BRPI1005001A2 - Dispositivo de lubrificação mínimo - Google Patents

Abstract

Dispositivo de lubrificação mínimo. A presente invenção refere-se a um dispositivo de lubrificação mínimo compreendendo um reservatório de armazenamento par um fluido lubrificante e uma bomba para o dito lubrificante, a dita bomba sendo do tipo de alta pressão com a sua porta de distribuição conectada com pelo menos um elemento modular adaptado para misturar um fluxo de ar comprimido com o dito lubrificante, o dito elemento modular apresentando um elemento misturador, alimentado com um fluxo de ar comprimido, dentro do qual uma saída de um regulador de fluxo, alimentado pelo lubrificante se originando a partir da bomba, se abre

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVA. DE LUBRIFICAÇÃO MÍNIMO". A presente invenção refere-se a um dispositivo mínio de lubrificação de ar/óleo. Mais particularmente, ela se relaciona com um dispositivo modular. A lubrificação de ar/óleo representa uma realidade relativamente recente e é o resultado da introdução de tecnologias avançadas que permitiram que a mesma fosse aplicada principalmente no campo de usinagem a seco. Ela também substitui sistemas tradicionais de pulverização devido aos seus impactos ambientais negativos. Essencialmente, a lubrificação acontece pela alimentação de um fluxo contínuo de ar que proporciona não somente um dispositivo de transporte para o óleo até o ponto de lubrificação, mas também um dispositivo de resfriamento para os membros a serem lubrifica-dos e para o sistema de lubrificação. O óleo, injetado dentro do fluxo de ar em intervalos regulares, cobre as superfícies a serem lubrificadas, desse modo reduzindo a fricção e o desgaste.

Os dispositivos de lubrificação de ar/óleo atualmente são de dois tipos. O primeiro tipo de dispositivo compreende um reservatório de óleo que é pressurizado por uma fonte de ar comprimido. O óleo pressurizado desta maneira é alimentado para uma válvula de agulha possuindo uma saída acoplada com um conduto através do qual o ar comprimido flui. O fluxo lubrificante deixando a válvula é por consequência transportado pelo ar comprimido e levado para a região de lubrificação.

Estes sistemas apresentam a deficiência de serem sensíveis à pressão presente no ponto de lubrificação no lado do usuário. A este respeito, quanto maior a pressão neste ponto, maior é a pressão do ar de transporte presente no conduto dentro do qual o óleo é liberado, com uma consequente menor quantidade de óleo injetada dentro do fluxo. Como é de conhecimento, a quantidade de óleo fluindo através de um orifício (válvula de agulha) depende da diferença de pressão entre o conduto dentro do qual o dito óleo é liberado e a pressão inicial do fluido (pressão no reservatório de óleo). Por consequência, tal tipo de dispositivo não pode ser utilizado se um usuário estiver presente no qual a pressão no ponto de liberação suporta considerável variação.

Ele também possui a deficiência de utilizar um reservatório de óleo pressurizado. Isto significa que o sistema tem que ser parado, desse modo despressurizando o reservatório, cada vez que o lubrificante tem que ser completado.

Um tipo diferente de dispositivo de lubrificação, mais adequado para estas condições variáveis de pressão, apresenta um reservatório de ar em pressão atmosférica. Uma linha de óleo deixa o reservatório para alimentar varias microbombas de deslocamento positivo operadas por ar comprimido.

Cada uma desta microbombas libera um volume preestabelecido de lubrificante para um conduto através do qual o ar comprimido flui. Desta maneira, a quantidade de lubrificante fica constante mesmo se o fluxo de ar diminuir devido a qualquer pressão em excesso surgindo na região a ser lubrificada (lado do usuário).

Estes dispositivos apresentam a deficiência de serem caros. A este respeito, cada ponto de lubrificação deve ser proporcionado com uma respectiva bomba conectada em paralelo com estes já presentes, e alimentado pelo reservatório. A bomba também é conectada com a linha de ar comprimido. Além disso, a liberação do óleo não é continua, mas pulsada.

Portanto, um objetivo da presente invenção é proporcionar um dispositivo de lubrificação de ar/óleo que represente um aperfeiçoamento em relação à técnica conhecida, enquanto ao mesmo tempo sendo menos caro e com melhor desempenho.

Estes e outros objetivos são alcançados por um dispositivo de lubrificação de ar/óleo de acordo com as instruções das reivindicações a-companhantes.

Características e vantagens adicionais da invenção serão mais aparentes a partir da descrição de uma concretização preferência, porém não exclusiva, do dispositivo de ar/óleo, ilustrada a título de exemplo não limitativo nos desenhos acompanhantes, nos quais: As figuras 1, 2 e 3 são respectivamente uma vista frontal, lateral e traseira do dispositivo da presente invenção; A figura 4 é uma vista explodida de uma bomba de alta pressão presente no dispositivo da figura 1; A figura 5 é uma seção através da bomba da figura 4;

As figuras 5A até 5D são uma série de estados operativos da bomba da figura 4; A figura 6 é uma vista explodida de um elemento modular misturador de óleo/ar da presente invenção; A figura 7 apresenta um circuito esquemático do elemento misturador modular.

Com referência às ditas figuras, estas apresentam um dispositivo de lubrificação de ar/óleo indicado como um todo pelo número de referência 1.

Ele compreende um reservatório de armazenamento de fluido lubrificante 2 suportado por uma chapa 3 junto a qual o dispositivo é fixado. O reservatório compreende um elemento (por exemplo, do tipo flutuante) para perceber o nível de fluido dentro do mesmo, e um filtro 5 associado com uma abertura 6 para alimentar lubrificante para dentro do reservatório. A chapa de fixação 3 compreende um conduto conectando uma extremidade do reservatório com a porta de sucção de uma bomba de alta pressão 6 fixada abaixo da chapa. O conduto alimenta fluido lubrificante a partir do reservatório 2 para a porta de sucção 7. A bomba 6 compreende um primeiro bloco hidráulico 6A para bombear o fluido através de um cilindro 9, e um segundo bloco pneumático 6B para operar o cilindro 9. O cilindro 9 do bloco hidráulico desliza dentro de uma câmara de compressão. A câmara de compressão 10 centralmente compreende uma porta de alimentação de fluido 11, conectada com a porta de sucção 7. A porta 11 essencialmente divide a câmara de compressão em uma primeira câmara 12a e em uma segunda câmara 12B. O cilindro 9 possui uma di- mensão transversal de modo que quando em uma primeira posição de firrr.. de curso (figura 5), uma primeira face 9A da mesma fica voltada para a porta 11, ao passo que quando em uma segunda posição de fim de curso (figura 5C) uma segunda face 9B da mesma fica voltada para a porta 11. Cada uma dentre a primeira e a segunda câmara é conectada com um elemento de controle de válvula 15 que pode ser aberto quando a pressão do óleo na câmara excede certo limite.

No exemplo, a configuração dos elementos de controle de válvula 15 compreende um assento para alojar uma esfera 13 (atuando como uma válvula) carregada por uma mola 14. A carga de mola determina a pressão na qual o fluído é expelido pela bomba de alta pressão. Neste caso, a pressão de saída é alta, entre 1.000 kPa e 10.000 kPa (10 e 100 bar). A saída de cada elemento de controle de válvula é conectada com uma linha de distribuição da bomba 18. O pistão 9 é operado por uma haste do pistão 20, na superfície da qual vários elementos de vedação 19 atuam. A operação da bomba é aparente para um versado na técnica e, portanto, não será descrita. O bloco pneumático 6B compreende uma primeira e uma segunda câmara 21 A, 21B, respectivamente, alojando um primeiro e um segundo pistões 23A, 23B. O primeiro e o segundo pistões são idênticos no exemplo e cada um compreende três regiões de seção transversal de raio máximo 24A, 24B, 24C divididas em duas regiões de seção transversal reduzida 25A, 25B. Em cada câmara 21 A, 21B, seis elementos de vedação 26 estão presentes, cooperando com os pistões para definir cinco câmaras A1 até A5, Β1, B5.

Cada pistão também define duas câmaras de extremidade adicionais A0, A6, B0, B6. As passagens P5, P6 e P7 estão presentes, conectando a câmara A3 com B3, A1 com B1 e A5 com B5, respectivamente. A câmara A1 está conectada com um conduto 31 de ar pressurizado através de uma conexão 30.

As câmaras A3 e A5 estão conectadas com as portas de descarga 32.

As passagens apresentadas esquematicamente nas figuras 5A até 5D estão presentes: a passagem P1 conecta a câmara A2 com B6, a passagem P2 conecta a câmara A4 com BO, a passagem P3 conecta a câmara B2 com AO, e a passagem P4 conecta a câmara B4 com A6. O segundo pistão 23A opera a bomba hidráulica através da haste de pistão 20. A operação da bomba é descrita nas figuras 5A até 5D. Na figura 5A, ambos os pistões estão na esquerda. Na prática, as câmaras AO e BO estão no volume mínimo.

Figura 5A - O ar comprimido penetra nas câmaras A1 e B1, conectadas com as câmaras B4 e A4. A pressão em B4 não causa que o pistão 23A se mova devido à câmara A6 já estar sob pressão. A presença de ar comprimido na câmara A4 ao invés disso pressuriza a câmara BO através de P2 com o consequente movimento do pistão 23B para a direita (figura 5B). o ar presente na mesma descarrega a través de P1 para dentro de A2, a qual está conectada com A3, e por consequência, através da porta de descarga 32A.

Figura 5B - O movimento do segundo pistão 23B pressuriza a câmara B2 e, através de P3, pressuriza a câmara AO, com o consequente movimento do pistão 23A para a direita (figura 5C). O ar presente em A6 descarrega através de P4 para dentro de B4, e então para dentro de B5, A5 e por consequência, através da porta de descarga 32B.

Figura 5C - O movimento do primeiro pistão 23A pressuriza a câmara A2 e por consequência, através de P1, pressuriza a câmara B6, com o consequente movimento do segundo pistão 23B para a esquerda (figura 5B). O ar presente em BO descarrega através de P2 para dentro de A4, e por consequência, através da porta de descarga 32B.

Figura 5D - O movimento do segundo pistão 23B pressuriza a câmara B4 e por consequência, através de P4, pressuriza a câmara A6, com o consequente movimento do primeiro pistão 23A para a esquerda (figura 5A). o ar presente em AO descarrega através de P3 para dentro de B2 e então para dentro de B3, A3 e por consequência, através da porta de descarga 32A. A operação pneumática do segundo pistão 23B causa que o pis-? tão 9 se mova por meio da haste do pistão 20, para por consequência, permitir que o fluido lubrificante seja bombeado. A bomba de alta pressão proporciona óleo pressurizado (de forma vantajosa, entre 1.000 e 10.000 kPa (10 e 100 bar)) para a linha de distribuição 18.

Abaixo da bomba, uma série de elementos modulares 50A, 50B, 50C, 50D, 50E são montados se situando um sobre o outro e fixos juntos e com a bomba por um par de parafusos passantes 61 alojados em furos de fixação proporcionados através de cada elemento modular e na bomba. A bomba possui uma superfície 70 proporcionada com um furo 18 se comunicando com uma porta de distribuição da bomba e um furo 33 se comunicando com a alimentação de ar comprimido 31.

Cada elemento modular (figura 6) apresenta uma primeira passagem 72 com o seu eixo geométrico coincidindo com o eixo geométrico do furo da bomba 33 e uma segunda passagem 73 com o seu eixo geométrico coincidindo com o eixo geométrico do furo da bomba 18. As passagens 72 e 73 são passagem diretas se abrindo para ambas as superfícies 74 e 75 do elemento modular.

Quando vários elementos modulares são fixados junto à bomba como na figura 3, as passagens 72 e 73 de cada elemento modular definem um conduto de óleo pressurizado 81 e um conduto de ar comprimido 80 conectados, respectivamente, com a porta de distribuição da bomba 6 e com uma fonte ou alimentação de ar comprimido 31. Cada elemento modular 50 extrai a partir destes condutos o ar comprimido e o óleo pressurizado requeridos para a sua operação.

Em particular, o circuito esquemático de cada elemento modular 50 é apresentado na figura 7. A partir disto, pode ser visto que o lubrificante distribuído pela bomba 6 passa através do conduto 81 até o regulador de fluxo 84, o qual regula a quantidade de óleo de entrada. O regulador de fluxo 84 apresenta um elemento de controle de váivula de agulha 84A no qual uma escala graduada 84B e um botão de operação 84C são montados. A linha de saída 90 a partir do regulador de fluxo 84 se abre em direção a um elemento de mistura 88. Ela é interceptada por um elemento de interrupção que, no exemplo, é um pistão piloto 82 acoplado com uma válvula carregada por mola 89 controlada por uma válvula solenoide 83. O conduto 90 também apresenta uma ramificação conectando o mesmo com um pistão antígoteja-mento 87 adicionalmente conectado com a alimentação de ar comprimido.

Quando o ar está presente no conduto 80, ele assume a posição apresentada pela seta F (oposta a esta ilustrada, com a mola 87A comprimida). Quando o conduto 80 está sem pressão, a mola 87A se alonga e o pistão retorna para a posição ilustrada, para puxar o lubrificante presente no conduto 90 para dentro de uma câmara 87B. O conduto 80 se comunica através da passagem 72 com um registro de ajuste de fluxo de ar 85, cuja saída se abre para o elemento de mistura 88 através de um conduto 810. O registro 85 também apresenta um elemento de controle de válvula de agulha 85A possuindo uma cabeça 85B permitindo ao mesmo ser operado.

Como no caso precedente, o conduto 810 é interceptado por um pistão piloto adicional 82 com uma válvula carregada por mola 89 também controlada pela válvula solenoide 83. O conduto de entrada 831 da válvula solenoide 83 (opcional, e não presente para o exemplo nos elementos 50D, 50E) se comunica com o conduto de ar comprimido 80. Ele está apto a se conectar com um conduto 832 controlando os pistões piloto 82 até uma linha de descarga 833 (pistões 2 abertos e linhas 86 e 810 operativas) ou para o conduto de entrada 831 (pistões 2 fechados e linhas 86 e 810 inoperantes). O elemento de mistura 88 é essencialmente um bocal que pode ser proporcionado diretamente em cada módulo 50 (figura 6), ou pode ser conectado com o respectivo módulo através dos tubos adequados de ar e de lubrificante T que o levam diretamente para próximo do ponto no qual a lubrificação é requerida. No primeiro caso, um único tubo de ar/óleo é suficiente, se estendendo a partir do módulo até a posição de uso.

Em conclusão à descrição do dispositivo, deve ser observado que se a válvula solenoide 83 estiver ausente, os furos proporcionados enV cada elemento modular 50, que se derivam a partir dos condutos 831, 832 e 833, são fechados por uma chapa 150. Neste caso, os pistões piloto 82 estão sempre em uma posição de modo a permitir que os fluidos passem para dentro dos condutos 90 e 810.

Em adição, o registro de ar 88 também poderia não ser proporcionado. Então, cada módulo poderia ser alimentado por uma fonte de ar diferente, por consequência, o conduto 80 estando ausente. A operação do dispositivo é aparente para os versados na técnica a partir da descrição anterior e é como dito a seguir. A bomba 6 pressuriza o fluido lubrificante (por exemplo, óleo), extraído a partir do reservatório 2. A bomba é operada pelo ar comprimido que é proporcionado pela fonte de ar comprimido 31. Ela alimenta tanto o ar como o óleo para cada um dos módulos 50 fixos juntos à mesma em série, através dos condutos 80 e 81 formados pelas passagens proporcionadas diretamente dentro de cada um dos módulos e acoplados por meio de gaxe-tas 73A, 73B. Os vários módulos são fixos juntos pelos parafusos 61 passando através de furos adequados 8 proporcionados em cada módulo.

Cada módulo proporciona a mistura de uma quantidade ajustá-vel de fluido pelo regulador de fluxo 84. A quantidade de ar distribuída para cada módulo também pode ser ajustada por meio do registro 85.

Desta maneira, um ajuste preciso da quantidade de óleo distribuída por cada elemento modular 50 é obtido e, por meio de um possível contador de curso para o pistão 9 da bomba 6, a quantidade de óleo alimentada para o grupo de elementos modulares ou para cada elemento individualmente testado, pode ser monitorada durante testes. A este respeito, em um estágio anterior ao uso do dispositivo, um elemento modular 50 poderia ser ativado por vez e a quantidade de óleo liberada (medida pelo contador de curso de pistão) poderia ser regulada. Desta maneira, um ajuste preciso da quantidade de óleo distribuída por cada elemento pode ser obtida, assim, combinando as vantagens de um sistema de bomba de deslocamento positivo com estas de um sistema com reservatório pressurizado.

Além disso, de forma vantajosa, a bomba 6, devido à maneira n^· qual ela é formada, tem modulação automática baseada no requerimento de lubrificante pelo grupo de elementos 50. Se não existir requerimento de lubrificante por estes elementos, ela para a operação à medida que a pressão na câmara de compressão do pistão 9 fica igual a esta presente no conduto de óleo 81. Entretanto, quando um dos módulos é ativado, a pressão do óleo em 81 diminui e então a bomba se torna ativada.

Em uma concretização aperfeiçoada, um tubo de redemoinho 900 é proporcionado no conduto 810 de cada módulo (figura 7) para regular a temperatura do ar alimentado para o bocal 88. Desta maneira, a temperatura do ar alimentado para o bocal 88 pode ser regulada por um parafuso regulador adequando. Isto permite um efeito de resfriamento válido ser obtido em adição à lubrificação.

Claims (15)

1. Dispositivo de lubrificação mínimo compreendendo um reservatório de armazenamento para um fluido lubrificante e uma bomba para o dito lubrificante, caracterizado pelo fato de que a dita bomba é do tipo de alta pressão com sua porta de liberação conectada a pelo menos um elemento modular adaptado para misturar um fluxo de ar comprimido com o dito lubrificante, o dito elemento modular apresentando um elemento misturador, alimentado com um fluxo de ar comprimido, dentro do qual uma saída de um regulador de fluxo, alimentado pelo lubrificante se originando a partir da bomba, se abre.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, em que o regulador de fluxo é um regulador de fluxo de agulha.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que a dita bomba de alta pressão é uma bomba de deslocamento positivo.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, em que a dita bomba de alta pressão está apta a proporcionar para o dito elemento modular óleo em uma pressão entre 1.000 kPa e 10.000 kPa (10 e 100 bar).

5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, em que a dita bomba de alta pressão é acionada pelo ar comprimido.

6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, em que o dito elemento modular compreende uma válvula solenoide controlando um dispositivo de interrupção para o fluxo de óleo e/ou para o fluxo de ar direcionado para o dito elemento misturador.

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, em que o dito elemento modular apresenta um registro para ajuste do fluxo de ar alimentado para o dito elemento misturador.

8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, em que o dito elemento modular apresenta um elemento antigotejamento adaptado para armazenar o óleo se o ar comprimido estiver ausente.

9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, em que o dito elemento modular compreende o dispositivo de fixação permitindo ao mesmo ser fixado junto a outros elementos modulares idênti- cos e/ou junto à dita bomba de alta pressão.

10. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações^ 1 a 9, em que o dito reservatório é montado em uma chapa compreendendo uma superfície junto à qual a dita bomba é segura, a dita superfície compreendendo um primeiro furo para alimentar óleo a partir do dito reservatório para a dita bomba.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, em que a dita bomba apresenta uma superfície junto à qual um elemento modular pode ser fixado, a dita superfície compreendendo um furo se comunicando com uma porta de distribuição da dita bomba para alimentar o óleo pressurizado para 0 elemento modular e/ou para um segundo furo para alimentar ar comprimido.

12. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, em que o dito elemento modular apresenta uma superfície adicional para fixar um elemento modular idêntico adicional, a dita superfície adicional apresentando um furo para alimentar óleo pressurizado diretamente a partir da dita bomba para o elemento modular adicional, e/ou um segundo furo para alimentar ar comprimido.

13. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, em que vários módulos fixos juntos definem um conduto de óleo pressurizado e/ou um conduto de ar comprimido conectado respectivamente com a porta de distribuição da bomba e com uma fonte de ar comprimido, cada módulo puxando ar comprimido e lubrificante pressurizado a partir dos ditos condutos.

14. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, em que a dita bomba compreende uma carcaça alojando um par de cilindros operados por ar comprimido, um dos quais é rígido com um cilindro adicional para bombear o fluido lubrificante.

15. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, em que o dito elemento modular compreende um tubo de redemoinho disposto para diminuir a temperatura do fluxo de ar com o qual o dito lubrificante é para ser misturado.