BRPI0708598A2 - dispositivo mecánico anti-recuo de mola - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO MECáNICO ANTI-RECUO DE MOLA. A invenção se refere a um dispositivo mecânico anti-recuo de mola, capaz de assegurar a solidarização ou a dessolidarização de um volante de comando manual (4) e de um motor que age em um mesmo eixo de rotação, que compreende uma mola cilíndrica (7, 16), um cilindro (9, 17), montado rotativo no eixo de rotação, a dita mola podendo girar com o dito cilindro, as espiras da mola estando em contato com a superficie do cilindro e suas extremidades sendo suscetíveis de entrar em contato com o dito volante. As extremidades da mola (7, 16) são recurvadas para o interior ou para o exterior, o dito volante (4) pode agir sobre a curva de uma ou outra das extremidades da mola (7, 16), e a rotação da mola (7, 16) é limitada por um batente que age contra uma ou outra das extremidades da mola. Aplicação às válvulas de comando manual e comando motorizado, em canalizações de fluidos.

Description

"DISPOSITIVO MECÂNICO ANTI-RECUO DE MOLA"

A presente invenção se refere a um dispositivo mecânico anti-recuo, e mais especialmente a um dispositivo mecânico anti-recuo de molaadaptado a um mecanismo que permite passar de uma posição extrema parauma outra, tal como uma válvula, uma palheta ou uma torneira de comandomanual e motorizado, que assegura uma melhor segurança do comando deválvula.

Dispositivos mecânicos anti-retorno, limitadores de torque eanti-recuos são utilizados em diversos domínios técnicos em especial paraassegurar uma função de segurança impedindo ou limitando para isso arotação de uma árvore, por exemplo para impedir a rotação do volante decomando manual de uma válvula que compreende ao mesmo tempo umcomando manual e um servomotor, ou em comandos de manobra de portas ouainda em dispositivos de levantamento de vidro para assegurar uma segurançacontra o bloqueio acidental. Em especial, na indústria petroleira ou notratamento das águas, dos vapores e dos gases, são utilizadas válvulas,torneiras e palhetas para fechar ou abrir canalizações, que podem seracionados por comandos manuais ou motorizados que funcionam emambientes que podem ser abertos ou confinados. Em geral, a válvula écomandada por um servomotor, e um comando manual por intermédio de umvolante e de um redutor permite o funcionamento em caso de corte daalimentação elétrica do servomotor ou de controle defeituoso, a fim de poderajustar o posicionamento da válvula entre as posições extremas de abertura ede fechamento.

A presença de um comando manual e de um comandomotorizado na mesma válvula implica a necessidade de prever um dispositivode segurança a fim de evitar que, por exemplo, o acionamento acidental dovolante do comando manual interfira com o funcionamento do comandomotorizado. É preciso também prever que o comando manual possa serutilizado normalmente em toda segurança quando isso é necessário.

Para isso, são conhecidos dispositivos de debreagem doacionamento manual da árvore da válvula, ou dispositivos mecânicoslimitadores de torques, anti-retornos, ou anti-recuos, notadamente dispositivosde catracas ou de rodízios. Por exemplo, a patente FR 2.816.016 descreve umdispositivo limitador de torque com mola para postigos rolantes sensível aosentido de rotação. Os dispositivos conhecidos são com freqüênciarelativamente complexos, compreendem um número grande de peçasmecânicas, cuja montagem necessita geralmente uma boa precisão, o quepode complicar a manutenção e prejudicar a confiabilidade dos mesmos.

E portanto desejável que se possa dispor de um dispositivoconfiável que assegure uma boa segurança de funcionamento.

A presente invenção tem precisamente como objeto umdispositivo mecânico anti-recuo, pouco custoso, cuja montagem é fácil, e queproporciona uma boa confiabilidade de funcionamento, notadamente emválvulas que compreendem um comando motorizado e um comando manual.

A invenção tem ainda como objeto um anti-recuo de mola queassegura a debreagem do comando manual de uma válvula motorizada.

A presente invenção tem ainda como objeto um anti-recuo demola que permite a transmissão de um torque idêntico qualquer que seja osentido de rotação do comando manual.

A invenção tem também como objeto um sistema motorizadode comando manual que compreende um dispositivo mecânico anti-recuo deacordo com a invenção, e em especial um tal sistema no qual o eixo derotação do dispositivo anti-recuo age sobre o movimento de abertura e defechamento de uma válvula.

O anti-recuo de mola da presente invenção é capaz deassegurar a solidarização ou a dessolidarização de um volante de comandomanual e de um motor que age em um mesmo eixo de rotação. Elecompreende uma mola cilíndrica, de preferência uma mola cilíndrica deespiras unidas, montada em ou sobre um cilindro, o dito cilindro sendomontado rotativo no eixo de rotação do dito motor, e a dita mola podendogirar com o dito cilindro, as espiras da mola estando em contato com asuperfície interna ou externa do cilindro e suas extremidades sendosuscetíveis de entrar em contato com o dito volante, e ele se distingue pelofato de que as extremidades da mola cilíndrica são recurvadas para o interiorou para o exterior, o dito volante, por exemplo um volante de comandomanual de válvula, sendo suscetível de agir sobre a curva de uma ou outra dasextremidades da mola por intermédio de um dedo de manobra ou de umcilindro acionador, e a rotação da mola sendo limitada por um batente que agecontra uma ou outra das extremidades da mola.

Em um tal dispositivo, a mola transmite o movimento entre omotor e o volante, como se destacará da descrição das figuras abaixo.

De acordo com uma forma preferencial de realização, as duasextremidades da mola são recurvadas para o interior, e situadassubstancialmente simetricamente de um lado e de outro de um planodiametral da mola. De preferência, elas são dispostas uma em relação à outrade tal modo que os planos diametrais tangentes à curva de cada uma das duasextremidades da mola formem entre si um ângulo compreendido entre 90° e180°, no qual vem se posicionar o dedo de manobra, que penetra no interiorda mola cilíndrica, em toda sua altura, a fim de poder agir sobre uma ou outrade suas extremidades, enquanto que uma placa de debreagem apertada sobre omancai do volante de comando manual, é colocada substancialmentesimetricamente em relação ao eixo.

De acordo com uma variante, as duas extremidades da molacilíndrica são recurvadas para o exterior e a mola é montada em um suportecilíndrico situado dentro de um cilindro que apresenta dois batentes queoperam junto com o exterior da curva de cada uma das extremidadesrecurvadas da mola, de tal modo que um movimento de rotação relativo damola em relação ao suporte cilíndrico gera em uma ou outra das extremidadesda mola um torque oposto ao enrolamento das espiras e que tende a provocarum aumento de seu diâmetro.

Nas duas variantes, as extremidades da mola cilíndrica sãorecurvadas de maneira a formar um laço fechado, a aresta da extremidadevindo em contato com a espira, a fim de limitar o risco de deformação ou deruptura em decorrer de funcionamento.

A mola cilíndrica utilizada na presente invenção é depreferência uma mola de espiras unidas, de seção redonda ou quadrada, e depreferência quadrada, realizada em uma matéria que apresenta uma rigidezapropriada, por exemplo feita de aço, mais especialmente em aço C60.

É preferível que o diâmetro da mola vazia seja superior decerca de 2 % ao diâmetro interior do cilindro no qual ela é alojada, ou inferiorde 2 % ao diâmetro exterior do cilindro no qual ela é montada, de acordo comas variantes do anti-recuo da invenção, de maneira a assegurar um bomcontato entre as espiras da mola e a superfície correspondente do cilindro.Pela mesma razão, é necessário que o comprimento das espiras sejasuficiente, e por exemplo, de acordo com as aplicações consideradas, ele podeestar compreendido entre 100 mm e 1.000 mm, e ser por exemplo da ordemde 500 mm no caso de um retrator para válvula.

A disposição do dispositivo permite suportar velocidades derotação elevadas, compreendidas entre cerca de 75 e cerca de 150 rpm, ediferenças grandes de velocidade de rotação entre o volante de comandomanual e o eixo de rotação do motor, o que constitui uma vantagemsuplementar da presente invenção.

O dispositivo mecânico anti-recuo da invenção pode serutilizado em qualquer mecanismo que compreende uma árvore giratória decomando manual ou motorizado suscetível de passar de uma posição deabertura para uma posição de fechamento e inversamente, e por exemplo umcomando de válvula, um comando de porta ou ainda um dispositivo delevantar o vidro de uma porta de veículo automóvel. Ele se aplica maisespecialmente aos comandos de válvulas, por exemplo válvulas de um quartode volta ou válvulas de múltiplas voltas utilizadas em instalações quecompreendem canalizações de fluidos tais como petróleo, água, vapores ougases diversos.

O dispositivo mecânico anti-recuo da invenção pode serinserido em um mecanismo que compreende uma árvore de comando deválvula, acionado em rotação manualmente e por um servomotor, a haste daválvula sendo ligada cinematicamente por um redutor e/ou um conjuntoroda/parafuso sem fim.

Assim, no caso de um comando de válvula, é vantajoso preverque o comando manual pode agir sobre uma ou outra das extremidadesrecurvadas da mola cilíndrica, exercendo assim um torque contra o sentido deenrolamento das espiras, de maneira a provocar um alargamento da molaquando essa última está no cilindro ligado à haste de válvula, ou ao contráriono sentido de enrolamento das espiras quando a mola está sobre o cilindro.Nos dois casos o acionamento do comando manual tem como efeitosolidarizar a mola cilíndrica com o cilindro ligado cinematicamente à haste deválvula. Inversamente, uma rotação do motor tem como efeito dessolidarizar amoa cilíndrica do cilindro, qualquer que seja o sentido de rotação, e portantodebrear o volante de comando manual.

O anti-recuo de mola da presente invenção apresenta avantagem, notadamente em sua aplicação às válvulas de comando motorizadoe comando manual, de assegurar eficazmente a debreagem do comandomanual sem os riscos de bloqueio inerentes aos sistemas de rodízios clássicos.Além disso, o número de peças constitutivas do anti-recuo da invenção élimitado a três ou quatro enquanto que os sistemas clássicos utilizam quinze avinte peças. O tempo de montagem se encontra então consideravelmentediminuído.

O anti-recuo da invenção apresenta também a vantagem depoder transmitir um torque idêntico ao parafuso sem fim ligado à haste deválvula, qualquer que seja o sentido de rotação do volante de comandomanual da válvula, e também permitir a rotação do parafuso sem fim sob aação de um motor de acionamento, sem fazer o volante de comando manualgirar, o que permite garantir a segurança do operador.

As características e vantagens da presente invenção aparecerãomais em detalhe na descrição que se segue relativa a dois exemplospreferenciais de realização, em referência aos desenhos anexos, querepresentam:

Figura 1: uma vista explodida em perspectiva de um anti-recuode acordo com a invenção montado entre um motor e um volante manual decomando de válvula.

Figura 2: um corte axial do anti-recuo da figura 1.

Figura 3: uma vista explodida em perspectiva de uma variantedo anti-recuo de acordo com a invenção.

O dispositivo anti-recuo de acordo com a invençãorepresentado na Figura 1 é incluído em um conjunto que compreende umcárter (1) que contém um servomotor e um redutor (não representados) queacionam uma haste de manobra de válvula por intermédio de uma roda queengrena um parafuso sem fim solidário da haste de válvula de acordo comuma técnica conhecida.

Um capô (2) que leva um mancai vem ser fixado no cárter (1),eventualmente por intermédio de um cilindro (não representado), a fim deproteger o dispositivo anti-recuo (3) do ambiente. O volante (4) de comandomanual é montado na extremidade (5) do eixo da peça móvel que leva o dedo(6). O mancai do capô (2) assegura a retenção do eixo no qual o volante éfixado de maneira clássica, por exemplo com o auxílio de uma chaveta queopera junto com uma canelura formada no eixo.

A peça móvel que leva o dedo de manobra (6) pode pivotar nointerior da mola cilíndrica (7) de espiras unidas da qual as duas extremidades(7a) e (7b) são recurvadas para o interior. Essa mola cilíndrica (7) é colocadano interior da coroa (8) da campânula cilíndrica (9). O diâmetro interior dacoroa (8) é ligeiramente inferior ao diâmetro exterior da mola (7) no estadolivre, de tal modo que as espiras unidas da mola sejam aplicadas contra aparede interna da coroa (8). A mola (7) é comprimida previamente para sercolocada dentro da coroa (8) e exerce portanto uma carga uniformementerepartida sobre a parede interna da coroa.

A campânula (9) compreende uma luva cilíndrica (10) centralque assegura sua fixação na árvore (11) que leva o parafuso sem fim (12) porintermédio de uma chaveta (13), representada na Fig. 2, que opera junto comuma canelura formada na cabeça da árvore (11).

A mola (7) é escolhida de tal modo para que o torque dedeslizamento entre suas espiras e a parede interna da coroa (8), que é funçãodo diâmetro da mola livre, de sua rigidez e de sua seção, seja superior aotorque a transmitir pelo volante (4), nas condições normais de funcionamento,de tal modo que a rotação do dedo de manobra (6) aciona a rotação dacampânula (9) por intermédio da mola espiral (7) bloqueada contra a paredeinterna da coroa (8) e solidarizada a essa última.

Assim, quando o comando e válvula é manobradomanualmente, agindo-se sobre o volante (4), o dedo (6) pivota até entrar emcontato contra a curva exterior de uma ou outra das extremidades (7a) e (7b)da mola (7). O torque que resulta da ação exercida sobre o volante (4) tende aprovocar um desenrolamento da mola (7) e em conseqüência disso umalargamento de seu diâmetro, aumentando ainda mais o torque dedeslizamento entre a mola e a coroa (8), o que tem como efeito reforçar asolidarização da mola e da coroa. Assim a rotação do volante acarreta arotação da mola e da campânula, que aciona por sua vez o parafuso sem fimque age sobre a haste da válvula.

Quando o comando de válvula é acionado pelo servomotor,esse último aciona o parafuso sem fim (12) por seu eixo (14), assim como acampânula (9) e a mola (7) por intermédio da coroa (8) em razão do torque dedeslizamento entre a mola e a coroa. A mola gira em seu eixo até que a pontade uma de suas extremidades (7a) e (7b), de acordo com o sentido de rotação,venha em batente contra a placa de debreagem (15) que é apertada sobre omancai do capô (12) por intermédio de um ou várias juntas de tipo clássico.Essas juntas ou arruelas permitem gerar um torque de deslizamento Cj entre omancai (2) e a placa de debreagem (15).

Quando o movimento de rotação continua, o torque exercidosobra a ponta dobrada da extremidade da mola (7) tende a enrolar essa últimasobre si mesma, e em conseqüência disso a reduzir seu diâmetro, atédessolidarizar a mola (7) da coroa (8). A coroa e o parafuso sem fim (12)continuam então a girar sob a ação do motor enquanto que a mola permaneceimóvel.

O dedo de manobra (6) não é portanto acionado pela mola (7)e permanece imóvel, assim como o volante (4) do qual ele é solidário.

O torque de deslizamento Cl entre a placa de debreagem (15)e o mancai (2) é regulado de tal modo para que ele seja sempre superior aotorque de deslizamento C2 entre a mola cilíndrica (7) e a campânula (9). Dissoresulta que a placa de debreagem é solidária do mancai quando o parafusosem fim é acionado pelo motor.

Inversamente, em comando manual, o dedo de manobra (6)age sobre as extremidades recurvadas (7a) e (7b) da mola e podem acionaressa última em rotação desde que o torque Ci é atingido, evitando qualquerbloqueio do sistema.Em comando manual, a placa de debreagem (15) pode seracionada em rotação pelo dedo de manobra (6) por intermédio de suas facesde apoio (15a) e (15b) situadas em um plano exterior ao deslocamento dasextremidades da mola de tal modo para que as extremidades da mola sópossam agir sobre aplaca de debreagem (15) precisamente.

A Figura 2 representa um corte do anti-recuo da Figura 1, aspeças estando montadas, ao nível da base da campânula (9).

Na posição representada, o anti-recuo não é acionado, o dedode manobra (6) se encontrando substancialmente a igual distância da dobraarredondada de cada uma das extremidades (7a) e (7b) da mola cilíndrica (7).

O batente da placa de debreagem (15) se encontra substancialmente a igualdistância das extremidades da mola, em uma posição oposta àquela do dedode manobra em relação ao eixo.

A figura 3 representa uma variante do retrator de mola daFigura 1 na qual as extremidades da mola são recurvadas para o exterior, omodo de funcionamento sendo nesse caso diferente, mas aplicando o mesmoprincípio.

Nessa variante, a mola cilíndrica (16) de espiras unidascompreende duas extremidades (16a) e (16b) recurvadas para o exterior. Ela émontada em um suporte cilíndrico (17) de tal modo para que suas espirasestejam em contato com a superfície externa do cilindro (17) de maneira agerar um torque de atrito quando uma das peças está em movimento derotação em relação à outra.

O suporte cilíndrico (17) é montado na árvore (11) que leva oparafuso sem fim (12) por intermédio de uma chaveta (13) que opera juntocom duas caneluras formadas, uma na cabeça da árvore (11), a outra na faceinterna do suporte (17), como no dispositivo da Figura 1. Ele é portantoacionado em rotação pelo servomotor.

O suporte cilíndrico (17) e a mola (16) são colocados em umcilindro porta-junta (18), apertado sobre o cárter do servomotor (nãorepresentado) por intermédio de uma junta tórica (19), e que apresenta aforma de um cilindro parcialmente aberto. As extremidades (16a) e (16b) damola cilíndrica (16) podem se deslocar ligeiramente em rotação com a mola,mas o trajeto das mesmas é limitado pelas bordas (18a) e (18b)respectivamente formadas de acordo com duas geratrizes do cilindro porta-junta (18).

A outra peça giratória do anti-recuo é um cilindro acionador(20) solidário do volante de comando manual da válvula. Esse cilindroacionador compreende uma lâmina (21) da qual as bordas (21a) e (21b)operam junto com as extremidades recurvadas (16a) e (16b) respectivamente,da mola (16). Ele é solidário do volante de comando manual (nãorepresentado) idêntico àquele da Figura 1.

A largura da lâmina cilíndrica (21) é ligeiramente inferior aoafastamento entre as duas extremidades (16a) e (16b) da mola (16) entre asquais ele é colocado, de tal modo que um movimento de rotação do cilindroacionador (20) leva uma ou outra das bordas dessa lâmina (21) em batentecontra o interior da curva das extremidades curvadas (16a) e (16b) da mola.

Quando o mecanismo está em funcionamento motorizado, omotor aciona em rotação ao parafuso sem fim (12) e o suporte cilíndrico (17).A mola (16), acionada pelo suporte (17) vem então em batente por uma ououtra de suas extremidades (16a) e (16b) de acordo com o sentido de rotação,contra a borda (18a) ou (18b) respectivamente, do porta-junta fixo (18) o quegera um torque contra o enrolamento das espiras da mola e provoca odesenrolamento da mola e um aumento de seu diâmetro, de tal modo que amola se dessolidariza de seu suporte. O parafuso sem fim (12) gira entãolivremente sem acionar a mola, nem o volante de comando manual.

Ao contrário, quando volante de comando manual é acionado,uma ou outra das bordas da lâmina (21) do cilindro acionador (20), de acordocom o sentido de rotação, age sobre o interior da curva da extremidaderecurvada (16a) ou (16b), no sentido do enrolamento, acentuando assim apressão das espiras sobre o suporte cilíndrico, o que permite acionar oparafuso sem fim (12). Nessa variante, o cilindro porta-junta (18) desempenhao mesmo papel que a placa de debreagem (15) no retrator da figura 1.

Claims (11)

1. Dispositivo mecânico anti-recuo de mola, capaz deassegurar a solidarização ou a dessolidarização de um volante de comandomanual (4) e de um motor que age em um mesmo eixo de rotação, quecompreende uma mola cilíndrica (7, 16), montada em ou sobre um cilindro (9,17), o dito cilindro (9, 17) sendo montado rotativo no eixo de rotação do ditomotor, e a dita mola podendo girar com o dito cilindro, as espiras da molaestando em contato com a superfície interna ou externa do cilindro e suasextremidades sendo suscetíveis de entrar em contato com o dito volante,caracterizado pelo fato de que as extremidades (7a, 7b, 16a, 16b) da mola (7,16) são recurvadas para o interior ou para o exterior, o dito volante (4) sendosuscetível de agir sobre a curva de uma ou outra das extremidades da mola (7,16) por intermédio de um dedo de manobra (6) ou de um cilindro acionador(20), e a rotação da mola (7, 16) sendo limitada por um batente que age contrauma ou outra das extremidades (7a, 7b, 16a, 16b) da mola.

2. Dispositivo anti-recuo de mola de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mola (7, 16) é uma molacilíndrica de espiras unidas.

3. Dispositivo anti-recuo de mola de acordo com areivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a mola (7, 16) compreendeespiras de seção substancialmente quadrada.

4. Dispositivo anti-recuo de mola de acordo com uma qualquerdas reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as duasextremidades da mola (7) são recurvadas para o interior.

5. Dispositivo anti-recuo de mola de acordo com areivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as extremidades recurvadas(7a, 7b) da mola estão situadas substancialmente simetricamente de um lado ede outro de um plano diametral da mola.

6. Dispositivo anti-recuo de mola de acordo com areivindicação 5, caracterizado pelo fato de os planos diametrais tangentes àcurva de cada uma das duas extremidades da mola (7) formam entre si umângulo compreendido entre 90° e 180° no qual é colocado o dedo de manobra(6), enquanto que uma placa fixa de debreagem é colocada substancialmentesimetricamente em relação ao eixo.

7. Dispositivo anti-recuo de mola de acordo com uma qualquerdas reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o dedo de manobra (6)penetra no interior da mola (7), em toda sua altura.

8. Dispositivo anti-recuo de mola de acordo com uma qualquerdas reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as duas extremidadesda mola (16) são recurvadas para o exterior.

9. Dispositivo anti-recuo de mola de acordo com areivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a mola 916) é montada em umsuporte cilíndrico (17) situado em um cilindro 918) que apresenta doisbatentes, cada batente operando junto com o exterior da curva de cada umadas extremidades recurvadas da mola.

10. Sistema motorizado de comando manual, caracterizadopelo fato de que ele compreende um dispositivo de acordo com uma qualquerdas reivindicações 1 a 9.

11. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que o eixo de rotação do dito dispositivo age sobre o movimentode abertura e de fechamento de uma válvula.