SISTEMA PARA AUXÍLIO NA MANUTENÇÃO DE UM CONJUNTO DE FORÇA DE UM MOTOR DE UMA LOCOMOTIVA E MÉTODO PARA AUXÍLIO NA MANUTENÇÃO DE UM CONJUNTO DE FORÇA DE UM MOTOR DE UMA LOCOMOTIVA
CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente patente de invenção, pertencente à área de manutenção de equipamentos mecânicos, refere-se a um sistema para auxílio na manutenção de conjunto de força de um motor de uma locomotiva e método para manutenção de conjunto de força de um motor de uma locomotiva.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[002] O conjunto de força é um dos componentes principais de um motor a diesel de uma locomotiva e também é comumente chamado na técnica como conjunto de cilindros. O conjunto de força é responsável pela geração de força motriz, através da explosão do combustível e transformação da energia pela movimentação de pistões.
[003] O motor a diesel geralmente utilizado em locomotivas é um motor que compreende 12, 16 ou 20 conjuntos de força arranjados em “V” em cada motor de uma locomotiva.
[004] Mais especificamente, o conjunto de força é constituído por seus subcomponentes, como por exemplo, cabeçote, concentrador e camisa.
[005] Em particular, a camisa do conjunto de força é arrefecida por um sistema de arrefecimento de água devido à alta temperatura que circula dentro da mesma. O sistema de arrefecimento visa melhorar a condição de troca de calor da combustão com o ambiente, mantendo a temperatura do motor a níveis aceitáveis de projeto.
[006] Em geral, a ocorrência de vazamento de água do sistema de arrefecimento é a falha em motor a diesel de locomotiva que apresenta maior frequência. A falha em sistema de arrefecimento devido ao vazamento de água pode se apresentar devido à falha de montagem do conjunto de força ou falha em juntas de vedação ou anel internos, por exemplo.
[007] Os subcomponentes concentrador e camisa do conjunto de força, em geral, são vedados entre si através de juntas de vedação e anel corta fogo.
[008] Especialmente, o tipo de estrutura combinada do concentrador e camisa se torna um fator importante para a decisão de manutenção ou troca do conjunto de força por inteiro em caso de falhas, como por exemplo a falha devido ao vazamento de água no sistema de arrefecimento do conjunto de força. Isso se dá pelo fato de que a manutenção do conjunto de força, especialmente da estrutura combinada do concentrador e camisa, ser relativamente complexa, pois são requeridos processos, ferramentas e sistemas para manutenção, para o correto e seguro posicionamento do mesmo em um local que permita a desmontagem da estrutura combinada do concentrador e camisa para os reparos necessários.
[009] Na prática de manutenção ferroviária atual, em especial no caso de falha devido ao vazamento de água do sistema de arrefecimento, todo o conjunto de força é trocado por um novo, devido à ausência de um sistema que permita o posicionamento adequado e seguro para reparo, bem como proporcione a desmontagem da estrutura combinada do concentrador da camisa no mesmo local, para a eventual troca dos acessórios de conexão da estrutura combinada, como juntas de vedação e anel corta fogo, por exemplo, no caso de falha em um sistema de arrefecimento devido ao vazamento de água.
[0010] No estado da técnica relacionado à sistemas para posicionamento para manutenção de motor ou partes integrantes do mesmo, pode-se citar o documento da patente CN107738229B que se refere a uma bancada de trabalho para manutenção de motores de automóveis, que compreende uma plataforma com uma abertura para posicionamento do motor a ser reparado, tal abertura com um anel de suporte para prover posicionamento seguro e permitir a visualização e acesso às partes de topo e fundo do motor de ângulos superiores e inferiores. Quando a parte de fundo do motor precisa ser reparada, o operador de manutenção se posiciona na parte inferior da bancada de trabalho, sobre uma prancha móvel.
[0011] Ademais, o documento do pedido de patente CN107738228A, revela uma plataforma para manutenção de equipamento mecânico, como um motor, tal plataforma sendo equipada com mecanismo de içamento e fixação para permitir o reparo da parte do equipamento mecânico que ficaria em contato com uma superfície de uma plataforma comum sem tal artefato de içamento e fixação, impossibilitando seu reparo. Quando a parte inferior do motor precisa ser reparada, o mecanismo de içamento e fixação eleva o motor para que o mesmo fique em uma altura coerente com a posição que o trabalhador precisa se posicionar para realizar a atividade de manutenção.
[0012] Os documentos acima citados não abordam um sistema para manutenção de equipamento mecânico que promova a desmontagem de uma estrutura de um equipamento mecânico.
OBJETIVOS DA PRESENTE INVENÇÃO
[0013] É um objetivo da presente invenção prover um sistema para auxílio na manutenção e método para manutenção de conjunto de força de um motor de uma locomotiva.
[0014] Complementarmente, um outro objetivo da presente invenção é o de prover um sistema para auxílio na manutenção e método para manutenção de conjunto de força de um motor de uma locomotiva capaz de permitir o reparo da camisa da estrutura combinada de concentrador e camisa do conjunto de força.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0015] De forma a alcançar os objetivos descritos acima, é fornecido um sistema para auxílio na manutenção de um conjunto de força de um motor de uma locomotiva, que compreende uma bancada compreendendo uma plataforma superior e uma plataforma inferior, em que a plataforma superior compreende pelo menos uma furação e pelo menos um rasgo; um disco de apoio que compreende uma haste roscada, em que o disco de apoio é posicionado na plataforma inferior da bancada; um mecanismo de içamento para ser conectado em uma estrutura combinada de concentrador e camisa do conjunto de força e, içar e posicionar a estrutura combinada de concentrador e camisa na furação da bancada ou remover a camisa da bancada; e um dispositivo extrator conectável, através da haste roscada do disco de apoio, a um conjunto de fixação para extrair a camisa da estrutura combinada de concentrador e camisa.
[0016] Além disso, a presente invenção fornece um método para auxílio na manutenção de um conjunto de força de um motor de uma locomotiva que compreende as etapas de: separar um cabeçote de uma estrutura combinada de concentrador e camisa do conjunto de força; conectar o mecanismo de içamento na estrutura combinada de concentrador e camisa; içar e posicionar a estrutura combinada de concentrador e camisa em uma bancada; conectar um dispositivo extrator a um conjunto de fixação; extrair a camisa pelo acionamento do dispositivo extrator; remover a camisa para fora da bancada, através do mecanismo de içamento; e reinstalar a camisa no concentrador.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0017] A descrição detalhada apresentada adiante faz referência às figuras anexas, as quais:
[0018] A figura 1 apresenta o sistema para auxílio na manutenção de um conjunto de força de um motor de uma locomotiva, de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção.
[0019] A figura 2 mostra a bancada do sistema da presente invenção.
[0020] A figura 3 apresenta o disco de apoio do sistema da presente invenção.
[0021] A figura 4a mostra o dispositivo extrator do sistema da presente invenção.
[0022] A figura 4b mostra o dispositivo extrator conectado a um sistema de extração pneumático ou hidráulico.
[0023] A figura 5a ilustra o conjunto de fixação do sistema da presente invenção.
[0024] A figura 5b ilustra o dispositivo limitador e o fuso lateral de içamento da camisa do conjunto de fixação.
[0025] A figura 6 apresenta a bancada com o disco de apoio posicionado na superfície inferior da mesma.
[0026] A figura 7a mostra o mecanismo de içamento com o conjunto de fixação conectado ao concentrador e a um equipamento de movimentação e içamento de carga, através de seus olhais.
[0027] A figura 7b mostra um detalhe da fixação do conjunto de fixação no concentrador.
[0028] A figura 8 mostra a estrutura combinada de concentrador e camisa posicionada na bancada com o mecanismo de içamento conectado na mesma.
[0029] A figura 9a ilustra o dispositivo extrator conectado ao conjunto de fixação.
[0030] A figura 9b ilustra o dispositivo extrator conectado ao conjunto de fixação e a um sistema de extração hidráulico manual.
[0031] A figura 9c representa o fuso lateral de içamento da camisa com a porca encostada no dispositivo limitador inferior.
[0032] A figura 9d representa a camisa extraída da estrutura combinada de concentrador e camisa, encostada nos dispositivos limitadores inferiores.
[0033] A figura 10 mostra os fusos laterais de içamento da camisa sendo apertados em direção à camisa extraída para remover a mesma da bancada.
[0034] A figura 11 mostra a remoção da camisa através do mecanismo de içamento.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA PRESENTE INVENÇÃO
[0035] A descrição que se segue partirá de uma concretização preferencial da invenção, aplicada no auxílio na manutenção de um conjunto de força de um motor de uma locomotiva, mais especificamente na manutenção da camisa da estrutura combinada de concentrador e camisa. Entretanto, como ficará evidente para qualquer técnico no assunto, a invenção não está limitada a essa concretização preferencial, podendo ser também utilizada para manutenção de diversos equipamentos mecânicos.
[0036] A figura 1 apresenta uma concretização preferencial da presente invenção, referindo-se a um sistema 1 para auxílio na manutenção de um conjunto de força de um motor de uma locomotiva, que compreende uma bancada 2, um disco de apoio 5, um dispositivo extrator 6 e um mecanismo de içamento.
[0037] Especificamente, o mecanismo de içamento compreende um conjunto de fixação 7 e um equipamento de movimentação e içamento de carga (esse não sendo mostrado nas figuras) como, por exemplo, um guindaste, uma talha, um guincho, uma ponte rolante, entre outros. Esse equipamento de movimentação e içamento é conectado em pelo menos dois olhais 7.2 do conjunto de fixação 7.
[0038] A figura 2 mostra a bancada 2 do sistema 1, que compreende uma plataforma superior 3 e uma plataforma inferior 4. A plataforma superior 3 compreende uma furação 3.1 e um rasgo 3.2, em que a furação 3.1 e o rasgo 3.2 podem apresentar diversas formas, tais como retangular, quadrada, hexagonal, oblonga ou circular. De acordo com uma concretização preferencial da invenção, a furação 3.1 é circular e o rasgo 3.2 é oblongo. A furação 3.1 e o rasgo 3.2 da plataforma superior 3 podem ser localizados, em qualquer uma das laterais da mesma, em que são arranjados de forma concêntrica. A furação 3.1 é configurada para que a camisa da estrutura combinada de concentrador e camisa encaixe de forma adequada na mesma, assim como o rasgo 3.2 é configurado para apoiar o alojamento dos tuchos do concentrador. Já, a plataforma inferior 4 compreende um orifício guia 4.1. Com relação à furação circular 3.1 e ao orifício guia 4.1, de acordo com uma concretização particular da invenção, esses são arranjados na bancada 2 de forma concêntrica.
[0039] Ainda, a bancada 2 compreende pelo menos seis pernas de apoio. A bancada pode compreender qualquer quantidade de pernas de apoio que se fizerem necessárias de acordo com a aplicação da mesma; ou a bancada pode ser ausente de pernas de apoio, a depender de sua aplicação.
[0040] A figura 3 apresenta o disco de apoio 5 que compreende uma superfície superior 5.1, uma superfície inferior 5.2 e uma haste roscada 5.3. A haste roscada 5.3 transpassa a superfície inferior 5.2 do disco de apoio 5, que é posicionada sobre a plataforma inferior 4 da bancada 2, em que a haste roscada 5.3 do disco de apoio 5 transpassa o orifício guia 4.1 da plataforma inferior 4 da bancada 2. -. O conjunto de haste roscada 5.3 e disco de apoio 5 acompanha a camisa na etapa de sua extração e após o avanço dos fusos laterais na etapa de içamento da camisa e, quando ocorre o alívio do dispositivo extrator 6, o conjunto de haste roscada 5.3 e disco de apoio 5 desce e volta a ficar posicionado no orifício guia 4.1 da plataforma inferior 4. Ademais, o disco de apoio 5 tem a função de receber o esforço de extração da camisa em relação ao concentrador.
[0041] Além disso, a haste roscada 5.3 transpassa a furação circular 3.1 da plataforma superior 3 da bancada 2, bem como um orifício central 7.3 de um conjunto de fixação 7, quando o conjunto de fixação 7 está disposto acima da bancada 2. Consequentemente, quando a estrutura combinada de concentrador e camisa se encontra posicionada na furação 3.1 da bancada, a haste roscada 5.3 transpassa a estrutura combinada. A superfície superior 5.1 do disco de apoio 5 possui um diâmetro de menor tamanho do que o diâmetro da sua superfície inferior 5.2.
[0042] A figura 4a mostra o dispositivo extrator 6 que é conectável, através da haste roscada 5.3 do disco de apoio 5, ao conjunto de fixação 7. A conexão do dispositivo extrator 6 à haste roscada 5.3 pode ser feita por elementos de fixação, como por exemplo arruela lisa e porca, de forma manual ou com chave combinada por exemplo.
[0043] O dispositivo extrator 6 é utilizado para extrair a camisa do concentrador, quando a estrutura combinada de concentrador e camisa está arranjada na bancada 2 do sistema 1 da presente invenção. De forma a extrair a camisa do concentrador, o dispositivo extrator 6 é conectado a pelo menos um sistema de extração pneumático ou hidráulico, através do bocal de conexão 6.1, e ao conjunto de fixação 7, através da haste roscada 5.3 do disco de apoio 5. Como pode ser observado na figura 4b, o dispositivo extrator 6 é conectado a pelo menos um sistema de extração pneumático ou hidráulico, através do bocal de conexão 6.1, que compreende pelo menos uma bomba de acionamento manual ou automático, que quando acionada permite que a camisa seja extraída do concentrador, em que o concentrador está seguramente fixado ao conjunto de fixação 7.
[0044] Como pode ser observado na figura 5a, o conjunto de fixação 7 compreende, em sua superfície inferior, pelo menos quatro pinos de fixação inferiores 7.1 equipados com elementos de fixação, como por exemplo porca, em que cada pino de fixação 7.1 é arranjado transversalmente à superfície inferior do conjunto de fixação 7, e em que cada um dos pelo menos quatro pinos de fixação inferiores 7.1 é localizado em cada uma das extremidades da superfície inferior do conjunto de fixação 7.
[0045] Ademais, de acordo com a figura 5a, o conjunto de fixação 7 compreende, em sua superfície superior, pelo menos dois olhais 7.2 e pelo menos dois fusos de aperto superiores 7.5.
[0046] Além disso, ainda de acordo com a figura 5 a, o conjunto de fixação 7 compreende pelo menos dois fusos laterais de içamento da camisa 7.4 localizados em pelo menos duas laterais inferiores do conjunto de fixação 7, em que cada um dos fusos laterais de içamento da camisa 7.4 compreende um elemento de fixação, como uma porca; e em que os fusos laterais de içamento da camisa 7.4 podem ser parafusos do tipo prisioneiros, por exemplo. Ademais, o conjunto de fixação 7 compreende um orifício central 7.3.
[0047] Adicionalmente, na figura 5b é ilustrada uma das laterais do conjunto de fixação 7, em que esse compreende ainda pelo menos dois dispositivos limitadores inferiores 7.6, localizados em pelo menos duas laterais inferiores do mesmo. Na figura 5b observa-se um dos pelo menos dois dispositivos limitadores inferiores 7.6, onde localiza-se um dos pelo menos dois fusos laterais de içamento da camisa 7.4, que é fixado ao dispositivo limitador inferior 7.6 através de um elemento de fixação, como por exemplo uma porca, em que a porca é voltada para a parte interna do conjunto de fixação 7 e a cabeça dos fusos laterais de içamento da camisa 7.4 é voltada para a parte externa do conjunto de fixação 7.
[0048] Os dispositivos limitadores inferiores 7.6 e os fusos laterais de içamento da camisa 7.4 possuem função em conjunto na etapa de extração e remoção da camisa do concentrador para fora da bancada, em geral, de forma que a extração da camisa do concentrador é realizada até que a mesma encoste nos dispositivos limitadores inferiores 7.6; e na etapa subsequente de remoção da camisa do concentrador para fora da bancada, os fusos laterais de içamento da camisa 7.4 são avançados até que as porcas dos mesmos encostem na camisa extraída.
[0049] A figura 6a apresenta o disco de apoio 5 montado na plataforma inferior 4 da bancada 2, em que a haste roscada 5.3 do disco de apoio 5 transpassa o orifício guia 4.1 da plataforma inferior 4 da bancada 2, assim como a furação circular 3.1 da plataforma superior 3 da bancada 2.
[0050] A partir de uma concretização preferencial da utilização do sistema da presente invenção em um método para auxílio na manutenção de um conjunto de força de um motor de uma locomotiva, o conjunto de força é içado da locomotiva através de um equipamento de içamento e movimentação de carga adequado para tal atividade, como um guindaste, uma talha, um guincho, uma ponte rolante, entre outros, onde tal dispositivo de içamento e movimentação de carga é fixado ao cabeçote do conjunto de força, o qual é içado para ser posicionado em um local adequado para desaperto e remoção dos parafusos que fixam o cabeçote no concentrador, assim separando o cabeçote da estrutura combinada de concentrador e camisa.
[0051] Após a separação do cabeçote da estrutura combinada de concentrador e camisa, o mecanismo de içamento é conectado na estrutura combinada de concentrador, mais especificamente o conjunto de fixação 7 é conectado ao concentrador.
[0052] O mecanismo de içamento compreende o conjunto de fixação 7 e um equipamento de movimentação e içamento de carga (não mostrado), como por exemplo uma talha, um guincho, uma ponte rolante, entre outros; em que o equipamento de movimentação e içamento de carga é conectado em pelo menos dois olhais 7.2 do conjunto de fixação 7, através de por exemplo uma garra.
[0053] Nessa etapa de conectar o mecanismo de içamento na estrutura combinada de concentrador e camisa, os pelo menos dois olhais 7.2 do conjunto de fixação 7 são fixados nas extremidades das laterais da superfície superior do conjunto de fixação 7, que ficam próximas ao alojamento dos tuchos do concentrador, de forma alinhada, conforme ilustrado pela figura 7a.
[0054] Além disso, na etapa de conectar o mecanismo de içamento na estrutura combinada de concentrador e camisa, o conjunto de fixação 7 (já equipado com os pelo menos dois olhais 7.2 conectados ao guindaste) é adicionalmente conectado no concentrador a partir da fixação de cada um dos pelo menos quatro pinos de fixação inferiores 7.1 com elementos de fixação (como uma porca) em respectivos orifícios do concentrador, conforme ilustrado na figura 7b, o que é realizado de forma manual ou com uma chave combinada, como por exemplo, uma chave combinada 9/16”.
[0055] Posteriormente, o mecanismo de içamento realiza a etapa de içar e posicionar a estrutura combinada de concentrador e camisa na bancada 2. Nesse sentido, a haste roscada 5.3 do disco de apoio 5, que transpassa a furação circular 3.1 da plataforma superior 3 da bancada 2, transpassa também o orifício central 7.3 do conjunto de fixação 7, proporcionando o posicionamento correto e alinhado da estrutura combinada de concentrador e camisa na furação 3.1 da bancada. A figura 8 mostra a estrutura combinada de concentrador e camisa já posicionada na bancada 2 com o mecanismo de içamento (composto pelo conjunto de fixação 7 e o guindaste conectado nos olhais 7.2) conectado na mesma, em que a estrutura combinada de concentrador e camisa é posicionada na furação 3.1 com a parte do alojamento dos tuchos do concentrador voltada para o rasgo 3.2 da bancada 2, onde tal alojamento dos tuchos do concentrador é apoiado.
[0056] Em sequência, na etapa de conectar o dispositivo extrator 6 ao conjunto de fixação 7, o dispositivo extrator 6 é conectado ao conjunto de fixação 7 através da haste roscada 5.3, que está transpassando o orifício central 7.3, por meio de um elemento de fixação como uma porca, por exemplo.
[0057] Ademais, de modo a realizar a etapa de extrair a camisa da estrutura combinada de concentrador e camisa, que se encontra posicionada na bancada 2, o dispositivo extrator 6 é conectado a um sistema de extração hidráulico de acionamento manual, por exemplo, conforme ilustrado na figura 9b, através de seu bocal 6.1. Adicionalmente, como visto pela figura 9c, os pelo menos dois fusos laterais de içamento da camisa 7.4 do tipo parafusos prisioneiros, localizados em pelo menos duas laterais inferiores do conjunto de fixação 7, estão totalmente retornados em sua posição de não aperto, de modo que cada uma de suas porcas estejam encostadas em cada um dos respectivos dois dispositivos limitadores inferiores 7.6. Dessa forma, a extração da camisa é iniciada, através do acionamento do sistema de extração hidráulico manual, de forma cautelosa, conforme ilustrado na anterior figura 9b.
[0058] A extração da camisa é finalizada quando a camisa, sendo extraída, alcança e encosta em cada um dos dois dispositivos limitadores inferiores 7.6, conforme mostrado na figura 9d. Após a camisa encostar em cada um dos dois dispositivos limitadores inferiores 7.6, a etapa de extração é finalizada e a camisa extraída deve ser removida para fora da bancada 2.
[0059] Então, na etapa de remover a camisa para fora da bancada 2, através do mecanismo de içamento, os fusos laterais de içamento da camisa 7.4 do tipo parafusos prisioneiros são apertados, de forma manual, em direção à camisa, até que as porcas de cada um dos pinos prisioneiros encostem na camisa extraída, conforme ilustrado na figura 10; o dispositivo extrator 6 deve ser removido por completo da haste roscada 5.3, aliviando o sistema de extração hidráulico manual e em seguida retirando-se a porca. Ademais, cada um dos pelo menos quatro pinos de fixação inferiores 7.1 presos nos orifícios do concentrador também são desconectados do mesmo, através da retirada de suas respectivas porcas. Além disso, os olhais 7.2 reinstalados no conjunto de fixação 7, em alinhamento, em orifícios centralizados nas laterais da superfície superior do conjunto de fixação 7, em que um guindaste ou qualquer outro equipamento de movimentação e içamento de carga é conectado aos olhais 7.2.
[0060] Conforme ilustrado na figura 11, equipamento de movimentação e içamento de carga é conectado aos olhais 7.2 e a camisa está sendo removida para fora da bancada 2.
[0061] Por fim, a camisa removida é içada e movimentada para um local adequado, onde o conjunto de fixação 7 é totalmente removido para que seja possível realizar a manutenção ou descarte da camisa, conforme necessário. Em sequência, a camisa remanufaturada ou uma nova camisa é instalada no concentrador utilizando também a presente invenção, em processo praticamente inverso ao da remoção, acrescentando-se, ao final do processo inverso ao da remoção, a instalação e avanço dos pelos menos dois fusos de aperto superiores (7.5) de forma alternada até que os mesmos impulsionem a camisa para a posição de instalada no concentrador.
[0062] Vale destacar, que o sistema 1 de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção realiza a extração da camisa do concentrador, que é uma etapa necessária e essencial para o processo de manutenção de um conjunto de força de uma locomotiva.
[0063] O sistema aqui descrito, objeto da presente invenção, pode ter a construção de seus elementos básicos constituintes em diferentes materiais, bem como configurações acessórias conforme as características, tipos de instalações e necessidades dos usuários. Dessa forma, reforça-se o fato de que a presente invenção não está limitada às concretizações particulares acima descritas.