INTRODUÇÃO

[001] A presente patente de invenção refere-se a uma unidade hidráulica, com dimensões compactas, para bombear grande volume de óleo pressurizado com baixo consumo de energia elétrica, pelo fato das bombas, em alinhamento sequencial e radial, terem seus pistões hidráulicos posicionados em uma pista circular submetidos à ação de pelo menos um peso rolante que exerce uma força, aproveitando a força da gravidade, e trabalha com pelo menos um servo motor e pelo menos um cilindro pneumático, que trabalha sem consumir ar comprimido, o qual é utilizado para aumentar a força do referido peso rolante em forma de disco, dessa forma bombeando óleo hidráulico, num processo que envolve sugar óleo do reservatório, acumular um determinado volume em uma câmara do pistão hidráulico e em seguida deslocar tal volume de óleo, com a ação do peso rolante a conexão de saída numa grande pressão. CAMPO DE APLICAÇÃO

[002] A presente invenção tem o seu campo de aplicação em todo equipamento que utilize óleo hidráulico para movimentar atuadores e motores hidráulicos de qualquer natureza.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA

[003] As unidades hidráulicas convencionais são compostas por um grande reservatório de óleo e uma bomba hidráulica, que pode ser de pistão, engrenagem ou palheta, e que são acionadas por um motor hidráulico, que irá variar em potência e tamanho de acordo com a pressão e vazão hidráulica desejada, e o mesmo trabalha em regime contínuo não parando de funcionar mesmo quando os atuadores hidráulicos se encontram em repouso, sendo fonte geradora de muito ruído, calor, vibração e vazamento de óleo.

[004] É de conhecimento dos técnicos no assunto que as unidades hidráulicas convencionais apresentam boa performance durante seu regime de trabalho, porém consumindo muita energia elétrica quando é necessário deslocar grandes volumes de óleo com altas pressões. PROBLEMAS A SEREM RESOLVIDOS

[005] Abaixo são listados alguns limitantes das unidades hidráulicas convencionais: [006] Vibrações - as unidades hidráulicas são geradoras de vibrações causadas pelo atrito constante dos pistões que trabalham atritando metal contra metal e ainda tem o motor elétrico girando sem parar, e ainda atuando como fonte geradora de calor.

[007] Motor elétrico - trabalha o tempo todo, mesmo quando os atuadores estão em repouso, e atuam desta forma porque precisam manter a pressão hidráulica do sistema e compensar os vazamentos gerados pela folga dos pistões que se deslocam atritando metal contra metal. Este funcionamento contínuo além de consumir muita energia elétrica produz calor continuamente.

[008] Ruído - as unidades hidráulicas convencionais usam bombas que atritam constantemente suas partes mecânicas, gerando ruídos que podem chegar a níveis muito elevados.

[009] Necessidade de grande volume de óleo no reservatório - utiliza-se um alto volume de óleo na tentativa de dissipar o calor gerado pelas partes móveis da bomba, além de utilizar muitos acessórios, como trocador de calor.

[010] Geração de calor - o calor gerado principalmente pelo atrito entre as partes móveis da bomba hidráulica, e também pelo motor elétrico, que permanecem em constante funcionamento, mesmo quando os atuadores hidráulicos estão em repouso. [011] Este calor produzido, além de causar desconforto ao ambiente, diminui a vida útil das vedações e alteram a viscosidade do óleo hidráulico, que somado às vibrações, causam vazamentos no sistema.

ESTADO DA TÉCNICA

[012] O atual estado da técnica antecipa alguns documentos de patentes que versam sobre a matéria em apreço, como a US 4277228, intitulado “Radial piston pump”, descreve uma bomba de pistão radial que compreende um alojamento que limita uma câmara de sucção e pelo menos uma unidade de pistão de válvula montada no alojamento. A unidade de pistão de válvula inclui uma válvula de pressão que define uma câmara de pressão, um pistão móvel com uma passagem axial comunicando operacionalmente a câmara de sucção com a câmara de pressão e uma válvula de sucção localizada na passagem axial do pistão. A válvula de sucção é acionada para abrir e fechar a passagem axial do pistão, de modo a estabelecer e interromper a comunicação acima, respectivamente. O pistão executa um curso de sucção e um curso de trabalho, e um componente da válvula de sucção é aberto durante o curso de sucção do pistão. O componente da válvula tem uma massa tal que é aberta por uma força aceleradora produzida durante o curso de sucção acima do pistão. O pistão é movido por um excêntrico montado em um eixo rotativo, cujo excêntrico tem uma ranhura circunferencial que comunica operativamente a câmara de sucção com a passagem axial do pistão.

[013] O documento acima citado propõe uma solução elevar o grau de enchimento e melhorar as condições de abertura da válvula de sucção, por meio da utilização de uma mola de baixo coeficiente de elasticidade e um peso cuja massa seja suficiente para mantê-la aberta.

[014] O documento US 8142170 intitulado, “ Radia! piston pump” - descreve uma bomba de pistão radial com carga externa.

[015] A bomba de pistão radial possui um excêntrico interno que é conectado a um eixo de transmissão rotativo, e um bloco de cilindros que possui furos de cilindro fixos posicionados e alinhados radialmente em relação ao acionamento do eixo e pistões de deslocamento montados de maneira longitudinalmente móvel nos orifícios dos cilindros. [016] Os pistões posicionados têm uma cabeça de pistão com uma carcaça curta de altura e são montados com sua base de pistão no excêntrico, de tal forna que a cabeça do pistão, durante seus movimentos longitudinais, gira em uma faixa de ângulo predeterminada sobre o eixo central longitudinal do furo do cilindro associado realizando sucção e bombeamento de óleo continuamente.

[017] O documento acima visa reduzir o diâmetro externo da unidade.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[018] É objetivo da presente invenção propor uma unidade hidráulica compacta, com economia de até 90% de energia elétrica e de grande eficácia, que devido a ação de pelo menos um peso rolante nos pistões hidráulicos das bombas sequenciais é capaz de deslocar grandes volumes de óleo hidráulico pressurizado, utilizando motores elétricos de pequeno porte/ potência;

[019] É objetivo da presente invenção propor uma unidade hidráulica cujo deslocamento de grandes volumes de óleo hidráulico pode ser potencializado pela pressão exercida por um cilindro pneumático no eixo condutor do peso rolante, assim como pela aceleração do servo motor;

[020] É objetivo da presente invenção propor uma unidade hidráulica que utiliza a força da gravidade para auxiliar na força exercida sobre os cilindros pneumáticos das bombas sequenciais;

[021] É objetivo da presente invenção propor uma unidade hidráulica que opera pelo menos um cilindro pneumático sem consumir ar comprimido;

[022] É objetivo da presente invenção propor uma unidade hidráulica segura, capaz de despressurizar instantaneamente a pressão hidráulica do sistema em casos de emergência, quando houver necessidade;

[023] É objetivo da presente invenção propor uma unidade hidráulica capaz de reduzir em até 90% o volume de óleo necessário à operação no reservatório, desta forma reduzindo os impactos ambientais que são causados por reservatórios de grandes volumes que tem vazamentos que acabam contaminando o solo;

[024] É objetivo da presente invenção propor uma unidade hidráulica que desloca apenas o volume de óleo que será utilizado;

[025] É objetivo da presente invenção propor uma unidade hidráulica capaz de reduzir expressivamente o ruído em relação as unidades hidráulicas convencionais;

[026] É objetivo da presente invenção propor uma unidade hidráulica que não gera calor como as unidades hidráulicas convencionais, o que aumenta a vida útil dos elementos de vedação, reduzindo as paradas para manutenção;

[027] É objetivo da presente invenção propor uma unidade hidráulica que não produz vibrações como as unidades hidráulicas convencionais;

[028] É objetivo da presente invenção propor uma unidade hidráulica de ótima relação custo x benefício.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [029] A unidade hidráulica reivindicada nesta patente de invenção tem sua operação baseada em pelo menos um peso rodante, em forma de disco, de grandeza conhecida, com um furo central onde estão alojados os rolamentos de um mancai, e presos na ponta de um eixo condutor, que trabalha na posição horizontal, que tem como objetivo exercer uma força radial para empurrar e movimentar o peso rodante fazendo com que o mesmo se desloque no sentido radial, sobre uma pista circular, portanto numa trajetória circunferencial, com pelo menos um cilindro pneumático, empurrando esse peso rolante contra o pistão hidráulico de determinada bomba sequencial e consequentemente sobre a pista circular a fim de aumentar a força aplicada. Ao movimentar-se radialmente o peso rolante acionará as diversas bombas sequenciais, cujos pistões hidráulicos retornam pela ação de uma mola, as quais estão distribuídas por todo o perímetro da pista circular supracitada, deslocando sob pressão um volume de óleo que se encontra em repouso na câmara hidráulica de cada pistão hidráulico, em que após passar por determinado pistão e continuar seu deslocamento para o pistão subsequente, continuamente e de forma sequencial, pela ação retrátil da mola inicialmente comprimida, quando do retorno para a sua posição de repouso obriga o pistão ir para cima, realizando o trabalho de sucção do óleo do reservatório, armazenando este óleo na câmara hidráulica do pistão hidráulico propriamente dito, que deverá permanecer aguardando até que peso rolante passe sobre ele novamente e desloque este óleo acumulado, que somado com os outros pistões hidráulicos representa um alto volume de óleo pressurizado. O peso rolante e respectivo eixo condutor são acionados por pelo menos um servo motor, que pode ter a velocidade alterada e controlada de acordo com a necessidade.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[030] A invenção será, a seguir, descrita em sua forma de realização, sendo que, para melhor entendimento, referências serão feitas aos desenhos anexos, no qual estão representadas:

FIGURA 1 : Vista em corte lateral da unidade hidráulica com bombas sequenciais de pistões operacionalizados por pesos rolantes; FIGURA 2: Vista superior da unidade hidráulica com bombas sequenciais de pistões operacionalizados por pesos rolantes;

FIGURA 3: Vista em corte lateral ampliada do mecanismo de acionamento do peso rolante da unidade hidráulica com bombas sequenciais de pistões operacionalizados por pesos rolantes, com detalhe da válvula de retenção hidráulica;

FIGURA 4: Vista em corte esquemático ilustrando a ação do peso rolante sobre os pistões hidráulicos da unidade hidráulica com bombas sequenciais de pistões operacionalizados por pesos rolantes;

FIGURA 5: Vista em corte esquemático ilustrando a ação pontual do peso rolante sobre um pistão hidráulico da unidade hidráulica com bombas sequenciais de pistões operacionalizados por pesos rolantes;

FIGURA 6: Vista em corte superior esquemático ilustrando o sentido do movimento do peso rolante sobre os pistões hidráulicos da unidade hidráulica com bombas sequenciais de pistões operacionalizados por pesos rolantes;

FIGURA 7: Vista em corte lateral esquemático da ligação da unidade hidráulica com bombas sequenciais de pistões operacionalizados por pesos rolantes, no bloco manifold de válvulas hidráulicas do usuário;

FIGURA 8: Vista em corte lateral esquemático do mecanismo de alívio de pressão hidráulica da unidade hidráulica com bombas sequenciais de pistões operacionalizados por pesos rolantes.

DESCRIÇÃO TÉCNICA DETALHADA DA INVENÇÃO

[031] A UNIDADE HIDRÁULICA COM BOMBAS SEQUENCIAIS DE PISTÕES OPERACIONALIZADOS POR PESOS ROLANTES refere-se a uma unidade hidráulica (U) que utiliza pelo menos um peso rolante (8) com movimento radial, ligado a um eixo motriz (3) movimentado por pelo menos um servo motor (1), a fim de exercer uma força, a favor da ação da gravidade, sobre os pistões (11) hidráulicos de bombas sequenciais posicionadas sobre uma pista (12) circular, força essa que pode ser potencializada pela atuação de um cilindro pneumático (13), velocidade do servo motor (1) ou quantidade de pesos rolantes (8), dessa forma obtendo-se volumes de óleo hidráulico pressurizado, utilizando motores elétricos de pequeno porte/ potência. [032] Mais particularmente, a unidade hidráulica (U) reivindicada compreende pelo menos um servo motor (1) superior que aciona um redutor de velocidade (2) que tem a função de girar um eixo motriz (3), na posição vertical, apoiado e guiado em um mancai superior (4) e num mancai inferior (5). Do eixo motriz (3) derivam pelo menos um eixo condutor (6), fixado ao mesmo em uma junta articulada (7) que lhe dá certa liberdade de movimento, em cuja extremidade distai se destaca pelo menos um peso rolante (8) em forma de disco, de grandeza conhecida, mancalizado em rolamentos (10), de forma que ao girar, dito peso rolante (8), exercerá uma força, aproveitando a ação da gravidade, sobre os pistões (11) hidráulicos das bombas sequenciais apoiadas em uma pista circular (12). A força exercida sobre os pistões (11) hidráulicos também poderá ser potencializada pela ação de pelo menos um cilindro pneumático (13) montado na extremidade de um suporte (14) igualmente ligado ao eixo motriz (3), bem como pela própria rotação do servo motor (1). O processo exercido pela unidade hidráulica inventada envolve sugar óleo do reservatório (15) e quando da passagem do peso rolante (8) sobre o pistão (11) hidráulico deslocar o volume de óleo acumulado na sua câmara (16) para o anel hidráulico (17), câmara de pressão (18), conexão de saída (19) e conexão externa (20) para o manifold (21) do usuário a uma grande pressão e vazão.

[033] Operacionalmente, o suporte (14) do cilindro pneumático (13) e o eixo condutor (6) dos pistões (11) hidráulicos giram solidários entre si em torno do eixo motriz (3) percorrendo o circuito da pista circular (12). Assim, o peso rolante (8) é conduzido no sentido radial e se desloca apoiado pelos rolamentos (10) em trajetória contínua de 360 ^Q . O peso rolante (8), como já comentado, tem a função de atuar como uma força aplicada, por gravidade, sobre os pistões (11) hidráulicos com o objetivo de forçá-los para baixo e deslocar o volume de óleo que se encontra acumulado na câmara (16). A potencialização da força aplicada, aumentada ou diminuída por meio do cilindro pneumático (13), se dá pelo acionamento de uma válvula direcional (22) pneumática que é alimentada por uma fonte de ar comprimido (23), e que tem a função de direcionar ar comprimido para a câmara pneumática superior (24), ou para a câmara pneumática inferior (25), dependendo do trabalho que se pretende realizar. Quando o servo motor (1) começa a girar, ele movimenta o redutor de velocidade (2) e faz girar o eixo motriz (3), que está fixado na posição vertical, e com ele o peso rolante (8) por meio do eixo condutor (6) que está posicionado na horizontal, e ao mesmo tempo o cilindro pneumático (13) que passa a receber o ar comprimido na câmara pneumática superior (24) fazendo com que o mesmo avance e resulte numa força aplicada sobre o peso rolante (8). A medida em que o eixo motriz (3) começa a girar o conjunto, o peso rolante (8) começa a se deslocar sobre a pista (12) do conjunto de bombas sequenciais e respectivos pistões (11) hidráulicos. Conforme o peso rolante (8) chega até a linha de centro do eixo do pistão (11) hidráulico, esse se desloca para baixo comprimindo a mola (26) do pistão (11) hidráulico e deslocando o volume de óleo que está na câmara (16) até a câmara de pressão (18) do anel hidráulico (17), através do tubo condutor (27) de óleo pressurizado, após a abertura da válvula de retenção (28) hidráulica. Ao continuar a sua trajetória rolando sobre os pistões (11) hidráulicos, o peso rolante (8) começa a sair de cima do pistão (11) hidráulico e neste momento a mola (26) inicia o deslocamento do mesmo para cima realizando a sucção de óleo hidráulico do reservatório (15) através do tubo de sucção (29). A pressão hidráulica de saída é o resultado da força aplicada sobre a área do pistão (11) hidráulico, sendo que esta força é a grandeza do peso rolante (8) somada com a força exercida pelo cilindro pneumático (13), podendo esta força do cilindro pneumático (13) variar para mais ou para menos, de acordo com a pressão pneumática regulada, que pode ser controlada na fonte de ar comprimido (23). O movimento de rolagem do peso rolante (8) faz um trabalho contínuo de deslocamento do volume de óleo da câmara (16) hidráulica do pistão, cujo volume total deslocado é a soma da quantidade de pistões (11) hidráulicos existentes na pista (12) circular, podendo esta quantidade variar para mais ou para menos, de acordo com a sua configuração. Outro fator que contribui para a obtenção de um maior ou menor volume de óleo deslocado em uma volta completa no perímetro da pista (12) circular e respectivos pistões (11) hidráulicos é a quantidade de pesos rolantes (8) colocados na configuração para acionar o bombeamento, além da variação da rotação do servo motor (1), que poderá variar para mais ou para menos, resultando em maior ou menor volume de óleo deslocado num determinado período de tempo. Considerando-se que o peso rolante (8), que é a força aplicada sobre os pistões (11) hidráulicos, e a rotação do eixo motriz (3) também, o processo de bombeamento de óleo começará com a força do peso rolante (8) sendo aplicada no pistão (11) hidráulico, fazendo com que o óleo que se encontra armazenado em repouso na câmara (16) hidráulica do pistão comece a se deslocar e inicie a abertura da válvula (28) de retenção hidráulica, permitindo que este óleo se desloque através do tubo condutor (27) de óleo pressurizado e que chegue até o anel hidráulico (17) continuando a se deslocar através da sua câmara de pressão (18), chegando até a conexão de saída (19) do anel hidráulico, passando pelo tubo (30) hidráulico de saída de óleo chegando até a conexão externa de pressão de óleo (17) e sendo conduzido até o bloco manifold (21) do usuário, onde será utilizado para realizar os trabalhos de acordo com a programação de ciclo de cada equipamento.

[034] A unidade hidráulica (U) possui um sistema de segurança que permite a despressurização hidráulica instantânea do sistema em que, por meio de um comando externo, de algum dispositivo de emergência, muda-se a posição da válvula direcional (22) pneumática fazendo com que o ar pressurizado, que estava aplicado na câmara pneumática superior (24) passe agora a atuar na câmara pneumática inferior (25) e como resultado execute o levantamento do peso rolante (8) por meio do seu eixo condutor (6), que está fixado na junta (7) de articulação, fazendo com que todos os pistões (11) hidráulicos retornem para a posição de repouso, que ocorre com a descompressão da mola (26), fazendo com que a pressão do sistema hidráulico caia para zero, mesmo que o servo motor (1) continue girando por inércia por alguns instantes antes de sua parada total.

[035] O óleo hidráulico pressurizado que sai pela conexão externa de pressão de óleo (17) é conduzido, através de mangueiras ou tubos hidráulicos, diretamente para o bloco manifold (21) do usuário, e pode ser utilizado conforme o ciclograma do equipamento do usuário sem a necessidade de criar uma interface eletrónica com o equipamento que irá receber o óleo hidráulico pressurizado.