BR112017014862B1 - Aparelho triturador rotativo hidráulico para um equipamento de construção - Google Patents
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Abstract
Um aparelho hidráulico para um equipamento de construção, tal como uma escavadeira, compreendendo uma estrutura suporte conectada ou conectável a um braço móvel do equipamento de construção e um par de tambores rotativos compreendendo uma pluralidade de dentes, um par de motores hidráulicos, cada um arranjado para o movimento de um particular tambor, e um dispositivo divisor de fluxo rotativo. O dispositivo divisor de fluxo compreende pelo menos uma entrada para receber um suprimento de fluido operativo provido pelo equipamento de construção e um par de saídas que proveem o fluido operativo, que é adequadamente dividido, para o par de motores hidráulicos.
Description
[001] A presente invenção relaciona-se com um aparelho hidráulico, tal como um triturador rotativo, compreendendo motor hidráulico atuado via um circuito de energia conectável com o circuito hidráulico principal de um equipamento de movimentação de terra, tal como uma escavadeira ou um equipamento de movimentação de terra em geral.
[002] Dentre os acessórios conectáveis aos braços de escavadeiras e equipamentos de construção similares, é sabido usar aparelhos de moagem, tipicamente conhecidos como cabeçotes de moagem ou trituradores rotativos, formados por um par de tambores providos com uma fileira de dentes.
[003] Aparelhos deste tipo têm a vantagem de ter versatilidade e eficiência aumentadas, e são tipicamente usados no campo de instalações para construir túneis ou, mais geralmente, no campo de obras de construção para rotas de comunicação e no corte de blocos de pedra.
[004] Um exemplo deste tipo de aparelho é descrito na patente U.S. 6.626.500, que se relaciona a um cortador rotativo compreendendo uma carcaça sobre a qual dois tambores rotativos são suportados. Os tambores são montados no mesmo eixo, o qual é colocado em rotação por um motor hidráulico atuado por meio de um suprimento de óleo provido pelo próprio equipamento de construção. O aparelho pode ser fixado ao braço de uma escavadeira via um conector de ligação de um modo tal que o operador possa deslocar e orientar o cortador como desejado de maneira a escavar na posição requerida.
[005] Um dos problemas ligados a cortadores rotativos é que bloqueios de rotor frequentemente ocorrem, tipicamente porque a variedade do material em termos de dureza e resistência à trituração nunca é homogênea, uma vez que a superfície a ser triturada não é homogênea. Isto significa que a energia necessária para lidar com este material difere entre os rotores, criando um requisito de maior energia a partir do rotor que está submetido à tensão mais alta. Nestes casos, pode ser realmente descoberto que o equipamento de construção não pode fornecer torque suficiente para manter os tambores girando, parcialmente porque eles são ambos engrenados no mesmo eixo rotativo e porque o torque fornecido pelo equipamento de construção é portanto inevitavelmente dividido em duas partes iguais.
[006] Portanto, em casos onde só um dos dois tambores entra em contato com material mais duro, existe realmente uma distribuição ineficiente de torque.
[007] Adicionalmente, uma vez que os dois tambores são rigidamente interconectados por meio do eixo de transmissão, existe uma significativa transmissão de tensões e vibrações tanto para a estrutura de corte quanto para o braço do equipamento de construção, levando à baixa precisão no posicionamento do braço e portanto na operação de corte, e a potencial dano para o braço do equipamento suporte.
[008] Um exemplo adicional de aparelho de trituração é divulgado em U.S. 7.604.301, relacionado a um misturador moedor compreendendo dois tambores cilíndricos operados por um respectivo motor hidráulico. Uma linha de suprimento de fluido hidráulico recebe fluido hidráulico sob pressão de um distribuidor hidráulico, e descarrega o fluido hidráulico para um divisor de fluxo. O divisor de fluxo fornece fluido hidráulico igualmente para os dois motores através de respectivas linhas de alta pressão.
[009] Portanto, o problema técnico encaminhado pela presente invenção é prover um aparelho hidráulico que torne possível superar as desvantagens mencionadas acima em relação à conhecida técnica anterior.
[0010] Este problema é resolvido pelo aparelho hidráulico de acordo com a reivindicação 1.
[0011] Características preferidas da invenção são definidas nas reivindicações dependentes.
[0012] A presente invenção tem algumas principais vantagens. A principal vantagem é que o aparelho de acordo com a presente invenção torna possível reduzir o número de bloqueios que podem ocorrer durante operações de escavação e limitar as solicitações transmitidas para o braço do equipamento suporte.
[0013] Adicionalmente, o aparelho de acordo com a presente invenção torna possível conseguir melhor e mais eficiente exploração do torque provido via o circuito hidráulico do equipamento de construção.
[0014] Em adição, o aparelho de acordo com a presente invenção torna possível limitar a transmissão de tensões, em particular tensões laterais, e vibrações para o braço do equipamento de construção ao qual ele está ligado, melhorando consideravelmente a precisão operacional.
[0015] Isto é particularmente vantajoso em equipamentos de movimentação de terra nos quais os braços são dimensionados e projetados para suportar tensões frontais e não tensões laterais.
[0016] Vantagens, características e usos adicionais da presente invenção serão aparentes a partir da descrição detalhada seguinte de algumas configurações, providas de maneira exemplar e não restritiva. Referência é feita às figuras dos desenhos anexos, nos quais:
[0017] - A fig. 1 é uma vista em perspectiva de um aparelho hidráulico de acordo com a presente invenção;
[0018] - A fig. 2 é uma vista frontal parcialmente em corte do aparelho da fig. 1;
[0019] - As figs. 3A e 3B são uma vista parcial frontal e uma vista parcial em perspectiva respectivamente, ambas parcialmente em corte, do aparelho de acordo com a presente invenção, e ilustram esquematicamente a operação do mesmo;
[0020] - A fig. 5 é uma vista frontal parcialmente em corte de uma segunda configuração do aparelho de acordo com a presente invenção;
[0021] - As figs. 6A e 6B são duas vistas, uma por cima e uma por baixo, do aparelho da fig. 5;
[0022] - A fig. 7 é uma vista em perspectiva de um dispositivo divisor de fluxo pertencente ao aparelho da fig. 5;
[0023] - A fig. 8 é uma vista frontal parcialmente em corte do dispositivo divisor de fluxo da fig. 7; e
[0024] - As figs. 9A e 9B são duas vistas em perspectiva mostrando o dispositivo divisor de fluxo da fig. 7 sem um particular volante e mostrando este volante como um componente separado.
[0025] Referindo-se inicialmente à fig. 1, um aparelho hidráulico para uma escavadeira ou mais geralmente para um equipamento de construção, também referido no seguinte como um equipamento suporte, é denotado como um todo pelo numeral de referência 100. Como será tornado mais claro no seguinte, o aparelho hidráulico 100 é adequado para montagem em um braço móvel da escavadeira via uma placa de ligação 5 ou outro meio de ligação equivalente.
[0026] Preferivelmente, a placa de ligação 5, ou outro meio de acoplamento, é configurada tal que o aparelho hidráulico 100 seja rigidamente conectado ao braço móvel.
[0027] O aparelho 100 compreende uma carcaça externa 1, que define uma estrutura suporte na qual um par de tambores 2 são rotativamente suportados.
[0028] Cada tambor 2 suporta uma pluralidade de dentes 20 que tornam possível triturar o material como um resultado da rotação dos tambores 2.
[0029] Agora também se referindo à fig. 2, o aparelho de acordo com a presente invenção compreende adicionalmente um par de motores hidráulicos 3, cada um arranjado para o movimento de um tambor associado 2. Preferivelmente, os motores hidráulicos 3 são mutuamente independentes, significando que cada um é suprido por um particular suprimento de óleo, fornecido via um duto de suprimento adequado 31, de um modo tal que a velocidade e torque providos pela rotação de um motor sejam independentes daqueles do outro motor.
[0030] Em uma configuração preferida, a estrutura suporte 1 compreende uma porção aumentada 10, na qual a placa de ligação 5 está localizada, e uma porção extrema 11, oposta à placa 5 e ligada à porção aumentada 10 por um segmento afunilado.
[0031] Preferivelmente, os motores 3 são posicionados na porção extrema 11, tendo um eixo geométrico de rotação X perpendicular a uma direção de extensão longitudinal da estrutura suporte, substancialmente coincidente com uma direção de remoção do braço de escavadeira ao qual a placa 5 está fixada.
[0032] Em uma configuração preferida, os tambores 2 são conectados diretamente aos respectivos motores 3 de modo a também serem rotativos sobre o eixo geométrico de rotação X.
[0033] O aparelho de acordo com a presente invenção compreende adicionalmente um dispositivo divisor de fluxo rotativo 4 que torna possível dividir um suprimento de fluido operativo em duas partes, cada uma para ser direcionada a um dos dois motores 3. Preferivelmente, o divisor de fluxo 4 compreende pelo menos dois elementos rotativos 402, descritos em maiores detalhes no seguinte com referência à fig. 4, que são coaxiais e mutuamente rotativamente engatados.
[0034] O dispositivo divisor de fluxo rotativo 4 é, por exemplo, do tipo comercializado por Casappa sob o nome comercial Polaris ou descrito na patente U.S. 2.291.578.
[0035] Em maiores detalhes, o dispositivo divisor de fluxo 4 compreende uma entrada 41 para receber o fluxo de fluido operativo provido pelo equipamento de construção e um par de saídas 42, conectadas aos dutos 31 para fornecer o fluido operativo, que é adequadamente subdividido, para cada um dos motores hidráulicos 3, como também é mostrado nas figs. 3A e 3B.
[0036] Em uma configuração preferida, o dispositivo 4 é alojado na porção aumentada 10 da estrutura suporte 1 e preferivelmente recebe um suprimento de fluido a partir do equipamento de construção por meio de um duto 32 que pode ser ligado ao circuito hidráulico do mesmo.
[0037] Um primeiro exemplo de um dispositivo divisor de fluxo 4 é mostrado na fig. 4 e tem engrenagens. Mais especificamente, na presente configuração, os elementos rotativos 402 são formados por engrenagens.
[0038] Neste tipo de dispositivo divisor de fluxo 4, existem pelo menos dois pares 40 de engrenagens 401, 402, cada par 40 sendo associado com uma particular saída 42 do divisor.
[0039] Preferivelmente, o dispositivo divisor de fluxo 4 compreende um par adicional de engrenagens 44 associado à entrada 41.
[0040] O líquido operativo entra no divisor na entrada 41, colocando o par de engrenagens 44 em rotação como um resultado da passagem entre eles. Adicionalmente, por meio de um sistema de encaminhamento, o fluido operativo alcança as saídas 42, passando entre as engrenagens 401 e 402 dos respectivos pares de engrenagens.
[0041] Portanto, as engrenagens usadas no dispositivo 4 são realmente formadas de modo a serem capazes de trabalhar como bombas de engrenagens.
[0042] Na presente configuração, uma engrenagem 402 de um par é engrenada ao mesmo eixo 43 como uma correspondente 402 dos outros pares.
[0043] Deste modo, a engrenagem gira de maneira mutuamente engrenada e na mesma velocidade. Para uma melhor compreensão da operação do dispositivo divisor como aplicado à presente invenção, deve-se ter em mente que, como descrito acima, o requisito de energia em cada um dos dois motores pode variar dependendo das condições operacionais específicas nos dois tambores, e também deve ser notado que nestes tipos de bombas, o suprimento permanece virtualmente constante por um número fixo de rotações, enquanto a energia varia aproximadamente linearmente com a pressão.
[0044] Quando uma energia mais baixa é requerida em um dos dois tambores, existe portanto um requisito de pressão mais baixa resultante na saída associada ao motor deste tambor, e portanto uma maior pressão estará disponível para a outra engrenagem e a saída adequada, tornando assim uma maior energia disponível para o outro tambor.
[0045] Isto portanto torna possível explorar a pressão provida pelo equipamento de construção de uma maneira ótima.
[0046] Em outras palavras, a energia não usada pelo outro tambor não é dissipada como calor, mas usada no outro par de engrenagens por meio do eixo de ligação.
[0047] Referindo-se agora às fig. 5 a 9, uma variante do aparelho de acordo com a presente invenção será agora descrita.
[0048] Esta variante compreende um dispositivo divisor de fluxo 4’ que compreende um par de motores hidráulicos auxiliares 40’ ao invés do dispositivo com engrenagens descrito acima.
[0049] Portanto, neste caso, os elementos rotativos são formados por um eixo de saída 402’ de cada um dos motores hidráulicos 40’.
[0050] Os motores hidráulicos 40’ são supridos com o mesmo suprimento via as linhas 32A e 32B conectadas ao duto 32 que provê o fluido operativo a partir do equipamento de construção.
[0051] Entretanto, a saída dos motores hidráulicos auxiliares 40’ é ligada aos motores hidráulicos 3.
[0052] Os eixos de saída dos dois motores são adicionalmente interligados por meio de um elemento de conexão 45 que os faz ficar rotativamente engatados.
[0053] O sistema assim provido portanto atua como um divisor de fluxo do mesmo modo que o dispositivo 4 descrito em relação à presente configuração.
[0054] Preferivelmente, o elemento de conexão 45 é formado a partir de um volante que é travado nos dois eixos 402’ por meio de chavetas.
[0055] Esta solução é descoberta a ser particularmente vantajosa em que, no momento quando os tambores de trituração 20 começam a diminuir de velocidade e se tornam bloqueados como um resultado da fricção do material processado, o efeito inercial do volante 45 entra em ação, impedindo os motores hidráulicos 40’ de reduzirem a velocidade e realmente aumentando a força de trituração, impedindo os dois tambores de serem bloqueados.
[0056] A invenção portanto resolve o problema encaminhado enquanto simultaneamente levando a uma pluralidade de vantagens, incluindo uma menor frequência de bloqueio no aparelho e um melhor uso da energia disponível. Se necessário, o dispositivo divisor de fluxo pode até mesmo operar como um divisor receptor tendo um divisor instigador, resolvendo o problema de bloqueio contínuo que ocorre quando estes aparelhos são usados.
[0057] Adicionalmente, compreender dois motores independentes, e portanto não ter um fuso de ligação central, provê uma maior vantagem em que a tensão transmitida pelo aparelho ao braço da escavadeira ou do equipamento suporte é amortecida.
[0058] Por comparação com soluções usando um fuso para ligar os rotores, o uso de um fluxo e divisor de suprimento realmente provê um efeito de amortecimento na transmissão da tensão transversal para o braço, reduzindo grandemente os problemas no braço do equipamento.
Claims (8)
1. Aparelho triturador rotativo hidráulico para um equipamento de construção, tal como uma escavadeira, compreendendo uma estrutura suporte (1) conectável a um braço móvel do equipamento de construção, um par de tambores rotativos (2) compreendendo uma pluralidade de dentes (20), um par de motores hidráulicos (3), cada um arranjado para o movimento de um respectivo tambor (2), um dispositivo divisor de fluxo (4), o citado dispositivo divisor de fluxo (4) compreendendo pelo menos uma entrada (41) para receber um suprimento de fluido operativo provido pelo equipamento de construção e um par de saídas (42) cada uma provendo o citado suprimento de fluido operativo, adequadamente dividido, para o citado par de motores hidráulicos (3) caracterizado por o citado dispositivo divisor de fluxo (4) consistir em um dispositivo divisor de fluxo rotativo, em que o citado dispositivo divisor de fluxo (4) compreende pelo menos dois elementos rotativos (402'), um par de motores hidráulicos (40') e um volante (45), os citados elementos rotativos (402') sendo coaxiais e mutuamente engatados rotacionalmente e sendo formados por um respectivo eixo de saída dos citados motores hidráulicos (40'), o volante (45) sendo rigidamente conectado aos citados eixos de saída e fazendo com que eles sejam engajado rotativamente.
2. Aparelho triturador rotativo hidráulico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os citados elementos rotativos (402) serem engrenagens, o citado dispositivo divisor de fluxo (4) compreender pelo menos dois pares (40) de engrenagens (401, 402), cada par (40) sendo associado com uma respectiva saída (42), e sendo que uma engrenagem (402) de um par é engrenada com o mesmo eixo (43) como uma correspondente engrenagem do outro par.
3. Aparelho hidráulico, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o citado dispositivo divisor de fluxo (4) compreender um par adicional de engrenagens (43) associado com a citada entrada (41).
4. Aparelho triturador rotativo hidráulico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por os citados tambores (2) serem giráveis independentemente entre si sobre um único eixo geométrico de rotação (X).
5. Aparelho triturador rotativo hidráulico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a citada estrutura suporte compreender uma porção aumentada (10), dentro da qual o citado dispositivo divisor de fluxo (4) está alojado e uma porção extrema (11), dentro da qual os citados motores hidráulicos (3) estão pelo menos parcialmente alojados.
6. Aparelho triturador rotativo hidráulico, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por compreender elemento de acoplamento (5) para se acoplar a uma extremidade livre de um braço de um equipamento de construção.
7. Aparelho triturador rotativo hidráulico, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o citado elemento de acoplamento (5) ser arranjado oposto à citada porção extrema (11) com relação à citada porção aumentada (10).
8. Aparelho triturador rotativo hidráulico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 ou 7, caracterizado por o citado elemento de acoplamento (5) ser configurado tal que o aparelho hidráulico (100) seja rigidamente conectável ao braço móvel.
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