PT97840A - Chumaceiras hidrodinamicas de impulso e casquilho de almofada de deflexao multipla tendo uma construcao modular - Google Patents
Chumaceiras hidrodinamicas de impulso e casquilho de almofada de deflexao multipla tendo uma construcao modular Download PDFInfo
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Description
72 689 KMC-012
Antecedentes do invento 0 presente invento refere-se a chumaceiras hidrodinâmicas. Em tais chumaceiras, um objecto rotativo, tal como um veio é suportado por uma almofada de chumaceira estacionária por intermédio de um fluido pressurizado, tal como óleo, ar ou água. As chumaceiras hidrodinâmicas tiram vantagem do facto de, guando o objecto rotativo se move, o mesmo não desliza ao longo do topo do fluido. Em vez disso, o fluido, em contacto com o objecto rotativo, adere apertadamente ao objecto rotativo, e o movimento é acompanhado pelo deslizamento ou corte entre as partículas de fluido através de toda a altura de partícula de fluido. Assim, se o objecto rotativo e a camada de contacto do fluido se movem a uma velocidade que é conhecida, a velocidades nas alturas intermédias da espessura de fluido diminui com uma relação conhecida até que o fluido em contacto com a almofada de chumaceira estacionária adere à almofada estacionária e esteja sem movimento. Quando, em virtude da carga resultante do seu suporte do objecto rotativo, a almofada de chumaceira é deflectida num pequeno ângulo, em relação ao componente rotativo, o fluido será arrastado para a abertura em forma de cunha, e será gerada pressão suficiente na película de fluido para suportar a carga. Este facto é utilizado nas chumaceiras de impulso para turbinas hidráulicas e veios propulsores de navios, bem como nas chumaceiras de casquilho hidrodinâmico convencionais.
Tanto as chumaceiras de impulso como as chumaceiras radiais ou de casquilho, normalmente são caracterizadas por compreenderem almofadas de suporte de veio espaçadas em torno de um eixo. O eixo, em torno do qual as almofadas estão espaçadas, corresponde geralmente ao eixo longitudinal do veio a ser suportado pelas chumaceiras tanto de impulso como de casquilho. Este eixo pode ser denominado eixo principal.
Numa chumaceira hidrodinâmica ideal, a cunha hidrodinâmica prolonga-se através de toda a face de almofada de chumaceira, a
película de fluido é apenas suficiente espessa, para suportar a carga, o eixo principal da chumaceira e o eixo do veio estão alinhados, a fuga de fluido nas extremidades da superfície de almofadas de chumaceira que são adjacentes aos bordos dianteiro e traseiro é minimizada, a película de fluido desenvolve-se logo que o veio começa a rodar e, no caso das chumaceiras de impulso, as almofadas de chumaceiras são igualmente carregadas. Enquanto que uma chumaceira hidrodinâmica ideal tem ainda de ser obtida, uma chumaceira que obtém substancialmente cada um destes objecti-vos é dita como sendo projectada de modo a optimizar a formação de cunha hidrodinâmica. A "cunha óptima" para qualquer aplicação particular depende, entre outras coisas do valor da carga a ser suportada. Se é para ser suportada uma carga alta, uma película de fluído relativamente espessa é necessária. Por outro lado, é utilizada uma película fina para reduzir o atrito e as perdas de potência associadas com o atrito.
0 presente invento refere-se a chumaceiras hidrodinâmicas, que são algumas vezes conhecidas como chumaceiras de almofada móvel, e a processos de produção das mesmas. Genericamente estas chumaceiras são montadas, de um modo tal que as mesmas se podem mover para permitirem a formação de uma película em forma de cunha de lubrificante, entre as partes relativamente móveis. Uma vez que o excesso de fluido provoca atrito indesejável e perdas de potência, a espessura de fluido é, de preferência, apenas suficiente para suportar a carga máxima. Isto é verdade, quando a formação da cunha é optimizada. Essencialmente, a almofada desloca-se com uma articulação ou um movimento tipo oscilação em torno de um centro localizado na frente da superfície de almofada, e o atrito de chumaceira tende a abrir a cunha. Quando a formação da cunha é optimizada, a cunha prolonga-se através de toda a face de almofada. Além do mais, a cunha é formada à velocidade mais baixa possível, idealmente logo que o veio começa a rodar.
Na patente u.s. ns. 3 107 955 de Trumpler é descrito um exemplo de uma chumaceira tendo almofadas de chumaceira montadas em viga que se desloca com um movimento de articulação ou tipo -4- oscilação em torno de um centro localizado na frente da superfície de almofada. Esta chumaceira, como muitas chumaceiras da arte anterior, baseia-se apenas num modelo de duas dimensões de deflexão de almofada. Consequentemente, não é obtida a formação de cunha óptima.
Na patente U.S. na. 2 137 487 de Hall, é mostrada uma chumaceira de almofada móvel hidrodinâmica que desenvolve a sua cunha hidrodinâmica pelo deslizamento da sua almofada ao longo de superfícies esféricas. Em muitos casos a almofada cola-se e a cunha correspondente não pode ser desenvolvida. Na patente U.S. ns. 3 930 691 de Greene a oscilação é proporcionada por elastómeros que são submetidos a contaminação e deterioração.
Na patente U.S. nfi. 4 099 799 de Etsion é descrita uma chumaceira de gás de almofada resiliente não unitária montada em cantilever. A chumaceira descrita emprega uma almofada montada numa viga em cantilever rectangular para produzir uma cunha lubrificante entre a face de almofada e o veio rotativo. São descritas chumaceiras de impulso e chumaceiras radiais ou de casquilho. É mostrado na patente U.S. na. 4 496 251 de Ide uma almofada que deflecte com ligamentos tipo faixa, de modo que uma película em forma de cunha de lubrificante é formada entre as partes em movimento relativo. A patente U.S. ns. 4 515 486 descreve chumaceiras de impulso e de casquilho hidrodinâmicas, compreendendo um certo número de almofadas de chumaceira, tendo cada uma um componente de face e um componente de suporte, que estão separados e são ligados em conj tanto por um material elastomérico. A patente U.S. n2. 4 526 482 descreve chumaceiras hidrodinâmicas, que se destinam principalmente a aplicações de processo com lubrificação, isto é, a chumaceira é projectada para trabalhar num fluido. As chumaceiras hidrodinâmicas são formadas com uma secção central da superfície de suporte de carga, que está
72 689 KMC-012 mais de acordo com o remanescente das chumaceiras, de modo que as mesmas deflectirão sob carga e formarão uma bolsa de pressão do fluido para suportarem cargas altas.
Este pedido refere-se particularmente a chumaceiras de impulso e de casquilho hidrodinâmicas. Quando a cunha hidrodinâmica nessa chumaceiras é optimizada a carga em cada uma das chumaceiras espaçadas circunferencialmente é substancialmente igual para chumaceiras de impulso.
Presentemente as chumaceiras de impulso hidrodinâmica mais amplamente utilizada é chamada chumaceira tipo sapata de Kings-bury. A chumaceira Kingsbury tipo sapata é caracterizada por uma estrutura complexa que inclui sapatas articuladas, um colar de impulso que roda com o veio e aplica a carga às sapatas, um anel de base para suportar as sapatas, um alojamento ou montagem que contém e suporta os elementos de chumaceira internos, uma disposição de lubrificação e uma disposição de arrefecimento. Como um resultado desta estrutura complexa, as chumaceiras tipo sapata de Kingsbury são tipicamente extraordinariamente caras.
Uma alternativa às chumaceiras tipo sapata Kingsbury são as chumaceiras de pedestal unitárias mostrada nas figuras 19-20. Esta chumaceira tem sido empregue em, entre outras coisas em bombas de poços profundos. Esta estrutura relativamente simples é tipicamente formada por fundição de areia, ou outras técnicas de fabrico em bruto porque até agora, as dimensões específicas não foram consideradas importantes. Como mostrado nas figuras 19 e 20, as chumaceiras são estruturalmente caracterizadas por compreender uma base plana 36PA, tendo uma projecção circunferencial interior grossa 38PA, uma pluralidade de pedestais rígidos 34PA, prolongando-se transversalmente da base e uma almofada de impulso 32PA centrada em cada pedestal rígido.
Foi também verificado que a natureza de articulação central de tanto a chumaceira mostrada nas figuras 19-20 e as chumaceiras tipo sapata Kingsbury contribui para a ineficiência da chumaceira, Dever-se-ia notar que, devido às articulações centrais 72 689 KMC-012 -6-rígidas, nem as chumaceiras tipo sapata Kingsbury nem a chumace?-1 ra mostrada nas figuras 19-20 podem deflectir com seis graus de liberdade para optimizar a formação de cunha. Assim, enquanto que, em alguns casos, as chumaceiras da arte anterior são capazes de movimento com seis graus de liberdade devido às chumaceiras não serem modeladas com base ou projectadas para seis graus de liberdade, as capacidades de desempenho resultantes destas chumaceiras são limitadas.
I
Em grande parte os problemas associados com as chumaceiras hidrodinâmicas da arte anterior foram, resolvidos pela construção de chumaceira descrita na patente US. ns 4 676 668 de Ide o presente inventor. Esta construção de chumaceira inclui uma pluralidade de almofadas de chumaceira discretas encaixadas à pressão numa porção de suporte. As almofadas de chumaceira podem ser espaçadas do componente de suporte por pelo menos, um membro que proporciona flexibilidade em três direcções. Para proporcionar a flexibilidade num plano de movimento os membros são inclinados para dentro para formarem uma forma cónica com o vértice do cone, ou ponto de intercepção em frente da superfície de almofada. Cada membro tem um módulo de secção que é relativamente pequeno na direcção no movimento desejado para permitir compensação de desalinhamentos. Estas técnicas são aplicável a chumaceiras tanto de casquilho como de impulso.
Apesar da construção descrita na patente anterior do presente inventor representar um avanço significativo na arte, a produção comercial mostrou que eram possíveis aperfeiçoamentos, por exemplo, a forma das almofadas de chumaceiras era relativamente complexa; e, consequentemente, algo difícil de produzir em massa, utilização em chumaceiras radiais ou de casquilho, e amortecimento.
Adicionalmente uma vez que as almofadas de chumaceira são unitárias, toda a almofada de chumaceira deve algumas ser construída de um material mais caro necessário em qualquer parte da chumaceira. A construção unitária toma também difícil alterar as características de actuação de qualquer almofada de chumaceira
72 689 KMC-012 particular. Isto necessita que uma almofada de chiAfaceiCa diferente para cada aplicação, limitando assim a capacidade de normalizar os componentes de chumaceira (isto é, a utilização de componentes normalizados em configurações diferentes para cada aplicação) e conseguir custos e outras vantagens comerciais associadas com a normalização. 0 encaixe à pressão das almofadas no suporte complica também a montagem das chumaceiras. Além disso, em virtude deste encaixe à pressão, as almofadas de chumaceira não podem ser facilmente removidas do suporte, isto complica a reutilização do suporte (a porção mais substancial da chumaceira) no caso de uma avaria.
Também, as chumaceira actua optimamente apenas num modo de operação e as suas características de deflexão não são controláveis activamente.
Sumário do invento 0 presente invento refere-se a aperfeiçoamentos em chumaceiras hidrodinâmicas de impulso e casquilho do tipo que inclui uma pluralidade de almofadas de chumaceira discretas montadas num suporte numa relação circunferencialmente espaçadas. Geralmente, o presente invento refere-se a aperfeiçoamentos no projecto de almofada e suporte.
Conceptualmente as almofadas de chumaceira e suporte do presente invento são projectados pelo tratamento das almofadas e suportes como uma peça sólida de material e depois removerem selectivamente material ao sólido para provocar a sua deflexão do modo desejado sob cargas de projecto. pode ser facilmente apreciado que muitíssimos de projectos são possíveis. Assim, deverá ser retido que os aspectos estruturais daqui descritos são aplicáveis em geral a qualquer outra almofada de chumaceira se as condições estruturais o tornarem possível.
Entre outras coisas o presente invento proporciona chumaceiras hidrodinâmicas de impulso de casquilho adaptadas para ' ι ' ι
72 689 KMC-012 -8- suportarem um veio rotativo chumaceiras que inCTuemr um componente de suporte tendo uma pluralidade de perfurações ou outras aberturas formadas no mesmo, sendo as perfurações dispostas simetricamente em torno de um eixo predeterminado e uma pluralidade de almofadas de chumaceira fixadas nas perfurações do suporte, tendo cada uma das almofadas de chumaceira uma porção de almofada tendo uma superfície de almofada e uma porção de suporte. A porção de suporte pode incluir uma estrutura de suporte primária, uma estrutura de suporte secundária e uma estrutura de suporte terciária. De acordo com um aspecto do presente invento a porção de almofada pode ser fixa de modo libertável à estrutura de suporte primária da porção de suporte e a estrutura de suporte terciária da porção de suporte pode ser fixa de modo libertável numa de uma pluralidade de perfurações ou aberturas. Também, o suporte pode ser configurado para proporcionar uma mola ou outro suporte flexível para as almofadas discretas montadas no mesmo, almofadas que podem ou não ter porções de suporte separados. Por exemplo o suporte pode ser formado com cortes e/ou ranhuras para proporcionar uma viga fina ou suporte de membrana para cada almofada. A viga ou membrana seriam amortecidas por fluído se desejado, a porção de suporte de cada uma das almofadas de chumaceira está adaptada para deflectir em carga de modo provocar que a superfície de almofada da porção de almofada forme uma cunha hidrodinâmica em relação ao veio rotativo. A porção de suporte pode ter várias formas incluindo um tronco de cone oco, uma pluralidade de membros formados a partir de um tronco de cone, membros formados a partir de uma porção cilíndrica e membros formados a partir de uma porção cilíndrica oca. A construção do presente invento óbvia as desvantagens associadas com construções de chumaceira de almofada discretas anteriores, proporcionando uma chumaceira que pode incluir almofadas de chumaceira modulares tendo roscas ou ligações de tipo similar para fixarem de modo libertável as almofadas de chumaceira, uma estrutura de suporte proporcionada com meios de ligação complementares. Na sua outra extremidade, a estrutura de suporte pode incluir roscas ou ligações similares para fixar de
72 689 KMC-012 -9-modo libertável a estrutura de suporte a uma ligação complementar proporcionada no suporte para auxiliar na montagem e desmontagem da chumaceira. A superfície de almofada que apoia a porção de almofada pode também ser revestida com um material separado, tal como borracha endurecida ou a superfície pode ter uma inserção de almofada separado de um material de alto rendimento tal como carboneto de silício. Como um resultado da construção modular de almofadas de chumaceira individuais pode ser conseguida normalização aumentada; as partes normalizadas podem ser utilizadas para variar as características de actuação de qualquer almofada de chumaceira particular por exemplo, utilizando diferentes combinações de porções de suporte de almofada de chumaceira normalizadas e porções de almofada de chumaceira. Quase todas as formas de almofada de chumaceira podem ser utilizadas, e é possível utilizar um anel de almofada de chumaceira contínuo em vez de almofadas de chumaceira discretas. Também, as partes normalizadas podem ter formas que são muito mais fáceis de fabricar, a utilização de partes normalizadas torna também mais fácil variar a actuação para ir de encontro aos requisitos do cliente. Além disso a construção modular reduz o custo das almofadas de chumaceira uma vez que os materiais caros de alto rendimento apenas precisam de ser utilizado quando necessário em vez de através de toda a almofada.
De acordo com outros aspectos do presente invento a porção de suporte da almofada de chumaceira pode incluir uma estrutura de suporte modificada, na qual a porção de suporte primária é montada numa membrana contínua, a qual pode ser perfurada não simetricamente, para proporcionar carga prévia ou pressão numa direcção predeterminada. A porção de suporte primária pode ser ela própria simplificada de modo a compreender uma viga única relativamente rígida ou componente tipo tubo que é cortado por baixo e/ou cortado por cima de modo que em carga, roda numa direcção predeterminada. Adicionalmente as perfurações ou aberturas formadas na membrana para pressionarem a almofada de chumaceira numa direcção predeterminada podem também funcionar como aberturas de localização para receberem um pino de localização, montando no suporte, de modo a posicionar
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precisamente a almofada de chumaceira em relação ao suporte. Esta almofada de chumaceira aperfeiçoada é mais fácil de fabricas em grandes quantidades do que a almofada de chumaceira tipo banqueta relativamente complexa descrita na minha patente anterior.
De acordo com uma outra concretização, a porção de suporte primária da estrutura de suporte pode ser troncónica. Uma tal construção é mais fácil de fabricar e mais durável que as almofadas com uma construção tipo ligamento. A porção de suporte primária tipo tronco de cone torna a almofada mais rígida. Assim, esta construção é bem adequada para aplicações com grandes cargas. 0 presente invento refere-se também a almofadas de chumaceira utilizando almofadas sólidas sem deflexão, tais como as almofadas tipo moeda. Essas almofadas podem ser formadas de um material inteligente, para lhes permitir mudar de forma ou tamanho para ajustarem a formação de cunha. As almofadas sem deflexão são montadas em suportes, os quais incluem superfícies de suporte de almofada montadas em viga de modo que, apesar da própria almofada não deflectir a superfície na qual a mesma é suportada deflecte para ajustar a atitude de superfície de almofada para a formação de cunha adequada. 0 presente invento refere-se também à utilização desses suportes flexíveis para suportarem quaisquer das almofadas de chumaceira do presente invento. 0 presente invento refere-se também a uma construção de chumaceira modular em cauda de andorinha, na qual o suporte é formado com ranhuras em cauda de andorinha e as almofadas de chumaceira têm porções em cauda de andorinha complementares de modo que as almofadas de chumaceira podem ser bloqueadas de modo libertável no suporte. As almofadas de chumaceira incluem uma porção de almofada e uma porção de suporte, tendo uma porção em cauda de andorinha. A porção de suporte de almofada e/ou o suporte proporciona suporte flexível da porção de almofada de chumaceira. Geralmente, a construção em cauda de andorinha é
72 689 KMC-012 -11 bastante adequada para chumaceira radiais ou de casquilho. O presente invento refere-se também a uma chumaceira de modos múltiplos que opera optimamente sob dois ou mais conjuntos distintos de condições operação, isto é, modos de operação. Isso é feito, proporcionando dois ou mais tipos de almofadas de chumaceira no suporte. Por exemplo um conjunto de almofadas seria projectado para suportar carga baixa de alta velocidade e o outro conjunto de almofadas seria projectado para suportar carga baixa de alta velocidade. As almofadas de cada corpo são distribuídas regularmente em torno da circunferência do suporte (espaçadas circunferencialmente). Numa construção as almofadas projectadas para suportarem carga baixa estão ligeiramente mais próximas da porção do veio a ser suportado de modo que, em cargas baixas, apenas operam estas almofadas para suportarem o veio. Sob cargas mais altas estas almofadas são deflectidas para fora do veio e um outro grupo de almofadas que suportam o veio. Uma forma de conseguir um tal efeito é montando as almofadas de carga baixa numa viga flexível ou porção de suporte de membrana de suporte que deflecte sob cargas mais altas. Alternativamente a estrutura de suporte de almofada pode ser ela própria projectada para deflectir como desejado. Deste modo a chumaceira pode suportar um veio optimamente em dois três ou mais conjuntos de condições de operação. 0 presente invento refere-se também a construções de chumaceira que são controláveis activa ou dinamicamente. 0 invento refere-se também à utilização dos chamados materiais inteligentes em chumaceiras para controlo activo ou dinâmico da formação de cunha. Uma estrutura de chumaceira inteligente combina três tipos de componentes, tendo cada um deles uma função especifica. 0 primeiro componente é um componente estrutural que o núcleo da almofada de chumaceira. 0 componente estrutural é formado de um material estrutural tal como aço, prose, alumínio, cerâmica, plástico ou compósitos de baixo peso. este componente forma a estrutura ou esqueleto do suporte de chumaceira. 0 segundo componente é um componente
72 689 KMC-012 -12-detector. Este componente é formado de um materiar feito especialmente para detectar e monitorizar alterações e condições tais como a temperatura, a pressão etc, que são indicativos da qualidade de cunha hidrodinâmica. Materiais capazes de executarem estas funções incluem materiais pieseléctricos tais como quartzo e certos polímeros e TERFENOL. 0 terceiro componente da chamada chumaceira inteligente é um componente actuador. 0 componente actuador expande-se ou contrai-se ou muda a sua rigidez para optimizar uma formação de cunha. Os materiais capazes de fazem isto incluem materiais pieseléctricos, fluídos electro-reológicos (ER) que mudam a viscosidade na presença de fluídos eléctricos (de tal modo que os mesmos podem mudar rapidamente de líquidos de escoamento livre para pseudo-sólidos dependendo da potência de campo eléctrico oferecendo por isso uma rigidez selectiva e ligas de terras rasas magneto-restritoras tais como TERFENOL que produzem mudanças dimensionais grandes com dispostos a um ponto magnético.
Como notado atrás, os materiais inteligentes que podem ser utilizados incluem materiais pieseléctricos, fluídos electro-reológicos (ER). Tais materiais são materiais electrocerâmicos que são capazes de detectar mudanças ambientais (tal como pressão e mudanças químicas) e moverem-se ou suportarem algumas outras mudanças físicas em resposta às mudanças detectadas. Por exemplo, têm sido desenvolvidos dispositivos à base de chumbo e zircónio , titânio que estão em conformidade tipo borracha em resposta à pressão. Deste modo, uma dispositivo cerâmico intrinsecamente duro pode ser feito para absorver em vez de deflector vibração.
Outros materiais úteis são os chamados metais como memória de ligas que mudam de uma forma para uma forma anterior quando aquecidas para além de um ponto chamado temperatura de transição. Tais materiais com memória de forma podem ser utilizados em materiais compósitos de modo que quando a temperatura muda e as ligas retidas tentam reassumir a sua forma anterior, o compósito envolvente resiste aos movimentos internos. Por sua vez, esta resistência muda propriedades mecânicas do compósito tais como a sua rigidez e as frequências às quais o mesmo pode vibrar. 0
72 689 KMC-012 -13- metal com memória de forma melhor conhecido é uma liga e titânio conhecida como nitinol. 0 componente estrutural da chumaceiras dinâmicas ou controladas activamente o presente invento é similar ao das outras chumaceira e almofadas de chumaceiras aqui descritas. No entanto, os componente sensor e actuador são proporcionados de modo a permitirem controlo activo das características de deflexão e/ou forma das almofadas de chumaceira estrutura de apoio e/ou estrutura de suporte. Num exemplo os componente sensor e actuador são utilizados numa disposição de realimentação em que as condições físicas detectadas pelo sensor são utilizadas para controlar o actuador. Por exemplo, os componentes sensor e actuador podem ambos ser construídos em materiais inteligentes tais como um material pieseléctrico. 0 primeiro material pieseléctrico detecta a pressão e produz um sinal que é alimentado para um amplificador de realimentação. 0 amplificador de realimentação processa o impulso o sinal e envia uma tensão para o actuador fazem como o mesmo se expanda ou contraia. Quando o actuador se expande ou contrai o mesmo altera a condição de detectada até ser conseguida uma condição de equilíbrio. A chumaceiras do presente invento podem ser formadas de qualquer material adequado. A consideração primária é que a estrutura de suporte deve deflectir em vez de se deformar para permitir a formação de cunha adequada. Assim apesar da deformação ser aceitável e algumas vezes desejável a deflexão é principalmente base da formação de cunha apropriada.
Breve descrição dos desenhos A figura IA é um corte transversal e lateral de uma construção de chumaceira de impulso de acordo com o presente invento. A figura 1B é uma vista de topo parcial da construção de chumaceira da figura IA. A figura 1C é uma vista em perspectiva parcialmente cortada, -14- -14- KMC-012 ,.y. de uma construção de chumaceira de casquilho de acordo com o presente invento. A figura 1B é uma vista de extremidade parcial de uma chumaceira do tipo mostrado na figura 1C, com uma secção transversal destacada. A figura 2 é uma vista lateral de uma primeira almofada de chumaceira modular de acordo com o presente invento. A figura 3A é uma secção transversal de uma almofada de chumaceira modular montada num suporte. A figura 3B é uma secção transversal de uma outra almofada de chumaceira modular de acordo com o presente invento. A figura 30 é uma vista em perspectiva de um almofada de chumaceira com forma tronco-cónica ou troncónica de acordo com o presente invento. A figura 3D é uma vista lateral de uma almofada de chumaceira tronco-cónica da figura 3C com linhas de secção transversal ocultas indicadas a tracejado. A figura 3E é uma visita em perspectiva de uma outra almofada de chumaceira tronco-cónica de acordo com o presente invento. A figura 3F é uma secção transversal da almofada de chumaceira tronco-cónica da figura 3E. A figura 4A é uma secção transversal de uma almofada de chumaceira cilíndrica de acordo com o presente invento. A figura 4e é uma secção transversal de uma outra almofada de chumaceira cilíndrica de acordo com o presente invento. A figura 4C é uma secção transversal da almofada de
72 689 KMC-012 -15- -15- chumaceira da figura 4B ao longo das alinhas indicadas ria figura 4B com linhas ocultas indicadas a tracejado. A figura 4D é uma vista de fundo de uma outra almofada de chumaceira de acordo com o presente invento com linhas ocultas indicadas a tracejado. A figura 4F é uma secção transversal da almofada de chumaceira cilíndrica da figura 4D. A figura 5A é uma secção transversal de uma almofada de chumaceira tubular ou de acordo com o presente invento. A figura 5B é uma vista de fundo da almofada de chumaceira da figura 5A com linhas ocultas indicadas a tracejado.
As figura 5c é uma vista lateral da almofada de chumaceira das figuras 5A e 5B ao longo das linhas indicadas na figura 5B. A figura 5D é uma secção transversal de uma outra almofada de chumaceira tubular oca de acordo com o presente invento. A figura 5E é uma vista de fundo da almofada de chumaceira da figura 5D com linhas ocultas indicadas a tracejado. A figura 6A é uma vista de topo de um componente de suporte tendo partes localizadoras para posicionarem as almofadas de chumaceira. A figura 6B é uma secção transversal do componente de suporte da figura 5B ao longo das linhas indicadas nas linhas 6A. A figura 6C é uma vista de topo de componente de suporte da figura 6D. A figura 6D é uma secção transversal de um outro componente de suporte tendo uma saliência de localização. 72 689 KMC-012 -16-
A figura 7 é uma vista de topo mostrando uma disposição de almofadas de chumaceira num suporte de acordo com o presente invento. A figura 8 é uma vista de topo de uma outra disposição de almofadas de chumaceira de acordo com o presente invento. A figura 9A é uma vista de topo de uma chumaceira que inclui uma construção de almofada de chumaceira unitária, montada num suporte. A figura 9d é uma secção transversal lateral da chumaceira da figura 9A. A figura 10A é uma vista de topo de uma chumaceira que inclui uma construção de anel de chumaceira contínuo de acordo com o presente invento. A figura 10B é uma vista lateral da chumaceira da figura 10A. A figura 10C é uma vista esquemática da construção da figura 10A num estado em carga. A figura 10D é uma vista esquemática da construção da figura 10A deflectida em carga. A figura 11A é uma vista lateral da estrutura de apoio de almofada de chumaceira modular. A figura 11b é uma vista lateral de uma outra estrutura de apoio de almofada de chumaceira modular. A figura 12A é uma vista lateral em detalhe de uma ligação modular tipo parafuso. A figura 12B é uma vista lateral em detalhe de uma ligação
72 689 KMC-012 -17- modular tipo caneladuras de bloqueio. A figura 12C é uma vista de topo de ligação modular tipo caneladura de bloqueio da figura 12B. A figura 12D é uma secção transversal lateral de uma almofada de chumaceira modular com uma ligação tipo parafuso na qual a almofada de chumaceira tem um material diferente moldado numa base feita de um material diferente. A figura 12E é uma secção transversal lateral de um componente de estrutura de apoio de almofada de chumaceira troncónica modular. A figura 12F é uma vista lateral parcialmente cortada de uma componente de almofada de chumaceira modular, no qual é suportado um inserto de almofada na almofada de chumaceira. A figura 13A é uma secção transversal lateral de uma chumaceira que inclui um suporte e uma pluralidade de almofadas de chumaceira. A figura 13B é uma vista de fundo de uma das almofadas de chumaceira da chumaceira da figura 13A. A figura 14A é uma vista lateral com uma porção destacada de uma chumaceira que inclui um suporte montando em viga e uma pluralidade de almofadas de chumaceira tronco-cónicas. A figura 14B é uma vista em perspectiva da chumaceira da figura 14A. A figura 15A é uma vista lateral parcialmente destacada de uma chumaceira que inclui um suporte montado em viga que suporta uma pluralidade de almofadas de chumaceira. A figura 15B é uma vista em perspectiva da chumaceira das figuras 15A.
72 689 KMC-012 -18- A figura 16Δ é uma vista de topo de uma inclui um suporte montado em viga que suporta uma pluralidade das almofadas de chumaceira. A figura 16B é uma secção transversal da chumaceira da figura 16A. A figura 17A é uma secção transversal de uma chumaceira de módulos múltiplos de acordo com o presente invento. A figura 17B é uma vista de topo das chumaceira de módulos múltiplos da figura 17A. A figura 17C é uma vista de fundo da chumaceira de modos múltiplos da figura 17A. A figura 18A é uma secção transversal de uma outra chumaceira de módulos múltiplos de acordo com o presente invento. A figura 5 é uma vista de topo da chumaceira da figura 18A com passagens de fluido ocultas mostradas a tracejado. A figura 19A é uma vista de topo detalhada de uma porção de um suporte que inclui uma saliência de localização com condutores eléctricos incorporados. A figura 19B é uma vista perspectiva de uma almofada de chumaceira com condutores eléctricos incorporados os quais estão adaptados para serem montados no suporte da figura 19A. A figura 19B é uma secção transversal lateral de uma almofada de chumaceira destinada a ser aplicada numa almofada de chumaceira modular. A figura 19D é uma vista lateral parcialmente cortada de uma estrutura de suporte tendo rigidez ajustável de acordo com o presente invento. A figura 19E é uma secção transversal de um suporte tendo
72 689 KMC-012 -19- rigidez ajustável de acordo com o presente invento. A figura 19P é uma vista lateral parcialmente em secção de ima almofada de chumaceira tendo rigidez ajustável de acordo com o presente invento. A figura 20A é uma vista lateral da forma em cauda de andorinha de u chumaceira radial modular de acordo com o presente invento. A figura 20B é uma vista em perspectiva parcial de uma almofada de chumaceira para utilização na chumaceira da figura 20A. A figura 20C é uma vista lateral de uma almofada de chumaceira modificada. A figura 20B é uma vista lateral de uma outra almofada de chumaceira. A figura 20E é uma vista lateral de uma outra forma da almofada de chumaceira. A figura 21 é uma vista de topo de uma chumaceira de impulso de acordo com o presente invento tendo um suporte montando em viga com dois membros. A figura 22 é uma corte transversal lateral da chumaceira de impulso da figura 21. A figura 23 é uma vista de fundo da chumaceira da figura 21. A figura 23A é uma vista de fundo da chumaceira da figura 21. A figura 23(A) é uma vista de fundo de uma versão modificada da chumaceira da figura 21. 72 689 KMC-012
-20- , ?
A figura 24 é uma vista em perspectiva de um segmento da chumaceira da figura 21. A figura 25 é um corte transversal de uma outra chumaceira de acordo com o presente invento. A figura 26 é Toma secção transversal de uma outra chumaceira de acorro com o presente invento. A figura 27 é um corte transversal lateral de uma outra chumaceira, tendo uma construção de suporte montada em viga de acordo com o presente invento. A figura 28 é um corte transversal de topo da construção de chumaceira da figura 27. A figura 29 é um corte transversal lateral de uma outra construção de chumaceira tendo uma construção de suporte montada em viga de acordo com o presente invento. A figura 29a é um corte transversal de uma outra construção de impulso tendo um suporte montado em viga de acordo com o presente invento. A figura 29B é um corte transversal da chumaceira da figura 29A. A figura 30 é um corte transversal de topo da construção de chumaceira da figura 29. A figura 30A é uma vista de topo da chumaceira da figura 29A. A figura 30B é uma vista de fundo da chumaceira da figura 29A. A figura 31 é uma vista lateral de uma outra construção de chumaceira de casquilho em cauda de andorinha de acorro com o 72 689 KMC-012 21—
presente invento A figura 31A é um corte transversal radial de uma porção da chumaceira representada na figura 31. A figura 32 é uma vista lateral de uma outra construção de chumaceira de casquilho de acorro com o presente invento. A figura 32A é um corte transversal radial da chumaceira da figura 32. A figura 33 é uma vista lateral de uma outra construção de chumaceira de casquilho em cauda de andorinha de acordo com o presente invento. A figura 33A é uma vista detalhada de uma porção da periferia exterior da chumaceira da figura 33. A figura 33B é um corte transversal da chumaceira da figura 33. A figura 33C é um outro corte transversal da chumaceira da figura 33. A figura 34 é uma vista lateral de uma outra chumaceira de casquilho em cauda de andorinha de acordo com o presente invento. A figura 34A é uma vista em detalhe de uma porção da periferia exterior da chumaceira da figura 34. A figura 34B é um corte transversal da chumaceira da figura 34. A figura 34C é um outro corte transversal da chumaceira da figura 34. A figura 34D é um outro corte transversal da chumaceira da figura 34.
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-22- A figura 35 é uma vista lateral de uma chui lo suporte combinado radial e de impulso de acordo com o presente invento. A figura 35A é um corte transversal da chumaceira da figura 35. A figura 35B é um outro corte da chumaceira da figura 35.
Descricão detalhada dos desenhos
As figuras 1A-1D representam o ambiente geral do presente invento, nomeadamente chumaceiras hidrodinâmicas, de impulso ou casquilho que incluem um componente de suporte 10 tendo uma pluralidade de aberturas tais como perfurações formadas no mesmo e uma pluralidade de componentes de almofada de chumaceira 20 montados nas aberturas. As almofadas de chumaceira podem ser espaçadas circunferencialmente como indicado por exemplo, nas figuras 1B, 1C, 7-8, 16, 17B e 18B.
Através da explicação seguinte deverá ser mentido presente que qualquer das almofadas de chumaceiras aqui descritas são utilizáveis ou facilmente adaptáveis para utilização quer em chumaceiras de impulso quer de casquilho da maneira descrita genericamente nas figuras 1A-1D. Assim apesar de alguns casos, os exemplos específicos mostrarem almofadas de chumaceiras utilizadas numa construção de chumaceira de impulso, as almofadas de chumaceira são também utilizáveis numa construção de chumaceira radial. Assim, podem ser proporcionadas chumaceiras radiais com estruturas de suporte flexíveis exactamente da mesma maneira que chumaceiras de impulso. A formação de perfurações espaçadas circunferencialmente num suporte tipo discoidal anular tal como o mostrado nas figuras la e 1B é, naturalmente, uma questão simples. Por outro lado a formação de perfurações cilíndricas orientadas radialmente numa chumaceira de casquilho do tipo mostrado nas figuras 1C e 1D é algo mais problemático. 0 modo mais simples de proporcionar tais
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23 perfurações é formar as perfurações radialmente através dê^ todo o suporte 10. Em alguns casos isto pode não ser desejável. Em tais casos, pode ser utilizado um suporte de duas partes tal como o mostrado na figura 1D. Como mostrado na figura 1D, o suporte é formado a partir de dois componentes cilíndricos - um componente cilíndrico interior 10A e um componente cilíndrico exterior 10B. O componente cilíndrico interior 10A é formado com uma pluralidade de perfurações dirigidas radialmente, nas quais as almofadas podem ser montadas. O componente cilíndrico exterior 10B é contínuo de modo a constituir apoio o suporte das almofadas de chumaceira e proporcionar uma superfície exterior contínua. Os dois componentes cilíndricos 10A, 10B são fixos entre si de modo a operarem como uma unidade. Dever-se-á notar que a figura 1D representa uma nova almofada de chumaceira tubular oca com um inserto de almofada separado PI. Estes são explicados em maior detalhe adiante. A figura 2 representa uma construção de almofada de chumaceira modificada, de acordo com um aspecto do presente invento. A almofada de chumaceira inclui geralmente uma porção de almofadas 23 e uma porção de suporte 27. A porção de almofada 23 inclui uma superfície de almofada 23s. A porção de suporte 27 da almofada de chumaceiras 20 inclui, pelo menos, uma porção de suporte primária 271, uma porção de suporte secundária 272 e uma porção de suporte terciária 272. A porção de suporte primária inclui uma pluralidade de membros inclinados 271 que convergem para um ponto acima da superfície de almofada e tendo uma forma complexa formada a partir de uma secção tronco-cónica ou troncónica oca, uma porção de suporte secundária prolongando-se para fora 272 e uma porção de suporte terciária com membros de lingueta 273. Esta almofada de chumaceira é geralmente similar à almofada de chumaceira descrita na patente US. n2 4 676 668. No entanto, a almofada 20 na figura 2 é formada com uma rosca 40 na sua extremidade inferior. Como detalhado adiante, a previsão de uma tal rosca permite à almofada ser fixada de modo libertável dentro do suporte o que é vantajoso em alguns casos.
As figuras 3A-3F representam outras formas de construção de 72 689 KMC-012 -24-
almofada de chumaceira com forma tronco-cónica ou troncónica. A figura 3A mostra em corte transversal, uma almofada de chumaceira do tipo mostrado na figura 2 montado num suporte 10. A almofada de chumaceira inclui uma porção de almofadas 23 e uma porção de suporte 27, que suporta a porção de almofada de deflexão em carga. No exemplo representado, a porção de suporte inclui uma porção de suporte primária 271 compreendendo uma pluralidade de vigas inclinadas ou ligamentos formados a partir de um corpo tronco-cónico. Os membros ou ligas são inclinados para um ponto localizado acima da superfície de almofada. A porção de suporte 27 compreende adicionalmente uma porção de suporte secundária com membrana anular 272, e uma porção de suporte terciária de membro de lingueta 273. A almofada de chumaceira 20 é fixada de modo libertável no suporte 10 por roscas 40 formadas na extremidade inferior da almofada de chumaceira, de uma maneira similar a porção de almofada de chumaceira da almofada de chumaceira é fica de modo libertável à estrutura de suporte 27 por roscas 30, formadas na porção superior da estrutura de suporte 27.. A almofada de chumaceira da figura 3B é similar à da figura 3A com algumas excepções. Primeiro, é utilizado um poste de ligação 30, tendo roscas para proporcionar a ligação libertável entre a porção de almofada 23 e estrutura de suporte 27. Segundo as porções de suporte secundária e terciária 272 e 273 não têm flexibilidade relativa entre si isto é, as mesmas são fornadas como parte do ou membro de lingueta unitário.
As figuras 3C e 3D representam uma outra forma de almofada tronco-cónica 20. Esta almofada difere das almofadas das figuras 2, 3a e 3B devido à porção de suporte primária 271 ser um componente com forma tronco-cónica oca contínua 271 em vez de uma pluralidade de vigas ou ligamentos formados entre si de um tal componente. Um forma tronco-cónica contínua que forma a porção de suporte primária 271 afunila para um ponto localizado na superfície acima da porção de almofada 23. A porção de suporte primária tronco-cónica 271 é também suportada numa porção de -25- KMC-012 membro de lingueta simples 273. A construção contínua da porção de suporte primária 271, bem como da porção de membro de lingueta rígida 273 torna esta almofada de chumaceira significativamente mais rígida do que as almofadas de chumaceira das figuras 2, 3A e 3B. Uma tal almofada rígida seria geralmente utilizada em aplicações de carga elevada. Apesar de não especificamente mostrada, dever-se-á apreciar que a porção de almofada de chumaceira 23 podia ser formada quer integralmente quer separadamente da porção de suporte 27. 0 membro de lingueta ou porção de suporte terciária 273 podia ter meios de ligação tais como uma rosca de parafuso formada na mesma.
As figuras 3E e 3F mostram uma outra almofada de chumaceira com forma tronco-cónica de acordo com o presente invento. Esta almofada de chumaceira é similar à das figuras 3C e 3D excepto que a mesma inclui uma porção de suporte secundária 272 com a forma de uma membrana contínua. Como detalhado adiante, a membrana pode ser dividida numa pluralidade de vigas proporcionando aberturas na mesma. Proporcionando a membrana ou outra porção de suporte secundária 272 proporciona à estrutura de suporte 27 flexibilidade acrescida particularmente na direcção vertical, de modo que a almofada de chumaceira das figuras 3E e 3M é mais flexível do que a das figuras 3C e 3D.
Deve-se notar que qualquer das configurações de almofada de chumaceira descrita aqui pode, se desejado ser utilizada como parte de uma disposição modular. Isto é conseguido, por exemplo da formação da porção de almofada e da estrutura de suporte com peças separadas ligáveis e/ou proporcionando meios para fixarem de modo libertável a estrutura de apoio ao suporte.
Como se notou acima, um aspecto do presente invento reside na construção modular da chumaceiras. Especificamente, para qualquer das almofadas de chumaceira aqui descritas a porção de almofada 23 pode ser formada separadamente da porção de suporte 27 e munida com uma ligação que coopera com uma ligação complementar na porção de suporte para fixar de modo libertável ou não libertável a porção de almofada à porção de suporte -26-
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durante o fabrico para formar uma almofada de chumaceira. Na concretização formada na figura 3A, a ligação tem a firma de uma rosca 30 formada na extremidade superior da porção de suporte de almofada. Uma perfuração roscada complementar ou porção de recepção de parafuso é formada na porção de almofada 23. Assim a porção de almofada 23 pode ser enroscada de modo libertável na porção de suporte 27 para formar uma almofada de chumaceira completa. Naturalmente quaisquer ligações complementares conhecidas podem ser empregues para ligarem a porção de almofada à porção de suporte. De facto, algumas almofadas de chumaceira em cauda de andorinha tais como as mostradas por exemplo, nas figuras 20A-E e nas figuras 31 e 32 podiam apenas utilizar ligações não rotativas tais como ligações à pressão; as ligações tipo parafuso seriam inaceitáveis. Além disso almofada pode ser quer fixada de modo libertável, isto é de uma maneira que permite a libertação repetida e a nova fixação de uma maneira normal quer fixada não libertavelmente à porção de almofada. Por exemplo a porção de almofada pode ser encaixada à pressão na porção de suporte; a porção de almofada pode ser bloqueada de modo excêntrico na porção de suporte (não libertável); a porção de almofada pode ser enxertada na porção de suporte (libertável); a porção de almofada pode ser encaixada à pressão na porção de almofada (geralmente não libertável). Quando a desejada uma porção de almofada for polimérica ou de borracha a mesma pode ser moldada ou formada de outro modo na estrutura de suporte. Exemplos de ligações são mostrados nas figuras 12A-12M e explicadas adiante. A formação da porção de almofada e da porção de suporte separadamente oferece vantagens consideráveis em relação às construções unitárias conhecidas anteriormente. Por exemplo, as diferentes porção de almofada podem ser associadas com qualquer porção de suporte particular, de modo que podem ser combinadas porções de almofada normalizadas e porções de suporte normalizadas para proporcionarem uma ampla variedade de almofadas de chumaceira adequadas para utilização em numerosas aplicações. Assim, proporcionando-se um, número x predeterminado de porções de almofadas de chumaceira normalizadas e um número 72 689 KMC-012 -27-
predeterminado Y de porções de suporte normalizadas, X vezes Y variações de chumaceira podem ser construídas. Consequentemente, pode ser obtida virtualmente qualquer característica de actuação desejada. A versatilidade da disposição modular pode ser aumentada adicionalmente através da utilização de suportes montados em viga tipo mola como explicado adiante.
As porções de almofada normalizadas e as porções de suporte podem variar de acordo com a forma, material, dimensão para produzirem as características de actuação desejadas. Por exemplo as almofadas podem ser formadas por materiais poliméricos, metal, cerâmica ou compósitos. Como explicado em detalhe adiante qualquer ou todas as almofadas estrutura de apoio e suporte podem ter uma estrutura inerte "inteligente" tal que a almofada se ajusta ela própria em resposta às condições efectivas e estes componentes podem também ter estruturas dinâmicas controláveis activamente. A forma das almofadas será normalmente indicada por considerações de fabrico e actuação. Tipicamente foram usadas as formas mostradas nas figuras 7-10. No entanto o fabrico de qualquer forma é tornado mais fácil quando as almofadas são formadas separadamente. Por exemplo as almofadas podem ser estampadas ou moldadas mesmo quando toda a chumaceira possa não ser moldada.
Naturalmente a dimensão da almofada afecta a sua flexibilidade e consequentemente a sua actuação. Geralmente, é preferível ter uma superfície de chumaceira quase contínua. Por tanto, é normalmente desejável dimensionar as almofadas de modo que quando a chumaceira é montada, as almofadas estejam quase e em contacto.
De acordo com um outro aspecto do presente invento, a estrutura de suporte de almofada 27 pode incluir também uma ligação 40 na sua extremidade inferior para permitir à almofada de chumaceira 20 ser fixada de modo libertável ao suporte 10 através de uma ligação complementar formada no suporte. Na concretização representada na figura 2A, é formada uma rosca na periferia exterior da porção de suporte terciária 273 e são
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formadas perfurações de recepção complementarmente roscadas de suporte. Em virtude desta construção, as almofadas de chumaceira podem ser facilmente roscadas no suporte 10 para facilitar a montagem. Além disso, se ocorrer uma avaria das almofadas de chumaceira o suporte 10, que é significativamente mais maciço e caro em termos de custo de material do que as almofadas de chumaceira, pode ser salvaguardado. As almofadas de chumaceira têm sido até agora encaixadas à pressão no suporte.
Naturalmente, quaisquer formas conhecidas de ligações complementares podem ser utilizadas para fixarem as almofadas de chumaceira 20 ao suporte 10. Exemplos de ligações alternativas são mostrados nas figura 12 (A) - 12(C) e a construção em cauda de andorinha da figura 20A e seguintes e são explicadas adiante. No entanto como se notou atrás, as ligações complementares que são selectivamente libertáveis tais como as roscas representadas, oferecem vantagens, entre outras coisas por permitirem a normalização.
As figuras 4A-4E representam construções de almofada de chumaceira, nas quais a porção de suporte primária 371 é essencialmente um componente cilíndrico ou de pedestal único rígido. Para simplificar sua representação, a almofadas de chumaceira são mostradas como complemento unitários. Naturalmente as almofadas podem ter porções de almofada separadas e porções de suporte e incluem roscas ou outros meios para facilitarem, a sua fixação ao suporte. No exemplo mostrado na figura 4a a porção de suporte secundária 372 é uma membrana dividida por aberturas 372o em vigas e a porção de suporte terciária 373 é ima flange emular contínua. A almofada de chumaceira inclui também uma porção de almofada de chumaceira 330 que pode ser formada inteiramente (como mostrado) ou separadamente no estilo modular descrito atrás. Esta construção é mais simples do que a construção anteriormente mencionada devido à relativa simplicidade da porção de suporte primária. 0 componente de suporte primário 371 funciona como um suporte tipo eixo. Para aumentar o efeito do eixo, o pedestal e a membrana são cortados por baixo, prolongando (como por exemplo por fresagem) perfurações 3720 através da
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membrana e parcialmente através do pedestal. Alternativamente ou adicionalmente o pedestal pode ser cortado formando uma ranhura no pedestal como mostrado na figura 40. Como notado atrás, a previsão de orifícios através da membrana 372 divide a membrana em porções de viga. A natureza não simétrica do corte 37IV provoca que o pedestal 371 (e, portanto a porção de almofada 330) balance em torno do eixo r que é transversal ao eixo maior das almofadas de chumaceira N; o eixo maior é definido como o eixo longitudinal da almofada de chumaceira que no caso de uma almofada de chumaceira montada numa perfuração num suporte, corresponde tipicamente a um eixo que é transversal ou plano da superfície de almofada de chumaceira (não carregada) eixo que passa através do centro da perfuração e do centro geométrico da superfície de almofada de chumaceira. A divisão da membrana contínua 372 torna possível pressionar a almofada de chumaceira numa direcção predeterminada. Especificamente a almofada de chumaceira pode ser pressionada numa direcção predeterminada proporcionando aberturas não simétricas 372o na membrana ou porção de suporte secundária 372. Mesmo quando, proporcionando aberturas não simétricas ou outras características estruturais, uma estrutura de apoio de chumaceira é realizada de modo a ser mais flexível numa direcção do que n outra direcção é pressionada na direcção de maior flexibilidade. Em virtude da construção representada a almofada de chumaceira 20 tende a deflectir mais facilmente em torno do eixo F do que em torno de qualquer outro eixo que seja transversal a R. Tanto as aberturas cortadas como não simétricas pressionam assim a almofada de chumaceira numa direcção predeterminada. Para assegurar o posicionamento adequado das almofadas pressionadas no suporte podem ser utilizados meios de localização do tipo explicado adiante.
As figuras 3B e 4C mostram uma vista lateral em corte transversal de uma almofada de chumaceira, tendo uma construção similar à da almofada de chumaceira da figura 4A excepto que a porção de suporte secundária 372 tem uma membrana contínua e o corte inferior 37lv é proporcionado formando uma ranhura no pedestal 371. Como notado atrás, devido ao corte inferior 371v, a chumaceira tende a oscilar em torno de um eixo predeterminado R. 72 689 KMC-012 j Ύ
-30- A carga não simétrica resultante provoca que a porção de almofada 330 deflicta para baixo sob a carga na direcção indicada pela seta D.
Naturalmente, são possíveis muitas modificações desta construção de suporte de almofada. Por exemplo, a porção de suporte de membrana 372 pode ser munida com aberturas para proporcionar flexibilidade adicional à membrana; tais aberturas podem ser proporcionadas não simetricamente para pressionarem a almofada de chumaceira. Também, a porção de suporte terciária contínua 373 pode ser dividida num certo número de porções de viga circunferenciais para proporcionarem flexibilidade adicional à estrutura de suporte, pressionar a estrutura de suporte numa direcção predeterminada e/ou tornar possível posicionar precisamente a almofada, como explicado abaixo.
As figuras 4D e 4E representam uma outra estrutura de apoio de almofada cilíndrica. Esta construção combina as características estruturais da almofada de chumaceira mostrada na figura 4A e a almofada de chumaceira mostrada na figura 4D e 4E. Especificamente, a porção de suporte primária 371 é cortada verticalmente por duas ranhuras ou rasgos 371v e é cortada pelas aberturas 372o que se prolongam através da parte de suporte secundária 372. Como é evidente, tanto da figura 4d como da figura 4E um dos rasgos 371v corta mais fundo para dentro do pedestal 371 do que o outro rasgo. Esta disposição de rasgo não simétrica provoca que a almofada seja comprimida (isto é tenha uma tendência para deflectir) para o lado com o rasgo mais profundo. Como um resultado desta construção, a porção de suporte primária é comprimida de modo a deflectir ou balançar em torno de dois eixos. Uma vez que o corte 371v e as aberturas são paralelos estes eixos são também paralelos. Naturalmente, a orientação ou as dimensões de qualquer dos cortes ou aberturas proporcionados na estrutura de suporte podiam ser variados para alterar as características de deflexão de suporte de almofada 37. A figura 4D é uma vista de fundo da construção de suporte de almofada de chumaceira da figura 4E. Uma vista de fundo da
72 689 KMC-012 31 construção de suporte da figura 4A seria bastante similar lhas nao incluiria as linhas a tracejado indicando os rasgos 371v. Como mostrado na figura 4D, as aberturas 372o na membrana 372 são dispostas simetricamente de modo que a membrana é igualmente pre-pressionada. Evidentemente, a membrana pode ser munida com aberturas adicionais para compressão não simétrica da estrutura de apoio da maneira descrita abaixo com referência à figura 5B.
Deve-se ser apreciado que, as construções de almofada de chumaceira mostradas nas figuras 4A-4E são representativas de características estruturais que podem ser indicadas numa almofada de chumaceira cilíndrica para atingir os resultados desejados. Existe, evidentemente, numerosas variações e coligações possíveis destas características que estruturais. Por exemplo, numa construção tal como a mostrada na figura 4E que inclui uma pluralidade de rasgos de cortados na porção de suporte primária tipo pedestal tipo 351, os rasgos podem ser desviados um em relação aos outros ou não complanares para alterar bem as características de deflexão. De modo similar, as aberturas 372 fornadas na membrana podem ser prolongadas para a porção de suporte primária, como mostrado nas figuras 4a e 4E para qualquer altura desejada ou podem ser formadas apensa na porção de suporte secundária 372 para alterarem as características de deflexão. Adicionalmente, as aberturas podem ser fornadas de modo não simétrico e qualquer número de aberturas pode ser proporcionado. Finalmente, como mencionado atrás a porção de suporte terciária 373 pode ser dividida em segmentos tipo viga ou de outro modo modificada para alterar as suas características de deflexão.
Conceptualmente o projecto de qualquer das almofadas de chumaceira do presente invento é baseado na adição e/ou remoção do material de porções seleccionadas da estrutura de suporte, de modo a alterar as características de deflexão da almofada de chumaceira. Deste modo as almofadas de chumaceira podem ser vistas como uma peça de uma massa a partir da qual o material é retirado ou adicionado em áreas seleccionadas para aumentar ou diminuir a rigidez da estrutura de apoio para se conseguir a deflexão desejada nas condições de projecto. Como explicado em 72 689 KMC-012 -32-
detalhe adiante, o suporte pode também ser indicado deste modo.
As figuras 5A-5E representam uma construção de almofada de chumaceira tendo uma estrutura de apoio tubular. Uma tal primeira construção é representada nas figuras 5A-5C. esta construção é geralmente similar à mostrada na figura 4A, em que a almofada de chumaceira inclui uma porção de almofada 330, a porção de suporte secundária 372 compreende um componente tipo membrana que pode ou não ser proporcionado com aberturas) e a porção de suporte terciária 33 compreende uma flange anular contínua. A estrutura de apoio das almofadas 5A-5C difere da da figura 4A, em que a porção de suporte primária 371 tem uma perfuração central 371c formada na mesma de modo que a porção de suporte primária é formada como um pedestal oco tipo tubo cilíndrico. Na concretização representada na figura 5A, a parede anular do pedestal oco é relativamente espessa e bastante rígida. Para proporcionar flexibilidade a esta porção de suporte primária, são formadas aberturas cortes por baixo ou cortes por cima na parede anular. NA concretização representada isto é conseguido prolongando a aberturas 372o formadas na membrana 372 através de uma porção da parede, de modo a cortar por baixo uma porção de parede como se vê melhor na figura 5A. Devido a este corte por baixo a porção de suporte primária tende a deflectir na direcção do corte por baixo. Evidentemente a porção de suporte primária 371, podia ser pressionada de outros modos tais como, por exemplo, por corte por baixo da parede de uma maneira similar à representada na figura 4E. A figura 5C mostra uma vista lateral da chumaceira da figura 5A. A vista é pela linha do eixo R em torno do qual a porção de suporte primária tende a deflectir.
Como se vê melhor na figura 5B, a membrana da porção de suporte secundária 372 está munida com aberturas adicionais 372p, as quais estão dispostas não simetricamente em relação aos eixo maior da almofada de chumaceira. Devido à disposição não simétrica destas aberturas e portanto a segunda porção de suporte 372 é mais flexível nesta direcção. Consequentemente toda a 72 689 KMC-012 -33
estrutura de apoio é previamente premida na direcção da maior flexibilidade da membrana isto é, a direcção na qual as aberturas adicionais 372p estão dispostas. A previsão de aberturas adicionais tais como as mostradas em 372p podem ter a função adicional de receber pinos de localização formados no componente de suporte de modo a posicionarem com precisão uma almofada previamente pressionada com o componente de suporte como descrito adiante.
As figuras 5D e 5E representam uma almofada de chumaceira tubular oca modificada de acordo com o presente invento. Como a almofada de chumaceira mostrada nas figuras 5A, 5C, esta almofada de chumaceira inclui uma porção de suporte primária tubular e oca 371, uma porção de suporte secundária tipo membrana 372 e uma porção de suporte terciária circunferencial 373. No entanto a almofada de chumaceira é mostrada nas figuras 5D-5E tem uma porção de suporte primária muito mais fina 371. Portanto, esta porção é muito mais fina. Adicionalmente, as aberturas 372o formadas na membrana 372 prolongam-se completamente a através da membrana 371 e prolongam-se para cima para a porção de almofada 330. Consequentemente as aberturas 372 dividem a porção de apoio primária 371 para uma pluralidade de vigas formadas a partir de uma forma tubular. Adicionalmente na concretização representada, as aberturas 372o são não simétricas desde que para premir a porção de suporte primária para a direcção na qual as aberturas 372o são proporcionadas. Devia ser notado que as aberturas 372o podiam ser omitidas ou terem uma forma diferente e que as características estruturais adicionais dessas aberturas e rasgos podiam ser proporcionados para alterarem as características de deflexão da chumaceira. A figura 5D representa também esquematicamente as características de deflexão das almofadas de chumaceira mostradas nas figuras 5D-5E. Especificamente quando uma força é aplicada na direcção indicada pela seta S na figura 5d uma extremidade da estrutura de apoio é levantada ascendentemente por um momento positivo (+M) e o lado oposto é empurrado para baixo por um momento negativo (-M). Isto provoca que a almofada deflicta de
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-34-modo que é formada uma cunha hidrodinâmica entre a superfície da almofada e a porção de veio que é suportada. A construção de almofada de chumaceira modificada representada nas figuras 4A-4E e 5A-5E pode ser formada por componentes modulares de uma maneira representada relativamente às figuras 2 e 3, nomeadamente proporcionando uma porção de almofada de chumaceira separada e porção de suporte e ligações complementares para fixar de modo libertável a porção de almofada à porção de suporte e/ou a almofada de chumaceira no suporte. No entanto isto não é necessário particularmente para as almofadas de chumaceira que são fáceis de formar integralmente.
De acordo com um outro aspecto do presente invento, a porção de suporte 10 da chumaceira pode ser formada de modo a proporcionar um suporte deflectível ou deflectido para as almofadas de chumaceira 20. Essencialmente, isto envolve proporcionar caracteristicas estruturais (vigas, membranas e semelhantes) na estrutura de suporte de modo que o suporte opera como um suporte flexível. A figura 13A representa uma estrutura de suporte flexível relativamente simples 10. o suporte 10 é formado com ranhuras interiores prolongando-se radialmente de modo a dividir o suporte numa secção de suporte de almofada 105, uma porção de suporte primária relativamente estreita de contínua 106 e uma porção de suporte secundária 107. A porção de suporte secundária nesta concretização é simplesmente uma base achatada, o suporte é relativamente rígido e não proporciona qualquer flexibilidade na direcção vertical. No entanto proporcionando ranhuras prolongando-se radialmente permite-se alguma flexibilidade de articulação da porção de suporte de almofada 105. A figura 13A representa também a utilização de um poste de localização 102 como explicado adiante para posicionar exactamente a almofada de chumaceira 20. A figura 13B mostra uma vista de fundo da almofada de chumaceira 20 suportada na chumaceira da figura 13A. Como 72 689 KMC-012 -35-
mostrado na mesma, a porção de suporte terciária da almofada de chumaceira, inclui uma porção de manga 373s que pode ser montada sobre o poste de localização 102 para posicionar exactamente a almofada de chumaceira 20. A almofada de chumaceira 20 é por outro lado similar às mostradas nas figuras 5A-5E. Naturalmente outros tipos de almofada de chumaceiras podem ser utilizados com o tipo de suporte mostrado na figura 13A.
As figuras 14A e 14B representam uma construção de chumaceira que inclui um suporte relativamente flexível 10. Especificamente o suporte 10 inclui uma porção de suporte de chumaceira em cantilever 105 que inclui uma superfície de suporte de almofada 105a e uma viga periférica exterior contínua 105b que proporciona um suporte em, cantilever à superfície de suporte 105a e uma superfície circunferencial prolongando-se radialmente para dentro 105c, que está em cantilever a partir da porção de suporte primária 106. A porção de suporte primária 106 é, por sua vez suportada numa porção de suporte secundária tipo membrana 107, que é suportada em dois membros circunferenciais 108. Esta construção proporciona um suporte tipo mola às almofadas de chumaceira 20 devido à flexibilidade da porção de suporta secundária 107 e ao suporte em cantilever e à construção da superfície de suporte de almofada 105. A chumaceira mostrada nas figuras 14A e 14B inclui almofadas de chumaceiras troncónicas 20 geralmente similares às descritas atrás em ligação com as figuras 3C e 3D. No entanto a figura 14A mostra a possibilidade de utilização de uma porção de almofada 23 que é composta por um componente de base estrutural 232 tendo uma porção de material diferente tal como uma capa de material de chumaceira de borracha endurecida polimérico ou outro sintético moldado ou formado sobre a mesma doutro modo. Evidentemente quaisquer das almofadas aqui descritas podia ser usada com este tipo de suporte.
As figuras 15A e 15B representam uma outra construção de suporte flexível de acordo com o presente invento. Neste caso as porções de suporte primária e secundária 106 e 107 são similares
72 689 KMC-012 às mostradas na figura 13A. No almofada 105 tem uma construção em cantilever dupla, que inclui uma superfície de suporte 105A montada numa viga circunferencial radialmente interior 105b, que está em cantilever numa superfície circunferencial 105c, quem por sua vez é suportada numa viga circunferencial 105d, que está em cantilever numa superfície circunferencial 105e. Esta construção proporciona à porção de suporte de almofada uma grande flexibilidade da direcção vertical. Para proporcionar flexibilidade adicional uma porção de suporte secundária 107 podia ser montada em vigas circunferenciais como com a da chumaceira das figuras 14A e 14B.
As almofadas de chumaceira 20 montadas no suporte flexível das figuras 15A e 15B são simplesmente almofadas achatadas tipo moeda. Estas almofadas podem ser formadas por qualquer material adequado de alto rendimento, tal como carboneto de silício, bronze, aço, ou materiais poliméricos. Adicionalmente de acordo com um outro aspecto do presente invento, detalhado abaixo as almofadas 20 podem ser formadas dos chamados materiais inteligentes capazes de responderem a condições de operação detectadas. Evidentemente, qualquer das outras almofadas de chumaceira do presente invento podia ser utilizada com este tipo de suporte se desejado.
As figuras 16A e 16B representam uma construção de suporte montada em viga de acordo com o presente invento. Esta construção difere das construções de suporte flexível anteriormente descritas porque as almofadas de chumaceira 20 são suportadas em superfícies de suporte de almofada individuais discretas 105. Cada uma das superfícies de suporte de almofada 105 é suportada numa estrutura de apoio que inclui uma porção de suporte primária 106, uma porção de suporte secundária 107 e uma porção de suporte terciária 108. Na concretização representada a porção de suporte primária 106 é uma viga simples prolongando-se verticalmente a porção de suporte secundária é um componente tipo membrana e a porção de suporte terciária 108 é formada como duas vigas circunferenciais contínuas. Novamente são representadas almofadas de tipo moeda. Naturalmente podem ser utilizados outros tipos de 72 689 KMC-012
-37-almofadas.
Existem numerosas disposições possíveis para a estrutura de suporte, particularmente quando as almofadas de chumaceira são para ser montadas em superfícies de suporte de almofada discretas. Exemplos de outras formas de suporte de chumaceira de impulso são mostradas nas figuras 21-30. A diferença estas chumaceiras e a construção de chumaceira mostrada nas figuras 16A, 16B reside principalmente nas construções diferentes da porção de suporte primária, da porção de suporte secundária e da porção de suporte terciária. Ao explicar os suportes montados em vigas, quer de impulso, radial quer combinados de impulso radial é útil visualizar o suporte com sendo formado a partir de uma peça em bruto cilíndrica maquinada com cortes ranhuras e perfurações para definir uma estrutura de suporte. Evidentemente, os suportes podem ser feitos por maquinagem mas não é necessário ser assim; os suportes podem ser moldados, vazados ou formados por outros meios.
Nas figuras 21-24 é representada uma tal outra forma de suporte. Na figura 21 é mostrada uma vista de topo da chumaceira; na figura 22 é formada um corte transversal da chumaceira; na figura 23 é mostrada uma vista de fundo da chumaceira e na figura 24 é mostrada uma vista em perspectiva da chumaceira. 0 suporte 10 mostrado nas figuras 21-24 é similar à chumaceiras das figuras 16A e 16B com duas notáveis excepções. Primeiro a chumaceira da figuras 21-24 inclui uma viga de suporte inclinada ou em rampa 134A em vez de uma viga de suporte vertical como na figura 16A. Segundo o suporte 10 inclui orifícios adicionados 144 que se prolongam através da viga de suporte 136 para formarem uma abertura cilíndrica através da viga rampeada ou inclinada 134 de modo a formar aberturas elípticas na viga de suporte. As aberturas elípticas dividem a viga num par de ligamentos complexos cuja forma pode ser apreciada com referência à vista em perspectiva da figura 24. Proporcionando as aberturas 144 e a divisão consequente das vigas rampeadas ou inclinadas 134A em ligamentos complexos aumenta significativamente a flexibilidade da estrutura de suporte do suporte das almofadas de chumaceira 20
72 689 KMC-012 -38-mostrado na figura 21-24 quando comparado com as chumaceiras mostradas na figura 16A e 16B. Assim, a superfície de suporte de almofada 132 da chumaceira da figura 21-24 deflectem em resposta a uma carga mais ligeira do que as almofadas 132 da chumaceira mostrada na figuras 16A e 16B. Segue-se que o suporte mostrado na figuras 21-24 é mais bem adequado para suportar almofadas de chumaceira para cargas ligeiras e a chumaceira mostrada nas figuras 16A e 16B é melhor adequada para suportar almofadas de chumaceira para cargas maiores. Adicionalmente, proporcionando vigas de suporte inclinadas ou rampeadas tal como a viga 134A, com ou sem aberturas para dividir a viga em ligamentos complexos aumenta-se a flexibilidade da superfície de suporte de almofada na direcção vertical uma vez que uma carga aplicada verticalmente cria um momento que tende a provocar que a viga deflicta para o diâmetro central ou interior da chumaceira e elimina assim a fuga centrífuga do fluido de lubrificação. A almofada de chumaceira 20 mostrada é uma almofada de chumaceira tipo moeda simples, a almofada 20 pode ser formada por carboneto de silício ou outro qualquer material de chumaceira de alta qualidade. Evidentemente qualquer outra forma de almofada de chumaceira aqui descrita podia ser utilizada. A figura 23A mostra uma vista de fundo de uma chumaceira do tipo mostrado nas figuras 21-24, na qual são formados orifícios adicionais 146 na membrana ou viga de suporte 136 para aumentar a flexibilidade da viga ou membrana 136 ainda mais. Como representado na figura 23A, os orifícios 146 são formados não simetricamente em relação a cada segmento de suporte de almofada. Proporcionando estes orifícios de uma tal modo não simétrico resulta numa chumaceira na, qual o suporte de almofada e portanto as almofadas, tendem a deflectir mais facilmente numa direcção do que nas outras direcções. Por outras palavras as almofadas de chumaceira são pressionadas numa direcção proporcionando aberturas não simétricas na estrutura de suporte. Naturalmente, tais aberturas dispostas de modo não simétrico podem ser proporcionadas em qualquer das construções de chumaceira do presente invento, nas quais se deseja pressionar as almofadas de
chumaceira numa direcção. Pode ser mesmo desejável proporcionar estruturas ou orifícios dispostos não simetricamente de modo que apenas as almofadas seleccionadas das almofadas de chumaceira 20 são pressionadas.
A figura 25 é uma vista em corte transversal de uma outra chumaceira de acorro com o presente invento. De acordo com esta construção a almofada de chumaceira 20 é suportada numa superfície de suporte de almofada 132 suportada numa aba l34Sf a qual por sua é suportada numa porção de viga orientada horizontalmente 134H, que é por sua vez suportada numa porção de viga inclinada de modo inverso 1341. Em relação ao resto, a construção do suporte é similar ao das chumaceiras descritas anteriormente. Em virtude desta construção suporte 10 tem, um grau de flexibilidade maior numa direcção mas é extremamente rígida na direcção oposta. Pode ser localizado um elemento pieseléctrico 100 entre a porção de viga horizontal e a almofada como mostrado para permitir o controlo activo da oscilação de almofada, é mostrada uma almofada de chumaceira tronco-cónica oca 20. No entanto, o suporte 10 é capaz de suportar outras formas de almofada de chumaceira do tipo aqui descrito.
Está representada uma construção similar na figura 26. a diferença entre o suporte de chumaceira 10 representado na figura 6 e o suporte de chumaceira 10 representado na figura 25, é que o suporte 10 da chumaceira representada na figura 26 utiliza uma porção de viga vertical 134V em vez da porção de viga inclinada de modo inverso 1341. Os suportes 10 são similar em tudo o resto, a ausência de uma viga inclinada na chumaceira da figura 26 tende a proporcionar mais rigidez à chumaceira na direcção vertical. Por outro lado, a almofada de chumaceira tipo membrana 2o mostrada na figura 26 é mais flexível do que a almofada de chumaceira cónica oca 20 da figura 25. Naturalmente tal como todas as outras construções de suporte aqui descritas podem ser utilizadas outras formas das almofadas de chumaceira.
As figuras 27-28 representam uma outra concretização da construção de chumaceira do presente invento. Como mostrado no 72 689 KMC-012 -40-
desenhos esta chumaceira inclui um suporte 10 tendo uma pluralidade de suportes de almofada 321-326 (mostrados em linhas a tracejado na figura 28). Cada um dos suportes de almofada de chumaceira, 321-326 são suportados numa superfície de suporte 342 de uma estrutura de suporte do suporte, a estrutura do suporte do suporte inclui uma porção de suporte primária composta por um par de cones encaixados suportados numa porção de suporte secundária que inclui uma membrana periférica de divisão 360 que é suportada numa porção de suporte terciária que inclui um par de vigas periféricas 382. As vigas periféricas 380 e 382 são similares às das construções descritas anteriormente. a membrana 360 difere da membrana das construções anteriormente descritas, uma vez que a membrana 361 é dividida radialmente por uma ranhura formada no fundo da estrutura de suporte de chumaceira que forma os cones encaixados. 0 cone interior está invertido em relação ao outro cone de tal maneira que as linhas de centro médias dos cones fundem-se num ponto 350 acima da superfície de suporte de almofada 342 e tem um corte transversal que parece similar a um v invertido. Uma vez que as linhas de centro dos cones se interceptam no ponto 350 acima da superfície de suporte a estrutura de suporte primária suporta a almofada de chumaceira para rotação em torno de um pinto acima da superfície de almofada. Isto assegura deflexão adequada.
As vigas 346 e 344 que suportam a almofada de chumaceira podem ser inclinadas uma para a outra com o mesmo ângulo inclinadas uma para a outra com ângulos diferentes, uma viga inclinada e uma viga não inclinada, e inclinada na mesma direcção. Evidentemente, as variações no grau de inclinação das vigas na estrutura de suporte primária influencia as características de deflexão da chumaceira.
Uma pluralidade de orifícios ou aberturas 420 dispostos simetricamente em torno da estrutura de suporte de chumaceira dividem o cone encaixado ou estrutura em V invertido numa pluralidade de vigas de suporte 344, 346 e dividem o vértice dos cones encaixados de modo a definir as superfícies de suporte de almofada 342. Assim, por exemplo, o suporte de almofada 321 é 72 689 KMC-012
-41- r.í,. suportado numa superfície de suporte de almofada 342 por um par de vigas de suporte complexas 344, e 346 que são afuniladas uma para a outra e têm uma configuração geométrica complexa definida pelas aberturas prolongando-se cilindricamente que passam através da secção cónica encaixada. Como melhor mostrado na figura 27, as linhas de centro das vigas 344 e 346 interceptam-se num ponto 350 acima da superfície de almofada para assegurar suporte de rotação adequado. As vigas individuais 344 e 346 são suportadas numa membrana periférica 360 que é dividida pela ranhura que define os cones. A membrana suportada por vigas periféricas 380, 382. Como explicado atrás as vigas periféricas 380, 382 e a membrana periférica 360 podem ser divididas circunferencialmente para dividirem suportes de viga individuais. São possíveis numerosas modificações da estrutura de suporte do suporte. Por exemplo a deflexão da estrutura de suporte pode ser modificada alterando o ângulo das vigas, mudando a localização dos orifícios ou aberturas que definem os membros, variando o comprimento de quaisquer das vigas ou membranas e alterando a largura ou espessura de quaisquer das vigas ou membranas. Para representar um certo número destas possibilidades as figuras 27 e 28 representam uma estrutura de suporte diferente para cada uma das superfícies de suporte de almofada, 321-326. Deveria ser compreendido que estas várias estruturas de suporte são mostradas numa única chumaceira para fins de representação do presente invento. Em utilização normal cada um dos suportes de almofada 321-326 devia ter uma estrutura de suporte similar mas não necessariamente idêntica, para assegurar actuação. uniforme. A estrutura de suporte para suporte de almofada de chumaceira 322 difere da do suporte de almofada 321 em virtude de se proporcionar um orifício ou abertura 422 que se prolonga através da viga 346 de modo a dividir a viga 346 numa pluralidade de vigas ou simples vigas (346a) e (346b). se, como a abertura 422, o diâmetro e o posicionamento da abertura é de tal modo que a viga é completamente separada, a viga é dividida em vigas separadas. Por outro lado se a abertura separa apenas parcialmente a viga (por exemplo, a abertura 423) a viga é -42- 72 689 KMC-012 dividida em subvigas. Como mostrado na figura 27, a a abertura 422 forma toma abertura elíptica no lado da viga 346 de modo que, quando vista na figura 27, a viga radialmente exterior 344 é visível. Em virtude desta construção o suporte de almofada 322 é suportado por três ligamentos ou vigas inclinados 344, 346 (A) e 346 (B).7 0 suporte de almofada de chumaceira 323 é suportado por quatro vigas ou ligamentos inclinados 344 (a) 344(b), 346(a) e 346(b). Esta estrutura é conseguida proporcionando um orifício ou abertura 423 que se prolonga através tanto da viga 344 como da viga 346 e divide a superfície de suporte de almofada 342 em duas secções.
Dever-se-á notar que em relação a todas as modificações explicadas aqui o tamanho das aberturas deve ser seleccionado com base no grau que as vigas 344 e 346 são para serem divididas em vigas separadas. Em alguns casos pode ser desejável separar completamente as secções de viga, casos em que deve ser utilizada uma abertura maior. Em outros casos tais como os representados em relação ao suporte do suporte de almofada de chumaceira 323, é desejável subdividir a viga em qualquer ponto ao longo da parede lateral da viga. Deve-se também notar que apesar dos desenhos apenas mostrarem a possibilidade de uma abertura para a estrutura de suporte de chumaceira para dividir as vigas 344 e 346, é possível que duas ou mais aberturas similares à aberturas 422-426 mostradas na figura 28 possam ser proporcionadas de modo a dividir as vigas 344, 346 em três ou mais vigas ou subvigas. Como sempre, uma deterninação do tipo de suporte a ser empregue depende das características de actuação desejadas. Genericamente, pela divisão das vigas em vigas ou subvigas separadas torna-se a estrutura de suporte mais flexível. Tornando a estrutura de suporte mais flexível numa direcção, como com a estrutura de suporte para suporte de almofada de chumaceira 322, 324 e 326 o suporte de almofada de chumaceira são pressionados numa direcção predeterminada. A estrutura de suporte para suporte de almofada de -43- 72 689 KMC-012 chumaceira 324 é similar à do suporte de almofada de chumaceira 322, excepto que a abertura 324 prolonga-se através da viga de suporte exterior 344 em vez de através da viga de suporte interior 346. Assim como o suporte de almofada de chumaceira 322, o suporte de almofada de chumaceira 324 é suportado por três membros inclinados. A estrutura de suporte para suporte de almofada 325 é similar ao dos suporte de almofada 312 excepto que é proporcionada uma abertura 425 através da viga periférica exterior 380 e membrana periférica 360 numa posição não simétrica. Assim, a almofada de chumaceira 325 é proporcionada numa direcção predeterminada, isto é, a direcção da maior flexibilidade provocada por de se ter proporcionado a abertura 425. A estrutura de suporte para os suporte de almofada 326 é similar à do suporte de almofada 3222 excepto que a abertura 426 que divide a viga 346 é proporcionada de um modo não simétrico de modo a pressionar o suporte de almofada 326 na direcção de maior flexibilidade, isto é, a direcção da viga menor e mais flexível.
Cada um dos suportes de almofada 321-326 é formado com uma perfuração ou outra abertura para permitir ao mesmo suportar uma almofada de chumaceira 20. Apesar de ser mostrada uma almofada de chumaceira tipo moeda compreender-se-á que qualquer das almofadas de chumaceira descritas aqui podia ser utilizada. Adicionalmente as almofadas 20 podiam ser fixas de modo libertável aos suportes de almofada como explicado aqui.
Naturalmente, qualquer combinação das estruturas de suporte representadas nas figuras 27, 28 podia ser empregue para obter as características de actuação desejadas.
As figuras 29-30 representam uma outra concretização da chumaceira do presente invento. Como mostrado nos desenhos, esta chumaceira inclui um suporte 10 tendo uma pluralidade de suporte de almofada 521-526 (localização mostrada em linhas a tracejado -44- -44- ν,τ-Ã r.·" 72 689 KMC-012 na linha 30). Cada um dos suportes de almofada 521-526 são unitários com a estrutura de suportem do suporte e suportados na mesma. Genericamente a estrutura de suporte do suporte inclui, pelo menos uma estrutura de suporte primária que inclui uma viga de suporte circunferencial interior 546 e uma viga de suporte circunferencial exterior 544, uma porção de suporte secundária que incluem uma membrana periférica interior 362 e uma membrana periférica exterior 364 e uma porção de suporte terciária que inclui uma viga de suporte periférica interior 382 e uma viga de suporte periférica exterior 380. Como se vê melhor na figura 29, as vigas de suporte circunferenciais 544, 546 são definidas em parte por um canal circunferencial profundo prolongando-se do fundo de suporte para a superfície de suporte de almofada. As vigas de suporte são definidas adicionalmente por uma pluralidade de orifícios ou aberturas 620 dispostos simetricamente em torno da estrutura de suporte de almofada de chumaceira que separam as vigas 544, 546 das vigas adjacentes. Assim, por exemplo a almofada de suporte 521 é suportada num par de vigas 544 e 546, vigas que têm genericamente paredes laterais precisas. Como mencionado anteriormente a estrutura de suporte de viga inclui também membranas 364, 362 e vigas periféricas 380, 382. São possíveis numerosas modificações da estrutura de suporte do suporte. Para representar um certo número destas possibilidades, as figuras 29 e 30 representam uma estrutura de suporte diferente para cada um dos suportes de almofada 521-526. Como com as concretizações descritas anteriormente as figuras 27-28, estas várias estruturas de suporte são mostradas num suporte único 10, para fins de representação do presente invento. Em utilização normal cada um dos suportes de almofada 521-526 teria uma estrutura de suporte similar, mas não necessariamente idêntica para assegurar actuação uniforme. A estrutura de suporte para o suporte de almofada 522 difere do suporte de almofada 521 em virtude de se proporcionar um orifício ou abertura 622, que se prolonga através das vigas circunferencial interior 546, de modo a dividir a viga 546 numa pluralidade de vigas 546a e 546b. Em virtude desta construção, o 45- 45- * 72 689 KMC-012 suporte de almofada 522 é suportada por três vigas ou ligamentos prolongando-se verticalmente 544, 546a e 546b. O suporte de almofada 523 é suportado por quatro vigas ou ligamentos prolongando-se verticalmente 544a, 544b, 546a e 546b. Esta estrutura é obtida proporcionando um orifício ou abertura 623 que se prolonga através tanto da viga 544 como da viga 546. As vigas mais finas que resultam desta modificação são naturalmente maior flexibilidade do que a estrutura de suporte para suportes de almofada 522 e 521. O suporte de almofada 524 é suportado por cinco vigas ou ligamentos relativamente finos prolongado-se verticalmente. Esta estrutura é obtida proporcionando um orifício ou abertura 624 para dividir a viga interior 546 em duas vigas e proporcionando dois orifícios 624para dividir a viga exterior 544 em três vigas. A estrutura de suporte do suporte para o suporte de almofada 525 é similar à do suporte de almofada 522 excepto que uma abertura adicional 635 divide não simetricamente a viga exterior 544 em duas vigas. Em virtude da divisão não simétrica da viga exterior 544, a almofada de chumaceira é pressionada na direcção de maior flexibilidade. A estrutura de suporte do suporte para o suporte de almofada 526 é similar à do suporte de almofada 522 excepto que a viga exterior 544 é dividida em vez da viga interior 546. Adicionalmente a abertura 626 é algo mais larga do que a abertura 622 de modo que é formada uma ranhura na periferia exterior da viga interior 546 de modo a tomar a viga 9interior 546 algo mais flexível.
Naturalmente qualquer combinação das estruturas de suporte representadas nas figuras 29, 30 podia ser empregue para se obter as características de actuação desejadas.
Cada superfície de suporte de almofada é formada com uma perfuração ou abertura similar na qual a almofada de chumaceira 72 689 KMC-012 -46-
20 é montada. As almofadas de chumaceira 20 podem ser de qualquer das formas aqui descritas e não apenas as almofadas tipo moeda mostradas. Adicionalmente se desejado, as almofadas podem ser fixadas de modo libertável aos suportes de almofada como explicado aqui.
As figuras 29Ά, 29B, 30A e 30B representam em detalhe uma chumaceira de impulso tendo um suporte 10, no qual cada um dos suportes de almofada 521A da estrutura de suporte de suporte são muito similares aos utilizados para suportarem o suporte de almofada 521 nas figuras 29 e 30. A construção do suporte é diferente, contudo, no que diz respeito às vigas 544A e 546A as mesmas são circunferencialmente mais estreitas e verticalmente mais curtas do que as suas partes opostas no suporte 10 representado nas figuras 29 e 30. Naturalmente, as vigas mais curtas são mais rigidas do que as vigas comparativamente mais longas e as vigas estreitas são menos rígidas do que as vigas comparativamente mais largas. Além disso a viga 544A é mais estreita radialmente do que a viga 546A; enquanto que na chumaceira representada 29 e 30 as vigas 544 e 546 têm larguras iguais, a diferença em espessura radial é compensada uma vez que a abertura larga 620 que define o prolongamento circunferencial 54 6 A e 546A está disposta de modo a viga 544A é significativamente mais larga na direcção circunferencial do que o é a viga 546A. Finalmente dever-se-á notar que as aberturas 620 são significativamente mais largas do que as aberturas correspondentes 620 na construção de suporte de chumaceira das figuras 29 e 30. Naturalmente, as aberturas mais largas aumentam a flexibilidade da estrutura de suporte definida pelas mesmas.
Em virtude das construções de suporte de almofada montada em viga descritas atrás as almofadas de chumaceira 20 são suportadas num suporte que é capaz de deflectir para alterar a orientação das almofadas de chumaceira 20. Uma tal construção é particularmente adequada para almofadas de chumaceira tipo moeda 20, uma vez que a flexibilidade requerida pode ser projectada no suporte em vez de na almofada 20. No entanto, quaisquer das almofadas de chumaceiras descritas aqui podia ser utilizado se 72 689 KMC-012 47 /
necessário para obter as deflexões desejadas. No entanto, a contemplada actualmente que, sob circunstâncias normais, as almofadas de chumaceira tipo moeda do tipo representado nas figuras 16a e 16B será utilizada uma vez que sejam proporcionadas superfícies de suporte de almofadas controláveis individualmente 105 e o seu suporte na estrutura de suporte 106, 107 e 108 permita deflexão óptima. De novo as almofadas de chumaceira podem ser construídas a partir de materiais de chumaceira de alto rendimento ou podem ser construídas a partir de materiais inteligentes para permitirem controlo dinâmico ou activo da formação de cunha como explicado adiante.
Uma outra forma de construção de chumaceira modular está representada nas figuras 20A-20E. Este tipo de construção modular é mais adequada para chumaceiras radiais ou de casquilho. Especificamente como melhor mostrado nas figuras 20A, a chumaceira inclui um suporte 10 tendo uma pluralidade de ranhuras em cauda de andorinha longitudinais formadas na mesma. As ranhuras em cauda de andorinha são espaçadas circunferencialmente em torno da periferia interior do suporte 10. Uma pluralidade de almofadas de chumaceira em cauda de andorinha 120 são seguras em ranhuras em cauda de andorinha formadas no suporte 10. As almofadas de chumaceira em cauda de andorinha 120 incluem uma porção de almofada 123 e uma porção de suporte 127. na concretização representada a porção de suporte inclui uma porção de suporte primária 1271, uma porção de suporte secundária tipo membrana 1272 e uma porção de suporte terciária 1273. De acordo com um aspecto do presente invento, a porção de suporte terciária tem uma configuração exterior em cauda de andorinha que é complementar das ranhuras em cauda de andorinha formadas no suporte 10. Em virtude da configuração em cauda de andorinha da extremidade inferior das almofadas de chumaceira 120, as almofadas de chumaceira podem ser feita escorregar para dentro das ranhuras longitudinais a partir de uma extremidade axial do suporte 10 de modo que as almofadas 120 sejam bloqueadas na direcção radial em relação ao suporte 10. Deste modo, as almofadas de chumaceira em cauda de andorinha 120 são rapidamente e libertavelmente fixas no suporte 10. Adicionalmente a sua .'i'' * ., . -48- 72 689 KMC-012 posição no suporte 10 não é afectada pela rotação do veio, que é suportado pelas almofadas de chumaceira 120. No entanto sem mais as almofadas de chumaceira 120 podiam ser feitas deslizar dentro do suporte 10. Se necessário, as almofadas de chumaceira 120 podem ser facilmente bloqueadas em relação ao suporte proporcionando uma placa de extremidade um parafuso de bloqueio ou qualquer mecanismo similar.
De acordo com um outro aspecto, a construção de chumaceira de cauda de andorinha mostrada na figura 20a pode fazer parte de uma disposição modular. Especificamente, a disposição modular pode incluir uma ampla variedade de almofadas de chumaceira em cauda de andorinha 120 tendo cada delas uma porção inferior que é formada complementarmente às ranhuras longitudinais formadas no suporte tipo cauda de andorinha e padrão. Deste modo, um suporte padrão pode servir como suporte para uma ampla variedade de construções de chumaceira.
As figuras 20B-20E representam várias construções de almofada de chumaceira em cauda de andorinha, de acorro com o presente invento. Cada uma das construções de almofada de chumaceira em cauda de andorinha tem uma extremidade inferior com uma forma que é complementar da forma das ranhuras em cauda de andorinha formadas no suporte 10 da figura 20A. Consequentemente, qualquer das almofadas de chumaceiras mostradas na mesma podiam ser montadas no suporte 10 da figura 20A para satisfazer uma necessidade particular. Adicionalmente, o dispositivo modular pode ser adicionalmente variado proporcionando almofadas de chumaceira modulares tendo diferentes dimensões radiais (ou verticais quando vistas nos desenhos). Desta maneira, o único suporte 10 pode ser adaptado para suportar veios de diâmetros variados. A figura 20B mostra uma almofada de chumaceira em cauda de andorinha modular do mesmo tipo geral mostrado na figura 20A. A almofada de chumaceira 120 inclui uma porção de almofadas 123 e uma porção de suporte 127. Neste caso a porção de suporte 127 inclui uma única viga prolongado-se vertical ou radialmente que 72 689
serve como uma porção de suporte primária. Uma membrana prolongando-se circunferencial ou horizontalmente como uma porção de suporte primária e uma par de membros de suporte em cauda de andorinha como uma porção de suporte terciária. A figura 20C mostra uma almofada de chumaceira em cauda de andorinha similar excepto que a porção de suporte primária inclui um rede de vigas não simétricas consistindo numa viga de suporte de almofada, viga em cantilever circunferencial e uma viga vertical que suporta a redes de vigas na membrana da segunda porção de suporte. Devido à natureza não simétrica desta almofada de chumaceira, uma chumaceira construída com uma tal almofada podia ser unidireccional em vez de bidireccional. A figura 20D mostra uma almofada de chumaceira em cauda de andorinha modular, na qual a porção de suporte de almofada 123 é cortada por baixo e suportada pelas suas extremidades por vigas prolongando-se radialmente. Estas vigas prolongando-se radialmente são suportadas de um modo em cantilever por vigas circunferenciais que são suportadas em vigas radiais que por sua vez são suportadas em vigas circunferenciais finalmente suportadas em vigas radiais. Esta construção viga à viga proporciona à construção em cauda de andorinha da figura 20B flexibilidade significativa. A figura 20E mostra uma almofada de chumaceira em cauda de andorinha como uma forma diferente da construção viga a viga. Neste caso a porção de almofada 123 é cortada por baixo e suportada por vigas prolongado-se radialmente, as quais são suportadas por uma viga que se prolonga circunferencialmente que é suportada de um modo suspenso por uma outra viga radial que por sua vez e suportada numa base fixa. No caso da figura 20E, as aberturas formadas para definirem a porção de almofada e a estrutura de suporte são relativamente finas quando comparadas às aberturas formadas na construção de almofada de chumaceira em cauda de andorinha anteriormente descrita.
Adicionalmente às formas de almofadas de chumaceira em cauda 72 689 KMC-012
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-50- de andorinha mostradas nas figuras 20A, 20E é possível utilizar almofadas de chumaceira em cauda de andorinha sólidas, tais como as mostradas, por exemplo nas figuras 31-34. Essas almofadas de chumaceira sólidas que podem apenas deformar-se e não podem deflectir, são em geral utilizadas em casos em que o suporte inclui uma estrutura de suporte de vigas para suportar flexivelmente as almofadas de chumaceira.
Em geral as almofadas de chumaceira sólidas são fornadas a partir de material de alto rendimento tal como carboneto de silício. Por outro lado as almofadas de chumaceira que podem deflectir, tais como as mostradas nas figuras 20B-20D são provavelmente para serem formadas a partir de plástico bronze ou aço.
As figuras 31 e 31A representam uma outra cauda de andorinha de uma chumaceira de casquilho de acordo com o presente invento. A construção de chumaceira representada nas figuras 31 e 31A é bidireccional, isto é, a chumaceira é capaz de suportar um veio para rotação quer no sentido dos ponteiros do relógio quer no sentido oposto aos dos ponteiros do relógio, quando vista na figura 31. A chumaceira bidireccional, porque os suportes de almofada são simétricos em torno das suas linhas de centro que são definidas como a linha prolongando-se radialmente que passa através do eixo maior da chumaceira e do centro geométrico da almofada. A chumaceira das figuras 31 e 31A inclui tua suporte 10 que é formado com uma pluralidade de rasgos finos radiais e circunferenciais de modo a definir uma pluralidade de superfícies de suporte de almofada de chumaceira espaçadas circunferencialmente, que suportam uma pluralidade das almofadas de chumaceira 20.
Em particular cada superfície de suporte de almofada de chumaceira 632 é suportada por uma estrutura de suporte de viga nas duas superfícies de suporte de almofada 632ps. A estrutura de vigas ligadas às almofadas de chumaceira em cada superfície de suporte de almofada 632ps é idêntica produzindo a construção simétrica da chumaceira, que torna a chumaceira bidireccional. 72 689 KMC-012
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Para fins de simplificação desta descrição, apenas a estrutura das vigas que suporta a chumaceira numa superfície de suporte de almofada será descrita uma vez que a outra superfície de suporte de almofada é suportada de um modo idêntico. Assim, como mostrado na figura 31, uma primeira viga prolongando-se em geral radialmente 640 está ligada à superfície de suporte de almofada de chumaceira 132. Uma segunda viga geralmente circunferencial 642 está ligada à extremidade radialmente mais exterior da viga 640. Uma terceira viga em geral radial 644 prolonga-se radialmente para dentro a partir da viga 642. Uma quarta viga em geral circunferencial 646 prolonga-se a partir da porção radialmente mais interior da viga 644. Uma quinta viga em geral radial 648 prolonga-se radialmente para fora a partir da viga 644 para a porção de alojamento da estrutura de suporte. Resumidamente, cada superfície de suporte de almofada de chumaceira 632 na chumaceira representada na figura 31 é suportada por dez vigas e pelo alojamento do suporte. Dever-se-á também notar que o corte ou rasgo formado por baixo da superfície de suporte de almofada introduz flexibilidade adicional, de modo que a superfície de suporte de almofada actua como uma membrana tipo mola.
Na concretização representada, são utilizadas almofadas de chumaceira em cauda de andorinha simples 120. No entanto devido à natureza modular desta construção de chumaceira podiam ser utilizadas outras formas de almofadas de chumaceira. Por exemplo, podiam ser utilizadas almofadas de chumaceira tal como as mostradas nas figuras 20A-20E ou outras almofadas de chumaceira sem cauda de andorinha tais como as descritas aqui. A figura 31A é um corte transversal radial da figura 31, mostrando a terceira viga 644, a superfície de suporte de almofada de chumaceira 632 a almofada de chumaceira 620 e o alojamento ou periferia exterior.
Como descrito em detalhe adiante os elementos pieseléctricos 100 podiam ser proporcionados dentro da estrutura de suporte para 72 689 KMC-012 -52
permitirem o ajustamento selectivo das características de deflexão.
As figuras 32 e 32A representam uma outra construção de chumaceira de casquilho em cauda de andorinha de acordo com o presente invento. Esta construção de chumaceira difere das construções de chumaceira descritas anteriormente porque o suporte 10 é definido por ranhuras relativamente largas e aberturas formadas numa peça em bruto "cilíndrica". Normalmente este tipo de construção podia ser formada por fresagem da peça em bruto em vez de maquinagem por descarga eléctrica ou qualquer outra técnica similar para formar ranhuras pequenas como com as concretizações anteriormente descritas. Uma vantagem da construção de suporte representada na figura 32 é que em aplicações requerendo chumaceiras extremamente pequenas, é mais fácil formar precisamente corres proporcionalmente mais largos e aberturas requeridas para formarem um suporte tipo representado figuras 32 e 32A quando comparadas com os cortes e aberturas proporcionalmente menores requeridos pela construção, por exemplo das figuras 31 e 31A. Além, disso, as ranhuras ou aberturas grandes são geralmente mais fáceis de moldar ou extrudir suportes formados por cortes mais largos também têm utilização em aplicações que requere chumaceiras extremamente grandes com estruturas de almofada de chumaceira rígidas.
As almofadas de chumaceira 20, mostradas na figura 32, são suportadas simetricamente em torno do eixo maior 706. Portanto, a chumaceira é bidireccional. Além disso o suporte tem um corte transversal contínuo sem aberturas ocultas. Portanto, o mesmo é facilmente extrudível e facilmente montável. Naturalmente, o suporte pode ser alterado proporcionando descontinuidade no corte transversal por exemplo proporcionando ranhuras circunferenciais prolongando-se radialmente ou aberturas prolongando-se radialmente dispostas simetricamente para alterar as estruturas de suporte e, por meio disso, alterar as características de actuação.
Como mostrado na figura 32 a chumaceira inclui uma 72 689 KMC-012
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pluralidade de superfícies de suporte de almofada de chumaceira espaçadas circunferencialmente 732. Cada superfície de suporte de almofada de chumaceira 732 é suportada por uma estrutura de suporte que inclui um par de vigas geralmente radiais 740 ligadas à superfície de suporte de almofada de chumaceira 732. Uma segunda viga, prolongando-se genericamente e circunferencialmente 742 suporta cada uma das vigas 740. As vigas 742 estão ligadas ao alojamento ou abas de suporte terciárias 744 de modo tipo cantilever. Como a chumaceira da figura 31 e 31A é mostrada uma almofada de chumaceira em cauda de andorinha cheia. Evidentemente qualquer tipo de almofada de chumaceira pode ser utilizada. No entanto para manter a bidireccionalidade da chumaceira a almofada 120 devia ser bidireccional. A figura 32A é um corte transversal radial de uma porção da chumaceira representada na figura 32. Neste corte transversal são visíveis a almofada de chumaceira 120, a superfície de suporte de almofada de chumaceira 732 e a primeira viga 740. A figura 33 representa uma construção de chumaceira de casquilho em cauda de andorinha para o presente invento. Como a chumaceira da figura 32, o suporte 10, da chumaceira da figura 33 é formado por ranhuras e perfurações proporcionalmente largas. Em particular, uma pluralidade de ranhuras circunferenciais igualmente espaçadas e prolongando-se radialmente definem uma pluralidade de superfícies de suporte de almofada de chumaceira espaçadas circunferencialmente 832. AS superfícies de suporte de chumaceira 832 são definidas adicionalmente por um par de ranhuras circunferenciais prolongando-se axialmente, que se prolongam simetricamente das faces planas da peça em bruto cilíndrica e são vistas melhor nas figuras 33B e 33C, nas quais as ranhuras estão indicadas pelos números de referência 834 e 835. A estrutura de suporte do suporte é definida pelas características estruturais atrás mencionadas e por uma pluralidade de perfurações pouco profundas dispostas simetricamente e espaçadas circunferencialmente 838 e uma pluralidade de perfurações profundas dispostas simetricamente e espaçadas circunferencialmente 837. Devido à presença das 72 689 KMC-012 54-
«ssoajgl» perfurações "ocultas" 837, 838, a construção de suporte da figura 33 não é extrudível e não é moldável num molde simples de duas peças, isto é facilmente moldável.
Como melhor visto na figura 33A as perfurações profundas 837 interceptam as ranhuras axiais 836, de modo a definir as estruturas de suporte para cada almofada de chumaceira. A estrutura de suporte é definida adicionalmente por uma ranhura circunferencial 839 prolongando-se da periferia exterior da peça em bruto cilíndrica.
Com referência às figuras 33 - 33C compreender-se-á que desde que os componentes estruturais como explicados atrás proporciona uma estrutura de suporte para a superfície de suporte de almofada de chumaceira 832 que inclui uma viga 840 que suporta directamente a almofada, isto é uma é uma estrutura de suporte primária. As duas vigas contínuas 882, isto é uma estrutura de suporte terciária e uma estrutura de suporte secundária que compreendem uma pluralidade vigas definidas, em parte, por perfurações 837 e 838 que ligam a viga 840 às vigas contínuas 882.
Devido à estrutura de suporte do suporte representado nas figuras 33-33c ser não simétrica em torno da linha de centro de almofada 806A, que se prolonga a partir do eixo maior 806, a mesma é unidireccional. Adicionalmente, como o suporte 10 da figura 32, este suporte está particularmente bem adaptado para aplicações que requerem chumaceiras extremamente pequenas uma vez que ranhuras e perfurações proporcionalmente maiores que definem, este suporte são fabricadas mais facilmente.
As almofadas de chumaceira em cauda de andorinha 120 têm, uma porção de suporte definida por dois membros inclinados espaçados um do outro. Consequentemente, a região central da almofada 120 está suportada de modo flexível. Evidentemente, podem ser utilizados outros tipos de almofada em cauda de andorinha. 72 689 KMC-012
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As figuras 34 e 34A-34D representam uma outra construção de chumaceira em cauda de andorinha, de acordo com o presente invento. A construção de chumaceira da figura 34 é similar à da figura 33 no que se refere ao suporte serem definidos por ranhuras e perfurações proporcionalmente grandes como mostrados nos desenhos. Em particular, apesar da estrutura de suporte para cada uma das superfícies de suporte de almofada de chumaceira 932 ser idêntica a estrutura de suporte não é simétrica em relação a cada almofada de chumaceira. Portanto o suporte representando na figura 34 é unidireccional. Além disso devido ao suporte incluir aberturas "ocultas" o suporte nem estrudível nem moldável num molde simples de duas peças.
De novo, as almofadas de chumaceira em cauda de andorinha 120 mostradas são meramente exemplificativas. De acordo com a natureza modular do presente invento, podem ser utilizadas qualquer das almofadas de chumaceira em cauda de andorinha 120, ou, com ligeiras modificações, as outras almofadas de chumaceira 20 descritas aqui.
Como mostrado nos desenhos o suporte inclui uma estrutura de suporte primária que compreende um par de componentes tipo viga 940 os quais estão ligados à superfície de suporte de almofada de chumaceira 932 e definidos em parte por aberturas simetricamente 942. Uma ranhura circunferencial pouco profunda formada na periferia exterior da chumaceira define uma estrutura de suporte terciária compreendendo um par de elementos contínuos tipo viga 982. Uma estrutura de suporte secundária que compreende uma viga e uma estrutura de membrana 960 para ligar as vigas 940 às vigas contínuas 982 é definida proporcionando uma pluralidade de perfurações grandes dispostas simetricamente 944, proporcionando perfurações dispostas simetricamente mais pequenas 946 e proporcionando perfurações pequenas dispostas não simetricamente 948. Em virtude de se proporcionar perfurações dispostas não simetricamente 948, a estrutura de suporte é mais flexível, e por meio disso pressionada na direcção daquelas perfurações. A Figura 35 representa uma chumaceira hidrodinâmica
J
72 689 KMC-012 -56-combinada de impulso e radial de acordo com o presente invento. A chumaceira representada na Figura 35 é bastante similar à chumaceira representada na Figura 34 e números similares são usados para indicarem estruturas similares. No entanto, as chumaceiras radiais de impulso diferem das chumaceiras apenas radiais, porque as superfícies de almofada de chumaceira 1032ps é inclinada em relação ao eixo principal 1006.
Para ser suportado pela face de suporte de almofada inclinada I032ps, o veio deve ter montada uma pista que é inclinada com um ângulo complementar o ângulo da face de suporte de almofada. A porção da carga axial da chumaceira e a porção da carga radial suportada pela chumaceira depende do ângulo da superfície de almofada 10 32ps. Se a almofada é inclinada com um ângulo a em relação ao eixo principal 1006, a carga axial aplicada à chumaceira pode ser determinada pela seguinte equação: carga axial aplicada = a carga total axial (Sen a).
De modo similar, a carga radial aplicada à chumaceira pode ser determinada pela seguinte equação: carga radial aplicada = a carga total radial (Cos a). A estrutura de suporte da chumaceira mostrada na Figura 35 é similar à estrutura de suporte da chumaceira mostrada na Figura 34.
As figuras 17A-17C e as figuras 18A-18B representam várias formas de uma construção de chumaceira de modos múltiplos, de acordo com o presente invento. As construções de chumaceira de modo múltiplos são úteis em aplicações que envolvem modos de operação discretos e variando amplamente. Por exemplo, uma aplicação em que um veio roda algumas vezes a uma velocidade baixa e algumas vezes roda a uma velocidade muito alta, ou uma aplicação na qual o veio é algumas vezes muito carregado e outras vezes ligeiramente carregado. Quando os modos de operação variam grandemente, é algumas vezes difícil projectar uma única 72 689 KMC-012
-57-chumaceira capaz de actuar de modo óptimo em cada conjunto de condições de operação. A construção de chumaceira de modos múltiplos resolve este problema, proporcionando conjuntos separados de almofadas de chumaceira para cada modo de operação. Cada conjunto de almofadas de chumaceira está espaçada circunferencialmente em torno do suporte e é capaz de suportar o veio através dele próprio sob um conjunto de condições de operação. Sob as condições de operações diferentes das para as quais foram projectadas, cada conjunto de almofadas proporciona pequeno ou nenhum suporte e o veio é suportado por um outro conjunto de almofada. Em teoria uma chumaceira podia, deste modo, ser projectada de modo a incluir qualquer número de conjuntos de almofadas de chumaceira discretos, para suportar a veio de modo óptimo sob muitas condições de operação distintas. Na prática, é difícil projectar a chumaceira para incluir mais do que cerca de quatro desses conjuntos de chumaceiras.
Em geral, a construção de chumaceira de modos múltiplos é a mesma do que a construção de modo único descrita em qualquer parte deste pedido, excepto que a chumaceira de modos múltiplos inclui dois ou mais tipos distintos de almofadas de chumaceira e uma construção de suporte selectiva para provocar que cada conjunto das almofadas suporte o veio durante o modo de operação para o qual elas foram projectadas mas para proporcionar pequeno ou nenhum suporte nos outros modos de operação. Um tipo de construção de suporte selectivo é baseado no princípio da diferenciação de carga. Um outro tipo de construção de suporte selectivo envolve a utilização de materiais "inteligentes" controláveis activamente, tais como quatro copolímeros pieseléctricos. A diferenciação de carga é tornada possível pelo facto de que quaisquer dos modos de operação, que são suficientemente distintos para requererem uma chumaceira de modos múltiplos envolverá necessariamente carga de almofada distinta, isto é, uma modo envolverá carga relativamente alta e o outro modo envolverá relativamente baixa. As chumaceiras de modos múltiplos do presente invento são projectadas de modo que o conjunto das 72 689 KMC-012 -58-
almofadas projectadas para suportarem o veio no modo de carga baixa estão ligeiramente mais próximos da porção de veio a ser suportado do que o conjunto das almofadas projectadas para suportarem o veio no modo de carga alta. Assim, sob condições de operações de carga baixa, apenas o conjunto das almofadas projectadas para suportarem o veio em tais condições operam para suportarem o veio. As almofadas de carga baixa ou montadas num suporte que é projectado de modo a deflectir em afastamento da porção de veio a ser suportada em condições de carga alta. Assim, em condições de carga alta, as almofadas de carga baixa são empurradas em afastamento da porção de veio a ser suportada e o veio é suportado pelas almofadas de carga alta, enquanto as almofadas de carga baixa, a sua posição deflectida proporcionam pequeno ou nenhum suporte. A diferenciação de carga pode ser proporcionada, pelo menos, de duas madeiras, Primeiro, a estrutura de suporte das próprias almofadas pode ser projectada de modo que as almofadas deflictam em afastamento do veio em resposta a cargas maiores do que a carga para a qual as mesmas foram projectadas. Alternativa ou adicionalmente, as porções de suporte que suportam as almofadas de carga baixa podem ser projectadas de modo a deflectirem em afastamento do veio em resposta a cargas altas.
As figuras 17a-17C mostram uma construção de chumaceira de modos múltiplos, que inclui dois tipos de almofadas de chumaceira 20L e 20H. 0 primeiro tipo de almofada de chumaceira 20L é relativamente flexível e é assim projectado de modo a suportar o veio num modo de operação de carga relativamente baixa. 0 segundo tipo de almofada de chumaceira 20h é relativamente rígido e é assim projectado para suportar o veio num modo de operação de carga relativamente alta.
No exemplo ilustrado especifico, a chumaceira de carga baixa é similar à mostrada nas figuras 3E e 3F e explicada atrás e a chumaceira de carga alta é similar à mostrada nas figuras 3C e #d, também explicada atrás. Evidentemente, podiam ser utilizados outros tipos de almofada de chumaceira. Na chumaceira da figura 72 689 KMC-012
-59- 17A-17C, a diferenciação de carga ocorre principalmente através do desenho do componente do suporte 10. Mais especificamente, o suporte é projectado de modo que cada conjunto de almofada (as almofadas de carga alta e as almofadas de carga baixa sejam suportados numa porção de suporte de almofada 105, que é suportado numa porção de anel circunferencial contínuo 106. para as almofadas de carga alta 20H, a porção circunferencial contínua 106 é suportada numa base sólida 108. No entanto, para as almofadas de carga baixa 20L é proporcionada a base sólida 108, com uma abertura 1080, de tal modo que a viga contínua 106 assenta numa membrana muito fina 107. Em virtude desta construção as almofadas de carga baixa 201 são suportadas numa porção do suporte 10, que tem muito maior flexibilidade na direcção vertical, quando visto na figura 27A do que as almofadas de carga alta 20H. Assim, em resposta às cargas altas aplicadas às almofadas de carga baixa 20L, o suporte destas almofadas deflectirá verticalmente para baixo de modo que a superfície de almofada das almofadas de carga baixa 20L deflectirá em afastamento da superfície a ser suportada. Por outro lado, o suporte de suporte para as almofadas de carga alta 20H é relativamente rígido e não deflectirá desta maneira. Portanto, em resposta a cargas altas, substancialmente todo o suporte é proporcionando pelas almofadas de carga alta 20H.
Por outro lado, para assegurar que as almofadas de carga baixa 20L proporcionam substancialmente todo o suporte em condições de carga baixa, as chumaceiras são dispostas que as almofadas de carga baixa 20L tenham uma superfície de almofada que é montada ligeiramente mais alta do que a superfície de almofada das almofadas de carga alta 20H. esta diferença de altura é indicada como HT na figura 17A. A diferença de altura pode ser proporcionada proporcionando quer uma perfuração de montagem não profunda no suporte 10 para as almofadas de carga alta 20H ou tornando as almofadas de carga baixa algo mais altas. Como uma consequência desta diferença de altura (HD) a superfície das almofadas de carga baixa contacta com a superfície a ser suportada antes da superfícies das almofadas de carga alta 20H. Dependendo das condições de projecto, as almofadas de chumaceira
72 689 KMC-012 e a estrutura de suporte de suporte são projectadas de modo que, num modo de carga baixa, a almofada de carga baixa 20L suportam substancialmente toda a carga. A figura 17B representa a disposição circunferencial das almofadas de carga alta e das almofadas de carga baixa em torno do suporte 10. Como representado na mesma, cada conjunto de almofadas, o conjunto de almofadas de carga alta e o conjunto de almofadas de carga baixa estão espaçados circunferencialmente em torno do eixo maior da chumaceira. Isto é necessário para assegurar que cada conjunto das almofadas de chumaceira é capaz de suportar independentemente a porção de veio a ser suportada. Podem ser proporcionados conjuntos adicionais de almofadas de chumaceira para suportar o veio em condições de carga intermédias. A limitação principal do número de tais conjuntos adicionais de almofadas de chumaceira que pode ser proporcionado é a necessidade de proporcionar um número adequado de almofadas de chumaceira em cada conjunto para suportarem independentemente o veio e a necessidade prática de manter o tamanho de almofada de chumaceira e o conjunto da chumaceira em limites razoáveis. Os modos de operação devem também ser suficientemente distintos para permitirem a diferenciação da carga. A figura 17C a localização das perfurações 108 formadas no fundo do suporte, para formar os suportes de membrana fina 107 sob as localizações das almofadas de carga baixa 20L.
As figuras 18a e 18B representam uma construção alternativa, na qual ocorre diferenciação de carga, como um resultado da construção de almofada de chumaceira. Especificamente construção de chumaceira inclui dois tipos de almofadas de chumaceira 20L e 20H. 0 primeiro tipo de almofada de chumaceira 201 é relativamente flexível e é assim projectado para suportar o veio num modo de operação de carga relativamente baixa. O segundo tipo de almofada de chumaceira 2OH é relativamente rígido e é assim projectado de modo a suportar o veio num modo de operação de carga relativamente alta. Na concretização representada, o conjunto de almofadas de carga alta 20H é do tipo representado 72 689 KMC-012 ·.*
-61-nas figuras 3C e 3D, explicadas atrás, e o conjunto de almofadas de carga baixa 20L é em geral similar ao representado nas figuras 4B e 4C, explicadas também atrás. Naturalmente, podem ser utilizadas outras formas de almofadas de chumaceira como se deseje. O suporte 10 pode ser um suporte convencional que proporciona essencialmente o mesmo suporte para cada tipo de almofada de chumaceira 20L-20H. A passagem 109 formada no suporte 10 é para uma finalidade particular, descrita abaixo, e não é para a diferenciação de carga. A almofada de chumaceira 201 é algo mais alta do que a almofada de chumaceira 20h, de modo a proporcionar uma diferença de altura (HB) no estado montado como mostrado na figura 18A. Para se conseguir a diferenciação de carga o conjunto de almofadas de carga baixa 201 é projectado de modo que em condições de carga alta o mesmo deflecte em afastamento da superfície de veio e a almofada de carga alta 20H proporciona a maioria do suporte necessário. Para esta finalidade a almofada de carga baixa 20L tem uma estrutura de suporte extremamente flexível que inclui uma porção de suporte primária cilíndrica 271, uma porção de suporte secundária de membrana fina 372 e uma porção de suporte terciária tipo membro cilíndrico 373. Naturalmente, isto é apenas um exemplo de uma construção de almofada de chumaceira extremamente flexível. Qualquer almofada, tal como as construções de almofada de chumaceira flexíveis aqui descritas podiam ser empregues.
Em virtude da construção representada nas figuras 18A e 18D sob condições de carga baixa, a superfície das almofadas de carga baixa 20L contactam, primeiro a porção de veio a ser suportada, a estrutura de suporte destas almofadas de chumaceira 20L são projectadas para suportarem adequadamente o veio sob estas condições de operação de carga baixa. Sob cargas mais altas, a almofada de carga baixa 20L deflecte em afastamento e a almofada de carga 20H proporciona a maioria do suporte ao veio.
As figuras 18A-18B representam também a possibilidade de proporcionar rigidez variável a uma almofada de chumaceira, neste
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exeittplo a almofada de chumaceira de carga baixa 20L. Especificamente, quando a almofada de chumaceira 20L está montada no suporte 10 uma câmara fechada 373C é formada entre as paredes interiores das porções de suporte 373 e 373 e o fundo da perfuração de montagem. Esta câmara pode ser proporcionada selectivamente com fluído de uma fonte de fluído 3 através de uma série de passagens 109 tais que a rigidez da chumaceira pode variar. Especificamente quando a câmara 373C está completamente cheia com fluído pressurizado, a membrana fina 372 é rigidamente suportada de modo que a almofada de chumaceira 20L é muito mais rigidamente suportada. Por outro lado quando o fluído e evacuado da câmara 373, a membrana 372 fica livre para deflectir de modo que a almofada de chumaceira 20L é suportada ligeiramente.
De acordo com ainda um outro aspecto do presente invento, o fluído encerrado dentro da câmara pode ser um fluído electro-reológico (ER). Os fluídos ER mudam de viscosidade na presença de campos eléctricos de modo que os mesmos podem mudar rapidamente de líquidos de escoamento livre para uma forma de alta viscosidade, virtualmente sólida, dependendo da potência de campo eléctrico. Quando a câmara 373 é enchida com um fluído ER, é possível proporcionar quase variação contínua da rigidez do suporte da membrana fina 372. deste modo a rígido da almofada de chumaceira 20L pode variar desde qualquer coisa como entre o suporte amortecido flexível proporcionado quando o fluído ER é de escoamento livre até ao suporte extremamente rígido quando o fluído ER está altamente carregado e funciona como um sólido.
Como se notou atrás, o segundo tipo de construção de suporte selectiva é baseada no princípio da construção da chumaceira como uma estrutura inteligente. A estruturas inteligentes são estruturas que são capazes de detectarem as condições ambientais e de alterar as suas características em resposta às mesmas, de modo geral, as estruturas inteligentes combinam três tipos de componentes: um componente de suporte esquelético; um componente sensor e um componente actuador. As funções de cada um destes componentes são comparáveis às funções biológicas. 0 componente de suporte estrutural ou esquelético funciona como uma estrutura 72 689 KMC-012
-63-ou esqueleto da chumaceira e é geralmente formado por materiais estruturais tais como alumínio, aço, bronze, cerâmica, plástico ou compósitos de pouco peso. 0 componente sensor funciona como o sistema nervoso sensorial e é formado por materiais feitos por medida para detectarem, e monitorizarem alterações na temperatura ou outras condições físicas indicativas do suporte de chumaceira adequado. Finalmente, o componente actuador funciona como o sistema muscular expandido contraindo ou sofrendo alguma outra alteração física para alterar fisicamente o sistema de suporte esquelético. As construções de chumaceira inteligentes do presente invento têm componentes estruturais que são essencialmente similares às almofadas de chumaceira descritas até este momento. 0 componente sensor pode ser sensores electrónicos convencionais ou um material inteligente que é alterado fisicamente por condições alteráveis. De modo similar o componente actuador pode ser actuador mecânicos ou eléctricos convencionais ou materiais inteligentes cujas propriedades físicas podem ser alteradas selectivamente. Os materiais pieseléctricos são adequados tanto como um material actuador como um sensor. Em particular os materiais pieseléctricos tais como o quartzo e certos polímeros eram uma voltagem eléctrica quando lhes é aplicada pressão; de modo contrário os mesmos expandem-se ou contraem-se quando exposto a um campo eléctrico. Assim, a pressão aplicada a sensores pieseléctrico numa almofada de chumaceira produzirá uma voltagem eléctrica quando é aplicada pressão ao mesmos; de modo contrário os mesmos expandem-se ou contraem-se, quando dispostos em campo eléctrico. Assim, a pressão aplicada a sensores pieseléctricos numa almofada de chumaceira produzirá uma voltagem que pode ser utilizada como sinal para actuadores, para passarem uma corrente através de outros materiais pieseléctricos no componente actuador para enrijecer ou amolecer a estrutura.
Um outro material adequável para os componentes tanto sendo como actuador de estruturas "inteligentes" é o TERFENOL. O TERFENOL é um novo grupo de ligas de terras raras magneto-restritoras de ferro, térbio e disprozio, que produzem alterações dimensionais gigantes quando expostos a um campo magnético, o
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TERFENOL tem a maior magneto-restrição de qualquer Έéte: requer apenas campos magnéticos modestos de 500-1000 Oe dependendo do valor de pré-tensão utilizado. Em microssegundos, o comprimento de uma vareta de 100 milímetros cresce de 0,2 mm. Tais alterações são cem vezes maiores do que anteriores magneto-restritivos e até cerca de vinte vezes maior do que os materiais pieseléctricos. O TERFENOL é accionado por corrente e opera a baixas voltagens em contraste com os materiais electro-restritivos que são objecto de arco indesejável. O TERFENOL altera sua forma devido às forças atómicas e pode trabalhar com impedâncias mecânicas de 200 MPa com correntes de 2000 ppm. O TERFENOL é superior a todos os outros materiais na geração de energia mecânica a baixas frequências de 0-5 kHz. Para frequências mais altas de até 20 kHz as perdas de corrente de Eddy tem de ser consideradas e é requerida laminação. 0 mesmo transmite quantidades extraordinárias de energia por unidade de volume (30 000 j/m3). A conversão do energia eléctrica em mecânica ocorre efectivamente com factores de acoplamento magneto-elásticos superiores a 0,7. A permeabilidade do material é baixa (5-10). A permeabilidade relativa muda com o esforço mecânico 0 que se significa o TERFENOL pode também ser usado como um sensor com tempo de resposta rápido em excesso, uma vez que o mesmo produz energia eléctrica quando uma força mecânica lhe é aplicada. Outros materiais magneto-elásticos amorfos (boro com silício e ferro estão agora disponíveis para aplicações de detecção com factores de medição de até 500 000 e coeficientes de acoplamento magneto-elásticos da ordem de grande de 0,98. o TERFENOL tem uma largura de banda alta de 0-15 kHz para uma vareta de 100 mm. 0 mesmo funciona bem a baixas frequências e é ideal para frequência sónicas abaixo de 1 kHz. Isto significa que o sinal vai mais além e gera resolução mais alta no retorno. 0 modulo de Young, a frequência ressonante e a velocidade do som do material podem estar à frequência ressonante e a velocidade do som do material pode ser controlada numa gama ampla, o que 72 689 KMC-012
-65- utilizado o campo de polarização magnético. 0 modulo de Yong, atinge duas vezes o seu valor original quando o material está saturado.
Uma construção simples representada algo esquematicamente na figura 19C é uma almofada de chumaceira "inteligente". A almofada de chumaceira inteligente inclui um sensor e actuador, ambos feitos de material pieseléctrico tal como quando a aplicada pressão à almofada de chumaceira, é alimentada uma voltagem para um amplificador de retorno (não mostrado). O amplificador de retorno processa o impulso e envia a voltagem para o actuador, provocando a expansão ou contracção do mesmo como necessário para aliviar a pressão. Eventualmente, um estado de equilíbrio desejado que de acordo com o projecto corresponde à formação de cunha óptima é conseguido.
Outros tipos de estrutura inteligentes estão contempladas. Por exemplo o componente sensor pode ser um sensor físico discreto, que detecta a temperatura a pressão o consumo de energia a perda de energia, o atrito ou quaisquer outras condições, que são indicativas da qualidade da cunha. Estas condições detectadas podem ser alimentadas para uma unidade de processamento central (CPU) que proporcionaria então um sinal para o actuador que podia incluir um pieseléctrico, TERFENOL, um fluído ER, um metal como memória de forma tal como nitinol (uma liga de níquel e titânio) ou, algum outro material inteligente ou um actuador mecânico para alterar as características da chumaceira.
Naturalmente as construções de chumaceira inteligentes podem ser utilizadas numa ampla variedade de aplicações requerendo controlo preciso. Quando, como sugerido atrás, uma chumaceira inteligente é para ser usada para proporcionar uma construção de suporte selectiva para uma chumaceira de modos múltiplos, são dispostos elementos controláveis activamente, de modo que conjuntos distintos de almofadas de chumaceira podem ser activados e desactivados selectivamente. Por exemplo as almofadas podem ser montadas num elemento pieseléctrico ou qualquer -66- 72 689 KMC-012 actuador mecânico de modo que as mesmas podem ser "elevadas" para uma posição de suporte para suportarem o veio num modo para o qual as mesmas foram projectadas e "abaixadas" durante outros modos de rotação do veio. Alternativamente, as almofadas podem ser projectadas para enrijecerem para suportarem o veio para rotação no modo para o qual, as mesmas firam projectadas e amolecidas para proporcionarem pouco ou nenhum suporte durante outros modos de operação.
Existem, evidentemente, outras aplicações para as construções de chumaceira controláveis activamente. Por exemplo a chumaceiras do presente invento podem ser ajustadas em resposta a condições de operação detectadas para corrigirem quaisquer deficiências de operação, mais especificamente, a chumaceiras do presente invento podem incluir elementos separados para alterarem fisicamente a forma de cunha, a superfície de almofada de/ou as caracteristicas de deflexão da estrutura de suporte. Os elementos separados podem ser controlados por uma unidade de processamento central (CPU), que por sua vez recebe sinais indicativos da qualidade de cunha. Por exemplo, os sensores podem detectar caracteristicas físicas tais como a temperatura, o contacto veio-almofada, binário ruído, consumo de potência, etc.. Os sinais dos sensores são transmitidos à CPU e comparados com condições indicativas da formação óptima de cunha. Quando existe um desvio substancial entre as condições efectivas detectadas e as condições indicativas da qualidade óptima de cunha, a CPU transmite um sinal para os meios para ajustarem fisicamente a forma de cunha, a superfície de almofada e/ou das caracteristicas de deflexão da estrutura de suporte, ajustando à força a cunha para conseguir a formação de cunha óptima. Alternativamente ou adicionalmente, a CPU pode responder a comandos directos entrada manualmente tais como "aumentar a rigidez" ou "elevar o bordo traseiro". Quando um tal comando é recebido, a CPU é submetida a uma rotina predeterminada para conseguir o resultado desejado. Vários meios podem ser utilizados para alterar fisicamente a qualidade de cunha. Por exemplo, a qualidade de cunha pode ser fisicamente alterada forçando o fluido hidráulico para câmaras de 72 689 KMC-012 -67-
cas de amortecimento da estrutura de suporte de chumaceira. Alternativamente, uma vareta mecânica ou um macaco de parafuso podem ser trazidos para contacto com a estrutura de suporte, para alterar fisicamente as características de deflexão do parafuso de suporte. Quaisquer destes meios podia ser electricamente controlado.
Apesar de muitos meios poderem ser utilizados para ajustarem fisicamente a cunha, em resposta a condições de funcionamento de-tectadas, crê-se actualmente que os melhores de tais meios é proporcionar um ou mais elementos piezeléctricos nos interstícios dentro da estrutura de suporte de chumaceira, ou entre a estrutura de suporte e a almofada de chumaceira. A previsão dos elementos piezeléctricos, neste caso, torna possível controlar efectivamente ou ajustar a forma e a orientação da almofada, e afectar as características de deflexão da estrutura de suporte. Evidentemente pode ser obtidos resultados similares através da utilização de elementos formados por ligas de terras raras magneto-restritivas tais como TERFENOL ou bolsas de fluído ER. Assim, apesar das explicação seguinte referir especificamente a elementos pieseléctricos, deve ser compreendido que outros materiais inteligentes podem ser usados essencialmente da mesma maneira. Como notado atrás, é conhecido que a aplicação de uma corrente eléctrica a certos cristais e materiais cerâmicos pode produzir forças de expansão mecânica. Quando uma tensão é aplicada, o cristal ou o material cerâmico sofre oscilações de espessura. No entanto, quando uma corrente contínua é constantemente aplicada, a alteração em espessura não varia. Assim, sabe-se que certos materiais podem mudar as dimensões, quando submetidos a tensão. Notáveis entre estes materiais, são o quartzo, o sal de "Rochel" (tartarato de potássio e sódio), titanato de bário adequadamente polarizado, dissulfato de amónia hidrogenado, açúcar ordinário e certas cerâmicas. De todos os materiais que apresentam efeitos piezeléctricos nenhum possui todas as propriedades desejáveis, tais como estabilidade, elevada resposta, insensibilidade a temperaturas extremas e humidade, e a capacidade de serem conformados para qualquer forma desejada. 0
72 689 KMC-012 -68- sal de "Rochel" proporciona a resposta mais alta, mas protecção da humidade e ar não pode ser utilizado acima de 45°C. 0 quartzo é sem dúvida o mais estável, ainda que a sua resposta seja baixa. Devido a sua estabilidade o quartzo é bastante utilizado habitualmente para a estabilização em osciladores electrónicos. Frequentemente o quartzo é conformado num disco fino com cada face coberta por prata para ligação de eléctrodos. A espessura da chapa é esmerilada para a dimensão que proporciona uma frequência mecanicamente ressonante, correspondendo à frequência eléctrica desejada. Este cristal pode ser então incorporado num circuito electrónico apropriado como controlos de frequência. Para utilização em chumaceiras os materiais pieseléctricos poliméricos e cerâmicos parecem ser muito adequados.
Os elementos piezeléctricos podem ser localizados nos interstícios de quaisquer das chumaceiras hidrodinâmicas do presente invento. No entanto, a conveniência de colocação de um elemento piezeléctrico dentro da estrutura de suporte ou entre a estrutura de suporte e a almofada de chumaceira, depende naturalmente dos espaçamentos entre a estrutura de suporte e a almofada de chumaceira, ou dentro da estrutura de suporte. Uma vez que as chumaceiras descritas aqui em seguida têm uma ampla variedade de espaçamento intersticial e porque o tamanho actual do espaçamento depende do tamanho das chumaceiras, a selecção de uma forma de chumaceira da variedade descrita aqui em seguida, para utilização numa chumaceira piezelectricamente controlada, depende entre outras coisas do diâmetro da chumaceira a ser utilizada.
Para uma chumaceira relativamente grande, na qual as aberturas na estrutura de suporte são proporcionalmente grandes, uma chumaceira construída de acordo com as linhas das chumaceiras representadas nas figuras 2, 8, 25, 31 e 37 seria apropriada. Por outro lado, para chumaceiras muito pequenas nas quais os interstícios ou espaços são proporcionalmente muito menores, uma chumaceira do tipo mostrado na figura 32 ou na figura 38 seria mais apropriada. Deve ser retido que, quando o tamanho do elemento piezeléctrico se torna próximo do tamanho dos próprios
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72 689 KMC-012 -69-elementos de estrutura de suporte, o efeito do elemento piezeléctrico na construção geral de chumaceira torna-se proporcionalmente maior. Sob circunstâncias normais os elementos piezeléctricos destinam-se apenas a proporcionar pequenas modificações à actuação da chumaceira, uma vez que as chumaceiras mesmo sem a função do elemento piezeléctrico, se aproximam do óptimo. Assim, ao proporcionar-se um elemento de piezeléctrico preenchendo o espaço dentro da estrutura de suporte da chumaceira da figura 32 podia alterar o carácter essencial da chumaceira desde uma chumaceira hidrodinâmica para uma chumaceira controlada piezelectricamente. Em alguns casos isto pode ser desejado.
Por exemplo, a chumaceira mostrada nas figuras 2 e 2A pode incluir elementos piezeléctricos, dispostos dentro da estrutura de suporte e entre a estrutura de suporte e as almofadas de chumaceira. Condutores eléctricos (não mostrados) são ligados a cada um dos elementos piezeléctricos. A alimentação de corrente aos condutores eléctricos é controlada por um dispositivo de controlo. De preferência, o dispositivo de controlo inclui uma unidade de processamento central (CPU) que controla todos os elementos piezeléctricos, em resposta a sinais obtidos de sensores que monitorizam o estado da cunha hidrodinâmica ou em resposta a sinais entradas manualmente.
Um exemplo de um dispositivo de controlo, que controla os elementos piezeléctricos 18 nas chumaceiras do presente invento, inclui uma CPU, que recebe sinais de entrada dos vários sensores que monitorizam condições indicativas da qualidade da cunha hidrodinâmica. Por exemplo, a CPU podia receber sinais de um sensor de temperatura, um sensor de ruído, um sensor de contacto veio almofada, sensor de consumo de potência, sensores de binário e/ou sensores de fadiga. Os sinais recebidos de cada um destes sensores podem então ser comparados sequencialmente a valores armazenados numa memória apenas de leitura (ROM), que são indicativos da formação de cunha adequada. A ROM podia incluir valores armazenados, para uma ou mais formações de cunha desejadas tais como "CAPACIDADE DE SUPORTE DE CARGA MÁXIMA" OU "BAIXO ATRITO/BAIXA POTÊNCIA". Quando é determinado que as condições detectadas saem 72 689 KMC-012 -70
fora da gama apropriada, u, uma análise de diagnóstico pode ser executada para determinar a medida correctiva apropriada. Como resultado desta análise de diagnósticos, pode ser feita uma determinação de qual, se algum, dos elementos piezeléctricos devem ser carregados e o valor para o qual os mesmos devem ser carregados.
Como notado atrás, a chumaceira da figura 25 pode incluir elementos piezeléctricos 100 localizados entre a estrutura de suporte e a almofada de chumaceira 132, para permitir controlo preciso e selectivo da quantidade de deflexão descendente da almofada de chumaceira 132. Neste caso particular, os elementos piezeléctricos 100 são proporcionados numa localização comum para cada uma das almofadas de chumaceira de modo que os elementos piezeléctricos têm uma função única, isto é, o controlo da deflexão descendente das almofadas de chumaceira. Naturalmente, elementos piezeléctricos adicionais 100 podiam ser proporcionados em outras localizações, para outros fins, se desejado. De novo, os elementos piezeléctricos 100 têm condutores (não mostrado) ligados aos mesmos e o fluxo de corrente, para os condutores é controlado por uma unidade de processamento central do tipo descrito atrás. A chumaceira da figura 31 pode incluir elementos piezeléctricos 100 localizados em zonas seleccionadas, para permitir o ajustamento selectivo da cunha, de acordo com as condições de funcionamento detectadas. De novo outra vez, os condutores estão ligados aos elementos piezeléctricos 18 e o fluxo de corrente para os elementos piezeléctricos, através dos condutores eléctricos, é controlado por um dispositivo de controlo, que pode ser do tipo descrito atrás. Podia também notar-se que o fluxo de corrente para os elementos piezeléctricos pode ser controlado por um dispositivo de controlo operando manualmente. Crê-se, no entanto, que são obtidos melhores resultados através da utilização de uma unidade de processamento central.
Para os objectivos de uma chumaceira de modo múltiplos podem
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72 689 KMC-012 -71- ser utilizadas construções de chumaceira inteligentes maneiras, primeiro a chumaceiras podem ser projectadas para incluírem apenas um conjunto de almofadas de chumaceira que tem construções "inteligentes", cujas características de deflexão podem variar para incluírem os requisitos dos diferentes modos de operação. Alternativamente os materiais controláveis activamente podem ser utilizados para activar ou desactivar conjuntos seleccionados de almofadas de chumaceira empurrando-os para ou em afastamento da porção de veio a ser suportada. A figura 19A mostra uma vista de topo parcial de um suporte 109 que tem uma perfuração de montagem 110 que inclui uma protuberância de localização 102. A protuberância de localização 102 inclui do condutores eléctricos EL^ e EL2. Um tal componente de suporte podia ser usado num sistema inteligente requerendo condutores eléctricos alimentados para almofadas de chumaceira ou estrutura de suporte para a finalidade da carga de suporte para ou do material pieseléctrico, um fluído ER, um metal com memória de forma ou qualquer outro material inteligente. A figura 19B mostra um exemplo de uma almofada de chumaceira 20 que pode ser utilizado num tal suporte. Especificamente a almofada de chumaceira é similar à almofada de chumaceira mostrada nas figuras 3C e 3D e explicada atrás. No entanto, a porção de almofada 23 inclui um incerto de almofada TI que proporciona a superfície de alteração de almofada efectiva. Adicionalmente, é formado um entalhe na porção de suporte de membro ou terciária 373 para permitir a montagem da almofada de chumaceira 20 no suporte 10. Os condutores eléctricos 273 EL são formados adjacentemente ao entalhe de modo a proporcionar em contacto eléctrico com os condutores ELI e EL2 quando a almofada de chumaceira 20 é montada no suporte 10 da figura 19A. Se, como mostrado é utilizado um material inteligente na porção de almofada de chumaceira 23 os condutores eléctricos EL prolongar-se-iam para o incerto de almofada TI. Evidentemente, podiam ser proporcionados materiais inteligentes na estrutura de suporte em vez de na superfície de almofada, se for assim, os condutores eléctricos proporcionaria, corrente para tais localizações.
72 689 KMC-012 -72- 0 inserto de almofada PI mostrado na figura 19B podia ser um material pieseléctrico ou um compósito com o qual incluiria qualquer tipo de material pieseléctrico, de modo que quando é aplicada corrente ao inserto de almofada, a forma do inserto de almofada alterar-se-ia para ajustar a formação de cunha. A figura 19D representa um componente de estrutura de suporte modular, tendo uma rigidez ajustável. Especificamente a porção esquelética da estrutura de suporte inclui uma porção de suporte primária tubular fina 371, uma porção de suporte secundária de membrana fina 372 e uma porção de suporte terciária tipo viga circunferencial 373. As porções de ligação 30 e 40 são formadas em cada extremidade da estrutura de suporte para lhe permitirem ser recebida num suporte, (através das roscas 40) e para receberem uma porção de almofada de chumaceira através das roscas 30.
Devido à finura relativa da porção esquelética 371, 372, a estrutura seria bastante flexível. No entanto o interior da estrutura de suporte é hermético a fluidos e selados de modo a incluir um fluído ER. os condutores eléctricos EL são proporcionados para proporcionarem selectivamente quantidades de corrente para o fluido ER de modo que a rigidez da estrutura de suporte pode ser variada selectivamente desde uma estrutura de suporte muito flexível até uma estrutura de suporte extremamente rígida, o controlo do fornecimento de corrente podia ser em resposta a sensores (não mostrados) os quais detectam condições seleccionadas as quais são indicativas da qualidade de cunha. A figura 19E mostra uma construção de suporte inteligente 10. 0 suporte 10 inclui uma pluralidade de perfurações de montagem de almofada 101. 0 suporte para cada perfuração de montagem de almofada 101 é um superfície de suporte de almofada fina 10PS. Imediatamente abaixo de cada superfície de suporte de almofada 10PS encontra-se uma câmara hermética a fluidos cheia com fluído ER 10F. Os condutores eléctricos EL são proporcionados para permitirem um fornecimento de corrente às câmaras cheias com fluído. Da maneira descrita atrás pode ser proporcionada corrente
72 689 KMC-012 -73- para variar selectivamente a rigidez da superfície de superte ne almofada 10PS a partir de uma superfície muito flexível para uma superfície extremamente rígida, de novo o fornecimento de corrente pode ser controlado, em resposta a sensores, os quais detectam, as condições físicas indicativas da qualidade de cunha. A figura 19F representa uma almofada de chumaceira inteligente de acordo com o presente invento. A almofada de chumaceira inclui uma porção esquelética que inclui uma projecção tipo parafuso para permitir a montagem numa estrutura de suporte de acordo com a construção modular do presente invento. Adicionalmente, como mostrado na porção parcialmente cortada da figura 19F, a almofada de chumaceira inclui camadas alternadas de fluído ER 23f e um material compósito. Quando submetida a tensões eléctricas, as partículas no fluído ER são realinhadas, tornando o fluído suficientemente rígido com um sólido, Quando as camadas são controladas por um sistema de realimentação, é possível regular finamente a rigidez da almofada de chumaceira em resposta às condições detectadas indicadoras da qualidade de cunha.
Sempre que uma chumaceira emprega almofadas de chumaceira previamente pressionadas é critico que a almofada de chumaceira seja posicionada com precisão no suporte para assegurar que, as almofadas de chumaceira são alinhadas adequadamente de modo que as almofadas deflictam adequadamente em carga. o posicionamento de almofada preciso é também importante nas construções de chumaceira controláveis activamente devido a poder existir um ponto fixo de referência a partir do qual são feitas as alterações.
As figuras 6A, 6B, 6C e 6D representam um outro aspecto do presente invento, pelo que as almofadas de chumaceira 20 podem ser localizadas com precisão no suporte 10. Na s figuras 6A e 6B o suporte 10 é munido com pinos de localização 102 dispostos não simetricamente dentro de ou perfurações 101 proporcionadas para receberem as almofadas de chumaceira 20. 0 pino de localização 102 pode ser recebido numa das aberturas dispostas não simetricamente numa estrutura de suporte de almofada de
72 689 KMC-012 74- chumaceira (ou uma abertura similar proporcionada algwres almofada de chumaceira) para posicionar com precisão a almofada de chumaceira na perfuração no suporte 10. Uma construção alternativa está representada nas figuras 6C e 6D. Nesta construção as protuberâncias de localização 102 que se prolongam, da parede da perfuração 101 são utilizadas em vez dos pinos de localização separados. A protuberância de localização pode ser recebida num entalhe complementar formado num membro, ou estrutura de suporte terciária de qualquer das almofadas de chumaceira do presente invento. Em virtude deste pino de bloqueio ou disposição de protuberâncias as almofadas de chumaceira pré--comprimidas são forçadas para o alinhamento adequado quando montadas na perfuração. Dever-se-á compreender que quando são utilizados postes ou protuberâncias de localização, apenas as ligações que não requerem ligação da almofada de chumaceira no suporte podem ser utilizadas. Assim apesar do encaixe à pressão ou das ligações mostradas nas figuras 12D e 12C serem aceitáveis as roscas não são.
As figuras 7-10 representam a modularidade que é obtida com a construção do presente invento. Mais especificamente, estes desenhos representam um certo número de configurações possíveis de chumaceira, que podem ser obtidas utilizando simplesmente as diferentes partes normalizadas. Como explicado anteriormente qualquer porção de suporte de chumaceira normalizada pode ser combinada com qualquer porção de almofada de chumaceira normalizada.
Na figura 7, um certo número de almofadas de chumaceira redondas 20 estão espaçadas circunferencialmente num suporte 10. No passado, tais porções arredondadas foram empregues principalmente devido à sua facilidade para formarem uma porção de almofada arredondada quando a porção de almofada é integralmente maquinada com a porção de suporte. No entanto em alguma casos pode ser desejável utilizar almofadas de chumaceira não circulares se isto pode ser feito sem aumentar os custos. Isto pode ser feito de acordo com um outro aspecto do presente invento. -75- 72 689 KMC-012
Quando as porções de almofada de chumaceira sãa separadamente de acordo com o presente invento, a complexidade de fabrico não é um aspecto importante na escolha da forma de almofada uma vez que qualquer forma de almofada pode ser facilmente fabricada. Por exemplo, utilizado almofadas de chumaceira com forma de cunha 20, tais como as mostradas na figura 8, é proporcionada uma maior superfície de almofada, aumentando por isso o suporte do veio. Assim pode ser desejável proporcionar uma almofada de chumaceira uma forma de cunha normalizada adicionalmente à almofada de chumaceira com forma arredondada convencional. Adicionalmente apesar de não representada como tal, é usualmente desejável proporcionar porções de almofadas de chumaceira com um tamanho que, quando montado, proporcione uma superfície de almofada de chumaceira quase contínua, por exemplo, as almofadas podem ser dimensionadas de modo que os bordos das almofadas de chumaceira adjacentes estejam quase em contacto.
Nalguns casos pode ser desejável proporcionar um anel de almofada de chumaceira contínuo único em vez de uma pluralidade de almofadas de discretas. As figuras 9A e 9B representam um tal anel de almofada de chumaceira que é contínuo mas inclui uma pluralidade de porções em recesso 310 e uma pluralidade de porções de almofada 320. Em virtude da disposição simétrica das porções em recesso 310 e das porções de almofada 320, esta chumaceira funciona de muitas maneiras como uma chumaceira tendo almofadas de chumaceira discretas. Naturalmente, a continuidade do componente 300 afecta a actuação, por, por exemplo proporcionar à estrutura de suporte rigidez aumentada e inibir a deflexão as almofadas individuais. Estes efeitos podem ser minimizados tornando as porções em recesso muito finas. Utilizada com um suporte normalizado e a pluralidade de porções de suporte de almofada, o componente contínuo 300 teria um número de componentes de recepção de suporte de almofada correspondente ao número de porções de suporte de almofada de chumaceira e seria fixo nestas porções de suporte de almofada por encaixe à pressão ou quaisquer outros meios para fixarem de modo libertável, que podem acomodar o componente contínuo. A utilização de um
72 689 KMC-012 -76- componente contínuo é útil no posicionamento preciso das superfícies de almofada de chumaceira e para assegurar deflexão uniforme.
As figuras 10A e 10B representam uma concretização adicional da construção de anel de chumaceira contínua, na qual a superfície de almofada da porção de almofada de chumaceira 350 é lisa. a porção de almofada e/ou porção de suporte deve suportar a superfície de almofada 350 de modo a deformar em carga para proporcionar suporte hidrodinâmico de um veio. O plano da superfície lisa seria paralelo à superfície do veio a ser suportado na condição não carregada e deformado em carga para proporcionar uma pluralidade de cunhas hidrodinâmicas espaçadas. Como melhor mostrado na figura 10B isto pode ser feito proporcionando uma estrutura de suporte unitária que inclui uma série repetindo-se de secções de suporte, incluindo cada secção de suporte, ordenadamente uma porção totalmente rígida/ uma porção de ligação extremamente fina, uma porção parcialmente rígida e uma porção de ligação de ligação extremamente fina.
As figuras 10C-10E representam os princípios da operação da chumaceira de diâmetro interno contínuo. A chumaceira é baseada em principio num sistema que inclui uma série de blocos de suporte completamente rígidos CIO, os quais são rígidos tanto na direcção vertical V como na direcção horizontal H; uma série de blocos de suporte parcialmente rígidos, isto é, verticalmente, C20, cada um deles espaçado entre dois blocos totalmente rígidos CIO e uma série de suportes C30, que são incapazes de resistir ao momento. Os suportes C30 podem ser conceptualmente pensados como cordas que ligam os cantos do blocos de suporte totalmente rígidos cio aos cantos do suporte particularmente rígido C20 como mostrado na figura 1.
Desde que as chumaceiras, quer radiais de impulso ou combinadas radiais e de impulso incluem genericamente uma estrutura de suporte contínua, isto é, circular, as secções de qualquer chumaceira empregue neste invento podiam ser em geral ligadas de uma maneira contínua isto é, a extremidade da última -77-
-77- J 72 689 KMC-012 secção seria ligada ao começo da primeira secção de modo a proporcionar uma estrutura de suporte contínua.
As figuras 10C e 10D representam o conceito subjacente de uma chumaceira tendo uma face de chumaceira. Especificamente estes desenhos mostram algo esquematicamente de uma secção de uma chumaceira construída a partir de uma série de secções idênticas ligadas entre si de uma maneira contínua. A chumaceira inclui uma superfície de chumaceira contínua 350 e uma estrutura de suporte a qual inclui uma série de secções idênticas. Cada secção inclui uma secção de suporte de carga completamente rígida CIO, uma secção de suporte vertical com forma de T verticalmente rígida sJf (parcialmente) C20 e secções de ligações C30 entre as secções rígidas 10 e as secções com forma de T C20.
As secções de ligação têm uma pequena capacidade para resistir ao momento; no entanto, as secções são feitas tão finas quanto possível, para reduzirem substancialmente a sua capacidade de resistirem ao momento. Como as porções de ligação C30 são mais finas, a sua capacidade para resistir ao momento é reduzida e a estrutura opera como o sistema conceptual descrito atrás e representado nas figuras 10C-10C. Evidentemente, as porções de ligação 30 devem ser suficientemente espessas para evitarem avaria por fadiga ou qualquer outra avaria em carga.
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Se o componente transversal da porção com forma de T deflectir em cantilever significativamente, as vantagens conseguidas proporcionando o componente transversal, nomeadamente, o aumento dos espaçamento diferencial e horizontal entre o canto superior esquerdo C20L e do canto superior direito C20R por ângulo de deflexão do suporte vertical C20 são impedidos. Consequentemente uma outra importante consideração de projecto é que o componente transversal horizontal da porção com forma de T C20 deve ser relativamente rígido na direcção vertical, de modo que esta porção não deflicta em cantilever significativamente em carga. A figura 10C representa a estrutura de chumaceira num estado
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72 689 KMC-012 -78-não carregado. Neste estado, a superfície de chumaceira contínua é plana. A figura 10D representa a deflexão (grandemente exagerada da estrutura de suporte e a consequente deformarão da superfície de suporte 8, quando à aplicada uma carga através da superfície de chumaceira 8. Em particular, como mostrado na figura 10D, a viga de suporte vertical deflecte ou deflecte em cantilever de modo que o canto superior esquerdo C20L assume uma posição substancialmente acima do canto superior direito C20R. Como mencionado atrás o componente transversal devia ser relativamente rígido, pois doutro modo o componente em T deflectiria de um modo em cantilever duplo tipo guarda chuva diminuindo por isso o grau da elevação horizontal do canto esquerdo C20L, em reacção ao canto direito C20R. A estrutura de suporte assume a posição de equilíbrio mostrada na figura 10D como uma consequência da deflexão do componente com forma de TC20 (o qual produz o diferenciado alto entre o canto esquerdo C20L e o canto direito C20R) porque a capacidade de resistência é momento extremamente limitada das porções de ligação C30 e a quase total ausência de deflexão dos componentes totalmente rígidos CIO. Nesta posição a superfície de chumaceira contínua é deformada para uma série espaçada circunferencialmente de características de superfície com forma de cunha. Se a estrutura de suporte é concebida de modo a deflectir adequadamente, as características com forma de cunha correspondem a uma cunha hidrodinamicamente óptima de modo que, quando o veio a ser suportado roda o mesmo é suportado pelo fluido que é pressurizado pela cunha hidrodinâmica entre a superfície de veio e a superfície de chumaceira contínua. A figura 11A representa uma forma da porção de suporte de almofada de chumaceira modular, para utilização na construção de almofada de chumaceira contemplada pelo presente invento. Em particular, a figura 11a representa a porção de suporte de almofada de chumaceira, a qual seria usada para construir uma chumaceira modular baseada na chumaceira integral representada nas figuras 4A-4E e 5A-5E. Como representado na figura 11A a porção de suporte inclui um secção roscada 30 acima da porção de suporte primária e prolongamento roscado 40 da porção de suporte -79- 72 689 KMC-012 terciária. Estas duas secções roscadas 30, 40 podem ser recebidas em perfurações roscadas complementares na porção de almofada de chumaceira e complemento de suporte, respectivamente. Assim, a construção modular mostrada na figura 11a está adaptada para fixar de modo libertável ao suporte e à almofada de chumaceira. Evidentemente, quaisquer ligações complementares podiam ser utilizadas. A figura 11B mostra uma outra forma de porção de suporte de almofada modular, tendo uma secção superior roscada 30 e uma prolongamento roscado 40 do componente de suporte terciário. A porção de suporte efectiva 27 desta chumaceira é do tipo que podia ser inutilizado para construir uma chumaceira tal como está representado na figura 2, 3A e 3B de uma maneira modular. De novo, quaisquer ligações complementares conhecidas podem ser utilizadas.
Apesar das construções modulares representadas nas figuras 11A e 11B incluírem numa construção de ligação roscada com base relativamente larga. Outros tipos de componentes e ligações modulares são possíveis. As figuras 12A-12F representam alguns detalhes componentes e ligações. Especificamente, a figura 12A representa a porção superior de uma porção de suporte modular do tipo mostrado na figura 11A, na qual um poste de fixação roscado é proporcionado em vez do componente roscado com base larga mostrado na figura 11A. Naturalmente, um tal poste podia ser proporcionado como uma alternativa aos componentes roscados com base larga representados nas figuras 11A e 11B. As figuras 12B e 12C representam uma bloqueio rápido canelado, que pode ser utilizado como uma alternativa ao componente roscado, representado na figura 12A. Evidentemente a porção macho da ligação podia ser formada na base em vez de na estrutura de suporte. Um exemplo de uma tal construção está representada nas figuras 12D e 12F e a figura 12E mostra uma estrutura de suporte com uma porção de ligação fêmea formada na mesma. A figura 12D representa adicionalmente uma almofada compósita tendo uma base estrutural formada num material (genericamente metal) e uma tampa de um outro tipo de material (em geral borracha ou polímero)
moldado no mesmo. A figura 12F mostra uma almofada de chumaceira que inclui um incerto de almofada separado TI feito de um material diferente do remanescente da almofada de chumaceira. 0 incerto de almofada podia ser feito de material de chumaceira de alto rendimento, tal como, por exemplo, carboneto de silício, bronze, borracha endurecida, um polímero ou qualquer material "inteligente" controlável activamente, tal como uma material pieseléctrico de quartzo ou polimérico.
Devido ao remanescente da não contactar a porção de veio a ser suportada, o mesmo pode ser formado a partir de um material menos caro.
Adicionalmente às construções representadas, outras construções possíveis incluem um bloqueio leur, um bloqueio de excêntrico e um bloco de torção ou quaisquer meios de fixação libertáveis. Além disso, apesar de não estar especificamente representado é contemplado que em certos casos os componentes modulares possam ser fixos não libertavelmente entre si de modo que, por exemplo, o encaixe à pressão, colagem soldadura ou quaisquer outras construções conhecidas. i
Claims (59)
- 72 689 KMC-012 -81- REIVINDICACÕES 1 - Chumaceira hidrodinâmica modular adaptada para suportar um veio rotativo, caracterizada por compreender: um componente portador, tendo o componente portador uma pluralidade de aberturas formadas no mesmo, estando as aberturas espaçadas em torno de um eixo predeterminado; uma pluralidade de almofadas seguras de modo libertável nas aberturas do componente portador, compreendendo cada uma das almofadas de chumaceira uma porção de almofada, tendo uma superfície de almofada e uma porção de suporte, que suporta a porção de almofada, estando a porção de almofada segura de modo libertável a uma porção, da porção de suporte, e estando uma outra porção, da porção de suporte, segura de modo libertável numa da dita pluralidade de perfurações; e estando a porção de suporte de cada uma das almofadas de chumaceira projectada de modo que, em carga, as almofadas de chumaceira deflictam, de modo que as mesmas formam uma cunha hidrodinâmica em relação ao veio.
- 2 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por cada porção de almofada ser ligada enroscadamente à porção de suporte.
- 3 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por cada porção de almofada ser ligada de modo libertável à porção de suporte por uma ligação de bloqueio de caneladuras.
- 4 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por as superfícies de almofada de todas as almofadas de chumaceira assentarem substancialmente num plano comum, quando a chumaceira não está carregada, estando o dito plano, substancialmente, paralelo ao plano da porção de veio a ser suportada. J72 689 KMC-012 -82-
- 5 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a almofada incluir duas porções distintas formadas por materiais diferentes, sendo, pelo menos, uma porção formada de um material diferente do da porção de suporte.
- 6 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a superfície de almofada não ser circular.
- 7 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ser proporcionada uma projecção de localização numa das porções de almofada e a porção de suporte e a outra das porções de almofada, e a porção de suporte incluir uma projecção, que recebe a abertura para recepção da projecção de modo a posicionar com precisão a almofada de chumaceira não circular em relação à porção de suporte.
- 8 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ser proporcionada uma projecção de localização numa das porções de suporte de almofada de chumaceira e o componente de suporte e a outra das porções de almofada, e a porção de suporte incluir uma projecção de recepção de abertura para receber a projecção, de modo a posicionar com precisão a porção de suporte em relação ao componente portador.
- 9 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a porção de suporte de almofada de chumaceira ser ligada enroscadamente ao componente portador.
- 10 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a porção de suporte de cada almofada de chumaceira ser ligada ao componente portador através de uma ligação de bloqueio de caneladura.
- 11 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por cada porção de suporte da pluralidade das almofadas de chumaceira incluir uma porção de suporte primária, uma porção de suporte secundária, e uma porção de suporte terciária.72 689 KMC-012 -83-
- 12 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a porção de suporte de cada almofada de chumaceira incluir uma membrana contínua.
- 13 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por ser proporcionada, pelo menos, uma abertura na membrana, de modo que a estrutura de suporte é mais flexível numa direcção do que numa outra direcção.
- 14 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a chumaceira ser uma chumaceira de casquilho tendo um eixo longitudinal, e as aberturas formadas no componente portador prolongarem-se radialmente para o eixo.
- 15 - Chumaceira hidrodinâmica para suportar um veio rotativo, caracterizada por compreender: um componente portador e uma pluralidade de almofadas de chumaceira montadas no componente portador; compreendendo cada uma das almofadas de chumaceira uma porção de almofada, tendo uma superfície de almofada e uma porção de suporte, compreendendo a porção de suporte uma secção de suporte primária, que compreendem uma viga cilíndrica, uma secção de suporte secundária, que compreende uma membrana, e uma secção de suporte terciária? estando a porção de almofada ligada à porção de suporte próxima da secção de suporte primária, estando a secção de suporte terciária segura ao componente portador.
- 16 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 15, caracterizada por a secção de suporte primária consistir num componente de viga cilíndrico e sólido.
- 17 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 15, caracterizada por a secção de suporte primária compreender uma porção tipo tubo cilíndrica e oca. J72 689 KMC-012 -84-
- 18 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 15, caracterizada por a secção de suporte terciária compreender uma flange anular contínua.
- 19 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 15, caracterizada por ser proporcionada, pelo menos, uma abertura não simétrica na membrana da segunda secção de suporte, de modo que a estrutura de suporte é mais flexível numa direcção do que numa outra direcção, e ser, por isso, previamente pressionada numa direcção predeterminada.
- 20 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 15, caracterizada por cada uma das almofadas de chumaceira ser pressionada previamente numa direcção predeterminada.
- 21 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 20, caracterizada por compreender adicionalmente um pino de localização formado num dos componente portador e porção de suporte de almofada de chumaceira e um pino que recebe a abertura formada no outro dos componente portador e porção de suporte de almofada de chumaceira, sendo o pino de localização recebido na abertura de recepção de pino, de modo a orientar a almofada de chumaceira dentro do componente portador.
- 22 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 15, caracterizada por a porção de almofada incluir uma porção formada num material diferente da porção de suporte de almofada.
- 23 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 15, caracterizada por a porção de almofada ser ligada enroscadamente à porção de suporte.
- 24 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 15, caracterizada por a estrutura de suporte não ser simétrica, de modo que as almofadas de chumaceira são previamente carregadas numa direcção predeterminada.
- 25 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação -85- 24, caracterizada por compreender adicionalmente meios de localização para orientar com precisão cada uma das almofadas de chumaceira não simétricas no componente portador.
- 26 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 15, caracterizada por o componente portador incluir uma pluralidade de perfurações, adaptadas para receberem as almofadas de chumaceira, e por uma projecção de localização ser formada em cada perfuração e cada almofada de chumaceira incluir uma abertura para receber a projecção de localização, de modo que, quando a almofada de chumaceira é recebida numa perfuração no componente portador, a projecção de localização orienta com precisão a almofada de chumaceira em relação ao componente portador.
- 27 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 15, caracterizada por a porção de almofada ser segura de modo libertável à porção de suporte.
- 28 - Chumaceira hidrodinâmica para suportar um veio rotativo, caracterizada por compreender: um componente portador; uma pluralidade de porções de suporte de almofada de chumaceira seguras ao componente portador, estando as porções de suporte de almofada de chumaceira dispostas simetricamente em orno de um eixo predeterminado; sendo um anel de almofada de chumaceira contínuo suportado pela pluralidade de porções de suporte de chumaceira, tendo o dito anel de almofada de chumaceira uma superfície de almofada adaptada para suportar o veio rotativo.
- 29 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 28, caracterizada por a superfície de almofada do anel de almofada de chumaceira compreender, adicionalmente, uma pluralidade de recessos espaçados circunferencialmente, que J72 689 KMC-012 -86- definem uma pluralidade de porções de almofada em recess
- 30 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 28, caracterizada por a superfície de almofada do anel de almofada de chumaceira ser uma superfície substancialmente plana.
- 31 - Chumaceira hidrodinâmica para suportar um veio rotativo, caracterizada por compreender: um componente portador, tendo o componente portador uma pluralidade de perfurações formadas no mesmo, estando as perfurações dispostas em torno de um eixo predeterminado; uma pluralidade de almofadas de chumaceira, sendo cada uma das almofadas de chumaceira segura numa das perfurações formadas no componente portador, compreendendo, adicionalmente, cada uma das almofadas de chumaceira uma superfície de almofada e uma porção de suporte, que inclui uma estrutura de suporte primária, uma estrutura de suporte secundária e uma estrutura de suporte terciária, compreendendo a estrutura de suporte primária um componente de pedestal, que suporta a almofada de chumaceira no centro geométrico da almofada de chumaceira, não sendo o pedestal simetricamente cortado numa sua porção inferior, que corresponde à junção entre a estrutura de suporte primária e a estrutura de suporte secundária, compreendendo a estrutura de suporte primária uma membrana contínua, que assenta num plano, que é substancialmente paralelo ao plano da almofada de chumaceira, sendo formada, pelo menos, uma abertura na dita membrana para pressionar previamente a membrana numa direcção predeterminada, compreendendo a porção de suporte terciária uma flange anular, que se prolonga da porção de suporte secundária e em afastamento da almofada de chumaceira, estando a porção de suporte de cada uma das almofadas de chumaceira adaptada para deflectir em carga, de modo a provocar que a superfície de almofada da porção de almofada forme uma cunha hidrodinâmica em relação ao veio rotativo.
- 32 - Chumaceira hidrodinâmica para suportar um parte de veio rotativa, caracterizada por compreender: um componente portador unitário, tendo o componente portador72 689 KMC-012 87- um eixo, compreendendo o componente portador, adicionalmente, uma pluralidade de aberturas espaçadas em torno do eixo; uma pluralidade de almofadas de chumaceira, estando cada almofada de chumaceira montada numa das aberturas formadas no componente portador, compreendendo cada almofada de chumaceira uma porção de almofada e uma porção de suporte, incluindo a porção de suporte uma secção troncónica contínua, que tem uma base grande e uma extremidade estreita, sendo a extremidade estreita segura à porção de almofada.
- 33 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 32, caracterizada por a porção de suporte ser segura de modo libertável à porção de almofada.
- 34 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 32, caracterizada por a porção de suporte ser segura de modo libertável ao componente portador.
- 35 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 32, caracterizada por a porção de suporte das almofadas de chumaceira incluir adicionalmente uma secção de membrana ligada à base da secção troncónica e um membro anelar ligado à secção de membrana.
- 36 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 32, caracterizada por a porção de almofada incluir, pelo menos, duas secções distintas formadas por materiais diferentes.
- 37 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 36, caracterizada por um dos materiais ser um material pieseléctrico.
- 38 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 32, caracterizada por o componente portador ser um componente portador flexível, formado com uma pluralidade de aberturas, nas quais as almofadas de chumaceira são montadas e são suportadas flexivelmente para deflexão numa direcção predeterminada. J 72 689 KMC-012 -88-
- 39 - Chumaceira hidrodinâmica para suportar uma porção de veio rotativa, caracterizada por compreender: um componente portador, tendo o componente portador uma pluralidade de ranhuras espaçadas em cauda de andorinha formadas no mesmo; uma pluralidade de almofadas de chumaceira, incluindo cada almofada de chumaceira uma porção de almofada e uma porção de suporte de almofada, tendo a porção de suporte de almofada, pelo menos, uma secção em cauda de andorinha, que é complementar de uma secção em cauda de andorinha do componente portador, de modo a permitir à almofada de chumaceira ser montada no componente portador, fazendo deslizar a secção em cauda de andorinha da almofada de chumaceira nas ranhuras em cauda de andorinha formadas no componente portador; onde a almofada de chumaceira é montada em cada uma das ranhuras em cauda de andorinha, de modo que as porções de almofada das almofadas de chumaceira definem uma superfície de chumaceira.
- 40 - Chumaceira de cauda de andorinha de acordo com a reivindicação 39, caracterizada por as porções de suporte de cada uma das almofadas de chumaceira suportarem flexivelmente a porção de almofada das almofadas de chumaceira, de modo que sob a acção da pressão de atrito, provocada pela rotação da parte de veio a ser suportada, as porções da almofada deflectem, para formarem uma cunha hidrodinâmica em relação à porção de veio a ser suportada.
- 41 - Chumaceira de cauda de andorinha de acordo com a reivindicação 40, caracterizada por a porção de suporte de cada almofada de chumaceira compreender uma porção de suporte primária, uma porção de suporte secundária e uma porção de suporte terciária, tendo a porção de suporte primária uma extremidade ligada à porção de almofada e uma porção de extremidade ligada à porção de suporte secundária, e tendo a porção desuporte terciária, uma secção em cauda de andorinha, montada no componente portador e uma extremidade ligada à porção de suporte secundária.
- 42 - Chumaceira de cauda de andorinha de acordo com a reivindicação 39, caracterizada por o componente portador proporcionar um suporte flexível para cada uma das almofadas de chumaceira.
- 43 - Chumaceira de cauda de andorinha de acordo com a reivindicação 42, caracterizada por ser proporcionado um suporte J flexível, por uma superfície de suporte de almofada, montada em viga para cada uma das almofadas de chumaceira, sendo a superfície de suporte de almofada montada em viga suportada por uma estrutura de suporte que inclui uma estrutura de suporte primária, uma porção de suporte secundária e uma porção de suporte terciária.
- 44 - Chumaceira hidrodinâmica de modos múltiplos para suporte de um veio que roda em dois ou mais modos distintos; caracterizada por compreender; um componente portador, tendo o componente portador uma pluralidade de aberturas formadas no mesmo; J uma pluralidade de conjuntos de almofadas de chumaceira, consistindo cada conjunto de almofadas de chumaceira em almofadas de chumaceira, que incluem uma porção de almofada e uma porção de suporte e estando as almofadas de chumaceira de cada conjunto montadas nas aberturas no componente portador, de modo que as porções de almofada de cada almofada de chumaceira são suportadas pela porção de suporte e pelo componente portador, sendo o suporte das porções de almofada das almofadas de chumaceira de cada conjunto de almofadas de chumaceiras substancialmente idênticos aos das outras almofadas de chumaceira no seu conjunto, mas diferentes dos suportes das porções de almofada das almofadas de chumaceira de outros conjuntos, de modo que cada conjunto de almofadas de chumaceira tem porções de almofada que são suporta-das por porções de suporte das almofadas e do componente portador com uma deflexão característica distinta e assim as porções de almofada serem montadas, de modo que cada conjunto das almofadas de chumaceira suporta o veio rotativo para rotação no modo para o qual o mesmo é projectado e proporciona suporte insignificante durante outros modos de rotação.
- 45 - Chumaceira hidrodinâmica de modos múltiplos para suportar um veio em rotação em, pelo menos, dois modos separados, caracterizada por compreender:um componente de suporte, sendo o componente de suporte formado por uma pluralidade de aberturas; um conjunto de almofadas de chumaceira de carga baixa, estando o conjunto de almofadas de carga baixa montado nas aberturas formadas no componente portador e estando espaçadas em torno do elemento portador cada uma das almofadas de chumaceira do conjunto de almofadas de chumaceira de carga baixa, tendo uma altura predeterminada, incluindo uma porção de almofada e uma porção de suporte, tendo o suporte uma flexibilidade predeterminada; tendo cada uma das almofadas de chumaceira do conjunto de almofadas de carga alta uma altura predeterminada, e incluindo uma porção de almofada e uma porção de suporte, sendo menos flexível do que a porção de suporte das almofadas de carga baixa, sendo as almofadas de carga baixa e as almofadas de carga alta suportadas no componente portador, de modo que as almofadas de carga baixa ficam mais próximas da porção de veio a ser suportado do que as almofadas de carga alta, de modo que no modo de carga baixa, as almofadas de carga baixa proporcionam substancialmente todo o suporte do veio rotativo, e no modo de carga alta, as almofadas de carga baixa deflectem em afastamento do veio e o veio é suportado principalmente pelas almofadas de carga alta.
- 46 - Chumaceira de modos múltiplos de acordo com a reivindicação 45, caracterizada por cada uma das aberturas no componente —91— —91— 72 689 KMC-012 <?,,/ 'm 3ΞΓ jrJ * portador ter uma profundidade igual e a altura das almofadas de chumaceira de carga baixa ser maior do que a altura das almofadas de chumaceira de carga alta, de modo que quando as almofadas de chumaceira são montadas no componente portador, existe uma altura entre as superfícies das almofadas de carga alta e das almofadas de carga baixa, de modo que as almofadas de carga baixa contactam com o veio antes das almofadas de carga alta.
- 47 - Chumaceira de modos múltiplos de acordo com a reivindicação 45, caracterizada por, pelo menos, um conjunto de almofadas de chumaceira incluir meios para controlarem activamente a rigidez da porção de suporte.
- 48 - Chumaceira de modos múltiplos de acordo com a reivindicação 45, caracterizada por compreender uma câmara hermética de fluido, formada entre a porção de suporte das almofadas de chumaceira e o componente portador, e uma passagem de fluido que conduz para dentro e para fora da câmara e um mecanismo de controlo de fluido capaz de controlar selectivamente a passagem de fluido para dentro e para fora da câmara, de modo a ajustar as características de amortecimento da câmara.
- 49 - Chumaceira hidrodinâmica de modos múltiplos que suporta um veio que roda em dois ou mais modos, caracterizada por compreender: um componente portador tendo uma pluralidade de superfícies de suporte de almofada espaçadas compreendendo, adicionalmente o componente portador, pelo menos dois grupos de estruturas de suporte para suportarem, pelo menos, dois grupos distintos de superfícies de suporte de almofadas, tendo cada um dos grupos de estruturas de suporte graus substancialmente diferentes de flexibilidade numa direcção predeterminada; uma pluralidade de almofadas de chumaceira, incluindo cada uma das almofadas de chumaceira uma superfície de almofada e uma superfície em contacto com a superfície de suporte de almofada do componente portador; 92- 72 689 KMC-012 pelo que as almofadas montadas nas superfícies de carga baixa suportam o veio, no modo de funcionamento de carga baixa, e são deflectidas em afastamento do veio, em resposta a cargas mais altas, de modo que as almofadas de carga alta suportem o veio.
- 50 - Chumaceira hidrodinâmica para suportar um veio rotativo, caracterizada por compreender: tom componente portador, compreendendo o componente portador uma pluralidade de superfícies de almofadas montadas em vigas e uma estrutura de suporte unitária para suportar cada uma das superfícies de suporte de almofada, sendo a estrutura de suporte formada por uma pluralidade de cortes e ranhuras, de modo que cada uma das superfícies de suporte de almofadas montadas em vigas são montadas flexivelmente; uma pluralidade de almofadas de chumaceira, sendo cada almofada de chumaceira suportada numa das superfícies de suporte montadas em vigas, e incluindo cada uma das almofadas de chumaceira uma superfície de almofada e uma superfície de suporte, que é montada numa das superfície de suporte de almofada do componente de portador; suportando o componente portador as almofadas, de modo que em carga, as superfícies das almofadas formam uma cunha hidrodinâmica em relação ao veio rotativo.
- 51 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 50, caracterizada por a estrutura de suporte para cada uma das superfícies de suporte de almofada incluir uma porção de suporte primária, uma porção de suporte secundária e uma porção de suporte terciária.
- 52 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 50, caracterizada por cada uma das almofadas incluir uma porção de almofada e uma porção de suporte e a porção de suporte ser flexível em carga. J72 689 KMC-012 -93-
- 53 - Chumaceira hidrodinâmica para suportar um veio rotativo, tendo a chumaceira hidrodinâmica uma estrutura inteligente controlável activamente, caracterizada por compreender: uma porção esquelética estrutural; uma porção detectora; e uma porção actuadora; compreendendo a porção esquelética uma pluralidade de almofadas de chumaceira espaçadas numa estrutura de suporte que suporta as almofadas de chumaceira para deflexão em carga; compreendendo a porção detectora, pelo menos, um elemento capaz de detectar uma condição de funcionamento indicativa da qualidade da cunha hidrodinâmica e emitir um sinal em resposta à dita condição detectada; incluindo a porção actuadora elementos de ajustamento mecânicos para ajustarem as características de deflexão da porção esquelética estrutural em resposta ao sinal emitido pela porção detectora. J
- 54 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 53, caracterizada por a porção actuadora receber um sinal da porção detectora directamente e responder ao mesmo.
- 55 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 53, caracterizada por o sinal emitido pela porção detectora ser recebido por uma unidade de processamento central que por sua vez emite um sinal para a porção actuadora para provocar o ajustamento das características de deflexão da porção esquelética estrutural, de modo que a porção actuadora responde indirectamente ao sinal emitido pela porção detectora.
- 56 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 53, caracterizada por a porção actuadora compreender um elemento pieseléctrico localizado dentro da estrutura de suporte. -94- 72 689 KMC-012
- 57 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 53, caracterizada por a porção actuadora compreender um fluido electro-reológico localizado dentro da estrutura de suporte e meios para fornecerem corrente eléctrica ao fluido electro-reológico para alterarem selectivamente a sua viscosidade.
- 58 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 53, caracterizada por a porção actuadora compreender um elemento metálico com memória de forma e meios para aquecerem selectivamente o elemento metálico com memória de forma.
- 59 - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 53, caracterizada por a porção actuadora compreender um elemento de liga de terras raras magneto-restritor e meios para proporcionarem um campo magnético para alterarem as dimensões da liga. Lisboa, '3 Por RUSSELL D. IDE =0 AGENTE 0FICIAL= C ADJUNTO
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