BR112016021928B1 - Bomba de palhetas com volume de entrega ajustável, conjunto de construção para uma bomba de palhetas com volume de entrega ajustável e sistema de direção servoassistida - Google Patents
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Abstract
BOMBA DE PALHETAS COM VOLUME DE ENTREGA AJUSTÁVEL. A invenção se refere a uma bomba de palhetas (VP), com volume de entrega ajustável, a qual apresenta uma carcaça da bomba (G) um anel de came (KR) disposto nela e um rotor (R) apoiado móvel girando nela. A bomba de palhetas (VP) apresenta um dispositivo de regulagem (RV), através do qual flui o meio de pressão (DM) entregue e duas saídas (A1, A2), que estão ligadas respectivamente com uma de duas câmaras de pressão (DK1, DK2) a fim de admitir essas câmaras com proporções reguláveis do meio de pressão (DM), sendo que, para a mudança da excentricidade do anel de came (KR) em relação ao rotor (R), as duas câmaras de pressão (DK1, DK2) atuam sobre a superfície externa do anel de came (KR). A bomba de palhetas (VP) apresenta dois canais de controle (STK*, STK#) que se cruzam, os quais ligam respectivamente uma das saídas (A1, A2) com uma das duas câmaras de pressão (DK1, DK2) a fim de admitir essas câmaras com proporções reguláveis do meio de pressão (DM). De preferência, os canais de controle (STK*, STK#) que se cruzam estão dispostos em uma tampa (D') da carcaça da (...).
Description
[001] A invenção se refere a uma bomba de palhetas. A invenção se refere, em particular, a uma bomba de palhetas para o emprego em um sistema de direção servo-assistida.
[002] Normalmente, as bombas de palhetas com volume de en trega ajustável, que também são designadas como bombas controláveis são montadas como a seguir: em uma carcaça da bomba são dispostos, em essência, um anel de came ou um anel de contorno do curso e um rotor apoiado móvel girando. O rotor apresenta fendas radiais, nas quais estão dispostas palhetas guiadas deslocáveis radialmente, e forçadamente através das fendas. Durante a operação da bomba de palhetas, por conseguinte, as palhetas deslizam com suas extremidades exteriores adjacentes à parede interna do anel de came ao longo do anel de came, e deste modo causam o transporte de um meio de pressão (por exemplo, óleo de pressão). Em contraste com bombas com volume de entrega constante (bombas constantes) as bombas com volume de entrega variável podem evitar que em particular, no caso de altos números de rotações resulte uma superprodução de óleo de pressão, que precisa ser compensada parcialmente em bombas constantes por meio de circulação de bypass. Por esse motivo, no caso de bombas constantes na faixa de número de rotações mais alta, por meio dessa circulação de bypass precisa ser consumida mecanicamente energia utilizável, o que é equivalente a uma perda de calor ou de energia inútil. Para a regulagem do volume de entrega, em particular, para a redução do volume de entrega com aumento do número de rotações, a excentricidade do anel de came é alterada para o rotor, em particular, é reduzida. Para isso, uma bomba de palhetas tradicional apresenta um dispositivo de controle (por exemplo, válvula de regulagem) com duas saídas, as quais através de dutos de controle podem admitir uma câmara de pressão esquerda ou direita respectivamente com uma proporção do meio de pressão transportado. As câmaras de pressão atuam pela esquerda ou pela direita sobre a superfície externa do anel de came e, por conseguinte, causam a mudança desejada da excentricidade do anel de came para o rotor.
[003] Uma bomba de palhetas do tipo mencionado no início é co nhecida, por exemplo, do documento de patente DE 10 2004 060 082 A1 C1. Com auxílio das figuras de 1 a 3 é esclarecida a montagem de uma bomba de palhetas tradicional desse tipo com volume de entrega transporte ajustável (abreviadamente: bomba de regulagem):
[004] As figuras 1 e 3 mostram a montagem da conhecida bomba no corte transversal; a figura 2 mostra uma representação tridimensional da bomba. A conhecida bomba controlável VP apresenta uma carcaça da bomba G e um anel de came KR disposto nela (também denominado anel de contorno do curso). Um rotor R apoiado móvel girando dentro dela está equipado com várias fendas, nas quais estão dispostas palhetas F guiadas forçadamente deslocáveis radialmente, e durante a rotação transportam um meio de pressão DM do lado de aspiração PSS até o lado de pressão PDS. Para a alteração do volume de entrega a posição do anel de came KR pode ser alterada em rela-ção ao rotor R, de tal modo que resulta uma excentricidade controlável. Além disso, a bomba apresenta duas câmaras de pressão DK1 e DK2 que atuam da esquerda ou da direita sobre o lado externo do anel de came KR, pelo que as câmaras de pressão são admitidas com uma proporção controlável do meio de pressão DM. A regulagem é obtida através de um dispositivo de controle, o qual normalmente é executado como válvula de regulagem RV, a qual apresenta duas saídas A1 e A2, a fim de conduzir para as câmaras de pressão ou retirar delas a proporção do meio de pressão através de dutos de controle STK1 e STK2 para que a pressão diferente nas câmaras efetue um deslocamento do anel de came KR em relação ao rotor R, de tal modo que a excentricidade desejada e, com isto, o volume de entrega geométrico desejado se ajustem.
[005] Com a construção especificada, a bomba de palhetas é projetada para uma direção de rotação, no presente caso o rotor R gira no sentido anti-horário (girando para a esquerda). Caso se deseje alterar a direção de rotação da bomba (girando para a direita com o sentido horário), então a carcaça da bomba precisaria ser reconstruída na área do dispositivo de controle (válvula de regulagem) RV. Isto estaria ligado com um dispêndio muito alto. Além disso, precisaria ser empregada uma outra placa frontal com geometria de controle refletida e o anel externo, o qual limita as câmaras de pressão radialmente para fora, precisaria ser montado com imagem invertida na carcaça da bomba. Normalmente, são realizadas essas medidas dispendiosas e caras, razão pela qual resulta que, para uma bomba girando para a esquerda, o conjunto de construção se diferencia em inúmeras partes, inclusive na carcaça da bomba, de um conjunto de construção para uma bomba girando para a direita.
[006] A tarefa da invenção é aperfeiçoar uma bomba de palhetas do tipo mencionado no início, de tal modo que seja obtida uma construção mais em conta, a qual torne possível poder alterar a direção de rotação do rotor com um dispêndio técnico reduzido.
[007] A tarefa é solucionada por uma bomba de palhetas com as características da presente invenção.
[008] Por conseguinte, é sugerida uma bomba de palhetas com volume de entrega ajustável que se caracteriza pelo fato de que a bomba de palhetas apresenta dois dutos de controle que se cruzam, os quais conectam respectivamente uma das saídas do dispositivo de controle (válvula de regulagem) com uma das duas câmaras de pressão, a fim de admitir essas câmaras com as proporções controláveis do meio de pressão.
[009] Com isto são criadas duas ligações (dutos de controle) que se cruzam, entre as saídas (conexões dos dutos de controle) do dispositivo de controle e as câmaras de pressão, de tal modo que a regu- lagem da excentricidade atua exatamente ao contrário e, com isto a bomba de palhetas pode ser reajustada para uma direção de rotação contrária sem o dispêndio, de outro modo usual. A disposição dos du- tos de controle que se cruzam a seguir também é designada como "construção de crossover" e possui, em particular, a vantagem que a bomba pode ser reconstruída para uma troca da direção de rotação até mesmo sem alteração da carcaça da bomba, e somente através da troca de poucos componentes. Se os dutos de controle que se cruzam estiverem previstos na tampa da carcaça da bomba, então, em essên-cia, somente precisam ser trocadas a tampa e a placa frontal; e o conjunto corredor (rotor com palhetas) só precisa ser montado com imagem invertida.
[0010] A invenção pode ser realizada como conjunto de constru ção ou sistema de caixa de construção, no qual estão previstas uma tampa com dutos de controle que se cruzam e uma tampa (outra variante) com dutos de controle que não se cruzam (que passam paralelos um ao outro). A tampa adequada é montada durante a produção da bomba de acordo com a direção de rotação desejada. Para as diferentes direções de rotação quase todos os componentes da bomba são idênticos, exceto a placa frontal e a tampa. No que se refere às duas variantes da tampa, elas podem ser produzidas na fundição por coqui- lha, pelo que pode ser usada a mesma peça bruta (parte fundida). Então para as duas variantes somente o acabamento da peça bruta pre- cisa ocorrer de outro modo, isto é, em essência, os furos para os dutos de controle precisam ser realizadas ou em uma variante que não se cruza ou em uma variante que se cruza ("perfuração de crossover"). Quando se compara as listas de peças ou as listas de componentes da variante girando à esquerda com a variante girando à direita, então resultam somente dois pontos de diferença: a tampa e as placas frontais são diferentes quanto aos componentes; contudo, o conjunto corredor é idêntico e precisa ser montado somente com imagem simétrica em torno da vertical. Todas as outras partes da bomba das duas variantes são iguais.
[0011] A invenção também divulga um conjunto de construção pa ra uma bomba de palhetas com volume de entrega ajustável, sendo que, o conjunto de construção se caracteriza pelo fato de que ele apresenta uma primeira tampa com dois dutos de controle que não se cruzam, a fim de conectar respectivamente uma das saídas do dispositivo de controle com uma das duas câmaras de pressão de uma forma a não se cruzar, a fim de admitir essas câmaras com as proporções controláveis do meio de pressão, e que para a troca da primeira tampa, o conjunto de construção apresenta uma segunda tampa com dois dutos de controle que se cruzam, a fim de conectar respectivamente uma das saídas com uma das duas câmaras de pressão de forma a se cruzar.
[0012] Além disso, a invenção compreende também um sistema de direção servoassistida, que está equipado com uma bomba de palhetas, a qual apresenta uma "construção de crossover" desse tipo. O sistema de direção servoassistida ou a bomba é colocado na área de NKW.
[0013] Execuções particularmente vantajosas da invenção resul tam das concretizações.
[0014] Por conseguinte, é vantajoso se pelo menos um dos dois dutos de controle estiver disposto na carcaça da bomba ou em uma tampa da carcaça, de tal modo que os dutos de controle se cruzam sem entrar em contato recíproco. Neste caso, também os dois dutos de controle podem ser realizados em forma de furações no material da carcaça da bomba ou da tampa, os quais não se tocam, mas só se cruzam. De preferência, os dutos de controle são realizados na tampa, razão pela qual a carcaça da bomba propriamente dita não precisa ser alterada ou adaptada. Em particular, a área de montagem para o dispositivo de controle pode ficar inalterada, e a construção do dispositivo de controle propriamente dita pode ficar inalterada para ambas as variantes (bomba girando à direita ou à esquerda).
[0015] De modo alternativo ou em combinação à execução acima, pelo menos um dos dois dutos de controle (externo) também pode estar disposto na carcaça da bomba ou (externa) em uma tampa da carcaça, de tal modo que os dutos de controle se cruzam sem contato recíproco. Em situações individuais pode ser vantajoso não realizar, o máximo possível, os dutos de controle que se cruzam no material da carcaça e/ou da tampa, mas como condutores externos que são fixados na carcaça ou na tampa. Eventualmente, essa solução pode ser a solução mais em conta.
[0016] Em geral, de preferência, a bomba de palhetas é construí da, de tal modo que uma primeira saída das duas saídas esteja disposta mais próxima de uma primeira câmara de pressão das duas câmaras de pressão do que uma segunda saída das duas saídas, e que os dois dutos de controle que se cruzam estejam dispostos, de tal modo que um dos dois dutos de controle liga a primeira saída com a segunda câmara de pressão, e o outro dos dutos de controle liga a segunda saída com a primeira câmara de pressão. De preferência, a primeira saída e a primeira câmara de pressão estão dispostas no lado de pressão da bomba de palhetas, e a segunda saída e a segunda câmara de pressão estão dispostas no lado de aspiração da bomba de palhetas.
[0017] É vantajoso se os dois dutos de controle que se cruzam fo rem criados por furos na carcaça da bomba ou em uma tampa da carcaça, sendo que, aberturas do furo não necessárias são fechadas com elementos de fecho, em particular, tonéis. Deste modo, com furos retos simples também podem ser realizados dutos de controle que se cruzam no material da carcaça e/ou da tampa.
[0018] De preferência, a tampa da carcaça apresenta uma geome tria de palhetas traseiras para um rotor que gira à esquerda ou à direita, a qual é executada com imagem simétrica em relação a uma geometria de palhetas traseiras para um rotor que gira à direita ou à esquerda.
[0019] Com relação à placa frontal, de preferência, a bomba de palhetas é executada, de tal modo que a bomba de palhetas apresenta uma placa frontal com uma geometria de controle para um rotor que gira à esquerda ou à direita, a qual é executada com imagem simétrica em relação a uma geometria de controle para um rotor que gira à direita ou à esquerda.
[0020] A seguir a invenção será descrita em mais detalhes com auxílio de um exemplo de execução e com referência aos desenhos anexados:
[0021] as figuras de 1 a 3 já descritas no início, as quais mostram a montagem tradicional de uma bomba de palhetas VP, também podem ser empregadas para a invenção, uma vez que, no caso da bomba de palhetas de acordo com a invenção, a maioria dos componentes fica inalterada e precisam ser realizadas somente poucas medidas construtivas e reconstruções a fim de alterar a direção de rotação da bomba:
[0022] por isso, a seguir serão descritas as diferenças entre a in- venção e a montagem tradicional, sendo que, também é remetido às figuras 4a e 4b, as quais reproduzem as seguintes representações:
[0023] a figura 4a) mostra uma primeira tampa com furos do duto de controle retos; e
[0024] figura 4b) mostra uma segunda tampa com furos do duto de controle se cruzando.
[0025] Partindo das figuras de 1 a 3, a bomba de palhetas VP de acordo com a invenção também apresenta uma carcaça da bomba G, na qual está disposto um rotor R dentro de um anel de came KR, o qual, por sua vez, pode ser deslocado através de câmaras de pressão DK1 e DK2, de tal modo que é ajustada a excentricidade do anel de came KR para o rotor, necessária para o volume de entrega desejado.
[0026] A construção mostrada nas figuras de 1 a 3 é apropriada para uma configuração da bomba girando à esquerda. No contexto com o conjunto de construção de acordo com a invenção, agora é empregada a tampa D mostrada na figura 4a, a qual apresenta dois dutos de controle STK1 e STK2 que passam paralelos, de tal modo que, em primeiro lugar, como de costume as câmaras de pressão ainda estão ligadas com o dispositivo de controle (válvula RV nas figuras 1 a 3). Para a conversão da bomba para rotação à direita, a tampa D é trocada por uma tampa D’, a qual é mostrada na figura 4b. Esta tampa D’ possui dois dutos de controle STK* e STK# que se cruzam, os quais são realizados por meio de furos correspondentes, sendo que, os furos não necessários são fechados por tonéis TN. Portanto, os dutos de controle são realizados de preferência, através de furos que certamente se cruzam, mas não se cortam.
[0027] Como mostra a figura 4b, em mostra conjunta com as figu ras de 1 a 3, a tampa D’ efetua uma troca dos dutos de controle, de tal modo que agora a bomba pode ser ajustada para a rotação à direita. Para isto a tampa D’ precisa apresentar somente uma geometria simé- trica de palhetas traseiras. Além disso, ainda precisa ser colocada uma outra placa frontal, a qual apresenta uma geometria de controle simétrica. Fora isto, não é necessário encontrar quaisquer medidas; em particular, a carcaça G não precisa ser reconstruída, do mesmo modo, a válvula de regulagem RV também não.
[0028] No exemplo de execução em questão, a bomba de palhetas é executada com um só curso e, além disso, apresenta dois dutos de controle. A bomba também pode ser executada com vários cursos (por exemplo, duplo curso) e, de modo correspondente pode apresentar muitos dutos de controle.
[0029] A invenção é criada para qualquer tipo de bomba de palhe tas, contudo é particularmente apropriada como bomba de direção, a fim de poder ser montada dentro de uma direção servoassistida. Lista de números de referência VP bomba de palhetas com anel de came ajustável (bomba ajustável) G carcaça da bomba R rotor (corredor) F palhetas KR anel de came (anel de contorno do curso) D tampa da carcaça PDS lado de pressão (lado de pressão da bomba) PSS lado de aspiração (lado de aspiração da bomba) DK1 primeira câmara de pressão (câmara de pressão ajustável) DK2 segunda câmara de pressão (câmara de pressão ajustável) STK1 primeiro duto de controle STK2 segundo duto de controle RV dispositivo de controle (válvula de regulagem) que é atra vessado por um meio de pressão A1 primeira saída para a câmara de pressão respectivamente conectada A2 segunda saída para a câmara de pressão respectivamente conectada STK*, STK# dutos de controle que se cruzam
Claims (10)
1. Bomba de palhetas (VP) com volume de entrega ajustá- vel, a qual apresenta uma carcaça da bomba (G), um anel de came (KR) disposto nela, e um rotor (R) que é montado de modo rotativamente móvel nela e apresenta fendas radiais, nas quais estão dispostas palhetas (F) de modo que as palhetas (F) possam ser deslocadas radialmente e são guiadas forçadamente, sendo que, a fim de transportar um meio de pressão (DM) através da bomba de palhetas (VP), as palhetas (F) deslizam ao longo do anel de came (KR) com extremidades exteriores das palhetas (F) repousando sobre uma parede interna do anel de came (KR), e a bomba de palhetas (VP) apresenta um dispositivo de controle (RV), através do qual flui meio de pressão (DM), e o dispositivo de controle (RV) apresenta duas saídas (A1, A2), que estão, cada uma, conectadas a uma respectiva câmara de pressão de duas câmaras de pressão (DK1, DK2), a fim de carregar as câmaras de pressão (DK1, DK2) com proporções controláveis do meio de pressão (DM), sendo que, para a mudança de uma excentricidade do anel de came (KR) em relação ao rotor (R), as duas câmaras de pressão (DK1, DK2) atuam sobre uma superfície externa do anel de came (KR), caracterizada pelo fato de que a bomba de palhetas (VP) apresenta dois dutos de controle que se cruzam (STK*, STK#), os quais, cada um, conectam uma das saídas (A1, A2) a uma das duas câmaras de pressão (DK1, DK2) a fim de carregar as câmaras de pressão (DK1, DK2) com as proporções controláveis do meio de pressão (DM).
2. Bomba de palhetas (VP) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos um dos dois dutos de controle (STK*, STK#) está disposto na carcaça da bomba (G) ou em uma tampa (D') da carcaça da bomba (G), de tal modo que os dutos de controle (STK*, STK#) se cruzam sem entrar em contato um com o outro.
3. Bomba de palhetas (VP) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que pelo menos um dos dois dutos de controle (STK*, STK#) está disposto na carcaça da bomba (G) ou em uma tampa (D') da carcaça da bomba, de tal modo que os dutos de controle (STK*, STK#) se cruzam sem entrar em contato um com o outro.
4. Bomba de palhetas (VP) de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizada pelo fato de que uma primeira saída (A1) das duas saídas (A1, A2) está disposta mais próxima em uma primeira câmara de pressão (DK1) das duas câmaras de pressão (DK1, DK2) do que uma segunda saída (A2) das duas saídas (A1, A2), e sendo que os dois dutos de controle que se cruzam (STK*, STK#) estão dispostos, de tal modo que um (STK*) dos dois dutos de controle (STK*, STK#) conecta a primeira saída (A1) com a segunda câmara de pressão (DK2) e o outro (STK#) dos dutos de controle (STK*, STK#) conecta a segunda saída (A2) com a primeira câmara de pressão (DK1).
5. Bomba de palhetas (VP) de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a primeira saída (A1) e a primeira câmara de pressão (DK1) estão dispostas no lado de pressão (PDS) da bomba de palhetas (VP), e sendo que a segunda saída (A2) e a segunda câmara de pressão (DK2) estão dispostas no lado de aspiração (PDS) da bomba de palhetas (VP).
6. Bomba de palhetas (VP) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que os dois dutos de controle que se cruzam (STK*, STK#) são criados por furos na carcaça da bomba (G) ou em uma tampa (D') da carcaça da bomba (G), sendo que aberturas do furo desnecessárias são fechadas com elementos de fecho, em particular, tonéis (TN).
7. Bomba de palhetas (VP) de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizada pelo fato de que a tampa (D') da carcaça da bomba (G) apresenta uma geometria de palhetas traseiras para um rotor que gira à esquerda ou à direita, a qual é executada com imagem simétrica em relação a uma geometria de palhetas traseiras para um rotor que gira à direita ou à esquerda.
8. Bomba de palhetas (VP) de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a bomba de palhetas (VP) apresenta uma placa frontal com uma geometria de controle para um rotor que gira à esquerda ou à direita, a qual é executada com imagem simétrica em relação a uma geometria de controle para um rotor que gira à direita ou à esquerda.
9. Conjunto de construção para uma bomba de palhetas (VP) com volume de entrega ajustável, a qual apresenta uma carcaça da bomba (G), um anel de came (KR) disposto nela e um rotor (R) que é montado de modo rotativamente móvel nela, e apresenta fendas radiais, nas quais estão dispostas palhetas (F) de modo que as palhetas (F) podem ser deslocadas radialmente e guiadas forçadamente, sendo que, a fim de transporte de um meio de pressão (DM) através da bomba de palhetas (VP), as palhetas (F) deslizam ao longo do anel de came (KR) com extremidades exteriores das palhetas (F) repousam sobre a parede interna do anel de came (KR), e a bomba de palhetas (VP) apresenta um dispositivo de controle (RV), através do qual flui meio de pressão (DM), e o dispositivo de controle (RV) apresenta duas saídas (A1, A2), que estão, cada uma, conectadas com uma respectiva câmara de pressão de duas câmaras de pressão (DK1, DK2), a fim de carregar as câmaras de pressão (DK1, DK2) com proporções controláveis do meio de pressão (DM), sendo que, para a mudança de uma excentricidade do anel de came (KR) em relação ao rotor (R), as duas câmaras de pressão (DK1, DK2) atuam sobre uma superfície externa do anel de came (KR), caracterizado pelo fato de que o conjunto de construção para a carcaça da bomba (G) apresenta uma primeira tampa (D) com dois dutos de controle (STK1, STK2) que não se cruzam, a fim de, cada um, conectar uma das saídas (A1, A2) com uma das duas câmaras de pressão (DK1, DK2) de forma a não se cruzar, a fim de carregar as câmaras de pressão (DK1, DK2) com as proporções controláveis do meio de pressão (DM), e sendo que, para a troca da primeira tampa (D), o conjunto de construção apresenta uma segunda tampa (D') com dois dutos de controle (STK*, STK#) que se cruzam, a fim de conectar respectivamente uma das saídas (A1, A2) com uma das duas câmaras de pressão (DK1, DK2) de forma a se cruzar.
10. Sistema de direção servoassistida, caracterizado pelo fato de que compreende uma bomba de palhetas (VP), como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.
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