(11) Número de Publicação: PT 105079 A (51) Classificação Internacional: F04B 9/02 (2006.01) (12) FASCÍCULO DE PATENTE DE INVENÇÃO (22) Data de pedido: 2010.04.26 (30) Prioridade(s): (43) Data de publicação do pedido: 2011.02.10 (45) Data e BPI da concessão: / (73) Titular(es): FERNANDO CARLOS SANTOS PEREIRA AVENIDA 25 DE ABRIL, Nº 5, 6º B (72) Inventor(es): FERNANDO CARLOS SANTOS PEREIRA (74) Mandatário: PT PT (54) Epígrafe: BOMBA DE ÁGUA DE BAIXA ROTAÇÃO AUTO-AJUSTÁVEL (57) Resumo: A INVENÇÃO É UMA BOMBA DE ÁGUA, OU OUTRAS SUBSTÂNCIAS LÍQUIDAS OU AQUOSAS, DE TIPO PISTÃO, QUE FUNCIONA À VELOCIDADE ORIGINAL DA FONTE MOTRIZ E QUE SE AUTO- AJUSTA ÀS VARIAÇÕES DE VELOCIDADE (7). UM DISCO ROTATIVO (4) COM DOIS NÍVEIS DE ALTURA MÁXIMA (21) E MÍNIMA, É SUPORTADO POR 1 CILINDRO AFINADOR (3) E 1 CILINDRO DO TUBO SÓLIDO DE PENETRAÇÃO (13) QUE É IMPULSIONADO NA DIRECÇÃO VERTICAL E AO RODAR MOVIMENTA-SE PARA CIMA E PARA BAIXO POR ESTRIAS (2). QUANDO O CILINDRO ROTATIVO DO AFINADOR (3) ESTÁ SOB A SUPERFÍCIE DO DISCO ROTATIVO DO NÍVEL 1 PARA O NÍVEL 0 (17) É ABERTA 1 VÁLVULA (15), COMEÇA A EMPURRAR PARA BAIXO 1 TUBO SÓLIDO DE PENETRAÇÃO (13) QUE SUBMERGE NA ÁGUA (16) EXISTENTE NO TUBO OCO DE ELEVAÇÃO DA ÁGUA (14) E A ELEVÁ-LA, INVERTENDO-SE O CICLO QUANDO SE INICIA A MUDANÇA DO NÍVEL 1 (20) PARA O 0 (18).
Resumo Bomba de água de baixa rotação auto-ajustável A invenção é uma bomba de água, ou outras substâncias líquidas ou aquosas, de tipo pistão, que funciona à velocidade original da fonte motriz e que se auto-ajusta às variações de velocidade (7). Um disco rotativo (4) com dois níveis de altura máxima (21) e mínima, é suportado por 1 cilindro afinador (3) e 1 do tubo sólido de penetração (13) que é impulsionado na direcção vertical e ao rodar movimentase para cima e para baixo por estrias (2). Quando o cilindro rotativo do afinador (3) está sob a superfície do disco rotativo do nível 1 para o nível 0 (17) é aberta 1 válvula (15), começa a empurrar para baixo 1 tubo sólido de penetração (13) que submerge na água (16) existente no tubo oco de elevação da água (14) e a elevá-la, invertendo-se o ciclo quando se inicia a mudança do nível 1 (20) para o 0 (18).
DESCRIÇÃO Bomba de água de baixa rotação auto-ajustável Domínio técnico da invenção: O invento insere-se no campo dos maquinismos de bombagem, ou elevação, de água ou outras substâncias líquidas ou aquosas. A presente invenção permite bombear água ou outras substâncias líquidas ou aquosas. E, destina-se a ser utilizada por equipamentos que desperdiçam grandes quantidades de energia utilizando as bombas de água existentes actualmente. A técnica anterior: São conhecidos da técnica anterior os vários tipos de bombas de água ou outras substâncias líquidas ou aquosas que utilizam turbinas que com elevada rotação, fornecida pelos motores eléctricos ou de explosão, fazem circular ou o bombeiam líquido. A utilização de turbinas nas bombas exige um elevado número de rotações que aumenta o consumo energético ao obrigar a multiplicação do número de rotações, ou velocidade, da fonte que fornece a energia ao funcionamento da mesma. As bombas de água de pistão, êmbolo ou cilindro não são ajustáveis quando alimentadas por movimento rotativo de sentido e direcção únicos, onde o segundo ciclo só se inicia após a conclusão integral do primeiro ciclo. Numa turbina eólica, por exemplo, que utiliza uma bomba de água de pistão embolo ou cilindro, adaptada a uma transmissão rotativa, de mesmo sentido e direcção, quando sujeita a ventos de pouca velocidade e de variação súbita, a bomba de água muitas vezes não completa o primeiro ciclo, parando a rotação da turbina eólica. Para melhor viabilizar a bombagem de água, os moinhos de vento utilizados têm uma ampla margem de potência de forma a conseguirem completar os dois ciclos, desperdiçando a energia de ventos mais fortes ao manter o mesmo caudal máximo. Quando é utilizada uma bomba rotativa de turbina, a velocidade da fonte tem de ser multiplicada por 25 vezes, ou mais, perdendo-se potência equivalente aumentando-se os respectivos atritos. 1
A presente invenção, Bomba de água de baixa rotação autoajustável é uma bomba de água, ou outras substâncias líquidas ou aquosas, que funciona à rotação, ou velocidade, original da fonte motriz. A Bomba de água de baixa rotação auto-ajustável utiliza um disco rotativo com dois níveis distintos em altura, que é suportado por um cilindro afinador e um cilindro colocado na extremidade superior do tubo sólido de penetração que é impulsionado em direcção vertical. Ao rodar, o disco rotativo, movimenta-se para baixo e para cima pelas estrias em si e no tubo estriado, colocado no centro do disco rotativo, existentes. Quando o cilindro rotativo do afinador está sob a superfície do disco rotativo do nível 0 para o nível 1 é fechada a válvula existente na entrada de água e começa a forçar o tubo da bomba e o tubo sólido de penetração a submergir na água existente no tubo oco de elevação e a elevar a água. Durante o tempo que o cilindro rotativo do afinador está em contacto com o disco rotativo, que se encontra no nível 1 (um), a água elevada escoa-se pela caixa receptora da água bombeada e pelo tubo de saída da água bombeada ou elevada. Quando o cilindro rotativo do afinador está sob a superfície do disco rotativo do nível 1 para o nível 0 é aberta a válvula existente na entrada de água e progressivamente deixa de ser feita pressão sobre o tubo da bomba e o tubo sólido de penetração começa a emergir da água existente no tubo oco de elevação. Durante o tempo que cilindro rotativo do afinador está em contacto com o disco rotativo que encontra-se no nível 0 (zero) o tubo sólido de penetração encontra-se emerso ou acima da água existente no tubo oco de elevação e com a válvula da entrada de água aberta. O auto-ajustamento é efectuado através d um tubo telescópico que sobe e desce o cilindro rotativo do afinador, que por sua vez limita a submersão do tubo sólido de penetração na água, ou outras substâncias líquidas ou aquosas, existentes no interior do tubo oco de elevação da água. Ao reduzir-se a profundidade de submersão do tubo sólido de penetração reduzse a força necessária para fazer girar o disco rotativo permitindo-se, assim, a continuidade de funcionamento com variações e diminuição de potência da fonte. Os desenhos apresentados não constituem limitações quanto às suas dimensões, disposição e formas. 2
A figura 1 representa A Bomba de água de baixa rotação autoajustável, visto de corte lateral com o disco rotativo no nível mínimo e com o cilindro rotativo do afinador no nível 1 do disco rotativo, composta pelos seguintes elementos essenciais: 1 Direcção da rotação; 2 Tubo estriado rotativo; 3 Cilindro rotativo do afinador; 4 Disco rotativo; 5 Rolamento de suporte do eixo rotativo; 6 Suportes dos tubos da bomba e do afinador; 7 Tubo telescópico do afinador; 8 Motor do tubo telescópico do afinador; 9 Cilindro rotativo do Tubo da bomba; 10 Tubo da bomba; 11 Caixa receptora da água bombeada; 12 Tubo de saída da água bombeada; 13 Tubo sólido de penetração; 14 Tubo oco de elevação da água; 15 Entrada da água a bombear com válvula; 16 Nível da água; 18 Superfície do nível 0 do disco rotativo; 19 Superfície do disco rotativo do nível 1 para o nível 0; 22 Disco rotativo no nível mínimo. A figura 2 representa A Bomba de água de baixa rotação autoajustável, visto de corte lateral com o disco rotativo no nível mínimo e com o cilindro rotativo do afinador posicionado superiormente ao nível 0 do disco rotativo, composta pelos seguintes elementos essenciais:: 1 Direcção da rotação; 2 Tubo estriado rotativo; 3 Cilindro rotativo do afinador; 4 Disco rotativo; 5 Rolamento de suporte do eixo rotativo; 6 Suportes dos tubos da bomba e do afinador; 7 Tubo telescópico do afinador; 8 Motor do tubo telescópico do afinador; 9 Cilindro rotativo do Tubo da bomba; 10 Tubo da bomba; 11 Caixa receptora da água bombeada; 12 Tubo de saída da água bombeada; 13 Tubo sólido de penetração; 14 Tubo oco de elevação da água; 15 Entrada da água a bombear com válvula; 16 Nível da água; 17 Superfície do disco rotativo do nível 0 para o nível 1; 18 Superfície do nível 0 do disco rotativo; 20 Superfície do nível 1 do disco rotativo; 22 Disco rotativo no nível mínimo. 3
A figura 3 representa A Bomba de água de baixa rotação autoajustável, visto de corte lateral com o disco rotativo no nível máximo e com o cilindro rotativo do afinador no nível 0 do disco rotativo, composta pelos seguintes elementos essenciais: 1 Direcção da rotação; 2 Tubo estriado rotativo; 3 Cilindro rotativo do afinador; 4 Disco rotativo; 5 Rolamento de suporte do eixo rotativo; 6 Suportes dos tubos da bomba e do afinador; 7 Tubo telescópico do afinador; 8 Motor do tubo telescópico do afinador; 9 Cilindro rotativo do Tubo da bomba; 10 Tubo da bomba; 11 Caixa receptora da água bombeada; 12 Tubo de saída da água bombeada; 13 Tubo sólido de penetração; 14 Tubo oco de elevação da água; 15 Entrada da água a bombear com válvula; 16 Nível da água; 18 Superfície do nível 0 do disco rotativo; 17 Superfície do disco rotativo do nível 0 para o nível 1; 20 Superfície do nível 1 do disco rotativo; 21 Disco rotativo no nível máximo. A figura 4 representa A Bomba de água de baixa rotação autoajustável, visto de corte lateral com o disco rotativo no nível máximo e no nível 1, composta pelos seguintes elementos essenciais: 1 Direcção da rotação; 2 Tubo estriado rotativo; 3 Cilindro rotativo do afinador; 4 Disco rotativo; 5 Rolamento de suporte do eixo rotativo; 6 Suportes dos tubos da bomba e do afinador; 7 Tubo telescópico do afinador; 8 Motor do tubo telescópico do afinador; 9 Cilindro rotativo do Tubo da bomba; 10 Tubo da bomba; 11 Caixa receptora da água bombeada; 12 Tubo de saída da água bombeada; 13 Tubo sólido de penetração; 14 Tubo oco de elevação da água; 15 Entrada da água a bombear com válvula; 16 Nível da água; 18 Superfície do nível 0 do disco rotativo; 19 Superfície do disco rotativo do nível 1 para o nível 0; 21 Disco rotativo no nível mínimo. 4
A figura 5 representa o disco rotativo da Bomba de água de baixa rotação auto-ajustável, visto de corte plano e o cilindro rotativo, composta pelos seguintes elementos essenciais: 2 Tubo estriado rotativo; 17 Superfície do nível 0 para o nível 1; 18 Superfície do nível 0 do disco rotativo; 19 Superfície do nível 1 para o nível 0; 20 Superfície do nível 1 do disco rotativo; Descrição pormenorizada da invenção: A Bomba de água de baixa rotação auto-ajustável caracteriza-se por se destinar a ser alimentada pela energia mecânica de equipamentos que captam energia cinética com variações de velocidade/potência e auto-ajusta-se a essas variações. A Bomba de água de baixa rotação auto-ajustável utiliza um disco rotativo (4) com dois níveis distintos em altura (18, 20), que é suportado por 1 cilindro rotativo do afinador (3) e 1 cilindro colocado na extremidade superior do tubo sólido de penetração (9). O disco rotativo (4) ao rodar (1) movimenta-se para baixo e para cima pelas estrias existentes no disco rotativo (4) e no tubo estriado rotativo (2), colocado, independentemente, no centro do disco rotativo (4), esse tubo estriado (2) é ligado à fonte de energia utilizada para o funcionamento da Bomba de água de baixa rotação auto-ajustável. O disco rotativo (4) é suportado, ou sustentado, entre o cilindro rotativo do afinador (3) e o cilindro rotativo do tubo da bomba (9) ligado ao tubo sólido de penetração (13) que está sujeito à impulsão, em direcção vertical, da água (16), ou outras substâncias líquidas ou aquosas, existentes no tubo oco de elevação da água (14). O disco rotativo (4) ao rodar horizontalmente movimenta-se na direcção vertical, pelas estrias existentes no disco e no tubo estriado rotativo (9), por o disco rotativo (4) ter na sua superfície dois níveis diferentes (18, 20). Quando o cilindro rotativo do afinador (3) está sob a superfície do disco rotativo do nível 0 para o nível 1 (17) é fechada a válvula de entrada de água (15) e começa a forçar para baixo o tubo da bomba (10) e o tubo sólido de penetração (13) a submergir na água existente no tubo oco de elevação da água (14) e a elevar a água (16). 5
Durante o tempo que o cilindro rotativo do afinador (3) está em contacto com o disco rotativo (4), que se encontra no nível 1 (um) (20), a água elevada escoa-se pela caixa receptora da água bombeada (11) e pelo tubo de saída da água bombeada ou elevada (12). Quando o cilindro rotativo do afinador (2) está sob a superfície do disco rotativo do nível 1 para o nível 0 (19) é aberta a válvula existente na entrada de água (15) e progressivamente deixa de ser feita pressão sobre o tubo da bomba (10) e o tubo sólido de penetração (13) começa a emergir da água existente no tubo oco de elevação da água (14). Durante o tempo que o cilindro rotativo do afinador (2) está em contacto com o disco rotativo (4) que se encontra no nível 0 (zero) (18) o tubo sólido de penetração (13) encontra-se emerso na água existente no tubo oco de elevação da água (14) e com a válvula da entrada de água aberta (15). A transição entre os níveis 0 (zero) e 1 (um) é feita pelas superfícies do nível 0 para o nível 1 (17) e do nível 1 para o nível 0 (19) fazendo o movimento de direcção vertical de para cima e para baixo, ou vice-versa. O auto-ajustamento da Bomba de água de baixa rotação autoajustável é efectuado através do tubo telescópico do afinador do disco rotativo (7) que sobe e desce o tubo telescópico do afinador (7) que é accionado por um motor eléctrico (8) comandado por sensores que fazem as medições das características da fonte de energia utilizada para a bombagem e que se ajusta às variações das fontes de energia. Ao movimentar verticalmente o cilindro do afinador (3), que por sua vez movimenta o disco rotativo (4) para cima e para baixo, entre os seus níveis máximo (22) e mínimo (21), limita e dimensiona a emersão do tubo sólido de penetração (13) na água, ou outras substâncias líquidas ou aquosas, existentes no tubo oco de elevação da água (14). Ao reduzir-se a profundidade de submersão do tubo sólido de penetração (13) no tubo oco de elevação da água (14) reduz-se a força necessária para fazer girar o disco rotativo (4), permitindo-se, assim, a continuidade de funcionamento com variações e diminuição de potência da fonte. A simplicidade de fabricação e adaptação, permitirão reduzir as perdas de energia na bombagem ou elevação de água ou outras substâncias líquidas ou aquosas, face aos equipamentos actualmente utilizados. Corroios, 16 de Agosto de 2010 6
REIVINDICAÇÕES 1. Bomba de água de baixa rotação auto-ajustável para bombear, ou elevar, água, substâncias líquidas ou aquosas, caracterizada por funcionar à velocidade original, sem recurso a multiplicação de velocidade, da fonte de energia fornecida, ou disponível, que é transmitida em forma de movimento circundante, ou rotativo, a um tubo estriado rotativo (3), que se liga por rolamentos de suporte do eixo rotativo (5) a uma estrutura, e que faz rodar (1) um disco rotativo (4), colocado no seu exterior, com dois níveis verticais na sua superfície superior, nível 0 (18), e um outro mais elevado, nível 1 (20) e outros dois de transição entre eles identificados como superfície do nível 0 para o nível 1 (17) e superfície do nível 1 para o nível 0 (19); o disco rotativo (4) é suportado, ou sustentado, entre o cilindro rotativo do afinador (3) e o cilindro rotativo do tubo da bomba ligado ao tubo sólido de penetração (13) que por ser flutuável é impulsionado em sentido vertical pela água (16), ou outras substâncias líquidas ou aquosas, existentes no tubo oco de elevação da água (14) e ao rodar (1), horizontalmente, movimenta-se na direcção vertical, para cima e baixo, pelas estrias existentes no disco rotativo (4) e no tubo estriado rotativo (2) porque o disco rotativo (4) tem na sua superfície superior dois níveis diferentes e pelo efeito do contacto dessa superfície com o cilindro rotativo do afinador (3); quando a superfície do disco rotativo do nível 1 para o nível 0 (19) está por debaixo do cilindro rotativo do afinador (3) é aberta a válvula existente na entrada de água (15) e progressivamente deixa de ser feita pressão sobre o tubo da bomba (10) e o tubo sólido de penetração (13), por ser flutuável, emerge, total ou parcialmente, da água existente no tubo oco de elevação da água (14) iniciando-se, assim, o enchimento, ou a reposição, de água para o interior do tubo oco de elevação da água (14), até ao nível da água (16), substâncias líquidas ou aquosas, existente no poço, tanque ou local de onde é elevada ou bombeada, a reposição da água continua durante o tempo em que o cilindro rotativo do afinador (3) está em contacto com o nível 1 (um) (20) do disco rotativo (4); no estágio, ou fase, seguinte, desencadeado pela continuação de rotação do disco rotativo (4) que posiciona a superfície do disco rotativo do nível 0 para o nível 1 (17) por debaixo do cilindro rotativo do afinador (3) é fechada a válvula de entrada de água (15) e começa a movimentar para baixo o tubo da bomba (10) e o tubo sólido de penetração (13) submerge, na totalidade ou parcialmente, na água existente no tubo oco de elevação de água (14) iniciando-se, assim, a elevação da água (16) que se mantém durante o tempo em que o cilindro rotativo do afinador (3) está em contacto com o nível 1 (um) (20) do disco rotativo (4); a água, substâncias líquidas ou aquosas, 1
elevada ao nível de altura e utilização pretendidos, é escoada pela caixa receptora da água bombeada (11) e pelo tubo de saída da água bombeada ou elevada (12); repetindo-se, novamente, todo o ciclo, e movimentação vertical, para cima e para baixo, o tubo sólido de penetração (13) que por consequência resultará na elevação ou bombagem de água, substâncias líquidas ou aquosas. 2. Bomba de água de baixa rotação auto-ajustável de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ter um mecanismo para se auto-ajustar às variações de quantidade, ou potência da energia utilizada, ou disponível, para a bombagem, ou elevação de água, substâncias líquidas ou aquosas, através de um tubo telescópico do afinador do disco rotativo (7) que sobe e desce por utilização de um motor eléctrico (8), comandado por sensores que fazem as medições momentâneas de forma a auto-ajustar-se às variações de energia; ao movimentar verticalmente o cilindro do afinador (3) que se posiciona por cima e em contacto directo com as superfícies desniveladas do disco rotativo (4) movimenta-o para cima e para baixo entre os seus níveis máximo (22) e mínimo (21), limitando e dimensionando a emersão e submersão do tubo sólido de penetração (13), que é flutuável, na água (16), ou outras substâncias líquidas ou aquosas, contidas no tubo oco de elevação da água (14), ao reduzir-se a profundidade de submersão do tubo sólido de penetração (13), dentro do tubo oco de elevação da água (14), reduz-se a força necessária para fazer rodar (1) o disco rotativo (4), permitindo, assim, a continuidade de funcionamento maximizado com variações e diminuição da energia necessária ao seu funcionamento. 3. Bomba de água de baixa rotação auto-ajustável de acordo com a reivindicação anterior, caracterizada por o motor eléctrico (8) poder ser substituído por um motor hidráulico ou pneumático. 4. Bomba de água de baixa rotação auto-ajustável de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por o motor eléctrico (8) poder ser substituído por um maquinismo rotativo accionado por lemes aerodinâmicos ou hidrodinâmicos que fazem subir e descer o tubo telescópico do afinador do disco rotativo (7). 5. Bomba de água de baixa rotação auto-ajustável de acordo com as reivindicações 1, 2, 3 e 4 caracterizada por ser suportada por uma estrutura de ligação e instalação de todos os seus elementos formada por qualquer tipo de material e da sua forma depender da aplicação pretendida. Corroios, 12 de Novembro de 2010 2