BRPI0408352B1 - Método de fazer bomba - Google Patents

Description

A presente invenção se refere 3 um método de fazer uma bomba.

De1 modo convencional, o alojamento para uma bomba, tal como uma bomba d'água para uso em aplicações automotivas, é moldado: em alumínio. Um mancai para um eixo de acionamento da bomba é montado em uma abertura no alojamento e é necessário atingir um bom encaixe entre o mancai e o alojamento para assegurar que o movimento do mancai com respeito ao alojamento seja substancialmente evitado. Em consequência, é necessário usinar o alojamento após moldagem para assegurar que a abertura esteja nas dimensões corretas para receber o mancai., De acordo com um primeiro aspecto da invenção apresentamos um método de fazer uma bomba incluindo um alojamento de bomba polimérico e um eixo de acionamento montado para rotação em um mancai, o mancai tendo em uma superfície externa pelo menos uma formação para engate, o método incluindo a etapa de moldar o alojamento de bomba em torno do mancai, de modo que o alojamento coopere com a formação para engate para restringir movimento do mancai com respeito ao alojamento.

Dessa forma, em virtude da invenção, não é necessário que o alojamento seja usinado após moldagem, ou o mancai seja encaixado em um estágio separado e, em conseqüência, a complexidade e, daí, o custo de fabricação da bomba, é reduzida. Mais ainda, como peças usinadas estão sujeitas a certa variação dimensional, o rígido engate entre o mancai e o alojamento é mais fácil de atingir e os resultados são mais reproduzíveis quando o método do primeiro aspecto da invenção é usado.

De preferência, o alojamento é feito de um polímero termoplástico.

De preferência, o alojamento é moldado usando moldagem por injeção.

De preferência, um lubrificante 4 incorporado no mancai antes da moldagem do alojamento em torno do mancai.

Como a temperatura de um polímero durante moldagem é . r"latlvamente baixa em comparação com a temperatura do ’ alumínio, um lubrificante ou graxa convencional de baixa temperatura para auxiliar na rotação suave e a baixo atrito do eixo de acionamento no mancai pode ser incorporado no mancai antes da moldagem do alojamento em torno do mancai sem aver degradação significativa do lubrificante durante o processo de moldagem.

De preferência, a superfície externa do mancai é em geral cilíndrica e a formação para engate compreende pelo menos uma ranhura circunferencial na superfície externa do mancai.

De preferência, o eixo é recebido em uma posição de uso no mancai durante a moldagem do alojamento. 0 mancai pode ser um mancai de esferas.

De acordo oom um segundo aspecto da invenção apresentamos uma bomba feita usando o método do primeiro aspecto da invenção. A bomba pode ser uma bomba de refrigerante para um motor automotivo.

Uma modalidade da invenção será agora descrita a título de exemplo apenas nos desenhos em anexo, nos quais: a Figura 1 é uma ilustração de uma seção transversal por uma bomba de acordo com o segundo aspecto da invenção; a Figura 2 é uma ilustração de uma seção transversal por um molde para fazer um alojamento de bomba de acordo oom o método do primeiro aspecto da invenção.

Agora com referência à Figura 1, está mostrada uma bomba agua 10 para uso em um sistema de refrigeração de um motor automotivo, a bomba incluindo um alojamento de bomba polimenco 12 e um eixo de acionamento 14 em geral cilíndrico montado para rotação em um mancai 16, a primeira e a segunda extremidades 14a e 14b do eixo de acionamento 14 estendidas alem do alojamento 12. Uma polia dentada 18 é montada na primeira extremidade 14a do eixo de acionamento 14 e em uso esta é conectada a um eixo de manivelas do motor por meio de uma correia dentada, de modo que a rotação do eixo de manivelas provoque rotação do eixo de acionamento 14 em torno de um eixo geométrico longitudinal A do eixo 14. Um impelidor 20 é montado na segunda extremidade 14b do eixo de acionamento 14 por meio de um anel de travamento 22. , 0 manoal 16 é montado em uma abertura em geral cilíndrica 26 no alojamento 12, a abertura 26 sendo circundada por uma parede lateral 28 que se estende em geral paralela ao eixo geométrico longitudinal A do eixo de acionamento 14 de uma primeira extremidade 28a, adjacente à polia 18, até uma segunda extremidade 28b, adjacente ao impelidor 20. 0 alojamento 12 inclui ainda uma porção de flange 30 que se estende da segunda extremidade 28a da parede lateral 28. A porção de flange 30 inclui um lábio de vedação anular 32 que se estende radialmente para fora da parede lateral 28 em geral perpendicular ao eixo geométrico A e que inclui uma ranhura circular 34 em torno da extensão inteira do labio de vedação 32. Um dispositivo de vedação, neste caso um anel O 36, está contido na ranhura 34.

Em uso em um motor automotivo, o alojamento de bomba 12 e montado em uma superfície exterior de uma camisa de refrigeração circundando o motor, com a segunda extremidade 14b do eixo de acionamento 14 se estendendo por uma abertura prevista na camisa de refrigeração e a primeira extremidade 14a do eixo de acionamento 14 e a polia 18 permanecendo fora da camisa de refrigeração, o lábio de vedação 32 engata na superfície externa da camisa de refrigeração e o anel 0 36 dessa forma, proporciona uma vedação substancialmentl estanque a fluido entre o alojamento 12 e a camisa de refrigeração. Dessa forma, o impelidor 20 está localizado dentro da camisa de refrigeração e a rotação do eixo de acionamento 14 resulta no bombeamento de água, ou qualquer outro fluido do ref rioers +. xeirigeraçao, em torno da camisa de refrigeração. A fim de evitar que o fluido contido na camisa de refrigeração vaze para fora da camisa de refrigeração via abertura de recepção de mancai 26, uma peça de vedação mecânica convencional 24 é montada em torno do eixo de acionamento 14 entre o mancai 16 e o impelidor 20 e proporciona uma vedação substancialmente estanque a fluido entre o eixo de acionamento 14 e a parede lateral 28.

Neste exemplo, o mancai 16 é um mancai de esferas metálico e inclui dois jogos de mancais de esferas 38 montados em uma pista em geral cilíndrica 40. A pista 40 é equipada com um flange de retenção 40a estendido radialmente para dentro em ambas as suas extremidades livres. Duas ranhuras de localização de esferas 42 são previstas em torno da circunferência do eixo de acionamento 14 e um primeiro jogo de mancais de esferas 38 é localizado na primeira ranhura 42a, e um segundo jogo de mancais de esferas 38 é localizado na segunda ranhura 42b, o engate dos mancais de esferas 38 nas ranhuras 42, dessa forma, evitando que o eixo de acionamento 14 se mova em uma direção em geral paralela ao seu eixo geométrico longitudinal A quando localizado no mancai 16.

Uma superfície externa da pista 40 é prevista com pelo menos uma formação para engate 44 e, neste exemplo, a formaçao para engate 44 é uma ranhura circunferencial e três dessas ranhuras de engate 44 são previstas em torno da superfície externa da pista 40. A função das ranhuras para engate 44 será discutida em detalhes abaixo. A bomba 10 é fabricada como a seguir. 0 alojamento de bomba 12 é moldado de um polímero que é, de ^ preferência, um polímero termoplástico tal como poliftalamida, sulfeto polifenileno ou poliamida, neste exemplo por moldagem por injeção, usando um molde 46 conforme ilustrado ^ na Figura 2. De preferência, um polímero termoplástico é usado ao invés de um polímero de termocura, tal como uma resina fenólica, porque os polímeros termoplásticos são mais adequados para uso em moldagem por injeção e são mais prontamente reciclados e re-utilizados. 0 molde 46 inclui uma primeira parte 46a e uma segunda parte 46b que são formatadas de modo que juntas elas formem uma cavidade de molde 48 do formato requerido para formar o alojamento 12. 0 alojamento de bomba 12 é moldado em torno do mancai 16 com o eixo de acionamento 14 no lugar dentro do mancai 16, de modo que o alojamento 12 coopere com as ranhuras de engate 44 substancialmente para evitar movimento do mancai 16 com respeito ao alojamento 12. Dessa forma, o primeiro e o segundo insertos 50a e 50b são previstos para reter o eixo de acionamento 14 e o mancai 16 no lugar na cavidade de molde 48 durante a moldagem do alojamento 12. O primeiro inserto 50a se estende por uma abertura prevista na primeira parte de molde 4 6a até uma borda da cavidade de molde 48 que forma a primeira extremidade 28a da parede lateral 28, a primeira parte de molde 46a encaixando de modo suficientemente estanque em torno do primeiro inserto 50a substanciaimente para evitar que polímero fundido vaze para fora da cavidade de molde 48 em torno do primeiro inserto 50a, enquanto ainda permite movimento do primeiro inserto 50a para dentro e para fora da primeira parte de molde 46a. O primeiro inserto 50a inclui um recesso no qual a primeira extremidade 14a do eixo de acionamento 14 é apoiada. O segundo inserto 50b se estende por uma abertura prevista na segunda parte de molde 46b até a cavidade de molde 48 em geral oentralmente à parte da cavidade de molde que forma a segunda extremidade 28b da parede lateral 28 e em direção à parte da cavidade que forma a primeira extremidade 28a da parede lateral 28. Dessa forma, o segundo inserto 50b auxilia na formação da superfície interna da segunda extremidade 28a da parede lateral 28. A segunda parte de molde 46b encaixa de modo suficientemente estanque em torno do segundo inserto 50b substancialmente para evitar que polímero fundido vaze para fora da cavidade de molde 48 em torno do segundo inserto 50b enquanto ainda permite movimento do segundo inserto 50b para dentro e para fora da segunda parte de molde 4 6b, e inclui um recesso no qual a segunda extremidade 14b do eixo de acionamento 14 é apoiada.

Tanto o primeiro inserto 50a quanto o segundo inserto 50b tocam o mancai 16 de modo que o polímero fundido possa apenas fluir em torno da superfície externa da pista de mancai 40 e não possa entrar em contato com o eixo de acionamento 14 ou os flanges de retenção 40a do mancai 16. O primeiro inserto 50a é localizado contra uma estrutura de apoio que é fixa em relação ao molde 46, enquanto um meio de desvio resiliente 52, neste exemplo uma mola helicoidal, é previsto para impulsionar o segundo inserto 50b para a cavidade de molde 48. Dessa forma, o mancai 16 é comprimido entre os dois insertos 50a, 50b e é retido na posição correta dentro da cavidade de molde 48 durante a injeção do polímero fundido para a cavidade de molde 48.

Uma vez que o alojamento feito de polímero 12 tenha esfriado e curado, o conjunto do alojamento 12, do eixo de acionamento 14 e do mancai 16 é removido do molde 46, a polia 18, a peça de vedação 24 e o impelidor 20 são fixados no eixo de acionamento 14 e o anel O 36 é posicionado na ranhura 34 prevista no lábio de vedação 32 do alojamento 12. A bomba 10 pode, então, ser fixada ao exterior da camisa de refrigeração de um motor por meio de parafusos (não mostrados) que se estendem por aberturas receptoras de parafuso previstas no lábio de vedação 32 e na camisa de refrigeração.

Durante o processo de moldagem, o polímero fundido flui para as ranhuras de engate 44 previstas em torno da superfície externa da pista de mancai 40 e, dessa forma, uma vez que o polímero tenha esfriado e curado, o polímero dentro das ranhuras de engate 44 proporciona travamento mecânico do mancai 16 dentro do alojamento 12 e substancialmente previne movimento axial do mancai 16 com respeito ao alojamento 12 e também pode restringir a rotação do mancai 16 com respeito ao alojamento 12. À medida que o alojamento 12 é moldado em torno do mancai 16, os dois são travados juntos em um bom encaixe sem a necessidade de usinagem do alojamento 12 após a moldagem. Mais ainda, a necessidade de uma etapa separada no processo de fabricação da bomba para fixação do mancai 16 e do eixo de acionamento 14 no alojamento 12 é eliminada. Dessa forma, o processo de fabricação da bomba é simplificado e, dai, o custo de fabricação da bomba 10 é reduzido.

Além disso, o alojamento moldado 12 não é sujeito às mesmas variações dimensionais que um alojamento usinado e, dessa forma, um bom encaixe entre o alojamento 12 e o mancai 16 pode ser alcançado de modo reproduzível. Atingir um bom encaixe entre o alojamento 12 e o mancai 16 é importante para minimizar movimento do mancai 16 e do eixo de acionamento 14 com respeito ao alojamento 12 durante a operação da bomba 10, pois tal movimento aumenta o ruído gerado pela bomba 10, aumenta a probabilidade de fluido bombeado vazar do alojamento 12 e aumenta o desgaste no mancai 16. Dessa forma, moldando o alojamento 12 em torno do mancai 16, a duração da vida do mancai 16 pode ser aumentada de modo confiável e uma bomba relativamente silenciosa e isenta de vazamento 10 pode ser produzida.

Tipicamente, o polímero fundido atinge uma temperatura máxima em torno de 150°C durante o processo de moldagem, uma temperatura que os lubrificantes de baixa temperatura convencionais podem suportar sem degradação significativa.

Dessa forma, o mancai 16 pode ser lubrificado usando um lubrificante ou uma graxa de baixa temperatura antes do processo de moldagem sem o lubrificante degradar até um grau significativo durante a moldagem.

Será observado que enquanto, neste exemplo, as formações para engate são ranhuras circunferenciais 44 em torno da superfície externa da pista de mancai 40, as formações para engate podem ser de qualquer outra configuração adequada para proporcionar travamento mecânico entre o mancai 16 e o alojamento 12. As formações para engate podem se projetar da superfície externa da pista de mancai 40, por exemplo, em uma crista circunferencial em torno da pista 40.

Mais ainda, pouco menos ou pouco mais do que três formações para engate podem ser previstas. É possível que onde formações para engate circunferencialmente estendidas, sejam cristas ou ranhuras, sejam usadas, a rotação do mancai 16 com respeito ao alojamento 12 ainda pode ser permitida. 0 problema poderia ser evitado ou fornecendo formações para engate axialmente estendidas além de formações para engate circunferencialmente estendidas, ou fornecendo descontinuidades nas formações para engate circunferencialmente estendidas. 0 mancai 16 não precisa ser um mancai de esferas. Ele pode ser um mancai de rolos, uma combinação de mancai de esferas e rolos, ou qualquer outra forma apropriada de mancai.

Também será observado que a configuração do alojamento 12 não se limita à configuração mostrada nas figuras em anexo e o formato do alojamento 12 pode ser modificado para acomodar diferentes configurações de motor e diferentes disposições de peças periféricas em uma cavidade de motor.

As características reveladas na descrição anterior, ou nas reivindicações a seguir, ou nos desenhos em anexo, expressas em suas formas especificas ou em termos de um meio de conduzir a função revelada, ou um método ou processo para atingir o resultado revelado, como apropriado, podem separadamente ou em qualquer combinação de tais características, ser usadas para realizar a invenção em formas diferentes da mesma.

Claims (8)

1. Método de fazer bomba, o método caracterizado pelo fato de que inclui as etapas de: fornecer um mancai com pelo menos uma ranhura circunferencial formada em uma superfície externa do mancai; montar um eixo de acionamento no mancai para rotaçao do eixo de acionamento no mancai; colocar o eixo de acionamento e o mancai em um molde, em que uma primeira inserção e uma segunda inserção sao inseridas no molde e são impulsionadas por mola uma contra a outra para engatar ambas extremidades do eixo de acionamento e do mancai dentro do molde; e moldar o alojamento de bomba polimérico no molde e em torno do mancai, de modo que o alojamento de bomba polimérico coopere com a pelo menos uma ranhura circunferencial no mancai, para restringir o movimento do mancai com respeito ao alojamento de bomba polimérico e assegurar a posição adequada do eixo de acionamento em relação ao mancai e ao alojamento de bomba polimérico, em que a primeira e segunda inserção posiciona e protege as extremidades do eixo de acionamento e do mancai da etapa de moldagem do alojamento de bomba polimérico

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polímero é um termoplástico.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o alojamento é moldado usando moldagem por injeção.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que um lubrificante é incorporado no mancai antes da moldagem do alojamento em torno do mancai.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a superfície externa do mancai é em geral cilíndrica e a formação para engate compreende pelo menos uma ranhura circunferencial na superfície externa do mancai.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o eixo é recebido em uma posição de uso no mancai durante a moldagem do alojamento.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o mancai é um mancai de esferas.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1 a 7, caracterizado pelo fato de a bomba ser uma bomba refrigerante para um motor automotivo.