BR112012017601B1 - sistema óleo-hidráulico para mover um portão - Google Patents

Abstract

SISTEMA ÓLEO-HIDRÁULICO PARA MOVER UM PORTÃO. Trata-se de um sistema óleo-hidráulico para mover um portão, o qual compreende um cilindro óleo-hidráulico de atuação dupla (11), destinado a conectar-se cinematicamente ao portão para movê-lo, e uma bomba eletro-hidráulica (12), para alimentar e acionar o cilindro mediante um comando. Uma válvula de comutação (13) interconecta o cilindro (11) alternadamente à bomba (12) ou a um tanque (14) com fluido óleo-hidráulico. Em condições de repouso, a válvula (13) conecta o cilindro (11) ao tanque (14) a fim de permitir o deslocamento manual livre do portão conectado ao cilindro e, além disso, a vávula (13) é controlada automaticamente, por variações de pressão no sistema produzidas pelo acionamento da bomba (12), a fim de desconectar o cilindro (11) do tanque (14) e conectá-lo à bomba (12).

Description

[0001] A presente invenção refere-se a uma solução inovadora de sistema óleo- hidráulico para mover portões.

[0002] Este tipo de sistema geralmente pressupõe um atuador hidráulico alimentado por uma eletrobomba adequada.

[0003] Nos sistemas conhecidos, quando a bomba para, o movimento manual do portão é geralmente impossível ou, em todo caso, bastante difícil. De fato, durante o movimento manual do portão, é preciso forçar o óleo a atravessar a bomba, que se comporta substancialmente como um gargalo, ou a atravessar válvulas de desvio (ou seja, válvulas de alívio ajustáveis). Isso leva a uma velocidade de movimento manual lentíssima e a um esforço considerável. Por outro lado, deseja-se que não seja possível, durante o acionamento motorizado do portão, que haja manobras manuais simultâneas inadequadas ou a perda de controle do movimento, por exemplo, em razão do ímpeto do vento.

[0004] A fim de solucionar esse problema, os mecanismos conhecidos são geralmente munidos de um dispositivo de liberação, que, quando desejado, diminui a resistência hidráulica ou libera fisicamente o portão do sistema de acionamento. No entanto, os usuários são obrigados a atuar sobre o dispositivo de liberação a fim de abrir ou fechar o portão manualmente.

[0005] O objetivo geral da presente invenção consiste em evitar as desvantagens supramencionadas ao proporcionar um sistema para mover um portão que compreende um atuador óleo-hidráulico, o qual oferece resistência mínima ao deslocamento manual do portão, mas, ao mesmo tempo, evita que a referida liberdade de deslocamento ocorra quando a automação estiver ativa, isto é, quando o atuador for alimentado a fim de mover o portão, e o qual deve ser capaz de retardá-lo ou acelerá-lo sem interferências do ambiente externo.

[0006] Em vista a este objetivo, concebeu-se produzir, de acordo com a presente invenção, um sistema óleo-hidráulico para mover um portão, o qual compreende um cilindro óleo-hidráulico de atuação dupla, destinado a se conectar cinematicamente ao portão para movê-lo, e uma bomba eletro-hidráulica, para alimentar e acionar o cilindro mediante um comando, o sistema sendo caracterizado por compreender uma válvula de comutação, a qual interconecta o cilindro alternadamente à bomba ou a um tanque com fluido óleo—hidráulico, em que, em condições de repouso, a referida válvula conecta o cilindro ao tanque, para permitir o deslocamento manual livre do portão conectado ao cilindro, e em que a válvula é controlada automaticamente, por variações de pressão no sistema produzidas pelo acionamento da bomba, a fim de desconectar o cilindro do tanque e conectá-lo à bomba.

[0007] A fim de esclarecer a explicação dos princípios inovadores da presente invenção e suas vantagens em relação à técnica anterior, doravante descreveremos, com o auxílio dos desenhos anexos, uma possível concretização, dada a título de exemplo, que aplica os referidos princípios. Nos desenhos: - a figura 1 ilustra uma vista esquemática de um sistema de acordo com a invenção para mover um portão; - a figura 2 ilustra um corte transversal de uma válvula do sistema da figura 1 em condição de repouso; - a figura 3 ilustra um corte transversal ao longo da linha III-III na figura 2; - as figuras 4 e 5 ilustram vistas semelhantes às das figuras 3 e 2, mas com a válvula durante uma etapa operacional do sistema; - a figura 6 ilustra uma vista ampliada semelhante à da figura 4, mas com a válvula na posição intermediária.

[0008] Com referência às figuras, a figura 1 ilustra esquematicamente um sistema hidráulico, indicado como um todo pelo número de referência 10, para mover um portão (não ilustrado, visto que é fácil de ser imaginado por um versado na técnica).

[0009] O sistema compreende um cilindro óleo-hidráulico de atuação dupla 11 conectado adequadamente ao portão de acordo com a técnica anterior a fim de mover o portão (por exemplo, do tipo com asas) entre as posições aberta e fechada.

[0010] Uma eletrobomba óleo-hidráulica 12 (controlada por uma unidade de controle eletrônica 43 conhecida e adequada) alimenta o cilindro através de uma válvula de controle 13 dividida em duas partes de comutação, indicadas pelos números de referência 13a e 13b, para cada ramificação do circuito hidráulico e que conectam, alternadamente, o cilindro 11 à bomba 12 ou a um tanque 14.

[0011] A parte 13a da válvula conecta-se em 15 a uma de duas câmaras do cilindro 11, em 16 a um lado da bomba 12 e em 17 ao tanque 14. Já a parte 13b conecta-se em 18 à outra câmara dentre as duas câmaras do cilindro 11, em 19 ao outro lado da bomba 12 e em 20 ao tanque 14.

[0012] O circuito é substancialmente simétrico, visto que a linha de saída e a linha de entrada dependem do sentido de rotação da bomba de acordo com o sentido de deslocamento desejado para o portão.

[0013] Portanto, dependendo do sentido de rotação da bomba, a conexão 16 será de saída e a conexão 19 será de entrada, ou vice-versa, e o cilindro óleo- hidráulico se moverá em um sentido ou no outro.

[0014] A entrada/saída da bomba 12 pode se conectar ainda ao tanque 14 através de válvulas unidirecionais 21, 22 para sugar óleo do tanque, quando necessário.

[0015] Cada parte 13a, 13b da válvula 13 possui respectivas entradas de controle hidráulico (respectivamente 23, 24 e 25, 26) que se conectam aos lados da bomba. Conforme esclareceremos no restante da descrição, essas entradas comutam adequadamente a válvula 13 contra a ação de molas de retorno 27, 28 em resposta a variações de pressão no circuito produzidas pelo acionamento da bomba.

[0016] A figura 2 ilustra a estrutura da válvula 13 em condições de repouso (ou seja, com a bomba 12 parada). A referida válvula possui um corpo 30, no qual se forma uma sede alongada 31 axialmente fechada em suas extremidades opostas por bujões 32, 33. Dentro da sede 31, há elementos deslizantes das duas partes 13a, 13b da válvula. Esses elementos compreendem um primeiro obturador deslizante (para maior vantagem, composto por um par de pistões de comutação primeiro 34 e segundo 35), na parte 13a da válvula, e um segundo obturador deslizante (para maior vantagem, composto por um segundo par de pistões de comutação primeiro 36 e segundo 37), na parte 13b da válvula. Os dois obturadores de comutação são impelidos rumo um ao outro, por respectivas molas 27, 28, a batentes terminais adequados na sede que vedam. Entre os obturadores, há uma câmara central 38, a qual contém um pistão de atuação 39 coaxial aos obturadores. Para maior vantagem, o pistão 39 possui uma parte central, que desliza de maneira vedada dentro da câmara 38, e partes terminais de menor diâmetro, destinadas a fazer contato com as faces opostas dos obturadores.

[0017] Nas extremidades da câmara 38, de ambos os lados do pistão de atuação 39, os obturadores voltam-se um para o outro e dutos 16, 19, conectados à bomba, encontram-se próximos a eles.

[0018] Do lado oposto dos obturadores de comutação, há respectivas câmaras traseiras 40, 41, a cada uma das quais chega um duto 17, 20 para conexão com o tanque. Como podemos ver com clareza na figura 3, nas câmaras 40, 41, dentro das quais os obturadores deslizam, os dutos 15, 18, para conexão com as câmaras do cilindro 11, voltam-se um para o outro.

[0019] A posição dos referidos dutos 15, 18 é tal que, quando a válvula estiver na condição de repouso, ilustrada nas figuras 2 e 3, cada obturador deixe uma folga de seu respectivo duto 15 ou 18 ao menos levemente descoberta, possibilitando assim que o cilindro 11 conecte-se ao tanque 14 através dos dutos 17, 20.

[0020] Com as câmaras do cilindro óleo-hidráulico conectadas ao tanque, o óleo é livre para fluir de uma câmara à outra sem obstáculos e o portão torna-se completamente livre, possibilitando assim movê-lo manualmente.

[0021] O acionamento da bomba pressuriza a câmara de saída. Para fins de simplificação, na descrição a seguir, assumiremos que a bomba é comandada para que a saída se conecte ao duto 19 e, a entrada, ao duto 16. De qualquer forma, transparecerá, pela leitura da descrição, como a válvula opera (especularmente) quando a bomba gira no sentido oposto.

[0022] A pressão na câmara de saída à direita do pistão de atuação 39 transforma-se no empuxo para a direita sobre o pistão de comutação 36, que, com seu deslocamento, move o segundo pistão de comutação à direita 37 e comprime a mola 28. O deslocamento do obturador 26, 27 para a posição de comutação à direita coloca a saída 19 em comunicação com a câmara do cilindro óleo—hidráulico conectada ao duto 18 e exclui o tanque 14 do circuito. As figuras 4 e 5 deixam isso evidente.

[0023] Mais uma vez, conforme ilustram as figuras 4 e 5, a pressão na parte da câmara central conectada ao duto 19 também atua sobre o pistão de atuação 39, que, por conseguinte, move-se para a esquerda. Dessa forma, o pistão de atuação impele o obturador de comutação 34, 35 à esquerda, que também se desloca à sua posição de comutação à esquerda, contra a ação da mola 27.

[0024] O movimento do obturador para a esquerda coloca a câmara do cilindro óleo—hidráulico conectada ao duto 15 em comunicação com a entrada da bomba (duto 16) e, ao mesmo tempo, exclui o tanque conectado ao duto 17.

[0025] Em essência, a entrada e a saída da bomba 12 conectam-se às respectivas câmaras do cilindro 11, o qual se move de maneira controlada e aciona o portão.

[0026] É evidente que, a fim de mudar o sentido de deslocamento do portão, basta inverter a entrada e a saída, ou seja, inverter a rotação da bomba. A operação da válvula descrita acima é a mesma, mas com movimentos espelhados.

[0027] Com o deslocamento tanto em um sentido como no outro, parando-se a bomba, os obturadores, impelidos por suas respectivas molas, voltam à posição de repouso central ilustrada nas figuras 2 e 3. Neste caso, mais uma vez, as câmaras do cilindro óleo-hidráulico conectam-se ao tanque 14 e, portanto, o óleo é livre para fluir de uma câmara à outra sem obstáculos e o portão torna-se completamente livre.

[0028] Em essência, a válvula 13 é controlada por um acionamento triplo. O primeiro acionamento é o acionamento direto da pressão de saída. O segundo é obtido pelo pistão de atuação (que pode ser comparado a uma força externa). O terceiro é dado pela contrapressão à descarga, que se leva ao fortalecimento do segundo acionamento. Este último é, na verdade, um acionamento parcial visto que intervém somente se o segundo acionamento estiver ativo, mas for insuficiente. Há, portanto, certo tipo de controle sobre o segundo acionamento.

[0029] De fato, deve-se garantir que a parte da válvula conectada à entrada comute com segurança quando a parte da válvula conectada à saída for comutada, e vice-versa.

[0030] Por exemplo, deve-se garantir que a câmara do cilindro óleo-hidráulico na entrada não está conectada ao tanque em vez de à entrada da bomba. De fato, se isso acontecer, o controle sobre o movimento do portão se perderá e haverá o risco de desacelerá-lo próximo ao batente ou freá-lo se ele for, por exemplo, acelerado pelo vento.

[0031] Ademais, se o portão for pequeno ou não tiver a resistência do vento contra seu movimento, as pressões necessárias para movê-lo são geralmente baixas (por exemplo, de cerca de 5 bares). A essas pressões, o acionamento das válvulas pode ser insuficiente, em especial para o lado de entrada que, além da resistência da mola, também deve superar a fricção do anel em O localizado no pistão de atuação.

[0032] Tudo isso é evitado com o posicionamento e dimensionamento cautelosos dos pistões que constituem os obturadores.

[0033] Os pistões mais internos 34 e 36 são feitos, na verdade, vantajosamente com um diâmetro menor e que diminui rumo à câmara central a fim de ser inseridos na câmara central e, também vantajosamente, são feitos de modo que possam obstruir em parte os dutos de conexão com a bomba. A câmara central possui menor diâmetro que as câmaras onde os pistões 35 e 37 deslizam de maneira vedada e com o mínimo de folga.

[0034] Dessa forma, a pressão necessária para mover o portão torna-se independente da pressão necessária para acionar as válvulas. Esta última, na verdade, está relacionada apenas à rigidez da mola e ao meato entre a câmara e o pistão de comutação.

[0035] Ademais, no lado de saída, o pistão de comutação deve se desengatar por completo, ou praticamente, da câmara central a fim de permitir a passagem do óleo, ao passo que, no lado de entrada, um curso bem menor é suficiente, apenas para fechar o duto de conexão com a outra câmara do cilindro óleo-hidráulico. Podemos ver isso com clareza na figura 6, onde vemos que o curso inicialmente necessário por parte dos obturadores no lado de entrada é muito menor do que o dos obturadores no lado de saída. Nesta posição intermediária, a válvula de comutação impede que o óleo deixe a câmara do cilindro óleo-hidráulico conectada em 16, o que causa o aumento na pressão desta, causando assim um aumento na pressão de saída e, portanto, na pressão de acionamento. Isso possibilita impelir e mover ainda mais o obturador à posição de comutação e conecta a câmara do cilindro óleo-hidráulico à entrada da bomba, conforme ilustram as figuras 4 e 5.

[0036] Assim, evita-se com segurança que a fricção do anel em O do pistão de atuação diminua o deslocamento dos pistões de comutação no lado de entrada e, portanto, que a segunda câmara do cilindro óleo-hidráulico permaneça conectada ao tanque.

[0037] A esta altura, já deve ter ficado claro como atingimos os objetivos predeterminados, com uma conexão automática e segura do cilindro óleo-hidráulico alternadamente com o tanque ou com a bomba dependendo de se a bomba está ativada ou não, independentemente do sentido de rotação desta e, por conseguinte, do sentido de deslocamento do portão.

[0038] Graças aos princípios da invenção, o deslocamento manual do portão é extremamente fluido, praticamente como que sem automação, sem que o operador tenha que atuar sobre um dispositivo de liberação. Com o dispositivo de automação ativado, há, por outro lado, o controle completo sobre o movimento do portão e não se perde nada em termos de segurança.

[0039] Decerto, a descrição acima de uma concretização que faz uso dos princípios inovadores da presente invenção é dada a título de exemplo dos referidos princípios inovadores e não deve, portanto, ser interpretada de modo a limitar o âmbito de proteção aqui reivindicado.

Claims (5)

1. Sistema óleo-hidráulico para mover um portão, o qual compreende um cilindro óleo-hidráulico de atuação dupla (11), destinado a se conectar cinematicamente ao portão para movê-lo, o cilindro (11) compreendendo duas câmaras, e uma bomba eletro-hidráulica (12), para alimentar e acionar o cilindro mediante um comando, o sistema sendo caracterizado por compreender uma válvula de comutação (13), a qual interconecta as duas câmaras do cilindro (11) alternadamente à bomba (12) ou a um tanque (14) com fluido óleo-hidráulico, em que, em condições de repouso, a referida válvula (13) conecta as duas câmaras do cilindro (11) ao tanque (14) a fim de permitir o movimento manual livre de um portão conectado ao cilindro e em que, em condições de acionamento motorizado do portão, a válvula (13) é controlada automaticamente, por variações de pressão no sistema produzidas pelo acionamento da bomba (12), a fim de desconectar as duas câmaras do cilindro (11) do tanque (14) e conectá-lo à bomba (12), a entrada e saída da bomba (12) cada uma resultando em ser conectada a uma câmara respectiva das duas câmaras do cilindro (11)

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a válvula (13) compreende uma sede alongada (31), dentro da qual são dispostos dois obturadores (34, 35 e 36, 37), que deslizam coaxialmente e são separados um do outro por uma câmara central (38) para a qual se voltam e na qual é disposto um pistão de atuação (39), que desliza coaxialmente em relação aos obturadores (34, 35 e 36, 37), em que os dois obturadores (34, 35 e 36, 37) são impelidos à referida posição de repouso, rumo ao pistão de atuação (39), por meio de respectivas molas (27, 28), e são capazes de deslizar no sentido oposto contra a ação das molas (27, 28) e rumo a uma posição de comutação; em que, na posição de repouso, cada um dos dois obturadores (34, 35 e 36, 37) conecta uma câmara das duas câmaras do cilindro (11) ao tanque e, na condição de comutação oposta, cada um dos obturadores conecta uma câmara das duas câmaras do cilindro à bomba; e em que a câmara central (38) conecta-se, de lados opostos do pistão de atuação (39), aos dois lados da bomba de modo que, quando a bomba (12) for acionada, a pressão sobre o lado de saída da bomba (12) atinja parte da câmara central (38) sobre um dos dois lados do pistão (39) a fim de impelir diretamente o obturador (34, 35 e 36, 37) disposto daquele lado rumo à sua posição de comutação e, com o movimento do pistão de atuação (39), impelir o obturador (34, 35 e 36, 37) do lado oposto rumo à sua posição de comutação.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que cada um dos obturadores é composto por um primeiro pistão (34, 36) e um segundo pistão (35, 37) acoplados axialmente, em que o primeiro pistão (34, 36), mais próximo da câmara central (38), tem diâmetro menor do que o segundo pistão (35, 37) a fim de que seja inserido ao menos em parte com pouca folga na câmara central (38), construída com um diâmetro menor que as câmaras laterais (40, 41) onde os segundos pistões (35, 37) deslizam com o mínimo de folga.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o pistão de atuação (39) possui uma parte central que desliza de maneira vedada dentro da câmara central (38) e partes terminais de menor diâmetro menor que se destinam fazer contato com as faces opostas dos obturadores (34, 35 e 36, 37).

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dois lados da bomba (12) também se conectam ao tanque (14) por meio de respectivas válvulas de admissão unidirecionais (21, 22) a partir do tanque (14).

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