BR102016007020A2

BR102016007020A2 - sistema de circulação de fluido, e, método para circular um fluido

Info

Publication number: BR102016007020A2
Application number: BR102016007020A
Authority: BR
Inventors: Steven Fliearman
Original assignee: Deere & Co
Priority date: 2015-04-01
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2016-10-25
Also published as: DE102016205357A1; US20160290372A1; CN106051461A

Abstract

um sistema de circulação de fluido configurado para circular um fluido de um tanque de fluido para uma máquina e de volta para o tanque de fluido. o sistema de circulação de fluido inclui um primeiro dispositivo de bombeamento de fluido tendo uma entrada de bomba e uma saída de bomba. a entrada está em comunicação com o tanque de fluido. o sistema também inclui um alojamento para pelo menos parcialmente conter a máquina. o alojamento está em comunicação com a saída da bomba. adicionalmente, um conduto de retorno é posicionado para permitir o fluxo de fluido do alojamento para o tanque de fluido. o sistema inclui ainda um dispositivo de introdução de ar configurado para induzir o ar para o fluido. o sistema de circulação de fluido é livre de um segundo dispositivo de bombeamento de fluido.

Description

sis ιί;μλ de circulação de fluido, e, método para CIRCULAR UM FLUIDO Π FUNDAMENTOS

[001] A presente descrição refere-se a um sistema de circulação de fluido. Em particular, a presente descrição refere-se a um sistema de circulação de fluido para retomar fluido sem o uso de um dispositivo de bombeamento dedicado.

SUMÁRIO

[002] Em uma forma de realização, a invenção proporciona um sistema de circulação de fluido configurado para circular um fluido de um tanque de fluido de uma máquina e de volta para o tanque de fluido. O sistema de circulação de fluido inclui um primeiro dispositivo de bombeamento de fluido tendo uma entrada de bomba e uma saída de bomba. A entrada está em comunicação com o tanque de fluido. O sistema também inclui um alojamento para pelo menos parcialmente conter a máquina. O alojamento está em comunicação com a saída da bomba. Além disso, um conduto de retomo é posicionado para permitir o fluxo de fluido do alojamento para o tanque de fluido. O sistema inclui ainda um dispositivo de introdução de ar configurado para induzir o ar para dentro do fluido. O sistema de circulação de fluido é livre de um segundo dispositivo de bombeamento de fluido.

[003] Em uma outra forma de realização, a descrição proporciona um sistema de circulação de fluido configurado para circular um fluido de um tanque de fluido para uma máquina e de volta para o tanque de fluido. O sistema de circulação de fluido inclui um dispositivo de bombeamento de fluido tendo uma entrada de bomba e uma saída de bomba. A entrada está em comunicação com o tanque de fluido. Um alojamento é incluído para pelo menos parcialmente conter a máquina. O alojamento está em comunicação com a saída da bomba. O sistema também inclui um primeiro conduto configurado para permitir o fluxo de fluido da saída da bomba para o alojamento. Um conduto de retorno é configurado para permitir o fluxo de fluido do alojamento para o tanque de fluido. Além disso, um dispositivo de introdução de ar é posicionado no primeiro conduto. Um segundo conduto é acoplado entre o dispositivo de introdução de ar e uma fonte de ar.

[004] Em uma outra forma de realização, a descrição proporciona um método para circular o fluido de um tanque de fluido para uma máquina e de volta para o tanque de fluido. O método inclui mover o fluido do tanque de fluido para um alojamento, pelo menos parcialmente contendo a máquina e introduzir ar no fluido quando o fluido se mover para o alojamento. O método também inclui separar o ar do fluido quando o fluido entrar no alojamento, e assim aumentar uma pressão interna dentro do alojamento. Além disso, o método inclui porções de lubrificação da máquina com o fluido dentro do alojamento, e expelir o fluido do alojamento para o tanque de fluido com a pressão interna.

[005] Outros aspectos da presente descrição serão evidentes por consideração da seguinte descrição detalhada e desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[006] A FIG. 1 é um diagrama esquemático de um sistema de circulação de fluido tendo um dispositivo de introdução de ar.

[007] A FIG. 2 é um diagrama esquemático de um outro sistema de circulação de fluido tendo o dispositivo de introdução de ar da Fig. 1.

[008] A FIG. 3 é um diagrama esquemático de um sistema de circulação de fluido tendo um outro dispositivo de introdução de ar.

[009] A FIG. 4 é um diagrama esquemático de um sistema de circulação de fluido que tem ainda um outro dispositivo de introdução de ar.

[0010] A FIG. 5 é um diagrama esquemático de um sistema de circulação de fluido tendo uma pluralidade de alojamentos e um dispositivo de introdução de ar.

[0011] A FIG. 6 é um diagrama esquemático de um outro sistema de circulação de fluido tendo uma pluralidade de alojamentos e um dispositivo de introdução de ar.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0012] Antes de quaisquer formas de realização serem explicadas em detalhes, é para ser entendido que a descrição não é limitada na sua aplicação aos detalhes de construção e o arranjo dos componentes apresentados na descrição seguinte ou ilustrado nos desenhos seguintes. A descrição é capaz de suportar outras formas de realização e de ser praticada ou de ser realizada de várias maneiras.

[0013] As Figs. 1 e 2 ilustram esquematicamente um sistema de circulação de fluido 10 para circular um fluido 12 (por exemplo, óleo ou outro meio lubrificante/de resfriamento) a partir de um tanque de fluido 18 para usinagem, tal como uma máquina rotativa ou alternada (por exemplo, um motor ou um motor elétrico) ou outro equipamento que requer lubrificação ou resfriamento, que é pelo menos parcialmente encerrado dentro de um alojamento 14 vedado para conter uma pressão interna. O sistema de circulação de fluido 10 pode incluir um ou mais dispositivos de bombeamento de fluido 22. Como ilustrado, um dispositivo de bombeamento de fluido 22 (isto é, uma bomba) e um dispositivo de introdução de ar 26 são posicionados entre o tanque de fluido 18 e o alojamento 14. A bomba 22 tem um lado de sucção 30 com uma entrada e um lado de descarga 34 com uma saída. Um conduto ou tubo de entrada 38 conecta o tanque de fluido 18 com o lado de sucção 30 da bomba 22. Um conduto ou tubo de descarga 42 estende-se entre o lado de descarga 34 da bomba 22 e o alojamento 14. O conduto ou tubo de retomo 46 conecta o alojamento 14 com o tanque de fluido 18 e inclui um controlador preventivo de retrofluxo ou válvula de retenção 50.

[0014] O tanque de fluido 18 define um volume parcialmente cheio com o líquido 12 e parcialmente cheio com ar e inclui uma entrada 64 em comunicação com o conduto de retomo 46 e uma saída 68 em comunicação com o conduto de entrada 38.

[0015] O dispositivo de introdução de ar 26, que pode estar na forma de um injetor tipo Venturi, é posicionado no conduto de descarga 42 e está em comunicação com o tanque de fluido 18 através de um conduto auxiliar 72 configurado com um controlador preventivo de retrofluxo ou válvula de retenção 76. O conduto auxiliar 72 acopla o dispositivo de introdução de ar 26 ao ar dentro do tanque de fluido 18. Em alternativa, o conduto 72 pode ser acoplado a uma fonte independente de ar limpo e seco. Na forma de realização das Figs. 1 e 2, o dispositivo de introdução de ar 26, tal como um injetor do tipo Venturi convencional, inclui uma entrada, uma saída e uma constrição entre as mesmas com um orifício de sucção para conexão com o conduto 72.

[0016] O alojamento 14 tem uma entrada 124 em comunicação com o conduto de descarga 42 e uma saída 128 em comunicação com o conduto de retomo 46. Na forma de realização da fig. 1, a entrada 124 é geralmente posicionada na ou perto de uma porção superior 132 do alojamento 14, e a saída 128 é posicionada a uma porção inferior 136 do alojamento 14, a uma altura H acima de uma base do alojamento 138, o significado dos quais será descrito em maiores detalhes abaixo.

[0017] Em operação, a bomba 22 retira fluido 12 para dentro do primeiro conduto 38 através da saída 68 do tanque de fluido 18. A bomba 22 reforça a pressão do fluido e direciona o fluido 12 ao conduto de descarga 42. Quando o fluido 12 entra na entrada do dispositivo introdução de ar, o dispositivo de introdução de ar 26 reduz a pressão estática do fluido 12 na constrição, como é bem conhecido. O fluido de baixa pressão 12 induz ar atmosférico a partir do tanque de fluido 18 (ou de uma outra fonte) para dentro e através do conduto 72, onde é arrastado para dentro do fluido de passagem 12 para formar uma mistura de ar e fluido. Dentro do dispositivo 26, a mistura ar-fluido recupera uma porção da pressão estática perdida e escoa para a entrada 124 do alojamento 14.

[0018] A medida que a mistura ar-fluido entra no alojamento 14, o ar arrastado se separa do fluido e, devido a uma diferença na densidade, coleta dentro da porção superior 132 do alojamento 14, enquanto o fluido 12 lubrifica e/ou resfria os componentes rotativos e coleta dentro da porção inferior 136. A medida que o ar adicional entra no alojamento 14 com a mistura ar-fluido que entra, a pressão dentro do alojamento 14 aumenta, o que pressuriza o volume do alojamento e, consequentemente, do fluido coletado 12. Uma vez que a pressão interna dentro do alojamento 14 atinge um nível suficiente, o fluido coletado é expelido do alojamento 14 através da saída 128 e para dentro do conduto de retomo 46. Especificamente, com a saída 128 posicionada a uma altura H acima da base 138, o fluido 12 coleta no alojamento 14, até atingir a altura H, em cujo ponto, com suficiente pressão aplicada, é forçado através da saída 128 contra a contrapressão dentro do conduto de retomo 46. Em algumas formas de realização, a saída 128 pode ser conectada a um tubo de imersão dentro do alojamento 14 que se estende para baixo a partir da saída 128 a uma distância inferior ou igual à altura H. Altemativamente, a saída 128 pode ser posicionada na base 138 do alojamento 14, tal como ilustrado na Fig. 2.

[0019] Em qualquer configuração, a relação entre 1) a contrapressão presente no conduto de retomo 46 (uma função geralmente da altura D do tanque 18 acima da saída 128 e de outros fatores conhecidos dos habilitados na técnica), 2) a altura H da saída (ou a abertura de um tubo de imersão) com relação ao nível de fluido coletado dentro da porção inferior 136, e 3) a pressão desenvolvida dentro do alojamento 14 gerado através da introdução de ar ditará as condições sob as quais o fluido coletado 12 começará a escoar dentro do conduto de retomo 46 de volta para o tanque de fluido 18. Como um exemplo, em uma forma de realização a saída 128 pode ser posicionada na base 138 do alojamento 14 (ver, por exemplo, a Fig. 2), ainda primeiro o fluido 12 coletará dentro da porção inferior 136 e será acionado do alojamento 14 somente quando a pressão desenvolvida dentro do alojamento 14 pela introdução e coleta de ar excede a contrapressão dentro da linha de retomo 46. Em algumas aplicações, a pressão desenvolvida dentro do alojamento 14 pode ser maior do que 5 psig (34,5 kPa), e mais particularmente pode ser superior a 10 psig (69 kPa), e/ou pode variar de aproximadamente 5 a 15 psig (34,5 a 103,4 kPa). O ar induzido através do injetor 26 durante a operação pode ser menor que dez pés cúbicos padrão por hora (0,28 m3 padrão por hora), e mais em particular pode variar de cerca de sete a dez pés cúbicos padrão por hora (0,19 a 0,28 m3 padrão por hora).

[0020] O fluido 12 retomado para o tanque de fluido 18 permanece no tanque de fluido 18 para a recirculação, e um refrigerador de fluido ou outro dispositivo de condicionamento de fluido (não mostrado) pode ser utilizado dentro ou fora do tanque 18 para tratar o fluido 12.

[0021] De acordo com uma forma de realização, o sistema de circulação de fluido 10 inclui apenas um dispositivo de bombeamento de fluido 22 e o sistema completa a recirculação do fluido 12 através da geração de pressão dentro do alojamento 14, como uma força der acionamento e sem o uso de um dispositivo motriz separado (por exemplo, uma bomba de retomo ou uma bomba de remoção) dentro do conduto de retomo 46 ou dentro do alojamento 14, e, adicionalmente, sem um dreno com base na gravidade. Com poucas partes móveis necessárias para circular o fluido, um tal sistema proporciona custos de instalação e manutenção reduzidos. Além disso, a evacuação do fluido a partir do alojamento 14, como aqui discutido, reduz as perdas de arraste relacionadas com fluido dentro do sistema 10 (isto é, perdas devido ao movimento alternativo ou rotativo da maquinaria que se move pelo menos parcialmente dentro de uma piscina de fluido). Em outras formas de realização, o sistema de circulação de fluido 10 pode incluir uma pluralidade de dispositivos de bombeamento de fluido 22.

[0022] Outras técnicas de introdução de ar podem ser empregadas para introduzir o ar na corrente de fluido. Com referência à Fig. 3, um compressor 200 em comunicação com o conduto de descarga 42 no lado de descarga 34 da bomba 22 serve como um dispositivo de introdução de ar alternativo. A fonte de ar para o compressor 200 pode ser obtida a partir do ar dentro do tanque de fluido 18, tal como ilustrado, ou de uma outra fonte. O ar comprimido a uma pressão maior que a pressão estática dentro do conduto de descarga 42 pode ser introduzido ou distribuído de outra forma para o fluido 12 criar a mistura ar-fluido anteriormente descrita.

[0023] Em outras formas de realização, o ar pode ser introduzido no conduto de entrada 38 no lado de sucção 30 da bomba 22. Por exemplo, e como ilustrado na Fig. 4, um conduto separado 204 pode se estender do tanque de fluido 18 ou outra fonte de ar para uma posição perto da entrada de bomba 22 a uma pressão suficientemente baixa durante a operação para induzir um fluxo a partir da fonte de ar. Em algumas aplicações, um injetor de tipo Venturi pode ser posicionado no lado de sucção 30 da bomba 22, dependendo da pressão de entrada disponível na bomba e tendo em conta os problemas operacionais da bomba que possam surgir (por exemplo, preocupações com a cavitação). Uma pluralidade de dispositivos de introdução de ar pode, por conseguinte, ser configurada para aerar o fluido 12 no lado de sucção 30 ou no lado de descarga 34 da bomba 22 para criar a mistura ar-fluido descrita acima.

[0024] Além das diferenças no modo como o ar é induzido no fluido 12, contudo, os sistemas das Figs. 3 e 4 funcionam como descrito acima em relação às Figs. 1 e 2.

[0025] Em outras formas de realização (Figs. 5 e 6), a máquina alternada ou rotativa pode emitir a um trem de engrenagem ou a um outro dispositivo de redução de velocidade de modo que o alojamento 14 seja acoplado ou conectado a um segundo alojamento 208. Como um exemplo, o segundo alojamento 208 pode conter um arranjo de engrenagem planetária (não mostrado). Embora não seja ilustrado nas Figs. 5 e 6, uma árvore de acionamento se estende entre o alojamento 14 e o segundo alojamento 208 para transmitir energia entre os dispositivos nos mesmos. Uma vedação de alta pressão 210 veda o alojamento 14 do segundo alojamento 208 e reduz o vazamento de fluido 12 do alojamento 14 para o segundo alojamento 208.

[0026] Na forma de realização da fíg. 5, o dispositivo de introdução de ar 26 posicionado no conduto de descarga 42 está em comunicação com o segundo alojamento 208 através de um conduto auxiliar 212 que se estende para dentro do alojamento 208, diretamente ou através de um tubo de imersão conectado separadamente 216 afixado à saída 220. O tubo de imersão é posicionado a uma distância (H ') a partir da base 230 do alojamento 208, o que corresponde a um nível máximo de fluido desejado no alojamento 208. Um conduto 234 acopla o ar no dentro do tanque de fluído 18 (ou a uma outra fonte de ar) para o interior do segundo alojamento 208 através de uma entrada 238.

[0027] Durante a operação do sistema da Fig. 5, espera-se que o fluido 12 possa vazar do alojamento sob alta pressão 14 e coletar no alojamento 208. A baixa pressão desenvolvida na constríção do dispositivo 26 induz a uma porção do conteúdo (que pode incluir fluido 12 e ar) do segundo alojamento 208, através do conduto 212 ou tubo de imersão 216, no interior do dispositivo 26, e para dentro do conduto de descarga 42, onde é arrastado dentro da passagem de fluido 12 para formar uma mistura de ar e fluido. Especificamente, com o tubo de imersão 216 posicionado na altura HUacima da base 230, o fluido 12 coleta o segundo alojamento 208 até que ele atinja a altura R\J em cujo ponto é efetivamente removido ou eliminado do segundo alojamento 208 por meio de indução e, fmalmente, reintroduzido no sistema de circulação através do dispositivo de introdução de ar 26. O volume de fluido/ar removido do alojamento 208 é substituído por ar através do conduto 234.

[0028] Em uma outra forma de realização (fig. 6), o conduto de descarga 42 em vez de dividir a jusante do dispositivo 26 entra em ambos os alojamentos 14 e 208, com o alojamento 208 agora vedado para conter uma pressão interna. Um conduto de saída 250, 254 de cada alojamento 14, 208 inclui um controlador preventivo de retrofluxo ou válvula de retenção 258, 262, respectivamente, e conecta cada respectivo alojamento 14, 208 para a linha de retomo 46. Além disso, com referência à fig. 6, a saída 220 pode ser posicionada na base 230 do alojamento 208, mas em outras formas de realização, a saída 220 pode ser posicionada entre uma porção superior 266 e uma porção inferior 270, a uma altura acima da base 230 (por exemplo, altura ΗΓ), semelhante em configuração à saída 128 do alojamento 14 ilustrado na Fig. 1.

[0029] A operação do sistema da Fig. 6 é semelhante ao descrito acima em relação às Figs. 1 e 2 (na vista da máquina rotativa ou alternada e o trem de engrenagem acoplada da Fig. 5), exceto que a mistura de ar-fluido entre os alojamentos 14, 208, onde um aumento da pressão é desenvolvido, conforme anteriormente descrito, expele o fluido 12 dos alojamentos 14, 208 contra a contrapressão dentro do conduto de retomo 46. O sistema não necessita ser configurado de tal modo que a mesma pressão seja desenvolvida dentro de cada um dos alojamentos 14, 208.

[0030] Várias características e vantagens da descrição são definidas nas seguintes reivindicações.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Sistema de circulação de fluido configurado para circular um fluido de um tanque de fluido para uma máquina e de volta para o tanque de fluido, o sistema de circulação de fluido caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro dispositivo de bombeamento de fluido tendo uma entrada de bomba e uma saída da bomba, a entrada em comunicação com o tanque de fluido; um alojamento para conter pelo menos parcialmente a máquina, o alojamento em comunicação com a saída da bomba; um conduto de retomo posicionado para permitir o fluxo de fluido do alojamento para o tanque de fluido; e um dispositivo de introdução de ar configurado para induzir o ar para o fluido, em que o sistema de circulação de fluido é livre de um segundo dispositivo de bombeamento de fluido.

2. Sistema de circulação de fluido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de introdução de ar é posicionado entre a saída da bomba e o alojamento.

3. Sistema de circulação de fluido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de introdução de ar é posicionado entre o tanque de fluido e a entrada de bomba.

4. Sistema de circulação de fluido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de introdução de ar está em comunicação fluídica com o tanque de fluido.

5. Sistema de circulação de fluido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de introdução de ar é um injetor tipo Venturi.

6. Sistema de circulação de fluido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de introdução de ar inclui um compressor.

7. Sistema de circulação de fluido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um segundo alojamento para conter pelo menos parcialmente, um trem de engrenagem acoplado à máquina, um interior do segundo alojamento em comunicação com a saída da bomba.

8. Sistema de circulação de fluido configurado para circular um fluido de um tanque de fluido para uma máquina e de volta para o tanque de fluido, o sistema de circulação de fluido caracterizado pelo fato de que compreende: um dispositivo de bombeamento de fluido tendo uma entrada de bomba e uma saída da bomba, a entrada em comunicação com o tanque de fluido; um alojamento para pelo menos parcialmente conter a máquina, o alojamento em comunicação com a saída da bomba; um primeiro conduto configurado para permitir o fluxo de fluido da saída da bomba para o alojamento; um conduto de retomo configurado para permitir o fluxo de fluido do alojamento para o tanque de fluido; um dispositivo de introdução de ar posicionado no primeiro conduto; e um segundo conduto acoplado entre o dispositivo de introdução de ar e uma fonte de ar.

9. Sistema de circulação de fluido de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de introdução de ar é um injetor tipo Venturi.

10. Sistema de circulação de fluido de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o injetor tipo Venturi inclui um orifício de sucção acoplado ao segundo conduto.

11. Sistema de circulação de fluido de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a fonte de ar é ar comprimido.

12. Sistema de circulação de fluido de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de bombeamento de fluido é o único dispositivo de bombeamento no sistema de circulação de fluido.

13. Método para circular um fluido de um tanque de fluido para uma máquina e de volta para o tanque de fluido, o método caracterizado pelo fato de que compreende: mover o fluido do tanque de fluido para um alojamento pelo menos parcialmente contendo a máquina; introduzir ar no fluido quando o fluido se mover para o alojamento; separar o ar a partir do fluido quando o fluido entrar no alojamento, aumentando assim uma pressão interna dentro do alojamento; lubrificar porções da máquina com o fluido dentro do alojamento; e expelir o fluido do alojamento para o tanque de fluido com a pressão interna.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a introdução de ar para dentro do fluido quando se move para o alojamento significa induzir ar para dentro do fluido usando um injetor tipo Venturi.

15. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a introdução de ar para dentro do fluido quando se move para o alojamento significa a introdução de ar comprimido para dentro do fluido.

16. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o movimento do fluido do tanque de fluido para um alojamento significa a movimentação do fluido com uma bomba, e em que a introdução de ar para dentro do fluido quando se move para o alojamento significa indução de ar para dentro do fluido adjacente a um lado de sucção da bomba.

17. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a introdução de ar no fluido inclui induzir um fluxo de ar a partir do tanque de fluido.

18. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a expulsão do fluido do alojamento para o tanque de fluido com a pressão interna significa expelir o fluido do alojamento com uma pressão interna maior que 5 psig (34,5 kPa).

19. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a introdução de ar para os meios de fluido introduz ar no fluido a uma taxa menor que 10 pés cúbicos padrão por hora (0,28 m3 padrão por hora).