BR102020021699B1 - Motor com cilindro volumétrico horizontal e pistão de dupla ação movido por queda d água - Google Patents

Motor com cilindro volumétrico horizontal e pistão de dupla ação movido por queda d água Download PDF

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Abstract

motor com cilindro volumétrico horizontal e pistão de dupla ação movido por queda d’água. se refere a um motor (1) hidráulico comandado por automação de válvula (3) direcional de quatro vias, sendo duas vias de admissão (4,5) e duas vias de escapamento (6, 7) que controlam a entrada e saída de água ora para o lado esquerdo (8) ora para o lado direito (9) do cilindro (10) volumétrico horizontal, tomando como referência o pistão (11) de dupla ação que assume um movimento de vai e vem transformando o movimento linear em movimento radial por meio de cremalheiras (12, 13), rodas dentadas (14, 15) com rolamentos (r) unidirecionais, eixo (16), mancais (17) e rolamentos (18).

Description

BREVE DESCRIÇÃO
[0001] Trata a presente solicitação de patentes de invenção de um inédito “MOTOR COM CILINDRO VOLUMÉTRICO HORIZONTAL E PISTÃO DE DUPLA AÇÃO MOVIDO POR QUEDA D’ÁGUA”, trata de um equipamento que transforma energia potencial hidráulica em energia mecânica utilizando a massa d’água captada em um ponto mais elevado, que em conjunto com um comando de válvulas, o qual controla a admissão e o escapamento do volume de água no referido equipamento, provoca o movimento cíclico de vai e vem do pistão de dupla ação no cilindro hidráulico volumétrico horizontal, que por intermédio de cremalheiras e respectivas coroas dentadas com rolamentos unidirecionais convertem o movimento linear em movimento radial na saída do eixo principal.
CAMPO DE APLICAÇÃO
[0002] O campo de aplicação da presente invenção é o da geração de energia, portanto abrange a praticamente todos os segmentos produtivos e atividades, como, por exemplo, a indústria em geral, o de agronegócios, de projetos urbanísticos, separação dos sólidos insolúveis da água de esgotos, etc.
CONVENCIMENTO
[0003] Apesar do avanço da eletrônica, biotecnologia e outras tecnologias, todos os setores da economia ainda dependem da engenharia mecânica para atender os anseios e as necessidades humanas. Por sua vez, os movimentos ditos espontâneos são provenientes de uma fonte de energia potencial, como é o caso, e em conformidade com este pedido de patente, da energia potencial hidráulica por queda d’agua ou desnível hídrico.
[0004] A transformação da energia hidráulica em mecânica pode ser realizada de diferentes formas, sendo as mais primitivas conhecidas a roda d’água, o monjolo e bomba de aríete, que tem por finalidade o bombeamento d’agua. Este funciona em sistema em dois tempos alternados pela intensidade pressão do mca. Artefatos primitivos como estes evoluíram, como da roda d’água para a turbina de conceito de funcionamento circular, onde a energia cinética da massa de água acelera um rotor produzindo torque para movimentar geradores que transformam a energia mecânica em energia elétrica, enquanto houver energia potencial hidráulica disponível.
[0005] A transformação de energia potencial hidráulica em torque hidromecânico por meio de impacto de energia cinética encontra dificuldade em converter quedas de água com pequenos volume em torque mecânico eficiente para execução de trabalhos mais pesados, como, por exemplo, movimentar geradores elétricos de baixa rotação, serviços de prensa, moendas entre outros.
[0006] Neste contexto, novas tecnologias que venham dirimir o problema supracitado são bem-vindas no segmento em questão.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[0007] O atual estado da técnica antecipa alguns documentos de patentes que versam sobre dispositivos que transformam energia potencial hidráulica em energia mecânica utilizando cilindro (s) hidráulico (s) como o documento BR 10 2015 010694 7, intitulado " SISTEMA LINEAR DE CONVERSÃO DE ENERGIA POR DESNÍVEL HIDRÁULICO EM ENERGIA MECÂNICA RADIAL VIA CILINDROS HIDRAULICOS LINEARES PARALELOS " - compreende a captação de um potencial hidráulico em um ponto A levado por duto condutor até uma válvula de admissão em um ponto B, que supre de fluido pelo menos dois pistões hidráulicos que perfazem um movimento de sobe e desce síncrono com uma válvula de escapamento levando consigo uma barra de união horizontal ligada um conjunto biela e virabrequim, transformando assim o movimento linear em radial.
[0008] O documento de anterioridade acima citado, apesar utilizar cotas inferiores de massa de água do mca em um ponto B, de um duto condutor fechado em desnível ou queda d’agua com relação à um ponto A, e ser alternativo ao sistema circular, visa tão somente descrever o movimento vertical de sobe e desce de pares de pistões, perfazendo apenas um único momento de torque no virabrequim a cada mudança na posição do comando de válvulas.
[0009] O documento JP 2011157912 intitulado “HYDRAULIC PRESSURE POWER GENERATION DEVICE” - dispositivo de geração de energia hidráulica inclui um tubo de abastecimento com uma válvula de três vias para fornecer seletivamente água sob pressão de uma válvula de abastecimento de água alternadamente para as câmaras dianteira e traseira de um cilindro de pistão que tem as câmaras dianteira e traseira e as hastes de pistão projetam-se para fora, e um tubo de drenagem tendo uma válvula de três vias para drenar seletivamente a água alternadamente das câmaras dianteira e traseira, o tubo de alimentação e o tubo de drenagem sendo conectados um para o outro. Uma engrenagem de cremalheira a ser operada com o movimento das hastes do pistão durante o abastecimento e drenagem alternados de água, e um par de engrenagens de pinhão para engatar com a engrenagem de cremalheira para transmitir força de rotação através de uma embreagem unidirecional alternadamente para as peças de acionamento são fornecidos para transmitir força de rotação produzida alternadamente para um gerador. O par de pinhão as engrenagens são acionadas seletivamente ou em marcha lenta durante a troca de válvula por meio da embreagem unidirecional, deixando uma parte não motriz em uma condição operada sem carga.
[0010] No dispositivo do documento acima também é utilizado o deslocamento do fluxo de água para deslocar as hastes do cilindro horizontalmente num movimento linear de vai e vem, que por sua vez é replicado para uma estrutura retangular, externa ao cilindro, na qual uma cremalheira e um pinhão transfere e transforma este movimento linear para movimento radial na saída do eixo. Neste documento de anterioridade é utilizado um sistema de embreagem para se conseguir o movimento unidirecional no eixo.
OBJETIVOS DA INVENÇÃO
[0011] O objetivo da invenção é propor um motor hidráulico cujo mecanismo para transformação do movimento linear em movimento radial está no pistão de dupla ação e contíguo ao ponto médio da camisa do cilindro hidráulico volumétrico horizontal, o que propicia menos vibração, menos esforço mecânico, menor suscetibilidade de quebra/ manutenção não programada e maior eficiência;
[0012] O objetivo da invenção é propor um motor hidráulico com momento de torque constante na saída do eixo principal, devido ao movimento ininterrupto e constante de vai e vem do pistão de dupla ação;
[0013] O objetivo da invenção é propor um motor hidráulico de construtividade simples e componentes menos sujeitos a quebras, como, por exemplo, a utilização de rolamentos unidirecionais ao invés de embreagens;
[0014] É objetivo da invenção propor um motor hidráulico que transforma a energia potencial hidráulica linear em uma força radial para qualquer finalidade, além da geração de energia elétrica;
[0015] É objetivo da invenção propor um motor hidráulico que apresenta uma maior eficiência na conversão de energia potencial hidráulica em energia mecânica, visando atender a demanda crescente por energia elétrica, em função do crescimento socioeconômico sem causar impacto ambiental, haja visa a matriz hídrica nacional necessitar da formação de grandes áreas de represamento de água;
[0016] É objetivo da invenção propor um motor hidráulico de ótima relação custo x benefício.
DA INVENÇÃO
[0017] Trata de um motor que tem a mesma finalidade de uma roda d’agua ou turbina hidráulica, converter energia potencial hidráulica em energia mecânica. O motor é instalado na posição horizontal, sendo constituído nesta forma de viabilização da invenção por um comando de uma válvula de quatro vias no final de curso. Sendo duas vias de admissão e duas vias de escapamento; um cilindro hidráulico volumétrico horizontal com um pistão de dupla ação acoplado a cremalheiras engrenadas a um par de coroas dentadas acopladas com rolamentos unidirecionais assentados em um eixo sobre mancais, com rolamentos comuns.
[0018] O motor funciona pelo movimento de vai e vem de um pistão de dupla ação no interior de um cilindro hidráulico volumétrico horizontal. O pistão de dupla ação é impulsionado pela força da pressão de mca. O volume d’água que adentra o cilindro hidráulico volumétrico horizontal ora pela direita, ora pela esquerda, tomando como referência o pistão de dupla ação, aqui como sendo cota inferior de mca. A transmissão de força é realizada por meio do encaixe dos dentes das cremalheiras aos dentes das coroas paralelas e concêntricas às mesmas. A rotação do motor no mesmo sentido é consequência da tração dos rolamentos unidirecionais entre as coroas dentadas e o eixo principal. A eficiência do motor é dada pela relação da geração de alto torque com pequeno volume d’agua, por conseguinte da baixa velocidade que o fluxo d’agua que adentra o cilindro hidráulico volumétrico horizontal.
DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0019] A invenção será, a seguir, descrita em uma realização preferencial, sendo que, para melhor entendimento, referências serão feitas aos desenhos anexos, nos quais estão representadas de forma ilustrativa e não limitativa: Figura 1: Esquemático em perspectiva do motor com cilindro hidráulico volumétrico horizontal e pistão de dupla ação movido por queda d’água, operando com uma válvula de comando de quatro vias; Figura 2: Vista em perspectiva do motor com cilindro hidráulico volumétrico horizontal e pistão de dupla ação movido por queda d’água; Figura 3: Vista em perspectiva explodida do motor com cilindro hidráulico volumétrico horizontal e pistão de dupla ação movido por queda d’água; Figura 4: Detalhe em perspectiva do eixo principal do motor com cilindro hidráulico volumétrico horizontal e pistão de dupla ação movido por queda d’água, no interior do cilindro hidráulico volumétrico horizontal; Figura 5: Vista em perspectiva do eixo principal do motor com cilindro hidráulico volumétrico horizontal e pistão de dupla ação movido por queda d’água; Figura 6: Vista em perspectiva explodida do eixo principal do motor com cilindro hidráulico volumétrico horizontal e pistão de dupla ação movido por queda d’água; Figura 7: Vista em corte do pistão de dupla ação do motor com cilindro hidráulico volumétrico horizontal e pistão de dupla ação movido por queda d’água; Figura 8: Vista em corte do motor com cilindro hidráulico volumétrico horizontal e pistão de dupla ação movido por queda d’água; Figura 9: Esquemático em corte lateral ilustrando a movimentação do pistão de dupla ação do motor com cilindro hidráulico volumétrico horizontal e pistão de dupla ação movido por queda d’água.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0020] O “MOTOR COM CILINDRO VOLUMÉTRICO HORIZONTAL E PISTÃO DE DUPLA AÇÃO MOVIDO POR QUEDA D’ÁGUA”, objeto desta solicitação de patente de invenção, se refere a um motor (1) hidráulico comandado por automação de válvula (3) direcional de quatro vias, sendo duas vias de admissão (4,5) e duas vias de escapamento (6, 7) que controlam a entrada e saída de água ora para o lado esquerdo (8) ora para o lado direito (9) do cilindro (10) volumétrico horizontal, tomando como referência o pistão (11) de dupla ação que assume um movimento de vai e vem transformando o movimento linear em movimento radial por meio de cremalheiras (12, 13), rodas dentadas (14, 15) com rolamentos (R) unidirecionais, eixo (16), mancais (17) e rolamentos (18).
[0021] Mais particularmente, o motor (1) hidráulico reivindicado utiliza um potencial hidráulico que faz a captação de um ponto (A) levado por duto (2) condutor fechado até uma válvula (3) direcional de quatro vias, sendo duas vias admissão (4, 5) e duas vias de escapamento (6, 7) em um ponto (B). As vias de admissão (4, 5) tem por finalidade direcionar o fluxo do potencial hidráulico para o lado esquerdo (8) e para o lado direito (9) do cilindro (10) volumétrico horizontal tomando como referência o pistão (11) de dupla ação que é propulsionado por essa ação, efetivando assim movimentos de vai e vem. As vias de escapamento (6, 7) tem por finalidade esvaziar o lado esquerdo (8) e o lado direito (9) do cilindro (10) volumétrico horizontal e propiciar condição de espaço para o deslocamento do pistão (11) de dupla ação dentro do mesmo. O pistão (11) de dupla tem em seu interior uma cremalheira superior (12) e outra cremalheira inferior (13) alinhadas com uma coroa dentada esquerda (14) e com uma coroa dentada direita (15) com a finalidade de transferir a intensidade da força de propulsão do pistão (11) de dupla ação para as referidas coroas dentadas (14, 15), as quais são acopladas a rolamentos (R) unidirecionais. Os rolamentos (R) unidirecionais tracionam o eixo (16) sobre mancais (17) em apenas um sentido, eixo (16) esse que é assentado em rolamentos (18) comuns. Portanto, o conjunto de transmissão de força radial, ou seja, as coroas dentadas (14, 15), os rolamentos unidirecionais (R), mancais (17) são todos montados no eixo (16) que transpassa o pistão (11) de dupla ação, possibilitando o movimento de vai e vem, e descansa num suporte (19) adequado.
[0022] A quantidade de água que adentra o espaço do cilindro (10) volumétrico horizontal do motor (1) hidráulico representa o volume da cota d’agua com a intensidade da força do mca. A distância e a velocidade que o pistão (11) de dupla ação acoplado com a cremalheiras (12, 13) desloca de um lado para outro dentro do cilindro (10) volumétrico horizontal do motor (1) hidráulico determina o espaço de tempo para a automação do comando da válvula (3) direcional de quatro vias. O comando da válvula (3) direcional de quatro vias pode ser acionado por solenoide ou quaisquer outros engenhos que exerçam a mesma função. A automação por final de curso tem a finalidade de direcionar o fluxo do potencial hidráulico às vias admissão (4, 5) do cilindro (10) volumétrico horizontal, simultaneamente com as vias de escapamento (6, 7) para o meio ambiente.
[0023] Sendo assim a ação do comando de válvula (3) promove a inversão das vias de admissão (4, 5) e de escapamento (6, 7). A via que estava com o acesso na posição aberta passa para posição de fechada, e a via que estava com o acesso na posição fechada passa para posição aberta. A velocidade do deslocamento do pistão (11) de dupla ação e o número de dentes das cremalheiras (12, 13) engrenados aos dentes das coroas dentadas (14, 15) acopladas ao eixo (16) sobre mancais (17) determinam o número de rpm do motor (1) hidráulico, e por conseguinte a potência do mesmo. A potência conferida pode ser utilizada para realização de qualquer trabalho mecânico, incluindo movimentar geradores elétricos.
[0024] Tendo, portanto, sido descrita e ilustrada a melhor forma de realização atualmente contemplada para a concretização da presente invenção, no entanto, é para ser compreendido que, a presente invenção não está limitada aos aspectos práticos da realização atualmente preferida, ilustradamente descrita, e que todas e tais modificações e variações devem ser consideradas como estando englobadas dentro do espírito e escopo da invenção.

Claims (2)

1. “MOTOR COM CILINDRO VOLUMÉTRICO HORIZONTAL E PISTÃO DE DUPLA AÇÃO MOVIDO POR QUEDA D’ÁGUA” utiliza um potencial hidráulico que faz a captação de um ponto (A) levado por duto (2) condutor fechado até uma válvula (3) direcional de quatro vias, sendo duas vias admissão (4, 5) e duas vias de escapamento (6, 7) em um ponto (B), caracterizado por um pistão (11) de dupla ação ter em seu interior uma cremalheira superior (12) e outra cremalheira inferior (13) alinhadas com uma coroa dentada esquerda (14) e com uma coroa dentada direita (15) com a finalidade de transferir a intensidade da força de propulsão às coroas dentadas (14, 15) as quais são acopladas a rolamentos (R) unidirecionais; os rolamentos (R) unidirecionais tracionam o eixo (16) sobre mancais (17) e para o eixo (16) que é assentado em rolamentos (18) comuns.
2. “MOTOR COM CILINDRO VOLUMÉTRICO HORIZONTAL E PISTÃO DE DUPLA AÇÃO MOVIDO POR QUEDA D’ÁGUA” de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo comando da válvula (3) direcional de quatro vias poder ser acionado por solenoide ou quaisquer outros engenhos que exerçam a mesma função
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