WO2020097699A1 - Unidade hidráulica com bombas paralelas ao cilindro pneumático ligado a servo motor e seu uso - Google Patents
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Definitions
- the present invention patent refers to a hydraulic unit, with compact dimensions, for pumping hydraulic oil under pressure, due to the fact that the pumps are positioned parallel to the pneumatic cylinder, whose point to highlight is the use of compressed air combined with the servo motor, capable of acting as a hydraulic pump and pressure accumulator, providing a reduction in the volume of oil in the reservoir, energy savings, reduction and stability of oil temperature, added to the low noise and, therefore, eliminating several problems limiting the conventional hydraulic units.
- the hydraulic unit is also capable of generating up to four different pressures, one for each hydraulic chamber.
- the present invention has its field of application aimed at handling hydraulic actuators in the vast majority of machines and equipment that operate with hydraulic oil.
- These hydraulic units can be equipped with heat exchangers to reduce the high temperature of the oil, in which the temperature rise is often generated by the oil itself, since the oil recirculation is constant to the tank, when the hydraulic actuators are at rest. Even so, the hydraulic units have electric motors that are coupled to the hydraulic hoses, which perform the work of pumping oil from the reservoir. These hydraulic units are generally large and pump oil into the system in a continuous regime, even when the hydraulic actuators are at rest, which results in vibration, noise and oil heating.
- the electric motors used in the known hydraulic units remain on 100% of the time and when the hydraulic actuators are at rest, the hydraulic pump continues to pump the oil and a safety valve, or a directional valve, directs the oil that it is not being used back to the reservoir, consuming electricity without doing any work.
- volume of the hydraulic oil reservoir - the increase in the volumetric capacity of the oil reservoirs, of the conventional hydraulic units, is a consequence of all the problems mentioned in the points above, which aims to reduce the oil temperature to try to increase the life seals, which are the most affected parts of the high temperature, which results in leaks and a drop in efficiency in pressure and displaced volume.
- the aforementioned document works like a piston pump, which consists of a piston with a passing rod on both sides, one of which is attached to the ball screw nut, being limited only to pump the oil.
- the objective of the present invention is to propose a hydraulic unit with hydraulic pumps parallel to the pneumatic cylinder connected to the ball screw, which operates in conjunction with a servo motor, which makes it more compact and powerful, enabling its application in pumping. of hydraulic oil in machines and equipment that use hydraulic force. Especially those that are located in reduced physical spaces.
- the objective of the present invention is to propose a hydraulic unit capable of operating with a smaller volume oil reservoir, since the pneumatic cylinder works immersed in this fluid.
- the expansion of compressed air reduces the temperature of the pneumatic cylinder and dissipates heat from the hydraulic oil.
- venting which is a continuous recirculation of the oil pumped into the reservoir when the hydraulic actuators are at rest.
- the objective of the present invention is to propose a hydraulic unit whose two pumps operate with the movable liners on the respective hydraulic rods, thus making it possible to obtain four different pressures.
- the objective of the present invention is to propose a hydraulic unit capable of eliminating metal-to-metal contact, which is the friction between the moving parts of the pump, responsible for generating noise from the pumping system, be it the Piston pump, Reeds, Gears or Screw.
- the objective of the present invention is to propose a hydraulic unit capable of eliminating oil leaks, which are caused by the high temperature of the oil, which dries out the seals and generates vibration which, in addition to a poor seal, results in leaks that are conventional systems.
- the objective of the present invention is to propose a hydraulic unit capable of separating the moving metal parts, which move, using permanent self-lubricating seals and bearings.
- the objective of the present invention is to propose a hydraulic unit capable of significantly reducing noise in the work environment, providing the user with a more comfortable environment.
- the claimed hydraulic unit of compact constructiveness, has its operation based on the use of compressed air that drives a pneumatic cylinder, positioned between two pumps in parallel, which is coupled to a ball screw, in turn connected to a servo motor, which performs alternating rotating movements with the purpose of cyclically moving, up and down, two hydraulic jackets, which have two hydraulic chambers, separated by a hydraulic piston with a passing rod fixed in fixed bearings, where who moves they are the hydraulic jackets and not the rods, as it happens in most pumps.
- the movement of the liners has the function of sucking the fluid from the oil reservoir and pumping it with pressure into hydraulic pressure accumulators that are available for use, when necessary, allowing the displacement of large volumes of oil at once, in order to meet the demand in certain phases of the work cycle of machines and equipment that operate with hydraulic oil.
- the present invention has the most predominant advantages:
- FIGURE 1 Sectional view of the hydraulic unit with pumps parallel to the pneumatic cylinder connected to a servo motor
- FIGURE 2 Enlarged detail of the hydraulic unit's unidirectional valve with cylinders parallel to the pneumatic cylinder connected to a servo motor.
- THE HYDRAULIC UNIT WITH PARALLEL PUMPS TO THE PNEUMATIC CYLINDER CONNECTED TO SERVO MOTOR refers to a multifunctional hydraulic unit (U), composed of two hydraulic pumps (1 and 2) positioned in parallel, interspersed by a pneumatic cylinder (3) , whose rod is coupled to a ball screw (4) connected to a servo motor (5), so that the compressed air and said servo motor (5) add forces to move up and down two liners (6X and 6D) hydraulic, assembled in parallel and interconnected in solidarity with each other, by means of a piece that has the rod (7) of the pneumatic cylinder (3) attached to it, and such hydraulic jackets (6E and 6D) move vertically over the rods (8E, 8E 'and 8D, 8D'), fixed, with two pistons at a pace suitable for pumping, according to the direction of rotation of the servo motor (5).
- U multifunctional hydraulic unit
- the rods (8E, 8E 'and 8D, 8D') of the pistons of the hydraulic pumps (1 and 2) are fixed on a roller bearing (9S) and base (91) and have a hydraulic piston (10E and 10D) that separates a chamber upper hydraulic (11E and 11D) and a lower hydraulic chamber (12E and 12D) of the hydraulic liners (6E and 6D), with a threaded hole at each end of the piston rods (8X, 8E 'and 8D, 8D') (13 and 13 'and 14 and 14') for the passage of oil coming from the upper hydraulic chambers (11E and 11D), from the lower hydraulic chambers (12E, and 12D), and through a one-way valve (VI and V2) lower, left and right hydraulic check valve for oil outlet, which directs the pressurized oil to a hydraulic pressure accumulator (15E and 15D), and a second one-way valve (V3 and V4) top, left and right hydraulic check valve, receive the oil sucked from the reservoir (16), and at the outlet of each
- the claimed hydraulic unit (U) comprises two hydraulic pumps (1 and 2) working in parallel, having between them, in a central position, a pneumatic cylinder (3), which works submerged in the reservoir (16) oil, where the pumping is done by displacing the hydraulic jackets (6E and 6D) of the hydraulic pumps (1 and 2), which slide over the rods (8E, 8E 'and 8D, 8D') of the hydraulic pistons, which they are static and fixed on a rolling bearing (9S) and base (91), properly supported, where the oil is sucked from the oil reservoir (16) as a result of the movement of the hydraulic liners (6E and 6D), either up or down , and at the same time that the oil is sucked, it pushes a certain volume into a hydraulic pressure accumulator (15E or 15D).
- a pneumatic cylinder (3) which works submerged in the reservoir (16) oil
- the pumping is done by displacing the hydraulic jackets (6E and 6D) of the hydraulic pumps (1 and 2), which slide over the rods (8E
- the pumping movement starts with the energization of the equipment and the release of compressed air to feed the pneumatic cylinder (3) of the hydraulic unit (U).
- the pressure switch (18) automatically controls the start of the servo motor (5) that is fixed on the bearing (9S) and rotates the ball screw (4) that moves the hydraulic jackets (6E and 6D) of the hydraulic pumps (1 and 2), which are interconnected and solidary between itself, by means of a part (19) which has the ball screw nut (4) on the upper side and the rod (7) of the pneumatic cylinder (3) on the other side.
- the pressure switch (18) When the hydraulic pressure gauge (26) registers the maximum pressure programmed in the system, the pressure switch (18) will be activated and will de-energize the pneumatic directional valve (V5) and also the servo motor (5) and, thus, the hydraulic pumps (1 and 2) will remain at rest, but keeping the system pressurized, eliminating the circulation of oil so that it does not heat up.
- the "HYDRAULIC UNIT WITH PUMPS PARALLEL TO THE PNEUMATIC CYLINDER CONNECTED TO SERVO MOTOR”, is electronically intelligent and will be monitoring the activities of the machine that is using this invention, and when one of its hydraulic actuators starts to move, there will be the use of a certain volume of oil, which will come out of the hydraulic pressure accumulators (15E and 15D) and consequently a hydraulic pressure drop, which will be registered by the hydraulic manometer (26) and will activate the pressure switch (18), which will command the continuity of the operation of the servo motor (5), which will revolve in the same direction as it was previously and will change the position of the pneumatic directional valve (V5) to the same previous position, thus continuing the pumping process, which will be interrupted every time the actuators reach the end of the stroke, resulting in a reduction in the volume of oil used, as well as a reduction in the consumption of electricity and the hydraulic oil temperature.
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Abstract
A presente patente de invenção refere-se a uma unidade hidráulica (U) multifuncional e compacta, uma vez que é composta por duas bombas (1 e 2) hidráulicas posicionadas em paralelo, entremeadas por um cilindro pneumático (3), cuja haste está acoplada a um fuso de esferas (4) ligada a um servo motor (5), de forma que o ar comprimido e o referido servo motor (5) somam forças para deslocar para cima e para baixo duas camisas (6E e 6D) hidráulicas, montadas em paralelo e interligadas de forma solidária entre si, por meio de uma peça que a tem a ponta do cilindro pneumático (7) nela fixada, sendo que tais camisas (6E e 6D) hidráulicas se movimentam verticalmente sobre as hastes (8E, 8E' e 8D, 8D'), fixas, de dois pistões num ritmo apropriado ao bombeamento, de acordo com o sentido de rotação do servo motor (5). Pelo fato de o cilindro pneumático (3) trabalhar mergulhado no reservatório (16) de óleo hidráulico, a unidade hidráulica (U) não necessita de trocadores de calor uma vez que a refrigeração ocorre quando da expansão do ar no cilindro pneumático (3) se dar a baixa temperatura. 0 acumulador de pressão hidráulica (15E e 15D) recebe óleo provenientes das hastes (8E, 8E' e 8D, 8D') dos pistões das bombas (1 e 2) hidráulicas, das respectivas camisas móveis (6E e 6D), dos êmbolos (10E e 10D) hidráulicos, das câmaras hidráulicas (11E, 12E, 11D e 12D) através das válvulas unidirecionais (VI e V2) de retenção hidráulica inferior, esquerda e direita, assim como das válvulas unidirecionais (V3 e V4) de retenção hidráulica superior, esquerda e direita, que sugam óleo do reservatório (16). Ao preencher todos os pontos que necessitam de óleo, ou quando os atuadores estiverem estáticos, o sistema de bombeamento é automaticamente interrompido e se mantém atuando como um acumulador de pressão hidráulica (15E e 15D) e recomeça a bombear no momento em que houver utilização de óleo por meio de algum movimento.
Description
"UNIDADE HIDRÁULICA COM BOMBAS PARALELAS AO CILINDRO PNEUMÁTICO LIGADO A SERVO MOTOR E SEU USO"
INTRODUÇÃO
[0001] A presente patente de invenção refere-se a uma unidade hidráulica, com dimensões compactas, para bombear óleo hidráulico sob pressão, pelo fato das bombas estarem posicionadas paralelas ao cilindro pneumático, cujo ponto a destacar é o uso de ar comprimido combinado com o servo motor, capaz de atuar como bomba hidráulica e acumulador de pressão, proporcionando redução do volume do óleo do reservatório, economia de energia elétrica, redução e estabilidade de temperatura do óleo, somado ao baixo ruído e, portanto, eliminando diversos problemas limitantes das unidades hidráulicas convencionais. A unidade hidráulica também é capaz de gerar até quatro diferentes pressões, sendo uma para cada câmara hidráulica.
CAMPO DE APLICAÇÃO
[0002] A presente invenção tem o seu campo de aplicação voltado para movimentação dos atuadores hidráulicos na grande maioria das máquinas e equipamentos que operam com óleo hidráulico .
FUNDAMENTOS DA TÉCNICA
[0003] As bombas hidráulicas convencionais utilizadas nas unidades hidráulicas podem ser classificadas em quatro modelos, que são: Pistão , Engrenagem, Palheta e Parafuso, sendo que em todas elas, independentemente do modelo, existe o contato de metal com metal das partes móveis de bombeamento, e as vedações são feitas pelo próprio óleo que está sendo bombeado, que forma uma película na folga mecânica do sistema que, na verdade, é classificado como vazamento, reduzindo a eficiência, que acaba se agravando pelo desgaste gerado pelo atrito constante das partes metálicas móveis .
[0004] É de conhecimento dos técnicos no assunto que as unidades hidráulicas convencionais potencializam e controlam uma determinada força, que possibilita de forma fácil o controle e movimento dos atuadores hidráulicos e que apresentam funções específicas para as máquinas industriais, como, por exemplo, prensas, bem como geração de energia, mineração e equipamentos siderúrgicos. Estas unidades hidráulicas podem ser equipadas com trocadores de calor para reduzir a alta temperatura do óleo, em que a elevação da temperatura, por muitas das vezes, é gerada pelo próprio óleo, uma vez que a recirculação do óleo é constante para o tanque, quando os atuadores hidráulicos estão em repouso. Ainda assim, as unidades hidráulicas apresentam motores elétricos que são acoplados às bo bas hidráulicas, que realizam o trabalho de bombeamento do óleo do reservatório das mesmas . Estas unidades hidráulicas geralmente são de grande porte e bombeiam óleo para o sistema em regime contínuo, mesmo quando os atuadores hidráulicos estão em repouso, o que resulta em vibração, ruído e aquecimento do óleo .
PROBLEMAS A SEREM RESOLVIDOS
[0005] Abaixo são listados alguns limitantes das unidades hidráulicas convencionais:
[0006] Ruído - gerado em função do contato das partes metálicas durante os movimentos realizados, necessários para realizar o bombeamento, que tendem a aumentar à medida que se desgastam.
[0007] Temperatura elevada - temperatura alta devido ao fato de a bomba deslocar um volume de óleo muito maior do que realmente é utilizado e ao fato de fazer o óleo recircular para o reservatório, ininterruptamente. Isso não concede ao sistema tempo suficiente para o resfriamento, o que normalmente é feito aumentando a capacidade do
reservatório ou adicionando dispositivos para troca de calor.
[0008] Consumo de energia elétrica - nos modelos convencionais a bomba hidráulica funciona initerruptamente, mesmo quando os atuadores hidráulicos estão em repouso.
[0009] Assim, os motores elétricos utilizados nas unidades hidráulicas conhecidas permanecem ligados 100% do tempo e quando os atuadores hidráulicos estão em repouso, a bomba hidráulica continua bombeando o óleo e uma válvula de segurança, ou uma válvula direcional, direciona o óleo que não está sendo utilizado de volta ao reservatório, consumindo energia elétrica sem realizar nenhum trabalho.
[0010] Liberação de partículas sólidas - resíduos que se desprendem entre as partes metálicas. O desgaste decorrente do atrito constante, em alta rotação, produz a liberação de partículas sólidas que são liberadas diretamente no circuito, o que muitas vezes causam diversos problemas como, por exemplo:
[0011] Entupimento dos filtros que utilizam malhas bem fechadas, com o objetivo de reter estas partículas menores que, se passarem pelo filtro, poderão causar danos nas válvulas direcionais e muito mais se forem proporcionais .
[0012] O entupimento dos filtros também gera um aumento de pressão hidráulica no sistema, pois a bomba terá que fazer mais força para passar pela malha do filtro e este aumento de pressão intensifica o aumento da temperatura do óleo e também aumenta o consumo de energia elétrica.
[0013] Aumento da folga entre as partes móveis da bomba, o que acaba reduzindo a eficiência do bombeamento, gerando vazamentos cada vez maiores entre as partes móveis, e tendo como consequência a queda de pressão que, rapidamente, chega a um nível que a bomba não mais consegue gerar a pressão de trabalho, até o ponto de necessitar de
uma manutenção corretiva, para substituição de componentes da bomba, e muitas vezes até troca da bomba inteira.
[0014] Volume do reservatório de óleo hidráulico - o aumento da capacidade volumétrica dos reservatórios de óleo, das unidades hidráulicas convencionais, é consequência de todos os problemas citados nos pontos acima, que tem como objetivo reduzir a temperatura do óleo para tentar aumentar a vida útil das vedações, que são as partes mais afetadas da temperatura elevada, que traz como consequência os vazamentos e queda de eficiência na pressão e volume deslocado .
[0015] Cubagem da unidade - as bombas por serem alinhadas verticalmente, ou seja, no mesmo eixo do cilindro pneumático têm dimensões bastante avantajadas, o que limita a sua aplicação em locais de áreas amplas e pé direito alto. ESTADO DA TÉCNICA
[0016] O atual estado da técnica antecipa alguns documentos de patentes que versam sobre a matéria em apreço, como a US5261810A, depositado em 16/09/1992 e publicado em 16/11/1993, intitulado "SISTEMA DE FECHAMENTO E LIMPEZA", que consiste em um fuso de esferas que aciona o movimento axial de avanço e retorno de um êmbolo hidráulico, montado no mesmo eixo axial, que tem a função de succionar e bombear óleo .
[0017] 0 documento acima citado funciona como uma bomba de pistão, que é composto por um êmbolo com haste passante nas duas faces, sendo que em uma delas está fixada a porca do fuso de esferas, se limitando apenas a bombear o óleo .
[0018] 0 outro documento, US6079797A, depositado em 12/02/1999 e publicado em 27/06/2000 intitulado, "BOMBA DUPLA DE AÇÃO BOLA DE PARAFUSO", que apresenta uma construção mecânica diferente da anterior, mas, da mesma forma, é composto por um fuso de esferas que está montado no mesmo
eixo axial, de um só pistão, que se movimenta em função da rotação do fuso de esferas.
[0019] 0 documento acima descreve um sistema que funciona como uma bomba de pistão, composto pela porca do fuso de esferas, que está fixada em uma das extremidades da haste do pistão e, quando o fuso gira, o que ocorre em ambos os sentidos, o pistão também se movimenta no sentido axial, realizando o trabalho de sucção de óleo e bombeamento, sendo que todo o conjunto se encontra alinhado no mesmo eixo. OBJETIVOS DA INVENÇÃO
[0020] É objetivo da presente invenção, propor uma unidade hidráulica com bombas hidráulicas paralelas ao cilindro pneumático ligado ao fuso de esfera, o qual opera em conjunto com um servo motor, o que a torna mais compacta e potente, possibilitando sua aplicação no bombeamento de óleo hidráulico em máquinas e equipamentos que utilizam a força hidráulica. Principalmente aqueles que estejam localizados em espaços físicos reduzidos.
[0021] É objetivo da presente invenção, propor uma unidade hidráulica capaz de operar com um reservatório de óleo de menor volume, uma vez que o cilindro pneumático trabalha mergulhado neste fluido. A expansão do ar comprimido reduz a temperatura do cilindro pneumático e dissipa o calor do óleo hidráulico.
[0022] Assim, é possível eliminar o sistema de circulação constante do óleo para o tanque, conhecido como "ventagem", que é uma recirculação contínua do óleo bombeado para o reservatório nos momentos em que os atuadores hidráulicos estão em repouso.
[0023] É objetivo da presente invenção, propor uma unidade hidráulica cujas duas bombas operam com as camisas móveis nas respectivas hastes hidráulicas, possibilitando assim a obtenção de quatro diferentes pressões.
[0024] É objetivo da presente invenção, propor uma unidade hidráulica capaz de eliminar o contato de metal com metal, que é o atrito entre as partes móveis da bomba, responsável pela geração do ruído do sistema de bombeamento, seja a bomba de Pistão, Palhetas, Engrenagens ou Parafuso.
[0025] É objetivo da presente invenção, propor uma unidade hidráulica capaz de eliminar os vazamentos de óleo, que são causados pela alta temperatura do óleo, que resseca as vedações e gera vibração que, somado à uma vedação deficiente, resulta em vazamentos que são constantes nos sistemas convencionais.
[0026] É objetivo da presente invenção, propor uma unidade hidráulica capaz de separar as partes metálicas móveis, que se movimentam, utilizando elementos de vedações e mancais auto lubrificantes permanentes.
[0027] É objetivo da presente invenção, propor uma unidade hidráulica capaz de reduzir expressivamente o ruido no ambiente de trabalho, proporcionando ao usuário um ambiente mais confortável.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0028] A unidade hidráulica reivindicada, de construtividade compacta, tem seu funcionamento baseado na utilização de ar comprimido que aciona um cilindro pneumático, posicionado no entremeio de duas bombas em paralelo, o qual está acoplado a um fuso de esferas, por sua vez conectado a um servo motor, que perfaz movimentos rotativos alternados com a finalidade de movimentar ciclicamente, para baixo e para cima, duas camisas hidráulicas, que possuem duas câmaras hidráulicas, separadas por um êmbolo hidráulico com haste passante fixada em mancais fixos, onde quem se movimenta são as camisas hidráulicas e não as hastes, como acontece na maioria das bombas. O movimento das camisas tem a função de sugar o fluido do reservatório de óleo e bombeá-lo com pressão para dentro de
acumuladores de pressão hidráulica que ficam disponíveis para utilização, quando necessário, permitindo o deslocamento de grandes volumes de óleo de uma só vez, a fim de atender a demanda em determinadas fases do ciclo de trabalho de máquinas e equipamentos que operam com óleo hidráulico .
[0029] O ar comprimido no cilindro pneumático combinado com a atuação do servo motor, gera um somatório de forças favoráveis a eficácia da unidade hidráulica compacta. VANTAGENS DA INVENÇÃO
[0030] Em suma, a presente invenção apresenta como vantagens mais preponderantes:
- Versatilidade - a interface, com os equipamentos que a unidade hidráulica irá usar, é automática e o reconhecimento é feito hidraulicamente com o sistema hidráulico conectado na máquina, portanto não utilizando a eletrónica para esta interface;
- Economia - economia de até 85% de energia elétrica;
- Conforto termo-acústico;
- Usabilidade - pode ser aplicada em locais de área e pé-direito reduzidos;
- Independência - não precisa de equipamentos auxiliares para refrigeração do óleo hidráulico;
- Sustentabilidade - não gera resíduos metálicos; utiliza 90% menos óleo hidráulico; vedação eficiente (óleo trabalha a temperatura menor) e a unidade não bombeia quando os atuadores estão em repouso.
DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0031] A invenção será, a seguir, descrita em sua forma de realização, sendo que, para melhor entendimento, referências serão feitas aos desenhos anexos, no qual estão representadas :
FIGURA 1: Vista em corte da unidade hidráulica com bombas paralelas ao cilindro pneumático ligado a servo motor;
FIGURA 2: Detalhe ampliado da válvula unidirecional da unidade hidráulica com bo bas paralelas ao cilindro pneumático ligado a servo motor.
DESCRIÇÃO TÉCNICA DETALHADA DA INVENÇÃO
[0032] A UNIDADE HIDRÁULICA COM BOMBAS PARALELAS AO CILINDRO PNEUMÁTICO LIGADO A SERVO MOTOR refere-se a uma unidade hidráulica (U) multifuncional, composta por duas bombas (1 e 2) hidráulicas posicionadas em paralelo, entremeadas por um cilindro pneumático (3) , cuja haste está acoplada a um fuso de esferas (4) ligada a um servo motor (5) , de forma que o ar comprimido e o referido servo motor (5) somam forças para deslocar para cima e para baixo duas camisas (6X e 6D) hidráulicas, montadas em paralelo e interligadas de forma solidária entre si, por meio de uma peça que tem a haste (7) do cilindro pneumático (3) nela fixada, sendo que tais camisas ( 6E e 6D) hidráulicas se movimentam verticalmente sobre as hastes (8E, 8E' e 8D, 8D' ) , fixas, de dois pistões num ritmo apropriado ao bombeamento, de acordo com o sentido de rotação do servo motor (5) . As hastes (8E, 8E' e 8D, 8D' ) dos pistões das bombas (1 e 2) hidráulicas são fixadas em mancai (9S) rolamentado e base (91) e possuem um êmbolo (10E e 10D) hidráulico que separa uma câmara hidráulica superior (11E e 11D) e uma câmara hidráulica inferior (12E e 12D) das camisas (6E e 6D) hidráulicas, sendo que em cada extremidade das hastes (8X, 8E' e 8D, 8D' ) dos pistões existe um furo roscado (13 e 13' e 14 e 14') para a passagem do óleo que vem das câmaras hidráulicas superiores (11E e 11D) , das câmaras hidráulicas inferiores (12E, e 12D) , e passam por uma válvula unidirecional (VI e V2) de retenção hidráulica inferior, esquerda e direita, para saída de óleo, que direciona o óleo pressurizado até um acumulador de pressão hidráulica (15E e 15D) , e uma segunda válvula unidirecional (V3 e V4) de retenção hidráulica superior, esquerda e direita, recebe o
óleo sugado do reservatório (16) , e na saída de cada acumulador de pressão hidráulica (15E e 15D) existe um furo roscado (17E e 17D) para fixação da mangueira hidráulica que alimentará a máquina ou equipamento com óleo pressurizado. Ao preencher todos os pontos que necessitam de óleo, ou quando os atuadores estiverem estáticos, o sistema de bombeamento é automaticamente interrompido e se mantém atuando como um acumulador de pressão hidráulica (15E e 15D) e recomeça a bombear no momento em que houver utilização de óleo através de algum movimento.
[0033] Mais particularmente, a unidade hidráulica (U) reivindicada compreende duas bombas (1 e 2) hidráulicas que trabalham em paralelo, tendo entre elas, numa posição central, um cilindro pneumático (3) , que trabalha mergulhado no reservatório (16) de óleo, onde o bombeamento é feito por meio do deslocamento das camisas (6E e 6D) hidráulicas das bombas (1 e 2) hidráulicas, que deslizam sobre as hastes (8E, 8E' e 8D, 8D' ) dos pistões hidráulicos, que são estáticos e fixados em mancai (9S) rolamentado e base (91) , devidamente apoiados, onde o óleo é sugado do reservatório de óleo (16) como resultado do movimento das camisas (6E e 6D) hidráulicas, seja na subida ou na descida, e ao mesmo tempo que suga o óleo empurra um certo volume para dentro de um acumulador de pressão hidráulica (15E ou 15D) .
[0034] O movimento de bombeamento tem início com a energização do equipamento e a liberação do ar comprimido para alimentar o cilindro pneumático (3) da unidade hidráulica (U) . Ao detectar a baixa pressão hidráulica e ausência de óleo dentro dos acumuladores de pressão hidráulica (15E ou 15D) , o pressostato (18) comanda automaticamente a partida do servo motor (5) que está fixado no mancai ( 9S ) rolamentado e faz girar o fuso de esferas (4) que desloca as camisas (6E e 6D) hidráulicas das bombas (1 e 2) hidráulicas , que estão interligadas e solidárias entre
si, por meio de uma peça (19) que tem na face superior a porca do fuso de esferas (4) e na outra face a haste (7) do cilindro pneumático (3) .
[0035] Quando o fuso de esferas (4) gira em sentido horário, as camisas (6E e 6D) hidráulicas das bombas (1 e 2) hidráulicas começam a se deslocar para cima, deslizando nas hastes (8E e 8D) hidráulicas, onde um êmbolo (10E e 10D) hidráulico separa a câmara hidráulica superior (11E e 11D) da câmara hidráulica inferior (12E e 12D) , que ao se movimentar começa a comprimir um volume de óleo que está em repouso na câmara hidráulica Inferior (12E e 12D) que ao receber a força aplicada nesta área, começa a forçar a passagem do óleo através da haste hidráulica inferior (8E' e 8D' ) , onde através do orifício hidráulico inferior (13' e 14') força a abertura da válvula unidirecional (VI e V2) de retenção hidráulica inferior e é armazenado no interior do acumulador de pressão hidráulica (15D e 15D) , que começa a ser enchido.
[0036] Ao mesmo tempo em que a câmara hidráulica inferior (12E e 12D) é esvaziada pela força que está sendo aplicada pelo servo motor (5) em conjunto com o cilindro pneumático (3) , o êmbolo (10E e 10D) hidráulico começa a sugar o óleo do reservatório de óleo (16), que passa pelo filtro de sucção (20 e 21) superior, esquerdo e direito, forçando a abertura da válvula unidirecional (V3 e V4) de retenção hidráulica superior, esquerda e direita, onde através do furo roscado (13 e 14) superior passa por dentro da haste hidráulica superior (8E e 8D) , chegando até a câmara hidráulica superior (11E e 11D) .
[0037] Quando o fuso de esferas (4) gira no sentido horário, puxando as camisas (6E e 6D) hidráulicas das bombas (1 e 2) hidráulicas para cima, a válvula direcional pneumática (V5) direciona o ar comprimido para a câmara pneumática inferior (22) e o cilindro pneumático (3) começa
a fazer força para cima, auxiliando o fuso de esferas (4) na geração de força.
[0038] Quando o cilindro pneumático (3) chegar no fim de curso de subida, um sinal elétrico irá comandar a mudança no sentido de rotação do servo motor (5), de sentido horário para anti-horário e ao mesmo tempo comandará a mudança de posição da válvula direcional pneumática (V5) , que agora direciona o ar comprimido para a câmara pneumática superior (23) , que começará a deslocar as camisas hidráulicas das bombas (1 e 2) hidráulicas para baixo, aplicando toda a força somada do servo motor (5) com o cilindro pneumático (3) no óleo que está em repouso na câmara hidráulica superior (11E e 11D) , empurrando o óleo através do furo de comunicação superior (24 e 25) , fazendo com que ele passe por dentro da haste (8E e 8D) hidráulica superior e conduzido até a válvula unidirecional (V3 e V4) de retenção hidráulica superior, esquerda e direita, através do orifício hidráulico superior (13 e 14) e levado para dentro do acumulador de pressão hidráulica (15E e 15D) onde permanecerá até o momento de ser utilizado .
[0039] Ao chegar no fim de curso de descida do cilindro pneumático (3) , haverá o comando de reversão do sentido de rotação do servo motor (5) e da válvula direcional pneumática (V5) e, assim, alternando sucessivamente num processo de bombeamento de óleo que continuará até o momento em que os acumuladores de pressão hidráulica (15E e 15D) estiverem completamente cheios.
[0040] Quando o manómetro hidráulico (26) registrar a pressão máxima programada no sistema, o pressostato (18) será acionado e comandará a desenergização da válvula direcional pneumática (V5) e também do servo motor (5) e, desta forma, as bombas (1 e 2) hidráulicas permanecerão em repouso, porem mantendo o sistema pressurizado, eliminando a circulação de óleo para que o mesmo não aqueça.
[0041] A "UNIDADE HIDRÁULICA COM BOMBAS PARALELAS AO CILINDRO PNEUMÁTICO LIGADO A SERVO MOTOR", é eletronicamente inteligente e ficará monitorando as atividades da máquina que está utilizando esta invenção, e quando um de seus atuadores hidráulicos começar a se movimentar haverá a utilização de um certo volume de óleo, que sairá dos acumuladores de pressão hidráulica (15E e 15D) e consequentemente uma queda de pressão hidráulica, que será registrada pelo manómetro hidráulico (26) e acionará o pressostato (18) , que irá comandar a continuidade do funcionamento do servo motor (5) , que voltará a girar no mesmo sentido que estava anteriormente e mudará a posição da válvula direcional pneumática (V5) para a mesma posição anterior e, desta forma, dando continuidade ao processo de bombeamento, que será interrompido toda vez que os atuadores chegarem em fim de curso, e tendo como consequência a redução no volume de óleo utilizado, bem como redução do consumo de energia elétrica e diminuição da temperatura do óleo hidráulico .
Claims
REIVINDICAÇÕES
1) Unidade hidráulica multifuncional compacta (U) caracterizada por compreender:
uma primeira bomba hidráulica (1) compreendendo uma camisa hidráulica (6D), um acumulador de pressão hidráulica (15D) e duas câmaras hidráulicas (11D, 12D) ;
uma segunda bomba hidráulica (2) compreendendo uma camisa hidráulica (6E), um acumulador de pressão hidráulica (15E), e duas câmaras hidráulicas (11E, 12E) ;
um cilindro pneumático (3) posicionado entre a primeira bomba (1) e a segunda bomba (2) ;
um fuso de esferas (4) ligado a um servo motor (5); um reservatório de óleo (16);
válvulas unidirecionais de retenção hidráulica inferior (VI, V2);
válvulas unidirecionais de retenção hidráulica superior (V3, V4);
um pressostato (18) ;
um manómetro hidráulico (26) ; e
uma válvula direcional pneumática (V5) ,
em que a haste (7) do cilindro pneumático (3) está acoplada ao fuso de esferas (4) de forma que o ar comprimido e o servo motor (5) somam forças para deslocar para cima e para baixo as duas camisas hidráulicas (6D, 6E) .
2) Unidade hidráulica multifuncional compacta (U) , de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o cilindro pneumático (3) trabalhar mergulhado no reservatório de óleo (16) perfazendo um sistema de refrigeração.
3) Unidade hidráulica multifuncional compacta (U) , de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o acumulador de pressão hidráulica (15D, 15E) receber óleo proveniente das hastes (8D, 8D' , 8E, 8E' ) dos pistões das bombas hidráulicas (1, 2), das respectivas camisas hidráulicas móveis (6D, 6E), dos êmbolos hidráulicos (10D, 10E) e das
câmaras hidráulicas (11D, 11E, 12D, 12E) através das válvulas unidirecionais de retenção hidráulica inferior (Vl, V2), esquerda e direita, e das válvulas unidirecionais de retenção hidráulica superior (V3, V4), direita e esquerda, que sugam óleo do reservatório (16).
4) Unidade hidráulica multifuncional compacta (U) , de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por no processo de bombeamento de óleo, o comando de reversão do sentido de rotação do servo motor (5) e da válvula direcional pneumática (V5) no fim do curso de descida do cilindro pneumático (3) ocorrer de forma sucessivamente alternada.
5) Unidade hidráulica multifuncional compacta (U) , de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por o referido comando de reversão continuar até o momento em que os acumuladores de pressão hidráulica (15D, 15E) estiverem completamente cheios.
6) Uso da unidade hidráulica (U) conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que é para movimentação de atuadores hidráulicos que operam com óleo hidráulico.
7) Uso, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que não são gerados resíduos metálicos.
8) Uso, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por gerar uma economia de até 85% de energia elétrica.
9) Uso, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que não são utilizados equipamentos auxiliares para refrigeração do óleo hidráulico.
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