BR0309141B1 - Alimentador de bomba de materiais a granel - Google Patents
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Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ALIMENTA- DOR DE BOMBA DE MATERIAIS A GRANEL".
CAMPO TÉCNICO A presente invenção refere-se, em geral, a um equipamento de manipulação de materiais e, em particular, a um alimentador de bomba de um equipamento de manipulação de materiais que alimenta materiais a gra- nel.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Em certos equipamentos de manipulação de materiais a granel, tal como o equipamento descrito e ilustrado na Patente U.S. 5.051.041 e Patente U.S. 5.355.993, um alimentador de bomba move o material a granel através de um alojamento de uma entrada para uma saída por um rotor de acionamento de rotação, que tem dois ou mais discos de acionamento mon- tados em ou integrais com um cubo rotativo. No passado, este tipo de equi- pamento foi usado para a alimentação de carvão ou de um outro material rompível tendo uma gradação uniforme e não uniforme. Tipicamente, os sis- temas de acionamento para este equipamento tinham grande torque enviado em uma baixa velocidade.
Como esse equipamento é adaptado para manipular materiais diferentes supridos em tamanhos diferentes, problemas que não foram encontrados previamente estão surgindo. Um desses problemas de grande importância é a tendência de um equipamento de tamanho menor, lidando com um material de tamanho menor mais pesado, tal como plástico, parar, às vezes apenas temporariamente, conforme o material sendo manipulado se acunha entre o rotor de acionamento rotativo e o alojamento ou a partes estacionárias montadas no alojamento. Este acunhamento de material pode ocorrer, por exemplo, entre os discos de acionamento do rotor de aciona- mento e a parede interna de alojamento ou entre o cubo do rotor de aciona- mento e um raspador de material montado na parede interna do alojamento.
Simplesmente aumentar a potência de acionamento (isto é, pro- vendo-se um motor de acionamento maior) para vencer o acunhamento, na maioria dos casos, não é uma solução adequada ou satisfatória para o problema. Limitações de custo e espaço são apenas duas restrições ao se prover simplesmente uma potência de acionamento aumentada. Alguns dos materiais sendo manipulados não são rompíveis facilmente, de modo que um motor de acionamento maior simplesmente aumenta o efeito do acu- nhamento de material entre o rotor de acionamento rotativo e o alojamento ou as partes estacionárias montadas no alojamento. Isto pode resultar em uma parada completa de operação e em danos ao equipamento. Com mate- riais rompíveis, tal como carvão, o torque de acionamento é grande o bas- tante para romper ou pulverizar o material em pedaços menores que não se acunham entre o rotor de acionamento rotativo e o alojamento ou as partes estacionárias montadas no alojamento.
Embora este efeito adverso de acunhamento possa não ser uma ocorrência regular e provavelmente seja diferente para a manipulação de tipos diferentes de material, quando ele ocorre, mesmo temporariamente, ele afeta a acurácia e a performance do alimentador até uma extensão inaceitá- vel. Devido à tendência do equipamento de parar, mesmo temporariamente ou por períodos de tempo mais longos, devido a este acunhamento ser mai- or em uma operação a velocidade mais alta do equipamento, uma desacele- ração da operação do equipamento para redução da tendência do material se acunhar, enquanto possivelmente se reduz a tendência de acunhamento, também é inaceitável.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Um alimentador de bomba de materiais a granel, construído de acordo com a presente invenção, inclui um alojamento que tem uma entrada, uma saída e uma parede interna que se estende a partir da entrada do alo- jamento até a saída do alojamento. Este alimentador de bomba de materiais a granel também inclui um rotor de acionamento que tem um cubo rotativo em torno de um eixo de rotação e uma pluralidade de discos de acionamento que se estendem a partir do cubo em direção à parede interna do alojamen- to. A distância entre as bordas circunferenciais dos discos de acionamento e a parede interna do alojamento aumenta a partir da entrada do alojamento até a saída do alojamento na direção de rotação do rotor de acionamento. A parede interna do alojamento, os discos de acionamento e o cubo definem um duto de transferência de materiais através do qual o material é transferi- do da entrada do alojamento para a saída do alojamento.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A presente invenção é mais bem-compreendida a partir da des- crição detalhada a seguir, quando lida em relação aos desenhos em anexo. São incluídas nos desenhos as figuras a seguir. A Figura 1 é uma vista em perspectiva explodida de um alimen- tador de bomba de materiais a granel construído de acordo com a presente invenção. A Figura 2 é uma vista lateral de um alimentador de bomba de materiais a granel construído de acordo com a presente invenção. A Figura 3 é um desenho esquemático da relação entre os dis- cos de acionamento e a parede interna do alojamento de um alimentador de bomba de materiais a granel construído de acordo com a presente invenção. A Figura 4 é uma vista lateral que mostra a relação do cubo de rotor de acionamento da Figura 1 e o raspador de materiais da Figura 1. A Figura 5 é uma vista lateral que mostra a relação do cubo de rotor de acionamento da Figura 1 e um segundo raspador de materiais.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Com referência às Figuras 1 e 2, um alimentador de bomba de materiais a granel, construído de acordo com a presente invenção, inclui um alojamento 10 que tem uma entrada 12, uma saída 14 e uma parede interna 16 que se estende a partir da entrada 12 até a saída 14. Um alimentador de bomba de materiais a granel, construído de acordo com a presente inven- ção, é geralmente similar na construção e operação às unidades descritas e ilustradas na Patente U.S. 5.051.041 e na Patente U.S. 5.355.993, cujos conteúdos são incorporados aqui como referência. O alimentador de bomba de materiais a granel das Figuras 1 e 2 também tem um rotor de acionamento 18 que tem um cubo 20 que é rotativo em torno de um eixo de rotação 22 e um par de discos de acionamento 24, os quais se estendem a partir do cubo em direção à parede interna 16 do alojamento 10. Para a modalidade da invenção sendo descrita, o cubo 20 e os discos de acionamento 24 são formados como uma unidade única. Os discos de acionamento 24 podem ser formados com descontinuidades que se estendem radialmente nas faces internas, como descrito e ilustrado na Patente U.S. 5.355.993 para facilitar a transferência de material da entrada 12 do alojamento 10 para a saída 14 do alojamento. Preferencialmente, cada uma das superfícies externas dos discos de acionamento 24 tem um bisel 24a na borda circunferencial do disco de acionamento por uma razão a ser explicada baixo. O rotor de acionamento 18 é montado no alojamento 10 para rotação em torno do eixo de rotação 22 e é mantido no lugar, por exemplo, por um parafuso 25. Para a modalidade da invenção ilustrada nos desenhos e sendo descrita, o rotor de acionamento 18 tem dois discos de acionamento 24. O rotor de acionamento 18 pode ser disposto para ter mais de dois dis- cos de acionamento. O número de discos de acionamento a ser incluído no rotor de acionamento é dependente da aplicação em particular do alimenta- dor de bomba de materiais a granel (isto é, materiais sendo transferidos, es- pecificações de performance, etc.).
Como mostrado mais claramente na Figura 3, a qual é um dese- nho esquemático da relação entre os discos de acionamento 24 e a parede interna 16 do alojamento 10, a distância entre as bordas circunferenciais dos discos de acionamento e a parede interna do alojamento aumenta a partir da ENTRADA do alojamento para a SAÍDA do alojamento na direção de rotação do rotor de acionamento, o qual é no sentido horário como indicado pela seta para a modalidade da invenção ilustrada nos desenhos e sendo des- crito. Os discos de acionamento e a parede interna do alojamento podem ser conformados de formas diferentes para a provisão do espaçamento deseja- do entre as duas. Para a modalidade da invenção ilustrada nos desenhos e sendo descrita, os discos de acionamento 24 são circulares e se estendem a partir do cubo 20 perpendicularmente ao eixo de rotação 22 do cubo e a pa- rede interna 16 do alojamento 10 é conformada em espiral. A parede interna 16 em formato de espiral do alojamento 10 pode ser definida pela equação de espiral de Arquimedes: R = Θ * a onde: "R" é o raio "Θ" é o ângulo polar "a" é a taxa de aumento radial dada em alguma unidade de me- dição por unidade angular, tal como mm/grau. A distância entre as bordas circunferenciais dos discos de acionamento e a parede interna do alojamento é exagerada na Figura 3, para fins de ilustra- ção.
Para a modalidade da presente invenção representada pela Fi- gura 3, a distância crescente desejada entre as bordas circunferenciais dos discos de acionamento e a parede interna do alojamento é efetuada pelo formato em espiral da parede interna do alojamento. Esta distância cres- cente desejada entre as bordas circunferenciais dos discos de acionamento e a parede interna do alojamento também pode ser efetuada pelo projeto dos discos de acionamento ou por uma combinação do projeto dos discos de acionamento e do projeto da parede interna do alojamento. A parede interna 16 do alojamento 10, as superfícies internas dos discos de acionamento 24 e o cubo 20 definem um duto de transferência de material através do qual um material é transferido da entrada 12 do alo- jamento para a saída 14 do alojamento. Conforme o rotor de acionamento 18 é girado por um motor (não-mostrado) acoplado ao rotor de acionamento por meios adequados, os discos de acionamento 24 fazem com que um materi- al, introduzido no alimentador de bomba de materiais a granel através da entrada 12 do alojamento 10, seja transferido para a saída 14 do alojamento, onde o material é descarregado do alimentador de bomba de materiais a granel. Pedaços de material sendo transferido através deste alimentador de bomba de materiais a granel da entrada para a saída, que tendem a se acu- nhar entre a parede interna do alojamento e as bordas circunferenciais dos discos de acionamento se movem na direção de rotação do rotor de aciona- mento até um espaçamento maior entre as bordas circunferenciais dos dis- cos de acionamento e a parede interna do alojamento e não se acunham por causa do espaço crescente entre as bordas circunferenciais dos discos de acionamento e a parede interna do alojamento. Ao invés disso, este material é descarregado através da saída 14. Pelo biselamento das superfícies ex- ternas dos discos de acionamento 24 nas bordas circunferenciais, as áreas superficiais das bordas circunferenciais dos discos de acionamento são mi- nimizadas, desse modo reduzindo-se a tendência do material de se acunhar entre os discos de acionamento e a parede interna do alojamento.
Com referência às Figuras 1, 2 e 4, um alimentador de bomba de materiais a granel, construído de acordo com a presente invenção, prefe- rencialmente, inclui um raspador de materiais 26 que é montado em um re- cesso 28 na parede interna 16 do alojamento 10 a jusante da saída 14 e a montante da entrada 12. O raspador de materiais 26 se estende para o rotor de acionamento 18 no espaço entre as faces internas dos discos de aciona- mento 24, quase tocando o cubo 20.
Certos materiais, que são transferidos através do alimentador de bomba de materiais a granel, sob certas circunstâncias, grudam no rotor de acionamento 18 e não são descarregados através da saída 14. O raspador de materiais 26 raspa esse material do rotor de acionamento e, geralmente, este material cai de volta e é descarregado através da saída. O raspador de materiais 26 tem duas superfícies 30 (apenas uma sendo ilustrada na Figura 1) que se voltam para as bordas circunferen- ciais dos discos de acionamento 24. A distância entre as superfícies 30 do raspador de materiais e as bordas circunferenciais dos discos de aciona- mento aumenta na direção de rotação do rotor de acionamento 18 a partir da distância entre a parede interna 16 de alojamento 10 e as bordas circunfe- renciais de discos de acionamento na saída 14 do alojamento até a distância entre a parede interna do alojamento e as bordas circunferenciais dos discos de acionamento na entrada 12 do alojamento. Em particular, as superfícies 30 do raspador de materiais 26 são, com efeito, continuações de parede in- terna 16 do alojamento, de modo que um material que não é descarregado na saída 14, que tende a se acunhar entre o raspador de materiais e as bor- das circunferenciais dos discos de acionamento 24, se mova na direção de rotação do rotor de acionamento até um espaçamento maior entre os discos de acionamento e o raspador de materiais e caia de volta e seja descarrega- do através da saída ou caia com o material que é introduzido na entrada 12. O espaço crescente entre as superfícies 30 de raspador de materiais 26 e as bordas circunferenciais de discos de acionamento 24, da SAÍDA para a EN- TRADA, e ilustrado na Figura 3. O raspador de materiais 26 que é ilustrado nas Figuras 1 e 4 tem uma pluralidade de pontas de raspagem 26a, 26b e 26c, que raspam o ma- terial que não é descarregado na saída 14. Como ilustrado na Figura 4, o espaçamento entre o raspador de materiais 26 e o cubo 20, especificamente o espaçamento entre as pontas de raspagem 26a, 26b e 26c e o cubo, au- menta na direção de rotação do rotor de acionamento 18 a partir da saída 14 até a entrada 12, para redução, ou mesmo eliminação da tendência de o material se acunhar entre o raspador e o cubo. As pontas de raspagem 26a, 26b e 26c podem ser pontas em uma espiral ou simplesmente pontas que são espaçadas do cubo 20 pelas distâncias desejadas.
Uma segunda forma de raspador de materiais é ilustrada na Fi- gura 5. O raspador 26' da Figura 5 tem uma superfície de raspagem contí- nua, ao invés de uma pluralidade de pontas de raspagem como no raspador de materiais 26 mostrado na Figura 4. O espaçamento entre a superfície de raspagem do raspador de materiais 26' e o cubo 20 aumenta na direção de rotação da saída 14 para a entrada 12, para redução, ou mesmo eliminação da tendência do material se acunhar entre o raspador e o cubo. A superfície de raspagem de raspador de materiais 26' pode ser em formato de espiral.
Embora ilustrada e descrita acima com referência a certas mo- dalidades, não se pretende que a presente invenção, não obstante, seja li- mitada aos detalhes mostrados. Ao invés disso, várias modificações podem ser feitas nos detalhes no escopo e na faixa de equivalentes das reivindica- ções e sem se desviar do espírito da invenção.
Claims (20)
1. Alimentador de bomba de materiais a granel que possui: um alojamento (10), uma entrada (12), uma saída (14), e uma parede interna (16) que se estende a partir da referida entrada (12) até a referida saída (14); o alimentador de bomba de materiais a granel compreendendo um rotor de acionamento (18) que tem: (a) um cubo (20) rotativo em torno de um eixo de rotação (22), e (b) uma pluralidade de discos de acionamento (24) que se es- tendem para fora a partir do referido cubo (20) em direção à referida parede interna (16) do referido alojamento (10), caracterizado pelo fato que a distância entre as bordas circun- ferenciais dos referidos discos de acionamento (24) e a referida parede in- terna (16) do referido alojamento (10) aumenta a partir da referida entrada (12) do referido alojamento (10) até a referida saída (14) do referido aloja- mento (10) na direção de rotação do referido rotor de acionamento (18); a referida parede interna (16) do referido alojamento (10), os referidos discos de acionamento (24) e o referido cubo (20) definindo um duto de transferên- cia de materiais através do qual o material é transferido da referida entrada (12) do referido alojamento (10) para a referida saída (14) do referido aloja- mento (10).
2. Alimentador de bomba de materiais a granel de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que os referidos discos de aciona- mento (24) são montados no referido cubo (20) perpendicularmente ao refe- rido eixo de rotação (22) do referido cubo (20).
3. Alimentador de bomba de materiais a granel de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato que: (a) os referidos discos de acionamento (24) são circulares, e (b) a referida parede interna (16) do referido alojamento (10) é em formato de espiral.
4. Alimentador de bomba de materiais a granel de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato que: (a) os referidos discos de acionamento (24) são circulares, e (b) a referida parede interna (16) do referido alojamento (10) é definido por espiral de Arquimedes.
5. Alimentador de bomba de materiais a granel de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato que o referido rotor de acionamen- to (18) tem dois discos de acionamento (24).
6. Alimentador de bomba de materiais a granel de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato que cada um dos referidos discos de acionamento (24) tem: (a) uma superfície interna que define o referido duto de transfe- rência de materiais, e (b) uma superfície externa que tem um bisel na borda circunfe- rencial do referido disco de acionamento (24).
7. Alimentador de bomba de materiais a granel de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que o referido alimentador de bomba de materiais a granel ainda inclui um raspador de materiais (28) (28): (a) montado no referido alojamento (10), (b) se estendendo para dentro do referido rotor de acionamento (18) entre os referidos discos de acionamento (24), e (c) tendo superfícies (30) voltadas para as referidas bordas cir- cunferenciais dos referidos discos de acionamento (24), com a distância en- tre as referidas superfícies (30) do referido raspador (28) e as bordas circun- ferenciais dos referidos discos de acionamento (24) aumentando na direção de rotação do referido rotor de acionamento (18) a partir da distância entre a referida parede interna (16) do referido alojamento (10) e as bordas circunfe- renciais dos referidos discos de acionamento (24) na referida saída (14) do referido alojamento (10) para a distância entre a referida parede interna (16) do referido alojamento (10) e as bordas circunferenciais dos referidos discos de acionamento (24) na referida entrada (12) do referido alojamento (10).
8. Alimentador de bomba de materiais a granel de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato que o referido alojamento (10) ain- da tem um recesso na referida parede interna (16) a jusante da referida saí- da (14) do referido alojamento (10) e a montante da referida entrada (12) do referido alojamento em relação à direção de rotação do referido rotor de a- cionamento (18), e o referido raspador de materiais (28) é montado no refe- rido recesso.
9. Alimentador de bomba de materiais a granel de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato que os referidos discos de aciona- mento (24) são montados no referido cubo (20) perpendicularmente ao refe- rido eixo de rotação (22) do referido cubo (20).
10. Alimentador de bomba de materiais a granel de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato que: (a) os referidos discos de acionamento (24) são circulares, e (b) a referida parede interna (16) do referido alojamento (10) é em formato de espiral.
11. Alimentador de bomba de materiais a granel de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato que o referido rotor de aciona- mento (18) tem dois discos de acionamento (24).
12. Alimentador de bomba de materiais a granel de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato que cada um dos referidos discos de acionamento (24) tem: (a) uma superfície interna que define o referido duto de transfe- rência de materiais, e (b) uma superfície externa que tem um bisel na borda circunfe- rencial do referido disco de acionamento (24).
13. Alimentador de bomba de materiais a granel de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato que o referido raspador de mate- riais (28) também tem uma pluralidade de pontas de raspagem (26), com a distância entre as referidas pontas de raspagem (26) e o referido cubo (20) aumentando na direção de rotação do referido rotor de acionamento (18) a partir da distância entre a referida parede interna (16) do referido alojamento (10) e as bordas circunferenciais dos referidos discos de acionamento (24) na referida saída (14) do referido alojamento (10) até a distância entre a re- ferida parede interna (16) do referido alojamento (10) e as bordas circunfe- renciais dos referidos discos de acionamento (24) na referida entrada (12) do referido alojamento (10).
14. Alimentador de bomba de materiais a granel de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato que o referido raspador de mate- riais (28) também tem uma superfície de raspagem contínua, com a distân- cia entre a referida superfície de raspagem contínua e o referido cubo (20) aumentando na direção de rotação do referido rotor de acionamento (18) a partir da distância entre a referida parede interna (16) do referido alojamento (10) e as bordas circunferenciais dos referidos discos de acionamento (24) na referida saída (14) do referido alojamento (10) até a distância entre a re- ferida parede interna (16) do referido alojamento (10) e as bordas circunfe- renciais dos referidos discos de acionamento (24) na referida entrada (12) do referido alojamento (10).
15. Alimentador de bomba de materiais a granel de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato que a referida superfície de raspagem contínua do referido raspador de materiais (28) é em formato de espiral.
16. Alimentador de bomba de materiais a granel que compreen- de: um alojamento (10) que possui: (a) uma entrada (12) através da qual um material é introduzido no referido alojamento (10), (b) uma saída (14) através da qual um material é descarregado do referido alojamento (10), e (c) uma parede interna (16) que se estende a partir da referida entrada (12) até a referida saída (14); e um rotor de acionamento (18) montado no referido alojamento (10) para rotação em torno de um eixo de rotação (22) para a transferência de um material introduzido no referido alojamento (10) através da referida entrada (12) do referido alojamento (10) até a referida saída (14) do referido alojamento (10), para descarga a partir do referido alojamento (10), o referi- do rotor de acionamento (18) tendo: (a) um cubo rotativo (20), e (b) uma pluralidade de discos de acionamento (24) que se es- tendem a partir do referido cubo (20) em direção à referida parede interna (16) do referido alojamento (10), caracterizado pelo fato que a distância entre as bordas circunferenciais dos referidos discos de acionamento (24) e a referida parede interna (16) do referido alojamento (10) aumenta a partir da referida entrada (12) do referido alojamento (10) até a referida saída (14) do referido alojamento (10) na direção de rotação do referido rotor de aciona- mento (18).
17. Alimentador de bomba de materiais a granel de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato que o referido alimentador de bomba de materiais a granel ainda inclui um raspador de materiais (28): (a) montado na referida parede interna (16) do referido aloja- mento (10), (b) estendendo-se para o referido rotor de acionamento (18) en- tre os referidos discos de acionamento (24), e (c) tendo superfícies (30) voltadas para as referidas bordas cir- cunferenciais dos referidos discos de acionamento (24), com a distância en- tre as referidas superfícies (30) do referido raspador (28) e as bordas circun- ferenciais dos referidos discos de acionamento (24) aumentando na direção de rotação do referido rotor de acionamento (18) a partir da distância entre a referida parede interna (16) do referido alojamento (10) e as bordas circunfe- renciais dos referidos discos de acionamento (24) na referida saída (14) do referido alojamento (10) para a distância entre a referida parede interna (16) do referido alojamento (10) e as bordas circunferenciais dos referidos discos de acionamento (24) na referida entrada (12) do referido alojamento (10).
18. Alimentador de bomba de materiais a granel de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato que: (a) os referidos discos de acionamento (24) são circulares, e (b) a referida parede interna (16) do referido alojamento (10) é em formato de espiral.
19. Alimentador de bomba de materiais a granel de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato que o referido raspador de ma- teriais (28) também tem uma pluralidade de pontas de raspagem (26), com a distância entre as referidas pontas de raspagem (26) e o referido cubo (20) aumentando na direção de rotação do referido rotor de acionamento (18) a partir da distância entre a referida parede interna (16) do referido alojamento (10) e as bordas circunferenciais dos referidos discos de acionamento (24) na referida saída (14) do referido alojamento (10) até a distância entre a re- ferida parede interna (16) do referido alojamento (10) e as bordas circunfe- renciais dos referidos discos de acionamento (24) na referida entrada (12) do referido alojamento (10).
20. Alimentador de bomba de materiais a granel de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato que o referido raspador de ma- teriais (28) também tem uma superfície de raspagem contínua, com a dis- tância entre a referida superfície de raspagem contínua e o referido cubo (20) aumentando na direção de rotação do referido rotor de acionamento (18) a partir da distância entre a referida parede interna (16) do referido alo- jamento (10) e as bordas circunferenciais dos referidos discos de aciona- mento (24) na referida saída (14) do referido alojamento (10) até a distância entre a referida parede interna (16) do referido alojamento (10) e as bordas circunferenciais dos referidos discos de acionamento (24) na referida entra- da (12) do referido alojamento (10).
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