BRPI0710624A2 - conjunto de acoplamento multifuncionalmente giratório para linhas de fluido - Google Patents

Abstract

<B>CONJUNTO DE ACOPLAMENTO MULTIFUNCIONALMENTE GIRATóRIO PARA LINHAS DE FLUIDO.<D> A presente invenção refere-se a um conjunto de acoplamento giratório para fornecimento de uma interconexão girável entre linhas contendo fluido. O conjunto inclui um alojamento e um elemento de retenção para reter o alojamento enquanto cooperando com o mesmo para permitir que o alojamento gire em torno de pelo menos um eixo. O alojamento pode oscilar esfericamente. O alojamento tem um furo para permitir que o fluido circule entre as linhas interconectadas. O conjunto também inclui pelo menos um componente macho instalável removivelmente dentro de cada furo do alojamento para ser girável no mesmo e impedir vazamento externo do fluido. O componente macho é conectado a uma linha e tem uma canalização que permite ao fluido circular entre o par de linhas através do conjunto. A funcionalidade giratória multifuncional é obtida para reduzir a torção nas linhas interconectadas, durante operação com maquinária dinâmica, por exemplo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONJUNTODE ACOPLAMENTO MULTIFUNCIONALMENTE GIRATÓRIO PARA LINHASDE FLUIDO".

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se, de um modo geral, a acoplamen-tos giratórios para linhas de fluido e, mais especificamente, a acoplamentosgiratórios para proporcionar giro multifuncional entre urna ou mais iinnas emaplicações industriais, tais como sistemas hidráulicos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Acoplamentos e encaixes são componentes que permitem quedutos, cabos, tubos e semelhantes, que podem, em geral, ser chamados"linhas", sejam interconectados. Acoplamentos hidráulicos, por exemplo,permitem que linhas hidráulicas contendo fluido hidráulico sejam interconec-tadas para facilitar o funcionamento e minimizar os danos do sistema hidráu-lico.

Acoplamentos giratórios são particularmente desejados uma vezque eles permitem que as linhas se movam em relação uma à outra. Essemovimento é especialmente requerido quando linhas flexíveis são usadas emuito mais quando linhas flexíveis são usadas em conjunto com equipamen-to industrial dinâmico para trabalhos pesados. Um exemplo desse equipa-mento dinâmico é equipamento florestal como máquinas do tipo feller- bun-cher (máquina acionada por seu próprio motor, que corta árvores com tesou-ra ou serra e, então, as agrupa) e outras cabeças multifuncionais, que sãousadas nos limites estreitos de áreas reflorestadas nas proximidades de ár-vores muito pesadas e forças elevadas. As máquinas do tipo feller - bunchertêm uma variedade de partes móveis dinâmicas, tais como braços mecâni-cos, garras, cilindros e motores. Naturalmente, outros campos industriais -tais como as indústrias da construção e de mineração - requerem maquina-ria dinâmica grande, igualmente. Freqüentemente, as partes dinâmicas sãoacionadas hidraulicamente e, em conseqüência, uma variedade de sistemashidráulicos - compostos de rotores hidráulicos, linhas, acoplamentos, meiosde controle, etc. - são empregados.Os sistemas hidráulicos têm muitos atributos preferíveis, entreos quais estão a adaptabilidade, a eficiência, a capacidade para trabalhospesados, durabilidade, dinamismo, confiabilidade e baixo preço.

Acessibilidade e facilidade de manutenção são característicasmuito desejáveis da disposição de acoplamento em qualquer sistema hidráu-lico, especialmente aqueles em que os acoplamentos são dispostos em loca-lizações e orientações difíceis na máquina, o que é feito na maior parte dotempo para proteger os acoplamentos de impactos e outros incidentes cau-sadores de danos.

Na técnica anterior, as linhas são interconectadas usando umavariedade de encaixes e acoplamentos, alguns dos quais proporcionam umafuncionalidade de rotação entre as linhas. Freqüentemente, esses acopla-mentos envolvem mancais de esferas ou de agulhas, que são suscetíveis adanos e têm durabilidade limitada, especialmente quando usados em aplica-ções onde eles devem suportar fortes forças axiais e impactos laterais.

Além disso, com freqüência, é desejado reagrupar uma plurali-dade de linhas em um feixe ou "agrupamento", para organizar as linhas eprotegê-las de danos. Esses agrupamentos de linhas devem transportar flui-do para as partes requeridas da máquina e dependendo das restrições geo-métricas do equipamento, o agrupamento pode ser forçado para ter umadisposição não linear e algumas vezes tortuosa. Os agrupamentos, freqüen-temente, terminam em localizações importantes no sistema hidráulico. Porexemplo, onde energia hidráulica é requerida em uma cabeça de uma má-quina do tipo feller- buncher, o agrupamento pode terminar em um feixe deencaixes em uma localização acessível perto da cabeça, em cujo ponto cadalinha pode se ramificar em localizações específicas na cabeça.

Além disso, o agrupamento, freqüentemente, fornece fluido parauma parte dinâmica que pode girar, se articular ou ser submetida a uma va-riedade de outros movimentos, que fazem com que o agrupamento de linhassuporte torção correspondente, curvatura ou outras forças prejudiciais. Porexemplo, uma cabeça de feller-buncher pode ser girável e, portanto, as li-nhas hidráulicas que fornecem os rotores, cilindros e outros atuadores ne-cessários devem lidar com esses movimentos.

Na técnica anterior, os agrupamentos de linhas são reagrupadose montados no equipamento por meio de uma variedade de meios de mon-tagem, incluindo grampos, parafusos e roscas padronizados, cordas, corren-tes, tubulações feitas em casa entre outros conectores. As linhas são, algu-mas vezes, montadas fixamente em seus encaixes na superestrutura dasmáquinas. Os agrupamentos de linhas, freqüentemente, são mantidos juntosusando meios de fixação brutos, para ajudar a colocar os acoplamentos e/ou encaixes fora de perigo. Contudo, isso torna a manutenção dos acopla-mentos muito tediosa e trabalhosa, visto que os meios de fixação devem serdesfeitos para acessar um acoplamento.

Na técnica anterior, agrupamentos de linhas também são rea-grupados e montados no equipamento usando "anteparos" ou "tubulações".Por exemplo, uma pluralidade de linhas, cada uma tendo um encaixe metáli-co padrão interconectando os dois lados da linha, podem ser reagrupadosem um "anteparo de placa". O encaixe de cada linha é soldado a um antepa-ro de placa única, que, por sua vez, conectado à máquina por um anel deaperto. Esses anteparos de placa oferecem capacidade de manobra limitadae, como uma conseqüência, as linhas são menos adaptáveis às restriçõesde torção e são, assim, mais suscetíveis a danos.

Há, também, "anteparos giráveis" e "tubulações de blocos girá-veis", que interligam agrupamentos de linhas ao mesmo tempo em que seproporciona rotação entre os dois lados da unidade girável. Os encaixes sãoconectados à linhas e são soldados ou de outro modo presos a uma placa. Aplaca é montada dentro de um colar de mancai, que retém a placa e permiteque ela gire. O colar de mancai é, então, montado na máquina, por uma sol-da, uma articulação ou um anel de aperto, por exemplo. Essas unidadespermitem uma funcionalidade de rotação entre as linhas, mas elas são inefi-cientes contra torção e muitas outras forças dinâmicas. Isso pode levar alinhas danificadas e/ ou à desconexão das linhas de seus encaixes devido àtorção. Isso também proporciona capacidade de rotação limitada das linhas.Essas unidades também podem ser caras e são ineficientes na prevençãode danos caros às linhas hidráulicas em particular.

Documentos de Patente da Técnica Anterior

Há alguns documentos de patente que descrevem acoplamentosou juntas com uma funcionalidade giratória, ao longo de um eixo geométricoou esfericamente.

A Patente Norte-americana n- 6.776.552 (MARUNAKA) descre-ve uma junta esférica que permite a redução de atrito rotacional por meio daincorporação de roletes esféricos. A junta esférica de MARUNAKA é dirigidaa aplicações no campo da mecânica de automóveis.

A Patente Norte-americana no. 5.275.444 (WYTHOFF) descreveum acoplamento giratório para a transmissão de fluido de alta pressão. Esseacoplamento inclui dois hemisférios esféricos que são conectados a fim degirar em torno de um eixo geométrico. Os dois hemisférios incluem cavida-des e um dos hemisférios inclui um estreito ao qual uma porca pode ser co-nectada.

A Patentes Norte-americanas n-S 4.411.545 (ROBERGE) e3.007.747 (ISLER) descrevem uma junta universal incluindo um alojamentoesférico retido por um anel, O alojamento esférico tem uma abertura atravésda qual uma barra pode ser inserida. O anel inclui ranhuras cooperantes afim de facilitar a inserção do alojamento.

A Patente Norte-americana n- 3.165.339 (FACCOU) descreveum acoplamento esférico para transmissão de fluidos em altas ou em baixastemperaturas. Esse acoplamento esférico inclui um elemento macho esféricoinserido em um elemento fêmea, esses dois elementos tendo, cada um de-les, um estreitamento canalizado. O elemento macho e o elemento fêmeasão interconectados por uma pluralidade de anéis e roscas.

A patente Norte-americana n- 6.746.056 (PALMER) descreveuma junta para transmissão de fluidos e para fixação a uma pistola de pulve-rização. A junta inclui um componente esférico macho e um componentefêmea correspondente. O componente macho inclui um elemento tubularcanalizado integral.

Outras Patentes Norte-americanas e pedidos de patente relacio-nados com juntas esféricas e acoplamentos são: 10/408.361 (PALMER),11/390.562 (CLEMM)1 5.018.546 (CARMACK e col.), 5.507.534 (REIFEN-BERGER e col.), 5.671.816 (TiBBITTS)1 5.975.490 (ESSMAN) e 6.220.636(VELOSKEY).

As unidades para acoplamento e reagrupamento de linhas defluido conhecidas na técnica apresentam numerosas desvantagens. Por e-xemplo, as unidades de acoplamento conhecidas são principalmente brutase não estéticas, tornando a manutenção e a inspeção difíceis, ao mesmotempo em que oferece proteção limitada, funcionalidade, adaptabilidade deagrupamento e flexibilidade. Outras desvantagens das unidades de acopla-mento conhecidas serão conhecidas por uma pessoa habilitada na técnica.Desse modo, há uma necessidade presente de um avanço no campo dasunidades de acoplamento que vence pelo menos algumas das desvantagensda técnica anterior.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção responde à necessidade mencionada aci-ma propondo um conjunto de acoplamento giratório para proporcionar umaconexão girável entre linhas.

De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, éproporcionado um conjunto de acoplamento giratório para fornecimento deuma conexão girável entre pelo menos um par de linhas contendo um fluido.O conjunto de acoplamento giratório inclui um alojamento tendo superfíciesexternas e um elemento de retenção para reter o alojamento enquanto coo-perando com as superfícies externas para permitir que o alojamento gire emtorno de pelo menos um eixo geométrico. O alojamento tem um furo atra-vessante para cada par de linhas, cada furo tendo primeira e segunda aber-turas. A primeira abertura permite que o fluido circule através de uma daslinhas. O conjunto de acoplamento giratório também inclui pelo menos umcomponente macho montável removivelmente dentro de cada furo do aloja-mento para ser girável no mesmo e impedir vazamento externo do fluido. Umdentre o pelo menos um componente macho tem um orifício conectável coma outra das linhas na segunda abertura e tem uma canalização que permiteque o fluido circule entre o par de linhas.

Com a permissão para que o componente macho seja giráveldentro do alojamento e permitindo que o alojamento gire dentro do elementode retenção , uma funcionalidade de "giro duplo" é proporcionada. Portanto,as primeira e segunda linhas do par podem girar independentemente, umacom o alojamento e a outra com o componente macho. Isso proporcionanumerosas vantagens na adaptação às restrições de torção nas linhas e a-períeiçoando a faixa de segurança de movimento das linhas. Além disso,quando uma pluralidade de linhas são interconectadas com o conjunto deacoplamento, elas podem ser giradas juntas como um agrupamento e/ ouindividualmente, o que proporciona muitas vantagens durante a operação.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, também éproporcionado um conjunto de acoplamento giratório para fornecimento deuma conexão girável entre pelo menos um par de linhas contendo um fluido,incluindo um alojamento tendo superfícies esféricas externas.

O conjunto de acoplamento giratório também inclui um elementode retenção para reter o alojamento enquanto cooperando com as superfí-cies externas para permitir que o alojamento gire em torno de pelo menosum eixo geométrico. O alojamento tem um furo atravessante para cada parde linhas, cada furo tendo primeira e segunda aberturas. A primeira aberturapermite que o fluido circule através dela proveniente de uma das linhas. Oconjunto de acoplamento giratório também inclui pelo menos um componen-te macho montável dentro de cada furo do alojamento e sendo cooperávelpara impedir vazamento externo do fluido. Um dentre o pelo menos umcomponente macho tem um orifício conectável à outra das linhas na segun-da abertura e tendo uma canalização que permite que o fluido circule entre opar de linhas.

A capacidade de giro esférico permite que o alojamento tenhatrês graus de liberdade para se adaptar a uma ampla variedade de torção eoutras restrições. O componente macho é inserível dentro do furo do aloja-mento de modo que, durante o movimento giratório do alojamento, as restri-ções de torção enfrentam resistência por meio da cooperação entre o com-ponente macho e o furo do alojamento. A canalização do componente ma-cho também aloja o fluxo de fluido proveniente do lado de fora do alojamentopara o seu interior, assim, limitando o risco de vazamentos, especialmenteno caso de movimento esférico dinâmico do alojamento. Essa construçãopermite menos probabilidade de vazamentos, fácil substituição e manuten-ção do componente macho e excelente funcionalidade de giro para conexãode linhas.

Outras características e vantagens da presente invenção serãomelhor compreendidas mediante a leitura de suas modalidades preferidascom referência aos desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As figuras 1 e 2 são vistas em perspectiva, de topo, de uma pri-meira modalidade preferida do conjunto de acoplamento giratório de acordocom a presente invenção.

A figura 3 é uma vista lateral explodida da primeira modalidadedas figuras 1 e 2.

A figura 4 é uma vista em perspectiva, de topo, de uma segundamodalidade preferida do conjunto de acoplamento giratório de acordo com apresente invenção.

A figura 5 é uma vista em perspectiva, de topo, de parte da mo-dalidade de conjunto de acoplamento giratório mostrada na figura 4.

A figura 6 é uma vista em corte longitudinal de parte do conjuntode acoplamento giratório de acordo com uma terceira modalidade da presen-te invenção.

A figura 7 é uma vista em corte longitudinal de parte do conjuntode acoplamento giratório de acordo com uma variante da terceira modalida-de da presente invenção.

A figura 8 é uma vista em corte longitudinal de parte do conjuntode acoplamento giratório de acordo com outra variante da terceira modalida-de da presente invenção.

A figura 9 é uma vista de plano lateral de parte do conjunto deacoplamento giratório de acordo com uma variante da terceira modalidadeda presente invenção.

As figuras 10 e 11 são vistas em perspectiva, respectivamente,de fundo e de topo, do componente macho de acordo com um aspecto pre-ferido do conjunto de acoplamento giratório da presente invenção.

A figura 12 é uma vista em corte longitudinal do componentemacho das figuras 10 e 11.

A figura 13 é uma vista tomada a curta distância da área Xiii dafigura 12.

A figura 14 é uma vista em corte longitudinal do alojamento deacordo com um aspecto preferido do conjunto de acoplamento giratório dapresente invenção.

A figura 15 é uma vista em perspectiva da porca de acordo comum aspecto preferido do conjunto de acoplamento giratório da presente in-venção.

A figura 16 é uma vista em corte longitudinal da porca da figura 15.

A figura 17 é uma vista tomada a curta distância da área XVII dafigura 16.

A figura 18 é uma vista de plano lateral explodida de parte doconjunto de acoplamento giratório mostrado na figura 9.

A figura 19 é uma vista de plano lateral de parte do conjunto deacoplamento giratório de acordo com outra variante da terceira modalidadeda presente invenção.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS

A presente invenção se refere a um conjunto de acoplamentogiratório para interconexão de linhas contendo um fluido e proporcionandogiro multifuncional entre as linhas.

Deve ser compreendido que o conjunto de acoplamento giratóriopode ser usado em indústrias de processamento hidráulico, tubulações, pro-cessamento químico, florestal e de mineração e aplicações que conectamdutos, canos, linhas, tubos, etc. PreferiveImente, as modalidades da inven-ção podem ser particularmente úteis em conjunto com linhas hidráulicas e,preferivelmente, em maquinária dinâmica para trabalhos pesados.Por "linhas" se quer dizer que o conjunto de acoplamento girató-rio pode interconectar dois ou mais equipamentos contendo fluido, de trans-missão de fluido ou de recebimento de fluido. Linhas são freqüentementechamadas dutos, canos, tubos, mangueiras ou condutos. Contudo, uma vezque linhas freqüentemente transportam fluido para um componente de umamáquina, o que é particularmente o caso em maquinária operada hidraulica-rnente, deve ser notado que uma das "iinnas" interconectadas pelo conjuntode acoplamento giratório pode ser concretizada por um componente de má-quina de recebimento de fluido.

O "fluido" armazenado ou transmitido através das linhas é, depreferência, um fluido hidráulico. Esses fluidos hidráulicos são, em geral,conhecidos na técnica e, com freqüência, são baseados em produtos quími-cos, tais como ésteres glicólicos, éteres, óleo de rícino ou silicone ou umavariedade de outros óleos, dependendo da aplicação. O fluido hidráulico éfornecido às várias partes do equipamento, tais como cilindros, rotores, etc.Em cartas modalidades da invenção, é permitido ao fluido Iubrificar as partesmóveis necessárias do acoplamento pelo vazamento parcial das canaliza-ções e/ ou furos nos interstícios que se comunicam com eles. O conjunto deacoplamento giratório da presente invenção é particularmente útil em siste-mas hidráulicos e ainda, de preferência, em circuitos hidráulicos sensíveis àcarga. Em aplicações alternativas, o acoplamento pode conter outro fluido,tal como água ou outros líquidos aquosos.

O termo "giratório" deve ser compreendido, em geral, como in-cluindo uma variedade de movimentos, incluindo rotação em torno de umeixo geométrico único, articulando-se em torno de um ponto ao longo de umarco e, em alguns casos, articulando-se em torno de um ponto em três di-mensões. Dependendo da aplicação desejada e da construção específica doconjunto, a funcionalidade de "giro" pode oferecer de um a três graus de li-berdade. Também, o giro, de preferência, é permitido como um movimentoreversível. Também, onde o giro é limitado a uma rotação em torno de umúnico eixo geométrico, essa rotação, de preferência, é permitida em 360graus e mais. Há, na verdade, uma ampla variedade de movimentos girató-rios possíveis, usando o conjunto de acoplamento da presente invenção,como será evidente à luz da descrição das modalidades preferidas.

As figuras 1 - 3 ilustram uma primeira modalidade do conjuntode acoplamento giratório 20.

A figura 4 ilustra uma segunda modalidade do conjunto de aco-plamento giratório 20 e a figura 5 ilustra uma parte do mesmo.

A figura d iiusira uma terceira modalidade do conjunto de aco-plamento giratório 20 e as figuras 6 - 8 e 18 - 19 ilustram uma parte damesma.

Aprimeiramodalidade

Fazendo referência à primeira modalidade mostrada nas figuras1 - 3, o conjunto 20 inclui um alojamento 22 tendo superfícies externas 24.Nessa modalidade preferida, o alojamento 22 tem uma forma de tronco -esférico e as superfícies externas 24 são lisas e esféricas.

O conjunto de acoplamento 20 proporciona uma interconexãoentre pares de linhas. Na modalidade mostrada nas figuras 1-3, cinco pa-res de linhas (não ilustrados) podem ser conectados através do conjunto,mas será compreendido que qualquer número apropriado, tal como uma oumais das interconexões, pode ser proporcionado sem afastamento do esco-po da presente invenção. Fazendo referência à figura 3, o alojamento 22também tem um furo 26 atravessante para cada par de linhas (não ilustra-do). Cada furo 26 tem primeira 28a e segunda 28b aberturas. De preferên-cia, o furo 26 tem uma forma cilíndrica e linear, mas pode ter, alternativa-mente, outra configuração, tal como em ângulo ou em forma de U, para cer-tas aplicações desejadas. Será compreendido que todos os furos em umdado alojamento não precisam ter a mesma forma. A primeira abertura 28apermite que o fluido circule através de uma das linhas.

Fazendo referência às figuras 1 - 3, o conjunto 20 também incluium elemento de retenção 30 para retenção do alojamento 22 enquanto coo-perando com as superfícies externas 24 para permitir que o alojamento 22gira nele esfericamente. O giro esférico permite três graus de liberdade parase adaptar a uma variedade de restrições. O elemento de retenção 30, depreferência, inclui um anel de mancai 32 tendo superfícies esféricas internas(caractere 33 nas figuras 2 e 3) cooperando com as superfícies esféricasexternas 24 do alojamento 22. O elemento de retenção 30 pode, alternati-vamente, ter uma outra forma que não um anel para retenção do alojamento22 ao mesmo tempo em que permite o movimento esférico. O anel de man-cai pode cobrir uma parte substancial do alojamento 22 para proteção adi-cionada. O elemento de retenção também inciui, de preferência, uma braça-deira 34 para montagem do conjunto no equipamento. Por exemplo, na in-dústria florestal, a braçadeira 34 pode ser fixada ao suporte próximo a umacabeça girável de feller-buncher {não ilustrada), as linhas sendo retransmiti-das do chassi do veículo móvel ou lança de articulação para a própria cabe-ça via o conjunto de giro 20. A braçadeira 34 pode ser montada usando sol-dagem, parafusos ou outros meios de montagem conhecidos na técnica.

A interface entre as superfícies externas 24 e o elemento de re-tenção 30, de preferência, é dotado de meios antiatrito, tais como graxa oupulverização (por exemplo, pulverização de Teflon). A interface entre as su-perfícies externas 24 e o elemento de retenção 30 é dotada, de preferência.Alternativamente, outros meios conhecidos na técnica para tornar as duassuperfícies deslizáveis e cooperáveis, para permitir um movimento giratório,podem ser usados. Deve ser notado que o elemento de retenção 30 pode teroutros componentes para reter o alojamento 22 enquanto deixa que ele gireno mesmo.

Fazendo referência à figura 3, o conjunto 20 ainda inclui pelomenos um componente macho 36 montável dentro de cada furo 26 do alo-jamento 22. O componente macho 36, de preferência, é girável no mesmo.O componente macho 36, de preferência, também é montado, de modo re-movível, no furo 26, que pode ser feito por uma variedade de meios. Eletambém é montado de modo a impedir vazamento externo do fluido, o que éobtido, de preferência, por superfícies de apoio e também pode incluir umaunidade de vedação e/ ou anéis de vedação e/ ou outros componentes comoserá discutido em mais detalhes aqui embaixo.

Fazendo referência agora às figuras 6-8, 10, 12 e 19, o compo-nente macho 36 também tem uma canalização 37 através dele. A canaliza-ção, de preferência, é cilíndrica e linear, mas pode, alternativamente, teruma variedade de outras configurações, se desejado. A canalização 37 per-mite que o fluido circule entre o par de linhas uma vez conectadas.

Fazendo referência de volta à figura 3, de preferência, há um parde primeiro 36a e segundo 36b componentes macho em cada furo 26. Essesprimeiro e segundo componentes macho são montados, de preferência, emuma configuração oposta, mas dependendo da forma e da configuração dofuro 26, eles podem ter uma relação diferente com relação um ao outro.

Quando houver um par de componentes macho, o primeirocomponente macho 36a é conectado a uma das linhas na primeira abertura28a e o segundo componente macho 36b é conectado à outra linha na se-gunda abertura 28b.

Como mencionado aqui acima, cada componente macho 36 é,de preferência, girável dentro do furo correspondente 26. O giro do compo-nente macho 36 em combinação com a capacidade de giro do alojamento 22dentro do elemento de retenção 30, permite que o conjunto 20 proporcionefuncionalidade de "giro duplo". Em operação, essa funcionalidade é muitovantajosa para interconexão de linhas e, especialmente, para interconexãode agrupamentos de linhas. Quando da interconexão de agrupamentos delinhas, há uma pluralidade de pares de linhas agrupadas juntas em um agru-pamento, cada par sendo associada com um furo 26 e com um par de com-ponentes macho 36a, 36b em lados opostos do alojamento 22. Fazendo re-ferência à figura 1, muitas vezes as linhas serão agrupadas juntas como umagrupamento em um lado de entrada 38 do conjunto 20 e as linhas se afas-tarão uma da outra no lado de saída 40 do conjunto para alimentar partes demáquina específicas com fluido. Em resposta à torção de todo o agrupamen-to de linhas, o alojamento 22 é capaz de girar dentro do elemento de reten-ção 30, assim, adaptando e aliviando a tensão sobre as linhas. O que fre-qüentemente ocorre no lado de saída 40 do conjunto é que os componentesmacho 30 naquele lado são capazes de girar individualmente, assim, alivi-ando a tensão naquelas linhas, ao mesmo tempo em que não introduz ten-são sobre as outras linhas.

Em um primeiro aspecto da primeira modalidade preferida, oscomponentes macho 36 são montados de modo a serem giráveis em tornode seu eixo geométrico longitudinal ao mesmo tempo em que estão sendorestringidos dentro do furo 26. Isso apresenta vantagens particulares na a-daptação às restrições e foras de tensão. Alternativamente, os componentesmacho 36 podem ser montados dentro do furo 26 de modo a ter uma varie-dade de capacidade de giro em torno de pelo menos um eixo geométrico. Oscomponentes macho podem ser de uma variedade de tipos, incluindo o tipopreferido descrito aqui abaixo ou outros encaixes conhecidos na técnica.

Embora seja preferível ter um par de componentes macho 36a,36b, montados dentro de cada furo, pode haver, alternativamente, um com-ponente macho único 36 montado no furo 26, conforme ilustrado nas figuras6 - 9 e 18 - 19. Nesses casos, o componente macho 36 tem um orifício 42para conexão a uma linha e o alojamento 22 tem um orifício 44 para cone-xão à outra linha na segunda abertura.

Opcionalmente, o corpo principal do alojamento 22 pode ter umfuro ou fenda (não mostrada) e o elemento de retenção 30 também tem umfuro ou fenda (não mostrado). Esses furos podem ser alinhados de modoque um pino (não mostrado) pode ser inserido através deles a fim de propor-cionar um eixo geométrico em torno do qual o alojamento gira. A inserção dopino também limita o movimento do alojamento a um grau de liberdade den-tro do elemento de retenção. Essa característica opcional permite facilidadede manutenção de modo que o alojamento pode ser girado para obter aces-so a certos componentes e, então, mantido naquela posição para inspeçãoou substituição dos componentes. Além disso, um segundo pino (não mos-trado) pode ser inserido dentro de um segundo par de furos de maneira simi-lar para eliminar todo o movimento do alojamento dentro do elemento deretenção.

A segunda modalidade

Fazendo referência à segunda modalidade mostrada na figura 4,e parte da qual é mostrada na figura 5, o conjunto 20 mais uma vez inclui oscomponentes macho 36 montados dentro do elemento de retenção 32.

Conforme mostrado na figura 5, o alojamento 22 tem superfíciesexternas 24 definindo um elemento circular de acasalamento 46 em torno daperiferia do alojamento 22, que, de preferência, toma a forma de uma cristacircular, para correspondência com o elemento de retenção 30. O elementode retenção 30, de preferência, compreende uma ranhura (não mostrada)para correspondência e estando em relação de deslizamento com a cristacircular. Naturalmente, outros elementos de acasalamento, incluindo umaconfiguração de crista - ranhura opostas, podem ser usados. Em operação, o alojamento 22 gira em torno de um eixo geométrico que é normal ao planodefinido dentro do elemento circular de acasalamento.

De preferência, o eixo geométrico em torno do qual o alojamento22 gira é paralelo com os eixos geométricos de rotação dos componentesmacho 36.

A terceira modalidade

Fazendo referência às figuras 6-9e 18-19, pode haver umúnico componente macho 36 montado dentro do alojamento 22, para inter-conexão de um par de linhas. De preferência, o componente macho 36 égirável dentro do alojamento 22. Nas ilustrações, o alojamento 22 tem super- fícies externas 24 que são esféricas para cooperar com um elemento de re-tenção (mostrado como 30 na figura 9), para proporcionar o giro esférico doalojamento 22 com relação ao elemento de retenção.

Fazendo referência à figura 9, em operação, as duas linhas co-nectadas aos lados de entrada 38 e de saída 40 podem ser giradas inde-pendentemente, por exemplo, em direções opostas, se desejado.

Disposição de montagem preferida do componente machoFazendo referência agora às figuras 6 - 8 e 10-19, uma disposi-ção de montagem preferida do componente macho será descrita. Deve sernotado que essa construção é dada à guisa de exemplo e que o componente macho pode ser montado dentro do furo do alojamento em uma variedadede maneiras, dependendo da aplicação e da funcionalidade desejadas.Também, as outras modalidades e figuras serão discutidas conforme reque-rido para facilidade de comparação aqui embaixo. Será compreendido aindaque a disposição descrita abaixo pode ser usada para um, uma porção outodos os componentes macho dentro de um dado conjunto de acoplamentode acordo com a presente invenção, possivelmente em combinação comuma ou mais disposições diferentes.

Nas figuras 6 - 8 e 10 - 19, o elemento de retenção não é mos-trado. O grupo 50 dos componentes nessas figuras será descrito aqui abaixo.

O grupo 50, de preferência, tem uma construção que permite ainterconexão co-axial de duas linhas, mas deve ser compreendido que elepode ser adaptado para proporcionar uma interconexão diferente, tal comouma conexão de 909 ou uma conexão oblíqua.

O grupo 50 permite um aumento considerável na percentagemde superfícies de suporte (também chamadas "superfícies de impulso" ou"superfícies de apoio") entre os componentes. A unidade de acoplamentogiratório é muito forte, quer as forças operacionais em jogo sejam axiais ouradiais (que não é o caso para unidades de acoplamento da técnica anteri-or). O grupo de giro 50 é simples, seguro, barato de produzir e montar e émuito fácil de manter em uma boa condição, porque pode ser desmontadofacilmente.

O grupo de giro 50 inclui três componentes principais, indepen-dente da configuração ser axial ou angular ou outra disposição conhecidapor uma pessoa habilitada na técnica; um componente macho 36, que émantido entre um alojamento 22 e uma porca 56. O componente macho 36 ea porca formam uma unidade de acoplamento, cada unidade de acoplamen-to estando associado com um dos furos 26 do alojamento 22.

Fazendo referência à figura 14, o alojamento 22 inclui superfí-cies internas incluindo pelo menos uma superfície radial 58 e pelo menosuma superfície axial 60. As superfícies internas 58, 60 definem uma cavida-de 62, que é parte do furo 26. A primeira abertura 28a está localizada emuma extremidade da cavidade. É através da primeira abertura 28a que ocomponente macho 36 é inserível. Deve ser compreendido que o alojamento22 também pode incluir uma pluralidade de cavidades em que um númerocorrespondente de componentes macho e porcas pode ser introduzido, con-forme é mostrado, é uma das modalidades preferidas aqui. O orifício 32 doalojamento pode ter roscas ou um entalhe de conexão ou colar para cone-xão à linha. Também, o alojamento 22 pode ter, concebivelmente, uma plu-ralidade de orifícios conectáveis às linhas correspondentes.

Conforme mostrado na modalidade da figura 14, a cavidade 62do alojamento 22, de preferência, tem uma superfície interna radial 58, defi-nindo uma parede cilíndrica da cavidade e uma superfície interna axial 60(que também é chamada uma "superfície de batente") na extremidade dacavidade. Alternativamente, conforme mostrado na figura 7, a cavidade 62tem mais superfícies internas (nesta variante há quatro superfícies, duas a-xiais e duas radiais) para cooperação com as superfícies externas do com-ponente macho 36. Mais sobre essa variante será discutido aqui abaixo.

Fazendo referência de volta à figura 14, as superfícies internas58, 60 são, de preferência, formadas integralmente uma com a outra. Isso,usualmente, resulta da usinagem do alojamento 22 a partir de uma peça só-lida.

Fazendo referência agora, resumidamente, à figura 3, a superfí-cie axial interna (caractere 60, na figura 14) pode consistir da face externa69 de um segundo componente macho 36b fixável dentro do alojamento 22.O segundo componente macho 36b é preso dentro do alojamento 22 da ex-tremidade oposta como o primeiro componente macho 36a, com uma se-gunda porca 56b. Desse modo, deve ser notado também que as superfíciesinternas podem se originar de componentes diferentes sendo presos juntospara proporcionar as capacidades de auto-lubrificação e giro preferidas.

Fazendo referência de volta à figura 14, as superfícies internas58, 60, de preferência, se intersectam em um ângulo de 90e, mas, alternati-vamente, podem assim fazer com uma ligeira curva. Também, de preferên-cia, as superfícies são dotadas de um acabamento muito fino e liso, parafacilitar sua capacidade de deslizamento contra superfícies correspondentesdo componente macho, principalmente. Contudo, mesmo quando o acaba-mento não é perfeito, contendo alguma aspereza, as superfícies se tornammais lisas através do uso operacional e, assim, podem se aperfeiçoar com otempo.

Fazendo referência agora à figura 8, o orifício 32 do alojamento22 é, de preferência, um tipo de projeção através do qual uma linha pode serpresa. Alternativamente, a figura 9 ilustra que o orifício 32 pode ser um tipofêmea em que uma linha ou adaptador de linha pode ser inserido. Natural-mente, ouiros tipos de orifícios conhecidos por urna pessoa habilitada natécnica podem ser proporcionados.

Muitos outros tipos de alojamentos, que não estão ilustrados,também podem ser usados em conexão com a presente invenção.

Fazendo referência de volta às figuras 6 - 8, o componente ma-cho 36 tem um furo 37 através dele. O furo 37 aloja e/ ou transmite o fluido.O componente macho 36 inclui uma porção de espiga 72 e uma porção deflange 74. A porção de flange 74 se estende radialmente para fora da porçãode espiga 72, que é, de preferência, em forma de cilindro. A porção de espi-ga 72 tem um orifício 42, de preferência, oposto à porção de flange 74. Tam-bém pode haver, concebivelmente, uma pluralidade de orifícios 42 propor-cionados em um único componente macho 36 e sendo conectáveis às linhascorrespondentes.

Conforme mostrado na figura 18, o componente macho 36 é in-serível na cavidade do alojamento por sua primeira abertura 28a.

Fazendo referência de volta às figuras 6-8, uma vez inserida, aporção de flange 74 do componente macho 36 é capaz de se apoiar, coope-rativamente, nas superfícies internas do alojamento 22. Também, o furo 37do componente macho 36 e o furo 26 do orifício 32 do alojamento 22 sãocapazes de estar em comunicação de fluido. De preferência, os furos 26, 37são co-lineares, como nas figuras. Alternativamente, os furos podem ter umavariedade de orientações, dependendo da aplicação desejada. Ângulos de90e e ângulos oblíquos são desejáveis em algumas aplicações.

Fazendo referência agora às figuras 10 - 12, que ilustram umamodalidade do componente macho 36, tendo uma forma de T, a porção deflange 74 é, de preferência, formada integralmente com a porção de espiga72 no final da porção de espiga 72. Também, de preferência, a porção deflange 74 é radialmente contínua e simétrica. A porção de flange 74 é emforma de disco e se estende em cerca de 90Q com relação à porção de espi-ga 72. Essa disposição proporciona excelentes superfícies de suporte paraapoio nas superfícies internas do alojamento e da porca, assim, distribuindoas forças (isto é, diminuindo a pressão) de maneira vantajosa. Isso tambémpermite que a veiocidaae do fiuido que iubriíica os componenies seja corta-da, conforme possa ser o caso em certas aplicações. Alternativamente, aporção de flange 74 pode ter outra forma que coopera com as superfíciesinternas do alojamento, por ser curvada ou em ângulo, por exemplo, o queserá ainda discutido aqui abaixo.

A porção de flange 74, de preferência, tem uma superfície cir-cunferencial externa dotada de pelo menos uma marcação 77 circunferenci-al. De preferência, há três marcações espaçadas. As marcações 77 facilitamo vazamento parcial e o corte de pressão do fluido de lubrificação, entre assuperfícies internas do alojamento a porção de flange 74 e os contatos dasuperfície angular.

Ainda fazendo referência às figuras 10 -12, a porção de flange74, de preferência, inclui primeira 78 e segunda 80 faces externas em rela-ção oposta e paralela. A primeira face externa 78 faceia a porca (caractere56 na figura 6), enquanto a segunda face externa 80 faceia a superfície in-terna axial (caractere 60 na figura 14) do alojamento 22. De preferência, aprimeira face externa 78 da porção de flange é plana e a face cooperante daprojeção da porca também é plana. Alternativamente, as faces correspon-dentes da porção de porca e de flange podem ter outra forma, tal como con-vexo-côncava ou vice-versa (não ilustradas) para proporcionar boas superfí-cies de suporte.

Deve ser notado que o diâmetro D da porção de flange 74 e otamanho correspondente da porca e do alojamento podem ser modificadospara obter várias distribuições diferentes de forças, comportamento de fluidoe coeficientes de atrito entre os componentes.

Fazendo referência às figuras 6 e 8, uma variante é mostradaem que a porção de flange 74 é proporcionada na porção de espiga 72 demodo que o componente macho é em forma de T em vista de plano lateral.A orientação das superfícies internas do alojamento 22, de preferência, é talque elas correspondem substancialmente à forma de T do componente ma-cho 36, conforme ilustrado.

Fazendo referência agora à figura 7, outra modalidade é mostra-da em que a porção de espiga 72 ainda inclui um segmento 81 oposto aoorifício 42 da porção de espiga 72. A porção de flange 74 é proporcionadaentre o segmento 81 e o orifício 42 da porção de espiga 72, de modo que ocomponente macho é moldado transversalmente em vista lateral de plano. Aorientação das superfícies internas do alojamento 22, de preferência, é talque elas correspondem substancialmente à forma transversal do componen-te macho 36, conforme ilustrado.

Não obstante, deve ser compreendido que a forma do compo-nente macho 36 pode ser modificada em uma pluralidade de maneiras. Nes-sa construção preferida do grupo, a forma interna da cavidade terá uma for-ma correspondente para alojar a porção de flange 74, a fim de proporcionarsuperfícies de suporte para distribuição de forças enquanto permite folgaadequada para lubrificação e movimento rotacional.

Fazendo referência à figura 19, a porção de flange 74 pode tersuperfícies que são chanfradas e também pode ter superfícies que são cur-vadas. Essas superfícies chanfradas ou curvadas afetam o movimento defluido entre as superfícies Iubrificadas da unidade de acoplamento e a distri-buição de força.

Uma vez que o fluido de lubrificação pressurizado exerce pres-são perpendicularmente com relação às superfícies sólidas dos componen-tes da unidade de acoplamento, através da variação dos ângulos e curvatu-ras e área de superfície do componente macho, efeitos diferentes de distri-buição de força podem ser alcançados. Também, em aplicações dinâmicas,isso pode ser particularmente desejado.

Fazendo referência à figura 8, nesta modalidade da invenção, ofuro 37 do componente macho 36 inclui uma junção 82 que é oposta a umajunção correspondente 84 do furo 26 do alojamento 22. As junções 82, 84são parcialmente possíveis de vazamento para permitir que o fluido, primeiroque tudo, vaze entre o componente macho 36 e a superfície interna axial(caractere 60, na figura 14) para lubrificação. As junções 82, 84 são, de pre-ferência, afuniladas abertamente com relação uma à outra. Elas são, de pre-ferência, em forma de tronco de cone, que ainda tem, de preferência, umângulo α de cerca de 60°. Essa forma reduz turbulências de fluido e impul-sos axiais contra a porca e facilita o vazamento parcial do fluido para lubrifi-cação.

Fazendo referência à figura 19, o flange 74 e a junção 82 podemter outra forma. A figura 19 ilustra o tipo tronco de cone. Deve ser notadoque muitas outras formas são possíveis e as duas junções 82, 84 podem ounão ser idênticas.

Fazendo referência ainda à figura 8, a porção de flange 74, depreferência, tem uma quantidade de folga dentro da cavidade do alojamentode modo que, sob pressão de fluido hidráulico, as junções 82, 84 permitemque o fluido hidráulico vaze entre elas. A folga do componente macho dentroda cavidade será mais discutida aqui embaixo.

Fazendo referência agora às figuras 6 - 8, a unidade de aco-plamento de giro também inclui uma porca 56, que é fixável dentro da cavi-dade do alojamento 22 e circundando a porção de espiga 72 para restringirradialmente a mesma. De preferência, a porca circunda a porção de espiga72 do seu orifício para a porção de flange, o que permite suporte aperfeiçoa-do, estabilidade e resistência às forças.

Fazendo referência agora às figuras 6 - 8, a porca também temuma projeção 86 que se estende axial e internamente na cavidade do aloja-mento 22 para restringir axialmente a porção de flange 74, enquanto permiteque o componente macho 36 gire com relação ao alojamento 22 e à porca56. A rotação ocorre em torno de um eixo geométrico longitudinal 88 da por-ção de espiga 42.

Fazendo referência à figura 15, a porca 56, de preferência, temroscas externas 90 e a pelo menos uma superfície radial do alojamento temroscas internas correspondentes, para prender a porca 56 dentro da cavida-de do alojamento. Alternativamente, esses componentes podem não ter ros-cas e serem aparafusados, grampeados ou conectados de outro modo.

Fazendo referência de volta às figuras 6 - 8, a porca 56, de pre-ferência, tem uma virola 92 que se estende através de um aro de perímetro94 da extremidade aberta dá cavidade.

Também, dê preferência, a porção de espiga 72 do componentemacho 36 é extensível através da porca 56, de modo que seu orifício 42 estálocalizado além da porca 56.

Vantajosamente, a unidade de acoplamento giratório pode serIubrificada por fluido hidráulico contido nas linhas que interconecta.

Em operação, o fluido hidráulico contido nos furos 26, 37 estásob pressão hidráulica. As pressões operacionais variam, dependendo daaplicação, seja ela pesada ou leve. Faixas típicas de pressão hidráulica naindústria florestal, por exemplo, estão entre cerca de 344,74 KPa a cerca de27,98 MPa (50 e cerca de 4000 psi) e até em torno de 34,47 MPa (5000 psi)em alguns casos. Em circuitos hidráulicos sensíveis à carga, as pressõesoperacionais mais freqüentemente variam entre cerca de 1,72 MPa e 20,68a 27,58 MPa (250 psi e 3000 a 4000 psi).

Em certas aplicações, tais como a indústria florestal, a unidadede acoplamento giratório é usada, de preferência, em sistemas hidráulicosque são circuitos sensíveis à carga (também chamados "choque"). Nessescircuitos, a pressão hidráulica é enviada para corresponder à exigência decarga. Há, portanto, um declínio e um fluxo de fluido hidráulico dentro e forados interstícios do grupo 50. Quando a pressão é alta, o fluido empurra ocomponente macho contra a porca e, quando ela está baixa, o componentemacho experimenta mais "liberdade" dentro da cavidade. O torque requeridodurante a baixa pressão de fluido é diminuído. A unidade de acoplamentogiratório da presente invenção é particularmente adequada para circuitoshidráulicos sensíveis à carga. Em baixas pressões, o torque requerido paragiro é bastante baixo, o que permite que as linhas interconectadas sejamdeslocadas, giradas, etc. Em pressões operacionais, tais como em torno de20,68 a 27,58 MPa (3000 a 4000 psi) para muitas máquinas, o torque reque-rido para rotação é alto o bastante para que muito pouca rotação seja possí-vel. Deve ser compreendido, porém, que em operação em carga alta, usu-almente, há pouca necessidade de alta capacidade de rotação, mas, alémdisso, uma grande necessidade de boa distribuição de força entre a porca eo componente macho. A unidade de acoplamento giratório proporciona exce-lente distribuição de força e seus componentes não são facilmente afetadosde modo adverso.

Fazendo referência à figura 13, esse vazamento parcial é facili- tado pela folga radial e axial da porção de flange 74 dentro da cavidade.Mais especificamente, a porção de flange 74, de preferência, tem um diâme-tro D e uma largura L.

Fazendo referência ainda à figura 13, ao mesmo tempo tambémàs figuras 14 e 16, a cavidade 62 do alojamento 22 tem uma profundidade interna de L1 e a porção de inserção da porca 36 tem um comprimento de L".A profundidade interna L1 da cavidade é ligeiramente maior do que a somade L' e L", assim, permitindo uma quantidade de folga axial. De preferência,a quantidade de folga axial está entre cerca de 0,13 e cerca de 2,03 mm(0,005 e cerca de 0,08 polegadas). Ainda, de preferência, a quantidade de folga axial está entre cerca de 0,76 e cerca de 2,03 mm (0,03 e cerca de0,08 polegadas).

Fazendo referência à figura 12, ao mesmo tempo também à figu-ra 14, a cavidade 62 do alojamento 22 tem um diâmetro interna D11 que éligeiramente maior do que o diâmetro D do flange. Em conseqüência, a folga radial é, aproximadamente, D1 - D.

De preferência, a folga radial fica entre cerca de 0,13 e cerca de2,03 mm (0,005 e cerca de 0,08 polegadas). Ainda preferivelmente, a quan-tidade de folga radial fica entre cerca de 0,38 e cerca de 0,76 mm (0,015 ecerca de 0,03 polegadas).

Fazendo referência agora à figura 8, sob pressão hidráulica, ofluido hidráulico vaza entre as junções 82, 84 nos interstícios do grupo 50.Dependendo do desenho e da orientação da porção de flange 74 e superfí-cies internas do alojamento e, assim, a folga axial e a folga radial, bem comoa pressão operacional e uma miríade de outras variáveis, o fluido hidráulicovazará, parcialmente, entre o componente macho 36 e as superfícies inter-nas.

Fazendo referência às figuras 12 e 16, a porção de espiga 72 docomponente macho 36 tem um diâmetro X que é ligeiramente menor do queo diâmetro X' da porca 56. A faixa preferida da tolerância X1-X fica entrecerca de 50,8 μηι e cerca de 0,38 mm (0,002 e cerca de 0,015), ainda prefe-rivelmente, entre cerca de 50,8 μιτι e cerca de 0,13 mm (0,002 e cerca de0,005 polegadas), mas pode ser modificada. Por exemplo, essa tolerânciapode ser aquela recomendada por um fabricante de anel- O para uma dadaaplicação e dimensões de unidade de acoplamento.

Fazendo referência, de um modo geral, às figuras 6 - 8, a pres-são hidráulica empurra o componente macho 36 axialmente em direção àporca 56.

Uma vez pressurizado, a pressão no interior do alojamento 22 ésubstancialmente uniforme em todas as direções e empurra perpendicular-mente nas superfícies. O empurrão da porção de flange 74 na porca 56,desse modo, é, aproximadamente, o diferencial entre as superfícies dianteirae traseira da porção de flange 74. Em conseqüência, o impulso pode ser va-riado, em certas aplicações, pela modificação das dimensões e/ ou ângulosdas superfícies.

Nas modalidades mostradas nas figuras 3 e 4, essa pressão re-sulta no apoio direto da porção de flange 74 contra a projeção 86 da porca56. Essas modalidades são preferidas para aplicações de baixa pressão ouaplicações não hidráulicas.

Na variante mostrada na figura 8, o grupo 50 ainda inclui um a-nel deslizante 96 que circunda a porção de espiga 72 e disposto entre a por-ca 56 e a primeira face externa da porção de flange 74. Esse anel deslizante96 reduz o coeficiente de atrito entre os componentes, mais notavelmente,entre a porção de flange 74 e a porca 56. O anel deslizante 96 é particular-mente desejável em sistemas hidráulicos de alta pressão (ou, alternativa-mente, em aplicações onde o fluido é menos lubrificante) uma vez que apressão axial sobre o componente macho 36 aumenta grandemente o atritoentre a porção de flange 74 e a porca 56. De preferência, o anel deslizante96 é composto de grupo de material de Nylatron®, Nyloil™, Nycast™, Te-flon, Ceramic ou outro material adequado para esse componente. Alternativaou adicionalmente, um lubrificante extra pode ser adicionado entre a porçãode flange 74 e a projeção 86 da porca 56.

A figura 8 ilustra que, sob a pressão de fluido interna, a porçãode flange 74 é empurrada em direção à projeção 86 da porca 56 e, assim, seapóia no anel deslizante 96. O anel deslizante 96 difere grandemente emsua funcionalidade e vantagens, quando comparado com os mancais de es-feras e de agulhas. Os mancais de esferas e de agulhas sofrem de pontosde pressão mais altos, mais focalizados. O anel deslizante 96, ao contrário,permite uma distribuição de forças que diminui a pressão entre os compo-nentes, o que está em linha com a presente invenção. Isso permite a queunidade de acoplamento giratório tenha desempenho de giro aperfeiçoadoem pressões mais altas na faixa de 20,68 a 34,47 MPa (3000 a 5000 psi),por exemplo. De preferência, o anel deslizante 96 tem uma forma de discoplano, mas também pode ter uma forma de anel- O para reduzir o coeficientede atrito.

Deve ser mencionado que, em muitas modalidades da presenteinvenção, mancais de esferas e de agulhas podem ser usados para facilitaro movimento giratório do componente macho dentro do alojamento e/ ou doalojamento dentro do elemento de retenção.

Quando a porção de flange 74 é comprimida contra a porca 56diretamente (como nas figuras 6 e 7) ou contra o anel deslizante 96 (comona figura 8), a segunda superfície externa da porção de flange 74 é mantidaem relação espaçada com a superfície axial interna do alojamento 56 e cor-responde à quantidade de folga axial. Também, em algumas aplicações,uma barreira pode ser formada pelo contato entre a porca 56 e a porção deflange 74 para, assim, parcial ou substancialmente, impedir o fluxo do fluidoalém dela.Fazendo referência ainda à figura 8, o grupo 50, de preferência,ainda inclui pelo menos uma unidade de vedação 98. A unidade de vedação98 é, de preferência, um anel de vedação, composto de um material polimé-rico, que coopera com a porca 56, entre a mesma e a porção de espiga 72.

A figura 18 ilustra melhor a unidade de vedação 98 preferida,não montada, ainda, dentro da unidade de acoplamento.

Deve ser notado que a barreira criada pelo contato entre a porcae a porção de flange pode ajudar a proteger a unidade de vedação 98 doschoques hidráulicos (também chamados "carneiros hidráulicos") ou outrostipos de choques de fluido no acoplamento.

Fazendo referência à figura 16, a porca 56, de preferência, incluipelo menos uma ranhura anular interna 100, de preferência, duas dessasranhuras 100, de modo que os anéis correspondentes da unidade de veda-ção 98 são parcialmente inseríveis na mesma.

Fazendo referência à figura 16, a unidade de vedação 98, depreferência, inclui uma porção anular 102 composta de material plástico edois anéis 104 dispostos radialmente em torno das extremidades opostas daporção anular 102. Nesse caso, a porca 56 ainda inclui duas ranhuras anula-res internas 100 de modo que os dois anéis 104 são, respectiva e parcial-mente, inseríveis nas mesmas. Isso é ilustrado na figura 8.

Uma tomada de curta distância da ranhura é mostrada na figura17.

Fazendo referência à figura 8, uma vez que o grupo 50 estejamontado e em operação, a unidade de vedação 98 é comprimida entre aporção de espiga 72 e a porca 56 para cortar a pressão de qualquer vaza-mento de fluido através dos interstícios do grupo 50.

Estando disposta em torno da porção de espiga 72, a unidadede vedação 98 facilita a vedação do grupo 50, enquanto permite a sua Iubri-ficação interna.

A unidade de vedação 98, de preferência, atua como uma junta"à prova de fluido" parando o vazamento do fluido de lubrificação para forada unidade de acoplamento. Desse modo, a unidade de vedação 98 podeincluir anéis- O1 anéis sobressalentes, etc. Também, a unidade de vedação98 pode ser facilmente substituída, no caso de ela perder a sua eficiência.

Fazendo referência às figuras 6 e 7, uma junção 108 tambémpode ser disposta entre o componente macho 36 e as superfícies radiais doalojamento 22, para fins de lubrificação entre o componente macho 36 e oalojamento 22. Essa junta 108 pode ser um anel de pressão, uma junta qua-drada ou outro tipo de junta ou ponto de conexão. De fato, a escolha da jun-ta específica depende de várias condições operacionais e especificações dedesenhos e, portanto, pode ser escolhida por uma pessoa habilitada na téc-nica. Também, a junta pode ser proporcionada em uma ranhura do flange,para proporcionar uma fenda, fratura ou abertura através da qual o fluido épermitido vazar parcialmente para ajudar a Iubrificar a unidade de acopla-mento.

Várias juntas de vedação podem ser usadas para cortar a velo-cidade do fluido de modo que, se o fluido vazar além de uma das vedações,é menos provável que ele vaze além da vedação seguinte. Assim, uma sériede vedações podem ser usadas e projetadas por uma pessoa habilitada natécnica.

A unidade de acoplamento giratório emprega uma técnica de"vedação", incluindo a unidade de vedação 98 e, possivelmente, outras ve-dações, para assegurar lubrificação adequada ao mesmo tempo em que seevita vazamentos externos. A técnica de vedação, que pode ser chamada deuma técnica "labiríntica", permite uma redução da pressão excessiva (pres-sões de sobrecarga) que podem ser destrutivas para a vedação tornandomais lento o deslocamento do fluido em direção às vedações, assim, aumen-tando a longevidade e a durabilidade das mesmas. Como foi descrito acima,a velocidade do fluido de lubrificação é cortada vantajosamente e diminuídaà medida que o fluido é forçado para correr em uma variedade de paredes,superfícies, marcações, juntas, ângulos, pequenas aberturas ou outros "obs-táculos", antes que ele alcance o final da unidade de acoplamento. Em umnúmero de modalidades e aplicações, uma barreira é formada pelo contatoentre a porca e a porção de flange, antes da unidade de vedação 98, paratornar o fluido mais lento e ajudar na vedação. Em algumas modalidades eaplicações, portanto, à medida que o fluido é empurrado através desses obs-táculos, ele Iubrifica o interior enquanto perde velocidade e, assim, não podeescapar ou vazar para fora do grupo ou unidade de acoplamento.

Além disso, a técnica de uso de "vedação progressiva" (uma sé-rie de pontos de vedação) acoplada com a disposição dos componentesproporciona eficiências para uma variedade de aplicações. Como citado aquiacima, a série de vedações corta "progressivamente" a velocidade do fluidoe, eventualmente, veda o fluido dentro do grupo, muito eficientemente.

Por exemplo, em situações de alta pressão, há, de preferência,dois anéis sobressalentes e dois anéis -O para vedação, após a barreiraformada pelo contato entre porca e a porção de fIange.

Deve ser notado que, dependendo da aplicação desejada, umavariedade de técnicas de vedação podem ser usadas. Quando as linhastransmitem fluido em uma dada taxa de fluxo, a técnica de vedação develidar com a velocidade de fluido; enquanto que quando há uma dada pressãode fluido constante, mas nenhum fluxo, a técnica de vedação será propor-cionada para lidar com a dada pressão.

Fazendo referência à figura 3, a quantidade de folga axial pro-porcionada para os componentes macho 36a, 36b, depende da distânciaentre as projeções 86a, 86b e das larguras das porções de flange 74a, 74b,uma vez instalados no alojamento 22. Esse conjunto de acoplamento girató-rio "duplo" proporciona vantagens com relação a sua capacidade de giro,adaptabilidade e funcionalidade.

Deve ser compreendido, quando considerando a construção e aoperação da unidade de acoplamento preferida, que os sistemas de fluidoem que o acoplamento pode ser incorporado são, freqüentemente, muitocomplexos. Desse modo, é difícil caracterizar várias propriedades - tais co-mo o regime de fluxo, a distribuição de forças e as pressões - dentro dogrupo. Muitos sistemas são dinâmicos ou semi-dinâmicos, o que ainda com-plica o assunto. Por exemplo, circuitos hidráulicos sensíveis à carga têm flu-tuações em pressão de fluido, que são rápidas e dramáticas, o que, por suavez, pode causar efeito completo dentro da unidade de acoplamento. O mo-vimento do fluido e dos componentes do grupo, bem como a pressão de flui-do e as outras restrições externas sobre as linhas, resultam em vários coefi-cientes de atrito, por exemplo, entre os componentes do grupo. A interaçãodos componentes do grupo é grandemente dependente de uma variedadede fatores complexos, inter-relacionados.

Deve ser compreendido também que o acopiamento giratórionão requer mancais de esferas, mancais de agulhas ou mancais de roletes.Esses mancais baseados na forma apresentam algumas desvantagens, es-pecialmente em aplicações em maquinária dinâmica para trabalhos pesados.O acoplamento giratório, de preferência, inclui mancais de fluido, isto é, ofluido lubrificante, e pode incluir, também, mancais de materiais, tais como oanel deslizante. Deve ser notado que os mancais de fluido e os mancais demateriais não impedem as superfícies de alto suporte dos componentes doacoplamento e, assim, são preferidos.Materiais

Os componentes mencionados acima do conjunto de acopla-mento giratório 20 podem ser construídos usando uma variedade de materi-ais. Aço inoxidável, titânio, alumínio, entre' outros metais, podem ser empre-gados para fabricar um ou todos os componentes. Também, polímeros re-forçados extrudados podem ser usados para alguns componentes, quandoapropriado.

O conjunto de acoplamento giratório de acordo com as modali-dades preferidas da presente invenção apresenta numerosas vantagens. Oconjunto permite reagrupar um agrupamento de encaixes e linhas em umajunta dinâmica; capacidade de giro multifuncionalmente; adaptação a diver-sas e especiais restrições sobre as linhas e seus agrupamentos; fornecimen-to de segurança aumentada ao se permitir que linhas e outros componentesse movam em lugar de se tornarem danificados ou rompidos; e tendo umdesenho simples e robusto para fabricação, instalação e manutenção efici-ente e de baixo custo.

Deve ser compreendido, também, que a presente invenção nãoestá limitada às modalidades preferidas aqui descritas, mas o escopo do quefoi realmente inventado inclui muitas variações para as modalidades e vari-antes descritas e ilustradas.

Claims (35)

1. Conjunto de acoplamento giratório para proporcionar uma co-nexão girável entre pelo menos um par de linhas contendo um fluido, o con-junto de acoplamento giratório compreendendo:um alojamento tendo superfícies externas;um elemento de retenção para reter o alojamento enquanto coo-pera com as superfícies externas para permitir que o alojamento gire em tor-no de pelo menos um eixo geométrico;em que o alojamento tem um furo atravessante para cada par delinhas, cada furo tendo primeira e segunda aberturas, a primeira aberturapermitindo que o fluido circule através de uma das linhas; epelo menos um componente macho instalável dentro de cadafuro do alojamento para ser nele girável e impedir vazamento externo dofluido, um dos pelo menos um componentes machos tendo uma porta conec-tável à outra das linhas na segunda abertura e tendo uma canalização quepermite ao fluido circular entre o par de linhas.

2. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 1, em que cada componente macho é instalável e girável removivel-mente dentro do furo correspondente em torno de um eixo geométrico Iongi-tudinal do componente macho.

3. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 2, em que cada componente macho é apoiável em superfícies inter-nas do furo correspondente.

4. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 3, ainda compreendendo pelo menos uma unidade de acoplamento,cada unidade de acoplamento estando associada com um dos referidos fu-ros e compreendendo um correspondente de pelo menos um componentemacho instalável, removivelmente, dentro do referido furo, cada unidade deacoplamento ainda compreendendo uma porca fixável ao alojamento e cir-cundando o componente macho correspondente, para restringir radial e axi-almente o referido componente macho correspondente, de modo que o refe-rido componente macho correspondente é girável somente em torno de seueixo geométrico longitudinal.

5. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 4, em que a porca de cada unidade de acoplamento compreende umaprojeção que se estende através da segunda abertura e sendo afixável den-tro do furo correspondente do alojamento.

6. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 5, em que, para cada unidade de acoplamento, o componente machocompreende uma porção de espiga e uma porção de flange se estende radi-almente da mesma, a porção de flange sendo oposta à porta e sendo apoiá-vel cooperativamente em pelo menos uma superfície radial do furo corres-pondente do alojamento e em que a projeção da porca restringe axialmentea porção de flange do componente macho dentro do furo.

7. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 6, em que cada unidade de acoplamento ainda compreende uma uni-dade de vedação disposta entre a porca e a porção de espiga.

8. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 7, em que cada unidade de acoplamento ainda compreende um cur-sor de redução de atrito, disposto entre a porca e a porção de flange.

9. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 6, em que, em cada unidade de acoplamento, o flange do componen-te macho e as superfícies radiais do furo correspondente do alojamento seapoiam para permitir um vazamento, de modo que o fluido é parcialmentevazado entre o componente macho e as superfícies radiais , assim, Iubrificandoo componente macho para facilitar a sua rotação dentro do alojamento.

10. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 6, compreendendo uma pluralidade dos referidos furos e uma plurali-dade correspondente dos referidos subconjuntos de acoplamento, assim,conectando uma pluralidade dos referidos pares de linhas.

11. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 6, em que cada furo do alojamento é ainda definido por uma superfí-cie de batente voltada para a projeção da porca da unidade de acoplamentocorrespondente para alojamento do flange entre elas.

12. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 11, em que a superfície de batente e a projeção da porca definem en-tra elas uma quantidade de folga axial para a porção de flange.

13. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi- cação 11, em que a superfície de batente é integral com o alojamento.

14. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 11, em que, sob pressão de fluido, o flange comprime diretamentecontra a projeção da porca e está em relação espaçada com a superfície debatente.

15. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 11, em que, sob pressão de fluido, a projeção da porca e o flange secontatam para formar uma barreira de fluido para impedir o vazamento defluido.

16. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi- cação 11, em que a superfície de batente compreende uma seção afuniladaabertamente.

17. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 11, em que, em cada unidade de acoplamento, o pelo menos umcomponente macho compreende um par de primeiro e segundo componen- tes macho, sendo conectáveis, respectivamente, às linhas.

18. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 17, em que os primeiro e segundo componentes macho está em umaconfiguração oposta de modo a proporcionar a superfície de batente um pa-ra o outro.

19. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 1, em que o pelo menos um componente macho, instalável removi-velmente dentro de cada furo, compreende um par de primeiro e segundocomponentes macho.

20. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi- cação 19, em que os primeiro e segundo componentes macho são co-axiaise são giráveis com relação ao alojamento em torno de um eixo geométricolongitudinal do par de componentes macho.

21. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 19, em que o furo do alojamento e as canalizações dos primeiro e se-gundo componentes macho são co-axiais.

22. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 1, em que as superfícies externas do alojamento são esféricas paracooperação com o elemento de retenção, a fim de permitir que o alojamentogire no mesmo.

23. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 22, em que o elemento de retenção compreende um anel de mancaitendo superfícies esféricas internas para cooperação com as superfícies es-féricas externas do alojamento.

24. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 23, em que o elemento de retenção ainda compreende uma braçadei-ra presa ao anel de mancai.

25. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 1, em que as superfícies externas do alojamento compreendem umelemento circular de acasalamento em torno da periferia do alojamento paracooperação com o elemento de retenção, de modo que pelo menos um eixoem torno do qual o alojamento gira é um eixo geométrico simples.

26. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 25, em que o elemento circular de acasalamento é uma crista circulare o elemento de retenção compreende uma ranhura circular para acasala-mento com a crista circular.

27. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 26, em que cada componente macho é girável dentro do furo corres-pondente em torno de um eixo geométrico longitudinal do componente ma-cho e o eixo geométrico simples em torno do qual o alojamento gira é parale-lo ao referido eixo geométrico longitudinal.

28. Conjunto de acoplamento giratório para fornecimento de umaconexão girável entre pelo menos um par de linhas contendo fluido, o con-junto de acoplamento giratório compreendendo:um alojamento tendo superfícies esféricas externas;um elemento de retenção para reter o alojamento enquanto coo-perando com as superfícies externas para permitir que o alojamento girar emtorno de pelo menos um eixo geométrico;em que o alojamento tem um furo atravessante para cada par delinhas, cada furo tendo primeira e segunda aberturas, a primeira aberturapermitindo que o fluido circule através dela de uma das linhas; epelo menos um componente macho instalável dentro de cadafuro do alojamento e sendo cooperante para impedir vazamento externo dofluido, um de pelo menos um componente macho tendo uma porta conectá-vel à outra das linhas na segunda abertura e tendo uma canalização quepermite ao fluido circular entre o par de linhas.

29. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 28, em que cada componente macho é instalável, removivelmente, egirável dentro do furo correspondente do alojamento.

30. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 28, em que cada componente macho é girável dentro do furo corres-pondente em torno de um eixo geométrico longitudinal do componente ma-cho.

31. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 30, ainda compreendendo, em associação com cada componentemacho, uma porca fixável no alojamento e circundando o componente ma-cho para radial e axialmente restringir o componente macho, de modo que ocomponente macho seja girável somente em tomo do seu eixo geométricolongitudinal.

32. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 28, em que o pelo menos um componente macho instalável dentro decada furo do alojamento compreende um par de primeiro e segundo compo-nentes macho.

33. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 32, compreendendo uma pluralidade dos referidos furos e uma plura-lidade correspondente do referido para de primeiro e segundo elementosmacho, assim, conectando uma pluralidade dos referidos pares de linhas.

34. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 32, em que o primeiro e o segundo componentes macho de cada parsão co-axiais e são giráveis com relação ao alojamento em torno de um eixogeométrico longitudinal do par de componentes macho.

35. Conjunto de acoplamento giratório de acordo com a reivindi-cação 28, em que o elemento de retenção compreende um anel de mancaitendo superfícies esféricas internas para cooperar com as superfícies esféri-cas externas do alojamento.