BRPI1103861A2 - dispositivo de lubrificaÇço mÍnimo com regulagem fina de fluxo de àleo - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO DE LUBRIFICAÇçO MÍNIMO COM REGULAGEM FINA DE FLUXO DE àLEO. A presente invenção refere-se a um dispositivo de lubrificação mínimo compreendendo um reservatório de armazenamerito de fluido lubrificante, meios para elevar a pressão de dito fluido de lubrificante alimentado a pelo menos um elemento modular, o elemento modular compreendendo um conduíte de fluido de lubrificante (90) interceptado por um regulador de fluxo (84), e um conduíte de ar comprimido (810), o conduíte de lubrificante e o conduíte de ar comprimido sendo associado com um elemento misturador de óleo/lubrificante (88). O regulador de fluxo compreende um elemento de válvula pelo menos parcialmente alojado dentro de um orifício dimensionado e móvel no mesmo através de uma haste de controle. A haste tem pelo menos uma porção de perfil cônico tendo um comprimento igual a pelo menos 3 vezes o diâmetro de dito orifício dimensionado.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO DE LUBRIFICAÇÃO MÍNIMO COM REGULAGEM FINA DE FLUXO DE ÓLEO".

A presente invenção refere-se a um dispositivo de lubrificação com ar/óleo mínimo. Mais particularmente, refere-se a um dispositivo modu- lar.

A lubrificação com ar/óleo representa uma realidade relativa- mente recente, e é o resultado da introdução de tecnologias avançadas que têm possibilitado que ela seja aplicada principalmente no campo de usina- gem seca. Ela também substitui os sistemas de pulverização tradicionais devido a seu impacto ambiental negativo.

Essencialmente, a lubrificação ocorre alimentando um fluxo de ar contínuo que provê não somente um meio de transporte para o óleo até o ponto de lubrificação, mas também um meio de resfriamento para as peças a serem Iubrificadas e para o sistema de lubrificação.

O óleo injetado dentro do fluxo de ar continuamente ou em inter- valos regulares cobre as superfícies a serem lubrificadas, reduzindo, assim, o atrito e o desgaste.

Visto que a quantidade de óleo a ser injetado no fluxo é muito baixa, problemas consideráveis de regulagem desta quantidade surgem em dispositivos conhecidos.

Um objetivo da presente invenção é, portanto, prover um dispo- sitivo de lubrificação com ar/óleo que representa uma melhora sobre a técni- ca conhecida, sendo capaz de suprir à zona a ser Iubrificada um jato de ar/óleo com a quantidade de lubrificante correta, possibilitando a regulagem simples e precisa desta quantidade.

Estes e outros objetivos são alcançados por um dispositivo de lubrificação com ar/óleo de acordo com os ensinamentos técnicos das rei- vindicações anexas.

Outras características e vantagens da invenção serão mais apa-

rentes a partir da descrição de uma modalidade preferida, mas não exclusiva da invenção, ilustrada por meio de exemplo não Iimitante nos desenhos ane- xos, em que:

As figuras 1, 2 e 3 são, respectivamente, uma vista frontal, late- ral e traseira do dispositivo da presente invenção;

a figura 4 é uma vista explodida de um misturador de óleo/ar modular da presente invenção;

a figura 5 mostra um esquema do elemento misturador modular; a figura 6 é uma seção aumentada através de um regulador de fluxo integrado dentro do elemento modular;

as figuras 7 e 8 são seções através de um elemento de válvula do elemento modular em duas posições operantes diferentes.

Com referência a ditas figuras, estas mostram um dispositivo de lubrificação com ar/óleo indicado em geral pelo numerai de referência 1.

Ele compreende um reservatório de armazenamento de fluido lubrificante 2 suportado por uma placa 3 à qual o dispositivo é fixado. O re- servatório compreende um elemento (por exemplo, do tipo flutuante) para sentir o nível de fluido dentro dele, e um filtro 5 associado com uma abertura 6 para alimentar o lubrificante dentro do reservatório. A placa de fixação 3 compreende um conduíte conectando uma extremidade do reservatório à porta de sucção de uma bomba de alta pressão 6 fixada abaixo da placa. O conduíte alimenta o fluido lubrificante a partir do reservatório 2

à porta de sucção 7. A bomba 6 compreende um primeiro bloco 6A hidráuli- co para bombear o fluido através de um cilindro 9, e um segundo bloco 6B pneumático para operar o cilindro 9.

A bomba supre vantajosamente óleo pressurizado (vantajosa- mente entre 1 MPa e 10 MPa (10 e 100 bar) à linha de liberação 18.

Em uma modalidade alternativa, a bomba pode não estar pre- sente e a linha de liberação 18 pode ser alimentada diretamente por uma saída do reservatório que contém o lubrificante pressurizado por sistemas de pneumáticos conhecidos. Neste caso, a pressão do lubrificante está entre 0,3 MPa e 4 MPa (3 e 40 bar).

Abaixo da bomba, uma série de elementos modulares 50A, B, C, D, E são montados repousando um sobre o outro e fixados juntos e à bomba por um par de parafusos diretos 61 alojados em orifícios de fixação providos através de cada elemento modular e à bomba.

A bomba tem uma superfície 70 provida com um orifício 18 co- municando-se com uma porta de liberação da bomba e um orifício 33 comu- nicando-se com a alimentação de ar comprimido 31.

Cada elemento modular (figura 6) apresenta uma primeira pas- sagem 72 com seu eixo coincidindo com o eixo do orifício da bomba 33 e uma segunda passagem 73 com seus eixos coincidindo com o eixo do orifí- cio da bomba 18. As passagens 72 e 73 são passagens diretas abrindo em ambas as superfícies 74 e 75 do elemento modular.

Quando vários elementos modulares são fixados à bomba como na figura 3, as passagens 72 e 73 de cada elemento modular definem um conduíte de óleo pressurizado 81 e um conduíte de ar comprimido 80 conec- tados, respectivamente, à porta de liberação 18 da bomba 6 e a uma fonte de ar comprimido ou de alimentação 31.

Cada elemento modular 50 extrai destes conduítes o ar compri- mido e o óleo pressurizado requeridos para sua operação.

Em particular, o circuito esquemático de cada elemento modular 50 é mostrado na figura 4. A partir disto pode ser visto que o lubrificante Iibe- rado pela bomba 6 passa através do conduíte 81 para o regulador de fluxo 84 que regula a quantidade de óleo que entra.

O regulador de fluxo é formado de um assento cilíndrico 700 dentro do qual um corpo móvel 701 é vedadamente móvel. A vedação é feita de um anel O 702 alojado em um assento anular 703 provido no corpo mó- vel. Uma haste de controle 704 projeta-se de e é integral com o corpo móvel. A haste de controle tem um comprimento tal como para projetar-se do módu- lo em cada posição operante, e também tem uma rosca que engata em uma bucha 705 aparafusada em uma porção 700A de raio maior do que o assen- to 700. A bucha apoia-se através de seu flange 706 contra o elemento mo- dular, e atua como um limite de percurso superior para o corpo móvel.

A haste de controle também não pode ser integral com o corpo móvel, mas é conectada por uma articulação que possibilita a haste a girar vagarosamente sobre o corpo móvel enquanto permanecendo axialmente rígida com o mesmo.

A inclinação da rosca 708 entre a bucha e a haste é vantajosa- mente de 0,35 mm/revolução, mas pode ser entre 0,1 e 2,0 mm/revolução.

Na base do assento 700 há um orifício dimensionado 710 coaxi-

al ao assento 700.

O orifício abre-se para dentro de um conduíte 711 conectado pa- ra liberação de dito lubrificante pressurizado originando-se da bomba. A saí- da do orifício dimensionado 710 abre-se para dentro do assento 700 que por si mesmo comunica-se com o conduíte 712 através do qual o lubrificante sai com pressão regulada. A partir da base do corpo móvel, um elemento de válvula integralmente formado projeta-se e é pelo menos parcialmente aloja- do no orifício dimensionado.

O elemento de válvula apresenta pelo menos uma porção 713A de perfil cônico (ver figura 7) que gera com o orifício dimensionado uma por- ta de saída anular para o lubrificante pressurizado. Dependendo da posição do elemento de válvula dentro do orifício, a porta anular terá uma superfície de passagem diferente para o lubrificante, portanto, regulagem muito fina e precisa do fluxo de lubrificante pode ser obtida. Esta característica pode ser notada a partir do aumento das figuras 7 e 8. Para um movimento axial con- siderável do elemento de válvula, por exemplo, 2 ou 3 revoluções, um au- mento mínimo no espaço d1, d2 entre a parede do orifício dimensionado e a superfície cônica do elemento de válvula é obtido.

Vantajosamente, o elemento de válvula tem um curso que nunca permite que ele emirja do orifício dimensionado quando em sua posição limi- te de percurso superior. Quando o elemento de válvula está em sua posição limite de percurso inferior não há de preferência nunca uma vedação presen- te entre o elemento de válvula e o orifício dimensionado. Portanto, sempre há pelo menos uma infiltração de lubrificante mínima uma vez que a porta anular nunca será perfeitamente fechada.

A porção de perfil cônico 713A tem uma superfície inclinada para o eixo do elemento de válvula em um ângulo entre 0,1 grau e 2 graus, mas, de preferência, 0,57 grau.

O diâmetro mínimo m1 do dito elemento de válvula (que está lo- calizado em sua extremidade de fundo) em dita porção cônica está entre 0,5 mm e 5,0 mm, de preferência 0,95 mm, enquanto o diâmetro máximo de dito elemento de válvula em dita porção cônica está entre 0,55 mm e 5,1 mm, de preferência, 1,045 mm.

Para obter o fluxo necessário para ajustar uma quantidade de lubrificante apropriada para lubrificação mínima, o diâmetro do orifício F1 está entre 0,5 mm e 5 mm, de preferência 1,0 mm.

O orifício tem uma altura H entre 2 mm e 10 mm, de preferência

3 mm, enquanto a porção cônica do elemento de válvula tem uma altura C entre 3 mm e 15 mm, de preferência 4 mm.

Vantajosamente, a altura C da porção de perfil cônico tem um comprimento entre 2 e 6 vezes o diâmetro de dito orifício calibrado, de prefe-

rência 4 vezes. A superfície C é vantajosamente aterrada em uma imperfei- ção de superfície de 0,8 μιτι.

Na modalidade descrita, o assento 700 e o orifício dimensionado 710 são formados diretamente no módulo, no entanto, eles também podem ser parte de um inserto que é inserido nos mesmos.

A linha 84 é interceptada por um elemento de desativação que

no exemplo é um êmbolo piloto 82 acoplado a uma válvula carregada com mola 89 controlada por uma válvula solenoide 83. O conduíte 90 também apresenta uma ramificação conectando o mesmo a um êmbolo antigoteja- mento 87 conectado ainda à alimentação de ar comprimido.

Quando o ar se apresenta no conduíte 80 ele assume a posição

mostrada pela seta F (oposta à ilustrada, com a mola 87A comprimida). Quando o conduíte 80 está sem pressão, a mola 87A alonga-se e o êmbolo retorna à posição ilustrada para extrair o lubrificante presente no conduíte 90 dentro de uma câmara 87B.

O conduíte 80 comunica-se através da passagem 72 com uma

válvula de ajuste de fluxo de ar 85, a saída da qual se abre dentro do ele- mento de misturação 88 através de um conduíte 810. A torneira 85 também apresenta um elemento de válvula de agulha 85A, desta vez do tipo conven- cional, tendo uma cabeça 85B possibilitando que o mesmo seja operado.

Como no caso precedente, o conduíte 810 é interceptado por outro êmbolo piloto 82 com uma válvula carregada com mola 89 também controlada pela válvula solenoide 83.

O conduíte de entrada 831 da válvula solenoide 83 (opcional, e não presente, por exemplo, nos elementos 50 D, 50E) comunica-se com o conduíte de ar comprimido 80. Ele é capaz de conectar um conduíte 832 controlando os êmbolos pilotos 82 a uma linha de descarga 833 (2 êmbolos abertos e linhas 86 e 810 operantes), ou o conduíte de entrada 831 (2 êmbo- los fechados e linhas 86 e 810 inoperantes).

O elemento de misturação 88 é essencialmente um bocal que pode ser provido diretamente em cada módulo 50 (figura 4), isto é, integrado no mesmo, ou pode ser conectado ao módulo respectivo através de tubos de ar e de lubrificante T separados que levam o mesmo diretamente na proxi- midade do ponto em que a lubrificação é requerida. No primeiro caso, um tubo de ar/óleo único é suficiente, estendendo-se do módulo para a posição de uso.

Na conclusão da descrição do dispositivo deve ser notado que se a válvula solenoide 83 está ausente, os orifícios providos em cada ele- mento modular 50 que deriva dos conduítes 831, 832 e 833 são fechados por uma placa 150. Nesse caso, os êmbolos pilotos 82 estão sempre em uma posição de modo a possibilitar que os fluidos passem para dentro dos conduítes 90 e 810.

Além da válvula de ar 85 também não pode ser provida. Cada

módulo pode então ser alimentado por uma fonte de ar diferente, o conduíte 80, portanto, estando ausente.

A operação do dispositivo é evidente ao versado na técnica a partir da descrição acima, e é como a seguir. A bomba 6 pressuriza o fluido de lubrificante (por exemplo, óleo)

extraído do reservatório 2. A bomba é operada por ar comprimido que é pro- vido pela fonte de ar comprimido 31. Ela alimenta tanto ar como óleo a cada um dos módulos 50 fixa- dos a ela em série, através dos conduítes 80 e 81 formados pelas passa- gens providas diretamente dentro de cada um dos módulos e acopladas jun- tas por meio de gaxetas 73A, 73B. Os vários módulos são fixados juntos por parafusos 61 passando através de orifícios apropriados em cada módulo.

Alternativamente, os módulos podem ser alimentados diretamen- te pelo reservatório apropriadamente pressurizado, por exemplo, pneumati- camente, e por uma fonte de ar comprimido apropriada.

Cada módulo provê a misturação de uma quantidade de fluido ajustável pelo regulador de fluxo 84. A quantidade de ar liberado por cada módulo também pode ser ajustada por meio da torneira 85. A regulagem de lubrificante é muito fina uma vez que a inclinação do parafuso controlando o elemento de válvula possibilita a regulagem perfeita do espaço de passagem anular para o lubrificante que é formado entre o elemento de válvula e o ori- fício dimensionado. Por exemplo, a uma pressão de 0,15 MPa (1,5 bar), o espaço de passagem vai de um mínimo de 0 mm2 para um máximo de 0,064 mm2 correspondendo a uma quantidade de óleo na faixa de 0 ml/min a 6 ml/min.

A este respeito, em um estágio anterior ao uso do dispositivo, um elemento modular 50 pode ser ativado de uma vez e a quantidade de óleo liberado ser regulada. Deste modo, um ajuste exato da quantidade de óleo liberado por cada elemento pode ser obtido.

Vantajosamente, um tubo de vórtice 900 é provido no conduíte 810 de cada módulo (figura 5) para regular a temperatura do ar alimentado ao bocal 88. O tubo de vórtice é alojado no módulo ou diretamente formado dentro do mesmo. Deste modo, a temperatura do ar alimentado ao bocal 88 pode ser regulada por um parafuso regulador apropriado. Isto possibilita um efeito de resfriamento válido ser obtido além da lubrificação.

Claims (11)

1. Dispositivo de lubrificação mínimo compreendendo um reser- vatório de armazenamento de fluido lubrificante, meios para elevar a pressão de dito fluido lubrificante alimentado a pelo menos um elemento modular, o elemento modular compreendendo um conduíte de fluido lubrificante (90) interceptado por um regulador (84), e um conduíte de ar comprimido (810), o conduíte de lubrificante e o conduíte de ar comprimido sendo associados com um elemento misturador de ar/lubrificante (88), caracterizado pelo fato de que o regulador de fluxo um elemento de válvula pelo menos parcialmen- te alojável dentro um orifício dimensionado e móvel no mesmo através de uma haste de controle, o orifício dimensionado comunicando-se em uma extremidade com a liberação de dito lubrificante pressurizado e à outra ex- tremidade com uma saída de dito regulador de fluxo, dita haste tendo pelo menos uma porção de perfil cônico inserível em dito orifício dimensionado.

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, em que dita por- ção de perfil cônico tem um comprimento igual a entre 2 e 4 vezes o diâme- tro de dito orifício dimensionado, de preferência 4 vezes.

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, em que o regu- lador de fluxo compreende um assento cilíndrico em que um corpo movível é vedadamente deslizável, a partir do qual o elemento de válvula se projeta, o corpo móvel sendo associado com dita haste de controle para ajustar, atra- vés de uma rosca, a posição do corpo móvel com relação ao assento, dito orifício dimensionado sendo coaxial com o assento e sendo provido em sua base.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, em que dita has- te apresenta uma rosca engatada com uma bucha aparafusada em dito mó- dulo.

5. Dispositivo, de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 4, em que dita haste é formada integralmente com dito corpo móvel.

6. Dispositivo, de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 5, em que dito corpo móvel apresenta uma ranhura para alojar um anel O.

7. Dispositivo, de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 6, em que dito assento e dito orifício dimensionado são formados direta- mente no interior do módulo.

8. Dispositivo, de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 7, em que dita porção de perfil cônico tem uma superfície inclinada para o eixo do elemento de válvula por um ângulo entre 0,1 grau e 2 graus, de pre- ferência 0,57 grau.

9. Dispositivo, de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 8, em que o diâmetro mínimo de dito elemento de válvula dentro de dita porção cônica está entre 0,5 mm e 5,0 mm, de preferência 0,95 mm, o diâ- metro máximo de dito elemento de válvula dentro de dita porção cônica es- tando entre 0,55 mm e 5,2 mm, de preferência, 1,045 mm.

10. Dispositivo, de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 9, em que o diâmetro de dito orifício está entre 0,5 mm e 5,0 mm, de pre- ferência 1,0 mm.

11. Dispositivo, de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 10, em que a inclinação de dita rosca está entre 0,1 mm/revolução e 2 mm/revolução, de preferência 0,35 mm/revolução.