BRPI0805990A2 - anel de compensação hidrodinámico para máquinas centrìfugas rotativas - Google Patents
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Abstract
ANEL DE COMPENSAçãO HIDRODINáMICO PARA MáQUINAS CENTRIFUGAS ROTATIVAS. A presente invenção trata de um anel de compensação para dispositivos de máquina de lavar, que pode ser usado em máquinas de eixos vertical e horizontal, o qual se dispõe rematando a cesta de lavagem, para compensar as forças de desbalanceamento causadas pelo acúmulo de objetos que estão sendo lavados na dita cesta de lavagem. Portanto, a invenção ilustra um anel de compensação inovador, com uma disposição que alterna lâminas curvas positivas e negativas, assim como, lâminas curvas e retas, que em combinação com as diferentes alturas das lâminas reduz o tempo e a amplitude das vibrações do estado transitório, dessa forma, possibilitando o giro da cesta de lavagem em velocidades mais altas e reduzindo o ciclo centrífugo, ao mesmo tempo em que aumenta a força centrífuga aplicada aos objetos que estão sendo lavados, o que proporciona uma melhor secagem das roupas, resultando em economia de energia.
Description
"ANEL DE COMPENSAÇÃO HIDRODINÂMICO PARA MÁQUINAS CENTRÍFUGAS ROTATIVAS".
Antecedentes da Invenção
Todos os usuários de máquinas de lavar, emdeterminadas ocasiões, já perceberam que tal dispositivo,enquanto está em funcionamento nos ciclos de centrifugaçãoou de secagem, passa por uma vibração extrema, que pode atédeslocar o referido dispositivo (a vibração faz com que ele"caminhe"). Isso ocorre devido às diferentes formas edensidades das roupas ou objetos que estão sendo lavados,que, após o ciclo de lavagem e a drenagem da cesta delavagem, tendem a ficarem unidos e acumulados em algumponto da referida cesta de lavagem, causando umdesbalanceamento. Esse problema também se deve à introduçãode objetos grandes e pesados na cesta de lavagem, tal como,de calçados. Após o ciclo de lavagem e a drenagem doliquido de lavagem da cesta, os calçados ficam no fundo dareferida cesta e provocam um grande desbalanceamento, oqual gera uma indesejada tensão nos componentes da máquinade lavar, um barulho excessivo e "caminhadas" freqüentes.As cargas dinâmicas criadas pela vibração excessiva tambémdesgastam e danificam os componentes da máquina de lavar.
Portanto, devido aos motivos acima mencionados e a algunsoutros que alguém especializado na técnica possa distinguir, as forças centrífugas geradas pelos obj etospara lavar dentro da mencionada cesta de lavagem devem serbalanceadas. Diversas soluções foram desenvolvidas paraesse problema: a técnica anterior apresenta o uso dos anéisde compensação, que são anéis vazados, colocados na partesuperior da cesta de lavagem. Esses anéis atuam como umcontrapeso à carga das roupas, porque, dentro do anel outoróide, existe algum tipo de esfera liquida ou sólida queadota uma posição antagonista às forças centrífugas criadaspela posição adotada pelos objetos para lavar, balanceando,assim, a cesta. Por exemplo, a patente U.S. No. 4.044.026,concedida a Hayashi e outros, descreve um anel decompensação colocado na parte superior da cesta de lavagem,a qual é enchida com o liquido, que é separado em câmarasatravés de uma série de divisões, uma vez o ciclo desecagem tenha se iniciado para os objetos a serem lavadospor rotação. Dispor de abas quadradas nas divisões quemantêm o liquido separado quando a cesta de lavagem gira,apresenta a inconveniência de produzir uma vibraçãoindesejada durante o ciclo transitório do sistema, nãopermitindo velocidades de centrifugação maiores, que sãoimportantes para a secagem em menor periodo de tempo. Outroexemplo de um anel de compensação é descrito na patenteU.S. No. 5.782.110, concedida a Do Weon Kim, que descreveum anel de compensação colocado acima da cesta de lavagem.
O anel de compensação tem, por dentro, três trilhos dediferentes proporções e com larguras de trilho diferentes,que alojam esferas de aço imersas em óleo. O diâmetro dasesferas de aço corresponde à largura de trilho onde elassão colocadas, desse modo, existem três diâmetros deesferas de aço diferentes, variando do menor ao mais largo,na direção da parte externa. Uma vez que o ciclo centrifugoé estabelecido, as esferas de aço confrontam as cargas dedesbalanceamento, balanceando, assim, a cesta de lavagem,enquanto a mesma está girando. Embora o inventor dodocumento acima mencionado reivindique que a sua invençãopermite que a cesta de lavagem gire em altas velocidades, aconstrução do referido anel de compensação é muitocomplicada e dificil de montar, requerendo muitas peças eum fluido especial, ficando, desse modo, muito dispendiosa.
Um dos objetivos da presente invenção é produzirum anel de compensação que não empregue um fluidodispendioso, que seja fácil de fabricar, reduza a vibraçãogerada no ciclo de transição, funcione sob altasvelocidades, e que possa ser adaptado, preferivelmente, adiferentes tipos de cestas de lavagem das máquinas de lavarde eixo vertical, mas, sem excluir as aplicações de eixohorizontal.
Breve Descrição dos Desenhos
A Figura 1 é uma vista esquemática de uma máquinade lavagem secundária.
A Figura 2 é um diagrama do paraboloide gerado aosubmeter um cilindro de água a uma força centrifuga.
A Figura 3 é um diagrama do paraboloide de umanel de compensação, com cesta desbalanceada.
A Figura 4 é um diagrama da trajetória de umaparticula ou gota d'água, enquanto é submetida a uma forçacentrifuga.A Figura 5 é um diagrama da tra j etória de umapartícula ou gota d'água dentro de um anel de compensaçãoque é submetido a uma força centrífuga.
A Figura 6 é um diagrama de corpo livre da partícula ou gota d'água, submetida a uma força centrífugadentro de um anel de compensação.
A Figura 7 é uma vista esquemática de um anel decompensação com lâminas radiais, no qual o fluxo de águaatravés das lâminas é visualizado.
A Figura 8 é uma vista isométrica explodida doscomponentes do anel de compensação.
A Figura 9 é uma seção transversal do anel decompensação, conforme mostrado na técnica anterior.
A Figura 10 é uma vista secundária isométrica de uma seção do anel de compensação com lâmina curva.
A Figura 11 é uma seção transversal do anel decompensação, apresentando uma lâmina levantada.
A Figura 12 é uma seção transversal explodida doanel de compensação, apresentando uma lâmina abaixada comseu complemento de lâmina.
A Figura 13 é uma vista secundária de uma seçãodo anel de compensação, apresentando uma lâmina abaixada.
A Figura 14 é uma vista secundária de uma seçãodo anel de compensação, apresentando uma lâmina abaixada e um detector.
A Figura 15 é uma vista secundária explodida deuma seção do anel de compensação, apresentando uma lâminaabaixada e um detector.A Figura 16 é uma vista secundária explodidaisométrica de uma seção do anel de compensação.
A Figura 17 é uma vista secundária isométrica daseção do anel de compensação.
A Figura 18 é uma vista superior de um segmentoda base de um anel de compensação, apresentando lâminascurvas positivas e negativas.
A Figura 19 é uma vista superior de um segmentoda base de um anel de compensação, apresentando lâminascurvas positivas e retas.
A Figura 20 é um diagrama completo do ladofrontal da máquina de lavar.
A Figura 21 é um diagrama completo do ladolateral esquerdo da máquina de lavar.
Descrição Detalhada da Invenção
Base Teórica
O sistema proposto na figura 1 representa umdiagrama de uma máquina de lavagem secundária (17), quecompreende um tubo (13), o qual contém uma cesta de lavagem(12). No fundo do tubo (13) existe uma abertura bem no seucentro, através da qual passa um eixo de rotação vertical.
A referida abertura permite que passe um eixo detransmissão (14), que é acoplado ao fundo da cesta (12), afim de transmitir o movimento rotacional à referida cesta(12). O eixo de transmissão (14) é propelido por um motor,que é montado abaixo do tubo (13) . Em uma modalidadepreferida, o eixo do rotor do referido motor é paralelo aoeixo de transmissão (14) . Esses componentes são. acopladosatravés de uma polia e uma esteira sem fim. Em outramodalidade, o eixo do rotor do motor pode ser coincidente ecolinear com o eixo vertical do eixo de transmissão (14); otubo (13) é suportado por uma suspensão (11), consistindode um jogo de hastes (19) que, na sua parte inferior,consiste de um amortecedor de choque (18), sendo fixada nofundo do tubo (13), e na parte superior é suportado peloalojamento da máquina de lavar (não mostrado). A cesta (12)é encimada pelo anel de compensação (10) que atua paracontrabalançar o desbalanceamento causado pela carga (15)representada neste diagrama, isto é, os objetos que estãosendo lavados que, após o ciclo de lavagem, não sedepositam de maneira uniforme no fundo da cesta (12) ,fazendo, desse modo, com que o sistema se desequilibre eproduza barulho, vibração excessiva, deslocamento erráticoda máquina de lavar (a máquina "caminha") , e cause, até, afalha de um elemento do sistema. Assim sendo, para simularo desbalanceamento provocado pelas roupas, uma carga (15) écolocada na cesta (12) e, logo em seguida, a cesta é girada.
Após drenar o liquido de lavagem do tubo (13) nociclo de secagem, o anel de compensação (10) deve ser capazde opor-se à carga de desbalanceamento, conseqüência dodepósito dos obj etos que estão sendo lavados no fundo dacesta (12). A fim de secar eficientemente os objetos queestão sendo lavados, o movimento centrifugo em uma alta rpmou em velocidades angulares maiores se faz necessário,desse modo, o motor da máquina de lavar será ativado pormenos tempo, o que irá produzir um ciclo centrifugo menor,e, assim, irá poupar energia devido basicamente a doisconceitos: primeiro, o motor da máquina de lavar é ativadopor menos tempo; segundo, graças à força centrifuga maioraplicada aos obj etos contidos na cesta de lavagem, maiságua é retirada deles e os objetos ficam mais secos.Portanto, quando uma máquina de secagem é usadasubseqüentemente à secagem da umidade restante nas roupas,a referida máquina de secagem irá requerer menos consumo deeletricidade ou gás combustível. No entanto, à medida que avelocidade aumenta, as freqüências de excitação podem criaruma amplitude maior da vibração (que pode provocar o choqueentre o tubo (13) e o tubo (12) , fazendo com que a máquinade lavar "caminhe" ou causar outros danos subseqüentes), eespiral de ondulação ou logaritmica.
A Figura 2 mostra a parabolóide (16), a qual éformada ao girar um liquido dentro de um recipientecilíndrico, a parabolóide 16 sendo formada pela superfícielivre do referido liquido, enquanto o resto das moléculasocupam o volume entre a referida superfície livre delineadapela parabolóide e as paredes do recipiente. Desta figura,descobrimos que, quando um liquido é girado, ele irá sempretentar formar a referida parabolóide (16), mesmo que eleesteja encapsulado como uma espiral logaritmica ou deondulação em uma toróide de seção transversal quadrada, talcomo, um anel de compensação (10). Deve ser observado queem uma máquina de lavar, a velocidade angular rotacional cocombina com o eixo de simetria Xi - X3 do anel decompensação (10), mas, assim como o planeta Terra, o anelde compensação (10), junto com a cesta (12), tem precessãoou órbita Q sobre um eixo Xi'- X3' paralelo ao eixo desimetria que orbita ao redor do eixo co, a uma distância"e". A referida precessão tem uma determinada correlaçãocom a carga de desbalanceamento (15), porque, quanto maiorfor o desbalanceamento da cesta (12), ocorre uma distânciamaior "E". Por outro lado, a figura 3 apresenta um diagramado anel de compensação (10) com um comportamento ideal,isto é, assumindo que a carga de desbalanceamento (15) écolocada dentro da cesta (12) em um eixo vertical que seequipara com o ponto tangencial "D". O referido pontotangencial "D" representa o ponto onde a superfície livredo liquido e a base da câmara do anel de compensação (10)coincidem; por outro lado, apenas a 180° deste ponto, existeo ponto "A", onde a superfície livre e a parede superior dacâmara coincidem; como se pode observar, o volume maior doliquido fica concentrado nas cercanias do ponto "A". Alémdisso, a massa diminui à medida que . se aproxima do ponto"D", essa acomodação da massa cria um vetor de magnitudesimilar e direção oposta ao vetor criado' pela carga dedesbalanceamento na cesta (12), portanto, as forças tendema se desviar, reduzindo, assim, as vibrações causadas pelacarga de desbalanceamento (15) dentro da cesta (12). Paraestudar esse fenômeno é necessário ter um sistema de duascoordenadas. A primeira corresponde ao estado estacionario,onde a velocidade angular co é zero e se equipara ao eixo desimetria do anel de compensação (10), o referido eixo sendoconhecido como Xi - X3.
As Figuras 2 e 3 também mostram que, para oestudo do comportamento do liquido, uma hipótese éestabelecida de que não existe nenhum deslocamento axialsobre o eixo Xi - X3, porque a suspensão (11) que mantém acesta (13) diminui o referido movimento combinado com afalta de peças móveis entre a montagem da cesta (12) e otubo (13) que permitiria tal movimento. Portanto, o estudoé realizado no eixo Xx - X2' ou, para ser mais especifico,sobre o plano horizontal que contém o referido eixo Xi -X2'. Sobre este eixo localiza-se o centro de rotaçãogeométrico ou ideal "O". Da mesma maneira, sobre o mesmoeixo encontramos a precessão "O'", sobre a qual se podetraçar o diâmetro interno "Ri" do diâmetro dacircunferência da superfície livre do liquido (16), quandoo eixo horizontal que contém o eixo Xi - X2' é cruzado.
Também, isso ocorre com a distância "e" entre o eixo Xi - X3e Xi' - X3' .
Por outro lado, a figura 4 mostra uma outrapeculiaridade que requer estudo e ocorre sempre que umliquido é girado dentro de um cilindro. A força centrifugaaplicada às moléculas do liquido segue uma trajetóriaestabelecida, a referida trajetória é ilustrada na figuraacima mencionada, que descreve um diagrama da trajetória deuma gota de água inicialmente parada, e a cujo recipiente éaplicada uma aceleração angular. Assim, a gota irá deslizarno fundo de seu recipiente sobre o eixo horizontal,descrevendo uma espiral de ondulação ou logaritmicadenominada trajetória angular L®, tendo alcançado a paredeinterna com o maior diâmetro de seu recipiente. Essasinformações levam a pensar que a trajetória ótima de umagota de liquido dentro de um anel de compensação (10) não éuma linha reta entre seu ponto estacionario e a paredeinterna do diâmetro maior de seu recipiente, que éconhecido como trajetória radial Lr, mas uma curva similarà trajetória curva de formato de espiral L0 que descreve atrajetória, da qual uma gota de água alcança mais rápido aparede interna do diâmetro maior de seu recipiente,partindo do centro ou do ponto estacionario. Esse tipo detrajetória precisa ser privilegiado dentro de um anel decompensação (10). As lâminas retas (21) não proporcionam àsmoléculas de água uma direção apropriada em sua trajetóriapara a parede interna do maior diâmetro, dentro do anel decompensação (10) e, desnecessariamente, aumentam o tempo detransição entre o estado estacionario e o estado permanentesob velocidade constante. Desse modo, um projeto de lâminascom algum grau de curvatura é considerado desejável para aconstrução de um anel de compensação (10) , onde asreferidas lâminas curvas (22) ajudariam as moléculas deágua a deslocar-se mais rápido do ponto estacionario para aparede interna do maior diâmetro do anel de compensação,reduzindo, portanto, o tempo do estado de transição ebalanceando a carga (15) com uma maior velocidade e, dessemodo, diminuindo a magnitude da vibração na cesta (12) quecausa a carga de desbalanceamento (15) .A Figura 5 mostra a traj etória de uma molécula P,para o interior de um anel de compensação (10) . Pode-sevislumbrar que a molécula P parte de seu ponto estacionariojustamente no começo da curva LQ/ justamente onde ela cruzaa circunferência do raio rie, que é formado quando asuperfície livre de liquido (16) cruza com o plano formadopela parede inferior interna (33) do anel de compensação(10). A partícula inicia sua trajetória rumo à paredeinterna do diâmetro maior (31), seguindo uma curva L©,tendo em qualquer dado momento uma coordenada radial "r", e'uma coordenada angular 0, que irão sempre definir suaposição em todos os instantes. Por outro lado, a figura 6permite uma análise, através de um diagrama completo livre,da trajetória da partícula sobre a curve LQ/ onde XXN" édefinido como a força normal que precisa ser aplicada pelalâmina curva (22) , que facilita a traj etória da referidamolécula XXP" ao longo da curva L©, até que ela atinja aparede interna do diâmetro maior (31). Desse modo, um dosmaiores benefícios da lâmina curva (22) na espiral L©consiste em minimizar o tempo necessário para uma partículaliquida P, a partir de uma posição estacionaria, passarpara o estado transitório e alcançar um estado permanente.Além disso, conforme visto na figura 5, o perfil davelocidade circunferencial (38) do liquido operacionaladquire uma frente de onda plana, garantindo que todas aspartículas líquidas na mesma posição radial sejamdeslocadas de maneira homogênea, em conjunto esimultaneamente, com perda minima de energia, ao contrárioda frente não homogênea (39), adquirida pelo liquidooperacional quando uma lâmina reta (21) com trajetóriaradial Lr é usada, e que implica em uma lacuna no movimentorelativo entre as partículas P, produzindo um atritointerno maior no fluido, esforços de interrupção, e perdasde energia que, eventualmente, retardam ainda mais omovimento da partícula P, e aumentam o tempo que elaprecisa para atingir o estado permanente.
Outra questão a considerar no projeto de um anelde compensação de lâmina (10) são as correntes (29) quedevem se formar dentro do anel de compensação (10) parafazer o liquido fluir através da câmara do anel decompensação, tanto no estado transitório quanto no estadopermanente. É característica dos líquidos terem trajetóriasonduladas, devido à densidade e à coesão entre asmoléculas, por isso, quando largamos uma pedra no espelhod'água, ela forma ondas na superfície, ou quando o ar comdeterminada velocidade move por meio de atrito a superfícielivre de um espelho d'água, ele também forma ondas, talcomo as ondas do oceano. As incontáveis manifestaçõesnaturais levam a pensar que os líquidos tendem a formartrajetórias onduladas, mas não trajetórias retilineas. Paraprovar isso, uma experiência foi realizada com uma câmerade alta velocidade, a qual tira fotos de um anel decompensação transparente. Esse estudo determinou o padrãodo fluxo de um liquido dentro de um anel de compensação(10) com lâminas retas (21). Quando o estado transitório doliquido previamente parado é acelerado, ele apresenta umpadrão singular, similar às ondulações do mar. O fluidotende a subir e a descer na horizontal, isto é, para essatrajetória deve-se acrescentar um componente de ondulaçãovertical. Desse modo, um padrão tridimensional helicoidalsimilar a uma trança é produzido. Esse padrão pode ser oresultado das vibrações mecânicas às quais o anel decompensação (10) está sujeito, bem como a própria naturezados líquidos. Para obter um projeto bem sucedido para umanel de compensação (10), é aconselhável levar emconsideração esse padrão de comportamento de um liquidodentro de um anel de compensação (10), assim, as Figuras 7ae 7b apresentam a traj etória do fluido (29) similar a uma"trança". Se o comportamento do referido liquido não forestimulado, o liquido tende a colidir entre as lâminas,produzindo uma força contrária à direção da rotação do anelde compensação (10), que provoca um golpeamento constante,produzindo um estado transitório deficiente e retardado eum consumo desnecessário de energia. Entre as lâminas (21)e a parede interna de diâmetro menor (30), deve haver umaabertura (34) que permite o fluxo adequado do liquido, jáque isso ajuda o componente ondulado vertical, sem ignoraro componente horizontal, a induzir um fluxo tridimensionalhelicoidal similar a uma trança, portanto, é necessário queas lâminas (21) tenham alturas diferentes, alternando aslâminas levantadas (27) e as lâminas abaixadas (28). Aslâminas levantadas têm uma abertura menor (35) e as lâminasabaixadas têm uma abertura maior (36). Esta configuraçãovisa a reduzir a um minimo o golpeamento do fluido contraas lâminas, e se acrescentarmos uma curvatura especial àslâminas, o movimento e as trajetórias das partículas dofluido dentro de um anel de compensação (10) serão maiseficientes, assim, o tempo do estado transitório e aamplitude das vibrações produzidas durante esse tempo serãoreduzidos.
Devido às declarações acima enunciativas, mas,não 1imitativas, as equações preferidas para a curvatura L®são propostas, embora qualquer curvatura similar a umaespiral de ondulação ou logaritmica irá descrever, com umbom grau de aproximação, a curvatura das lâminas Le.
A formulação teórica da equação diferencial domovimento da partícula P, baseada no diagrama completolivre das Figuras 5 e 6 é fornecida por:
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A solução desta equação, sem levar emconsideração as perdas friccionais, é fornecida por:
Le = rie cosh (O) (B)
onde rie é o raio interno da câmara do anel de compensaçãocom uma seção transversal completamente quadrada e volumeequivalente,
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: coordenada polar angular em radianosw: velocidade angular em rad/st: tempo em segundos
Por outro lado, a velocidade radial e tangencialpara qualquer instante da trajetória é fornecida por:Vr = rw senh (O) (c)V@ = rw cosh(Q) (d)
No entanto, as experiências indicam que umaequação melhor para a trajetória da partícula P nas equações cartesianas é fornecida por:
LO(x) = a (cos (6 + <p)'+ G sen (6 + cp)) (e)LO (x) = a (sen (6 + <p) + 6 cos (6 + cp)) (f)onde:
a: constante com um valor preferido de rie;cp: ângulo de fase em radianos que define a posição radialno inicio da curva.
As equações (e) e (f) são preferidas na presenteinvenção, mas não são limitantes a um outro tipo de curvaou espiral, tal como o seguinte exemplo de função polar:
<formula>formula see original document page 33</formula>
onde:
b: constante com um valor preferido de rie edefine o inicio do traço da espiral;
k: base exponencial que varia de 0 a 3 e com umvalor preferido e ou 10, que define a curvatura da espiral;
e: número 2,718;
c: constante que varia de 0 a 3, com um valorpreferido de 2,313, e define a taxa exponencial do aumentoda ordenada.
Devido à convenção, as lâminas que seguem adireção de rotação de co, que seguem uma trajetória L0f serãoconhecidas como lâminas curvas positivas (21). De maneiraoposta, as lâminas curvas negativas (22) seguem umatrajetória negativa de L®, isto é, a equação usada paradescrever a trajetória L® é multiplicada por um de seuslados menos um, assim, a concavidade da curva é revertida eproduz uma função refletida de L©; as lâminas retas (20)são somente lâminas radiais, sem uma curvatura positiva ounegativa de L@.
A Figura 8 é uma vista isométrica explodida doanel de compensação (10) que mostra seus elementos básicos.A base (37) aloja as lâminas (21), (22) ou (23), em todasas suas configurações ou combinações. A referida base,preferivelmente, é moldada por injeção com algumtermoplástico. A seção transversal parece um "U", suasparedes formam a parede interna do diâmetro menor (30), aparede interna do diâmetro maior (31), bem como a paredeinferior (33) . Por outro lado, a parede superior interna(32) é formada pela carcaça (26), que parece um anel deespessura uniforme, preferivelmente, também fabricado pormoldagem por injeção de um determinado termoplástico. Acarcaça (26) é unida à base, preferivelmente, através detécnicas de ultra-som, de solda rotacional ou de chapaquente ou um meio similar ou com um adesivo ou substânciaaglutinante. A vedação deve ser feita com bastante cuidado,porque a cavidade interna do anel de compensação (10) seráenchida com algum tipo de liquido operacional,preferivelmente cloreto de cálcio ou cloreto de sódio, quedeve permanecer contido. O tampão (25) é inserido no furofornecido para encher o fluido operacional do anel decompensação (10) e, na verdade, para vedar o furo acimamencionado.
A Figura 9 apresenta a seção transversal de umtípico anel de compensação (10) já existente no segmento datécnica anterior. Aqui, observamos a forma de uma lâmina(27) dentro da câmara do anel de compensação (10) dapresente invenção, que permite observar os diferentescoeficientes a serem considerados para os cálculos dovolume do líquido operacional, que variam, dependendo dascargas a serem balanceadas (15), da geometria da cesta(12), da capacidade da cesta (12), do tipo de suspensão(11), entre outros, sendo sempre uma atividade exclusiva doprojetista. O raio interno "ri", que em muitos casossobrepõe-se com o raio da parede interna do diâmetro menor(30), tem que ser considerado. Devido às exigências doproj eto, é um tanto difícil construir uma câmara com umaseção transversal totalmente retangular dentro do anel decompensação (10), portanto, é necessário avaliar o raioimaginário interno, denominado "riequivaient" ou rie. Na figura9, o raio externo "rQ" não tem quaisquer complicações. Umavez que o anel de compensação (10) tem que ser fixado porsua parede externa à parede interna superior da cesta (12),a parede interna do diâmetro maior (31) não permite que areferida parede externa do anel de compensação (10) tenhauma geometria complexa e, desse modo, limita o número deopções do projeto; portanto, recomenda-se que somente aparede interna do diâmetro maior (31) seja espessada paraformar a parede externa do anel de compensação (10) . Outroelemento a considerar quanto ao cálculo do volume doliquido operacional é a altura interna livre da câmaradentro do anel de compensação (10), que, na Figura acimamencionada, é representada pela letra "H". Com esses dados,bem como a forma das lâminas que serão usadas, a avaliaçãoe, se aplicável, o projeto das experiências a serem usadaspara determinar o volume do liquido operacional a serusado, que varia de 50 a 80% do volume total da câmarainterna do anel de compensação (10), podem prosseguir.
A Figura 10 apresenta uma vista secundáriaisométrica da geometria interna de uma lâmina curvapositiva (22). Essa denominação é tirada da direção derotação co da cesta (12), na forma enunciativa, paradescrever a modalidade preferida da presente invenção, masnão limitativa à esta peculiaridade. As lâminas positivas(22) se originam na parede interna do diâmetro menor (30) ese estendem seguindo a curva L© para a parede interna dodiâmetro maior (31), deixando um espaço vertical (39) entrea lâmina curva positiva (22) e a parede interna do diâmetromaior (31) . Na modalidade preferida da presente invenção,todas as lâminas (21), (22) ou (23) têm a mesma altura quea base do anel de compensação (37) , para facilitar suafabricação; além disso, todas as lâminas (21), (22) ou(23) , na sua parte inferior, coincidem com a parede internainferior (33), delimitando, assim, o fluxo do liquidooperacional, seja pelos lados das referidas lâminas (21) ,(22) ou (23) ou pela parte superior, no caso das lâminasabaixadas (28) .As Figuras 11 e 12 apresentam uma seçãotransversal do anel de compensação (10) , onde aconfiguração de uma lâmina levantada (21) pode ser vista, eque obstrui o fluxo do liquido da parede interna inferior(33) para a parede superior interna (32), ela se originandoa partir da parede interna do diâmetro menor (31) eseguindo a curva L0, deixando um espaço vertical (39) entrea lâmina levantada (27) e a parede interna do diâmetromaior (30). O referido espaço vertical (39) permite o fluxovertical da corrente vertical ondulada do liquidooperacional para o interior da câmara interna do anel decompensação (10) . Na modalidade preferida da invenção, alâmina levantada (27) é formada por uma lâmina abaixada(28) que pode ter a forma das lâminas (21), (22) ou (23),cuja altura é limitada pela facilidade de fabricação para aaltura da base (37) do anel de compensação (10). Sua alturaé complementada com uma protuberância formada pelo ladoinferior da carcaça (26). A referida protuberância éconhecida como um complemento da lâmina (38), e sua seçãotransversal pode ter a forma das lâminas (21), (22) ou(23) , portanto, o lado superior da lâmina (28) se conectacom o lado inferior do complemento da lâmina (38), formandouma barreira com o piso na parede interna inferior (33) e oteto na parede superior interna (32). Em uma modalidadealternativa, o complemento da lâmina (38) pode ser maiscurto, para permitir a passagem do liquido operacionalatravés da parte superior da lâmina (28), para permitir queo liquido operacional flua em seu componente horizontal. 0mesmo efeito ou um efeito muito similar pode ser obtidoconstruindo as lâminas (28) de, pelo menos, dois tamanhosdiferentes, ou construindo o complemento da lâmina (38) em,pelo menos, dois tamanhos diferentes; ou removendo-ascompletamente do lado inferior da carcaça (2 6) para darespaço para as lâminas estendidas (28) , ou por umacombinação das opções acima mencionadas, que deverão seraqui consideradas inteiramente incorporadas comoreferência, isto é, como a modalidade preferida dainvenção. As lâminas (27) bloqueiam completamente ocomponente horizontal do fluxo do liquido operacional,entendendo que, em uma modalidade alternativa, as lâminaslevantadas (27) permitem que o fluxo do liquido operacionaltenha um componente horizontal tendo uma abertura (35)entre a lâmina levantada e a parede superior interna (32),ou entre o complemento da lâmina (38) .
A Figura 13 mostra uma vista secundária da seçãodo anel de compensação (10), que permite avaliar aconfiguração de uma lâmina (28). É evidente que a referidalâmina (28) tem a mesma altura que a base (37) do anel decompensação (10), esta Figura mostra uma lâmina que seorigina da parede interna do diâmetro maior (31) e segue aforma de ~L© para a parede interna do diâmetro menor (30) ,sem tocá-la. Entre o lado vertical da referida lâmina (28)e a parede interna do diâmetro menor (31) existe um espaço(34); a lâmina (28), em virtude de ter a mesma altura que abase (37) do anel de compensação (10), cria uma abertura(36) entre o lado superior da lâmina (28) e o lado superiorinterno (32), desse modo, as aberturas (34) e (32) permitemao fluxo do liquido operacional ter componentes horizontale vertical, respectivamente.
As Figuras 14, 15, 16 e 17 permitem entender amontagem da base (37) com a carcaça (26). Para facilitar amontagem da base (37) com a carcaça (26), um detector (40)foi projetado em um modo descritivo, porém, não limitativo,o qual, a fim de descrever a maneira ótima de executar ainvenção, consiste de um par de paredes gravadas em relevo(40) na parede inferior interna (32), que podem ser vistasnas figuras 14 e 15. As referidas paredes gravadas oudetector (40) consiste de um recesso com um conduto queforma um VY", que aparece invertido nas figuras acimamencionadas. Devido ao fato do recesso ser amplo, elepermite a localização e orientação da parte superior dalâmina (28). Isso permite que a carcaça (26) sempremantenha uma posição correta com a base (37) na hora damontagem, o que é apresentado nas figuras 16 e 17,evitando, desse modo, erros de localização que podem provocar um funcionamento deficiente do anel de compensação(10) .
As Figuras 18 e 19 são úteis para identificar osdiferentes tipos de lâminas (21), (22), (23), uma vez que abase (26) pode alojar diferentes tipos de lâminas. Atécnica anterior descreve disposições das lâminas retasradiais. Conforme discutido no capitulo referente aosantecedentes da invenção, bem como na formulação teórica,essas disposições não são desejáveis. Assim, a figura 18apresenta a modalidade preferida da invenção consistindo deuma disposição das lâminas curvas positivas (22) com aslâminas curvas negativas (23), com seus respectivosafastamentos (34) e (39). A Figura 19 apresenta uma modalidade alternativa da invenção, com uma disposição daslâminas curvas positivas (22) com as lâminas retas (21),por causa da direção de rotação da cesta (12) . É evidentepara um especialista na técnica que se a cesta (12) girarna direção oposta, as lâminas curvas negativas (23) poderãoalcançar um resultado melhor do que as lâminas curvaspositivas (22) .
A Figura 20 mostra um diagrama completo quedemarca a velocidade angular da cesta (12), medida emrotações por minuto (rpm), versus a vibração pico a pico,conforme medida no lado frontal da carcaça da máquina delavar. Para este gráfico, o limiar para detectar a"caminhada" é próximo de 1 mm, isto é, para uma determinadavelocidade angular, se a vibração pico a pico for acima de1 mm, a máquina de lavar irá tender a se moveraleatoriamente em alguma direção. Esse gráfico tambémmostra as vibrações obtidas enquanto se usam diferentesdisposições do anel de compensação (10) , usando a mesmamáquina de lavagem secundária (17), com a mesma carga dedesbalanceamento (15) . Diversos anéis de compensação (10)com diferentes configurações internas foram usados. Para acurva "AO" representada pela linha pontilhada , elesrepresentam a linha de referência, isto é, um anel decompensação convencional (10) que emprega lâminas radiaisretas (21) foi usado. Observe que abaixo de 100 rpm existeum pico maior do que 2 mm, posteriormente, acima de 600rpm, a vibração se separa das outras curvas, isso indicandoque o projeto de um anel de compensação convencional nãosuporta uma rpm alta. Como o gráfico mostra, acima de 800rpm existe uma diferença de aproximadamente 1 mm do restodas curvas, além disso, ao chegar perto de 900 rpm, há umpico maior do que 3 mm, demonstrando, assim, a incapacidadedesse tipo de anéis de compensação (10) em compensar ascargas (15) nas velocidades acima de 600 rpm.
Por outrO lado, a curva "A2" representada pela linha tracejada,tem uma disposição de doze lâminas curvas positivas (22)alternadas com doze lâminas retas (21) . Essa disposiçãodiminui sensivelmente a vibração quando comparada à linhade referência "AO". Isso demonstra que as moléculas "P",graças à curvatura das lâminas (22), movem-se mais rápido apartir de um estado estacionário para a parede interna dodiâmetro maior (31), assim, é possível se deduzir que oestado transitório é mais curto (levando em conta aaceleração constante) , e as vibrações são de menoramplitude (perto de 1 mm) , portanto, um comportamentoaceitável é alcançado entre 600 e 850 rpm. Isso tambémaparece no gráfico da curva "A3" na figura 20, representadopor uma linha continua -, a qual descreve um comportamento similar à curva "A2", e corresponde a umasegunda configuração preferida do anel de compensação comdoze lâminas curvas positivas (22) e doze lâminas radiaisretas (21) .A Figura 21 apresenta um outro diagrama completopara o lado lateral esquerdo da máquina de lavar. Para essamedição, o limiar da "caminhada" é perto de 1,4 mm davibração pico a pico. Como o presente diagrama mostra, astrês curvas "AO", "A2" e "A3" têm um comportamento similarde 0 a 720 rpm. Acima dessa última velocidade angular, "AO"começa a ser maior do que "A2" e "A3", e aumenta para 800rpm, com um pico maior do que 3,5 mm próximo de 900 rpm,isto é, quase 2 mm a mais que "A2" ou "A3". Além disso, deuma análise do diagrama completo acima mencionado, pode-seinferir que os anéis de compensação convencionais (10) daslâminas radiais retas (21) não são adequados para a rpmalta, porque, à medida que a rpm aumentava, sua capacidadede balanceamento era seriamente degradada, o que não é ocaso com as configurações propostas no presente.
Deverá ser observado que as modalidades descritasna presente invenção não devem ser interpretadas de modolimitativo, uma vez que as mesmas simplesmente ilustram amelhor maneira de executar a referida invenção, e quediversas modificações e variações poderão ser imaginadaspor um especialista versado nesta técnica, as quais nãodeverão ser consideradas fora do escopo de proteção dasreivindicações seguintes.
Claims (13)
1. Dispositivo de máquina de lavar, caracterizadopelo fato de consistir de um tubo de rotação concêntrica, oquax aioja os objetos que estão sendo lavados, dito tubosendo acoplado mecanicamente a um motor e sendo rematadopor um anel de compensação; dito anel de compensaçãoconsistindo de:a) um fluido operacional;b) uma base;c) uma carcaça;d) uma série de lâminas curvas;e) um afastamento vertical entre as lâminas e as paredesinternas, o que permite ao fluxo do líquido operacional terum componente vertical;f) uma série de lâminas levantadas;g) uma série de lâminas abaixadas que se alternam com aslâminas levantadas.
2. Dispositivo para lavagem de roupas, conformedescrito na reivindicação 1, em que o dito anel decompensação é caracterizado pelo fato de que as ditaslâminas curvas seguem a equação descrita por Le.
3. Dispositivo para lavagem de roupas, conformedescrito na reivindicação 1, em que o dito anel decompensação é caracterizado pelo fato de que as ditaslâminas curvas são consideradas positivas em relação àdireção de rotação co.
4. Dispositivo para lavagem de roupas, conformedescrito na reivindicação 1, em que o dito anel decompensação é caracterizado pelo fato de que as ditaslâminas curvas são consideradas negativas em relação àdireção de rotação, o que corresponde a uma inversão dacurva L0 ou a uma multiplicação aritmética por -1.
5. Dispositivo para lavagem de roupas, conformedescrito na reivindicação 1, em que o dito anel decompensação é caracterizado pelo fato de que as ditaslâminas levantadas apresentam um afastamento que permite aofluxo do liquido operacional ter um componente horizontal.
6. Dispositivo de máquina de lavar, caracterizadopelo fato de consistir de um tubo e de uma cesta de rotaçãoconcêntrica que aloja os objetos que estão sendo lavados;dita cesta sendo mecanicamente acoplada a um motor e sendorematada por um anel de compensação, dito anel decompensação consistindo de:a) um fluido operacional;b) uma base;c) uma carcaça;d) uma série de lâminas curvas;e) uma série de lâminas retas que se alternam com aslâminas curvas;f) um afastamento vertical entre as lâminas e as paredesinternas, o que permite ao fluxo do liquido operacional terum componente vertical;g) uma série de lâminas levantadas;h) uma série de lâminas abaixadas que se alternam com aslâminas levantadas.
7. Dispositivo para lavagem de roupas, conformedescrito na reivindicação 6, em que o dito anel decompensação é caracterizado pelo fato de que as ditaslâminas curvas seguem a equação descrita por L@.
8. Dispositivo para lavagem de roupas, conformedescrito na reivindicação 6, em que o dito anel decompensação é caracterizado pelo fato de que as ditaslâminas curvas são consideradas positivas.
9. Dispositivo para lavagem de roupas, conformedescrito na reivindicação 6, em que o dito anel decompensação é caracterizado pelo fato de que as ditaslâminas curvas são consideradas negativas.
10. Dispositivo para lavagem de roupas, conformedescrito na reivindicação 6, em que o dito anel decompensação é caracterizado pelo fato de que as ditaslâminas levantadas apresentam um afastamento que permite aofluxo do liquido operacional ter um componente horizontal.
11. Dispositivo de máquina de lavar,caracterizado pelo fato de consistir de um tubo e de umacesta de rotação que aloja os objetos que estão sendolavados; dita cesta sendo mecanicamente acoplada a um motore sendo rematada por um anel de compensação, dito anel de compensação consistindo de:a) um fluido operacional;b) uma base;c) uma carcaça;d) uma série de lâminas curvas positivas;e) uma série de lâminas curvas negativas que se alternamcom as lâminas curvas positivas;f) um afastamento vertical entre as lâminas e as paredesinternas, o que permite ao fluxo do liquido operacional terum componente vertical;g) uma série de lâminas levantadas;h) uma série de lâminas abaixadas que se alternam com aslâminas levantadas.
12. Dispositivo de lavagem de roupas, conformedescrito na reivindicação 11, em que o dito anel decompensação é caracterizado pelo fato de que as ditaslâminas curvas seguem uma trajetória em espiral, similar àinvolução de uma casa de caracol, na equação descrita por
13. Dispositivo para lavagem de roupas, conformedescrito na reivindicação 11, em que o dito anel decompensação é caracterizado pelo fato de que as ditaslâminas levantadas apresentam um afastamento que permite aofluxo do liquido operacional ter um componente horizontal.
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