BRPI0709223A2 - processo de e aparelho para transmitir movimento rotativo - Google Patents
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Abstract
<B>PROCESSO DE E APARELHO PARA TRANSMITIR MOVIMENTO ROTATIVO<D>Um dispositivo para transmitir movimento rotativo, o dispositivo compreendendo um membro transmissor de movimento para transformar um movimento rotativo alternado de um eixo motriz (la) em um movimento unidirecional de um corpo acionado (2) acionado em torno de um eixo motriz (2a). O membro transmissor de movimento compreende um corpo intermediário (3) girante em torno de um eixo geométrico de rotação (3a). Um mebro de acumulação de energia mecânica (5) é mecanicamente conectado com o corpo acionado. O corpo intermediário (3) compreende um disco de came na forma de uma polia motriz (30) e o membro de acumulação de energia mecânica (5) compreende uma unidade de mola de tração/compressão (51).
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção "PROCESSO DE E APARELHO PARA TRANSMITIR MOVIMENTO ROTATIVO".
Campo da Invenção
A presente invenção trata de um dispositivo para transmitir movimento rotativo, o dispositivo para transmitir movimento rotativo compreendendo um membro transmissor de movimento para transformar um corpo motriz girante em torno de um eixo geométrico de rotação em movimento rotativo de um corpo acionado em torno de um eixo geométrico de rotação.
A invenção trata ainda de uma aplicação do dispositivo inventado, na qual o corpo acionado é adaptado para operar contatos de um comu-tador defIetor ou um seletor de tensão sob carga em um transformador.
Outrossim, a invenção refere-se a um processo de acionar um corpo.
Técnica Anterior
Em determinadas aplicações, há necessidade d realizar um cur-to movimento rotativo potente em uma direção definida. Em determinados casos, isto pode ser perfeitamente isento de problemas se a fonte motriz tiver uma característica de movimento correspondente. Todavia, este nem sempre é o caso. Pode ocorrer que a fonte motriz disponível seja de tal natureza que execute movimento rotativo em uma direção assim como na direção oposta.
Ocorrem também situações em que a fonte motriz incluída não realiza de imediato um torque potente requerido pelo curto período necessário. Também pode ocorrer que ambas as imperfeições em causa ocorram simultaneamente no que se refere à fonte motriz disponível.
Um exemplo de uma situação dessa natureza é ao operar um comutador defletor em um seletor de derivação sob carga para controlar a tensão de um transformador. Neste caso, pode ser vantajoso que o movimento de operação sempre ocorra na mesma direção de rotação, e deve ocorrer por um período de tempo relativamente curto. Usualmente, a fonte motriz para um comutador defletor se apresenta na forma do eixo acionador que opera o comutador seletor, isto é, o mecanismo que estabelece as co-nexões com novos pontos de derivação no enrolamento do transformador quando uma alteração de tensão deve ocorrer. O eixo acionador do comuta-dor gira em diferentes direções na dependência da questão envolver o aumento ou a redução da tensão do transformador.
Do documento WO 89/08924, um mecanismo transmissor demovimento é previamente conhecido, que é suscetível de transformar um movimento rotativo em uma ou outra direção em um movimento unidirecional enquanto ao mesmo tempo concentrando o movimento rotativo com respeito ao tempo. A direção única do movimento se processa por uma construção especial da mola, e elementos diretamente cooperantes com a mesma, que acumulam a energia e concentram o movimento rotativo.
Do documento WO 2006/004527, um mecanismo transmissor de movimento é previamente conhecido, que transforma um movimento rotativo em uma ou outra direção em um movimento unidirecional que através de, inter alia, um mecanismo de rodas dentadas e eixos, transfere o movimento rotativo para um sistema armazenador de energia na forma de uma unidade de mola. Quando a unidade de mola com um dispositivo de trancamento é liberada, movimento é transferido para um eixo final. Tanto o seletor como o comutador defletor circundados pelo óleo do transformador.
O documento SE 0501712-5 descreve um mecanismo transmis-sor de movimento que transforma um movimento rotativo alternativo em movimento rotativo unidirecional através de um movimento translatório linear. Também neste mecanismo de transmissão de movimento, o movimento rotativo é transmitido para um sistema armazenador de energia na forma de uma unidade de mola.
De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, esta busca proporcionar um dispositivo aperfeiçoado para transmitir um movimento de rotação assim como um sistema armazenador de energia mecânico conectado com o mesmo.
De acordo com um segundo aspecto a invenção busca propor-cionar uma aplicação aperfeiçoada para transmissão de um movimento rotativo.De acordo com um terceiro aspecto, a invenção busca proporcionar um processo aperfeiçoado para transmitir um movimento rotativo.
Sumário da Invenção
De acordo com o primeiro aspecto da invenção, é apresentado um dispositivo conforme especificado na reivindicação 1. Modalidades se evidenciarão das subseqüentes reivindicações subordinadas 2-10.
De acordo com o segundo aspecto da invenção, uma aplicação é apresentada de acordo com a reivindicação 11.
A invenção é igualmente dirigida a um processo pelo qual o dispositivo descrito funciona e incluindo etapas de processo para executar cada função do dispositivo de acordo com o terceiro aspecto da invenção, conforme especificado na reivindicação 12 e nas reivindicações subordinadas associadas 13-16.
Descrição Sucinta dos Desenhos
Modalidades da invenção serão explanadas meramente a títulode exemplo, em maior detalhe, pela seguinte descrição detalhada de modalidades vantajosas da mesma com referência às figuras do desenho apenso.
A figura 1 mostra um diagrama em blocos que ilustra de maneira esquematizada a transmissão do movimento rotativo de acordo com uma modalidade da invenção;
As figuras 2a-2d ilustram esquematicamente a modalidade de operação do membro de acumulação de energia e do corpo intermediário com ele ligado;
A figura 3 ilustra em detalhe uma modalidade do membro de acumulação de energia e do corpo intermediário. Descrição das Modalidades Preferenciais
A figura 1 é um diagrama em blocos que ilustra esquematicamente o acoplamento mecânico dos membros operacionais que acarretam o deslocamento dos componentes de um comutador defletor ou seletor de tensão.
Um eixo acionador 1 a é conectado com um eixo geométrico de rotação 3a através de um membro transformador de movimento 4. O eixoacionador.de entrada 1a é de tal natureza que, quando operado, pode girar numa ou noutra direção. O membro transformador de movimento 4 é de tal maneira configurado que um movimento rotativo sempre seja imprimido ao eixo geométrico de rotação 3a em uma e a mesma direção indiferentemente a direção em que o eixo acionador de entrada 1a seja girado. A fonte motriz para o eixo acionador de entrada 1a é o eixo motriz que opera um comuta-dor seletor de deflexão (não mostrado) em um transformador, isto é, o mecanismo que estabelece as conexões com novos pontos de derivação no enrolamento de um transformador quando uma troca de tensão deve se pro-cessar. O eixo acionador de entrada 1a do comutador seletor gira em diferentes direções na dependência do fato de tratar-se quer do aumento quer da redução da tensão do transformador. O eixo geométrico de rotação 3a está conectado com um corpo intermediário 3 e com um membro de acúmulo de energia associado 5 assim como um corpo acionado 2 com um eixo acionador 2a.. O corpo 2, por sua vez, aciona contatos (não mostrados aqui) do comutador defletor. Estes contatos podem ser de um tipo descrito em maior detalhe no documento WO 2006/04527.
O membro transformador de movimento 4 pode ser, por exemplo, quer do tipo descrito no pedido de patente WO 2006/004527 quer do tipo descrito no pedido de patente WO 2006/050552.
Quando o eixo geométrico de rotação 3a é girado, alimenta e-nergia ao interior do membro de acumulação de energia mecânico 5 através de um corpo intermediário 3. Após um deslocamento angular definido do eixo geométrico de rotação, a energia acumulada é liberada para o corpo intermediário que gira o eixo acionador 2a rapidamente e poderosamente e assim confere um movimento rotativo ao corpo propulsor 2, o dito movimento rotativo influenciando os componentes do comutador defletor que são descritos em detalhe no documento WO 2006/004527 acima mencionado. Uma mudança de marcha (não mostrada) pode ser prevista entre o membro transformador de movimento 4 e o eixo geométrico de rotação 3a, para que o movimento do 3a seja de preferência quaro vezes maior que o movimento do membro transformador de movimento.Uma roda livre 6 é prevista sobre o eixo acionador 2a, a função da dita roda livre sendo permitir a rotação do corpo intermediário em uma direção porém bloquear a rotação na outra direção, assim assegurando que o movimento acionador não seja invertido. A roda livre pode ser qualquer tipo convencional, isto é, ser na forma de um mecanismo de catraca que transmite torque numa direção, porém, gira livre na direção oposta.
De acordo com uma modalidade da invenção, o coro intermediário 3 compreende uma polia motriz em forma de carne 30 e o membro de acumulação de energia mecânico 5 é construído como uma unidade de mola 10 de tração/compressão 51, que será descrito em maior detalhe com referência às figuras 2a-2d e à figura 3.
As figuras 2a a 2d ilustram esquematicamente a modalidade de operação da unidade de mola de tração/compressão 51 em cooperação com a polia motriz 30. A polia motriz é construída com um diâmetro máximo R e um diâmetro mínimo r. A unidade de mola trativa/compressiva 51 é conectada por uma extremidade com uma forquilha fixa 52 e uma forquilha móvel 53. A forquilha móvel 53 é munida de dispositivo rolante 54 estabelecendo contato com a periferia da polia motriz 30. A forquilha móvel 53 é adaptada para operar em uma direção radial e paralela ao plano da polia motriz. Isto 20 causa as forças elásticas (da mola) a serem dirigidas de modo perpendicular ao eixo geométrico de rotação da polia motriz, que assim substancialmente absorver as forças radialmente dirigidas. A forquilha móvel 53 se desloca com uma extensão de curso correspondente a R-r enquanto a polia motriz completa um giro em torno de seu eixo geométrico. A direção de rotação da polia motriz é indicada pela seta a.
Na figura 2a, a polia motriz está em uma posição onde o dispositivo rolante 54 com a forquilha móvel estabelece contato com a periferia da polia motriz onde a polia motriz exibe seu máximo raio R. Nesta posição, a unidade de mola 51 é carregada com máxima energia mecânica. Esta cons-titui a posição de partida para um movimento de acionamento do corpo motriz 2.
A figura 2b mostra uma posição onde a energia mecânica arma-zenada na unidade de mola imprime um movimento de aceleração à polia motriz através do rolo acionador 54. A partir da posição inicial no raio R, a polia motriz foi aqui acionada em aproximadamente 90°.
A figura 2c mostra a posição para a polia motriz quando o rolo acionador alcançar o raio mínimo r da polia motriz. Nesta posição, a parte contemplada da energia mecânica armazenada na unidade de mola foi transmitida para a polia motriz. Nesta posição, a polia motriz foi movida a-proximadamente dois terços de um giro, ou 240° a partir da posição 2aa. Nesta posição, a unidade de mola tem também uma determinada protensão, assim assegurando o confinamento do rolo acionador contra a polia motriz.
Quando a polia motriz tiver ultrapassado a posição de acordo com a figura 2c, nenhuma energia mais pode ser transmitida pela unidade de mola. Uma vez que o raio da polia motriz está aumentando, isto implica que o rolo com a forquilha móvel durante após a posição da figura 2c comprime a unidade de mola que assim recebe energia mecânica. Esta energia é extraída do torque de movimento mecânico da polia motriz e das partes mecanicamente ligadas com a mesma. Isto envolve uma frenagem da polia motriz.
A figura 2d mostra uma posição onde a polia motriz transmitiu sua energia cinética à unidade de mola e foi freada em uma posição de parada onde a velocidade da polia motriz é zero. Devido ao engate da roda livre, a polia motriz não pode tampouco mudar sua direção de rotação.
Nesta posição, a polia motriz assume um estado de espera anterior à sua operação seguinte. Isto é iniciado quando o eixo motriz 1a, através do membro transformador de movimento 4 e do eixo geométrico de rotação 3a, confere à polia motriz, um movimento de acionamento. Enquanto a polia motriz é girada para sua posição inicial na figura 2a, a unidade de mola é mais uma vez carregada com energia mecânica completa, pelo que um giro inteiro foi completado.
Quando a polia motriz tiver atingido a posição de acordo com afigura 2a, onde a polia motriz estabelece contato com o rolo acionador pelo seu máximo diâmetro R, o novo movimento acionador é espontaneamenteiniciado pelo corpo acionado 2. Assim nenhum membro libertador em separado é necessário para iniciar o movimento acionador da polia motriz.
Realiza-se ser possível, dentro do âmbito da invenção, influir sobre os diferentes processos acima, isto é, o acionamento da polia motriz pela unidade de mola, a frenagem da polia motriz pela transmissão de energia cinética para a unidade de mola, e o tensionamento da unidade de mola para a sua posição inicial, pelo dimensionar apropriadamente o perfil da carne. Pelo adaptar o perfil da polia motriz, é assim realizado que é possível influenciar tanto os processos de aceleração como de desaceleração da polia motriz. De preferência, o perfil da polia motriz é de tal natureza que é a-propriado para carga e assim imprime ao corpo acionado 2 uma velocidade uniforme após um curto processo de aceleração.
Também, não há necessidade de dispositivos de frenagem separados para a polia motriz, uma vez que sua energia cinética remanescente é automaticamente retornada à unidade de mola e o saldo de energia implica que a polia motriz, devido a quaisquer perdas de fricção, independentemente do armazenamento original de energia mecânica pela unidade de mola, sempre gira menos que um giro. Isto envolve consideráveis vantagens, especialmente ao testar e ajustar o sistema de acionamento, uma vez que o processo será automaticamente controlável também na eventualidade do dispositivo acionador 2 ser desengatado de um comutador defletor subseqüente. Também em uma posição de teste, onde o corpo acionador é desengatado da polia motriz, exibirá um padrão de movimento controlado.
Quando a polia motriz se desloca entre as posições mostradas nas figuras 2a e 2c, a mola 51 cede ou desprende energia, e quando a polia motriz se desloca entre as opções mostradas nas figuras 2c e 2d, a mola 51 armazena energia.
A figura 3 mostra uma modalidade alternativa da unidade de mola. Duas guias 55a e 55b, respectivamente, que são dispostas em paralelo, são fixadas pelas suas extremidades a elementos de afixação 56a e 56b. Duas molas 51a e 51b são individualmente dispostas para se estender ao longo de uma respectiva guia. As molas são fixadas ao elemento de afixação56a, que assim serve como uma canga fixa. A extremidade oposta da respectiva mola é fixada a uma carga móvel fixa 53, que por sua vez é disposta para se estender paralela às guias. Um rolo 54 é conectado com a forquilha 53 e estabelece contato com a polia motriz 30. Neste caso, a unidade de 5 mola é carregada com energia mecânica quando as molas são tensionadas na posição máxima, que ocorre quando o rolo 54 contata a polia motriz no seu diâmetro máximo R.
De acordo com uma modalidade, o maior raio da polia motriz está entre 80 mm e 120 mm, de preferência 105 mm, e o seu raio mínio está 10 entre 50 mm e 80 mm, de preferência 60 mm. A diferença entre o raio máximo R e o raio mínimo r pode estar entre 30 mm e 60 mm, de preferência 45 mm.
De acordo com uma modalidade, a força do dispositivo rolante contra a polia motriz está entre 1000 N e 1500 N, e a velocidade de rotação 15 da polia motriz é adaptada para variar de 0 a 25 rad/s. O tempo desde a partida até a parada da polia motriz pode neste caso de 0,2 s.
Nas figuras o dispositivo rolante é construído como um rolamento de esferas, que confere baixa fricção e uma grande superfície de contato contra a periferia da polia motriz. De acordo com uma modalidade, o rola-20 mento é um mancai de agulhas. Alternativamente, o dispositivo de rolamento pode ser configurado como uma bola esférica, giravelmente disposta em uma gaiola de esferas. Para minimizar a pressão da superfície contra a periferia da polia motriz, há conveniência neste caso em conferir à sua seção transversal um correspondente perfil em seção transversal circular. O dispositivo é convenientemente circundado por óleo de transformador, que serve não só como lubrificação mais também refrigeração dos componentes mecânicos incluídos no dispositivo.
O processo de transmitir o movimento de acionamento pode ser resumido nas etapas operacionais: 30 a) o dispositivo de rolamento 54 imprime à polia motriz um movimento de rotação enquanto o dispositivo de rolamento está rolando do máximo raio R da polia motriz para seu raio mínimor enquanto transmitindo o movimento de rotação ao eixo motriz 2a e ao corpo acionado 2;
b) o movimento rotativo da polia motriz 3 é freado a 0 enquanto a energia cinética da polia motriz é transmitida para a unidade de mola de tração/compressão.
c) a polia motriz 30 é mantida estacionária com o auxilio de uma roda livre 6, que por intermédio de um mecanismo de catraca previne que a polia motriz mude sua direção de rotação;
d) o eixo de entrada 1 a confere à polia motriz 30 um movimento de rotação através do eixo geométrico de rotação 3a, enquanto o dispositivo de rolamento está operando a partir da posição estacionária da polia motriz até o máximo raio R da polia motriz R alcançar o dispositivo de rolamento, com isto a etapa de operação a) se inicia instantaneamente.
O âmbito da invenção não deve ser considerado limitado pelas modalidades apresentadas, porém, também contém modalidades óbvias aqueles versados na técnica. Por exemplo, o dispositivo pode ser imerso em fluido dielétrico com propriedades similares aquelas do óleo de transformador.
Claims (16)
1. Dispositivo para transmitir movimento rotativo a um corpo (2) acionado em torno de um eixo motriz (2a) através um membro transmissor de movimento que compreende um corpo intermediário (3) conectado com egirante em torno de um eixo geométrico de rotação (3a), um membro de a-cumulação de energia mecânica (5) na forma de um dispositivo de mola a-daptado para receber energia do eixo geométrico de rotação (3a), e dispositivos para transmitir a energia mecânica acumulada no dispositivo de mola para o corpo acionado (2) através do eixo motriz (2a) caracterizado pelo fatodo corpo intermediário (3) compreender uma polia motriz em forma de carne (30) interagindo com o membro de acumulação de energia (5).
2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do dispositivo de mola do membro acumulador de energia (5) compreender uma unidade de mola de tração/compressão (51) conectada comuma forquilha fixa (52) e uma forquilha móvel (53), a forquilha móvel (53) é munida de um dispositivo de rolamento (54) estabelecendo contato com a periferia motriz (30).
3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da forquilha móvel (53) ser adaptada para operar em uma direçãoradial e paralela ao plano da polia motriz (30) com uma extensão de curso correspondente a R-r, a mola de tração/compressão (51) é adaptada para receber energia da polia motriz durante o deslocamento da forquilha móvel (53) da posição no raio mínimo r para o raio máximo R, a unidade de mola de tração/compressão (51) é adaptada para conferir energia à polia motrizdurante o deslocamento da forquilha móvel (53) da posição no raio máximo R para o raio mínimo r.
4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1-3, caracterizado pelo fato de uma roda livre (6) ser adaptada para permitir à polia motriz (30) um movimento de rotação em uma direção.
5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1-4, caracterizadopelo fato do eixo geométrico de rotação (3a) ser adaptado para ser acionado por um movimento rotativo alternado de um eixo acionador de entrada (1a),por intermédio do qual o dispositivo compreende um membro transformador de movimento (4) para transformar o movimento rotativo alternado do eixo motriz (1a) em um movimento de rotação unidirecional do eixo geométrico de rotação (3a).
6. Dispositivo de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato da polia motriz (30) exibir um ângulo entre o máximo raio e o raio mínimo r da polia motriz (30) de entre 220° e 270°, de preferência de 240°.
7. Dispositivo de acordo com as reivindicações 2 a 6, caracterizado pelo fato do dispositivo de rolamento (54) ser adaptado para estabelecer contato com a polia motriz com uma força elástica de entre 1000 N e 1500 N.
8. Dispositivo de acordo com as reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato do corpo intermediário (3) e o membro acumulador de energia(5) constituírem uma parte integrada.
9. Dispositivo de acordo com as reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato do eixo motriz de entrada (1a) e o eixo acionador (2a) serem paralelos.
10. Dispositivo de acordo com as reivindicações 1-9, caracterizado pelo fato do corpo acionado (2) ser mecanicamente ligado com dispositivos operacionais para contatos de um seletor de tensão sob carga em um transformador ou em um reator.
11. Aplicação de um dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10 para transmissão de movimento rotativo de um corpo acionador para um corpo acionado, caracterizado pelo fato do corpo acionado ser adaptado para operar contatos de um seletor de tensão sob carga em um transformador ou reator.
12. Processo de transmitir um movimento rotativo a um corpo (2) acionado por um eixo motriz (2a) de um corpo intermediário (3) conectado com e girante em torno de um eixo geométrico de rotação (3a) pelo transmitir energia mecânica do eixo geométrico de rotação (3a) para um membro de acumulação de energia mecânica (5) na forma de um dispositivo de mola epelo transmitir energia mecânica acumulada no dispositivo de mola para o eixo motriz (2a), caracterizado pelo fato da energia mecânica ser transmitida para e do membro de acumulação de energia através do corpo intermediário (3), que é configurado como uma polia motriz em forma de carne rotativa 5 (30) que aciona, ou é acionada por, um dispositivo de rolamento (54) que está mecanicamente conectado com uma extremidade móvel de um dispositivo de mola configurado como uma unidade de mola de tração/compressão (51).
13. Processo de transmitir um movimento de acionamento deacordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreendeas seguintes etapas operacionais:a) o dispositivo de rolamento (54) confere à polia motriz (30) um movimento de rotação enquanto o dispositivo de rolamento está girando do máximo raio R da polia motriz para o seu raio mínimo r enquanto transmitin-do o movimento rotativo ao eixo motriz (2a) e ao corpo acionado (2);b) o movimento rotativo da polia motriz (30) é freado a o enquanto a energia cinética da polia motriz é transmitida para a unidade de mola de tração/compressão (51).c) a polia motriz (30) é mantida estacionária com o auxílio deuma roda livre (6), que por intermédio de um mecanismo de catraca previne-que a polia motriz mude sua direção de rotação;]d) o eixo geométrico de rotação (3a) imprime à polia motriz (30) um movimento de rotação enquanto o dispositivo de rolamento está operando da posição estacionária da polia motriz para o máximo raio R atinge odispositivo de rolamento, com isto a etapa operacional a) se inicia instantaneamente.
14. Processo de transmitir um movimento de acionamento de acordo com a reivindicação 12-13, caracterizado pelo fato do eixo geométrico de rotação (3a) ser acionado por um eixo motriz (1a) através de um membro transmissor de movimento (4) e transformar um movimento rotativo alternado do eixo motriz (1a) em um movimento de rotação unidirecional.
15. Processo de transmitir um movimento de acionamento deacordo com a reivindicação 13-14, caracterizado pelo fato das etapas operacionais a)-b) ocorrerem dentro de um intervalo de tempo de uma duração de cerca de 0,2 s.
16. Processo de transmitir um movimento de acionamento de acordo com as reivindicações 12-15, caracterizado pelo fato do corpo acionado (2) operar os contatos de um seletor de tensão sob carga em um transformador de um reator.
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