BRPI1103862A2 - dispositivo de lubrificaÇço mÍnimo melhorado - Google Patents

Abstract

Patente de Invenção:DISPOSITIVO DE LUBRIFICAÇçO MÍNIMO MELHORADO.A presente invenção refere-se a um dispositivo de lubrificação mínimo compreendendo um reservatório de armazenamento de fluido lubrificante e uma bomba para dito lubrificante, dita bomba sendo uma bomba de alta pressão com um lado de liberação conectado a pelo menos um,elemento modular disposto 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 abrese de um regulador de fluxo de agulha alimentado pelo lubrificando originando-se da bomba. O módulo compreende um dispositivo de compensador que mantém a quantidade de óleo dispensado pelo regulador de fluxo constante mesmo seta pressão no lado do usuário for alterada.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO DE LUBRIFICAÇÃO MÍNIMO MELHORADO".

A presente invenção refere-se a um dispositivo de lubrificação com ar/óleo mínimo. Mais particularmente, refere-se a um dispositivo modular.

A lubrificação com ar/óleo representa uma realidade relativa-

mente recente, e é o resultado da introdução de tecnologias avançadas que têm possibilitado que ela seja aplicada principalmente no campo de usina- gem seca. Ela também substitui os sistemas de pulverização tradicionais devido a seu impacto ambiental negativo. Essencialmente, a lubrificação ocorre alimentando um fluxo de

ar contínuo que provê não somente um meio de transporte para o óleo até o ponto de lubrificação, mas também um meio de resfriamento para as peças a serem Iubrificadas e para o sistema de lubrificação.

O óleo injetado dentro do fluxo de ar em intervalos regulares co- bre as superfícies a serem lubrificadas, reduzindo, assim, o atrito e o des- gaste.

Certos dispositivos de lubrificação de ar/óleo compreendem atu- almente um reservatório de óleo que é pressurizado por uma fonte de ar comprimido. O óleo pressurizado deste modo é alimentado a uma válvula de agulha tendo uma saída acoplada a um conduíte através da qual o ar com- primido flui.

O fluxo de lubrificante deixando a válvula é, portanto, transporta- do pelo ar comprimido e levado para a região de lubrificação. Este sistema apresenta o inconveniente de ser sensível à pressão presente no ponto de lubrificação no lado do usuário. A este respeito, quanto maior a pressão em que nesse ponto maior é a pressão do ar de transporte no conduíte no qual o óleo é liberado, com uma quantidade de óleo consequentemente menor injetada no fluxo. Como se sabe, a quantidade de óleo fluindo através de um orifício (válvula de agulha) depende da diferença de pressão entre o conduí- te no qual dito óleo é liberado e a pressão de fluido inicial (pressão no reser- vatório de óleo). Consequentemente, tal tipo de dispositivo não pode ser u- sado se um usuário estiver presente, em que a pressão no ponto de libera- ção sofre considerável variação.

Ele também tem o inconveniente de usar um reservatório de ó- Ieo pressurizado. Isto significa que o sistema tem que ser parado, despres- surizando, assim, o reservatório, cada vez que o lubrificante tem que ser completado.

Um objetivo da presente invenção é prover um dispositivo de Iu- brificação de ar/óleo que representa uma melhora sobre a técnica conheci- da, enquanto ao mesmo tempo sendo menos caro e de desempenho mais alto.

Um objetivo particular da presente invenção é prover um disposi-

tivo que possibilita a regulação mais precisa do óleo dispensado pela válvula de agulha, independentemente da pressão presente no lado do usuário.

Estes e outros objetivos são alcançados por um dispositivo de lubrificação de ar/óleo de acordo com os ensinamentos das reivindicações

anexas.

Outras características e vantagens da invenção serão mais apa- rentes a partir da descrição de uma modalidade preferida, mas não exclusi- va, do dispositivo de ar/óleo, ilustrada por meio de exemplo não Iimitante nos desenhos anexos, em que:

a figura 1 é uma vista esquemática de um dispositivo de lubrifi-

cação da presente invenção com algumas partes mostradas seccionadas;

a figura 2 é um esquema de um elemento misturador modular formando parte do dispositivo de lubrificação da presente invenção;

a figura 3 mostra uma modalidade alternativa da presente inven-

ção;

a figura 4 é uma vista em perspectiva simplificada parcialmente secional de uma modalidade diferente da invenção;

a figura 5 é uma seção através do dispositivo mostrado na figura

4;e

a figura 6 é uma seção através de uma porção do elemento mo-

dular em uma modalidade alternativa.

Com referência a ditas figuras, estas mostram esquematicamen- te um dispositivo de lubrificação de ar/óleo indicado em geral pelo numerai de referência 1.

Ele compreende um reservatório de armazenamento de fluido lubrificante 2. O reservatório compreende um conduíte conectando uma saí- da do reservatório a uma porta de sucção de uma bomba de alta pressão 6.

O conduíte alimenta o fluido lubrificante do reservatório a uma porta de sucção 7. A bomba pode ser de qualquer tipo conhecido e compre- ende uma porta de liberação de alta pressão, capaz de bombear o óleo ou lubrificante contido no reservatório a uma pressão entre 100 e 1000 KPa (1 barelObar).

Em uma modalidade alternativa, o lubrificante contido no reser- vatório pode ser pressurizado por meios apropriados diferentes a partir da bomba (por exemplo, pneumático) para alimentar o lubrificante pressurizado a um conduíte de liberação. O conduíte de liberação alimenta um ou mais módulos mistura-

dores de ar/óleo M.

Cada elemento modular M apresenta uma primeira passagem 73 para entrada de óleo pressurizado e uma segunda passagem 72 para entra- da de ar comprimido. O ar comprimido origina-se de um compressor C ou de trabalhos de linha de ar comprimido, por exemplo, a uma pressão de 5000 KPa (50 bar).

Vantajosamente, quando vários elementos modulares são dis- postos um acima do outro, as passagens 72 e 73 (figura 2) de cada elemen- to modular definem um conduíte de óleo pressurizado 81 e um conduíte de ar comprimido 80 conectados, respectivamente, ao conduíte de liberação e a uma fonte de ar comprimido ou alimentação C.

Cada elemento modular M extrai destes conduítes o ar compri- mido e o óleo pressurizado requerido para sua operação.

O esquema de cada elemento modular 50 é mostrado na figura 2. A partir disto, pode ser visto que o lubrificante liberado pela bomba 6 pas- sa através do conduíte 81 para o regulador de fluxo de agulha 84 que varia a entrada da quantidade de óleo. O regulador de fluxo 84 apresenta um ele- mento de válvula de agulha em que a escala graduada é fixada junto com um botão de operação. A linha de saída 84 a partir do regulador de fluxo 84 abre-se na direção de um elemento misturador 88. Ela é interceptada por um elemento de interceptação que no exemplo é um êmbolo pilotado 82 acopla- do a uma válvula de mola 80 controlada por uma válvula solenoide 83. O conduíte 90 também apresenta uma ramificação que conecta o mesmo a um êmbolo antigotejamento 87 conectado ainda à alimentação de ar comprimi- do.

Quando o ar está presente no conduíte 80, ele está na posição mostrada pela seta F (oposta à ilustrada, com uma mola 87A comprimida). Quando o conduíte 80 é sem pressão, a mola 87A alonga-se e o êmbolo move-se para dentro na posição ilustrada, extraindo o lubrificante presente no conduíte 90 dentro de uma câmara 87B.

O conduíte 80 comunica-se através da passagem 72 com uma torneira reguladora de fluxo de ar 85, a saída da qual se abre através de um conduíte 810 para dentro do elemento modular 88. A torneira 85 também apresenta um elemento de válvula de agulha 85A com uma cabeça 85B possibilitando que ela seja controlada.

Como no caso precedente, o conduíte 810 é interceptado por outro êmbolo 82 com uma válvula de mola 89 e também controlado pela vál- vula solenoide 83.

A válvula solenoide 83 (opcional) apresente um conduíte de en- trada 831 comunicando-se com o conduíte de ar comprimido 80. Ela é capaz de conectar um conduíte de controle 832 para os êmbolos pilotos 82 a uma descarga 833 (2 êmbolos abertos e linhas 86 e 810 operantes), ou à entrada 831 (2 pistões fechados e linhas 86 e 810 inoperantes).

O elemento de misturação 88 é substancialmente um bocal que pode ser provido diretamente em cada módulo M (figura 6) ou pode ser co- nectado ao respectivo módulo por tubos de ar e de lubrificante T apropriados que levam o mesmo diretamente em proximidade com o ponto em que a Iu- brificação é requerida. No primeiro caso, um tubo de ar/óleo único é suficien- te estendendo-se do módulo diretamente para a posição de uso. Se a válvula solenoide 83 estiver ausente, os orifícios providos em cada elemento modular M derivando dos conduítes 831, 832 e 833 são fechados por um fluido capaz de passar para dentro dos conduítes 90 e 810.

A torneira de ar 85 também pode ser provida. Cada módulo po- de, então, ser alimentado por uma fonte de ar diferente, uma vez que o con- duíte 80 está, portanto, ausente.

Em uma modalidade preferida, um tubo de vórtice 900 é provido no conduíte 810 de cada módulo para regular a temperatura do ar alimenta- do ao bocal 88. Deste modo, a temperatura do ar alimentado ao bocal 88 pode ser ajustada por meio de um parafuso de ajuste apropriado. Isto possi- bilita um efeito de resfriamento válido ser obtido além da lubrificação.

De acordo com a presente invenção, cada módulo apresenta um dispositivo de compensador 20, visível na figura 1, que representa um módu- lo simplificado mostrado esquematicamente para simplificar a compreensão do dispositivo de compensador 20. O dispositivo de compensador 20 com- preende um assento 701 em que um deslizador 702 definindo uma primeira câmara 703 e uma segunda câmara 704 é móvel contra uma mola. O desli- zador compreende um par de gaxetas 705, 706 que definem ainda uma câ- mara anular 707 circundando centralmente o deslizador. A câmara anular 707 apresenta uma porta de entrada comuni-

cando-se com o conduíte pressurizado deixando a bomba 6 e uma porta de saída 708 abrindo em um conduíte 709 que alimenta o regulador de fluxo de agulha 84.

Sobre sua superfície lateral, o deslizador compreende um corte por baixo 710 faceando a porta de entrada e/ou a porta de saída. Na modali- dade ilustrada, para conveniência ele é mostrado estendendo-se ao longo do perímetro total do deslizador. O deslizador é carregado por uma mola 711 provida na segunda câmara 703, esta mola repousando sobre um parafuso de pré-carregamento 712. A segunda câmara está em comunicação de passagem fluida

com um conduíte de saída 713 a partir do regulador de agulha 84, que ali- menta o óleo ao misturador de ar/óleo 88. A operação da invenção é substancialmente como a seguir.

A bomba é ativada para suprir óleo ao misturador 88, ao qual ar comprimido é alimentado ao mesmo tempo. A pressão presente no conduíte 713 (e, portanto, imediatamente a jusante do regulador de agulha) depende da pressão do usuário.

Em um estágio inicial, o bocal é feito para pulverizar dentro da atmosfera (pressão de calibre zero no lado do usuário).

O óleo pressurizado entre na câmara anular 707 do dispositivo de compensador e é liberado para a válvula de agulha 84. Uma porção do óleo pressurizado é extraída pelo conduíte 715 e alimentada à segunda câ- mara. Uma parte do óleo deixando o regulador de agulha é alimentada à segunda câmara por um outro conduíte 716. Consequentemente, a pressão na primeira câmara é igual à da pressão na válvula de agulha, enquanto a pressão na segunda câmara é igual à pressão deixando a válvula de agulha. Sob estas condições, o deslizador 702 é submetido à pressão

presente na primeira câmara (pressão regulada na base da posição da se- ção de porta 700 deixada descoberta pelo corte por baixo 710) e à pressão presente na segunda câmara (pressão derivando da mola mais a pressão presente na saída do regulador 84 - pressão no lado do usuário), o desliza- dor consequentemente movendo-se para dentro em uma posição de equilí- brio.

Sob estas condições, a diferença de pressão entre o conduíte 713 e o conduíte 709 (entrada e saída da válvula de agulha) é igual a um valor bem definido (por exemplo, 3 bares) que corresponde a uma determi- nada quantidade de óleo fluido através do conduíte 713.

Sob estas condições, ajustes apropriados são feitos para a vál- vula de agulha e o ajuste de parafuso para obter a quantidade de óleo dese- jada por unidade de tempo. Uma vez que este valor foi fixado, o módulo M é regulado e o misturador 88 pode ser fixado em sua posição de trabalho (e, portanto, submetido à pressão de trabalho sob o lado da ferramenta).

Neste caso, a pressão presente no conduíte 713 eleva-se para um valor igual à pressão no lado do usuário. A elevação desta pressão cau- sa um aumento correspondente na pressão na segunda câmara, resultando em um movimento para cima do pistão com o conseqüente aumento na se- ção transversal de óleo imposta pela porta 707 parcialmente obscurecida pelo deslizador 702. O movimento do deslizador termina quando a pressão na primeira câmara iguala-se à na segunda. Isto leva a um aumento na pressão de entrada para o regulador de agulha 84, consequentemente em um aumento na pressão de sua saída (lado do usuário).

O regulador de agulha, portanto, "vê" uma diferença entre a pressão de saída e de entrada idêntica à situação de repouso, e, portanto, dispensa uma quantidade de óleo substancialmente igual à fixada quando o misturador 88 não foi submetido à pressão de trabalho.

Se a pressão no lado do usuário diminui, o deslizador 702 é a- baixado para encontrar um novo ponto de equilíbrio. Novamente neste caso, o regulador de agulha é submetido à mesma diferença de pressão, portanto, resultando na mesma quantidade de óleo dispensada.

É encontrado, assim, um sistema que é capaz de dispensar uma quantidade de óleo substancialmente constante, mesmo se várias pressões de usuário variáveis estão presentes. Uma modalidade diferente do disposi- tivo de compensador é mostrada na figura 3. Portanto, em vez da mola 711 que aumenta o impulso que o óleo presente na segunda câmara exerce so- bre o deslizador, há uma diferença nas áreas de êmbolo sobre as quais a pressão presente na primeira e na segunda câmara atua.

Outra modalidade preferida da presente invenção, especifica- mente do módulo M, é mostrada nas figuras 4 e 5. O dispositivo de compensador 20 compreende um assento 701

em que um deslizador 702 é móvel contra uma mola 711 para definir uma primeira câmara 703 e uma segunda câmara 704. O deslizador apresenta um par de gaxetas 705, 706 que definem ainda uma câmara anular 707 cir- cundando centralmente o deslizador. A câmara anular 707 apresenta uma porta de entrada 700 que é

conectada ao conduíte 73 deixando o lado de pressão da bomba 6 e uma porta de saída 708 que se abre em um conduíte 709A, 709B, 709C alimen- tando o regulador de fluxo de agulha. A saída também é conectada (através de um canal 709D) a um assento 801 em que o calibre de pressão pode ser alojado para medir a pressão de entrada para a válvula de agulha.

Como na modalidade preferida, uma ranhura (não visível) está presente na superfície do êmbolo que possibilita a porta de entrada 700 ser acelerada.

O deslizador é carregado por uma mola 711 presente na segun- da câmara 703, esta mola repousando em um parafuso de pré-carga 712. A câmara 704 é fechada por outro parafuso 712A. A primeira câmara comuni- ca-se com o conduíte 73 deixando o lado de pressão da bomba 6.

A segunda câmara 704 está em comunicação de passagem flui- da com um conduíte de saída 716 a partir do regulador de agulha 84. Outro conduíte de saída 713 a partir do regulador de agulha alimenta o misturador de ar/óleo 88.

A modalidade descrita acima opera muito bem quando o invólu-

cro do módulo é de aço. No entanto, verificou-se que se o módulo é feito de outro material, tal como alumínio ou outro material apropriado, o dispositivo de compensador é de preferência formado como mostrado na figura 6.

Especificamente, o deslizador 902 neste caso é deslizável den- tro de uma camisa 901 inserida em um assento 931 apropriado, provido no módulo.

O dispositivo de compensador 20 nesta modalidade compreen- de, portanto, a camisa 901 em que o deslizador 902 é móvel contra uma mo- la 911, para definir uma primeira câmara 903 e uma segunda câmara 904. Tanto o deslizador como a camisa são feitos de aço. O desliza-

dor tem uma superfície de aterramento que provê uma vedação de me- tal/metal sobre a superfície interna sobreposta da camisa.

O deslizador também tem uma parte deprimida 910 que define substancialmente a câmara anular 907 circundando centralmente o desliza- dor.

A câmara anular 907 tem uma porta de entrada 900 comunican- do-se com o conduíte 73 deixando o lado de pressão da bomba 6 e uma por- ta de entrada 908 que se abre para dentro de um conduíte (não mostrado) alimentando o regulador de fluxo de agulha 84.

Nesta modalidade, a aceleração da porta de entrada 900 é obti- da pela cooperação direta entre a parede de êmbolo (a que veda contra a camisa) e a porta na região em que a câmara anular começa. O deslizador 902 é carregado por uma mola 911 presente na segunda câmara 903. A se- gunda câmara 904 comunica-se com um conduíte de saída a partir do regu- lador de agulha 84, enquanto a primeira câmara comunica-se com o conduí- te 73 deixando o lado de pressão da bomba 6.

A camisa é inserida no assento 931 e as várias seções da cami- sa são isoladas por gaxetas apropriadas. As passagens são também obvia- mente formadas no assento para possibilitar as comunicações de fluido des- critas acima.

A operação nesta modalidade é idêntica à já descrita anterior- mente.

Claims (13)

1. Dispositivo de lubrificação mínimo compreendendo um reser- vatório de armazenamento de fluido lubrificante, meios para elevar a pressão de dito fluido lubrificante alimentado a pelo menos um elemento modular, o elemento modular compreendendo um conduíte de fluido lubrificante inter- ceptado por um regulador, e um conduíte de ar comprimido, o conduíte de lubrificante e o conduíte de ar comprimido sendo associados com um ele- mento misturador de ar/lubrificante, caracterizado pelo fato de que dito mó- dulo compreende um dispositivo de compensador provido a montante do regulador de fluxo, com um elemento regulador de pressão de lubrificante diretamente controlado pela pressão presente a jusante de dito regulador, dito dispositivo de compensador mantendo substancialmente constante a diferença de pressão de lubrificante medida através do regulador de fluxo.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação precedente, em que dito dispositivo de compensador compreende um deslizador alojado em um assento definindo uma primeira câmara comunicando-se com uma en- trada do regulador, uma segunda câmara com um conduíte comunicando-se com uma saída do regulador, e uma terceira câmara substancialmente anu- lar comunicando-se com um conduíte de liberação de bomba através de uma porta de entrada e com a entrada do regulador através de uma porta de saída, o deslizador compreendendo uma porção disposta para variar a seção transversal da passagem de pelo menos uma dentre dita seção trans- versal de entrada e seção transversal de saída movendo o deslizador, o dis- positivo compreendendo meios para aumentar a força exercida sobre o des- Iizador pelo lubrificante presente na segunda câmara.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação precedente, em que os ditos meios para aumentar a força exercida sobre o deslizador pelo lubrificante compreendem, alojada na segunda câmara, uma mola contra a qual dito deslizador se move.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação precedente, em que o dito assento compreende um fundo fechado por um parafuso para re- gular a carga em dita mola.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, em que os ditos meios para aumentar a força exercida sobre o deslizador pelo lubrificante compreendem uma superfície do deslizador exposta à pressão presente na segunda câmara que é maior do que a superfície do deslizador exposta à pressão na primeira câmara.

6. Dispositivo, de acordo com uma ou mais das reivindicações precedentes, em que o dito regulador de fluxo é um regulador de fluxo de agulha.

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação precedente, em que os ditos meios para elevar a pressão do lubrificante compreendem uma bomba capaz de prover dito elemento modular com óleo a uma pressão en- tre 10 e 100 bar.

8. Dispositivo, de acordo com uma ou mais das reivindicações precedentes, em que dito elemento modular compreende uma válvula sole- noide controlando um dispositivo para interceptar o fluxo de óleo e/ou fluxo de ar dirigido para dito elemento misturador.

9. Dispositivo, de acordo com uma ou mais das reivindicações precedentes, em que o dito elemento modular compreende uma torneira re- guladora para o fluxo de ar alimentado em dito elemento misturador e/ou o elemento misturador é integrado dentro do elemento modular.

10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação precedente, em que o dito elemento modular compreende um elemento antigotejamento dis- posto para armazenar o óleo se ar comprimido estiver ausente.

11. Dispositivo, de acordo com uma ou mais das reivindicações precedentes, em que vários módulos mutuamente conectados definem um conduíte de óleo pressurizado principal e/ou um conduíte de ar comprimido principal que são conectados, respectivamente, à liberação da bomba e a uma fonte de ar comprimido, cada módulo extraindo ar comprimido e lubrifi- cante de ditos conduítes.

12. Dispositivo, de acordo com uma ou mais das reivindicações precedentes, em que o dito elemento modular compreende um tubo de vórti- ce disposto sobre o conduíte de ar comprimido para abaixar a temperatura do fluxo de ar com o qual misturar dito lubrificante.

13. Dispositivo, de acordo com uma ou mais das reivindicações precedentes, em que o dito deslizador desliza dentro de uma camisa inseri- da em um assento provido no dito elemento modular.