BR102013032801A2 - Método para a junção térmica de módulos funcionais descentrados em uma árvore - Google Patents

Abstract

MÉTODO PARA A JUNÇÃO TÉRMICA DE MÓDULOS FUNCIONAIS DESCENTRADOS EM UMA ÁRVORE. A presente invenção refere-se a um método para a junção térmica de componentes funcionais (3) descentrados em uma árvore (6), especialmente para a junção térmica de cames (4) em uma árvore de cames (7), no qual, por prensagem elástica do componente funcional, durante a conformação de uma abertura de passagem redonda (5), será criada uma abertura de passagem (5') descentrada, no caso do componente funcional (5) distendido, abertura esta que pelo menos minimiza uma deformação da árvore (6) após a junção térmica do componente funcional (3) na árvore (6). Desta maneira poderá ser evitada uma deformação da árvore (6) assimétrica indesejada.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA A JUNÇÃO TÉRMICA DE MÓDULOS FUNCIONAIS DESCENTRA-DOS EM UMA ÁRVORE".

Descricão A presente invenção refere-se a um método para a junção térmica de componentes funcionais descentrados em uma árvore, especialmente para a junção térmica de carnes em uma árvore de carnes. Além disso, a invenção abrange um componente funcional descentrado desta espécie, bem como, uma árvore de carnes termicamente conformada tendo pelo menos um componente funcional desta espécie.

Na junção de componentes funcionais descentrados, assimétricos, especialmente na junção térmica de carnes (carnes de bomba ou carnes de ativação de válvulas) em árvores de carnes, devido ao assento presando transversal e o correspondente encobrimento entre a perfuração de carne e o diâmetro tubular do eixo de carnes, pode ocorrer uma deformação do tubo, isto é, da árvore na região dos componentes funcionais, ou seja, na área dos carnes. No caso de pontos de montagem que estão dispostos adjacentes aos componentes funcionais, isto pode resultar em desvios relativamente ao formato redondo, desvios estes que estão situados fora das especificações prévias para uma boa montagem. Eventualmente em tais casos, os pontos de montagem, após a junção dos componentes funcionais, terão de ser es-merilhados sequencialmente, mas isto representa um passo de acabamento adicional porque a árvore antes já foi esmerilhada. O passo de acabamento adicional não somente é complexo e demanda tempo, mas, além disso, é dispendioso. A presente invenção ocupa-se, portanto, com o problema de propor um método aprimorado para a junção térmica de componentes funcionais descentrados em uma árvore, no qual, desvios da árvore após a junção térmica do componente funcional poderão ser pelo menos minimizados, preferencialmente, até mesmo eliminados.

De acordo com a invenção, este problema será solucionado pelos objetos das reivindicações independentes. Modalidades vantajosas são objetos das reivindicações dependentes. A presente invenção se baseia na ideia geral de protender elas-ticamente um componente funcional descentrado para a junção térmica em uma árvore, por exemplo, um carne para a junção térmica em uma árvore de carnes, durante a conformação de uma abertura de passagem redonda, isto é, por exemplo, na produção da perfuração de carnes, ou seja, realizar uma compressão recíproca elástica de maneira quem após a distensão resulte uma abertura de passagem descentrada. Esta abertura de passagem des-centrada, após a junção térmica com a árvore faz com que esta não se deforme, ou pelo menos em extensão mínima, de maneira que, após a junção térmica a árvore preserva a sua forma circular redonda, o que é de importância significativa especialmente para pontos de montagem dispostos adjacentes aos componentes funcionais. Pelo fato de evitar a deformação da árvore após o arrefecimento dos componentes funcionais básicos da construção, não é mais necessário especialmente uma usinagem sequencial da árvore, eventualmente necessária, complexa e, portanto, também dispendiosa, por exemplo, um esmerilhamento sequencial, de modo que os componentes funcionais, ou seja, no caso concreto, os carnes podem ser produzidos já em estado de acabamento final com a árvore.

Convenientemente, o componente funcional durante a conformação da abertura de passagem, por meio de um dispositivo tensor de castanhas será elasticamente comprimido, isto é, será elasticamente protendi-do. Um dispositivo tensor de castanhas deste tipo pode, por exemplo, apresentar 3 ou 4 castanhas que, as quais, controladas com força ou desviadas podem ser prensadas contra o componente funcional a ser produzido, sendo que, estes são transferidos para um estado deformado elástico. Neste estado deformado elástico será agora confeccionada a abertura de passagem, por exemplo, uma perfuração de carnes, a qual, inicialmente, apresenta formato circular redondo. Caso o dispositivo tensor de castanha for distendido, isto é, as castanhas sendo removidas do componente funcional, então este se deforma elasticamente de novo para o seu estado de partida original, com o que, a abertura de passagem originalmente redonda, passa agora a adqui- rir uma forma aproximadamente oval. Esta forma oval, ou seja, descentrada, produz na junção térmica quando a árvore, por exemplo, é arrefecida e/ou o componente funcional são aquecidos, após uma compensação de temperatura atuem de preferência forças radiais de intensidade idêntica pela circunferência da abertura de passagem onde estas forças são distribuídas e aplicadas sobre a árvore, o que quer dizer atuando especialmente sobre a árvore de carnes, com o que, este registra uma prensagem transversal considerável, porém, não perde o seu formato redondo original.

Em outra modalidade vantajosa do método de acordo com a invenção, a abertura de passagem será perfurada, esmerilhada, friccionada, torneada ou chanfrada. Já estes procedimentos não terminais permitem que se preveja a multiplicidade das possibilidades da produção de uma abertura de passagem, ou seja, de uma perfuração de passagem em um componente funcional, por exemplo, o carne. Comumente, a abertura de passagem será perfurada e em seguida, através de uma ferramenta de remoção de aparas, por exemplo, uma ferramenta de fresagem ou esmerilhamento, será sujeita a um acabamento posterior.

Convenientemente verifica-se a compressão elástica para pro-tensão do componente funcional através das diferentes castanhas do dispositivo tensor de castanhas com controle de energia e/ou com controle no sentido de afastamento. De acordo com a formação do componente funcional a ser protendido poderá ser útil realizar um controle de força, ou seja, um controle de percurso das diferentes castanhas do dispositivo tensor de castanhas. O controle de energia e de percurso deverá ser feito de forma balanceada para a deformabilidade do componente funcional, a fim de que, em qualquer caso, seja alcançada uma boa centragem da perfuração, embora deformada. Isto possibilita pela primeira vez fazer a usinagem de componentes funcionais já acabados, ou seja, especialmente carnes, no sentido desta invenção, podendo fazer a junção das árvores sem um trabalho sequencial necessário. Uma protensão de percurso controlado apresenta a vantagem de não ser necessário posicionar conjuntos medidores energéticos complexos no dispositivo tensor, porém, registrar apenas, por exemplo, através de um fuso de precisão, o percurso coberto. Uma protensão controlada de forma energética do componente funcional terminaria, todavia, em uma precisão mais alta. Também, no contexto do desenvolvimento por meio de simulações torna-se mais fácil calcular a deformação do componente funcional pela aplicação de forças, do que ocorrería pelo deslocamento de outros corpos contra o componente funcional.

Em uma modalidade especialmente vantajosa do processo de acordo com a invenção, em um primeiro passo o componente funcional será controlado energeticamente com pelo menos 3 castanhas, sendo centrado e elasticamente deformado. Em um segundo passo, pelo menos 3 castanhas tensoras planas prendem o componente funcional em sentido axial plano contra uma face plana e fixam com controle de percurso, o componente funcional de uma forma segura para a usinagem da abertura de passagem. As castanhas tensoras planas serão giradas sobre as faces frontais do componente funcional para depois serem prensadas por um movimento axial contra a face frontal do componente funcional. Com este procedimento, o componente funcional poderá ser inserido sem problemas no dispositivo tensor, sendo seguramente fixado. A força tensora necessária nas castanhas ener-gizadas será aplicada com pacotes de molas. Assim a força tensora necessária poderá ser adequada de forma simples por meio da troca das molas na mordaça sobre o componente funcional a ser usinado, levando assim em conta diferentes geometrias relativamente a dimensões.

Além disso, a presente invenção está baseada na ideia geral de prover um componente funcional descentrado, como, por exemplo, os carnes, com uma abertura de passagem descentrada que pelo menos minimiza uma deformação da árvore após a junção térmica do componente funcional. A produção da abertura de passagem verifica-se no caso de acordo com o método descrito nos parágrafos precedentes, no qual, o componente funcional inicialmente será protendido e depois ser produzido com uma perfuratriz convencional a abertura de passagem. Pela distensão subsequente deforma-se a abertura de passagem, por exemplo, a exemplo de uma forma oval, o que no caso da junção térmica com uma árvore, por exemplo, com uma árvore de cames, faz com que após o arrefecimento do componente funcional aquecido, ou seja, após a dilatação da árvore arrefecida estarão presentes forças radiais atuantes sobre a árvore apenas de uma maneira uniforme e que não produzem, ou que pelo menos não produz uma deformação significativa, da árvore.

Pelo formato oval da abertura de passagem do componente funcional, a folga de junção entre o componente funcional e árvore será determinada pelo diâmetro reduzido da seção oval. Para que esta folga de junção não seja prejudicada pela confecção do formato oval da abertura de passagem, em outra modalidade vantajosa do método de acordo com a invenção, o componente funcional, durante o processo da junção, especialmente durante a inserção da árvore na abertura de passagem do componente funcional mencionado, será de tal maneira retido por um conjunto captador com pelo menos duas castanhas captadoras que se apresenta uma deformação elástica do componente funcional de maneira análoga à usinagem da perfuração e desta maneira o formato ovalado da abertura de passagem quase tornará a ser circular. Desta maneira, aumenta a folga da junção disponível de forma nítida, ou seja, o recobrimento entre o componente funcional e a árvore poderá ser ampliado.

Outras características importantes e vantagens da invenção resultam das reivindicações dependentes, dos desenhos e da descrição de Figuras correspondente com base nos desenhos.

Compreende-se que as características acima mencionadas e que em seguida ainda serão explicadas podem ser usadas não somente na respectiva combinação adequada, porém, também outras combinações ou em uma posição isolada sem abandonar o contexto da presente invenção.

Modalidades preferidas da invenção são apresentadas nos desenhos e serão em seguida explicadas mais detalhadamente, sendo que, os sinais de referência iguais também se referem a componentes idênticos ou similares ou funcionamento idêntico.

As Figuras mostram esquematicamente: Figura 1 método tensor de castanha para flexionar um compo- nente funcional, aqui um came, durante a conformação de uma abertura de passagem, Figura 2 uma representação conforme a Figura 1, porém, com dispositivo tensor de castanha com 4 castanhas, Figura 3 uma deformação esquematizada e mostrada de forma exagerada da abertura de passagem descentrada em estado distendido, Figura 4 apresentação de corte por uma árvore de carnes, Figura 5 a-d um dispositivo tensor de castanha para protender componentes funcionais, aqui um came, com a apresentação de diferentes estados tensores, ou seja, de fixação das castanhas, Figura 6 conjunto de pinças para a retenção e deformação elástica de um componente funcional, aqui um came durante o processo de junção térmica, Figura 7 apresentação esquematizada da ação de protensão controlada energeticamente com molas com um dispositivo tensor de castanha de acordo com a Figura 5.

De modo correspondente às Figuras 1 e 2, um dispositivo tensor de castanha 1 apresenta 3 castanhas 2,2’ para fixação de um componente funcional 3, aqui um came 4. O came 4 será, portanto, fixado dentro do dispositivo tensor de castanha 1 e por meio das diferentes castanhas 2,2' será elasticamente deformado, pelo menos em reduzida extensão. Neste estado elasticamente deformado, ou seja, especialmente comprimido, através de uma máquina aqui não mostrada será confeccionada uma abertura de passagem 5, por exemplo, perfurada, esmerilhada, friccionada, torneada ou chanfrada. Em seguida, as castanhas 2,2’ se deslocam até sua posição de partida, com o que se distende o componente funcional 3 protendido, ou seja, o came 4. Neste estado distendido, em virtude da retro deformação elástica a partir da abertura de passagem 5, redonda originalmente no estado protendido, formando-se agora uma abertura de passagem 5' descentrada conforme apresentada, em forma exagerada, de acordo com a Figura 3.

Agora, o came 4, ou seja, de uma maneira geral o componente funcional 3 poderá ser aquecido e uma árvore 6 correspondente, ou seja, uma árvore de carne 7, poderá ser arrefecida. Na junção térmica do componente funcional 3 na árvore 6, será criado um assento prensado que essencialmente exerce forças radiais sobre a árvore 6, de maneira que esta, na formação do assento por contração, isto é, no arrefecimento dos componentes funcionais 3, ou seja, dos carnes 4, não se verifica uma deformação, ou apenas em sentido marginal, e desta maneira a unidade preserva o formato redondo. Um formato redondo deste tipo é especialmente de importância essencial para pontes de montagem 8 dispostas adjacentes aos componentes funcionais 3, já que estes pontos precisam ser absolutamente redondos a fim de viabilizar uma montagem fácil e de longa duração. A compressão elástica, ou seja, a protensão do componente funcional 3 através das castanhas 2,2' pode ser feita com controle energético ou controle de percurso. Da mesma maneira pode se imaginar que pelo menos uma castanha 2,2"" (ver também Figura 5) do dispositivo tensor de castanha 1 seja comprimida com uma força maior contra o componente funcional 3, isto é, sendo protendida, do que pelo menos uma outra castanha 2',2". Naturalmente, podem também ser reguláveis apenas algumas castanhas 2,2'. O dispositivo tensor de castanha 1, mostrado de acordo com a Figura 1 e 2, no caso deve mostrar apenas e forma meramente exemplar, que o componente funcional 3 provido da abertura de passagem 5, poderá ser protendido de uma forma individual visando a produção da abertura de passagem 5’ descentrada. De acordo com a Figura 3, a abertura de passagem 5', com o componente funcional 3 distendido, é de conformação oval, sendo que, o diâmetro longo e o diâmetro curto divergem em cerca de 5 a 25 pm, o que é mostrado de acordo com a Figura 3 com a letra de referência a. A Figura 5 apresenta um dispositivo tensor de castanha 1 em uma modalidade especialmente vantajosa, em vários estados de protensão a) até b). O acabamento do dispositivo tensor de castanha 1 na Figura 5 se destaca por 2 jogos diferentes, cada qual com castanhas 2", 2"" e 2'". No caso, as castanhas 2”, 2"" estão previstas para fazerem a centragem do componente funcional 3, no presente caso mostrado um carne 4, e, de uma maneira desejada, fazer a sua deformação elástica com controle de energia. Outras três castanhas tensoras 2"' tem o percurso controlado e são prevista para protenderem o componente funcional 3 firmemente contra uma face plana e desta forma fazer o seu posicionamento seguro para a usinagem da abertura de passagem 5.

No passo a) está mostrado um carne 4 que foi introduzido para a usinagem no dispositivo tensor de castanha 1. No passo b) movimentam-se as castanhas 2", 2"" na direção do carne 4 e fazem a centragem e a deformação deste carne 4. No caso, para a deformação elástica do componente funcional 3, as castanhas 2"" podem ser prensadas mais intensamente contra o componente funcional do que a castanha 2". No passo c) o carne 4 foi centrado e deformado pelas castanhas 2", 2"". No passo d) as castanhas tensoras 2"' serão giradas sobre a face frontal do carne 4, sendo de tal modo protendidos em direção axial que o carne 4 foi posicionado seguramente para uma usinagem da abertura de passagem 5. A centragem e a deformação do componente funcional 3, com controle energético e por meio das castanhas 2", 2"", podem ser feitos com o uso de pacotes molares 11 como é esquematicamente apresentado na Figura 7. Quando a aplicação energética se verificar somente através do pacote molar 11 protendido, a força introduzida poderá ser precisamente controlada. Por uma substituição simples das molas 11, o dispositivo tensor de castanha 1 poderá ser adaptado em diferentes componente funcionais 3 o que possibilita uma sistema de protensão simples e confiável.

Um conjunto de pinças 9, mostrado na Figura 6, possibilita manter na posição de junção um componente funcional 3, no caso mostrado um carne 4, durante o processo da junção e por meio de pinças 10, sendo que, o componente funcional 3 será de tal modo elasticamente deformado que a segunda abertura de passagem oval 5' passa a constituir novamente uma abertura de passagem 5 circular redonda e, portanto, o processo da junção, especialmente a folga de junção que está disponível, pela usinagem oval da abertura de passagem 5’ quase não é prejudicado. Isto é especialmente vantajoso para um processo de junção em um método seguro.

Com a formação, de acordo com a invenção, de uma abertura de passagem 5' descentrada com um componente funcional 3 distendido, o comportamento de prensagem que até agora pode ser avaliado somente de forma deficiente poderá ser controlado exatamente, sendo especialmente possível direcionar de tal maneira as forças atuantes sobre a árvore 6 na produção do assento prensado que a árvore 6 não altera, ou apenas em extensão marginal o seu contorno externo redondo e, desta maneira, especialmente, não precisa ser sujeita a uma nova usinagem o que significa consideráveis custos e vantagens de tempo.

As diferentes castanhas 2, 2', 2", 2"" do dispositivo tensor de castanha 1 podem no caso estar previstas de forma simétrica com relação ao componente funcional 3 a ser retido, ou seja, a ser protendido, sendo que, todavia, também se pode imaginar uma disposição assimétrica. A abertura de passagem 5, produzida no estado protendido do componente funcional 3, por exemplo, uma perfuração de carnes, no caso é redonda, ao passo que depois de uma distensão do componente funcional 3, esta abertura de passagem 5, em virtude da retro deformação elástica, será transferida para uma abertura de passagem 5’ descentrada. A abertura de passagem descentrada 5’ no caso, conforme a Figura 3, está sendo apresentada de uma forma um pouco maior no desenho. No estado unido, a partir da abertura de passagem 5' descentrada poderá surgir novamente uma abertura de passagem 5 que se estende uniformemente pela circunferência da árvore, especialmente árvore de carnes, com o que pode ser conseguido uma transferência de força intensa e simultaneamente um assento prensado ótimo.

Claims (12)

1. Método para a junção térmica de componentes funcionais (3) descentrados em uma árvore (6), especialmente para a junção térmica de carnes (4) em uma árvore de carnes (7), no qual, pela compressão elástica do componente funcional durante a conformação de uma abertura de passagem (5) redonda, será criada uma abertura de passagem (5') descentrada no caso do componente funcional (5) não protendido, abertura esta que pelo menos minimiza uma deformação assimétrica da árvore (6) após a junção térmica do componente funcional (3) na árvore (6).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, o componente funcional (3), durante a conformação da abertura de passagem (5), será prensado por meio de um dispositivo tensor de castanhas (1).

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que, pelo menos uma castanha (2,2"") do dispositivo tensor de castanha (1) é prensada com uma força maior contra o componente funcional (3) do que pelo menos uma outra castanha (2',2").

4. Método, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que, a compressão elástica é feita com controle de força e/ou controle de percurso da mesma maneira em que é proporcionada a centragem do componente funcional (3) após a junção.

5. Método, de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que, o componente funcional (3) no dispositivo tensor de castanha (1), por pelo menos três castanhas (2",2""), será centrado com controle energético e elasticamente deformado para depois ter o percurso controlado pelo menos por três castanhas tensoras planas (2"') sendo protendido axialmente contra uma face plana e, em seguida, será usinada a abertura de passagem (5) do componente funcional (3).

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que, pelo menos três castanhas (2",2"") serão protendidas pelo pacote de molas (11) e a força de compressão necessária para deformação elás- tica do componente funcional (3), poderá ser aplicada pela troca dos pacotes de molas (11) em adequação a componente funcionais (3) de usinagem diferenciada.

7. Método, de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que, a abertura de passagem (5) é perfurada, esmeri-Ihada, friccionada, torneado ou chanfrada.

8. Método, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que, o componente funcional (3) durante o processo da junção térmica, especialmente na inserção da árvore (6) na abertura de passagem (5'), será retido de tal maneira por um conjunto de pinças (9) que a abertura de passagem (5) oval, por uma deformação elástica, terá novamente o formato de uma abertura de passagem (5) redonda.

9. Componente funcional descentrado (3), especialmente um carne (4), para a junção térmica com uma árvore (6), especialmente uma árvore de carne (7), com abertura de passagem (5') descentrada que pelo menos minimiza uma deformação assimétrica da árvore (6) após a junção térmica do componente funcional (3) na árvore (6).

10. Componente funcional, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que, o componente funcional (3) é conformado como carne (4) ou como roda indicadora.

11. Componente funcional, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que, a abertura de passagem (5') com o componente funcional distendido (3) é conformada em sentido oval, sendo que, o diâmetro longo e curto divergem em 5-25 pm.

12. Árvore de carnes (7) com pelo menos um componente funcional (3), como definido em uma das reivindicações 9 a 11.