G1R ANTES E MÁQUINA ELÉTRICA GIRANTE CORRESPONDENTE Campo da invenção

[001] A presente invenção pertence ao campo dos dispositivos para unir peças de máquinas, bem como dos acoplamentos para transmissão de rotação, especialmente de máquinas elétricas girantes.

Introdução

[002] A presente invenção refere-se a um sistema de fixação, concentricidade e transmissão de torque de volantes de inércia para máquinas elétricas girantes, especialmente de máquinas elétricas acopladas a máquinas de fluxo. Além disso, a presente invenção refere-se a uma máquina elétrica girante correspondente.

Fundamentos da invenção

[003] A operação de máquinas de fluxo acopladas a máquinas elétricas girantes, tanto na geração de energia quanto nos sistemas de bombeamento, requer uma inércia de massa mínima do conjunto para a garantia da estabilidade operacional, sendo o uso de volantes de inércia imprescindível para atender tais requisitos de inércia solicitados pelo sistema.

[004] Com o aumento do rendimento das máquinas elétricas e principalmente a busca pela redução dos custos de implantação e obra civil, as máquinas elétricas têm ficado cada vez mais compactas, exigindo volantes de inércia maiores para compensar as inércias requeridas em projeto.

[005] O aumento dos volantes de inércia tem impacto direto na fabricação, manuseio, fixação do volante ao eixo, montagem e manutenção das máquinas em campo.

Estado da técnica

[006] O dimensionamento mecânico de um volante de inércia depende de suas dimensões, da rotação de trabalho e dos torques impostos a ele através de acelerações e desacelerações da linha de eixo. Durante a aceleração, há a deformação dos diâmetros do volante em função das forças centrífugas.

[007] Portanto, para uma operação continua e eficaz, a fixação do volante de inércia ao eixo tem que ser capaz de garantir diversos parâmetros, especialmente a transmissão dos torques e a concentricidade do volante quanto às deformações causadas pela rotação do mesmo.

[008] O padrão atual prioriza o uso de volantes montados com interferência sobre o eixo, com o uso adicional de uma chaveta, sendo esta solução um sistema clássico de fixação de elementos de máquinas que atende tecnicamente os parâmetros de operação exigidos em projeto.

[009] Tal sistema, porém, apresenta algumas desvantagens conhecidas, como as altas temperaturas de montagem demandadas e a difícil manutenção em campo em situações reais de operação.

[010] Como alternativa técnica às máquinas que necessitam ser desmontadas em campo e buscando a facilidade de manutenção, também são conhecidas soluções que se utilizam de volantes aparafusados em cubos forjados de diferentes formatos.

[011] O uso de cubos para a fixação de volantes ao eixo também apresenta algumas desvantagens, igualmente conhecidas pelos técnicos no assunto, como, por exemplo, o alto custo dos cubos forjados, as limitações de aplicação em máquinas rápidas, as limitações na montagem de alguns componentes no rotor da máquina elétrica, a complexa e consequentemente cara usinagem demandada na confecção. Além disso, são evidentes a dificuldade em se garantir a qualidade dos elementos de fixação (falhas na fábrica e no campo), bem como os constantes problemas com arruelas de fixação dos parafusos. Finalmente, vale citar ainda a dificuldade em se garantir a aplicação do torque de aperto especificado para os referidos parafusos, durante uma eventual manutenção do cliente.

[012] Existe, portanto, espaço para um sistema de fixação, concentricidade e transmissão de torque de volantes de inércia para máquinas elétricas girantes que supere as deficiências do estado da técnica.

[013] Ou seja, existe demanda por um sistema da espécie em questão que elimine os problemas de campo supracitados, possibilite uma fácil montagem e desmontagem, tanto na fábrica quanto em campo, que proveja alta capacidade de transmissão de torque, garanta o batimento do volante, que simplifique o processo de usinagem na confecção, que não tenha limitada sua utilização por condições especiais de operação (disparo, torques de falha, etc.) e que reduza, de modo geral, o tempo de fabricação do volante. Objetivos da invenção

[014] Um objetivo da presente invenção é prover um sistema de fixação, concentricidade e transmissão de torque de volantes de inércia para máquinas elétricas girantes de acordo com as características da reivindicação independente de número 1 do quadro reivindicatório anexo.

[015] Outro objetivo da presente invenção é prover uma máquina girante de acordo com as características da reivindicação independente de número 8 do quadro reivindicatório anexo.

Breve descrição das figuras

[016] Para melhor entendimento e visualização do objeto da presente invenção, a mesma será agora descrita com referência às figuras anexas, representando o efeito técnico obtido por meio de modalidades exemplares não limitantes do escopo da presente invenção, em que, esquematicamente:

[017] Figura i : apresenta uma vista explodida em perspectiva de um acoplamento entre um eixo de uma máquina elétrica girante e um volante de inércia, sendo dito acoplamento realizado por um sistema de acordo com a invenção;

[018] Figura 2: apresenta uma vista frontal da figura 1 ; e

[019] Figura 3: apresenta uma vista lateral do corte A-A da figura 2.

Descrição detalhada da invenção

[020] Em referência as figuras 1 e 2, o sistema de fixação, concentricidade e transmissão de torque de acordo com a invenção, aplicado à interface entre um eixo/cubo (1 ), dotado de rasgos para chavetas, e um volante de inércia (8) de uma máquina elétrica girante (não representada) compreende uma chaveta em "T" (2), duas chavetas quadradas (3), um conjunto de primeiras cunhas (4), um conjunto de segundas cunhas (5), chapas de nivelamento (6), chapas de nivelamento auxiliar (7), um segmento de travamento (9), elementos de ajuste das cunhas (10), elementos de fixação do segmento de travamento (11) e elementos de travamento (12).

[021] Na montagem do sistema, tanto a chaveta em "T" (2) quanto as demais chavetas quadradas (3) são posicionadas nos rasgos de chaveta do eixo/cubo (1). Ao montar o volante de inércia (8) no eixo, a chaveta em "T" (2) encaixa no rasgo de chaveta do volante de inércia (8) que, por possuir a mesma largura do rasgo de chaveta do volante de inércia (8), ajusta-se de forma interferente no último, que por sua vez guia o volante de inércia (8) para a sua posição final de montagem. As demais chavetas quadradas (3), quando na posição do rasgo do eixo/cubo (1 ), apresentam um ajuste com folga em relação ao rasgo da chaveta do volante de inércia (8).

[022] Assim sendo, para que sua função tenha efeito, efetua-se o preenchimento do espaço vazio (folga) restante do rasgo de chaveta com o conjunto de primeiras cunhas (4), segundas cunhas (5) e chapas de nivelamento (6 e/ou 7), de acordo com a necessidade. O preenchimento e consequente eliminação das folgas remanescentes nos rasgos de chaveta são garantidos pelo ajuste de largura do sistema de fixação de acordo com a invenção, efetuado pelo deslizamento relativo entre as faces inclinadas das cunhas (4, 5) e o escalonamento de chapas de nivelamento (6, 7), conforme necessidade.

[023] Todo o travamento e posicionamento relativo das cunhas (4, 5) são efetuados pelos elementos de ajuste das cunhas (10), fixados ao segmento de travamento (9).

[024] O presente sistema de fixação, concentricidade e transmissão de torque de acordo com a invenção efetua a interligação tangencial entre eixo (1 ) e volante de inércia (8), ou seja, transmite torque do eixo ao volante de inércia (8) através da reação das forças tangenciais que o eixo (1) impõe às chavetas (3), que, por consequência, são transmitidas ao volante de inércia (8) pelo contato permanente e sem folgas das chavetas (2,3) com as primeiras e segundas cunhas (4, 5), e, quando necessário, chapas de nivelamento (6 e/ou 7).

[025] Durante a rotação do sistema o conjunto apresenta uma interligação radial, esta, por sua vez, garante a concentricidade durante a deformação diametral decorrente das forças centrífugas geradas pela rotação do eixo/cubo (1).

[026] Tanto a guia radial quanto a transmissão do torque por igual aos conjuntos de cunhas (4, 5) e chavetas (2, 3) ocorre devido ao ajuste entre chavetas (4, 5), cunhas (2, 3) e chapas de nivelamento (6, 7), garantindo o pleno e concomitante contato em todos os rasgos de chaveta do volante de inércia (8) e eixo/cubo (1).

[027] Em uma modalidade preferencial da invenção, os elementos de ajuste das cunhas (10) e os elementos de fixação do segmento de travamento (11 ) são, preferencialmente, parafusos. [028] Em outra modalidade preferencial da invenção, os elementos de travamento (12) são arruelas, preferencialmente arruelas de pressão.

Conclusão

[029] Será facilmente compreendido por aqueles versados na técnica que modificações podem ser realizadas na presente invenção sem com isso se afastar dos conceitos expostos na descrição acima. Essas modificações devem ser consideradas como compreendidas pelo escopo da presente invenção. Consequentemente, as concretizações particulares descritas em detalhe anteriormente são somente ilustrativas e exemplares e não limitativas quanto ao escopo da presente invenção, ao qual deve ser dada a plena extensão das reivindicações em anexo e de todos e quaisquer equivalentes da mesma.