Campo da invenção

A presente invenção se refere a um equipamento de conformação de tubos conectores comumente conhecidos, também, como passadores destinados à utilização em compressores para efetuar a conexão do referido equipamento com as linhas de sucção e descarga que a ele se acoplam. Portanto, a presente invenção pertence ao campo dos equipamentos industriais e foi desenvolvido, mais especificamente, para tornar a produção desses elementos mais eficiente, prática e otimizada.

Fundamentos da Invenção

Conforme é de conhecimento geral, os compressores são equipamentos utilizados em sistemas de refrigeração para realizar a circulação do fluido refrigerante através das tubulações do sistema, as quais se acoplam aos mesmos por meio de tubos conectores (ou passadores) de sucção e descarga, sendo que tais tubos conectores normalmente são produzidos em cobre ou aço e, para garantirem a adequada vedação do sistema, são normalmente providos de flanges junto de uma de suas extremidades.

Ocorre, no entanto, que o processo de conformação desses tubos conectores é feito, atualmente, de forma complexa, envolvendo diversos equipamentos e etapas produtivas que demandam grande tempo de fabricação e, consequentemente, uma significativa elevação nos custos envolvidos, uma vez que a partir do tubo cilíndrico que servirá de matéria prima para a confecção dos passadores são necessários os seguintes processos: eliminação das rebarbas oriundas do corte do tubo, conformação de diâmetros variáveis ao longo de seu comprimento, conformação do flange - estas duas últimas etapas sendo, comumente, executadas em equipamentos distintos.

Como exemplo do atual estado da técnica pode-se citar o equipamento apresentado no documento JP2003/205340, que descreve referente à conformação de tubos com diâmetro variável ao longo de seu comprimento. Neste caso, o processo de conformação diametral dos tubos é feita por meio de uma conjunção de forças de compressão com moldagem térmica sendo que, no entanto, o processo de conformação de flange não é executado nesse equipamento devendo, portanto, o produto resultante ser encaminhado para um equipamento específico para tal.

Complementarmente o equipamento descrito no documento US5651 173 realiza a conformação de tubos, mais especificamente a conformação de flanges, porém em diversas etapas processuais - 9 etapas, precisamente - baseadas na utilização de impacto mecânico.

Outros documentos também descrevem equipamentos destinados exclusivamente à fabricação dos tubos per se como, por exemplo, o documento EP 0004989 (produção de tubos cilíndricos) e o documento US3257836 (produção de tubos com seção transversal diferenciada).

Nota-se, que o atual estado da técnica demanda a utilização de diversos equipamentos para a conformação dos tubos conectores, sendo que cada um desses equipamentos destina-se a uma etapa de produção específica e envolvendo técnicas únicas - ou moldagem térmica ou conformação mecânica (por meio de impactos).

Portanto, a técnica atual carece de uma solução tecnológica capaz de otimizar, agilizar e, até mesmo, padronizar os processos de fabricação de tubos conectores para sistemas de refrigeração, para:

- permitir a conformação de reduções e flanges em um mesmo equipamento;

- permitir a produção de dois ou mais produtos diferentes em um único equipamento por meio da simples substituição de punções, matrizes e parâmetros sem que, para tanto, seja necessária a utilização de diversos equipamentos individuais, e

- permitir a produção em grande escala, passível de atender a demanda de empresas fabricantes de compressores herméticos com precisão e padronização.

Objetivos da invenção

Portanto, é um dos objetivos da presente invenção revelar um equipamento de conformação de tubos conectores passível de realizar, simultaneamente, a conformação do flange e demais regiões de tubos passadores para compressores herméticos e demais aplicações similares.

É também um dos objetivos da presente invenção descrever uma configuração de um equipamento de conformação de tubos conectores que possa produzir pelo menos um tubo conector com características específicas. Poder-se-á também multiplicar os estágios a fim de poder produzir simultaneamente, dois ou mais passadores com características iguais ou diferentes, introduzindo assim grande versatilidade ao processo de fabricação.

É, ainda, um objetivo da presente invenção revelar um equipamento passível de conformar tubos conectores através de processo de usinagem e de conformação mecânica, podendo a temperatura de trabalho ser realizada a frio, a momo ou a quente, sendo esta determinada pela temperatura homóloga do material que está sendo conformado.

Sumário da Invenção

Os objetivos acima são atingidos por meio de um equipamento de conformação de tubos conectores que opera interligado a um sistema elétrico compreendido por pelo menos um motor e elementos controladores, e a um módulo no qual ficam dispostos pelo menos um reservatório para armazenamento dos tubos a serem conformados com regiões de redução e flanges.

De acordo com uma concretização preferencial da presente invenção, referido equipamento de conformação de tubos conectores compreende: pelo menos uma superfície sobre a qual são posicionados pelo menos quatro estágios de produção;

os referidos pelo menos quatro estágios de produção compreendendo um estágio de alimentação, um estágio de rebarbação ou escareamento, um estágio de conformação (de conformação de redução e/ou de conformação de flange) e um estágio de controle dimensional;

sendo os diversos estágios de produção interligados por pelo menos um trilho longitudinal pelo qual desliza pelo menos quatro garras;

sendo que ao final do processo, caso as dimensões do tubo conector não atendam às especificações pré-determinadas, é enviado um sinal eletrônico para um elemento controlador do equipamento e o tubo é descartado.

De acordo com uma concretização preferencial da presente invenção, o estágio de alimentação compreende pelo menos uma panela vibratória cooperante com um meio transportador que pode ser, por exemplo, uma esteira transportadora.

No estágio de rebarbação estão dispostos elementos de suporte e brocas acionadas por furadeiras que avançam, por meio de deslizamento sobre eixos, em direção às extremidades do tubo conector, de modo que as brocas, em movimento de rotação, efetuam a remoção de material e formam chanfros ou raios nas ditas extremidades.

Preferencialmente o estágio de conformação compreende pelo menos um sistema para fixar o tubo e pelo menos uma ferramenta dentre ferramenta matriz e elemento de punção, sendo que a referida pelo menos uma ferramenta possui um perfil correspondente ao perfil do tubo conector para conformação de um dos lados do referido tubo conector. Uma das ditas matrizes possui diâmetro correspondente ao diâmetro exigido na região de redução do tubo conector e a outra matriz atua na conformação do flange.

Também preferencialmente as pelo menos duas matrizes são móveis e substituíveis por outras de características dimensionais distintas.

Conforme configuração conceituai o estágio de controle dimensional compreende pelo menos uma cavidade bipartida com diâmetro interno correspondente ao diâmetro externo do flange do tubo conector, sendo a referida pelo menos uma cavidade bipartida cooperante com um sistema de sensores e com uma coluna de medição programada com os limites de variação possíveis para o tubo conector.

Preferencialmente o equipamento é formado por pelo menos quatro estágios duplos, de modo a compreender 8 estágios para a fabricação simultânea de tubos conectores com características distinta. Vale salientar que esta configuração preferencial não é limitante e permite que estágios adicionais de características similares ou distintas sejam empregados no equipamento, ou ainda pode-se trabalhar com estágios simples, isto é, que não sejam duplos. Em função da multiplicação dos estágios é possível obter-se a fabricação simultânea de tubos conectores com características distintas ou similares, conferindo versatilidade ao equipamento descrito.

Os objetivos aventados são, portanto, atingidos por meio de um equipamento de conformação de tubos conectores caracterizado pelo fato de compreender meios para a conformação de reduções e flanges de tubos conectores em uma única e simultânea etapa de produção.

Compreende também a invenção de um processo de conformação de tubos conectores um equipamento de acordo com a descrição acima para a realização das seguintes etapas:

- posicionamento individualizado, sequencial do tubo através de alimentação contínua sequencial, alinhado pelo comprimento do tubo através de panela vibratória e esteira transportadora, disponibilizando o tubo para posterior manipulação;

- transporte, por meio de pelo menos uma garra que desliza em pelo menos um trilho longitudinal, do tubo conector do estágio de alimentação para o estágio de rebarbação;

- deslocamento de brocas acionadas por furadeiras por meio de deslizamento sobre eixos, em direção às extremidades do tubo conector, de modo que as brocas, em movimento de rotação, efetuam a remoção de rebarbas e formam chanfros ou raios nas ditas extremidades do tubo;

- transporte, por meio da pelo menos uma garra que desliza em pelo menos um trilho longitudinal, do tubo conector do estágio de rebarbação para o estágio de conformação;

- aplicação de força para fazer o tubo conector passar por uma matriz de diâmetro correspondente ao diâmetro exigido na região de conformação, de modo que através do movimento de avanço, o tubo conector encosta no fundo da matriz e o material é forçado a recuar, preenchendo outra matriz com formato correspondente ao do flange.

- adicionalmente, dependendo do perfil definido no produto, o tubo conector passa por uma segunda ferramenta (punção ou matriz) com a função de alterar o perfil da ponta oposta do tubo conector;

- transporte, por meio da pelo menos uma garra que desliza no pelo menos um trilho longitudinal, do tubo conector do estágio de conformação para o estágio de conformação de flange;

- realização de operação opcional - formação de chanfro na extremidade do tubo conector, através de um elemento de punção acionado no sentido de avanço em direção à extremidade correspondente à extremidade de redução;

- realização de operação de expansão opcional para a extremidade oposta do tubo conector, compreendendo o avanço de um segundo elemento de punção de diâmetro correspondente ao diâmetro externo do tubo expandido, também por uma matriz correspondente ao diâmetro externo do tubo conector expandido;

- transporte, por meio da pelo menos uma garra que desliza no pelo menos um trilho longitudinal, do tubo conector do estagio de conformação de flange parao para o estágio de controle dimensional do referido equipamento;

- posicionamento do tubo conector em uma cavidade bipartida com diâmetro interno correspondente ao diâmetro externo do flange do tubo;

- acionamento do atuador para que a cavidade bipartida se feche, sendo que após tal fechamento um sistema de sensores envia a informação coletada para uma coluna de medição programada com os limites de variação possíveis para o tubo conector;

- caso as dimensões do produto não atendam às especificações pré-determinadas, é enviado um sinal eletronico para o controlador do equipamento e o tubo conector é descartado, sendo lançado pela garra automatizada ou por outro meio adequado para uma bandeja de descarte ou compartimento afim;

- caso as dimensões do produto atendam às especificações necessárias e admitidas, o tubo conector pronto é conduzido para um local de armazenamento.

Descrição Resumida dos Desenhos

A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base nos desenhos. As figuras mostram:

Figura 1 - mostra uma vista em perspectiva do equipamento de conformação de tubos conectores de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção;

Figura 2 - mostra uma vista em detalhe ampliado do estágio de alimentação do equipamento ilustrado na Figura 1 ;

Figura 3 - mostra uma vista em detalhe ampliado do estágio de rebarbação do equipamento ilustrado na Figura 1 ;

Figura 4 - mostra uma vista em detalhe ampliado do estágio de conformação do equipamento ilustrado na Figura 1

Figuras 5.1 e 5.2 - mostram esquemas representativos dos mordentes dos estágios de conformação do equipamento ilustrado na Figura 1 ;

Figura 6 - mostra uma vista em detalhe ampliado do estágio de controle dimensional do equipamento ilustrado na Figura 1 , e

Figuras 7.1 , 7.2 e 7.3 - mostram exemplos de tubos conectores conformados no equipamento ilustrado na Figura 1.

Descrição Detalhada da Invenção

A invenção passará a ser detalhadamente descrita com base nos desenhos anexos, aos quais serão atribuídas referências numéricas para facilitar sua compreensão.

O equipamento 100 de conformação de tubos conectores objeto da presente invenção encontra-se representado na Figura 1 em uma de suas concretizações preferenciais, na qual é possível perceber que o mesmo é formado por vários estágios, sendo que cada um deles dá formato à matriz (ou blank) que irá formar o produto final ou tubo conector 6 demonstrado nas Figuras 7.1 , 7.2 e 7.3. Assim, através do acionamento de brocas, punções e matrizes comandados conforme as especificações de projeto das peças a serem conformadas, são produzidos os tubos conectores 6 providos de reduções de diâmetro 61 e de flanges 62.

Na concretização preferencial da invenção conforme ilustrado na Figura 1 , o equipamento 100 compreende cinco estágios 10, 20, 30, 40 e 50 que estão detalhada e individualmente representados nas Figuras 2 a 6. Cabe salientar que, opcionalmente, o equipamento 100 pode ser formado por estágios duplos, ou seja, ter 10 estágios, por exemplo, de modo que haveria 5 pares de estágios, sendo que esta flexibilidade permite uma significativa elevação na taxa de produção e/ou, ademais, criar arranjos que permitam fabricar dois ou mais produtos diferentes de forma simultânea e em um só equipamento. Isso se torna possível devido ao fato de que, por se tratar de um equipamento 100 com dez estágios, cinco deles podem ser parametrizados para um produto com determinadas características enquanto os outros cinco estágios são parametrizados para características finais distintas, proporcionando assim grande versatilidade de produção. Cabe salientar que, conforme o mencionado anteriormente, o equipamento pode ser feito com apenas quatro estágios, ou seja, com apenas um estágio de conformação (30 ou 40).

De modo geral, o equipamento 100 de conformação de tubos conectores 6 conecta- se a um sistema hidráulico do qual fazer parte um motor 2 e elementos 3 que são responsáveis pelo funcionamento dos diversos estágios de produção, havendo ainda junto do equipamento 100 um módulo 4 no qual ficam dispostas duas panelas vibratórias 5 destinadas ao armazenamento dos tubos de cobre ou aço a serem conformados, sendo tais panelas vibratórias 5 cooperantes com uma esteira transportadora 1 1.

Cabe esclarecer ainda que sobre a superfície ou mesa 7 na qual ficam posicionados os diversos estágios de produção localiza-se pelo menos um trilho longitudinal 8 pelo qual garras 9, que podem ser automatizadas, realizam o transporte dos tubos entre os diversos estágios produtivos, de modo que não é necessária, em nenhum momento, a interferência humana no processo de produção - aumentando com isso a agilidade e a segurança do processo.

Segundo uma concretização preferencial da invenção, o primeiro estágio de produção - o estágio 10 de alimentação que está mais detalhadamente representado na Figura 2 - compreende um sistema de alimentação individualizada da matéria prima, no caso, o tubo 6 já cortado no dimensional requerido. Esta individualização se faz preferencialmente, porém de forma não limitante, por panelas vibratórias 5 que podem estar operando em sincronismo com uma esteira transportadora 11 , disponibilizando os tubos 6 em uma posição específica para posterior transporte.

Conforme pode ser observado em maiores detalhes por meio da Figura 3, no estágio 20 de rebarbação é realizado o processo de escareamento, que tem com objetivo remover as rebarbas provenientes do corte do tubo 6 (ou blank) realizado anteriormente por outro equipamento (não mostrado). Para tanto, o mesmo é posicionado entre os elementos de suporte 21 e brocas 22 acionadas por furadeiras 23 avançam, por meio de deslizamento sobre eixos 24, em direção às extremidades 63 do tubo 6, de modo que as brocas 22, em movimento de rotação, efetuam a remoção de material e formam chanfros nas ditas extremidades 63.

Já no estágio 30 de conformação, conforme ilustrado na Figura 5.1 são formadas as reduções 61 e flange 62. Para tanto, o tubo 6 que houvera sido processado no estágio 20 de rebarbação é transportado, com auxílio da garra 9, para o estágio 30 de conformação onde é forçado a passar por uma matriz 31 de diâmetro correspondente ao diâmetro exigido na região de redução 61 . Assim, através do movimento de avanço, o tubo 6 encosta no fundo da matriz 31 e o material é forçado a recuar, preenchendo outra matriz 32 com formato correspondente ao flange 62.

Nota-se, portanto, que o estágio 30 de conformação do equipamento 100 conforma, em uma única etapa, a redução 61 e o flange 62 do tubo conector 6, de forma significativamente mais rápida, eficiente e prática que o observado no atual estado da técnica.

O estágio 30 de rebarbação de produção compreende, portanto, pelo menos um sistema para fixar o tubo e pelo menos uma ferramenta - matriz (31 , 32) e/ou punção (41 ), sendo que tal ferramenta possui um perfil correspondente ao perfil do tubo conector 6 ao qual conformará um dos lados. Dependendo das características do produto, pode ser acrescentada uma segunda ferramenta que atua na conformação do lado oposto do tubo conector 6. As ferramentas são móveis e substituíveis por outras de características dimensionais distintas. Ainda dependendo das características do produto ou da matéria prima poderá se fazer necessária a implantação de pelo menos um estágio adicional com características similares ao estágio 30 de conformação visando o perfil final do produto em questão.

A seguir, o tubo 6 em conformação é conduzido para o estágio 40 de conformação de flange ilustrado na Figura 5.2 no qual, através de um processo envolvendo elemento de punção 41 do tubo 6 e de seu acionamento no sentido de avanço em direção à extremidade 63A correspondente à extremidade de redução, é formado um chanfro.

Na extremidade oposta 63 do tubo 6, a operação de expansão também pode, opcionalmente, ser realizada, sendo formada pelo avanço de um segundo elemento de punção 42 de diâmetro correspondente ao diâmetro externo do tubo expandido, também por uma matriz 43 correspondente ao diâmetro externo do tubo 6 expandido, porém acrescida de uma folga.

Dessa forma, a passagem do tubo conector 6 pelo estágio 40 de conformação de flange marca o final do processo de conformação, sendo a etapa seguinte compreendida por um novo estágio - o estágio 50 de controle dimensional detalhado no desenho da Figura 6 - onde é realizada a medição do tubo 6 previamente conformado, visando controlar o diâmetro do flange 62. Cabe destacar que, para tanto, a garra 9 recolhe o tubo 6 da matriz do estágio 40 de conformação de flange e o encaminha para posicionamento em uma cavidade bipartida 51 com diâmetro interno correspondente ao diâmetro externo do flange 62 do tubo 6. Assim que o tubo 6 é posicionado, o atuador 52 é acionado e faz com que a cavidade bipartida 51 se feche, sendo que após tal fechamento um sistema de sensores estrategicamente posicionados envia a informação coletada para uma coluna de medição programada com os limites de variação possíveis para o tubo conector 6. Caso as dimensões do produto não atendam às especificações pré-determinadas, é enviado um sinal eletrônico para o controlador do equipamento e a peça é descartada, sendo lançada pela garra 9 ou por outro meio adequado para uma bandeja de descarte ou compartimento afim.

Analogamente, caso as dimensões do produto atendam às especificações necessárias e admitidas, o produto é conduzido para um local de armazenamento.

Vale salientar que este estágio 50, que isoladamente compreende o sistema de controle dimensional para tubos conectores, também está tendo sua proteção requerida em outro pedido de patente pelo mesmo titular do presente pedido.

Cabe esclarecer, ainda, que as principais vantagens da invenção baseiam-se na capacidade de formação de redução 61 e flange 62 em um mesmo estágio produtivo e de forma praticamente simultânea, o que otimiza significativamente o processo de fabricação proporcionando um volume produzido muito maior que o obtido no mesmo período de tempo pelos equipamentos afins conhecidos.

Outra vantagem diz respeito à flexibilidade de produção de dois ou mais tubos conectores 6 de características distintas em um único equipamento 100, por meio da simples substituição dos elementos de punção 41-42, matrizes 31 , 32 e 43, e parâmetros, conforme o projeto de cada produto a ser conformado.

Por fim, é possível afirmar que o maior ganho tecnológico do equipamento 00 aqui apresentado é a possibilidade de produção do produto final em alta escala produtiva, sendo esta capaz de atender à demanda de empresas fabricantes de compressores herméticos.

Vale ressaltar que embora tenham sido mostradas formas construtivas preferenciais da presente invenção, fica entendido que eventuais omissões, substituições, inversão de pólos elétricos e alterações construtivas podem ser feitas por um técnico versado no assunto, sem se afastar do espírito e escopo da proteção requerida. É também expressamente previsto que todas as combinações dos elementos que desempenham a mesma função substancialmente da mesma forma para alcançar os mesmos resultados estão dentro do escopo da invenção. Substituições de elementos de uma modalidade descrita por outros são também totalmente pretendidos e contemplados.