BR112018011407B1 - Dispositivo para induzir um movimento de rotação, sistema para controlar uma passagem de um fluido em um conduto e máquina de síntese ou de purificação de elementos - Google Patents

Abstract

dispositivo para induzir um movimento de rotação, sistema para controlar uma passagem de umfluido em um conduto e máquina de síntese ou de purificação de elementos. trata-se de um atuador ou dispositivo (100) para induzir um movimento de rotação e que compreende, de acordo com uma direção longitudinal, um primeiro (1) e um segundo (2) cilindros, caracterizado pelo fato de que: o dito primeiro cilindro (1) é um cilindro linear que compreende um primeiro pistão (11); em que o dito segundo cilindro (2) é um cilindro linear que compreende um segundo pistão (12); e em que o dito dispositivo (100) compreende adicionalmente um componente de conversão (7) de movimento linear em movimento rotativo para converter um movimento de translação do segundo pistão (12) em um movimento de rotação.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A invenção refere-se a um dispositivo para induzir um movimento de rotação, de preferência com várias posições angulares de paradas definidas. Tal dispositivo pode ser, por exemplo, utilizado para o controle de uma ou várias válvulas. Os inventores propõem igualmente um sistema para controlar a passagem de um fluido em um conduto e uma máquina de síntese ou de purificação de elementos que compreende o dispositivo de controle da invenção.

ESTADO DA TÉCNICA

[002] Dispositivos para induzir um movimento de rotação são conhecidos, utilizados, por exemplo, para o controle de válvulas.

[003] O documento WO2013/127439 A1 descreve, por exemplo, um dispositivo de ar comprimido para o controle de válvulas. Esse dispositivo compreende um primeiro e um segundo cilindros rotativos de palhetas conectados entre si por encaixe mútuo. Esses dois cilindros são geralmente alimentados por ar comprimido como fluido de controle. A utilização dos dois cilindros desse dispositivo permite impor três posições de uma válvula a ser controlada, por exemplo, três orientações diferentes identificadas pelos ângulos 0°, 90° e 180°.

[004] O dispositivo descrito no documento WO2013/127439 A1 apresenta certos inconvenientes. A taxa de vazamento de ar comprimido não é desprezível e, para certas aplicações, não é aceitável. Por outro lado, seus diferentes elementos são relativamente difíceis de fabricar e o dispositivo global é relativamente complicado de implantar.

[005] O documento US 2001/0029835 A1 descreve, por exemplo, um dispositivo de ar comprimido que permite impor três posições a um eixo geométrico convertendo-se um movimento gerado pelos cilindros lineares em um movimento de rotação.

[006] O dispositivo descrito no documento US 2001/0029835 A1 apresenta certos inconvenientes. A arquitetura complexa que apresenta principalmente a imbricação de um cilindro e de um elemento de conversão de movimento linear em movimento rotativo parece difícil de implantar em razão de problema de vedação no nível do sistema de conversão de movimento linear em movimento rotativo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[007] De acordo com um primeiro aspecto, um dos objetivos da presente invenção é de fornecer um dispositivo para induzir um movimento de rotação que seja mais fácil de fabricar e de implantar. Para esse fim, os inventores propõem um dispositivo para induzir um movimento de rotação em torno de uma direção longitudinal para o controle de válvula e que compreende, ao longo da dita direção longitudinal: - um primeiro cilindro linear que compreende um primeiro invólucro e um primeiro pistão com capacidade para descrever um movimento de translação ao longo da dita direção longitudinal no dito primeiro invólucro, em que o dito primeiro cilindro tem capacidade para ser alimentado com um fluido de controle; - um segundo cilindro linear que compreende um segundo invólucro e um segundo pistão com capacidade para descrever um movimento de translação ao longo da dita direção longitudinal no dito segundo invólucro, em que o dito segundo cilindro tem capacidade para ser alimentado com um fluido de controle; - um componente de conversão de movimento linear em movimento rotativo para converter um movimento de translação do segundo pistão ao longo da dita direção longitudinal em um movimento de rotação em torno da dita direção longitudinal; em que o dito primeiro e o dito segundo cilindros são configurados de modo que o primeiro cilindro tenha capacidade para influenciar o segundo cilindro; caracterizado pelo fato de que: - o dito primeiro pistão compreende um primeiro prato com capacidade para delimitar uma primeira e uma segunda câmara no dito primeiro invólucro; - o dito primeiro cilindro compreende uma primeira e uma segunda portas para alimentar respectivamente a dita primeira e a dita segunda câmaras com o dito fluido de controle e impor um movimento de translação do dito primeiro pistão devido a uma diferença de pressão entre a dita primeira e a dita segunda câmaras; em que: - o dito segundo pistão compreende um segundo prato com capacidade para delimitar uma terceira e uma quarta câmara no dito segundo invólucro; - o dito segundo cilindro compreende uma terceira e uma quarta portas para alimentar respectivamente a dita terceira e a dita quarta câmaras com o dito fluido de controle e impor um movimento de translação do dito segundo pistão devido a uma diferença de pressão entre a dita terceira e a dita quarta câmaras; e em que: - o dito componente de conversão compreende um elemento rotativo distinto do segundo pistão para converter um movimento de translação do segundo pistão em um movimento de rotação, em que o dito elemento rotativo está situado no exterior do primeiro e do segundo invólucros.

[008] A direção longitudinal pode ser definida, por exemplo, como uma direção ao longo da qual ou paralela à qual o primeiro e o segundo pistões podem se deslocar.

[009] O primeiro e o segundo cilindros do dispositivo da invenção são lineares. Esses últimos apresentam um grau de vedação mais elevado que os cilindros rotativos de palhetas que utilizam um fluido de controle. Ao final, o dispositivo da invenção apresenta menos vazamento de fluido de controle. Sendo os cilindros lineares mais vedados que os cilindros rotativos, não é necessário prever carcaças de vedação adicionais com o dispositivo da invenção, nem utilizar peças de vedação muito elaboradas. Com o dispositivo da invenção, é de fato possível ter bons desempenhos de vedação utilizando- se elementos de vedação simples, tais como os O-rings (ou anéis em O), que são disponíveis comercialmente e econômicos. A fabricação do dispositivo da invenção necessita também de menos precaução durante da montagem dos diferentes elementos para um mesmo grau de vedação. Ademais, é mais fácil fabricar os cilindros lineares que os cilindros rotativos. Em particular, é mais simples fabricar propriamente os cilindros lineares que os cilindros rotativos. Pode-se, portanto, deixar de comprar cilindros comerciais com o dispositivo da invenção e não ser mais dependente de fornecedores. Esses diferentes motivos permitem ter um dispositivo de controle mais simples de fabricar e de implantar em relação ao dispositivo descrito no documento WO2013/127439 A1.

[010] O dispositivo da invenção apresenta outras vantagens. Sendo mais fácil de fabricar e necessitando de menos peças dedicadas à obtenção de níveis de vedação elevados, o dispositivo da invenção é menos dispendioso. O mesmo permite também trabalhar com pressões menos elevadas para o fluido de controle. A título de exemplo, os inventores constataram que, com 0,45 MPa (4,5 bar) de pressão, é possível, com o dispositivo da invenção, ter um torque de saída equivalente ao dispositivo do documento WO2013/127439 A1 utilizado com 0,6 MPa (6 bar); ou cerca de 25% de redução para um mesmo volume. Esse aspecto facilita também a concepção do dispositivo da invenção. Não há necessidade de lógica de controle elaborada para o controle do dispositivo da invenção. Cada cilindro pode apresentar unicamente duas configurações ou dois estados de funcionamento. Essas duas configurações podem ser denominadas ‘haste de entrada / haste de saída’ ou ‘IN / OUT’. O dispositivo de controle da invenção permite impor rotações em dois sentidos e não unicamente em um único sentido. Devido a esse aspecto, o dispositivo da invenção pode ser utilizado em inúmeras aplicações. O dispositivo da invenção é pouco volumoso. O mesmo pode ser utilizado para o controle de válvulas em ambientes corrosivos, radioativos, úmidos, compactos. Não é mais necessário prever blindagens eletromagnéticas para proteger elementos eletrônicos tais como sensores, por exemplo.

[011] O dispositivo da invenção reivindicada apresenta outras vantagens em relação ao documento US 2001/0029835 A1 no qual o dispositivo necessita da imbricação do sistema de conversão de movimento linear em movimento rotativo com um pistão dentro de um mesmo invólucro, assim como a alimentação de uma câmara de um pistão com fluido, através de uma segunda câmara. O dispositivo da invenção reivindicada necessita de quatro vedações dinâmicas, enquanto o dispositivo do documento US 2001/0029835 A1 necessita de seis vedações dinâmicas. O fato de reduzir o número de vedações dinâmicas torna o dispositivo mais confiável em termos de vedação e mais simples no nível de sua fabricação e de sua montagem.

[012] O dispositivo da invenção reivindicada não necessita de arquitetura complexa tal como descrito pelo documento US 2001/0029835 A1 e é compatível com a utilização de cilindros comerciais aos quais a adição de um sistema de conversão de movimento linear em movimento rotativo não necessita de modificação dos cilindros lineares.

[013] O dispositivo da invenção reivindicada dispõe de quatro câmaras equipadas com um controle de pressão de fluido a fim de poder atuar os pistões dos cilindros independentemente uns dos outros. As quatro câmaras do dispositivo da invenção são todas diferentes e distintas umas das outras e alimentadas independentemente com o fluido de controle. Isso apresenta uma vantagem certa em relação ao documento US 2001/0029835 A1 que apresenta apenas três câmaras que permitem o controle de dois pistões. Assim, parece que os dois pistões não podem ser controlados independentemente para todos os movimentos de rotação do eixo de saída. Um controle independente dos cilindros é particularmente buscado para o controle de válvula a fim de ter movimentos de cilindros bem controlados para uma conversão em movimento de rotação em que as velocidades de rotação angulares são importantes.

[014] O dispositivo da invenção poderia ser denominado um ativador ou atuador para uma ou várias válvulas. De preferência, o dispositivo da invenção compreende, portanto, ao longo de uma direção longitudinal, os seguintes elementos na seguinte ordem: o primeiro cilindro, o segundo cilindro e o componente de conversão. Pode-se então obter um componente de conversão e, portanto, um dispositivo de acordo com a invenção particularmente simples e compacto. O elemento rotativo compreendido no componente de conversão é distinto do primeiro pistão.

[015] De acordo com uma modalidade possível, o componente de conversão compreende um terceiro invólucro. O elemento rotativo está situado no terceiro invólucro. O componente de conversão compreende um terceiro invólucro que é diferente do primeiro e do segundo invólucros.

[016] De preferência, esse elemento rotativo compreende pelo menos uma porção oca. É então possível prever uma cooperação particularmente simples entre o componente de conversão e o segundo cilindro, em que esse último pode, por exemplo, ter pelo menos uma porção que pode se inserir na dita pelo menos uma porção oca do elemento rotativo.

[017] De preferência, o dito elemento rotativo compreende, sobre pelo menos uma porção de sua superfície externa, uma ranhura. Utilizando-se uma forma da dita ranhura que não é uma linha paralela à direção longitudinal, é então possível obter um componente de conversão simples e fácil de implantar. O elemento rotativo pode compreender mais que uma ranhura sobre pelo menos uma porção de sua superfície externa. De preferência, esse compreende duas ranhuras. De preferência, a ou as ranhuras têm uma forma helicoidal ao longo da dita porção da superfície externa do elemento rotativo, em torno da direção longitudinal do dispositivo da invenção.

[018] De preferência, o dispositivo da invenção compreende, no nível do segundo pistão, um pino que se estende de acordo com uma direção essencialmente perpendicular à dita direção longitudinal e com capacidade para se inserir na ou nas ranhuras do dito elemento rotativo quando esse último compreende as mesmas, para acoplar mecanicamente o dito segundo pistão ao dito elemento rotativo. O pino pode ser parte integrante do segundo pistão, em que esse último compreende, então, tal pino. Quando o pino não é parte integrante do segundo pistão, é mecanicamente acoplado e, de preferência, fixado ao mesmo. Por exemplo, o pino pode ser constituído por uma cavilha cilíndrica.

[019] O dispositivo da invenção pode compreender adicionalmente um elemento de ligação rotativo para se encaixar na dita pelo menos uma válvula a ser controlada, em que o dito elemento de ligação é mecanicamente acoplado a um elemento do dito componente de conversão. Por exemplo, o elemento de ligação pode ser ligado ao elemento rotativo do componente de conversão quando esse último compreende tal elemento.

[020] De preferência, o dispositivo da invenção tem capacidade para impor a um eixo de saída pelo menos três posições angulares diferentes separadas de 90° umas das outras.

[021] Em geral, o segundo cilindro tem um percurso duas vezes maior que o dito primeiro cilindro.

[022] De preferência, o dito primeiro prato tem uma superfície (ou área) superior ao dito segundo prato. Em outras palavras, a área do primeiro prato é superior à área do segundo prato para essa modalidade preferida. O primeiro pistão pode então apresentar, por exemplo e de preferência, uma força duas vezes maior que o segundo pistão, para uma mesma pressão de fluido de controle. De preferência, a área do primeiro prato é duas vezes superior à área do segundo prato.

[023] O dispositivo da invenção pode compreender um terceiro cilindro linear acoplado a pelo menos um dentre o primeiro e o segundo cilindros, de modo que uma configuração do dito terceiro cilindro tenha capacidade para influenciar uma configuração de pelo menos um dentre o primeiro e o segundo cilindros. É então possível ter um dispositivo de controle de válvula (ou válvulas) com capacidade para impor mais de três orientações diferentes à dita (ou às ditas) válvula (ou válvulas). E isso, de forma particularmente simples. O dispositivo da invenção pode compreender mais de três cilindros lineares. Pode-se então obter orientações adicionais de uma ou de válvula (ou válvulas) a ser controlada. Por exemplo, o dispositivo da invenção pode compreender quatro, cinco, seis, sete, oito, nove, dez cilindros lineares.

[024] De preferência, o dispositivo de acordo com a invenção tem capacidade para impor a um eixo de saída pelo menos quatro posições angulares diferentes separadas de 90° umas das outras.

[025] Em geral, o primeiro e o segundo cilindros compreendem pelo menos uma (duas em geral) porta para alimentar os mesmos com um fluido de controle. Exemplos de fluido de controle são: ar comprimido, gás inerte, óleo ou qualquer outro fluido.

[026] Os inventores propõem igualmente um sistema para controlar uma passagem de um fluido em um conduto e que compreende: - pelo menos uma válvula para controlar a dita passagem do dito fluido no dito conduto; - pelo menos um dispositivo conforme descrito anteriormente, em que cada um do dito pelo menos um dispositivo está acoplado a cada uma da dita pelo menos uma válvula para controlar a mesma.

[027] As diferentes modalidades preferidas do dispositivo da invenção podem ser utilizadas nesse sistema. As vantagens do dispositivo e de suas diferentes modalidades se aplicam também a esse sistema. Em particular, é possível ter um sistema que apresenta um alto nível de vedação e que é simples de implantar.

[028] Os inventores também conceberam uma máquina de síntese ou de purificação de elementos que compreende: - um sistema conforme descrito anteriormente, - uma unidade de comando para comandar o dispositivo desse sistema e que também foi descrita anteriormente, - o conduto no qual a passagem de um fluido é controlada, de modo que pelo menos uma válvula do sistema esteja situada no dito conduto.

[029] As diferentes modalidades preferidas do dispositivo e do sistema da invenção podem ser utilizadas nessa máquina de síntese ou de purificação de elementos. As vantagens do dispositivo e do sistema da invenção, assim como aquelas das diferentes modalidades desse dispositivo e desse sistema, se aplicam também a essa máquina. Em particular, é possível ter uma máquina que apresenta um alto nível de vedação e que é simples de implantar.

[030] De preferência, o dito conduto é uma tubulação de um cassete de uso único.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[031] Esses aspectos, assim como outros aspectos da invenção, serão esclarecidos na descrição detalhada de modalidades particulares da invenção, sendo feita referência aos desenhos das Figuras, nas quais: - as Figuras 1 a 3 mostram diferentes vistas de uma mesma modalidade do dispositivo de acordo com a invenção; - a Figura 4 mostra um exemplo de elemento de ligação para se encaixar em uma válvula a ser controlada; - a Figura 5 ilustra um princípio de funcionamento do dispositivo da invenção de acordo com uma modalidade preferida; - a Figura 6 ilustra um princípio de funcionamento do dispositivo da invenção de acordo com uma outra modalidade possível; - a Figura 7 mostra uma montagem de cinco dispositivos de acordo com a invenção.

[032] Os desenhos das Figuras não estão em escala. Geralmente, elementos semelhantes são indicados por referências semelhantes nas Figuras. A presença de números de referência nos desenhos não pode ser considerada como limitante, inclusive quando esses números são indicados nas reivindicações.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE CERTAS MODALIDADES DA INVENÇÃO

[033] As Figuras 1 a 3 mostram diferentes vistas de um exemplo de dispositivo 100 de acordo com a invenção. Ao longo de uma direção longitudinal, simbolizada por uma seta na Figura 1, o dispositivo 100 compreende um primeiro 1 e um segundo 2 cilindros. Esses dois cilindros (1,2) são acoplados de modo que uma configuração (ou estado de funcionamento) do primeiro cilindro 1 possa influenciar uma configuração (ou estado de funcionamento) do segundo cilindro 2. Seria possível igualmente dizer que o primeiro e o segundo cilindros (1,2) são acoplados de modo que o primeiro 1 tenha capacidade para influenciar o segundo 2 e, mais particularmente, um estado de funcionamento do segundo cilindro 2. Por exemplo, o primeiro e o segundo cilindros (1,2) podem ser acoplados mecanicamente. Isso aparecerá mais claramente durante a descrição do funcionamento do dispositivo 100 da invenção, que será feita com a Figura 5.

[034] O primeiro 1 (respectivamente segundo 2) cilindro é um cilindro linear que compreende um primeiro 11 (respectivamente segundo 12) pistão. O primeiro e o segundo pistões (11,12) podem ser controlados por intermédio de um fluido de controle. Exemplos de fluido de controle são: ar comprimido, gás inerte, óleo ou qualquer outro fluido. Exemplos de cilindros lineares são conhecidos de uma pessoa versada na técnica. Em geral, o primeiro 1 (respectivamente segundo 2) cilindro compreende um primeiro 21 (respectivamente segundo 22) invólucro no qual pode deslizar o primeiro 11 (respectivamente segundo 12) pistão.

[035] O dispositivo da invenção 100 compreende igualmente um componente (ou elemento) de conversão 7 de movimento linear em movimento rotativo para converter um movimento de translação do segundo pistão 12 em um movimento de rotação. Assim, quando o segundo pistão 12 descreve um movimento linear, o componente de conversão 7 permite transformar esse movimento de modo que um elemento conectado ao mesmo descreva um movimento de rotação. Em geral, o componente de conversão 7 compreende um terceiro invólucro 23.

[036] O componente de conversão 7 compreende, de preferência, um elemento rotativo 31 para converter um movimento de translação do segundo pistão 12 em um movimento de rotação. Essa modalidade preferida é ilustrada na Figura 1. Um elemento rotativo é um elemento que pode descrever um movimento de rotação. De preferência, o elemento rotativo 31 é alojado no terceiro invólucro 23.

[037] Como pode ser visto nas Figuras 1 a 3, o elemento rotativo 31 compreende, de preferência, uma porção oca. Na modalidade preferida ilustrada nessa Figura, o segundo pistão 12 pode penetrar na cavidade 35 dessa porção oca do elemento rotação 31. O elemento de rotação 31 é, de preferência, fixo em translação.

[038] Como também pode ser visto nas Figuras 1 a 3, o elemento rotativo 31 compreende, de preferência, uma ou várias ranhuras 40 sobre pelo menos uma porção de sua superfície externa. Na modalidade preferida da Figura 1, o elemento rotativo 31 compreende duas ranhuras 40. De preferência, essa ou essas ranhuras 40 são helicoidais ao longo da direção longitudinal. No exemplo das Figura 1 a 3, o elemento rotativo 31 tem uma simetria de revolução em torno de um eixo geométrico de simetria e as duas ranhuras 40 do dito elemento rotativo 31 descrevem uma hélice em torno desse eixo geométrico de simetria. No exemplo das Figuras 1 a 3 em que primeiro cilindro 1, segundo cilindro 2 e componente de conversão 7 são alinhados, o eixo geométrico de simetria do elemento rotativo 31 coincide com a direção longitudinal (seta da Figura 1).

[039] Como pode ser visto nas Figuras 1 a 3, o dispositivo 100 da invenção compreende, de preferência, um pino 5 no nível do segundo pistão 12. O pino 5 poderia também ser denominado peça mecânica ou elemento mecânico. De preferência, esse pino 5 é mecanicamente acoplado, por exemplo fixado, ao segundo pistão 12. Para acoplar o pino 5 ao segundo pistão 12, pode-se, por exemplo, perfurar esse último 12 com um furo, inserir o pino 5 através do mesmo, e depois bloqueá-lo por aperto mecânico, por exemplo (ou por aparafusamento ou por colagem do pino 5 no segundo pistão 12). Note-se que o bloqueio do pino 5 no segundo pistão 12 não é necessário. O pino 5 pode ser montado com uma certa folga em um furo do segundo pistão 12; o pino 5 é, então, mantido em posição, por exemplo, por intermédio de paredes de ranhuras praticadas no terceiro invólucro 23. O pino 5 se estende de acordo com uma direção essencialmente perpendicular à dita direção longitudinal e tem capacidade para se inserir nas duas ranhuras 40 do elemento rotativo 31, para acoplar mecanicamente o segundo pistão 12 ao dito elemento rotativo 31. De fato, o segundo pistão 12 pode penetrar na cavidade da porção oca do elemento rotativo 31 e o pino 5 permite acoplar mecanicamente o segundo pistão 12 ao elemento rotativo 31 da seguinte maneira. Quando o segundo pistão 12 está na cavidade do elemento rotativo 31 e efetua um movimento de translação em relação ao mesmo, o pino 5, do qual duas extremidades são alojadas nas ranhuras 40 helicoidais do elemento rotativo 31, descreve igualmente um movimento de translação imposto ao elemento rotativo 31 de girar.

[040] Ranhuras internas (de preferência lineares) podem ser previstas no interior do terceiro invólucro 23 para permitir ao pino 5 deslizar ao longo dessas últimas quando descreve um movimento de translação em relação ao terceiro invólucro 23. De preferência, o pino 5 é, então, dotado de rolamentos de esferas em suas extremidades para permitir ao mesmo um deslocamento mais fácil no interior do terceiro invólucro 23. Tais rolamentos são ilustrados na Figura 1. Os rolamentos de esferas podem, por exemplo, ser substituídos por anéis de deslizamento. Os rolamentos de esferas ou os anéis de deslizamento não são indispensáveis. O pino 5 que pode ter a forma de uma cavilha pode deslizar diretamente, sem rolamentos, em uma ou nas ranhuras do terceiro invólucro 23. As ranhuras no terceiro invólucro 23 permitem impedir a rotação do pino 5 durante sua translação. Outras soluções poderiam ser utilizadas, como, por exemplo, bloquear a rotação do segundo pistão 12 com a utilização de uma haste hexagonal, de uma haste quadrada, de uma haste triangular ou de um prato não circular. De acordo com uma outra variante possível, é possível prever uma ranhura 40 reta no elemento rotativo 31 e uma ranhura helicoidal no terceiro invólucro 23.

[041] Outras formas de pino 5 diferentes daquela mostrada nas Figuras 1 a 3 poderiam ser concebidas para acoplar o segundo pistão 12 ao elemento rotativo 31. Do mesmo modo, outros meios de acoplamento entre o segundo cilindro 2 e o componente de conversão 7 poderiam ser concebidos.

[042] De preferência, o dispositivo 100 da invenção compreende peças de vedação tais como juntas (O-rings ou Quad-ring (anel quádruplo), por exemplo) para garantir a vedação entre os diferentes elementos. Como é ilustrado na Figura 1, o dispositivo 100 da invenção pode também compreender uma ou várias peças intercalares que se estendem de modo essencialmente perpendicular à direção longitudinal.

[043] De preferência, o dispositivo 100 da invenção compreende um elemento de ligação 9 rotativo com capacidade para se encaixar na válvula a ser controlada. Um exemplo de elemento de ligação 9 é mostrado na Figura 4. Esse elemento de ligação 9 é, então, mecanicamente acoplado ao componente de conversão 7. Por exemplo, o elemento de ligação 9 é conectado ao elemento rotativo 31. Tomando-se o exemplo da Figura 4, a parte direita do elemento de ligação 9 é, então, conectada ao elemento rotativo 31, enquanto sua parte esquerda é destinada a ser acoplada a uma válvula a ser controlada, por exemplo. De preferência, a parte esquerda do elemento de ligação 9 tem capacidade para cooperar com uma torneira em forma de T, em que as ramificações do T se alojam nos entalhes que podem ser vistos na parte esquerda do elemento de ligação 9 da Figura 4.

[044] Ao longo da direção longitudinal, o dispositivo 100 da invenção tem, por exemplo, um tamanho compreendido entre 4 e 10 cm. Outros tamanhos são possíveis apesar disso. Assim, é possível ter um dispositivo 100 de várias dezenas de centímetros. O primeiro 21, o segundo 22 e o terceiro 23 invólucros têm, por exemplo, cada um, um tamanho compreendido entre 5 cm3e 15 cm3. Apesar disso, outros tamanhos (por exemplo, invólucros de 1.000 cm3) poderiam ser concebidos, por exemplo, para girar válvulas de três vias em instalações industriais. Diferentes tipos de materiais podem ser realizados para realizar o dispositivo 100 da invenção. De preferência, os revestimentos externos, tais como, por exemplo, o primeiro 21, o segundo 22 e o terceiro 23 invólucros, são de alumínio. De preferência, o primeiro 11 e o segundo 12 pistões, assim como o pino 5, são de aço inoxidável. De preferência, o elemento rotativo 31 do componente de conversão 7 que é mostrado nas Figuras 1 a 3 é de bronze, de preferência autolubrificante.

[045] De preferência, o primeiro 1 e o segundo 2 cilindros podem ser alimentados por um fluido de controle para controlar os mesmos. Para tanto, cada cilindro (1, 2) tem, de preferência, uma entrada de fluido de controle (61,63) e uma saída de fluido de controle (62, 64). O fluido de controle pode ser enviado para baixo ou para cima dos invólucros (21, 22) para impor o movimento dos pistões (11,12).

[046] Quando o fluido de controle é ar comprimido, pressões de trabalho estão geralmente compreendidas entre 0,2 e 1 MPa (2 e 10 bar). De preferência, quando o fluido de controle é ar comprimido, esse é fornecido ao primeiro 1 e ao segundo 2 cilindros por intermédio de um sistema de válvulas de ar comprimido. Para controlar a injeção de ar comprimido no primeiro 1 e no segundo 2 cilindros, pode-se, por exemplo, utilizar duas válvulas solenoides dirigidas por 24 V.

[047] De preferência, a razão das superfícies do primeiro 41 e do segundo 42 pratos do primeiro 11 e do segundo 12 pistões é superior a um e, de maneira ainda preferida, é igual a 2. Nesse último caso, a força que pode ser exercida pelo primeiro pistão 11 é, então, duas vezes maior que a força que pode ser exercida pelo segundo pistão 12, para uma mesma pressão de fluido de controle.

[048] A Figura 5 ilustra um princípio de funcionamento possível do dispositivo 100 da invenção. Devido ao dispositivo 100 da invenção, é possível impor três posições diferentes a uma válvula a ser controlada, -90°, 0° e +90°, por exemplo.

[049] A parte esquerda da Figura 5 mostra uma primeira configuração do dispositivo 100 da invenção, denominada posição a -90° na sequência. Para essa posição, o primeiro pistão 11 é levantado ao máximo. A superfície superior do primeiro prato 41 do primeiro pistão 11 está em contato com uma parede interna superior do primeiro invólucro 21. O segundo pistão 12 é igualmente levantado ao máximo para essa posição ‘-90°’. A superfície superior do segundo prato 42 do segundo pistão 12 está em contato com uma parede interna superior do segundo invólucro 22. Finalmente, o pino 5 é igualmente levantado ao máximo. Para obter o modo de funcionamento ilustrado na parte esquerda da Figura 5, o primeiro (respectivamente segundo) cilindro 1 (respectivamente 2) é, por exemplo, alimentado com fluido de controle por meio de uma segunda porta 62 (respectivamente 64).

[050] A parte central da Figura 5 mostra uma segunda configuração do dispositivo 100 da invenção, denominada posição a 0° na sequência. Para essa posição, o primeiro pistão 11 é baixado ao máximo. A superfície inferior do primeiro prato 41 do primeiro pistão 11 está em contato com uma parede interna inferior do primeiro invólucro 21. O segundo pistão 12 é, em contrapartida, empurrado para cima pelo fluido de controle, mas bloqueado em sua progressão para cima pelo primeiro pistão 11. Preferencialmente, o primeiro pistão 11 bloqueia o segundo pistão 12 na metade do percurso. Portanto, há uma posição de equilíbrio do segundo pistão 12 que resulta de um equilíbrio entre a ação de uma força para cima exercida pelo fluido de controle sobre o segundo prato 42 e uma força para baixo exercida pelo primeiro pistão 11. O pino 5 que é preso no segundo pistão 12 está, portanto, em uma posição intermediária, por exemplo, na metade do percurso se o segundo pistão 12 for bloqueado na metade do percurso. Para obter o modo de funcionamento ilustrado na parte central da Figura 5, o primeiro (respectivamente segundo) cilindro 1 (respectivamente 2) é, por exemplo, alimentado com fluido de controle por meio de uma primeira (respectivamente segunda) porta 61 (respectivamente 64).

[051] A parte direita da Figura 5 mostra uma terceira configuração do dispositivo 100 da invenção, denominada posição a +90° na sequência. Para essa posição, o primeiro pistão 11 é ainda baixado ou empurrado ao máximo. A superfície inferior do primeiro prato 41 do primeiro pistão 11 está em contato com uma parede interna inferior do primeiro invólucro 21. O segundo pistão 12 é também empurrado completamente para baixo pelo fluido de controle aqui. A superfície inferior do segundo prato 42 do segundo pistão 12 está, portanto, em contato com uma parede interna inferior do segundo invólucro 22. O pino 5 que é preso no segundo pistão 12 é, portanto, empurrado em uma posição inferior, no final de percurso. Para obter o modo de funcionamento ilustrado na parte direita da Figura 5, o primeiro (respectivamente segundo) cilindro 1 (respectivamente 2) é, por exemplo, alimentado com fluido de controle por meio de uma primeira porta 61 (respectivamente 63).

[052] A fim de passar da configuração do dispositivo denominada posição a 90° para a posição denominada posição a 0°, o primeiro pistão 11 é mantido em posição baixada ou empurrada ao máximo para baixo pelo fluido de controle injetado por meio da entrada de fluido de controle 61. A superfície inferior do primeiro prato 41 do primeiro pistão 11 está, então, em contato com uma parede interna inferior do primeiro invólucro 21. O segundo pistão 12 é, então, empurrado para cima pelo fluido de controle injetado por meio da entrada de fluido de controle 64. O prato 42 do segundo pistão 12 é, então, bloqueado na metade do percurso pelo primeiro pistão 11. Portanto, há uma posição de equilíbrio do segundo pistão 12 que resulta de um equilíbrio entre a ação de uma força para cima exercida pelo fluido de controle sobre o segundo prato 42 e uma força para baixo exercida pelo primeiro pistão 11. O pino 5 que é preso no segundo pistão 12 está, portanto, em uma posição intermediária, por exemplo, na metade do percurso se o segundo pistão 12 for bloqueado na metade do percurso.

[053] A fim de passar da configuração do dispositivo denominada posição a 0° para a posição denominada posição a -90°, o primeiro pistão 11 é subido ou empurrado ao máximo para cima pelo fluido de controle injetado por meio da entrada de fluido de controle 62. A superfície superior do primeiro prato 41 do primeiro pistão 11 está, então, em contato com uma parede interna superior do primeiro invólucro 21. O segundo pistão 12 é, então, empurrado para cima pelo fluido de controle injetado por meio da entrada de fluido de controle 64. A superfície superior do segundo prato 42 do segundo pistão 12 está, então, em contato com uma parede interna superior do segundo invólucro 22. O pino 5 é, então, levantado ao máximo e permite atingir a posição a -90°.

[054] A fim de passar da configuração do dispositivo denominada posição a -90° para a posição denominada posição a +90°, o segundo pistão 12 é empurrado completamente para baixo pelo fluido de controle injetado por meio da entrada de fluido 63. A superfície inferior do segundo prato 42 do segundo pistão 12 está, portanto, em contato com uma parede interna inferior do segundo invólucro 22. O pino 5 que é preso no segundo pistão 12 é, portanto, empurrado em uma posição inferior, no final de percurso e permite atingir a posição a +90°. O primeiro pistão 11 não é necessariamente baixado ou empurrado ao máximo. A superfície inferior do primeiro prato 41 do primeiro pistão 11 não está necessariamente em contato com uma parede interna inferior do primeiro invólucro 21 para atingir a posição a +90°.

[055] A fim de passar da configuração do dispositivo denominada posição a +90° para a posição denominada posição a -90°, o primeiro pistão 11 é subido ou empurrado ao máximo para cima, se já não estiver, pelo fluido de controle injetado por meio da entrada de fluido de controle 62. A superfície superior do primeiro prato 41 do primeiro pistão 11 está, então, em contato com uma parede interna superior do primeiro invólucro 21. O segundo pistão 12 é, então, empurrado para cima pelo fluido de controle injetado por meio da entrada de fluido de controle 64. A superfície superior do segundo prato 42 do segundo pistão 12 está, então, em contato com uma parede interna superior do segundo invólucro 22. O pino 5 é, então, levantado ao máximo e permite atingir a posição a -90°. Para atingir a posição a -90° partindo-se da posição a +90°, é preferencial atuar o primeiro pistão 11 antes que o segundo pistão 12 empurre o primeiro pistão 11 para cima. Assim, é possível atingir a posição a -90° partindo-se da posição a +90° em um único movimento contínuo devido à subida prévia do primeiro pistão 11 em posição alta e à subida do segundo pistão 12 correspondente a seu percurso completo.

[056] Outras posições angulares diferentes daquelas mencionadas na Figura 5 poderiam ser concebidas para as três configurações do dispositivo 100 da invenção.

[057] No primeiro cilindro 1, o primeiro prato 41 do primeiro pistão 11 delimita uma primeira e uma segunda câmara no primeiro invólucro 21. A primeira câmara tem capacidade para ser alimentada com ar comprimido por meio da entrada de fluido de controle 61. A segunda câmara tem capacidade para ser alimentada com ar comprimido por meio da entrada de fluido de controle 62. No segundo cilindro 2, o segundo prato 42 do segundo pistão 12 delimita uma terceira e uma quarta câmara no segundo invólucro 22. A terceira câmara tem capacidade para ser alimentada com ar comprimido por meio da entrada de fluido de controle 63. A quarta câmara tem capacidade para ser alimentada com ar comprimido por meio da entrada de fluido de controle 64. A primeira, a segunda, a terceira e a quarta câmaras são todas diferentes e não permitem comunicação de fluido de controle de uma câmara à outra.

[058] O dispositivo 100 da invenção pode compreender mais de dois cilindros lineares. Em particular, o dispositivo 100 da invenção pode compreender um terceiro cilindro 3 linear acoplado, por exemplo, ao primeiro cilindro 1. A Figura 6 ilustra um exemplo de dispositivo 100 que compreende três cilindros lineares, em que um terceiro cilindro linear 3 compreende um terceiro pistão 13. Utilizando-se mais de dois cilindros lineares, é possível ter um dispositivo 100 com mais de três configurações ou posições diferentes. Por exemplo, utilizando-se três cilindros lineares, é possível ter um dispositivo 100 com quatro posições ou configurações diferentes. No caso ilustrado na Figura 6, as seguintes posições podem ser obtidas: 0°, 90°, 180° e 270°. De uma maneira geral, com o dispositivo 100 da invenção, um cilindro 1 pode limitar (ou não) o percurso de um outro cilindro 2, que pode limitar (ou não) o percurso de um outro cilindro 3, que pode limitar (ou não) ...

[059] A Figura 7 ilustra uma outra proposta dos inventores: uma montagem de cinco dispositivos 100 conforme descrito anteriormente. Como pode ser visto nessa Figura, cada dispositivo 100 é, de preferência, ligado a um elemento de ligação 9. Os diferentes dispositivos 100 são, de preferência, colocados em paralelo e acoplados cada um a uma válvula a ser controlada, por exemplo.

[060] Os inventores propõem também um sistema para controlar uma passagem de um fluido em um conduto e que compreende pelo menos uma válvula para controlar a passagem do dito fluido no conduto e pelo menos um dispositivo 100 conforme descrito anteriormente, em que cada dispositivo 100 está acoplado a uma válvula a ser controlada. Retomando-se a montagem mostrada na Figura 7, é, por exemplo, possível conceber um sistema para controlar cinco válvulas. Quando cada dispositivo 100 compreende dois cilindros (1, 2), três posições de cada válvula são, então, possíveis.

[061] Os inventores propõem, finalmente, uma máquina de síntese ou de purificação de elementos (por exemplo, radioativos) que compreende um sistema conforme descrito no parágrafo anterior, uma unidade de comando para comandar o dispositivo (ou os dispositivos) do dito sistema e um conduto, de modo que a válvula (ou as válvulas) a ser controlada esteja situada no dito conduto. As diferentes válvulas definem, então, diferentes seções do conduto. Com tal máquina, cada válvula pode, portanto, ser controlada individualmente e pode efetuar rotações nos dois sentidos sem ter que parar em posição intermediária. Um fluido contido em um reservatório pode ser pressurizado para entrar no dito conduto por meio de uma válvula controlada por um dispositivo 100 conforme descrito anteriormente, em que a dita válvula controla a passagem do dito fluido em uma seção do conduto. Seguindo as posições respectivas de cada uma das válvulas da máquina de síntese que são controladas pelo dispositivo da invenção, o dito fluido será conduzido de uma seção à outra do conduto passando-se ou não através de elementos dispostos para tratar o dito fluido. As ditas válvulas podendo ser acionadas de acordo com rotações nos dois sentidos, o dito fluido pode, portanto, passar de uma primeira seção para uma segunda seção e depois voltar para a dita primeira seção, se necessário.

[062] A presente invenção foi descrita em relação a modalidades específicas, que têm um valor puramente ilustrativo e não devem ser consideradas como limitantes. De uma maneira geral, a presente invenção não é limitada aos exemplos ilustrados e/ou descritos acima. O uso dos verbos “compreender”, “incluir”, “conter”, ou qualquer outra variante, assim como suas conjugações, não podem, de modo algum, excluir a presença de elementos diferentes daqueles mencionados. O uso do artigo indefinido “um”, “uma”, ou do artigo definido “o” ou “a”, para introduzir um elemento não exclui a presença de uma pluralidade desses elementos. Os números de referência nas reivindicações não limitam o seu alcance.

[063] Em suma, a invenção pode igualmente ser descrita como segue. Dispositivo 100 para induzir um movimento de rotação (por exemplo, para o controle de uma ou várias válvulas) que compreende, de acordo com uma direção longitudinal, um primeiro 1 e um segundo 2 cilindros, caracterizado pelo fato de que: o dito primeiro cilindro 1 é um cilindro linear que compreende um primeiro pistão 11; em que o dito segundo cilindro 2 é um cilindro linear que compreende um segundo pistão 12; e em que o dito dispositivo 100 compreende adicionalmente um componente de conversão 7 de movimento linear em movimento rotativo para converter um movimento de translação do segundo pistão 12 em um movimento de rotação.

Claims (16)

1. Dispositivo (100) para induzir um movimento de rotação em torno de uma direção longitudinal para o controle de válvula e que compreende, ao longo da dita direção longitudinal: - um primeiro cilindro (1) linear que compreende um primeiro invólucro (21) e um primeiro pistão (11) com capacidade para descrever um movimento de translação ao longo da dita direção longitudinal no dito primeiro invólucro (21), em que o dito primeiro cilindro (1) tem capacidade para ser alimentado com um fluido de controle; - um segundo cilindro (2) linear que compreende um segundo invólucro (22) e um segundo pistão (12) com capacidade para descrever um movimento de translação ao longo da dita direção longitudinal no dito segundo invólucro (22), em que o dito segundo cilindro (2) tem capacidade para ser alimentado com um fluido de controle; - um componente de conversão (7) de movimento linear em movimento rotativo para converter um movimento de translação do segundo pistão (12) ao longo da dita direção longitudinal em um movimento de rotação em torno da dita direção longitudinal; em que o dito primeiro (1) e o dito segundo (2) cilindros são configurados de modo que o primeiro cilindro (1) tenha capacidade para influenciar o segundo cilindro (2); caracterizado por: - o dito primeiro pistão (11) compreender um primeiro prato (41) com capacidade para delimitar uma primeira e uma segunda câmara no dito primeiro invólucro (21); - o dito primeiro cilindro (1) compreender uma primeira e uma segunda portas (61; 62) para alimentar respectivamente a dita primeira e a dita segunda câmaras com o dito fluido de controle e impor um movimento de translação do dito primeiro pistão (11) devido a uma diferença de pressão entre a dita primeira e a dita segunda câmaras; - o dito segundo pistão (12) compreender um segundo prato (42) com capacidade para delimitar uma terceira e uma quarta câmara no dito segundo invólucro (22); - o dito segundo cilindro (2) compreender uma terceira e uma quarta portas (63; 64) para alimentar respectivamente a dita terceira e a dita quarta câmaras com o dito fluido de controle e impor um movimento de translação do dito segundo pistão (12) devido a uma diferença de pressão entre a dita terceira e a dita quarta câmaras; - o dito componente de conversão (7) compreender um elemento rotativo (31) distinto do segundo pistão (12) para converter um movimento de translação do segundo pistão (12) em um movimento de rotação, em que o dito elemento rotativo (31) está situado no exterior do primeiro e do segundo invólucros (21; 22).

2. Dispositivo (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado poro dito componente de conversão (7) compreender um terceiro invólucro (23) e por o dito elemento rotativo (31) estar situado no dito terceiro invólucro (23).

3. Dispositivo (100), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado poro dito elemento rotativo (31) compreender pelo menos uma porção oca.

4. Dispositivo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 ou 3, caracterizado poro dito elemento rotativo (31) compreender, sobre pelo menos uma porção de uma superfície externa do dito elemento rotativo (31), uma ranhura (40).

5. Dispositivo (100), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pora dita ranhura (40) ser helicoidal ao longo da dita direção longitudinal.

6. Dispositivo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizado porcompreender, no nível do segundo pistão (12), um pino (5) que se estende de acordo com uma direção essencialmente perpendicular à dita direção longitudinal e com capacidade para se inserir na dita ranhura (40) do dito elemento rotativo (31), para acoplar mecanicamente o dito segundo pistão (12) ao dito elemento rotativo (31).

7. Dispositivo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado porcompreender adicionalmente um elemento de ligação (9) rotativo para se encaixar em uma válvula a ser controlada, em que o dito elemento de ligação (9) é mecanicamente acoplado a um elemento do dito componente de conversão (7).

8. Dispositivo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado porter capacidade para impor a um eixo de saída pelo menos três posições angulares diferentes separadas de 90° umas das outras.

9. Dispositivo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado poro dito segundo cilindro (2) ter um percurso duas vezes maior que o dito primeiro cilindro (1).

10. Dispositivo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado poro dito primeiro prato (41) ter uma superfície superior ao dito segundo prato (42).

11. Dispositivo (100), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado poro dito primeiro prato (41) ter uma superfície duas vezes superior ao dito segundo prato (42).

12. Dispositivo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado porcompreender adicionalmente um terceiro cilindro (3) linear acoplado a pelo menos um dentre o primeiro (1) e o segundo (2) cilindros, de modo que uma configuração do dito terceiro cilindro (3) tenha capacidade para influenciar uma configuração de pelo menos um dentre o primeiro (1) e o segundo (2) cilindros.

13. Dispositivo (100), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado porter capacidade para impor a um eixo de saída pelo menos quatro posições angulares diferentes separadas de 90° umas das outras.

14. Sistema para controlar uma passagem de um fluido em um conduto caracterizado porcompreender: - pelo menos uma válvula para controlar a dita passagem do dito fluido no dito conduto; - pelo menos um dispositivo (100), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13, em que cada um do dito pelo menos um dispositivo (100) está acoplado a cada uma da dita pelo menos uma válvula para controlar a mesma.

15. Máquina de síntese ou de purificação de elementos caracterizada porcompreender: - um sistema, conforme definido na reivindicação 14, - uma unidade de comando para comandar o dito pelo menos um dispositivo (100), - o dito conduto, de modo que a pelo menos uma válvula esteja situada no dito conduto.

16. Máquina de síntese ou de purificação de elementos, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada poro dito conduto ser uma tubulação de um cassete de uso único.

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