BRPI0807252A2 - "acoplamento e placa de diafragma" - Google Patents
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Description
“ACOPLAMENTO E PLACA DE DIAFRAGMA”
A presente invenção refere-se a acoplamentos de diafragma.
Os acoplamentos de diafragma são utilizados para prover uma união de velocidade constante entre dois elementos de rotação, que permitem uma pequena quantidade de descolamento angular entre os elementos. Os acoplamentos compreendem duas placas flexíveis, paralelas, unidas juntas em torno de suas bordas externas e unidas aos respectivos elementos de rotação em montagens centrais. Alternativamente, as placas podem ser unidas juntas, centralmente, e acoplada aos elementos de rotação em suas bordas externas. Quando existe um deslocamento angular entre os dois elementos de rotação, as duas placas se flexionam para acomodar o mesmo. Esses acoplamentos têm várias vantagens pelo fato de que eles não têm quaisquer partes móveis e requerem pouca ou nenhuma manutenção. Exemplos de acoplamentos de diafragma são descritos nas US 4.133.188, US 3.959.988, US 4.802.882, US 6.394.387, US 4.191.030, US 4.411.634, EP 0 627 571, US 6.183.317, US 6.050.865, US 5.755.622 e US 5.407.386.
Os acoplamentos de diafragma têm, contudo, várias desvantagens. Os acoplamentos que são capazes de manipular altas cargas e de operar em condições ambientais adversas tendem a ser relativamente complexos, pesados e dispendiosos.
É um objetivo da presente invenção prover um acoplamento de diafragma alternativo.
De acordo com um aspecto da presente invenção é provido um acoplamento de diafragma tendo primeira e segunda placas de diafragma 25 unidas juntas em torno e suas bordas externas, cada uma das placas de diafragma tendo um cubo central se estendendo axialmente, o cubo da primeira placa suportando dentro do mesmo um elemento de pino tendo um ombro projetando para fora em cada extremidade adaptada para engatar com um ombro interno no cubo da primeira placa em uma extremidade, e um ombro interno no cubo da segunda placa na outra extremidade, de modo a limitar a separação axial dos dois cubos a partir um do outro.
O cubo em uma placa se estende preferencialmente dentro do 5 cubo de uma outra placa, para definir entre as mesmas uma folga anular que permite deslocamento angular entre os dois cubos até a um ângulo predeterminado e impede o deslocamento angular em excesso do ângulo predeterminado. Uma extremidade do elemento de pino é preferencialmente forjada externamente contra o ombro interno no cubo da primeira placa.
De acordo com um segundo aspecto da presente invenção é
provida uma placa de diafragma para um acoplamento de diafragma, a placa tendo um elemento de cubo central e uma borda externa adaptada para ser unida com uma outra placa de diafragma, a placa de diafragma afunilando em espessura a partir do elemento de cubo para a borda externa e sendo mais 15 afunilado na borda externa, pelo menos um lado da placa tendo um perfil que é curvado em uma primeira região adjacente ao elemento de cubo com um primeiro raio de curvatura e é curvado em uma segunda região adjacente à primeira região com um segundo raio de curvatura maior do que o primeiro.
Preferencialmente, ambos os lados da placa têm um perfil substancialmente similar.
De acordo com um aspecto adicional da presente invenção é provido um acoplamento de diafragma incluindo pelo menos uma placa de diafragma de acordo com o segundo aspecto acima citado da presente invenção.
Um acoplamento de diafragma, de acordo com a presente
invenção, irá agora ser descrito, por meio de exemplo, com referência aos desenhos anexos, nos quais:
A Figura 1 é uma vista em perspectiva do acoplamento; A Figura 2 é uma vista em elevação lateral em corte transversal do acoplamento;
A Figura 3 é uma vista em elevação lateral em corte transversal de uma parte de uma placa de diafragma do acoplamento em uma escala aumentada;
A Figura 4 é uma vista em elevação lateral em corte transversal de uma parte do acoplamento em um limite de deslocamento angular;
A Figura 5 é uma vista em elevação lateral em corte transversal de um elemento de pino do acoplamento antes da montagem; e A Figura 6 é uma vista em elevação lateral, aumentada, de uma
ferramenta usada na montada do elemento de pino no acoplamento.
Com referência primeiramente às Figuras 1 e 2, o acoplamento compreende dois componentes de placa de diafragma 1 e 2 tendo elementos de cubo central 11 e 21, respectivamente. O elemento de cubo 11 no 15 componente do lado direito 1 é geralmente cilíndrico e é provido com uma parte estriada externamente 12. O elemento de cubo 21, no outro componente 2, tem uma parte cilíndrica 22 se estendendo axialmente e terminado por um flange montado estendido lateralmente 23 tendo quatro orifícios de montagem 24 em seus cantos. Cada componente 1 e 2 também inclui uma placa de diafragma 20 integral 15 e 25, respectivamente, se estendendo radialmente para fora do respectivo cubo 11 e 21 e unidas juntas em torno de suas bordas externas. Em uso, a parte estriada 12 é inserida em uma entrada de acionamento de uma engrenagem ou similar (não ilustrada) e o flange 23 é aparafusado a um flange similar (não ilustrado) em uma extremidade de um tubo de torque ou outro 25 elemento de acionamento girável. Dessa forma, o acionamento a partir do tubo de torque é transmitido através do acoplamento de diafragma para a engrenagem ou outro elemento acionado. O acoplamento de diafragma é disposto para permitir um deslocamento angular relativamente limitado entre os elementos giráveis acoplados com as extremidades opostas do acoplamento.
Ambos os componentes de placa de diafragma 1 e 2 são usinados a partir do aço inoxidável (15-5PHH1025 por AMS 5659-Tipo I(Var)). Como pode ser visto na Figura 2, o cubo 21 do componente do lado esquerdo 5 2 é cilíndrico e oco e se estende axialmente para a esquerda com relação à placa de diafragma 25 em afastamento a partir de um colar cilíndrico curto 210. O colar 210 se projeta para a direita da placa de diafragma 25 e proporciona uma superfície de extremidade de contado se estendendo lateralmente, anular, plana 211. Internamente, o cubo 21 tem um recesso anular raso 212 próximo a 10 sua extremidade do lado esquerdo definindo um ombro anular voltado para a direita 213. Na direção de sua extremidade do lado direito e próximo à esquerda da placa de diafragma 25, o cubo 21 tem um degrau anular se projetando internamente 214 definindo um ombro voltado para a esquerda 215. A placa de diafragma 25 se projeta radialmente para fora em ângulo reto com 15 relação ao cubo 21 e afunila para uma espessura reduzida em sua borda externa 216. Sua configuração é a mesma que a da placa de diafragma 15 no componente do lado direito 1. Em sua borda externa 216, a placa de diafragma 25 é formada com uma parede periférica 217, que se estende axialmente para a direita e tem uma borda em degraus 218.
A forma da placa de diafragma do lado esquerdo 25 irá agora ser
descrita com referência à Figura 3, que ilustra o perfil da placa em detalhes. A placa 25 é feita de quatro regiões diferentes. A primeira região 220 adjacente ao cubo 21 é curvada em ambos os lados, com um raio de curvatura relativamente pequeno de cerca de 3 mm. Essa região curvada 220 forma uma 25 transição mista sem degrau, suave, com o cubo 21. A segunda região 221 continua em ambos os lados da placa 25 como uma transição sem degrau, suave, a partir da primeira região 220 e, do mesmo modo, curvada, mas com um raio de curvatura consideravelmente maior, de cerca de 25 mm. A terceira região 222 continua em ambos os lados da placa 25 como uma transição sem degrau, suave, a partir da segunda região 221 e é plana e afunilada, de modo que existe uma redução progressiva em espessura a partir da primeira região 220 para a extremidade externa da terceira região 222. A quarta região 223 é 5 uma região curta, que é curvada com um raio de curvatura de cerca de 1,6 mm no lado interno do lado direito somente, que é o lado a partir do qual a parede periférica 217 se projeta. O lado externo oposto da placa 25 é plano sobre a quarta região 223 para a borda externa da placa. A espessura da placa de diafragma 25 é selecionada para permitir alguma flexibilidade, enquanto 10 assegurando máxima transmissão de torque. A outra placa 15 é formada da mesma maneira. Diferentes placas de diafragma podem ter perfis de superfície diferentes em uma ou em ambas as superfícies.
O cubo 11 do componente do lado direito 1 é cilíndrico, oco, e se estende principalmente para a direita de sua placa de diafragma 15 para prover 15 a parte estriada 12. O cubo 11 também tem uma parte 111 se projetando para a esquerda da placa de diafragma 15. A parte projetante 111 é reduzida em diâmetro externo, formando uma superfície de contato lateral anular voltada para o lado esquerdo 112. A parte projetante 111 proporciona um batente de limite angular em cooperação com a passagem através do degrau 214 no 20 componente do lado esquerdo 2. Em particular, a superfície externa 113 da parte de batente 111 é afunilada em um ângulo de 3o, tal que seu diâmetro externo seja menor em sua extremidade do lado esquerdo. A parte de batente 111 é um ajuste relativamente próximo dentro da extremidade do lado direito do degrau 214, o afunilamento da parte de batente assegurando que a folga na 25 extremidade oposta seja ligeiramente maior. Isso permite o deslocamento angular dos dois cubos 11 e 21 com relação um ao outro, limitado na extensão pelo contato da superfície externa 113 da parte de batente 111 contra a superfície interna do degrau 214, como ilustrado na Figura 4, onde a extremidade do lado direito do componente do lado direito é angulada ligeiramente para baixo. Internamente, o cubo 11 tem um orifício 114 se estendendo junto com seu comprimento e dividido em uma região do lado esquerdo 115 na região do lado direito de diâmetro maior 116 por um ombro 5 voltado para a direita 117. A placa de diafragma 15 se projeta radialmente para fora em ângulos retos com relação ao cubo 11 e afunila para uma espessura reduzida em sua borda externa 118. Em sua borda externa 118, a placa 15 é formada com uma parede periférica 119, que se estende axialmente para a direita e tem uma borda em degraus 120 formada para ajustar com a borda em 10 degrau 218 na outra placa 25. As bordas conjugadas 120 e 218 são unidas e seladas uma com a outra por soldagem, preferencialmente, por uma solda de feixe de elétrons 121.
Ambas as superfícies interna e externa de ambas as placas de diafragma 15 e 25 são tratadas para produzir uma camada de superfície fina de 15 tensão residual compressiva antes de serem soldadas juntas. Isso é obtido pela exposição das superfícies a uma rajada média em uma maneira controlada. Preferencialmente isso é obtido pelo uso de contas de vidro seco em uma máquina de jateamento abrasivo em uma pressão controlada. Esse tratamento tem sido usado para ajudar a dar às placas de diafragma 15 e 25 a 20 tensão mecânica desejada. Pode não ser necessário tratar os diafragmas dessa forma, quando diferentes materiais de diafragma são usados.
Pode ser visto a partir da Figura 2 que o acoplamento de diafragma compreende adicionalmente dois componentes, a saber, um pino de batente 30 e um tampão de vedação 40. O pino de batente 30 é também 25 ilustrado, antes da montagem, na Figura 5. O pino 30 é usinado em aço inoxidável e é geralmente cilíndrico com uma seção transversal circular e um diâmetro externo que é um ajuste de deslizamento estreito dentro da região do lado esquerdo 115 do orifício 114 através do cubo 11. Na extremidade do lado esquerdo do pino 30, um flange 31 se projeta radialmente para fora. O diâmetro externo do flange 31 é maior do que tanto o diâmetro externo da parte de batente 111 no cubo do lado direito 11 quanto o diâmetro interno do degrau 214 no cubo do lado direito 21, de modo que o flange se projeta através do 5 ombro 215. Em uma operação normal, é prevista uma folga pequena 32 entre a superfície voltada para a direita do flange 31 e o ombro 215. Quando uma força de tensão axial é aplicada ao acoplamento, tendendo a puxar os dois cubos 11 e 21 em afastamento um do outro, a folga 32 se fecha. Pela seleção aproximada do tamanho dessa folga 32, é limitada a separação axial entre as 10 duas metades do acoplamento de diafragma. Um canal anular 33 formado em torno do lado externo do pino 30 quase para a direita do flange 31 recebe uma vedação em anel O 34, que faz uma vedação à prova de fluido entre o lado externo do pino 30 e o lado interno do cubo 11. A extremidade do lado direito do pino de batente 30 abre em um orifício axial 35 dentro do pino, o orifício 15 sendo próximo em torno de dois terços da distância junto ao cumprimento do pino.
Quando montado no cubo 11, o flange 31 se apóia na extremidade do lado esquerdo da parte de batente 11 no cubo. A extremidade do lado direito do pino de batente 30 é forjada para fora para formar um lábio 20 36, que engata no ombro voltado para a direita 117 no lado interno do cubo 11. O forjamento é executado não apenas para deformar o lábio 36 para fora, mas também para endurecer por resfriamento a frio uma região curta 37 do pino 30 adjacente ao lábio e localizada dentro da região do lado esquerdo 115 do orifício 114 através do cubo 11. Isso é executado usando a ferramenta forjada 25 40 ilustrada na Figura 6. A ponta operativa da ferramenta forjada 40 tem uma primeira região 41 com uma curvatura convexa, que afunila a partir de um diâmetro menor do que aquele do orifício 35 no pino 30 para um diâmetro que é acima de 0,5 mm maior do que o orifício. A segunda região adjacente 42 é de formato cilíndrico e diâmetro constante junto com seu comprimento até que ele encontre uma terceira região 43, que afunila para fora com um perfil côncavo. A terceira região 43 toca uma quarta região 44 de forma frustro cônica. Pode ser visto a partir da Figura 5 que o orifício 35 no pino de batente 30 tem uma 5 entrada afunilada 38 antes da montagem. O forjamento e operação de endurecimento do trabalho são executados pela inserção da ponta da ferramenta 40 na entrada afunilada 38 do pino de batente 30 quando localizado na posição do cubo 11. A extremidade traseira (não ilustrada) da ferramenta 40 se projeta a partir da extremidade do lado direito do cubo 11. A extremidade 10 projetante da ferramenta 40 é impelida por um único sopro para forçar a ponta operativa adicionalmente para dentro do pino de batente 30. Conforme isso acontece, a extremidade traseira do pino de batente 30 é forçada para fora por engatamento com a terceira região afunilada 43 da ferramenta 40 para formar o lábio 36. A região 37 é também comprimida para fora e trabalhada para 15 endurecer. Isso tem sido considerado como sendo efetivo na redução de danos por tensão para a o pino de batente 30 quando uma força é exercida no lábio 36. O pino de batente 30 é, portanto, efetivamente retido no cubo 11 sem a necessidade de parafusos ou quaisquer componentes adicionais. Isso ajuda a minimizar a complexidade, o peso, o custo e o tamanho e não requer 20 manutenção de rotina. A natureza mais próxima do pino de batente 30 e a vedação em anel O 34 impedem o ingresso de material no interior do acoplamento através do componente do lado direito 1.
O material é impedido de entrar no acoplamento a partir do lado oposto por meio do bujão de vedação 40. O bujão 40 é usinado em aço 25 inoxidável e tem uma forma geral de copo com uma extremidade fechada 41 e uma extremidade oposta aberta 42 tendo um lábio se projetando externamente raso 43. Externamente, o bujão 40 tem uma rampa anular inclinada 44 localizada para travar o recesso 212 no cubo 21 e para engatar atrás do ombro 213, desse modo impedindo a remoção. Nessa posição, o lábio 43 se apóia contra a face do lado esquerdo do flange 23. O bujão 40 também tem um recesso anular 45 em torno da sua superfície externa mais próxima à sua extremidade fechada 41, na qual é recebida uma vedação em anel O 46 5 conformada para formar uma vedação à prova de fluido entre o lado externo do bujão e o lado interno do cubo 21. Materiais alternativos podem ser usados para o bujão 40.
O acoplamento de diafragma é, portanto, protegido contra deslocamento angular excessivo pelo contato da parte de batente 111 contra o lado interno do degrau 214. Ele é protegido contra as cargas de tensão axiais excessivas pelo contato do flange 31 contra o ombro 215 no degrau 214. É também protegido contra as cargas de compressão ou de perfuração axiais excessivas na direção oposta pelo contato da superfície de extremidade 211 no colar 210 com a superfície de contato 112 no cubo do lado direito 11. O acoplamento de diafragma é protegido contra essas forças em uma maneira relativamente simples, sem a necessidade de parafusos ou fixações similares que podem ser providas em um custo baixo. O acoplamento de diafragma pode ser provido completamente selado, conforme descrito, para assegurar que não exista ingresso de materiais estranhos, que possam interferir com as várias superfícies de batentes. Em algumas aplicações, contudo, pode não ser necessário ter uma unidade completamente selada.
Claims (8)
1. ACOPLAMENTO DE DIAFRAGMA, tendo primeira e segunda placas de diafragma (15, 25) unidas juntas em torno de suas bordas externas, cada uma das placas de diafragma (15, 25) tendo um cubo central se estendendo axialmente (11, 21), o cubo (11) da primeira placa (15) suportando dentro do mesmo um elemento de pino (30) tendo um ombro se projetando externamente (31, 36) em cada extremidade adaptada para engatar com um ombro interno (117) no cubo (11) da primeira placa (15) em uma extremidade e um ombro interno (215) no cubo (21) da segunda placa (25) na outra extremidade, de modo a limitar a separação axial dos dois cubos (11, 21) a partir um do outro.
2. ACOPLAMENTO DE DIAFRAGMA, de acordo com a reivindicação 1, em que o cubo (11) em uma placa (15) se estende dentro do cubo (21) da outra placa (25) para definir entre as mesmas uma folga anular (32) que permite deslocamento angular entre os dois cubos (11, 21) até um ângulo predeterminado e impede deslocamento angular em excesso do ângulo predeterminado.
3. ACOPLAMENTO DE DIAFRAGMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que uma extremidade do elemento de pino (30) é forjada para fora contra o ombro interno (117) no cubo (11) da primeira placa (15).
4. ACOPLAMENTO DE DIAFRAGMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que antes de formar o acoplamento o el emento de pino (30) te m uma parte de extremidade oca deformável (38) para formar um lábio de retenção (36) quando no local.
5. ACOPLAMENTO DE DIAFRAGMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que o elemento de pino (30) compreende um recesso (33) para prover uma vedação em anel O (34).
6. PLACA DE DIAFRAGMA (15, 25) para um acoplamento de diafragma, a placa tendo um elemento de cubo central (11, 21) e uma borda externa adaptada para ser unida com uma outra placa de diafragma, a placa de diafragma afunilando em espessura a partir do elemento de cubo (11, 21) para a borda externa e sendo mais fina na borda externa, pelo menos um lado da placa tendo um perfil que é curvado em uma primeira região adjacente ao elemento de cubo com um primeiro raio de curvatura e é curvado em uma segunda região adjacente à primeira região com um segundo raio de curvatura maior do que o primeiro.
7. PLACA DE DIAFRAGMA, de acordo com a reivindicação 6, em que ambos os lados da placa (15, 25) tem um perfil substancialmente similar.
8. ACOPLAMENTO DE DIAFRAGMA, incluindo pelo menos uma placa de diafragma (15, 25) de acordo com a reivindicação 6 ou reivindicação 7.
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