BR112020025039A2

BR112020025039A2 - aparelho rotador hidráulico

Info

Publication number: BR112020025039A2
Application number: BR112020025039-2A
Authority: BR
Inventors: Joakim Harr
Original assignee: Indexator Rotator Systems Ab
Priority date: 2018-06-08
Filing date: 2019-04-15
Publication date: 2021-03-23
Also published as: CN112154117A; US11136741B2; WO2019233665A1; CA3098250A1; EP3802393A1; SE1850692A1; US20210254303A1; CN112154117B; EP3802394A1; WO2019233973A1; EP3802393B1; RU2764484C1

Abstract

A invenção se refere a um rotador hidráulico (11) para girar uma ferramenta em relação a um braço de guindaste, o rotador hidráulico compreendendo uma primeira peça de fixação (12) para conexão a um braço de guindaste e uma segunda peça de fixação (13) para conexão a uma ferramenta; e um estator (14) e um rotador (15), o rotador (15) sendo disposto rotativamente dentro do estator (14) para girar em torno de um eixo axial (A), em que o rotador (15) compreende palhetas (18) que são inclinadas para se estenderem radialmente para fora do referido rotador (15), e em que o estator (14) compreende uma superfície circunferencial interna (25) para receber as referidas palhetas (18), cuja superfície circunferencial interna (25) compreende pelo menos duas câmaras (19a) dispostas para receber cada palheta das ditas palhetas (18), em uma primeira extensão, e pelo menos duas porções rasas (19b) dispostas para receber cada palheta das ditas palhetas (18) em uma segunda extensão, que é substancialmente menor em comparação com a referida primeira extensão, em que a referida superfície circunferencial interna (25) está disposta para receber pelo menos uma porção de ponta das palhetas (18) em toda a sua periferia.

Description

APARELHO ROTADOR HIDRÁULICO CAMPO TÉCNICO

[0001] A invenção se refere a um rotador hidráulico para girar uma ferramenta em relação a um braço de guindaste. Especificamente, a invenção se refere à configuração de um motor hidráulico de palheta em tal rotador.

ANTECEDENTES

[0002] Os rotadores hidráulicos são amplamente usados no florestamento, colheita ou semelhantes, onde um transportador, caminhão, trator ou semelhante carrega tal aparelho para fornecer conexão rotativa para escavadeiras, ferramentas para madeira, ferramentas para colheita ou semelhantes. Os aparelhos acionados hidraulicamente são dispostos na extremidade livre de um braço de guindaste ou semelhante. Um rotador inclui um motor, normalmente um motor hidráulico de palheta, para fornecer o movimento de rotação.

[0003] Tais arranjos de rotador são expostos a forças pesadas tanto radial quanto axialmente. Convencionalmente, essas forças pesadas são tratadas dimensionando-se o arranjo do rotador e, especificamente, o motor com componentes adaptados para suportar esforços muito elevados. Em combinação com essas altas demandas mecânicas, a precisão dos componentes, incluindo o ajuste entre o estator e o rotador, precisa ser muito exata e precisa.

[0004] Além disso, para fornecer um motor com as menores perdas possíveis, a precisão entre o estator e o rotador precisa ser muito exata, tanto axial quanto radialmente. Isto é devido ao fato de que cada lacuna na parte ativa do motor, ou seja, a parte do motor onde o fluido hidráulico pressurizado está presente, produzirá uma perda de eficiência. A combinação dessa demanda muito alta de precisão e as demandas igualmente altas de força tornam a produção muito difícil e cara.

[0005] Um problema específico relacionado a um motor de palhetas é que a precisão das palhetas em relação às câmaras do estator precisa ser muito exata para minimizar o vazamento interno. Além disso, em motores de palhetas convencionais, as palhetas e/ou uma parte ativa do rotador serão expostas às forças axiais que atuam no rotador, em relação à parte ativa do estator. Isso pode levar ao travamento do motor, a menos que a precisão seja muito alta ou que as partes ativas do rotador e do estator sejam dimensionadas para suportar as forças axiais em um grau satisfatório. Isto é descrito mais de perto na primeira parte da descrição detalhada deste relatório descritivo, na qual é feita referência a um rotador hidráulico da técnica anterior.

[0006] Portanto, é necessário um rotador hidráulico que tenha uma boa precisão e que tenha uma melhor distribuição de força nas partes do motor que suportam cargas elevadas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0007] É um objetivo da presente invenção fornecer um rotador hidráulico com boa precisão e com uma boa tolerância em relação às cargas externas que atuam no rotador hidráulico.

[0008] A invenção se refere a um rotador hidráulico para girar uma ferramenta, em relação a um braço de guindaste, o rotador hidráulico compreendendo: - uma primeira peça de fixação para conexão a um braço de guindaste e uma segunda peça de fixação para conexão a uma ferramenta; - um estator e um rotador, o rotador sendo disposto rotativamente dentro do estator para girar em torno de um eixo axial, em que o estator compreende uma superfície circunferencial interna e em que o rotador compreende palhetas que são desviadas para se estenderem radialmente para fora a partir das aberturas das palhetas em uma superfície externa do referido rotador e encosta na referida superfície circunferencial interna, em torno de toda a sua periferia, em que a referida superfície circunferencial interna do estator é limitada em uma direção axial, por um primeiro aro circunferencial disposto para estar em contato com uma primeira porção de extremidade axial das palhetas e um segundo aro circunferencial disposto para estar em contato com uma segunda porção de extremidade axial das palhetas, para guiar as ditas palhetas e fornecer uma vedação em relação às ditas palhetas ao longo da primeira e da segunda porção de extremidade axial das palhetas, em que uma trilha é formada entre o primeiro e o segundo aros circunferenciais, de modo que exista uma lacuna entre a superfície externa do rotador e a superfície circunferencial interna sobre toda a periferia de uma porção central da superfície externa do rotador, e em que uma primeira porção cilíndrica e uma segunda porção cilíndrica do rotador circunferencialmente encostam na superfície circunferencial interna do estator acima e abaixo dos referidos primeiro e segundo aros circunferenciais, respectivamente.

[0009] Esta construção com uma folga entre a superfície externa do rotador e a superfície circunferencial interna do estator envolve várias vantagens. Em primeiro lugar, obviamente, a superfície externa do rotador não precisa ser exatamente adaptada à superfície circunferencial interna do estator, de modo que os custos de produção possam ser reduzidos. Além disso, esta construção pode envolver menos vazamento interno do que um rotador hidráulico convencional. Desse modo, a eficiência do motor do rotador hidráulico também pode ser melhorada.

[0010] Em uma modalidade específica, a superfície externa do rotador é substancialmente cilíndrica com um diâmetro constante ao longo de seu comprimento axial que se estende da primeira porção cilíndrica sobre a parte central e para a segunda porção cilíndrica. Neste contexto, o termo substancialmente cilíndrico significa que a superfície externa do rotador é cilíndrica com uma seção transversal circular da primeira porção cilíndrica sobre a porção central e para a segunda porção cilíndrica, mas que irregularidades podem ser fornecidas na porção central, e as aberturas das palhetas são fornecidas com uma extensão da primeira porção cilíndrica sobre toda a parte central e para a segunda porção cilíndrica.

[0011] Em uma modalidade específica, o estator inclui uma primeira placa de estator, que está rigidamente conectada à primeira peça de fixação, uma segunda placa de estator e uma estrutura de estator disposta entre as ditas primeira e segunda placas de estator, em que a superfície circunferencial interna é definida por uma superfície interna da estrutura do estator na direção radial, e em que a altura das palhetas corresponde a uma altura da estrutura do estator, o primeiro aro circunferencial sendo formado por uma primeira superfície da primeira placa do estator e o segundo aro circunferencial sendo formado por uma primeira superfície da segunda placa de estator.

[0012] Em uma modalidade específica, a superfície externa do rotador é substancialmente cilíndrica e tem uma altura que é maior do que uma altura entre o referido primeiro aro circunferencial e o referido segundo aro circunferencial.

[0013] De preferência, o rotador estende-se acima do referido primeiro aro circunferencial e abaixo do referido segundo aro circunferencial. Esta construção implica que o aro circunferencial suporte apenas as palhetas na direção axial e não o rotador. O rotador pode, em vez disso, ser suportado por um rolamento axial na extremidade inferior e por um contato axial entre o rotador e o estator na extremidade superior do rotador.

[0014] Em uma modalidade específica, pelo menos duas câmaras são formadas entre a referida superfície circunferencial interna e a superfície cilíndrica intermediária do referido rotador, as referidas duas câmaras sendo separadas uma da outra em ambos os lados por porções rasas dispostas para receber radialmente as referidas palhetas em uma segunda extensão, que é substancialmente menor em comparação com a referida primeira extensão, mas suficiente para permitir que as palhetas se estendam a partir da superfície externa do rotador.

[0015] Em uma modalidade específica, cada porção rasa se estende ao longo do mesmo ângulo ou em um ângulo maior do que o ângulo formado entre duas palhetas adjacentes, de modo que pelo menos uma palheta esteja localizada em cada porção rasa o tempo todo.

[0016] Esta disposição proporciona a separação das câmaras umas das outras pela interação entre as porções rasas e pelo menos uma palheta que está localizada na dita porção rasa. Esta interação substitui a interação próxima das paredes divisórias do estator e da superfície externa do rotador nos arranjos da técnica anterior.

[0017] Em uma modalidade específica, cada porção rasa se estende por 72º ou mais, em que o rotador compreende pelo menos 5 palhetas dispostas equidistantemente e, em outra modalidade específica, cada porção rasa se estende por 60° ou mais, em que o rotador compreende pelo menos 6 palhetas dispostas equidistantemente.

[0018] Outras modalidades e vantagens serão evidentes a partir da descrição detalhada e dos desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0019] Uma modalidade exemplar relacionada à invenção será agora descrita com referência aos desenhos anexos, nos quais; as Figuras 1, 1a-1c mostram um rotador hidráulico da técnica anterior; a Figura 2 é uma vista lateral de um rotador hidráulico de acordo com uma modalidade específica da invenção;

a Figura 3 é uma vista em corte feito ao longo da linha III-III na figura 2; a Figura 3a é uma vista detalhada do detalhe A na Figura 3; a Figura 4 é uma vista em corte tomada ao longo da linha IV-IV da Figura 3; a Figura 5 é uma vista em corte tomada ao longo da linha V-V na Figura 3; a Figura 6 é uma vista em corte tomada ao longo da linha VI-VI na Figura 3; a Figura 7 é uma vista detalhada de um quarto da vista em corte da Figura 3; a Figura 8 é uma vista em perspectiva de um rotador de acordo com uma modalidade específica da invenção; a Figura 9 é uma vista em perspectiva de um rotador hidráulico de acordo com uma modalidade específica da invenção com a primeira estrutura do estator e a primeira peça de fixação removidas; e a Figura 10 é uma vista em corte de uma modalidade alternativa do rotador hidráulico inventivo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[0020] Nas figuras 1 e 1A-1C, um rotador da técnica anterior é mostrado. Este rotador da técnica anterior não faz parte da invenção. O rotador 1 da técnica anterior mostrado tem uma primeira peça de fixação 2 para conexão a um braço de guindaste e uma segunda peça de fixação 3 para conexão a uma ferramenta. A primeira peça de fixação 2 é fixada a um estator 4 e a segunda peça de fixação 3 é fixada a um rotador 5, o rotador sendo rotativamente disposto dentro do estator 4. Conforme mostrado na figura

1B, o estator é composto por três partes; uma primeira placa de estator 4a que está integrada com a primeira peça de fixação 2, uma segunda placa de estator 4c e uma estrutura de estator 4b, que é a parte ativa do estator e está disposta entre a primeira e a segunda placas de estator 4a e 4c.

[0021] O rotador 5 está disposto dentro do estator 4 e a segunda parte do rotador 5 é conectada à segunda peça de fixação 3. Como é aparente na figura 1C, o rotador 5 compreende uma porção cilíndrica 6 que se estende radialmente para fora de um corpo principal do rotador. A altura da porção cilíndrica 6 corresponde à altura da estrutura do estator 4b e está disposta para ser recebida entre a primeira e a segunda placas do estator 4a e 4c, respectivamente. A fim de se certificar de que o fluido hidráulico não vazará ao longo das bordas da porção cilíndrica 6 do rotador e da primeira e segunda placas de estator 4a e 4c, respectivamente, a porção cilíndrica 6 deve se encaixar tão firmemente quanto possível entre a primeira e a segunda placas de estator 4a e 4c. A porção cilíndrica 6 é delimitada por um primeiro aro circunferencial 6a e segundo aro circunferencial 6b dispostos para enfrentar a porção de borda circunferencial interna da primeira e segunda placas de estator 4a e 4c, respectivamente.

[0022] A porção cilíndrica 6 do rotador compreende quatro aberturas de palheta 7 que se estendem ao longo do eixo axial do rotador 5. Em cada abertura de palheta 7 está disposta uma palheta inclinada por mola 8. O motor hidráulico é acionado em qualquer direção, fornecendo um fluido hidráulico pressurizado em um primeiro lado das palhetas e um fluido hidráulico não pressurizado no segundo lado oposto das palhetas. A altura das palhetas 8 corresponde precisamente à altura da porção cilíndrica 6 do rotador 5, de modo que as porções de borda das palhetas 18 estão dispostas em linha com o primeiro e segundo aro circunferencial 6a e 6b, respectivamente. Portanto, a altura das palhetas 8 também corresponde à altura da estrutura do estator 4b, de modo que as palhetas 8 se ajustem firmemente entre a primeira e a segunda placas do estator 4a e 4c e sejam guiadas pelas referidas placas do estator.

[0023] Na figura 1A, é mostrada uma vista em corte detalhada do rotador 5 e da estrutura do estator 4b. A rotação do rotador 5 é obtida pelo fato de que fluido hidráulico pressurizado é fornecido a uma primeira extremidade de uma câmara 9a, disposta na estrutura do estator 4b. Normalmente, a estrutura do estator 4b compreende duas câmaras. As mesmas são separadas uma da outra por paredes divisórias 9b. A precisão entre as paredes divisórias 9b e a porção cilíndrica 6 do rotador 5 deve ser muito alta para garantir que o fluido hidráulico não vaze de uma câmara para outra.

[0024] Um objetivo principal da porção cilíndrica 6 do rotador 5 é certificar-se de que as palhetas 8 serão guiadas para as câmaras 9a após passar por uma parede divisória 9b. Isto é obtido pelo fato das palhetas 8 serem guiadas pelo suporte da primeira e segunda placas estatoras 4a e 4c, bem como quando estão localizadas nas câmaras 9a como quando estão voltadas para uma das paredes divisórias

9b. Portanto, tanto as palhetas 8 quanto a porção cilíndrica 6 do rotador 5 são recebidas e guiadas entre a primeira e a segunda placas de estator 4a e 4c em torno de toda a volta do rotador 5.

[0025] Como é mostrado na figura 1B, um rolamento axial 10 é disposto para lidar com as cargas que atuam para baixo no rotador 5 em relação ao estator 4. O rolamento 10 é suportado pela segunda placa de estator 4c.

[0026] Uma complicação com esta construção é que a interação precisa ser adaptada ao contato de alta precisão entre a porção cilíndrica 6 do rotador 5 e a primeira e a segunda placas de estator 4a e 4c. Especificamente, a carga descendente que atua no rotador 5 deve ser tratada pelo mancal axial 10 e não pela interação entre a segunda borda da porção cilíndrica 6 do rotador 5 e a primeira parte da segunda placa do estator 4c. Isso exige uma precisão que é muito difícil de alcançar e, portanto, calços de espessura exata precisam ser fornecidos entre o rotador 5 e a segunda placa do estator 4c. Além disso, a construção está sujeita a vazamentos internos de fluido hidráulico se a precisão não for perfeita.

[0027] No rotador inventivo, a precisão é alcançada por uma construção alternativa que separa o rolamento de carga axial da interação ativa do estator com o rotador e as palhetas do rotador.

[0028] A Figura 2 mostra uma modalidade específica de um rotador hidráulico 11 para girar uma ferramenta (não mostrada) em relação a um braço de guindaste ou semelhante (não mostrado). O rotador hidráulico mostrado compreende uma primeira peça de fixação 12 e uma segunda peça de fixação 13. Na modalidade mostrada, a primeira peça de fixação 12 está disposta para conexão ao referido braço de guindaste e a segunda peça de fixação 13 é disposta para conexão à referida ferramenta. O rotador 11 compreende um estator 14, composto por uma primeira placa de estator 14a que na modalidade mostrada é integrada com a primeira peça de fixação 12, uma segunda placa de estator 14c e uma estrutura de estator 14b, que é a parte ativa do estator 14 e está disposta entre a primeira e a segunda placas de estator 14a e 14c, respectivamente. Os parafusos de fixação 14d são dispostos para manter a primeira e a segunda placas do estator 14a e 14c juntas, fixando assim a estrutura do estator 14b entre elas. Esses parafusos de fixação podem ser dispostos através da estrutura do estator 14b ou, como na modalidade mostrada, fora da estrutura do estator 14b.

[0029] A Figura 3 é uma vista em corte tomada ao longo da linha III-III na figura 2. Da figura 3 é evidente que um rotador 15 está disposto de forma rotativa dentro do estator 14 para girar em torno de um eixo axial A (vide Figuras 4-6). O rotador 15 compreende palhetas 18 que são inclinadas para se estenderem radialmente para fora do referido rotador. As palhetas 18 estão dispostas em aberturas de palhetas 17 em uma superfície externa 16 do rotador 15. A superfície externa 16 do rotador 15 é de preferência substancialmente cilíndrica. Exceto para a abertura de palheta 18, a superfície externa 16 pode ser perfeitamente cilíndrica. No entanto, em vista de que uma porção central 16b do rotador 15, isto é, a porção a partir da qual as palhetas 18 se estendem, não estará em contato com a superfície circunferencial interna circundante 25 do estator, a referida porção central 16b do rotador 15 não precisa ser perfeitamente cilíndrica. A mesma pode incluir, por exemplo, recessos ou saliências de formas variadas, desde que tal saliência não se estenda mais para fora do rotador do que é permitido pela folga entre o rotador 15 e o estator 14.

[0030] As palhetas são dispostas para caber dentro das referidas aberturas de palheta 17 de uma maneira que não permita que nenhum fluido hidráulico vaze pelas palhetas 18. Uma vedação estanque a fluido entre uma palheta 18 e uma abertura de palheta 17 é alcançada, em que a pressão hidráulica agindo em uma palheta 18 pressionará a referida palheta em contato próximo com o lado oposto da abertura de palheta 17, evitando assim qualquer vazamento ao longo do comprimento a referida palheta 18, ao longo do referido contato próximo.

[0031] As molas 21 são dispostas para empurrar as palhetas 18 para fora das aberturas de palhetas 17 na superfície externa 16 do rotador 15. Como é evidente na figura 3, a estrutura do estator 14b compreende uma superfície circunferencial interna 25 para receber as palhetas 18. A superfície circunferencial interna 25 compreende, pelo menos, duas câmaras 19a dispostas para receber cada palheta 18 em uma primeira extensão, e pelo menos duas porções rasas 19b dispostas para receber cada palheta das referidas palhetas em uma segunda extensão, que é substancialmente menor em comparação com a primeira extensão. Na modalidade mostrada, a superfície circunferencial interna 25 compreende duas câmaras 19a e duas porções rasas 19b, de modo que uma câmara 19a seja disposta entre duas porções rasas 19b e vice-versa.

[0032] A superfície circunferencial interna 25 do estator está disposta para receber, pelo menos, uma porção de ponta das palhetas 18 em toda a sua periferia. Em contraste com as configurações da técnica anterior, a porção central 16b da superfície externa 16 do rotador 15 não encontra a superfície circunferencial interna 25 do estator. Em outras palavras, nenhuma parede divisória onde a superfície externa 16 do rotador 15 encontra a superfície interna do estator 14 está disposta. Em vez disso, pelo menos uma porção de ponta das palhetas 18 se estenderá para fora da superfície externa 16 do rotador 15 em todos os momentos.

[0033] Conforme ilustrado na Figura 4, a superfície circunferencial interna 25 do estator 14 compreende uma trilha 32 que é definida, pelo menos, por um aro circunferencial disposto para estar em contato com uma porção de extremidade axial das palhetas 18 para guiar as referidas palhetas e fornecer uma vedação em relação aas referidas palhetas. Especificamente, a extensão axial da trilha 32 da superfície circunferencial interna 25 do estator 14 é definida por um primeiro aro circunferencial 26 e um segundo aro circunferencial 27, em que a trilha 32 está disposta para receber as referidas palhetas 18.

[0034] Na figura 3, um primeiro par de portas hidráulicas 22 é mostrado. Este primeiro par de portas hidráulicas 22 está disposto na segunda placa de estator 14c, que é visível abaixo da estrutura de estator 14b na figura 3. Um segundo par de portas hidráulicas está disposto na primeira placa de estator 14a (não mostrada).

As portas hidráulicas do segundo par são dispostas diagonalmente através da câmara 19a, em relação ao primeiro par de portas hidráulicas 22. Em operação, um par de portas hidráulicas por vez é conectado à linha de pressão e o outro par é conectado ao tanque. Quando o primeiro par de portas hidráulicas 22 está conectado à linha de pressão, o rotador 5 irá girar no sentido anti-horário em relação à vista mostrada na Figura 3, e quando o segundo par de portas hidráulicas está conectado à linha de pressão, o rotador 5 irá girar no sentido horário em relação à vista mostrada na Figura 3.

[0035] Como é aparente na figura 3, cada porção rasa 19b se estende ao longo de um ângulo maior do que o ângulo formado entre duas palhetas adjacentes 18, de tal modo que pelo menos uma palheta 18 está localizada em cada porção rasa 19b o tempo todo. Além disso, pelo menos uma palheta deve estar localizada entre as portas hidráulicas de uma câmara o tempo todo. Na modalidade mostrada, isso é obtido, pelo que o rotador 15 compreende 6 palhetas 18 dispostas equidistantemente. Além disso, cada porção rasa 19b tem uma extensão angular de mais de um sexto de uma volta, isto é, pelo menos 60°. Em outra modalidade, as porções rasas se estendem por mais de um quinto de uma volta, isto é, pelo menos 72°, em que apenas 5 palhetas dispostas equidistantemente serão necessárias. Outras modalidades também são possíveis. Por exemplo, o estator pode incluir três câmaras e o rotador pode incluir 9 palhetas, a fim de garantir que uma palheta 18 estará localizada em cada porção rasa 19b em todos os momentos e que pelo menos uma palheta deve estar localizada entre as portas hidráulicas de uma câmara em todos os momentos.

[0036] A Figura 3a é uma vista detalhada do detalhe A na Figura 3. Nesta vista, uma palheta 18 é mostrada em uma posição em uma primeira extremidade da parte rasa 19b. Se ela girar no sentido anti-horário, entrará na câmara 19a e passará pela porta hidráulica 22. A mola 21 atuará para empurrar a palheta 18 para fora para encostar na superfície circunferencial interna 25 do estator e fornecer uma vedação estanque a fluido em relação à referida superfície. Assim que a palheta 18 tiver passado pela porta hidráulica 22, ela será pressurizada em seu lado posterior, de modo que o fluido hidráulico forneça um torque forçando a palheta 18 e o rotador 15 a girarem ainda mais no sentido anti-horário. Isso continuará enquanto as válvulas (não mostradas) estiverem conectadas para fornecer fluido hidráulico pressurizado ao primeiro par de portas hidráulicas 22. Também aparente na figura 3a é que a borda externa das palhetas 18 têm uma forma arredondada. No entanto, de preferência, para evitar vazamento na primeira e segunda porções das palhetas 18, toda esta porção arredondada está localizada fora da abertura de palheta 17 correspondente. Portanto, os lados planos de cada palheta 18 são configurados para fornecer uma vedação em relação aos lados correspondentes da abertura da palheta 17, tanto quando a palheta 18 está localizada na parte rasa 19b e quando está localizada na câmara 19a. Nas câmaras 19a, uma palheta pressurizada 18 será girada pelo fluido hidráulico pressurizado de modo que o lado frontal da palheta proporcione uma vedação estanque a fluido em relação à borda adjacente correspondente da abertura de palheta 17.

Nas porções rasas 19b, por outro lado, a palheta anterior será girada contra o fluido hidráulico pressurizado. Portanto, para esta palheta, o lado posterior da palheta 18 fornecerá uma vedação estanque a fluido em relação à borda adjacente da abertura da palheta 17.

[0037] As Figuras 4-6 são seções longitudinais do rotador hidráulico correspondentes às linhas IV-IV, V-V e VI-VI, respectivamente, na figura 3. Portanto, a figura 4 é uma seção longitudinal do rotador hidráulico ao longo da linha IV-IV, mostrando uma lacuna entre a superfície externa 16 do rotador 15 e a superfície da superfície circunferencial interna 25 da estrutura do estator 14b. Esta lacuna forma a parte rasa 19b. Na figura 4 é mostrado que a superfície externa 16 do rotador 15 é cilíndrica ao longo de toda a estrutura do estator 14b, e mais. Na modalidade mostrada, a superfície externa 16 do rotador 15 se estende tanto acima quanto abaixo da superfície circunferencial interna 25 do estator 14, isto é, para a primeira placa de estator 14a e a segunda placa de estator 14c da modalidade mostrada. Uma primeira porção cilíndrica 16a da superfície externa 16 do rotador 15 confina com a primeira placa de estator 14a em torno de toda a sua circunferência e uma segunda porção cilíndrica 16c confina com a segunda placa de estator 14c em torno de toda a sua circunferência. A porção central 16b do rotador 15, não encosta na superfície circunferencial interna oposta 25 do estator 14. Em vez disso, existe uma lacuna, ao longo de toda a extensão da trilha 32 formada entre o primeiro aro circunferencial 26 e o segundo aro circunferencial 27.

[0038] Conforme ilustrado nos desenhos, a superfície externa 16 do rotador 15 é substancialmente cilíndrica com um diâmetro constante ao longo do seu comprimento axial, da primeira porção cilíndrica 16a sobre a parte central 16b e para a segunda porção cilíndrica 16c. Ou seja, a superfície externa 16 do rotador 15 é cilíndrica com uma seção transversal circular ao longo de seu comprimento axial, da primeira porção cilíndrica 16a sobre a porção central 16b e para a segunda porção cilíndrica 16c, mas essas irregularidades podem ser fornecidas na porção central 16b, e que as aberturas de palheta 17 são fornecidas com uma extensão da primeira porção cilíndrica 16a ao longo de toda a parte central 16b e para a segunda porção cilíndrica 16c. A primeira porção cilíndrica 16a e a segunda porção cilíndrica 16c devem, exceto para as aberturas das palhetas, de preferência ser circularmente cilíndricas de modo a fornecer uma vedação estanque a fluido entre a superfície externa 16 do rotador 15 e o primeiro e o segundo aros circunferenciais 26 e 27, respectivamente.

[0039] Um rolamento axial 20 é disposto entre as superfícies de suporte do rotador 5 e a segunda placa de estator 14c. O rolamento axial 20 suportará forças que atuam para baixo no rotador 5. A primeira placa de estator 14a compreende um encosto 23 disposto para interagir com um ressalto 24 na primeira porção do rotador 5. A interação entre o referido apoio 23 e o referido ressalto 24 irá controlar as forças que atuam para cima no rotador 5, por exemplo, quando a ferramenta é empurrada para o chão.

[0040] Uma vantagem da modalidade mostrada é que as forças axiais não serão manipuladas na interação entre as partes ativas do motor, isto é, o rotador 15 e a estrutura do estator 14b. As palhetas 18 são preferencialmente dispostas de forma deslizante dentro das aberturas das palhetas 17, de modo que possam ser transladadas na direção axial. A flexibilidade em relação à posição axial das palhetas 18 garantirá um posicionamento perfeito das palhetas 18 em relação ao estator. A superfície circunferencial interna 25 do estator forma uma faixa 32 na qual as palhetas são recebidas, faixa essa 32 é delimitada pelos dois aros circunferenciais 26 e 27, cujos aros guiarão as palhetas 18. A flexibilidade em relação à posição axial das palhetas 18 também é útil durante a montagem do motor, uma vez que não serão necessários calços para posicionar corretamente o rotador na direção axial em relação ao estator.

[0041] Nas figuras 4-6 é mostrado como a superfície circunferencial interna 25 do estator compreende um primeiro aro circunferencial 26 disposto para estar em contato com uma primeira porção de extremidade axial 28 de cada palheta 18, e um segundo aro circunferencial 27 disposto para estar em contato com uma segunda porção de extremidade axial 29 de cada palheta 18. A altura das palhetas 18 é adaptada para se ajustar firmemente entre o primeiro aro circunferencial 26 e o segundo aro circunferencial 27. O contato entre os aros circunferenciais 26,27 e as palhetas 18 é configurado tanto para guiar as ditas palhetas quanto para fornecer uma vedação em relação às ditas palhetas ao longo da primeira e segunda porções de extremidade axial 28 e 29 das palhetas.

[0042] Deve-se notar que a superfície externa 16 do rotador 15 se estende tanto para a primeira placa de estator 14a quanto para a segunda placa de estator 14c, pelo que a superfície externa 16 do rotador 15 fornecerá uma vedação estanque a fluido em relação a ambas as primeiras placa de estator 14a e segunda placa de estator 14c. Por esta razão, uma primeira e uma segunda parte da superfície externa 16 do rotador 15, por exemplo, a primeira e a segunda porções cilíndricas 16a e 16c, devem ser cilíndricas e encaixar firmemente dentro das superfícies circunferenciais internas da primeira placa de estator 14a e da segunda placa de estator 14c, respectivamente. Em uma modalidade específica, pelo menos uma da primeira placa de estator 14a e da segunda placa de estator 14c é integrada com a estrutura de estator 14b, de modo que o limite entre a estrutura de estator 14b e a referida placa de estator 14a e/ou 14c coincida com o aro circunferencial 26 e/ou 27.

[0043] Conforme mostrado na Figura 4, a altura H2 da superfície externa 16 do rotador 15 é maior do que a altura H1 da superfície circunferencial interna 25 do estator 14, conforme definido pelo primeiro e segundo aros circunferenciais 26 e 27 do estator 14. As porções da superfície externa 16 do rotador 15 que se estendem além da altura H1 da superfície circunferencial interna 25 do estator 14 são formadas pela primeira e segunda porções cilíndricas 16a e 16c, respectivamente, do referido rotador

15.

[0044] Na figura 5, que é uma seção longitudinal do rotador hidráulico ao longo da linha V-V na figura 3, as palhetas 18 são mostradas em uma posição onde se estendem para a parte rasa 19b da trilha 32 para encostar na superfície circunferencial interna 25 do estator. Nesta posição, apenas as pontas das palhetas 18 se estendem da superfície externa 16 do rotador 15 e entram em contato com a superfície circunferencial interna 25 do estator 14. O contato entre as pontas das palhetas 18 e os aros circunferenciais 26 e 27 é suficiente para fornecer a orientação das palhetas 18, de modo que elas não se movam na direção axial. Além disso, o referido contato proporcionará uma vedação entre as palhetas e o estator 14. A partir da figura 5, é evidente que as aberturas das palhetas 17 têm uma altura maior do que as palhetas 18. Os intervalos 17a, 17b estão portanto disponíveis na abertura da palheta 17 acima e abaixo da palheta 18, respectivamente. As lacunas 17a e 17b permitem que a palheta se mova ao longo da direção axial em relação à abertura da palheta 17 do rotador 5. Como discutido acima, lacunas limitadas que permitem que as palhetas inclinem ligeiramente existem entre os lados das palhetas 18 e as aberturas de palhetas 17 correspondentes. Essas lacunas limitadas são tão pequenas que não são claramente visíveis nos desenhos.

[0045] A Figura 6 é uma seção longitudinal do rotador hidráulico ao longo da linha VI-VI na figura 3. Nesta posição, as palhetas 18 estão localizadas no meio da câmara 19a formada no espaço entre a superfície externa 16 do rotador 15 e a superfície circunferencial interna 25 do estator 14. Como se vê na figura 3, as câmaras 19a são formadas de modo que a estrutura do estator 14b compreende duas partes alargadas dispostas opostas uma à outra.

[0046] O fato de que nenhuma parede divisória está presente no aparelho rotador 11, e que em vez disso as palhetas 18 estão dispostas para fornecer a vedação entre as câmaras, implicará que uma palheta dianteira na porção rasa agirá em uma direção oposta à corrente direção de rotação do rotador. Isso é ilustrado na figura 7, que é um close-up que representa um quarto do rotador mostrado na figura 3.

[0047] Na figura 7, o rotador é girado no sentido anti-horário. Uma palheta principal 18' na porção rasa girará em oposição à pressão fornecida na câmara 19a. A força F0 resultante da pressão que atua nesta palheta principal 18' será neutralizada pela força F0 atuando na direção oposta, na porção mais interna da palheta ativa 18" que se estende para a câmara 19a. O torque resultante que atua para empurrar a referida palheta ativa 18" no sentido anti-horário é, portanto, baseado no total da força F1 sobre a superfície ativa da palheta ativa 18". Pelo menos uma das palhetas estará sempre ativa, isto é, submetida a uma alta pressão em um lado, de cada vez. Na modalidade mostrada, duas palhetas, isto é, uma palheta por câmara estará ativa, o tempo todo. Isto é conseguido na medida em que a câmara é mais larga, isto é, abrange um ângulo mais amplo do que a distância entre duas palhetas adjacentes. Desta forma, a palheta principal 18' entrará na câmara 19a e será colocada sob pressão pelo fluido hidráulico antes que a palheta ativa 18" tenha sido aliviada da pressão. Portanto, quando a palheta anterior 18' avançou no sentido anti-horário de modo que é colocada sob pressão, ela se tornará a palheta ativa.

[0048] A largura da parte rasa 19b, portanto, não contribuirá para o torque do motor hidráulico. A este respeito, deve ser mantido o mais raso possível. A largura da porção rasa 19b é definida pelo comprimento do primeiro aro circunferencial 26 e do segundo aro circunferencial 27, e para que os referidos primeiro e segundo aros circunferenciais 26 e 27 forneçam uma orientação confiável das palhetas, eles devem preferencialmente ter pelo menos alguns milímetros de largura, mas como implica uma compensação no torque, pode ser mantido menor. A largura é, portanto, decidida na dependência da aplicação pretendida do rotador.

[0049] Na figura 8, é mostrado um rotador 15 de acordo com uma modalidade específica da invenção. O rotador 15 compreende uma superfície externa 16 na qual as aberturas de palheta 17 que se estendem na direção axial do rotador estão dispostas. Em qualquer extremidade da superfície externa 16, um ressalto 24 é disposto para fornecer uma superfície de suporte para atuar contra uma superfície correspondente dentro do estator 14, tipicamente o rolamento axial 20 disposto na segunda placa de estator 14c e um encosto disposto na primeira placa de estator 14a. Na modalidade mostrada, o rotador é conectado a uma peça giratória 30, disposta para fornecer um fluido hidráulico giratório à ferramenta disposta na segunda peça de fixação.

[0050] Na figura 9, o rotador é mostrado no local dentro da estrutura do estator 14b. A primeira placa de estator disposta para ser fornecida acima da estrutura de estator 14b é removida para fins de ilustração na figura 9. Como é aparente na figura 9, a altura das palhetas 18 corresponde à altura da estrutura do estator, de modo que quando a primeira placa do estator 14a está disposta, ela se encaixará firmemente acima das palhetas e fornecerá uma vedação estanque a fluido em relação à primeira porção de extremidade axial 28 das palhetas 18. Da mesma forma, a segunda placa de estator 14c fornecerá uma vedação estanque à fluido, em relação à segunda porção de extremidade axial 29 das palhetas 18.

[0051] Na figura 9, é ilustrado como a primeira porção cilíndrica 16a do rotador 15 se estende acima da estrutura do estator 14b para encostar na superfície interna da primeira placa do estator 14a em torno de toda a sua circunferência. Da mesma forma, a segunda porção cilíndrica 16c do rotador 15 confina com a superfície circunferencial interna 25 da segunda placa de estator 14c. A interação entre as respectivas primeira e segunda superfícies cilíndricas 16a e 16c, respectivamente com a primeira e a segunda placa de estator 14a e 14c, respectivamente, constituem mancais radiais adaptados para absorver forças radiais que atuam no rotador 15 em relação ao estator 14.

[0052] Na figura 10, uma modalidade alternativa do rotador hidráulico inventivo é mostrada. Esta modalidade alternativa é semelhante à modalidade mostrada nas figuras 2-9, no que diz respeito a todos os detalhes que são cruciais para a invenção. Especificamente, a altura H2 da superfície externa 16 do rotador 15 é maior do que a altura H1 da superfície circunferencial interna 25 do estator 14, conforme definido pelo primeiro e segundo aros circunferenciais 26 e 27 do estator 14.

[0053] Uma diferença principal desta forma de realização alternativa é, no entanto, que a primeira peça de fixação 12 está disposta para conexão a uma ferramenta e uma segunda peça de fixação 13 é disposta para conexão a um braço de guindaste. Além disso, uma unidade de transmissão 31 está disposta para transmitir o movimento de rotação entre a segunda peça de fixação 13 e o rotador 15. Um rolamento axial externo 20' é disposto para permitir a primeira e a segunda peças de fixação 12 e 13 e para lidar com as forças que atuam no rotador.

[0054] A invenção foi descrita com referência a modalidades específicas. A invenção, no entanto, não está limitada a esta modalidade. É óbvio a um versado na técnica que outras modalidades são possíveis dentro do escopo das seguintes reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Rotador hidráulico (11) para girar uma ferramenta em relação a um braço de guindaste, o rotador hidráulico caracterizado pelo fato de que compreende: uma primeira peça de fixação (12) para conexão a um braço de guindaste e uma segunda peça de fixação (13) para conexão a uma ferramenta; um estator (14) e um rotador (15), o rotador (15) sendo disposto rotativamente dentro do estator (14) para girar em torno de um eixo axial (A), em que o estator (14) compreende uma superfície circunferencial interna (25), e em que o rotador (15) compreende palhetas (18) que são inclinadas para se estenderem radialmente para fora das aberturas de palheta (17), em uma superfície externa (16) do referido rotador (15) e encostam na referida superfície circunferencial interna (25) em torno toda a periferia, em que a referida superfície circunferencial interna (25) do estator (14) é limitada em uma direção axial por um primeiro aro circunferencial (26) disposto para estar em contato com uma primeira porção de extremidade axial (28) das palhetas e, um segundo aro circunferencial (27) disposto para estar em contato com uma segunda porção de extremidade axial (29) das palhetas (18), para guiar as referidas palhetas (18) e fornecer uma vedação em relação às referidas palhetas (18), ao longo de ambas a primeira e segunda porções de extremidade axial (28,29) das palhetas (18), em que uma trilha (32) é formada entre o primeiro e o segundo aros circunferenciais (26,27), de modo que exista uma lacuna entre a superfície externa (16) do rotador (15) e a superfície circunferencial interna (25) ao longo de toda a periferia de uma porção central (16b), da superfície externa (16) do rotador (15), e em que uma primeira porção cilíndrica (16a) e uma segunda porção cilíndrica (16c) do rotador (15) encostam, circunferencialmente, na superfície circunferencial interna (25) do estator (14), acima e abaixo os referidos primeiro e segundo aros circunferenciais (26, 27), respectivamente.

2. Rotador hidráulico (11), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície externa (16) do rotador (15) é substancialmente cilíndrica com um diâmetro constante ao longo de seu comprimento axial que se estende da primeira porção cilíndrica (16a) sobre a parte central (16b) e na segunda porção cilíndrica (16c).

3. Rotador hidráulico, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o estator (14) inclui uma primeira placa de estator (14a), que está rigidamente conectada à primeira peça de fixação (12), uma segunda placa de estator (14c) e uma estrutura de estator (14b) disposta entre as referidas primeira e segunda placas de estator (14a, 14c), em que a superfície circunferencial interna (25) é definida por uma superfície interna da estrutura do estator (14b) na direção radial e em que a altura das palhetas (18) corresponde a uma altura da estrutura do estator (14b), o primeiro aro circunferencial (26) sendo formado por uma primeira superfície da primeira placa do estator (14a), e o segundo aro circunferencial (27) sendo formado por uma primeira superfície da segunda placa de estator (14c).

4. Rotador hidráulico, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a superfície externa (16) do rotador (15) tem uma altura (H2) que é maior do que uma altura (H1) entre o referido primeiro aro circunferencial (26) e o referido segundo aro circunferencial (27).

5. Rotador hidráulico, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que pelo menos duas câmaras (19a) são formadas entre a referida superfície circunferencial interna (25) e a superfície cilíndrica intermediária (16) do referido rotador (15), as referidas duas câmaras (19a) sendo separadas entre si em ambos os lados por porções rasas (19b) dispostas para receber, radialmente, as ditas palhetas (18) em uma segunda extensão que é substancialmente menor em comparação com a dita primeira extensão, mas suficiente para permitir que as palhetas se estendam do exterior superfície (16) do rotador.

6. Rotador hidráulico, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que cada porção rasa (19b) estende-se ao longo do mesmo ângulo ou em um ângulo maior que o ângulo formado entre duas palhetas adjacentes (18), de modo que pelo menos uma palheta (18) esteja localizada em cada porção rasa o tempo todo.