BRPI0614668A2 - bomba de pistão alternativo com válvula de ar, detentor e cabeçote móvel - Google Patents

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Abstract

BOMBA DE PISTãO ALTERNATIVO COM VáLVULA DE AR, DETENTOR E CABEçOTE MóVEL. Um sistema de válvulas a ar para uma bomba de pistão alternativo (5) que utiliza montagens de cabeçote móvel (40) atuadas a pistão (10) para controlar o deslocamento da válvula de ar principal (16) . A exaustão de válvula é desafogada (50) diretamente para a atmosfera ao invés de através da exaustão principal a fim de garantir confiabilidade. Um detentor inclinado (32) impede que a válvula de ar (16) se centralize.

Description

"BOMBA DE PISTÃO ALTERNATIVO COM VÁLVULA DE AR,DETENTOR E CABEÇOTE MÓVEL"
CAMPO DA INVENÇÃO
O presente pedido reivindica o beneficio dos Pedi-dos de Patente U.S. Números de Série 60/704 046, depositadoem 29 de julho de 2005 e 60/747 604, depositado em 18 demaio de 2006.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Bombas de pistão alternativo operadas de ar sãobem conhecidas para o bombeamento de vários fluidos. Estasbombas tipicamente são dotadas de válvulas mecânicas oupneumáticas operadas a ar para controlar o fluxo de ar paraos dois lados do pistão.
APRESENTAÇÃO DA INVENÇÃO
É, portanto, um objeto da presente invenção proverum sistema que permita um controle aperfeiçoado de um motora ar alternativo com a minimização do tempo de mudança e asubstituição da tendência de a válvula congelar.
A"presente invenção diminui o orifício de exaustãona válvula de ar a fim de minimizar os efeitos de congela-mento. Estas modalidades permitem que a exaustão flua diretoatravés da válvula, eliminando a elevação de copo associadaaos desenhos de copo em U tradicionais que têm de virar o arde exaustão. As forças de atuação de válvula são independen-tes da pressão de suprimento devido aos pratos de válvulaopostos.
A válvula de ar é construída de dois pratos deválvula estacionários opostos e um copo de passagem móvelposicionado entre os pratos. Os copos de passagem têm orifí-cios de suprimento e de exaustão separados que funcionam comuma válvula de quatro vias. 0 copo de passagem é feito dedois copos conjugados carregados a mola com um orifício deexaustão vedado que passa reto pela montagem.
Em uma modalidade, existem dois copos de passagemcom um orifício de suprimento e um orifício de exaustão. Es-ta configuração requer um orifício de cilindro AeB, doisorifícios de exaustão (um para cada copo) e um alojamento deválvula vedado que supre ar pressurizado. A vantagem destaconfiguração é que os mecanismos de válvula separados podemse localizar nas extremidades de cilindro de modo a minimi-zar o comprimento do orifício.
Em uma outra modalidade, um único copo de passagempossui um único orifício de exaustão. Esta configuração re-quer um orifício de cilindro AeB, um orifício de exaustãoe um alojamento de válvula vedado que supre ar pressurizado.Gom esta modalidade, apenas um copo de passagem é requerido.
Ainda, em uma outra modalidade, um único copo depassagem é provido com um orifício de suprimento central edois orifícios de exaustão. Isto permite um esquema de pilo-to lógico mal vedado sem orifícios pilotos invertidos.
A válvula de motor inclui duas montagens de cabe-çote móvel, um localizado na capa superior e outra na capainferior. A montagem de cabeçote móvel inclui um material devedação em forma de T que veda ambas as faces. Através damaior parte do tempo do motor, o lado A da montagem de cabe-çote móvel é vedado., de modo a impedir um vazamento de ar apartir do pistão de válvula. Quando o motor chega ao fim deseu tempo, o pistão de motor abre o lado A do cabeçote mó-vel, ao mesmo tempo vedando o lado B. Quando o cabeçote mó-vel se abre, o mesmo desafoga um lado da válvula de pistão,deslocando a válvula. A vedação do cabeçote móvel sobre olado B garante que o lado despressurizado do pistão de vál-vula não possui um suprimento de ar de reabastecimento, des-te modo maximizando a velocidade de válvula. Depois da mu-dança do motor, o cabeçote móvel se reajusta para a sua po-sição normal. A rápida mudança e a velocidade de válvula setraduzem em uma pulsação de pressão de saida reduzida a par-tir da bomba e em uma maior eficiência e desempenho.
Estes e outros objetos e vantagens da presente in-venção tornar-se-ão mais aparentes a partir da descrição aseguir feita em conjunto com os desenhos em anexo, nos quaiscaracteres de referência similares referem-se a peças iguaisou similares em todas as diferentes vistas.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A Figura 1 mostra uma vista em seção transversalda válvula de ar da presente invenção.
A Figura 2 mostra uma vista em seção transversal(oposta à Figura 1) da válvula de ar da presente invenção.
A Figura 3 mostra uma vista explodida da válvulade ar da presente invenção. A Figura 4 mostra uma vista em seção transversalda válvula de gatilho na posição fechada.
A Figura 5 mostra uma vista em seção transversalda válvula de gatilho na posição aberta.A Figura 6 mostra uma vista esquemática do fluxode ar através da válvula de ar e dos cabeçotes móveis en-quanto o pistão faz um percurso no sentido ascendente.
A Figura 7 mostra uma vista esquemática do fluxode ar através da válvula de ar e dos cabeçotes móveis en-quanto o pistão faz uma mudança no limite superior do per-curso .
A Figura 8 mostra uma vista esquemática do fluxo-grama de ar através da válvula de ar e dos cabeçotes móveisdepois de a válvula fazer uma mudança.
A Figura 9 mostra uma vista esquemática do fluxode ar através da válvula de ar e dos cabeçotes móveis en-quanto o pistão faz um percurso no sentido descendente.
A Figura 10 mostra uma vista em seção transversalda válvula de ar dentada da presente invenção.
A Figura 11 mostra uma vista em seção transversaldetalhada da válvula de ar dentada da presente invenção.
A Figura 12 mostra a montagem de válvula de ar e osolenóide da presente invenção.
MELHOR MODO PARA SE EXECUTAR A INVENÇÃO
A válvula de ar pode ser feita de dois pratos deválvula estacionários opostos e um copo de passagem móvelposicionado entre os pratos. Os copos de passagem são dota-dos de orifícios de exaustão e suprimento separados que fun-cionam como uma válvula de quatro vias. 0 copo de passagem éfeito de dois copos conjugados carregados a mola com um ori-fício de exaustão vedado que passa reto através da montagem.
Na modalidade preferida, um copo de passagem únicopossui apenas um orifício de exaustão. Esta configuração re-quer um orifício de cilindro AeB, um orifício de exaustãoe um alojamento de válvula vedado que supre ar pressurizado.Com esta modalidade, apenas um copo de passagem é requerido.
Em uma modalidade, há dois copos de passagem comum orifício de suprimento e um orifício de exaustão. Estaconfiguração requer um orifício de cilindro AeB, dois ori-fícios de exaustão (um para cada copo) e um alojamento deválvula vedado que supre ar pressurizado. A vantagem destaconfiguração é que os mecanismos de válvula separados podemse localizar nas extremidades do cilindro de modo a minimi-zar o comprimento do orifício. Em ainda uma outra modalida-de, um único copo de passagem é provido com um orifício desuprimento central e dois orifícios de exaustão. Isto permi-te um esquema de piloto lógico mal vedado sem orifícios pi-lotos invertidos.
A válvula de motor inclui duas montagens de cabe-çote móvel 40, um localizado na capa superior e outra na ca-pa inferior. A montagem de cabeçote móvel 40 se presta a du-as funções. Primeiro, a montagem suprirá ar para os pistõesde válvula 47 e 48, e, em segundo lugar, a mesma desafogaráa pressão de ar nas áreas de válvula 47 e 48.
Enquanto na posição normal ou fechada, a montagemde cabeçote móvel 40 permite que o ar.de suprimento pressu-rizado passe pelos furos de topo 41a do alojamento de cabe-çote móvel 41, através dos furos 43a do cabeçote móvel 43,através dos furos de fundo 41b do alojamento 41 para a áreade pistão de válvula 47 ou 48.A pressão de ar mais a mola 42 mantêm o cabeçotemóvel 43 na posição fechada vedada sobre o assento 44. 0pistão de motor 10 empurra o atuador de cabeçote móvel 45,comprimindo a mola 4 6 até que a pressão de mola 4 6 exceda apressão de contenção combinada do ar de suprimento e da mola42, após o que o cabeçote móvel 43 se desaloje do assento44. A força de contenção de pressão de ar cai rapidamente,permitindo que o cabeçote móvel 43 se desencaixe. Quando ocabeçote móvel 43 se abre, o mesmo desafoga uma das áreas depistão de válvula (47, 48) através dos orifícios 41b, dossulcos 45a do atuador 45 e dos furos de saída 44a para apassagem 50 e fecha o ar de suprimento para a área de pis-tão, permitindo que a válvula 20 se desloque. O ar desafoga-do é roteado para a atmosfera independentemente através dapassagem 50 da exaustão de válvula, deste modo garantindodeslocamentos completos da válvula 20, mesmo que a exaustãode válvula seja limitada. Isto é importante no sentido deimpedir que a bomba se pendure.
Através da maior parte do tempo do motor, o lado Ada montagem de cabeçote móvel é vedado, impedindo o vazamen-to de ar a partir do pistão de válvula. Quando o motor chegaao fim do seu tempo, o pistão de motor abre o lado A do ca-beçote móvel, enquanto veda o lado B. Quando o cabeçote mó-vel se abre, o mesmo desafoga um lado da válvula de pistão,deslocando a válvula. A vedação do cabeçote móvel sobre olado B garante que o lado despressurizado do pistão de vál-vula não receba um suprimento de ar de reabastecimento, des-te modo maximizando a velocidade da válvula. Depois da mu-dança do motor, o cabeçote móvel se reajusta a sua posiçãonormal. Uma mudança rápida e a rápida velocidade de válvulase traduzem em uma saida de pulsação de pressão reduzida apartir da bomba e uma maior eficiência e desempenho.
Colocado simplesmente conforme mostrado nas Figu-ras 6 a 9, o pistão de válvula 19 sempre se localiza na mes-ma extremidade conforme o pistão principal 10 se movimenta.Sendo assim, na Figura 6, o pistão principal 10 faz um per-curso no sentido ascendente e o pistão de válvula 20 se Io-caliza na extremidade superior do alojamento de válvula 14.De maneira similar, na Figura 9, o pistão principal 10 fazum percurso no sentido descendente e o pistão de válvula 20se localiza na extremidade inferior do alojamento de válvula14. Ainda útil na visualização da operação é o fato de que amontagem de cabeçote móvel superior 4 0 se comunica com a á-rea de pistão de válvula inferior 48, enquanto a montagem decabeçote móvel inferior 40 fala com a área de pistão de vál-vula superior 47.
A válvula de ar principal 16 é dotada de um pistão20 que é provido com um copo de exaustão 22 que de modo al-ternativo se comunica com o topo 24 e o fundo 26 do pistão10. A área interior 28 do alojamento de válvula de ar 14 éprovida com uma fonte de ar pressurizado. 0 pistão de válvu-la 16 se movimenta e de maneira alternativa descobre os ori-ficios 30 e 32 que conduzem para o topo 24 e o fundo 26 dopistão 10, respectivamente.
Um detentor é provido sobre a válvula de ar prin-cipal 16 e compreende uma montagem de cilindro 31, uma mola34 e uma inclinação 33 montada na parte de trás do copo deválvula 22. A montagem de cilindro 31 permite que a inclina-ção 33 e a montagem de copo de válvula 22 se movimentem a-proximadamente 381,00 centímetros (150 polegadas) antes dese encaixar contra a crista da inclinação 33a. A geometriada montagem de cilindro 31 e a inclinação 33 em seguidaprendem a válvula 16 em posição até que o sinal de ar dasmontagens de cabeçote móvel 4 0 seja suficiente para movimen-tar totalmente o copo de válvula 22. Tendo em vista os raiosda inclinação e da crista pontuda 33a, a montagem de válvula16 é instável na crista 33a. Isto impede que a montagem deválvula pare em uma posição centralizada que afogaria o mo-tor. Isto também impede que a montagem de válvula 16 se cen-tralize durante o trânsito, o que poderia causar problemasde partida.
Uma outra função do detentor é garantir que a mon-tagem de copo de válvula 22 movimente o solenóide 35 que seestende de modo a bloquear a montagem de válvula 16 depoisde ter ocorrido uma condição de rolamento. O solenóide 35 éuma bateria energizada e tem uma baixa força de retração.Quando energizada, a montagem de válvula 16 consegue se mo-vimentar 558,80 centímetros (220 polegadas) antes de entrarem contato com o solenóide 35. O solenóide em seguida impedeque a montagem de válvula 16 se movimente ainda mais, destemodo parando o motor.
Contempla-se que várias mudanças e modificaçõespodem ser feitas à válvula e aos cabeçotes móveis sem se a-fastar do espírito e âmbito da presente invenção conformedefinida pelas reivindicações a seguir.

Claims (4)

1. Bomba de pistão alternativo operada a ar parauso com uma fonte de ar comprimido tendo um cilindro com umaprimeira e segunda extremidades, um pistão no dito cilindroe uma válvula de ar principal tendo uma primeira e segundaextremidades, a bomba de pistão alternativo operada a arsendo CARACTERIZADA pelo fato de compreender ainda: um pri-meiro e segundo cabeçotes móveis localizados nas ditas pri-meira e segunda extremidades de cilindro para contato porparte do dito pistão nas extremidades de seu tempo, os ditoscabeçotes móveis sendo impulsionados para uma posição fecha-da por meio de uma mola e de uma pressão de ar e operávelpor meio do dito pistão em uma segunda posição, por meio doque na dita posição fechada, a dita fonte de ar comprimido éconectada a uma dentre as ditas extremidades de válvulaprincipal e na dita segunda posição desafoga a dita uma ex-tremidade de válvula diretamente para a atmosfera.
2. Bomba de pistão alternativo operada a ar, deacordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato decompreender ainda um detentor de inclinação que força a ditaválvula de ar principal para cada uma das ditas extremida-des .
3. Montagem de cabeçote móvel, CARACTERIZADO pelofato de compreender:- um alojamento de cabeçote móvel tendo um eixogeométrico e um primeiro e segundo conjuntos de orifícios dealojamento, os ditos primeiro e segundo conjuntos de orifí-cios de alojamento sendo axialmente espaçados;- um assento de cabeçote móvel no dito alojamento,o dito assento tendo um conjunto de orifícios de assento;- um cabeçote móvel localizado no dito alojamentode cabeçote móvel e retido no mesmo por meio do dito assen-to, o dito cabeçote móvel tendo um conjunto de orifícios decabeçote móvel e sendo impulsionado contra o dito assento emuma primeira posição e móvel em uma segunda posição fora dodito assento;- um atuador de cabeçote móvel localizado no ditoassento e parcialmente circundando o dito cabeçote móvel, odito atuador de cabeçote móvel sendo impulsionado para forado dito cabeçote móvel, por meio do que, quando o dito cabe-çote móvel se encontra na dita primeira posição, o dito pri-meiro conjunto de orifícios de alojamento fica em comunica-ção fluida com o dito segundo conjunto de orifícios de alo-jamento através dos ditos orifícios de cabeçote móvel e,quando na dita segunda posição, o primeiro conjunto de ori-fícios de alojamento fica em comunicação fluida com os ditosorifícios de assento.
4. Bomba de pistão alternativo operado a ar parauso com uma fonte de ar comprimido tendo um cilindro com umaprimeira e segunda extremidades, um pistão no dito cilindroe uma válvula de ar principal tendo uma primeira e segundaextremidades, a bomba de pistão alternativo operada a arsendo CARACTERIZADA pelo fato de compreender ainda: um pri-meiro e segundo conjuntos de cabeçotes móveis localizadosnas ditas primeira e segunda extremidades de cilindro paracontato por parte do dito pistão nas extremidades de seutempo, os ditos cabeçotes móveis sendo impulsionados parauma posição fechada por meio de uma mola e de uma pressão dear e operável por meio do dito pistão em uma segunda posi-ção, as ditas montagens de cabeçote móvel compreendendo:- um alojamento de cabeçote móvel tendo um eixogeométrico e um primeiro e segundo conjuntos de orifícios dealojamento, os ditos primeiro e segundo conjuntos de orifí-cios de alojamento sendo axialmente espaçados;- um assento de cabeçote móvel no dito alojamento, o dito assento tendo um conjunto de orifícios de assento;- um cabeçote móvel localizado no dito alojamentode cabeçote móvel e retido no mesmo por meio do dito assen-to, o dito cabeçote móvel tendo um conjunto de orifícios decabeçote móvel e sendo impulsionado contra o dito assento emuma primeira posição e móvel em uma segunda posição fora dodito assento;- um atuador de cabeçote móvel localizado no ditoassento e parcialmente circundando o dito cabeçote móvel, odito atuador de cabeçote móvel sendo impulsionado para forado dito cabeçote móvel, por meio do que, quando o dito cabe-çote móvel se encontra na dita primeira posição, o dito pri-meiro conjunto de orifícios de alojamento fica em comunica-ção fluida com o dito segundo conjunto de orifícios de alo-jamento através dos ditos orifícios de cabeçote móvel e,quando na dita segunda posição, o primeiro conjunto de ori-fícios de alojamento fica em comunicação fluida com os ditosorifícios de assento, por meio do que, na dita posição fe-chada, a dita fonte de ar comprimido fica conectada a umadentre as ditas extremidades de válvula principal e, na ditasegunda posição, desafoga a dita uma extremidade de válvuladiretamente para a atmosfera.
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