BR0206151B1 - roda de compressão centrìfuga e processo para a fabricação de uma roda de compressão centrìfuga. - Google Patents
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Description
"RODA DE COMPRESSÃO CENTRÍFUGA E PROCESSO PARA A FABRICAÇÃODE UMA RODA DE COMPRESSÃO CENTRÍFUGA"
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se ao campo técnico dasrodas de sopro ou rodas de ventilação ou, ainda, das rodas decompressão centrífugas, destinadas a equipar os aparelhos do tipoventilador ou de centrífuga compressora.
A presente invenção refere-se a uma roda decompressão centrífuga a qual compreende um corpo metálico,destinado a ser ligado a uma árvore de transmissão, sobre a qualestão fixadas uma placa de entrada e uma placa de saída, entreas quais estão fixadas as bases das lâminas de ventilação, etambém se refere ao processo de fabricação da mesma.
Antecedentes da Invenção
As rodas de compressão centrífugas destinadas aequipar os ventiladores ou compressores diversos, são amplamenteconhecidas e são constituídas em geral a partir de uma série delâminas dispostas em torno de um eixo de rotação, e ligadas entresi por peças de rotação que podem ser dotadas da forma de umdisco, de um cone, ou de um anel que pode ser dotado de toda aforma toroidal.
Já foi proposta a realização de toda ou de parte dasrodas de compressão centrífugas, com a ajuda de materiaiscompostos, por exemplo, de baixa densidade, reforçados ou não porfibras de reforço curtas ou longas. De fato, a utilização demateriais compostos que integram fibras de carbono, fibras devidro ou ainda fibras de kevlar, ou de todo outro materialequivalente, se revela em particular interessante para as rodasde compressão centrífugas nas quais as restrições ocorremessencialmente em virtude dos esforços centrífugos.Apesar de ser conhecido o uso de recursos demateriais compostos para realizar toda ou parte das rodas decompressão centrífugas, tal utilização, por um lado, se encontralimitada em razão do custo dos materiais compostos, e por outrolado pela dificuldade de realização das rodas de ventilação combase nos materiais compostos. De fato, as técnicas conhecidas derealização de rodas centrífugas compostas, em geral, se referem àintervenção de uma técnica de injeção de resina dentro de ummolde apropriado, o molde contém as fibras de reforçoanteriormente mencionadas destinadas a reforçar o conjunto daestrutura da roda de compressão. Entretanto, foi observado sermuito delicado se manter as fibras de reforço em uma configuraçãodesejada com a operação de injeção, o que torna a técnica derealização complexa e delicada, o que multiplica as precauções defabricação. Aliás, o referido pode conduzir à realização de peçascuja resistência é reduzida, em especial ao nível das lâminas deventilação.
Um outro fator que limita a generalização do empregodos materiais compostos nas rodas de compressão, reside nanecessidade da utilização de um utensílio específico e portantoantieconômico.
Enfim, foi observado que as peças fabricadas emmateriais compostos, se forem dotadas de uma resistência mecânicabastante grande, possuem entretanto, em virtude da anisotropiados referidos materiais, uma rigidez que é a maior parte dotempo, inferior àquelas das peças fabricadas a partir de outrosmateriais comumente utilizados na técnica, e sobretudo com aço.
No que se refere a aparelhos de ventilação, istoacarreta, com a mesma velocidade de rotação, uma deformação maisimportante das rodas compostas em comparação às rodas similaresfabricadas em aço. É observado nas rodas de compressãocentrífugas, fabricadas a partir de um material composto, que adeformação obtida pode ser suficientemente importante paraacarretar na fricção do recipiente antes da roda sobre o guia doar de entrada. 0 referido fenômeno é particularmente acentuado emrodas de grande largura (coeficiente de largura de entrada daslâminas/diâmetro das rodas superiores a 0,2 ou mesmo, para asrodas mais estreitas que giram em alta velocidade periférica,superior a 150 m/s).
Descrição da Invenção
Conseqüentemente, o objetivo da presente invenção éproporcionar uma solução para os diferentes inconvenientesenumerados anteriormente, e propor uma nova roda de compressãocentrífuga, fabricada a partir de um material composto e quepossui uma melhor resistência a deformações.
Um outro objetivo da presente invenção visa proporuma nova roda de compressão centrífuga, que apresenta uma melhorresistência à deformação angular em torno de um eixoperpendicular ao eixo de rotação.
Um outro objetivo da presente invenção visa proporuma nova roda de compressão centrífuga, de concepçãosimplificada.
Um outro objetivo da presente invenção visa proporuma nova roda de compressão centrífuga, cuja composição e amontagem são em particular simplificadas.
Um outro objetivo da presente invenção visa proporuma nova roda de compressão centrífuga, que apresenta uma nãoresistência às agressões exteriores.
Um objetivo da invenção visa igualmente propor umnovo procedimento de fabricacão de uma roda de compressãocentrifuga composta que seja particularmente simples de funcionare de fabricar.
Os objetivos da presente invenção são realizados coma ajuda de rodas de compressão centrífugas que compreendem umcorpo metálico, que tem o objetivo de ser ligado a uma árvore detransmissão·, e sobre o qual estão fixadas uma placa de entrada euma placa de saída, entre as quais são fixadas as lâminas,caracterizadas pelo fato de que as mesmas comportam umdispositivo de inserção metálico anular que é integrado na partecentral da roda na periferia do corpo, e que compreende elementosmetálicos que formam o base das lâminas da roda, o placa deentrada e o placa de saída, e ainda a parte restante e periféricadas lâminas são fabricadas a partir de um material composto paraconstituir a parte composta da roda.
Os objetivos da presente invenção são igualmentealcançados por meio de um processo de fabricação de uma roda decompressão centrífuga, que compreende um corpo metálico sobre oqual estão fixadas uma placa de entrada e uma placa de saída,entre as quais são fixadas as lâminas, caracterizado pelo fato deque compreende as seguintes etapas:
a) fabricar um dispositivo de inserção metálico quecompreende os elementos metálicos que formam as bases das lâminasda roda;
b) montar diretamente sobre o referido dispositivode inserção uma parte composta da roda formada pela placa deentrada, pela placa de saída e pela parte restante e periféricadas lâminas.
Breve Descrição dos Desenhos
Outras vantagens e objetivos da presente invenção setornarão mais detalhados com a leitura da descrição que se segue,e com a ajuda dos desenhos anexos que são fornecidos somente atítulo de explicação e não de limitação, nos quais:
A Figura 1 ilustra em uma vista em perspectiva, umexemplo de realização de uma roda de compressão centrífuga deacordo com a presente invenção;
a Figura 2 ilustra, em uma vista parcialmenteseccionada, uma primeira variante da realização de acordo com apresente invenção;
a Figura 3 ilustra, em vista seccionada transversal,uma outra variante da realização da presente invenção;
a Figura 4 ilustra em vista seccionada transversalparcial, de uma variante suplementar da realização da presenteinvenção;
a Figura 5 ilustra, uma vista transversal, de umaroda de compressão de acordo com a presente invenção, em detalhede fabricação de uma roda de compressão que comporta recipientessimilares.
Melhor Modo de Realização da Invenção
De acordo com o ilustrado nas Figuras de 1 a 5, odispositivo de acordo com a presente invenção é formado por umaroda de compressão centrífuga 1, que compreende um corpo metálico2 que tem o objetivo de ser ligado, por meios conhecidos, a umaárvore de transmissão 3. A roda de compressão centrífuga 1 éformada por dois recipientes, por exemplo, circulares 4 e 5,dotados de uma abertura central, e que definem respectivamente aplaca de entrada 4 e a placa de saída 5 do fluxo de fluido (emgeral ar) a veicular e a fazer transitar.
De forma convencional, uma série de lâminas 7 éimposta entre as placas de entrada 4 e de saída 5, e formam umelemento de suporte. As lâminas 7 são dispostas de uma maneirageral inclinadas e algumas vezes puramente radiais, isto emfunção das especif icidades e do tipo de aplicação da roda decompressão centrifuga 1.
As placas de entrada 4 e de saida 5 podem serplanos, ou de formato cônico ou toda superfície de revolução emvolta do eixo da roda, tal como ilustrado nas Figuras de 2 a 5, epodem ser associados dois a dois de forma indiferente, paraformar um par de recipientes paralelos (figura 5) ou para formarum par de placas que associam um frasco de entrada 4 cônico comum frasco de saída 5 plano (figuras 2 a 4). Evidentemente, osdois frascos 4, 5 podem ser todos os dois igualmente cônicos semcom isto se desviar do espirite· da presente invenção.
De acordo com uma característica importante dapresente invenção, a roda de compressão centrífuga 1 comporta umdispositivo de inserção metálico anular 8 que é integrado dentroda parte central da roda de compressão centrífuga 1, na periferiado corpo 2 e na vizinhança da abertura central dos recipientes 4,5, e compreende os elementos metálicos 7A que formam os bases daslâminas da roda, o placa de entrada 4 e o placa de saída 5, etambém a parte restante e periférica 7B das lâminas sãofabricadas a partir de um material composto de modo a constituira parte composta da referida roda.
Os elementos metálicos 7A formam também a borda deação das lâminas 7, as quais são constituídas por duas seções quese prolongam uma dentro da outra para constituir uma lâminacompleta, ou seja, uma seção interna fechada por elementosmetálicos 7A e uma seção periférica em material composto 7B.
Graças à referida montagem específica, sãofortemente reduzidas as deformações a nível da roda composta, o30 que aumenta a robustez geral da roda, em particular para as rodasque giram a grande velocidade periférica, o que beneficia a boaresistência do material metálico que compõe a borda de ação daslâminas 7. É de fato, principalmente a nivel das bordas de açãodas lâminas que a agressão das partículas sólidas ou dos líquidosveiculados pelos fluido aspirado é máxima.
De acordo com o ilustrado nas Figuras de 2 a 5, odispositivo de inserção metálico 8 é montado entre os doisrecipientes 4 e 5, de forma a poder suportar a parte compostasobre toda a largura transversal.
Graças à referida montagem, são reduzidas de maneirasignificativa as deformações angulares em volta de um eixoperpendicular ao eixo de rotação.
De acordo com uma primeira variante da realizaçãoilustrada na Figura 4, o dispositivo de inserção metálico 8 éformado por uma peça anular independente do corpo 2 e associadaao último por meios conhecidos tal como, por exemplo, por soldaou por travamento por pinos.
De acordo com a referida variante, o dispositivo deinserção metálico 8 é formado por dois corpos anulares 8A e 8B,dotados da forma dos recipientes e concêntricos ao corpo 2, osreferidos dois corpos anulares 8Δ e 8B são espaçados entre si.Entre os referidos últimos são dispostos e interpostos aintervalos regulares os elementos metálicos 7A, que formam osbases metálicos das lâminas 7. Cada corpo anular 8A, 8B éaproximado dos recipientes 4 e 5, por intermédio de um meio defixação, e por exemplo, por um conjunto de pinos 19 que garantem,por um lado a manutenção e o suporte entre o corpo 2 e o placa desaída 5, e por outro lado a aproximação entre os corpos anulares8A e o placa de entrada 4. Tal como ilustrado na Figura 4, ocorpo 2 pode, de forma vantajosa, comportar dentro da parteperiférica externa do mesmo, um plano anular 11, o que permiteposicionar radialmente com relação ao eixo da árvore detransmissão 3, o placa de saida 5. De acordo com o ilustrado naFigura 4, o plano anular 11 é deslocado sobre a face interna docorpo 2, que faz face ao placa de entrada 4.
De acordo com uma variante da realização, tal comoilustrado nas Figuras 2 e 3, por exemplo, o dispositivo deinserção metálico 8 é uma parte integrante do corpo 2, paraformar apenas uma peça monobloco com o último. A referidarealização, facilita de forma evidente a fabricação e a montagem.De acordo com a referida variante, o corpo 2 comporta na partesuperior periférica um plano anular disposto sobre a face externado corpo, de maneira a formar um ressalto sobre o qual vemrepousar a placa de saida 5. O recipiente 4 é suportado pelaparte dianteira e anular 12 do corpo 2, que compreende de formavantajosa, tal como ilustrado na Figura 2, uma porção de pescoçocircular 13, sobre a qual vem repousar, de foram periférica, oplaca de entrada 4. Desta maneira, a parte composta da roda decompressão centrifuga 1 é perfeitamente suportada pelo corpometálico 2 sobre toda a largura do mesmo. Da mesma forma que nasoutras variantes, a montagem é efetuada por um conjunto de pinos10, ou por outro meio equivalente bem conhecido dos versados natécnica.
De acordo com o ilustrado na Figura 3, a rodacomposta de acordo com a presente invenção pode comportar umreforço metálico anular 15, montado contra a face externa de umdos recipientes, neste caso particular, contra o placa de entrada4. O reforço metálico anular 15 é montado com o dispositivo deinserção metálico 8, neste caso, com a parte anular 12 do corpo2, através do recipiente 4 para suportar a parte composta. Deacordo com o ilustrado na referida variante, o reforço metálico·anular 15 é montado sobre e contra a parte externa do placa deentrada 4, subtendendo-se que a titulo de variante, e ainda parareforçar a robustez do conjunto, um segundo reforço metálicoanular 15, pode ser montado contra o placa de saida 5.
A montagem do referido reforço metálico anular 15 égarantida de forma clássica com a ajuda de pinos 10.
O dispositivo de inserção metálico 8 pode serfabricado com a ajuda de técnicas bem conhecidas dos versados noassunto, e por exemplo, por usinagem ou moldagem, ou pode sercomposto de peças distintas e montadas por soldagem.
A parte composta da roda de compressão, de acordocom a presente invenção, pode ser fabricada seja por moldagem dosmateriais compostos, seja por processos clássicos que implicam namontagem dos diversos componentes ou elementos compostos, ligadospor etapas sucessivas de um processo mecânico, ou de um processoque é dotado de uma série de etapas de colagem. O material queconstitui a parte composta da roda é determinado em função domodo de fabricação adotado.
De acordo com uma característica da presenteinvenção, o processo de fabricação de uma roda de compressãocentrífuga compreende um corpo metálico sobre o qual é fixada umaplaca de entrada e uma placa de saída, entre as quais são fixadasas lâminas, é caracterizado pelo fato de que comporta assequintes etapas:
a) fabricar um dispositivo de inserção metálico quecompreende os elementos metálicos que formam as bases das lâminasda roda;
b) montar diretamente sobre o referido dispositivode inserção, uma parte composta da roda formada pela placa deentrada, pela placa de saída e pela parte restante e periféricadas lâminas.
A montagem, quer dizer, a aproximação ou a junçãoentre o dispositivo de inserção metálico e a parte composta, podeser realizada mecanicamente com a ajuda de todos os meios defixação clássicos, a parte composta sendo então realizada emseparado no decorrer de uma etapa precedente.
De forma vantajosa, a etapa b) da montagem éefetuada ao mesmo tempo que a operação de fabricação da partecomposta, ao moldar diretamente a parte composta da roda sobre odispositivo de inserção metálico. A operação de moldagem seefetua por meio da sobremoldagem de um (ou de vários) materiaiscompostos.
O referido procedimento simplifica de forma bemevidente a fabricação da roda no sentido de que a etapa desobremoldagem direta do material composto sobre o dispositivo deinserção metálico simplifica grandemente a fabricação.
A realização de uma roda composta que associa umaestrutura em material composto que forma a parte periférica daroda a uma estrutura metálica, que forma a parte central da roda,apresenta numerosas vantagens. Desta forma, a redução dasdeformações, e em particular da deformação angular em torno de umeixo perpendicular ao eixo de rotação, é garantida pelodimensionamento relativo das peças de revolução, que aproxima adilatação radial próxima das mesmas, sobre o efeito dos esforçoscentrífugos sofridos.
O dispositivo de inserção metálico constitui assimum suporte para os esforços centrífugos aplicados à roda,adequado para a redução das deformações.
No caso das rodas de compressão que apresentam osrecipientes na frente e atrás de planos paralelos (figura 5), aroda de compressão será perfeitamente simétrica, o que facilita afabricação, reduz os custos de usinagem, e apresenta uma vantagemcom relação à redução das deformações.
Em fim, a integração de uma estrutura metálicadentro da zona de entrada e de aspiração da roda composta,constitui uma excelente proteção das partes compostas da rodacontra os agentes deteriorantes, tais como as partículas sólidasou líquidos veiculados pelo fluido aspirado.
Possibilidade de Aplicação Industrial
A presente invenção encontra aplicação industrialdentro do conceito de fabricação de ventiladores ou decentrífugas compressoras.
Claims (9)
1. Roda de compressão centrifuga compreendendo umcubo de roda metálico para conexão a um eixo de acionamento oqual tem fixado sobre o mesmo uma placa de entrada e uma placa desaida entre as quais estão fixadas lâminas, referida rodacaracterizada pelo fato que inclui uma inserção metálica (8)anular a qual é integrada na porção central da roda (1) naperiferia do cubo de roda (2), a qual compreende elementosmetálicos (7A) que formam a base das lâminas (7) da roda (1),enquanto a placa de entrada (4) e a placa de saida (5), assimcomo as porções restantes e periféricas (7B) das lâminas (7) sãofabricadas a partir de um material composto para constituir aporção composta da roda.
2. Roda de acordo com a reivindicação 1caracterizada pelo fato que a inserção metálica (8) está montadaentre as duas placas (4, 5) e suporta a porção composta ao longode toda a sua largura.
3. Roda de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 e 2 caracterizada pelo fato de que a inserçãometálica (8) é formada por uma peça anular independente do cubode roda (2) e está encaixada sobre o mesmo.
4. Roda de acordo com a reivindicação 1caracterizada pelo fato que a inserção metálica (8) é formada pordois corpos anulares (8A, 8B) espaçados um a partir do outro comos elementos metálicos (7A) que formam a base das lâminas estandodispostos entre os mesmos.
5. Roda de acordo com a reivindicação 1 ou 2caracterizada pelo fato que a inserção metálica (8) é uma porçãointegral do cubo de roda (2) para formar uma única peça com omesmo.
6. Roda de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 5 caracterizada pelo fato que a mesma incluium reforço anular metálico (15) montado contra a face externa deuma das placas (4, 5) e montado com a inserção metálica atravésda placa (4, 5) para suportar a porção composta.
7. Roda de acordo com a reivindicação 6caracterizada pelo fato que o reforço anular (15) é montado sobree contra o exterior da placa de entrada (4).
8. Processo para a fabricação de uma roda decompressão centrifuga compreendendo um cubo de roda metálicosobre o qual são fixadas uma placa de entrada e uma placa desaida entre as quais estão fixadas as lâminas, caracterizado pelofato que compreende as seguintes etapas:a) fabricar uma inserção metálica que compreendeelementos metálicos que formam as bases das lâminas da roda; eb) montar uma porção composta da roda diretamentesobre a referida inserção, a porção composta da roda sendoformada pela placa de entrada, a placa de saida e pelas porçãorestante e periférica das lâminas.
9. Processo de acordo com a reivindicação 8caracterizado pelo fato de que a etapa de montagem (b) érealizada pela moldagem da porção composta da roda diretamentesobre a inserção metálica.
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