Fundamentos da Compressão: Lubrificadores de cilindro de alimentação forçada

A Madison-Kipp Lubricator Co., de Madison, Wisconsin, começou a produzir lubrificadores de alimentação forçada em 1898. Este modelo 50, com acionamento por catraca, utilizava o princípio de cilindro e êmbolo de Kipp, que dispensava válvulas de retenção. (Foto: Madison-Kipp Lubricator Co.)

Como os primeiros compressores alternativos eram aplicados em velocidades e pressões mais elevadas, a lubrificação do pistão, dos anéis e da gaxeta da haste representava um problema que precisava ser superado.

Caso a pressão no cilindro caísse abaixo da pressão atmosférica durante parte do ciclo, poderiam ser utilizados copos de gotejamento alimentados por gravidade para lubrificar o cilindro ou a gaxeta da haste.

A invenção dos lubrificadores de alimentação forçada foi um desenvolvimento crucial que permitiu aos compressores alternativos funcionarem mais rapidamente e comprimirem gases a pressões mais elevadas.

Esses dispositivos possuem uma ou mais bombas que injetam pequenas quantidades de lubrificante pressurizado no cilindro e na gaxeta a cada curso do pistão do compressor, ou de forma programada para fornecer uma quantidade controlada relacionada à velocidade de operação do compressor. O lubrificador é acionado pelo virabrequim do compressor ou por um pequeno motor elétrico.

Os sistemas de lubrificação por alimentação forçada são comuns hoje em dia e estão disponíveis em diversos fabricantes.

O desenvolvimento desses sistemas comuns foi inspirado pela necessidade de lubrificar motores a vapor e locomotivas. A lubrificação contínua possibilitou velocidades de pistão mais altas e reduziu o tempo de inatividade e a mão de obra associados à lubrificação de mancais e buchas do motor.

A Richardson-Phenix Co., de Milwaukee, começou a fabricar lubrificadores em 1904. Este lubrificador de dosagem visual da Richardson era oferecido com uma ou duas câmaras para diferentes lubrificantes e de uma a vinte saídas para pressões de até vários milhares de psig. (Foto: Richardson-Phenix Co.)

Os lubrificadores automáticos surgiram pela primeira vez na década de 1860 no Reino Unido. Esses dispositivos movidos a vapor forneciam óleo lubrificante aos cilindros de um motor a vapor e, às vezes, também aos mancais. Os lubrificadores com indicador visual, que permitiam a observação da taxa de lubrificação, apareceram por volta de 1887.

A primeira invenção americana de lubrificadores automáticos foi atribuída a Elijah McCoy. Nascido no Canadá, filho de escravos libertos e com boa formação acadêmica, McCoy imigrou para Michigan, mas só conseguiu emprego como bombeiro e lubrificador na Michigan Central Railroad.

Em sua oficina mecânica caseira em Ypsilanti, ele desenvolveu um lubrificador automático de óleo para motores a vapor de locomotivas e navios.

Essa invenção de 1872 foi a primeira das 50 patentes de McCoy relacionadas a sistemas de lubrificação. Sem capital para fabricar seus lubrificadores em grande escala, ele geralmente cedia os direitos da patente a empregadores ou os vendia a investidores.

Uma delas era a Detroit Lubricator Co., de Detroit, que em 1912 afirmava ser a maior fabricante de dispositivos de lubrificação do mundo.

Os lubrificadores com a marca McCoy só começaram a ser fabricados em 1920, quando ele fundou a Elijah McCoy Manufacturing Company. Curiosamente, outra invenção de McCoy, um copo coletor de óleo para motores de locomotivas, era uma das favoritas dos engenheiros ferroviários.

A McCord Manufacturing Co., de Detroit, começou a produzir lubrificadores de alimentação forçada em 1904. Foi uma das primeiras empresas a oferecer lubrificadores de alimentação forçada com compartimentos duplos para compressores e motores a vapor. Este modelo de alimentação dupla, com compartimento único de um quarto de galão e acionamento por catraca, tinha um preço de tabela de US$ 30 em 1914. (Foto: McCord Manufacturing Co.)

Para evitar cópias inferiores, eles solicitavam o produto pelo nome, como o "Real McCoy", que geralmente é considerado a origem desse termo icônico.

No final do século XIX, os lubrificadores automáticos para motores a vapor tornaram-se comuns. Esses dispositivos também eram necessários para um número crescente de motores a gás, compressores de ar alternativos e compressores de amônia para refrigeração e fabricação de gelo. Alguns dos primeiros fabricantes de compressores desenvolveram seus próprios lubrificadores de cilindro com alimentação forçada.

Por exemplo, a Norwalk, pioneira no desenvolvimento de compressores de ar de alta pressão, já possuía um tipo de lubrificador de alimentação forçada em 1885.

Surgiram também diversos fabricantes especializados em lubrificadores, focados principalmente em aplicações para motores a vapor, locomotivas e tratores a vapor.

As primeiras versões do lubrificador de alimentação forçada moderno surgiram por volta da virada do século. Em 1898, O.G. Kipp e outro homem formaram uma empresa para fabricar um sistema de lubrificação automática que haviam inventado. Mudando-se para Madison, Wisconsin, em 1902, a empresa foi renomeada para Madison-Kipp Lubricator Co.

Em 1914, a Madison-Kipp anunciou que era a maior fabricante exclusiva de lubrificadores de alimentação forçada do mundo e que já havia produzido mais de 500.000 unidades.

Seu lubrificador de serviço pesado Modelo 50 podia acomodar de um a cinquenta pontos de alimentação contra pressões de até 2000 psig (138 bar).

Utilizava o princípio do cilindro e êmbolo Kipp, que dispensava válvulas de retenção ou dispositivos similares. Tubos de visualização permitiam observar a quantidade exata de óleo fornecida, e botões de ajuste possibilitavam regular a dosagem com precisão de frações de gota a cada curso do êmbolo. O Modelo 50 continuou sendo produzido três décadas depois.

A Manzel Brothers Co., de Buffalo, começou a produzir bombas de óleo de alimentação forçada por volta de 1905. Em 1914, este modelo HA passou a ser oferecido regularmente com um período de teste gratuito de 30 dias. (Foto: Manzel Brothers Co.)

Outros dois lubrificadores de alimentação forçada foram patenteados em 1904. Um deles, de autoria de Henry Winkenwerder, da Milwaukee Metal Working Co., foi fabricado pela Richardson-Phenix Co., também de Milwaukee. Os lubrificadores Richardson-Phenix foram amplamente anunciados no início do século XX, com uma ou duas câmaras para diferentes lubrificantes e de uma a vinte alimentações para pressões de até vários milhares de psig.

A outra patente de 1904 foi de John F. McCanna, cuja empresa em Chicago a fabricou por um curto período antes de ser adquirida pela McCord Manufacturing Co. A McCord, de Detroit, produzia lubrificadores de alimentação forçada para locomotivas, bem como para os primeiros automóveis.

Em 1915, muito poucos eram usados em automóveis, porém o uso de lubrificadores McCord estava crescendo rapidamente em motores a gás, motores a vapor e compressores de ar de todos os tipos.

Os primeiros lubrificadores McCord estavam disponíveis com uma a quatorze entradas, incluindo um modelo especial de compartimento duplo para motores a vapor e compressores de ar e amônia.

Adolf e Charles Manzel, de Buffalo, possuíam diversas patentes para bombas de óleo e lubrificadores de alimentação forçada entre 1905 e 1927. Um anúncio da Manzel Brothers Co. de 1908 mostrava um lubrificador mecânico com uma a seis entradas para motores de tração.

Um folheto de 1910 afirmava que a Manzel possuía a maior fábrica nos EUA dedicada exclusivamente à fabricação de bombas de óleo de alimentação forçada.

A patente de Adolph, de 1912, tornou-se a base para os produtos de lubrificação forçada da Manzel por décadas. Um anúncio de 1914 oferecia testes gratuitos de 30 dias e alegava uma economia de 30 a 60% no óleo lubrificante.

O lubrificador automático Rochester com acionamento por embreagem positiva, fabricado pela Greene, Tweed & Co. de Nova York, era usado para a lubrificação de todos os tipos de motores a vapor, bombas e compressores de ar e amônia, em 1914. (Foto: Greene, Tweed & Co)

Os sistemas de lubrificação Graco Manzel ainda estão disponíveis hoje em dia. Curiosamente, outro fabricante atual de lubrificação forçada começou a distribuir lubrificadores Manzel por volta de 1922.

A Sloan Brothers se destacou como integradora de sistemas completos de lubrificação, sendo pioneira na aplicação da tecnologia de blocos divisores em compressores de ar e gás. Após a concorrência seguir o exemplo, a Sloan começou a fabricar seus próprios componentes de lubrificação na década de 1970.

A Greene, Tweed and Co. teve origem em 1863 em Manhattan e foi uma das primeiras fabricantes de gaxetas para hastes de pistão em máquinas de movimento alternativo.

A empresa também fabricou diversos outros produtos licenciados de inventores. Isso incluía o lubrificador automático Rochester, que já era utilizado em todos os tipos de motores a vapor, bombas e compressores de ar e amônia em 1914. Esse lubrificador utilizava uma embreagem interna e era considerado “silencioso”.

A tecnologia de lubrificação forçada continuou a evoluir ao longo do último século, e os lubrificadores confiáveis de hoje incluem instrumentação sofisticada de monitoramento e proteção .