BRPI0708598B1

BRPI0708598B1 - Dispositivo mecânico anti-recuo de mola

Info

Publication number: BRPI0708598B1
Application number: BRPI0708598-2A
Authority: BR
Inventors: Thomas Braunlich; Hervé Leroy; Etienne Bernard
Original assignee: Bernard Controls
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2019-05-14
Also published as: US20100006389A1; EP1996826A1; CA2645088C; IL193544A0; FR2898393B1; BRPI0708598A2; CN101395398B; KR20080100487A; JP5500616B2; EP1996826B1; WO2007101947A1; US8256601B2; FR2898393A1; CA2645088A1; CN101395398A; AU2007222304A1; ATE556242T1; KR101355198B1; JP2009529122A

Abstract

dispositivo mecânico 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” [0001] A presente invenção se refere a um dispositivo mecânico anti-recuo, e mais especialmente a um dispositivo mecânico anti-recuo de mola adaptado a um mecanismo que permite passar de uma posição extrema para uma outra, tal como uma válvula, uma palheta ou uma torneira de comando manual e motorizado, que assegura uma melhor segurança do comando de válvula.

[0002] Dispositivos mecânicos anti-retorno, limitadores de torque e anti-recuos são utilizados em diversos domínios técnicos em especial para assegurar uma função de segurança impedindo ou limitando para isso a rotação de uma árvore, por exemplo para impedir a rotação do volante de comando manual de uma válvula que compreende ao mesmo tempo um comando manual e um servomotor, ou em comandos de manobra de portas ou ainda em dispositivos de levantamento de vidro para assegurar uma segurança contra o bloqueio acidental. Em especial, na indústria petroleira ou no tratamento das águas, dos vapores e dos gases, são utilizadas válvulas, torneiras e palhetas para fechar ou abrir canalizações, que podem ser acionados por comandos manuais ou motorizados que funcionam em ambientes que podem ser abertos ou confinados. Em geral, a válvula é comandada por um servomotor, e um comando manual por intermédio de um volante e de um redutor permite o funcionamento em caso de corte da alimentação elétrica do servomotor ou de controle defeituoso, a fim de poder ajustar o posicionamento da válvula entre as posições extremas de abertura e de fechamento.

[0003] A presença de um comando manual e de um comando motorizado na mesma válvula implica a necessidade de prever um dispositivo de segurança a fim de evitar que, por exemplo, o acionamento acidental do volante do comando manual interfira com o funcionamento do comando motorizado. É preciso também prever que o comando manual possa ser utilizado normalmente em toda segurança quando isso é necessário.

[0004] Para isso, são conhecidos dispositivos de debreagem do acionamento manual da árvore da válvula, ou dispositivos mecânicos limitadores de torques, antiretornos, ou anti-recuos, notadamente dispositivos de catracas ou de rodízios. Por

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2/9 exemplo, a patente FR 2.816.016 descreve um dispositivo limitador de torque com mola para postigos rolantes sensível ao sentido de rotação. Os dispositivos conhecidos são com freqüência relativamente complexos, compreendem um número grande de peças mecânicas, cuja montagem necessita geralmente uma boa precisão, o que pode complicar a manutenção e prejudicar a confiabilidade dos mesmos.

[0005] É portanto desejável que se possa dispor de um dispositivo confiável que assegure uma boa segurança de funcionamento.

[0006] A presente invenção tem precisamente como objeto um dispositivo mecânico anti-recuo, pouco custoso, cuja montagem é fácil, e que proporciona uma boa confiabilidade de funcionamento, notadamente em válvulas que compreendem um comando motorizado e um comando manual.

[0007] A invenção tem ainda como objeto um anti-recuo de mola que assegura a debreagem do comando manual de uma válvula motorizada.

[0008] A presente invenção tem ainda como objeto um anti-recuo de mola que permite a transmissão de um torque idêntico qualquer que seja o sentido de rotação do comando manual.

[0009] A invenção tem também como objeto um sistema motorizado de comando manual que compreende um dispositivo mecânico anti-recuo de acordo com a invenção, e em especial um tal sistema no qual o eixo de rotação do dispositivo antirecuo age sobre o movimento de abertura e de fechamento de uma válvula.

[0010] O anti-recuo de mola da presente invenção é capaz de assegurar a solidarização ou a dessolidarização de um volante de comando manual e de um motor que age em um mesmo eixo de rotação. Ele compreende uma mola cilíndrica, de preferência uma mola cilíndrica de espiras unidas, montada em ou sobre um cilindro, o dito cilindro sendo montado rotativo no eixo de rotação do dito motor, e a dita mola podendo girar com o dito cilindro, as espiras da mola estando em contato com a superfície interna ou externa do cilindro e suas extremidades sendo suscetíveis de entrar em contato com o dito volante, e ele se distingue pelo fato de que as extremidades da mola cilíndrica são recurvadas para o interior ou para o

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3/9 exterior, o dito volante, por exemplo um volante de comando manual de válvula, sendo suscetível de agir sobre a curva de uma ou outra das extremidades da mola por intermédio de um dedo de manobra ou de um cilindro acionador, e a rotação da mola sendo limitada por um batente que age contra uma ou outra das extremidades da mola.

[0011] Em um tal dispositivo, a mola transmite o movimento entre o motor e o volante, como se destacará da descrição das figuras abaixo.

[0012] De acordo com uma forma preferencial de realização, as duas extremidades da mola são recurvadas para o interior, e situadas substancialmente simetricamente de um lado e de outro de um plano diametral da mola. De preferência, elas são dispostas uma em relação à outra de tal modo que os planos diametrais tangentes à curva de cada uma das duas extremidades da mola formem entre si um ângulo compreendido entre 90° e 180°, no qual vem se posicionar o dedo de manobra, que penetra no interior da mola cilíndrica, em toda sua altura, a fim de poder agir sobre uma ou outra de suas extremidades, enquanto que uma placa de debreagem apertada sobre o mancal do volante de comando manual, é colocada substancialmente simetricamente em relação ao eixo.

[0013] De acordo com uma variante, as duas extremidades da mola cilíndrica são recurvadas para o exterior e a mola é montada em um suporte cilíndrico situado dentro de um cilindro que apresenta dois batentes que operam junto com o exterior da curva de cada uma das extremidades recurvadas da mola, de tal modo que um movimento de rotação relativo da mola em relação ao suporte cilíndrico gera em uma ou outra das extremidades da mola um torque oposto ao enrolamento das espiras e que tende a provocar um aumento de seu diâmetro.

[0014] Nas duas variantes, as extremidades da mola cilíndrica são recurvadas de maneira a formar um laço fechado, a aresta da extremidade vindo em contato com a espira, a fim de limitar o risco de deformação ou de ruptura em decorrer de funcionamento.

[0015] A mola cilíndrica utilizada na presente invenção é de preferência uma mola de espiras unidas, de seção redonda ou quadrada, e de preferência quadrada,

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4/9 realizada em uma matéria que apresenta uma rigidez apropriada, por exemplo feita de aço, mais especialmente em aço C60.

[0016] É preferível que o diâmetro da mola vazia seja superior de cerca de 2 % ao diâmetro interior do cilindro no qual ela é alojada, ou inferior de 2 % ao diâmetro exterior do cilindro no qual ela é montada, de acordo com as variantes do anti-recuo da invenção, de maneira a assegurar um bom contato entre as espiras da mola e a superfície correspondente do cilindro. Pela mesma razão, é necessário que o comprimento das espiras seja suficiente, e por exemplo, de acordo com as aplicações consideradas, ele pode estar compreendido entre 100 mm e 1.000 mm, e ser por exemplo da ordem de 500 mm no caso de um retratar para válvula.

[0017] A disposição do dispositivo permite suportar velocidades de rotação elevadas, compreendidas entre cerca de 75 e cerca de 150 rpm, e diferenças grandes de velocidade de rotação entre o volante de comando manual e o eixo de rotação do motor, o que constitui uma vantagem suplementar da presente invenção.

[0018] O dispositivo mecânico anti-recuo da invenção pode ser utilizado em qualquer mecanismo que compreende uma árvore giratória de comando manual ou motorizado suscetível de passar de uma posição de abertura para uma posição de fechamento e inversamente, e por exemplo um comando de válvula, um comando de porta ou ainda um dispositivo de levantar o vidro de uma porta de veículo automóvel. Ele se aplica mais especialmente aos comandos de válvulas, por exemplo válvulas de um quarto de volta ou válvulas de múltiplas voltas utilizadas em instalações que compreendem canalizações de fluidos tais como petróleo, água, vapores ou gases diversos.

[0019] O dispositivo mecânico anti-recuo da invenção pode ser inserido em um mecanismo que compreende uma árvore de comando de válvula, acionado em rotação manualmente e por um servomotor, a haste da válvula sendo ligada cinematicamente por um redutor e/ou um conjunto roda/parafuso sem fim.

[0020] Assim, no caso de um comando de válvula, é vantajoso prever que o comando manual pode agir sobre uma ou outra das extremidades recurvadas da mola cilíndrica, exercendo assim um torque contra o sentido de enrolamento das

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5/9 espiras, de maneira a provocar um alargamento da mola quando essa última está no cilindro ligado à haste de válvula, ou ao contrário no sentido de enrolamento das espiras quando a mola está sobre o cilindro. Nos dois casos o acionamento do comando manual tem como efeito solidarizar a mola cilíndrica com o cilindro ligado cinematicamente à haste de válvula. Inversamente, uma rotação do motor tem como efeito dessolidarizar a moa cilíndrica do cilindro, qualquer que seja o sentido de rotação, e portanto debrear o volante de comando manual.

[0021] O anti-recuo de mola da presente invenção apresenta a vantagem, notadamente em sua aplicação às válvulas de comando motorizado e comando manual, de assegurar eficazmente a debreagem do comando manual sem os riscos de bloqueio inerentes aos sistemas de rodízios clássicos. Além disso, o número de peças constitutivas do anti-recuo da invenção é limitado a três ou quatro enquanto que os sistemas clássicos utilizam quinze a vinte peças. O tempo de montagem se encontra então consideravelmente diminuído.

[0022] O anti-recuo da invenção apresenta também a vantagem de poder transmitir um torque idêntico ao parafuso sem fim ligado à haste de válvula, qualquer que seja o sentido de rotação do volante de comando manual da válvula, e também permitir a rotação do parafuso sem fim sob a ação de um motor de acionamento, sem fazer o volante de comando manual girar, o que permite garantir a segurança do operador.

[0023] As características e vantagens da presente invenção aparecerão mais em detalhe na descrição que se segue relativa a dois exemplos preferenciais de realização, em referência aos desenhos anexos.

[0024] A Figura 1 é uma vista explodida em perspectiva de um anti-recuo de acordo com a invenção montado entre um motor e um volante manual de comando de válvula.

[0025] A Figura 2 é um corte axial do anti-recuo da figura 1.

[0026] A Figura 3 é uma vista explodida em perspectiva de uma variante do antirecuo de acordo com a invenção.

[0027] O dispositivo anti-recuo de acordo com a invenção representado na

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Figura 1 é incluído em um conjunto que compreende um cárter 1 que contém um servomotor e um redutor (não representados) que acionam uma haste de manobra de válvula por intermédio de uma roda que engrena um parafuso sem fim solidário da haste de válvula de acordo com uma técnica conhecida.

[0028] Um capô 2 que leva um mancal vem ser fixado no cárter 1, eventualmente por intermédio de um cilindro (não representado), a fim de proteger o dispositivo antirecuo 3 do ambiente. O volante 4 de comando manual é montado na extremidade 5 do eixo da peça móvel que leva o dedo 6. O mancal do capô 2 assegura a retenção do eixo no qual o volante é fixado de maneira clássica, por exemplo com o auxílio de uma chaveta que opera junto com uma canelura formada no eixo.

[0029] A peça móvel que leva o dedo de manobra 6 pode pivotar no interior 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 colocada no interior da coroa 8 da campânula cilíndrica 9. O diâmetro interior da coroa 8 é ligeiramente inferior ao diâmetro exterior da mola 7 no estado livre, de tal modo que as espiras unidas da mola sejam aplicadas contra a parede interna da coroa 8. A mola 7 é comprimida previamente para ser colocada dentro da coroa 8 e exerce portanto uma carga uniformemente repartida sobre a parede interna da coroa.

[0030] A campânula 9 compreende uma luva cilíndrica 10 central que assegura sua fixação na árvore 11 que leva o parafuso sem fim 12 por intermédio de uma chaveta 13, representada na Fig. 2, que opera junto com uma canelura formada na cabeça da árvore 11.

[0031] A mola 7 é escolhida de tal modo para que o torque de deslizamento entre suas espiras e a parede interna da coroa 8, que é função do diâmetro da mola livre, de sua rigidez e de sua seção, seja superior ao torque a transmitir pelo volante 4, nas condições normais de funcionamento, de tal modo que a rotação do dedo de manobra 6 aciona a rotação da campânula 9 por intermédio da mola espiral 7 bloqueada contra a parede interna da coroa 8 e solidarizada a essa última.

[0032] Assim, quando o comando e válvula é manobrado manualmente, agindose sobre o volante 4, o dedo 6 pivota até entrar em contato contra a curva exterior

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7/9 de uma ou outra das extremidades 7a e 7b da mola 7. O torque que resulta da ação exercida sobre o volante 4 tende a provocar um desenrolamento da mola 7 e em conseqüência disso um alargamento de seu diâmetro, aumentando ainda mais o torque de deslizamento entre a mola e a coroa 8, o que tem como efeito reforçar a solidarização da mola e da coroa. Assim a rotação do volante acarreta a rotação da mola e da campânula, que aciona por sua vez o parafuso sem fim que age sobre a haste da válvula.

[0033] Quando o comando de válvula é acionado pelo servomotor, esse último aciona o parafuso sem fim 12 por seu eixo 14, assim como a campânula 9 e a mola 7 por intermédio da coroa 8 em razão do torque de deslizamento entre a mola e a coroa. A mola gira em seu eixo até que a ponta de 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 o mancal do capô 12 por intermédio de um ou várias juntas de tipo clássico. Essas juntas ou arruelas permitem gerar um torque de deslizamento Ci entre o mancal 2 e a placa de debreagem 15.

[0034] Quando o movimento de rotação continua, o torque exercido sobra a ponta dobrada da extremidade da mola 7 tende a enrolar essa última sobre si mesma, e em conseqüência disso a reduzir seu diâmetro, até dessolidarizar 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 permanece imóvel.

[0035] 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.

[0036] O torque de deslizamento C1 entre a placa de debreagem 15 e o mancal 2 é regulado de tal modo para que ele seja sempre superior ao torque de deslizamento C2 entre a mola cilíndrica 7 e a campânula 9. Disso resulta que a placa de debreagem é solidária do mancal quando o parafuso sem fim é acionado pelo motor.

[0037] Inversamente, em comando manual, o dedo de manobra 6 age sobre as extremidades recurvadas 7a e 7b da mola e podem acionar essa última em rotação desde que o torque C1 é atingido, evitando qualquer bloqueio do sistema.

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8/9 [0038] Em comando manual, a placa de debreagem 15 pode ser acionada em rotação pelo dedo de manobra 6 por intermédio de suas faces de apoio 15a e 15b situadas em um plano exterior ao deslocamento das extremidades da mola de tal modo para que as extremidades da mola só possam agir sobre aplaca de debreagem 15 precisamente.

[0039] A Figura 2 representa um corte do anti-recuo da Figura 1, as peças estando montadas, ao nível da base da campânula 9.

[0040] Na posição representada, o anti-recuo não é acionado, o dedo de manobra 6 se encontrando substancialmente a igual distância da dobra arredondada de cada uma das extremidades 7a e 7b da mola cilíndrica 7. O batente da placa de debreagem 15 se encontra substancialmente a igual distância das extremidades da mola, em uma posição oposta àquela do dedo de manobra em relação ao eixo.

[0041] A figura 3 representa uma variante do retratar de mola da Figura 1 na qual as extremidades da mola são recurvadas para o exterior, o modo de funcionamento sendo nesse caso diferente, mas aplicando o mesmo princípio.

[0042] Nessa variante, a mola cilíndrica 16 de espiras unidas compreende duas extremidades 16a e 16b recurvadas para o exterior. Ela é montada em um suporte cilíndrico 17 de tal modo para que suas espiras estejam em contato com a superfície externa do cilindro 17 de maneira a gerar um torque de atrito quando uma das peças está em movimento de rotação em relação à outra.

[0043] O suporte cilíndrico 17 é montado na árvore 11 que leva o parafuso sem fim 12 por intermédio de uma chaveta 13 que opera junto com duas caneluras formadas, uma na cabeça da árvore 11, a outra na face interna do suporte 17, como no dispositivo da Figura 1. Ele é portanto acionado em rotação pelo servomotor.

[0044] O suporte cilíndrico 17 e a mola 16 são colocados em um cilindro portajunta 18, apertado sobre o cárter do servomotor (não representado) por intermédio de uma junta tórica 19, e que apresenta a forma de um cilindro parcialmente aberto. As extremidades 16a e 16b da mola 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.

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9/9 [0045] A outra peça giratória do anti-recuo é um cilindro acionador 20 solidário do volante de comando manual da válvula. Esse cilindro acionador 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 (não representado) idêntico àquele da Figura 1.

[0046] A largura da lâmina cilíndrica 21 é ligeiramente inferior ao afastamento entre as duas extremidades 16a e 16b da mola 16 entre as quais ele é colocado, de tal modo que um movimento de rotação do cilindro acionador 20 leva uma ou outra das bordas dessa lâmina 21 em batente contra o interior da curva das extremidades curvadas 16a e 16b da mola.

[0047] Quando o mecanismo está em funcionamento motorizado, o motor 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 ou outra 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 que gera um torque contra o enrolamento das espiras da mola e provoca o desenrolamento da mola e um aumento de seu diâmetro, de tal modo que a mola se dessolidariza de seu suporte. O parafuso sem fim 12 gira então livremente sem acionar a mola, nem o volante de comando manual. [0048] Ao contrário, quando volante de comando manual é acionado, uma ou outra das bordas da lâmina 21 do cilindro acionador 20, de acordo com o sentido de rotação, age sobre o interior da curva da extremidade recurvada 16a ou 16b, no sentido do enrolamento, acentuando assim a pressão das espiras sobre o suporte cilíndrico, o que permite acionar o parafuso sem fim 12. Nessa variante, o cilindro porta-junta 18 desempenha o mesmo papel que a placa de debreagem 15 no retratar da figura 1.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema motorizado de comando manual compreendendo 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), montada em ou sobre um cilindro (9, 17), o dito cilindro (9, 17) sendo montado para girar no eixo de rotação do dito motor, e a dita mola sendo capaz de girar com o dito cilindro, as espiras da mola estando em contato com a superfície interna ou externa do cilindro, as extremidades (7a, 7b, 16a, 16b) da mola (7, 16) são recurvadas para o interior ou para o exterior, caracterizado pelo fato de que o dito volante (4) é capaz de agir sobre a curva de uma ou outra das extremidades da mola (7, 16) por meio de um dedo de manobra (6), uma tira (21) ou um cilindro acionador (20), e a rotação da mola (7, 16) sendo limitada por um batente que age contra uma ou outra das extremidades (7a, 7b, 16a, 16b) da mola.
2. Sistema motorizado de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mola (7, 16) é uma mola cilíndrica de espiras unidas.
3. Sistema motorizado de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a mola (7, 16) compreende espiras de seção substancialmente quadrada.
4. Sistema motorizado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as duas extremidades da mola (7) são recurvadas para o interior.
5. Sistema motorizado de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as extremidades recurvadas (7a, 7b) da mola estão situadas substancialmente simetricamente em qualquer lado de um plano diametral da mola.
6. Sistema motorizado de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de os planos diametrais tangentes à curva de cada uma das duas extremidades da mola (7) formam entre si um ângulo compreendido entre 90° e 180° no qual é colocado o dedo de manobra (6), enquanto que uma placa fixa de debreagem (15) é colocada substancialmente simetricamente em relação ao eixo.

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7. Sistema motorizado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o dedo de manobra (6) penetra no interior da mola (7), por toda sua altura.
8. Sistema motorizado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as duas extremidades da mola (16) são recurvadas para o exterior.
9. Sistema motorizado de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a mola (16) é montada em um suporte cilíndrico (17) situado em um cilindro (18) que apresenta dois batentes, cada batente operando junto com o exterior da curva de cada uma das extremidades recurvadas da mola.
10. Sistema motorizado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o eixo de rotação do dito dispositivo age sobre o movimento de abertura e de fechamento de uma válvula.