(001 ) A presente invenção refere-se a uma bomba de cavidades progressivas desenvolvida para máquinas dosadoras tintométricas. A proposta apresentada na presente invenção é realizar dosagens de precisão através de bombeamento por apenas um estágio de estator e rotor.

Estado da técnica

(002) A bomba de cavidades progressivas (BCP) é classificada como uma bomba de deslocamento positivo (também chamada de volumétrica). Esta bomba é uma variante da bomba de parafuso único. É constituída de um rotor em forma de parafuso helicoidal e um estator de elastômero, natural ou sintético, especificado em função da composição química e temperatura do fluído a ser bombeado (HENN, 2006, p. 421 e 422).

(003) As BCPs seguem tradicionalmente uma forma construtiva para aplicação em trabalhos de elevado diferencial de pressão e grande vazão, apresentando-se como bombas multiestágios de grandes dimensões, exigindo, consequentemente, alto torque de acionamento, sistemas de transmissão robustos e alto consumo de energia. Seus estatores são geralmente cilíndricos, vulcanizados em camisas metálicas ou montados e necessitam travamento radial. Um exemplo dessa aplicação severa é na indústria petrolífera, para elevação artificial de petróleo de poços profundos.

(004) Contudo, na aplicação tintométrica, a bomba não necessita fornecer elevadas pressões para transferir o colorante concentrado do reservatório da máquina dosadora para o bico, viabilizando seu funcionamento com apenas um estágio, diminuindo o torque de acionamento, resultando em simplificação na transmissão, montagem, capacidade do motor, etc. (005) Como consequências da tradicional forma construtiva pode-se citar problemas como desgaste prematuro, engripamento e baixa eficiência energética.

(006) A patente PI 0501760-2 B1 propõe uma solução mecânica de fixação de estator que se aplica para grandes bombas utilizadas em trabalhos severos, como elevação artificial de petróleo, para solucionar o problema de fixação radial devido ao alto torque. Este modelo preza pela garantia de fixação, ao passo que compromete a manutenção. Já que camisa e estator tornam-se uma peça só e necessitam ser substituídas em conjunto.

(007) A patente PI 0916680-7 A2, desenvolvida com foco em facilidade de manutenção, é aplicável somente a bombas de grande porte, não sendo viável sua forma construtiva para bombas de pequena vazão.

(008) A patente PI 9710835-9 A propõe um conceito de eixo flexível para eliminação da junta universal, em virtude da diferente cinemática entre rotor e eixo. Entretanto, sua aplicação deve ser avaliada de acordo com a característica química do fluido de trabalho, podendo, em alguns casos, não ser compatível.

(009) As soluções propostas no estado da técnica apresentam problemas de desgastes da peça, tais como engripamento e entupimento. Esses problemas além de aumentar o número de manutenções corretivas e preventivas, diminui a vida útil da bomba.

Objetivos da invenção

(0010) A proposta da BCP aprimora a forma construtiva tradicional para a aplicação tintométrica. O objeto realiza dosagens de precisão através de bombeamento por apenas um estágio de estator e rotor, reduzindo o comprimento da bomba, facilitando a fabricação de seus componentes e exigindo menor robustez dos componentes de transmissão e do motor de acionamento. (001 1 ) Deste modo, a presente invenção possui um sistema de transmissão simplificado, utiliza geometria especial para fixação do estator, otimiza o mancai do eixo de acionamento e seu elemento de vedação, reduz dimensões dos componentes e utiliza um motor de baixo torque.

Descrição dos desenhos

(0012) Para melhor compreender os componentes e as características técnicas da bomba de cavidades progressivas desenvolvida para máquinas dosadoras tintométricas, objeto da presente invenção, são apresentadas as figuras anexas, nas quais:

(0013) A figura 1 A representa uma vista em perspectiva da BCP, onde podemos visualizar o corpo superior (9), o moto de passo (1 1 ) e o mancai (1 );

(0014) A figura 1 B representa uma vista em perspectiva explodida da BCP, onde podemos observar todas as partes que compõem a BCP; e

(0015) A figura 2 representa uma vista em corte da BCP.

Descrição detalhada da invenção

(0016) Numa carcaça plástica, chamada de corpo superior (9), obtida por processo de injeção, estão presentes as vias de entrada e saída de fluido. Estas vias possuem alojamentos para inserção forçada de mangueiras plásticas, dispensando o uso de conexões roscadas. Esta carcaça possui alojamento interno em formato cónico, de mais de quatro lados, para montagem do estator (8) e, subsequentemente, cilíndrico com duas pequenas travas radiais para montagem de um espaçador (7). A geometria sextavada do alojamento do estator resulta no seu travamento radial. A fixação das mangueiras se dá pela relação dimensional de interferência entre o diâmetro interno do alojamento e o diâmetro externo da mangueira.

(0017)0 rotor (4) é produzido por usinagem de uma barra redonda de material metálico ou polimérico, dependendo da aplicação. O mesmo possui seção circular de determinada excentricidade ao longo de um passo helicoidal. Seu comprimento helicoidal é de 2 passos, que formam 1 estágio em uma BCP. Nele há um pequeno trecho cilíndrico, não helicoidal, para facilitar a avaliação dimensional da seção circular. No extremo oposto ao início do helicoide, a matéria-prima se mantém com a dimensão bruta da barra redonda. Neste local há um furo transversal de pequeno diâmetro, utilizado para montagem de um pino de um dos lados da junta universal que transmite o torque do eixo. Este componente foi desenvolvido com dimensões compatíveis para trabalhar em com precisão em uma ampla faixa de vazão para produção tintométrica.

(0018)0 estator (8) é fabricado em elastômero injetado ou vulcanizado, de acordo com sua aplicação. Este componente possui formato externo cónico de mais de quatro lados para alojar-se de forma estanque na carcaça, anteriormente descrita, e cavidade interna de formato oblongo helicoidal com geometria concordante a formar o par com o rotor (4). A face frontal possui um anel de seção semicircular, similar a um o’ring, mas acoplado a peça, para compressão e vedação.

(0019)0 mancai (1 ) plástico, produzido por injeção, aloja um retentor (12) comercial de lábio simples, tipo R5, um espaçador (2), um rolamento (13) rígido de esferas e outro espaçador (10), nesta ordem. Este mancai (1 ) possui em um dos lados alojamento interno cilíndrico. No outro lado, apresenta um canal para posicionamento de um o’ring (14), para vedação na montagem contra o corpo superior (9). Também apresenta no mesmo lado, uma saliência circular, como forma de guiar sua montagem no corpo superior (9) e comprimir o copo espaçador (7) do estator.

(0020) Os espaçadores (2,10) utilizados no mancai são plásticos, produzidos por injeção. Um dos espaçadores tem como função separar o retentor do rolamento e, o outro, preencher o espaço entre o rolamento e a face externa do mancai.

(0021 )0 copo espaçador (7) do estator (8), plástico, obtido por injeção, tem como função comprimir o estator ao fundo do corpo superior (9), quando este é montado contra o mancai (1 ). Este espaçador tem formato de um copo com um furo no fundo, este furo da passagem para o fluido a cavidade interna do estator.

(0022) Uma junta universal para transmissão do torque do eixo para o rotor é composta de um anel (5) e dois pinos (6). O anel (5), plástico, obtido pelo processo de injeção, possui dois furos, ortogonais entre si, para deslizamento dos pinos que são fixados no rotor e no eixo. Os pinos (6) metálicos, possuem formato cilíndrico, obtidos por processo de usinagem. A forma construtiva e o dimensional deste conjunto de transmissão foram concebidos de forma a apresentar alta eficiência mecânica para baixo consumo de torque e energia. Além de possibilitar redução do comprimento do conjunto da bomba, tornando-a apta para montagens compactas de equipamentos. (0023)0 eixo (3) é produzido por usinagem a partir de uma barra redonda de material metálico ou polimérico. Este componente possui um ajuste cilíndrico para inserção no rolamento e retentor do mancai. Numa extremidade possui um pequeno furo cilíndrico transversal para fixação de um dos pinos da junta de transmissão. A face do outro extremo apresenta um encaixe para o eixo do motor de propulsão da bomba. Neste mesmo lado, sua fixação axial é realizada no encosto do rolamento por um anel elástico (15).

(0024) O eixo e os espaçadores são necessários para a forma construtiva da presente invenção, a qual possibilita a otimização do mancai do eixo de acionamento e seu elemento de vedação, reduzindo dimensões dos componentes e utilizando um motor de baixo torque.

(0025) Por fim, a bomba é fechada e apertada por meio de parafusos de cabeça cilíndrica com sextavado interno (16).

Lista sinais numéricos:

Mancai da BCP (1 )

Espaçador (2)

Eixo (3)

Rotor (4)

Anel Junta Universal (5)

Pino Junta Universal (6)

Copo Espaçador (7)

Estator (8)

Corpo superior (9)

Espaçador (10)

Motor de passo (1 1 )

Retentor (12)

Rolamento (13)

0’ring (14)

Anel elástico (15)

Parafuso (16)