BR102020003438A2 - Bomba de deslocamento positivo com um pistão excêntrico - Google Patents

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Abstract

a invenção se refere a uma bomba de deslocamento positivo (1) com um pistão excêntrico, compreendendo: - um tubo (2) com uma primeira extremidade (21) e uma segunda extremidade (22) que é terminada por um cilindro (24) preso a uma zona de entrega (4), o tubo (2) compreendendo uma abertura de admissão (23) e uma abertura de entrega (41), - um eixo de acionamento (5) estendendo-se entre a zona de transmissão (3) e o tubo, - um pistão (6) arranjado na zona de entrega (4) e montado de uma maneira deslizante na extremidade (53) do eixo (5), sendo pressionado contra o cilindro (24) por meios elásticos (7) de modo a evitar o deslocamento do fluido entre o tubo (2) e a zona de entrega (4) quando a bomba está seca, caracterizada pelo fato de que os meios elásticos são projetados para pressionar o pistão contra o cilindro quando a bomba está em execução sob carga.

Description

BOMBA DE DESLOCAMENTO POSITIVO COM UM PISTÃO EXCÊNTRICO
[001] A invenção se refere ao campo de bombas, em particular bombas de deslocamento positivo com um pistão excêntrico.
[002] Uma bomba de deslocamento positivo com um pistão excêntrico geralmente compreende um cilindro que compreende uma abertura de admissão e compartilha uma extremidade com uma zona de entrega. Nesta extremidade, um pistão é montado de maneira deslizante na extremidade de um eixo de acionamento e é pressionado por meios de pressão, como molas, contra o cilindro, impedindo assim a passagem de fluido. Quando a bomba está funcionando sob carga, a pressão exercida no pistão pode fazer com que o eixo de acionamento se flexione. A força de pressão correspondente pode fazer com que o pistão se solte do cilindro, causando vazamentos que afetam negativamente a eficiência da bomba.
[003] Um exemplo de uma bomba de deslocamento positivo com um pistão excêntrico é descrito e representado no documento WO97/36107. Um pistão circular realiza um movimento orbital dentro de um cilindro delimitado por duas paredes circulares com diâmetros diferentes. O diâmetro do pistão está claramente entre esses dois diâmetros. O cilindro é provido com uma parede para isolar a câmara de admissão e a câmara de entrega. A saia do pistão é interrompida de acordo com esta parede, também chamada de divisória. O centro do pistão se move em um movimento circular enquanto o pistão não gira sobre si mesmo, o que significa que o eixo x e o eixo y permanecem permanentemente paralelos à sua orientação inicial.
[004] Um objetivo da presente invenção é responder às desvantagens do documento da técnica anterior mencionado acima e, em particular, reduzir, se não eliminar, vazamentos entre o pistão e o cilindro da bomba durante o funcionamento sob carga.
[005] Para esta finalidade, um primeiro aspecto da invenção se refere a uma bomba de deslocamento positivo com um pistão excêntrico, compreendendo um tubo com uma primeira extremidade presa a uma zona de transmissão e uma segunda extremidade que é terminada por um cilindro preso a uma zona de entrega, o tubo compreendendo uma abertura de admissão e a zona de entrega compreendendo uma abertura de entrega, um eixo de acionamento estendendo-se entre a zona de transmissão e o tubo com uma extremidade situada pelo cilindro, um pistão arranjado na zona de entrega e montado de uma maneira deslizante na extremidade do eixo, sendo pressionado contra o cilindro por meios elásticos de modo a evitar o deslocamento do fluido entre o tubo e a zona de entrega quando a bomba está seca, distinguida pelo fato de que os meios elásticos são projetados para pressionar o pistão contra o cilindro quando a bomba está em execução sob carga, e pelo fato de que os meios elásticos compreendem pelo menos uma mola radial montada na extremidade do pistão, a direção da força de retorno da mola formando um ângulo diferente de zero com uma linha reta passando através de dois pontos de contato entre o pistão e o cilindro quando a bomba está seca.
[006] O deslocamento angular da mola radial permite garantir que a direção da força de retorno seja substancialmente paralela à linha reta que conecta os pontos de contato entre o pistão e o cilindro quando a bomba está sob carga.
[007] De acordo com uma modalidade da invenção, o ângulo está entre 1 e 30°.
[008] De acordo com uma modalidade da invenção, os meios elásticos compreendem uma primeira porção do eixo de acionamento, a área transversal da qual é menor que as áreas transversais das porções adjacentes de modo a poderem se deformar elasticamente durante a rotação do eixo de acionamento.
[009] A deformação elástica da primeira porção do eixo permite manter o pistão pressionado contra o cilindro da bomba com uma força de pressão conhecida.
[0010] De acordo com uma modalidade da invenção, a primeira porção forma uma tira flexível.
[0011] De acordo com uma modalidade da invenção, a área transversal da primeira porção é retangular.
[0012] De acordo ainda com recursos vantajosos:
  • - o pistão realiza um movimento orbital dentro do cilindro quando a bomba está funcionando;
  • - o cilindro é delimitado por duas paredes circulares com diâmetros diferentes, o diâmetro do pistão estando entre esses dois diâmetros;
  • - o cilindro é provido com uma parede para isolar a abertura de admissão e a zona de entrega;
  • - a saia do pistão é interrompida em linha com a dita parede.
[0013] Outras características e vantagens da presente invenção tornar-se-ão mais claramente aparentes com a leitura da descrição detalhada a seguir de uma modalidade da invenção, que é dada a título de exemplo não limitador e é ilustrada pelos desenhos anexos, nos quais:
a figura 1 mostra uma vista em seção longitudinal de uma bomba de deslocamento positivo excêntrico de acordo com uma primeira modalidade da invenção,
a figura 2 mostra uma vista do eixo de acionamento da bomba de acordo com a primeira modalidade da invenção,
a figura 3 mostra uma vista esquemática de uma segunda modalidade da invenção;
a figura 4 mostra uma vista em seção longitudinal de uma bomba de deslocamento positivo excêntrico de acordo com uma segunda modalidade da invenção.
[0014] A Figura 1 mostra uma bomba de deslocamento positivo 1 com um pistão excêntrico de acordo com a invenção, como visto na seção longitudinal.
[0015] A bomba 1 compreende um tubo 2 com uma primeira extremidade 21 e uma segunda extremidade 22 e também uma abertura de admissão 23.
[0016] A primeira extremidade 21 do tubo 2 é presa a uma zona de transmissão 3, que compreende meios de transmissão da bomba 1. A segunda extremidade 22 compreende um cilindro 24 e é fixada a uma zona de entrega 4, que compreende uma abertura de entrega 41.
[0017] Um eixo de acionamento 5 estendendo-se da zona de transmissão 3 para o tubo 2. Uma extremidade 53 do eixo 5 está situada pelo cilindro 24.
[0018] Como pode ser visto na Figura 1, nesta modalidade exemplar, uma luva 8 é disposta no tubo 2 em torno do eixo 5. A manga 8 compreende um fole metálico de duas partes 81, 82, feito, por exemplo, de aço. A luva 8 é fixada de maneira vedada à primeira extremidade 21 do tubo 2 pelos primeiros meios de fixação 83 e à extremidade 53 do eixo 5 pelos segundos meios de fixação 84. Tal luva é conhecida per se por um versado na técnica. É descrito em detalhes, por exemplo, no documento WO97/36107.
[0019] Os segundos meios de fixação 84 da luva são igualmente fixados ao pistão e podem, assim, deslizar sobre a extremidade 53 do eixo 5 ao mesmo tempo que o pistão.
[0020] Um pistão 6 é arranjado na zona de entrega 4 e montado de maneira deslizante na extremidade 53 do eixo 5. Meios elásticos 7, 70 estão presentes no pistão, de modo que este último seja pressionado contra o cilindro 24, de modo a impedir qualquer deslocamento de fluido entre o tubo 2 e a zona de entrega 4. A operação de uma bomba desse tipo é conhecida por um versado na técnica.
[0021] Os meios elásticos compreendem, por exemplo, uma primeira porção 70 do eixo de acionamento 8, cuja área transversal é inferior às áreas transversais das porções adjacentes. Em outras palavras, a primeira seção é mais fina que as seções. Este afinamento permite a deformação elástica do eixo de acionamento 5 quando a bomba 1 está funcionando. A orientação da primeira seção 70 é escolhida de modo que o pistão 6 seja pressionado contra o cilindro 24 pela força de flexão exercida pela primeira seção 70.
[0022] De acordo com a modalidade mostrada na Figura 2, a primeira seção 70 está na forma de uma tira flexível com, por exemplo, uma seção retangular. A deformação elástica é exercida na parte mais fina da tira e exerce uma força de retorno na direção F. A parte mais espessa garante a absorção de força ligada à pressão exercida no pistão.
[0023] O cilindro 24 está equipado com uma divisória (não mostrada), que separa a zona de admissão e a zona de entrega da bomba 1. Nesse local, o disco do pistão tem uma abertura para a passagem da divisória. Essa descontinuidade no ciclo de bombeamento provoca temporariamente forças que ajudam a realinhar o pistão.
[0024] O uso de uma primeira porção adelgaçada 70 do eixo de acionamento 5, como uma tira flexível, torna possível um pistão mais reativo que é realinhado mais rapidamente. Além disso, a primeira porção adelgaçada 70 torna possível eliminar as molas radiais montadas na extremidade 53 do eixo de acionamento. Essas molas, de uma maneira conhecida, pressionam o pistão 6 contra o cilindro. As forças das molas são absorvidas por uma bucha de rolamento que é esfregada por um anel deslizante preso ao pistão. Durante o realinhamento do pistão, o atrito do anel contra a bucha do rolamento diminui o movimento de realinhamento do pistão, afetando negativamente a eficiência da bomba 1.
[0025] De acordo com outra variante de modalidade, os meios elásticos compreendem pelo menos uma mola radial 54 montada na extremidade do eixo de acionamento 5. As molas radiais são dispostas de modo a pressionar o pistão 6 contra o cilindro 24 quando a bomba está seca e quando a bomba está funcionando sob carga. Em outras palavras, a orientação da(s) mola(s) radial(is) na extremidade do eixo de acionamento 5 é escolhida de modo a compensar a força de pressão exercida no pistão 6 e tende a fazer com que o eixo de acionamento 5 flexione.
[0026] A Figura 3 mostra esquematicamente a orientação da(s) mola(s) radial(is) na extremidade do eixo de acionamento 5 quando a bomba está funcionando a seco. De acordo com a invenção, as molas radiais são montadas com um deslocamento angular em relação a uma linha reta A que passa pelos pontos de contato P1 e P2 entre o pistão 6 e o cilindro 24. Esse deslocamento angular permite que a direção D da força de retorno da(s) mola(s) radial(is) faça um ângulo diferente de zero com a linha reta A. O ângulo é determinado de modo que, quando seco, o componente da força de retorno paralelo à linha reta A é suficiente para manter o pistão 6 pressionado contra o cilindro, como mostrado na Figura 3.
[0027] Quando a bomba 1 está funcionando sob carga, a força de pressão exercida no pistão 6 tende a fazer com que o eixo flexione e, assim, desloque os pontos de contato P1 e P2 entre o pistão 6 e o cilindro. A linha reta A muda assim a orientação. De acordo com a invenção, o deslocamento angular é escolhido de modo que, quando a bomba 1 está funcionando sob carga, a direção da força de retorno da(s) mola(s) radial(ais) coincide com a nova linha reta que conecta os pontos de contato entre o pistão 6 e o cilindro 24. Assim, quando rodando sob carga, o componente da força de retorno é máximo quando alinhado com os pontos de contato com o pistão 6 e o cilindro 24.
[0028] De acordo com uma modalidade, o ângulo entre a linha reta A que liga os pontos de contato P1 e P2 quando a bomba está seca e a direção D da força de retorno da(s) mola(s) radial(ais) está entre 1 e 30°.
[0029] De acordo com a invenção, as duas modalidades podem ser combinadas. Assim, o eixo de acionamento 5 compreendendo a primeira porção diluída 70 pode compreender uma ou mais molas radiais montadas na extremidade do eixo de acionamento 5 com um deslocamento angular em relação à linha reta A.
[0030] Será entendido que várias modificações e/ou melhorias que são óbvias para um versado na técnica podem ser feitas nas diferentes modalidades da invenção que são descritas na presente descrição, sem se afastar do escopo da invenção.

Claims (9)

  1. Bomba de deslocamento positivo (1) com um pistão excêntrico, compreendendo:
    • - um tubo (2) com uma primeira extremidade (21) presa a uma zona de transmissão (3) e uma segunda extremidade (22) que é terminada por um cilindro (24) preso a uma zona de entrega (4), o tubo (2) compreendendo uma abertura de admissão (23) e a zona de entrega compreendendo uma abertura de entrega (41),
    • - um eixo de acionamento (5) estendendo-se entre a zona de transmissão (3) e o tubo com uma extremidade (53) situada pelo cilindro (24),
    • - um pistão (6) arranjado na zona de entrega (4) e montado de uma maneira deslizante na extremidade (53) do eixo (5), sendo pressionado contra o cilindro (24) por meios elásticos (7) de modo a evitar o deslocamento do fluido entre o tubo (2) e a zona de entrega (4) quando a bomba está seca, caracterizada pelo fato de que os meios elásticos são projetados para pressionar o pistão contra o cilindro quando a bomba está em execução sob carga, e pelo fato de que os meios elásticos compreendem pelo menos uma mola (54) montada na extremidade do pistão, a direção (D) da força de retorno da mola (54) formando um ângulo diferente de zero com uma linha reta (A) passando através de dois pontos de contato entre o pistão (6) e o cilindro (24) quando a bomba (1) está seca.
  2. Bomba de deslocamento positivo (1) com um pistão excêntrico de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o ângulo está entre 1 e 30°.
  3. Bomba de deslocamento positivo (1) com um pistão excêntrico de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que os meios elásticos compreendem uma primeira porção (70) do eixo de acionamento (5), a área transversal da qual é menor que as áreas transversais das porções adjacentes de modo a poderem se deformar elasticamente durante a rotação do eixo de acionamento (5).
  4. Bomba de deslocamento positivo (1) com um pistão excêntrico de acordo com a reivindicação anterior, caracterizada pelo fato de que a primeira porção (70) forma uma tira flexível.
  5. Bomba de deslocamento positivo (1) com um pistão excêntrico de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizada pelo fato de que a área transversal da primeira porção é retangular.
  6. Bomba de deslocamento positivo (1) com um pistão excêntrico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o pistão (6) realiza um movimento orbital dentro do cilindro (24) quando a bomba (1) está em funcionamento.
  7. Bomba de deslocamento positivo (1) com um pistão excêntrico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o cilindro (24) é delimitado por duas paredes circulares com diferentes diâmetros, o diâmetro do pistão (6) estando entre esses dois diâmetros.
  8. Bomba de deslocamento positivo (1) com um pistão excêntrico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o cilindro (24) é provido de uma parede para isolamento da abertura de admissão (23) e a zona de entrega (4).
  9. Bomba de deslocamento positivo (1) com um pistão excêntrico de acordo com a reivindicação anterior, caracterizada pelo fato de que a saia do pistão (6) é interrompida em linha com a dita parede.
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