PT99868A - Motor com embolos radiais - Google Patents

Description

Descrição referente a patente de invenção de Paul Pleiger Mas-chinenfabrik GmbH & Co KG, alema, industrial e comercial, com endereço postal Postafach 3263, D-D-5810 Witten 3 (Herbede), Repúbli ca Federal Alemã, (inventor: Dr.-Ing. Mattias Szewczyk, residen te na República Federal Alema), para "MOTOR COM ÊMBOLOS RADIAIS"

DESCRIÇÃO A presente invenção refere-se a um motor de êmbolos radiais de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

Num motor de êmbolos radiais deste género, como é conhecido por exemplo da patente FR-OS 2 296 778, só ê possivel uma compensação parcial das forças hidráulicas aplicadas ao corpo de guia do êmbolo, pois a acçao do fluido comprimido do corpo de guia, de fora para dentro, é aplicada ao corpo de guia sempre no mesmo sentido, enquanto que a acçao da pressão no sentido oposto, de dentro para fora, por meio da qual o corpo de guia é mantido encostado ao casquilho da chumaceira, se faz na direcçao do movimento de oscilação do corpo de guia, alterando-se portanto permanentemente essa direcçao, nao podem ser equilibradas ou compensadas as forças de pressão que actuam em sentidos opostos, ao longo da zona de oscilaçao.

Isto esta ilustrado com mais pormenor com referência a fig. 1, que mostra esquematicamente o modo de construção conhecido correspondente à referida publicação FR—OS. A pressão pg aplicada na câmara de pressão 1 (1) através do corpo de guia (2), no diâmetro de desta câmara de pressão, pelo fluido comprimido levado por exemplo através de passagens na tampa do cilindro, exerce uma força FR que se mantém estacionária durante o movimento de oscilação do corpo de guia (2), que se encaixa num êmbolo oco (3). Na posição de oscilação representada na fig. 1 do êmbolo e do corpo de guia, actua na face inferior do corpo de guia (2), que está dotada de aberturas para a entrada do fluido comprimido, a mesma pressão Pg> com a força resultante FK, que mantém o corpo de guia (2) com a sua superfície de apoio (4) em forma de anel esférico aplicado a uma superfície de apoio (5) em forma de anel esférico da caixa ou tampa do cilindro. Na decomposição desta resultante, uma força

Fjj-γ actua em oposição â força Fjj de descarga na chumaceira que se aplica â face superior. A competente F^ da força que comprime o corpo de guia contra o apoio dirige-se perpendicularmente ao eixo longitudinal do corpo de guia (2) e actua portanto perpendicularmente ao êmbolo (3). posição descarga expressa

Do equilíbrio das forças nesta de oscilação resulta uma dependência entre o grau de no apoio admissível (m) e a geometria do motor, por m τ - - cosOt- senoitd (/ zul — — r oscilaçao c< de descarga m^^ -

Por exemplo, no caso de um ângulo de 10° e ^ - 35° resulta um grau admissível de 0,863, nao tendo em conta as forças de atrito.

Se para o(- 0 o êmbolo de trabalho nao estiver oscilado, o corpo de guia poderia teoricamente ser completamente descarregado com uma força de reacção hidráulica Fg, igual a F^. Neste caso, o excesso de força será 1 - 0,863 - 0,137, portanto cerca de 14%, resultando portanto uma influência negativa na pressão especifica por unidade de área na superfície anular esférica entre o corpo de guia e a caixa, ligada com um momento de atrito correspondente. 0 maior momento de atrito no apoio anular esférico do corpo de guia faz com que a sapata, não representada na fig. 1, do êmbolo se 2

do excêntrico, resultando fugas, visto que o fluido furos de estrangulamento o para descarga do êmbolo afaste unilateralmente da periferia daí nessa zona um perda de atrito e comprimido ê conduzido através de na face inferior da sapata do êmbol oco.

Se se considerarem ainda as forças de atrito existentes N.jfc, então o grau admissível de descarga e ainda alguns por cento menor. Para poder manter o corpo de guia oscilante aplicado seguramente na sede esférica, é portanto necessário entrar com uns tantos por centro, tendo em atençao erros dimensionais e de forma da esfera, de modo que, para os dados (o(, -ff ) do motor atrás indicados resulta um grau efectivo de descarga de cerca de 70 a 75%. A presente invenção tem por objec-tivo proporcionar um motor de êmbolos radiais do gênero indicado na introdução de modo tal que possa dimencionar-se um grau efectivo de descarga máximo.

Segundo a presente invenção, este problema resolve-se com as características indicadas na parte de caracterizado da reivindicação 1 . Dimensionando a superfície de apoio anular esferica na caixa em relaçao com a superfície de apoio anular esférica no corpo de guia de modo que, quando do movimento de oscilaçao do corpo de guia, a superfície de apoio na caixa se liberte parcialmente perante a actuaçao do fluido comprimido, e nao a superfície de apoio no corpo de guia, como sucede no estado da técnica atras descrito; o diâmetro de descarga d_e no corpo de guia, no qual actua a força de descarga segue o movimento de oscilaçao do corpo de guia, de modo que em qualquer posição de oscilaçao pode obter-se uma descarga elevada constante e que, devido ao alinhamento constante das forças opostas entre si, pode ser exactamente compensada.

Descreve-se a seguir com mais pormenor a presente invenção, a título de exemplo, com referên cia aos desenhos anexos, cujas figuras representam: 3

A fig. 1, esquematicamente, as forças que surgem no corpo de guia de um êmbolo, na construção conhecida, sendo A fig. la, uma representação esquemática simplificada desta construção conhecida; A fig. 2, uma representação idêntica à da fig. 1 da distribuição de forças na construção segundo a presente invenção, sendo A fig. 2a, o modo de construção na representação equivalente a da fig. la; e A fig. 3, a construção segundo a presente invenção numa outra forma de realizaçao.

No exemplo de realização segundo a fig. 2, a superfície anular esférica de apoio (4) no corpo de guia (2) é dimencionada um pouco mais larga do que a superfície de apoio anular esférica (5) correspondente na caixa ou tampa do cilindro (6), de modo que, na posição de oscilação máxima representada do corpo de guia (2), a sua superfície de apoio (4) cobre de um lado a superfície de apoio (5) na caixa (6), enquanto que do lado oposto a superfície de apoio (5) na caixa (6) fica parcialmente livre. A largura da superfície de apoio anular esferica (4) pode ter uma dimensão qualquer. Teoricamente, pode atingir o valor extremo nulo, como se mostra na fig. 2a. Portanto nao há qualquer relaçao entre a largura da superfície de apoio anular esférica (4) e a da superfície anular esférica de apoio (5) na tampa do cilindro. A superfície de apoio anular esférica na tampa do cilindro tem de ter uma largura mínima determinada, pois a superfície d e apoio anular esferico (4) tem, desde que o grau de descarga nao seja 100%, de transmitir apenas a força residual resultante.

Deste modo, a superfície de topo (8) do corpo de guia (2) que forma o diâmetro de descarga é permanentemente actuada pelo fluido comprimido introduzido através da câmara de pressão (1), de modo que a força de descajr ga (Fjj) , como resultante da força de pressão pg, segue o movimento de oscilaçao e aplica-se sempre no eixo do corpo de guia 4

(2). Na posição média, parao( ^ 0, uma parte exterior da superfície de apoio (5) na caixa (6) fica liberta a toda a p eriferia, de modo que a superfície d e descar- ga na superfície de topo superior (8) do corpo de guia (2) CD* do mesmo modo actuada pela pressão, como na posição de oscilação máxima segundo a fig. 2.

Em contraste com a construção conhecida, de acordo com a fig. 1, na configuração segundo a presente invenção, segundo a fig. 2, a superfície de descarga na superfície de topo do corpo de guia (2) nao é formada parcialmente pela superfície de apoio (4) no corpo de guia, mas sim apenas pela superfície de topo plana (8), cujos bordos, no movimento de oscilação, passam sobre a superfície de apoio (5) na caixa. Na construção conhecida há sempre uma zona parcial da superfície de apoio (4) no corpo de guia (2) actuada pela pressão do fluido comprimido, de modo que a força de descarga Fjj nao pode seguir o movimento de oscilaçao do corpo de guia (2).

Na construção, conhecida, a superfície de descarga dj2 é determinada pela câmara de pressão (1) mais ou menos cilíndrica na caixa (6), enquanto que na construção segundo a presente invenção a superfície de descarga djs no corpo de guia (2) e fixa. Isso esta ilustrado nas representações esquemáticas das fig. la e 2a. Na construção conhecida segundo a fig. la, a superfície de apoio na caixa está reduzida a uma aresta de vedaçao circular (5’) ã qual se encosta a superfície de apoio anular esférica (4) do corpo de guia (2). A câmara de pressão (1) sobre o corpo de guia e formada essencialmente por uma cavidade cilíndrica com o diâmetro fixo de. A aresta de vedaçao (5*) determina a intensidade do campo de pressão Ρβ e portanto também a sua posição estacionária, porque a aresta de vedaçao (51) nao se altera durante o movimen_ to de oscilaçao do corpo de guia (2). çao segundo a presente

Em contraste invenção segundo com isso, na constru-a fig. 2a, a câmara de 5

pressão (1) é formada sobre o corpo de guia (2) por uma cavidade mais ou menos em forma de calote esférica, encostando-se a superfície de apoio (4) do corpo de guia (2) reduzida a uma aresta periférica (4*), como aresta de vedaçao, nesta cavidade em forma de calote esférica. 0 diâmetro d_e desta aresta de vedaçao circular (4’) determina, em grandeza e posição, o campo de pressão Pg que se aplica ao corpo de guia (2), de modo que a orientação do campo de pressão segue forçosamente a orientação da aresta de vedaçao (4'), que forma, nesta representação, a superfície de topo superior (8) do corpo de guia (2). Devido ao facto de, segundo a presente invenção, o elemento de forma cilíndrica (2), na fig. 2a, ser movei relativamente ao elemento fixo (5) com superfície de apoio esferica côncava, também a linha de vedaçao (4*) entre estes dois elementos e o campo de pressão com eles ligado é móvel.

Por outras palavras, na construção segundo a presente invenção o plano da superfície de descarga de ou a sua projecçao na direcçao axial intersecta a superfície de apoio anular esférica (5) na caixa (6). A largura da concha de apoio (5) na caixa (6) é determinada essencialmente pela zona de oscilaçao da superfície de descarga que se dispõe perpendicularmente ao eixo longitudinal do corpo de guia (2). Isto aplica-se também â determinação da altura mínima da aresta superior da concha de apoio (5). A aresta inferior da concha de apoio (5) é dimensionada de modo tal que mesmo na posição de oscilaçao maxima, segundo a fig. 2, em baixo a direita, fica ainda uma superfície de apoio suficiente para o corpo de guia (2). A fig. 2 mostra, na posição de oscilaçao máxima do corpo de guia (2), a altura mínima da aresta superior da superfície de apoio (5) na caixa. C omo a fig. 2a mostra, esta aresta superior pode também situar- -se mais alta. No exemplo de realizaçao segundo a fig. 2, a largura da superfície de apoio (4) no corpo de guia corresponde a largura da superfície de apoio (5) na caixa, de modo que na posição de oscilaçao maxima, de um lado as duas superfí- 6

cies de apoio sobrepoem-se completamente. Esta largura da super f ície de apoio (4) nao é no entanto necessária, como atrás se expôs.

Por meio desta configuração da zona de apoio entre o corpo de guia e a caixa ou a tampa do cilindro consegue-se que o campo hidráulico de descarga e a força de descarga Fg dele resultante fique ligada com o corpo de guia oscilante. A força hidráulica de descarga actua no mesmo plano ou na mesma orientação que a força de reacçao no lado interior radialmente do corpo de guia, de modo que nao ha qualquer posição critica na qual seja de temer um afastamento do êmbolo, porque em todas as posiçoes de oscilaçao e aplicado o mesmo binário de atrito. Fg nao deve ser maior que Fjj., de modo o grau de descarga já nao é limitado pela geometria do motor de êmbolos radiais, mas sim apenas pela intensidade do campo de pressão. Teoricamente, pode ser Fg

Fg., de modo que o grau de descarga seria limitado teoricamente a 100%.

No caso de um grau de descarga elevado, tornam-se mínimas as forças de atrito. Isto actua de forma muito positiva sobre o binário de atrito do corpo de guia. A fig. 3 mostra uma construção segundo a presente invenção, na qual o corpo de guia (2*) se encaixa no êmbolo (3*). Nesta construção, ê válida a mesma condição segundo a qual o plano da superfície de descarga de só é susceptível de oscilar na zona da concha de azoio (5) na caixa (6) e não para além da mesma. 0 momento de atrito no corpo de guia (2') pode desse modo reduzir-se a um valor mínimo pelo facto de, com um grau de descarga elevado, apenas aparecerem forças de atrito N. μ. pequenas. Embora por razões construtivas se preveja nesta construção um raio R„ da esfera relativamente maior, superior ao diâmetro do êmbolo, porque o êmbolo mergulha no corpo de guia, pode no entanto manter-se o binário de atrito muito pequeno.

Na construção segundo a fig. 3, a 7

prevendo-se na zona inferior da esfera um anel de apoio (10), assente em molas (9), e que se apoia na caixa ou na tampa do cilindro. Em (11) está indicado na fig. 3 o excêntrico em cuja periferia se encosta, de maneira deslizante, o êmbolo (3') ou (3).

Na fig. 3, (12) indica uma ranhura anular formada na superfície de apoio (4), que está formada junto da face de topo do corpo de guia (2'), na sua periferia e está ligada através de um furo inclinado (13), de maneira permanente, com a câmara do óleo de fugas do motor de êmbolos radiais. Como no caso da forma de realizaçao segundo a fig. 2, também na construção segundo a fig. 3 apenas é necessária uma superfície de vedaçao relativamente estreita entre as superfícies de apoio (4) e (5), para manter um elevado grau de descarga, e transmitir as forças restantes de como pode também deduzir-se a partir da fig. 2a. A ranhura anular (12) é formada portanto junto da superfície de topo do corpo de guia (21) na sua superfície de apoio anular esférica (4). Deste modo define-se com precisão a superfície de pressão na superfície de topo (8) do corpo de guia (2*) visto que a ranhura anular. (12), através do furo inclinado (13) baixa apressao do oleo na zona restante da superfície de apoio anular esférica (4). Sem esta ranhura anular (12) com o furo de descarga (13), não seria definida com precisão a baixa da pressão na zona de apoio e portanto o campo de descarga da pressão. A superfície de apoio anular esférica (4) convexa, situada por baixo da ranhura anular (12) serve apenas para a diminuição da pressão especifica e para um guiamento melhor da esfera da tampa do cilindro.

Por meio da construção segundo a presente invenção, pode o grau efectivo de descarga, por um lado, ser feito máximo e, por outro lado, ser predeterminado de maneira inequívoca e exacta, porque em todas as posições de oscilaçao a força de pressão é aplicada ao corpo de guia na direcçao do seu eixo. 8

Claims (3)

1. Enquanto que, na construção segundo a fig.
2. 2, o êmbolo (3) é formado como êmbolo oco e o corpo de guia (2) correspondentemente como uma peça completamente cilíndrica, que mergulha no êmbolo oco, na construção segundo a fig.
3. 3 o corpo de guia (2') está dotado com uma cavidade cilíndrica na qual é guiado de maneira deslizante o êmbolo (3'), representado completamente cilíndrico, de modo que nesta construção o corpo de guia (2') encaixa-se no êmbolo (3'). Na superfície de topo (8) do corpo de guia (2) ou (2*) podem também formar-se elevações ou similares na zona média. 0 que ê essencial ê que exista a superfície de descarga activa hidraulicamente e determinada pelo diâmetro de, intersectando a superfície de apoio (5) na caixa, durante o movimento de oscilaçao. REIVINDICAÇÕES - Ia - Motor com êmbolos radiais com êmbolos situados na periferia de um excêntrico que, quando do movimento de rotaçao do excêntrico, executam um movimento de oscilaçao e se encaixam em corpos de guia que, no lado situado radialmente para fora, por meio de uma superfície de apoio em forma de anel esférico convexo radialmente para fora, se apoiam de maneira oscilante numa superfície de apoio em forma de anel esférico côncavo na caixa ou tampa cilíndrica, caracterizado por o corpo de guia (2) estar dotado com uma superfície de topo superior (8) na qual incide o meio sob pressão, e cujos planos (de), perpendiculares ao eixo longitudinal do corpo de guia (2) e activos hidraulicamente, se situam, em cada uma das posiçoes de oscilaçao do êmbolo (3), na zona da superfície de apoio (5) na caixa (6) ou, respectiva- 9 - 2* - mente, intersectam a mesma. Motor com êmbolos radiais de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a superfície de apoio (4) em forma de anel esférico no corpo de guia (2,2’) estar dimensionada estreito em relação à largura da superfície de apoio esférico (5) na caixa ou tampa (6). _ 3§ _ Ον Motor com êmbolos radiais de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por se formar na superfície de apoio (4) em forma de anel esférico do corpo de guia (2,2'), junto da face de topo do corpo de guia uma ranhura circular (12), que está em ligação com a câmara do leo de fugas do motor de êmbolos radiais, por meio de um furo (13). A requerente reivindica a prioridade do pedido de patente alemao apresentado em 19 de Dezembro de 1990, sob o Ns. P 40 40 738.1. Lisboa, 19 de Dezembro de 1991 ΑΟΙΙιΙΙϋ 'DIrICllL ZA

   10