b) seção transversal.
A figura 32 mostra a posição do meio deixando o fluido entrar e sair da câmara: a) vista frontal e b) seção transversal;
A figura 33 mostra a parte rotativa do cilindro com anel adicional mais largo - seção transversal; e
A figura 34 mostra palhetas com ranhuras axiais no lado superior do corpo, ajustadas com a posição das partes rotativas do cilindro: a) para duas, e b) para três partes rotativas de cilindro.
6. Descrição detalhada de uma das melhores configurações da invenção e seu funcionamento
A descrição da invenção se relaciona com a versão básica da máquina de palhetas, o cilindro da qual consiste de uma parte estacionária e duas rotativas.
Versões mais complexas da máquina de palhetas podem consistir de várias partes de cilindro rotativas e estacionárias, onde todas as combinações de leiautes e tamanhos, dependendo das características técnicas requeridas, são possíveis.
A configuração básica da máquina de palhetas, como mostrada nas figuras 1 a 23, compreende: parte estacionária de cilindro A, partes rotativas de cilindro B, rotor C, tampas D, e palhetas F.
Parte estacionária de cilindro A
A parte estacionária de cilindro A é mostrada nas figuras 11, 12, 13 e 14, vista de frente, lado, de trás e na seção transversal R-R. A parte estacionária de cilindro A é conformada como um rolete oco, no centro de sua parte oca tendo o invólucro interno 1 com a superfície de trabalho 2 e as superfícies laterais 3. Dentro do invólucro gira o rotor C. Na admissão e na exaustão, a parte estacionária de cilindro tem as aberturas 4, para as tampas D. No invólucro 1 existe a abertura 5, que permite o meio de trabalho passar para dentro, e a abertura 6, que permite o meio de trabalho passar para fora da câmara de trabalho do cilindro. As aberturas 5 e 6 são retangulares e radiais em relação ao cilindro. As aberturas 5 e 6 podem ter outros formatos também.
Partes rotativas de cilindro B
As partes rotativas de cilindro B podem ser projetadas em uma das duas seguintes variantes:
variante 1 - sem anéis adicionais;
variante 2 - com anéis adicionais.
A figura 7 mostra a variante 1 das partes rotativas de cilindro, sem anéis adicionais, cujas partes rotativas são de fato mancais tendo o anel externo 7 e o anel interno 8 com a superfície de trabalho 9. Como mostrado nas figuras 5 e 6, os mancais são firmemente inseridos nas aberturas 4 da parte estacionária de cilindro A, encostando contra a superfície lateral 3 do invólucro 1. Os anéis internos 8 giram, atuados pelas palhetas F. A figura 10 mostra a variante 2 das partes rotativas de cilindro, com o anel adicional, cujas partes rotativas são de fato mancais tendo o anel externo 7 e o anel interno 8, nos quais está firmemente inserido o anel adicional 10 com a superfície de trabalho 9. Como mostrado nas figuras 8 e 9, os mancais estão firmemente inseridos nas aberturas 4 da parte estacionária de cilindro A, encostando contra a superfície lateral 3 do invólucro 1. 0 anel interno 10 gira, atuado pelas palhetas F.
As partes rotativas de cilindro B, nas variantes 1 e 2, podem ser mancais de rolos ou deslizantes. Rotor C
Como mostrado nas figuras 19, 20 e 21, o rotor C tem o eixo 11, o corpo 12 com as fendas longitudinais 13 e as placas laterais 14. As placas 14 são empurradas firmemente sobre o eixo e se encostam contra o corpo do rotor para fechar a câmara de trabalho de cilindro 16 a partir de seus lados. No corpo de rotor existem recortadas, sob o ângulo de 90°, quatro fendas longitudinais 13 recebendo as palhetas F, tal que o ângulo entre a superfície da palheta e a direção radial do rotor seja zero. 0 rotor gira na câmara de trabalho de cilindro 16 juntamente com as placas e as palhetas. 0 rotor gira nos mancais 15, que podem ser mancais de rolos ou deslizantes. Os mancais são firmemente inseridos nas aberturas 17 da tampa D.
O rotor pode ter uma ou várias palhetas.
As fendas no corpo de rotor também podem ser projetadas para permitir as palhetas se moverem sob um ângulo formado pela superfície da palheta e a direção radial do rotor.
Como mostrado na figura 22, na superfície externa do corpo de rotor podem ser cortadas ranhuras longitudinais 15 que criam selagem por labirinto.
Tampas D
Como mostrado nas figuras 15, 16, 17 e 18, as tampas D têm aberturas 17 para receber os mancais 15 nos quais o rotor gira. As tampas são firmemente inseridas nas aberturas 4 da parte estacionária de cilindro, fig. 14, tal que elas encostem contra o anel externo 7 da parte rotativa de cilindro B, figs. 5 e 8. As aberturas 17 são feitas excêntricas em relação ao eixo geométrico axial de tampa 19.
Palhetas F
As palhetas podem ser feitas com ou sem ranhuras. Esta descrição da invenção se relaciona com uma máquina de palhetas tendo palhetas com ranhuras em seu rotor (selagem por labirinto). As palhetas F, fig. 23, têm o corpo 22 no qual, na parte central da superfície superior e entre duas partes chatas 23, existem ranhuras axiais cortadas 24, enquanto por todo o comprimento de ambas as superfícies laterais mais estreitas existem ranhuras radiais cortadas 25. As palhetas são inseridas nas fendas 13 no corpo de rotor. Os comprimentos das partes chatas 23 correspondem à largura do anel interno 8 ou do anel adicional 10 respectivamente, da parte rotativa de cilindro. comprimento das ranhuras axiais 24 corresponde à largura do invólucro 1 da parte estacionária de cilindro. À medida que o rotor gira, as partes chatas de palheta 23 atuam os anéis internos 8 ou os anéis internos 10 respectivamente, da parte rotativa de cilindro.
Funcionamento da invenção
Vistas de uma máquina de palhetas fechada e montada são mostradas nas figs. 1 - frontal, 2 - lateral, 3 posterior, e 4 - seção transversal X-X.
A câmara de trabalho de máquina de palhetas 16, figs. 5, 6, 8, e 9, é definida pelo invólucro 1 da parte estacionária de cilindro A, os anéis internos 8 ou os anéis adicionais 10 das partes rotativas de cilindro B, as placas 14 e o corpo 12 do rotor C, e a parte chata de palheta 23 e as ranhuras axiais 24 das palhetas F. Com relação ao número de palhetas, a câmara de trabalho pode ser dividida em duas ou mais partes.
A máquina de palhetas trabalha com o princípio de criar a força tangencial, resultante da diferença de pressão nas palhetas de rotor. A força tangencial no eixo do rotor aparece como o momento de torque que, além do número de trabalho de revoluções da máquina, gera a energia do motor. Como com máquinas motrizes (motores), a energia da máquina se transforma no trabalho mecânico disponível, enquanto como máquinas de trabalho (bombas) a energia disponível é usada para mudar a pressão do fluido de trabalho com um dado fluxo.
A máquina de palhetas com partes estacionária e rotativas de cilindro é acionada trazendo o meio através da abertura 5 para dentro da câmara de trabalho de cilindro 16. Neste processo o meio de trabalho, devido à diferença de pressão, faz o rotor girar. O meio no espaço entre duas palhetas deixa a câmara de trabalho de cilindro 6 através da abertura de exaustão de meio no lado oposto do cilindro, e o ciclo se repete.
A rotação do rotor cria uma força centrífuga que empurra as palhetas F para fora das fendas 13, isto criando atrito entre as partes chatas de palheta 23 e a superfície de trabalho 9 dos anéis internos de mancai 8 ou do anel adicional 10, e elas (colocando os anéis internos 8 ou os anéis adicionais 10) em movimento. As velocidades de deslizamento das superfícies de contato das palhetas e dos anéis internos de mancai ou dos anéis adicionais firmemente inseridos nelas, criam a diferença entre as velocidades periféricas momentâneas da borda externa da palheta e a velocidade periférica momentânea devida â rotação do anel interno. Nesta máquina, as citadas velocidades dependem do número de palhetas. Para somente uma palheta no rotor a velocidade relativa é zero, enquanto para várias palhetas a velocidade de deslizamento máxima iguala à velocidade média resultante da diferença das velocidades de palhetas das velocidades periféricas máxima e mínima em relação às velocidades de rotação do anel interno de mancai correntes. O papel da parte rotativa de cilindro com os anéis de mancai é diminuir as velocidades de deslizamento, para dessa forma diminuir o atrito, ruído e a taxa de desgaste, os quais todos aumentam a eficiência mecânica da máquina de palhetas.
As palhetas são móveis axialmente, encostando contra as placas 14 do rotor C. As placas são conectadas firmemente com o rotor e, portanto, giram com ele. Deste modo é alcançada a velocidade relativa mínima de deslizamento entre as bordas laterais de palheta e as placas, isto novamente resultando em diminuição da taxa de desgaste por atrito e aumento de eficiência mecânica. As velocidades relativas entre as bordas laterais de palheta e as placas de câmara de trabalho resultam do movimento radial da palheta. Entre as palhetas e a parte estacionária de cilindro, ou a superfície de trabalho 2 do invólucro 1, existe uma folga por conseguinte não há contato mútuo, o que evita o desgaste por fricção nesta região.
Tal configuração de máquina de palhetas permite a abertura de admissão de meio de trabalho 5 e a abertura de exaustão 6 serem posicionadas radialmente, com o que, e devido a seu tamanho, formato e posição, melhor carregamento e descarregamento da câmara de trabalho são conseguidos (eficiência volumétrica), o que está entre as principais desvantagens de configurações de máquina de palhetas presentemente conhecidas.
A velocidade relativa entre os anéis internos rotativos, ou os anéis adicionais de mancai e as palhetas é diminuída significativamente, por conseguinte o desgaste por atrito da palheta é reduzido.
A pressão das palhetas contra os anéis internos rotativos, ou os anéis adicionais de mancai, cria a selagem nesta região. A pressão pode, se necessário, ser adicionalmente aumentada por uma mola colocada na fenda de palheta ou provendo a superfície radial interna da palheta com o meio de trabalho de pressão mais alta, o que resulta em uma força radial adicional.
A rotação do rotor cria condições para o carregamento e descarregamento periódico da câmara de trabalho, com o que, dependendo do propósito da máquina de palhetas, a pressão da câmara de trabalho, da admissão para a exaustão, é aumentada ou diminuída.
A máquina de palhetas com partes de cilindro estacionárias e rotativas diminui o desgaste das superfícies de contato de palheta em contato com as paredes axial e radial do cilindro na câmara de trabalho da máquina de palhetas, intensifica o carregamento e descarregamento da câmara de trabalho com o meio de trabalho, e resolve o problema de selagem entre as palhetas e a parte estacionária interna de cilindro e as placas laterais de rotor. Isto intensifica a eficiência volumétrica da máquina e diminui as perdas resultantes de atrito entre as superfícies de contato, por conseguinte a eficiência mecânica da máquina é aumentada. A figura 25 mostra o diagrama p-v de ciclos de trabalho de uma máquina motriz de palhetas com cilindro tendo partes de componentes estacionários e rotativos, no caso de meio de trabalho compressível.
O trabalho de uma máquina de palhetas com partes de cilindro estacionárias e rotativas, para uma revolução do rotor, é a soma algébrica dos trabalhos de carga, 15 expansão e descarga. O processo pode ser escrito simplesmente em um ciclo de trabalho fechado com meio de trabalho compressível. O carregamento da câmara de trabalho é isobárico, mudando do estado de a para b. O processo de expansão é a mudança do volume da câmara de trabalho de b para c. A descarga do meio de trabalho consiste de três estágios. O primeiro estágio é uma expansão súbita de c para c' , quando os canais de exaustão começam a abrir. O segundo estágio de exaustão de c' para d é a descarga causada pela diminuição do volume de trabalho. O terceiro estágio, de d para a', é a compressão do meio de trabalho na câmara de trabalho após o fechamento dos canais de exaustão. O último estágio dos ciclos é o carregamento da câmara de trabalho com um novo meio de trabalho, com o que a pressão isocórica subitamente sobe de a' para a.
A seguinte equação mostra o processo e resultados a partir do equilíbrio de energia:
EdQ + dZM = dU + dL + DZv
onde:
EdQ é a energia trazida no meio de trabalho da massa G dU é a mudança de energia interna dL é o trabalho trocado com o ambiente dZM é a quantidade de energia trazida para dentro da câmara de trabalho como resultante de perdas dZv é a quantidade de energia usada na câmara de trabalho mas levada para o ambiente com o meio de trabalho As duas últimas quantidades de energia podem ser determinadas com as seguintes equações:
dZM = Pm dGM e dZv = Pv dGv
onde:
Pm é a energia específica do meio de trabalho entrando nos ciclos
Pv é a energia específica do meio de trabalho deixando os ciclos
dGM é a massa no novo meio de trabalho entrando na câmara de trabalho em um único ciclo a partir do ambiente
dGv é a massa do novo meio de trabalho deixando a câmara de trabalho em um único ciclo para o ambiente
O problema primário da eficiência total da máquina de palhetas é a eficiência volumétrica, resultante de carregar e descarregar o meio de trabalho para dentro e para fora da câmara de trabalho (processos a' - a e c - c' - d - a' no diagrama p-v). O problema da eficiência volumétrica é resolvido nesta invenção pela possibilidade de utilização máxima da parte estacionária da parede cilíndrica da câmara de trabalho para os canais radiais de admissão e exaustão do meio de trabalho. O projeto estrutural permite o aumento adicional das seções transversais dos canais de admissão e exaustão do meio de trabalho, uma vez que a palheta não toca os canais, com o que os canais podem ser projetados como aberturas retangulares, cujo projeto alcança sua maior área possível, o que melhora as condições de carregamento e descarregamento da câmara de trabalho da máquina de palhetas.
Um outro problema importante resolvido pela invenção é o desgaste das palhetas, dos anéis rotativos internos ou adicionais de mancai, e das placas rotativas de rotor. A introdução de mancais de rolos ou deslizantes, os anéis internos dos quais podem ser anéis adicionais firmemente inseridos de propriedades de deslizamento adequadas, contra os quais as palhetas se encostam, diminui a velocidade relativa de deslizamento nos pontos de contato de deslizamento, e dessa forma também seu desgaste.
As palhetas podem ser movidas axialmente, por conseguinte elas encostam contra as placas laterais de rotor. Nas configurações de máquinas de palhetas existentes, as placas laterais da câmara de trabalho do cilindro são estacionárias, com o que as altas velocidades resultando entre a borda lateral da palheta e as placas laterais provocam o desgaste de ambas as superfícies em contato. A introdução de placas rotativas laterais no rotor, que fecham a câmara de trabalho, diminui as velocidades relativas relacionadas às palhetas, por conseguinte o desgaste lateral provocado por atrito de palhetas e placas é diminuído. As velocidades relativas das bordas laterais de palhetas e das placas de câmara de trabalho resultam do movimento radial da palheta somente. A diminuição das perdas por atrito melhora a eficiência mecânica da máquina.
Apresentação da máquina de palhetas com várias partes de cilindro estacionárias e rotativas
As partes estacionárias e rotativas de cilindro podem ser, além da versão básica da máquina de palhetas descrita acima, distribuídas de vários outros modos, dependendo das dadas características técnicas da máquina. As figuras 25-30 mostram várias configurações complexas de máquinas de palhetas com vários números, formas e posições mútuas de partes estacionárias e rotativas de cilindro.
Na configuração apresentada, as placas laterais 14, girando junto com o rotor C, são colocadas em aberturas excêntricas nas tampas D, enquanto entre as placas laterais 14 e os mancais 15, nos quais o rotor gira, existem anéis inseridos 15' .
Em máquinas de. palhetas com várias partes de cilindro estacionárias, em cada uma delas são feitas aberturas retangulares deixando o fluido de trabalho entrar (5) e sair (6) da câmara de trabalho 16 do cilindro, figuras 31 a) e b) , ou são feitas com admissões e exaustões de fluido de trabalho através da carcaça da máquina de palhetas, figuras 32 a) e b) . A abertura radial de exaustão de fluido de trabalho pode, no início da exaustão, ter a seção transversal da superfície estreitada com um aumento gradual da seção transversal da superfície, objetivada a diminuir o ruído.
Os anéis adicionais 10 nas partes rotativas do cilindro B podem ser mais largos do que o anel interno 8, figura 33. A posição das ranhuras axiais 24 nas palhetas F também é ajustada para a distribuição das partes rotativas do cilindro B, figuras 33 e 34.
A distribuição das partes de cilindro estacionárias e rotativas, em versões mais complexas de máquina de palhetas, pode resultar em um formato e distribuição diferentes das outras partes colocadas na carcaça de tal máquina de palhetas.
As versões mais complexas de máquina de palhetas mencionadas acima não mudam o espírito da invenção como apresentado na versão básica da máquina de palhetas com partes de cilindro estacionárias e rotativas.
5 7. Aplicação da invenção
A máquina de palhetas com partes estacionárias e rotativas de cilindro pode ser aplicada na indústria como máquina motriz ou de trabalho. Quando usada como uma máquina de trabalho, o trabalho mecânico importado, com um dado fluxo, é transformado na mudança de pressão de fluido de trabalho compressível ou incompressível em trabalho mecânico.
Como máquina de trabalho ou motriz com fluido compressível, ela é usada como: ferramenta pneumática, na mecanização de vários processos tecnológicos, como motor de partida de grandes motores Diesel, compressor, bomba de vácuo, motor de combustão interna. Como máquina de trabalho ou motriz com fluido incompressível, ela é usada com: força, sistemas de transmissão de movimento e momento em máquinas de construção, guindastes hidráulicos, sistemas hidráulicos de navios, máquina hidromotrizes, e com controle, regulação ou proteção em sistemas hidráulicos visados para automação de processos de trabalho.
Como uma bomba ou hidromotor, ela tem dois campos de aplicação - com relação ao fluido de trabalho. Quando o fluido de trabalho é óleo mineral, a autolubrificação diminui o atrito e, portanto, o desgaste das palhetas e da carcaça, que constitui a maior desvantagem da máquina de palhetas. Esta é aplicada com sistemas de transmissão de força, movimento e momento em máquinas de construção, guindastes hidráulicos, sistemas hidráulicos de navios, máquina hidromotriz, e com controle, regulação ou proteção em sistemas hidráulicos visados à automação de processos de trabalho. Máquinas hidráulicas de palhetas têm uma ampla faixa de velocidade de rotação. As forças pequenas inerciais de suas partes rotativas freqüentemente tornam a partida e parada da máquina mais fácil. Quando aplicada com um meio de trabalho não lubrificante, a preocupação com o desgaste das palhetas e carcaça permanece o principal empecilho em máquinas ou bombas de palhetas.
As letras e números usados na descrição da invenção têm os seguintes significados:
A- parte estacionária do cilindro
1 - invólucro
2 - superfície de trabalho do invólucro
3 - superfícies laterais do invólucro
4 - aberturas laterais na parte estacionária do cilindro
5 - admissão de fluido de trabalho
6 - exaustão de fluido de trabalho
B - partes rotativas do cilindro
7 - anel externo da parte rotativa do cilindro
8 - anel interno da parte rotativa do cilindro 9 - superfície de trabalho do anel interno
10 - anel adicional
C - rotor
11 - eixo do rotor
12 - corpo do rotor
13 - fendas de palheta
14 - placa lateral do rotor
15 - mancais do rotor
16 - câmara de trabalho do cilindro
D- tampa
17 - aberturas excêntricas da tampa para os mancais de rotor
18 - aberturas da tampa para a placa lateral de rotor
19 - eixo geométrico axial da tampa
20 - eixo geométrico axial de abertura excêntrica
21 - eixo geométrico radial de abertura
F - palhetas com ranhuras
22 - corpo de palheta
23 - partes chatas de palheta sem ranhuras
24 - ranhuras axiais
25 - ranhuras radiais
Claims (10)
1. Máquina de palhetas com partes de cilindro estacionárias e rotativas, pertencente ao grupo de máquinas rotativas de volume, que pode ser usada como uma máquina motriz ou de trabalho, utilizando fluidos corapressíveis ou incompressíveis como o meio de trabalho, em cujo cilindro gira um rotor posicionado excentricamente com palhetas, que tem partes de cilindro estacionárias e rotativas, cujas partes de cilindro estacionárias teêm aberturas radiais deixando o fluido de trabalho entrar e sair da câmara de trabalho do cilindro, cujas partes rotativas de cilindro são mancais de rolamento firmemente encaixados nas aberturas das partes estacionárias de cilindro ou na carcaça, que tem rotor com palhetas, tampas (D) posicionadas centricamente em aberturas das partes estacionárias do cilindro ou da carcaça, que nas tampas tem aberturas excêntricas nas quais estão firmemente encaixados mancais nos quais o rotor (C) gira, caracterizada pelo fato de ter placas laterais (14) firmemente puxadas sobre o rotor (C) com o qual elas giram conjuntamente na mesma velocidade angular e ao redor do mesmo eixo geométrico; ela tem uma ou mais partes estacionárias de cilindro (A); ela tem uma ou mais partes rotativas de cilindro (B) , que são mancais de rolamento ou de deslizamento e giram livremente ao redor do eixo geométrico do cilindro; as palhetas (F) têm em sua superfície superior (23) ranhuras axiais longitudinais (24) ; as superfícies chatas (23) durante a rotação do rotor, afetadas pela força centrífuga, entram em contato com a superfície de trabalho (9) dos anéis internos (8) , ou anéis adicionais (10) , tal que elas os arrastem em rotação; em lados dos corpos de palheta (22) existem ranhuras radiais longitudinais (25) que entram em contato com placas laterais (14) durante a rotação; ela tem tampas (D) com aberturas excêntricas (18) nas quais giram as placas laterais (14).
2. Máquina de palhetas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de cada parte estacionária de cilindro ter uma admissão radial de fluido de trabalho (5) e uma exaustão radial de fluido de trabalho (6) a partir da câmara de trabalho (16); a exaustão radial de fluido de trabalho no início da exaustão ter estreitamento da seção transversal da superfície com aumento gradual da seção transversal da superfície objetivado a diminuir o ruído.
3. Máquina de palhetas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de as citadas placas laterais (14) girarem juntas com o rotor (C) , elas poderem ser conectadas com o rotor em um dos modos conhecidos que provejam conexões firmes, entretanto, permitindo seu destacamento do rotor.
4. Máquina de palhetas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de as citadas partes rotativas de cilindro (B) poderem ser configuradas com anéis adicionais (10) cuja largura pode ser maior do que a largura do mancai.
5. Máquina de palhetas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de as citadas ranhuras axiais longitudinais (24) nas palhetas (F), serem ajustadas de acordo com a distribuição das partes estacionárias de cilindro (A) e partes rotativas (B).
6. Máquina de palhetas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ter uma parte rotativa de cilindro (B) entre duas partes estacionárias de cilindro (A) , onde as placas laterais (14) giram em aberturas excêntricas da tampa (D).
7. Máquina de palhetas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ter duas partes rotativas de cilindro (B) entre duas partes estacionárias de cilindro (A), onde as placas laterais (14) giram em aberturas excêntricas da tampa (D).
8. Máquina de palhetas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ter duas partes rotativas de cilindro (B) entre duas partes estacionárias de cilindro (A), onde as placas laterais (14) giram em aberturas excêntricas das partes estacionárias de cilindro (A).
9. Máquina de palhetas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ter uma parte estacionária de cilindro (A) entre duas partes rotativas de cilindro (B); a parte estacionária de cilindro ter uma abertura excêntrica na qual gira o rotor (C) com as palhetas (F).
10. Máquina de palhetas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ter duas partes estacionárias de cilindro (A) entre três partes rotativas de cilindro (B), onde as partes rotativas são colocadas nas extremidades do cilindro, onde as placas laterais (14) giram em aberturas excêntricas das tampas (D).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B08F | Application dismissed because of non-payment of annual fees [chapter 8.6 patent gazette] |
Free format text: REFERENTE A 11A ANUIDADE. |
|
| B08K | Patent lapsed as no evidence of payment of the annual fee has been furnished to inpi [chapter 8.11 patent gazette] |