BR102017002784A2 - auxiliary cooling device for internal combustion engines with multiple speeds contained in power generation systems - Google Patents
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Abstract
?dispositivo auxiliar de arrefecimento em motores de combustão interna dotado de multiplas velocidades contido em sistemas de geração de energia elétrica?, o qual compreende um sistema de ventilação dotado de uma unidade de refrigeração compreendendo uma embreagem eletromagnética o qual é utilizado no arrefecimento dos motores de combustão interna presentes em sistemas de geração de energia elétrica do tipo grupo gerador, o qual possibilita uma maior eficiência no que tange o consumo de combustível do mesmo, uma vez que tal ventilador é configurado com uma pluralidade de velocidades, as quais são predominantemente definidas pelo monitoramento da temperatura de trabalho de tais motores."multi-speed internal combustion engine auxiliary cooling device contained in power generation systems" comprising a ventilation system provided with a cooling unit comprising an electromagnetic clutch which is used for cooling the engine internal combustion systems present in generator set type electric power generation systems, which allows a higher efficiency regarding its fuel consumption, since such fan is configured with a plurality of speeds, which are predominantly defined by working temperature monitoring of such engines.
Description
(54) Título: DISPOSITIVO AUXILIAR DE ARREFECIMENTO EM MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA DOTADO DE MÚLTIPLAS VELOCIDADES CONTIDO EM SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA (51) Int. Cl.: F01P 7/04; F01P 5/04; F02B 63/04 (73) Titular(es): CUSTOM POWER INDÚSTRIA E COMÉRCIO DE EQUIPAMENTOS DE ENERGIA LTDA (72) Inventor(es): EVARISTO OTAVIANO DE ANDRADE NETO (85) Data do Início da Fase Nacional:(54) Title: AUXILIARY COOLING DEVICE IN INTERNAL COMBUSTION ENGINES WITH MULTIPLE SPEEDS CONTAINED IN ELECTRICITY GENERATION SYSTEMS (51) Int. Cl .: F01P 7/04; F01P 5/04; F02B 63/04 (73) Owner (s): CUSTOM POWER INDÚSTRIA E COMÉRCIO DE EQUIPAMENTOS DE ENERGIA LTDA (72) Inventor (s): EVARISTO OTAVIANO DE ANDRADE NETO (85) Start date of the National Phase:
10/02/2017 (57) Resumo: 7DISPOSITIVO AUXILIAR DE ARREFECIMENTO EM MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA DOTADO DE MÚLTIPLAS VELOCIDADES CONTIDO EM SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA?, o qual compreende um sistema de ventilação dotado de uma unidade de refrigeração compreendendo uma embreagem eletromagnética o qual é utilizado no arrefecimento dos motores de combustão interna presentes em sistemas de geração de energia elétrica do tipo grupo gerador, o qual possibilita uma maior eficiência no que tange o consumo de combustível do mesmo, uma vez que tal ventilador é configurado com uma pluralidade de velocidades, as quais são predominantemente definidas pelo monitoramento da temperatura de trabalho de tais motores.10/02/2017 (57) Abstract: 7 AUXILIARY COOLING DEVICE IN MULTIPLE-SPEED INTERNAL COMBUSTION ENGINES CONTAINED IN ELECTRIC POWER GENERATION SYSTEMS ?, which comprises a ventilation system with a cooling unit comprising an electromagnetic clutch which is used to cool internal combustion engines present in generator set type electric power generation systems, which enables greater efficiency in terms of fuel consumption, since this fan is configured with a plurality speeds, which are predominantly defined by monitoring the working temperature of such engines.
/ 8 “DISPOSITIVO AUXILIAR DE ARREFECIMENTO EM MOTORES DE/ 8 “AUXILIARY DEVICE FOR COOLING ENGINES
COMBUSTÃO INTERNA DOTADO DE MÚLTIPLAS VELOCIDADES CONTIDO EM SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA”INTERNAL COMBUSTION WITH MULTIPLE SPEEDS CONTAINED IN ELECTRICITY GENERATION SYSTEMS ”
CAMPO DE APLICAÇÃO [001] A presente invenção está contida no campo de aplicação dos dispositivos de refrigeração, mais precisamente no campo dos dispositivos de refrigeração utilizados no arrefecimento de motores a combustão interna.FIELD OF APPLICATION [001] The present invention is contained in the field of application of cooling devices, more precisely in the field of cooling devices used in the cooling of internal combustion engines.
[002] A presente invenção apresenta um sistema de refrigeração dotado de uma embreagem eletromagnética o qual é utilizado no arrefecimento dos motores de combustão interna presentes em sistemas de geração de energia elétrica do tipo grupo gerador, o qual possibilita uma maior eficiência no que tange o consumo de combustível do mesmo, uma vez que tal unidade de refrigeração é configurada com uma pluralidade de velocidades, as quais são predominantemente definidas pelo monitoramento da temperatura de trabalho de tais motores.[002] The present invention features a refrigeration system equipped with an electromagnetic clutch which is used to cool internal combustion engines present in generator set type electric power generation systems, which enables greater efficiency with respect to the fuel consumption, since the refrigeration unit is configured with a plurality of speeds, which are predominantly defined by monitoring the working temperature of such engines.
DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA [003] Uma das pautas de discussões atuais tem sido a capacidade de renovação da matriz energética brasileira. O cerne do debate se dá na questão do aumento da demanda de utilização de combustíveis derivados do petróleo e do impacto ambiental decorrente da utilização destes.DESCRIPTION OF THE STATE OF THE TECHNIQUE [003] One of the current topics of discussion has been the capacity to renew the Brazilian energy matrix. The heart of the debate is on the issue of increasing demand for the use of fuels derived from petroleum and the environmental impact resulting from their use.
[004] Verifica-se que o consumo desses tipos de combustível tem aumentando enquanto os investimentos em energias consideradas limpas, tais como o etanol e o biodiesel tem diminuído bastante,[004] It appears that the consumption of these types of fuel has increased while investments in energy considered clean, such as ethanol and biodiesel have decreased significantly,
Petição 870170009223, de 10/02/2017, pág. 7/20 / 8 contrastando com o comprometimento global de diminuir o consumo dos derivados de petróleo.Petition 870170009223, of 02/10/2017, p. 7/20 / 8 contrasting with the global commitment to reduce the consumption of oil products.
[005] Desta maneira, existem inúmeros movimentos no sentido de otimizar os equipamentos que utilizam derivados de petróleo como fonte principal de energia, principalmente gasolina e diesel.[005] In this way, there are numerous moves towards optimizing equipment that uses oil products as the main source of energy, mainly gasoline and diesel.
[006] Excetuando-se os veículos automotores, o principal seguimento que utiliza combustíveis derivados de petróleo é o seguimento de geração de energia elétrica, os quais utilizam fundamentalmente motores de combustão interna, em grande parte movidos a diesel no processo de geração de eletricidade.[006] Except for motor vehicles, the main segment that uses petroleum-based fuels is the segment of electric power generation, which mainly use internal combustion engines, largely powered by diesel in the electricity generation process.
[007] Esses equipamentos têm sido constantemente melhorados no sentido de aumentar a sua eficiência, ou seja, produzir a maior quantidade possível de energia elétrica dependendo cada vez menos da fonte primária de combustível, neste caso os derivados de petróleo.[007] This equipment has been constantly improved in order to increase its efficiency, that is, to produce the largest possible amount of electric energy, depending less and less on the primary source of fuel, in this case petroleum products.
[008] Dentre muitas modificações possíveis, uma das mais importantes se trata da instalação de dispositivos capazes de controlar a rotação dos ventiladores, os quais compõe o sistema de arrefecimento dos motores de combustão interna dos grupos geradores. Esses dispositivos permitem que o ventilador funcione em uma velocidade baixa enquanto o motor não atinge sua temperatura máxima de trabalho e em uma velocidade plena quando o mesmo desenvolve tal temperatura.[008] Among many possible modifications, one of the most important is the installation of devices capable of controlling the rotation of the fans, which make up the cooling system of the internal combustion engines of the generator sets. These devices allow the fan to run at a low speed while the engine does not reach its maximum working temperature and at full speed when it develops such a temperature.
[009] Desta maneira, a parcela de energia elétrica deslocada da própria energia gerada pelo grupo gerador a qual é utilizada no funcionamento do ventilador é diminuída, aumentando assim a eficiência global[009] In this way, the portion of electrical energy displaced from the energy generated by the generator group which is used in the operation of the fan is reduced, thus increasing overall efficiency
Petição 870170009223, de 10/02/2017, pág. 8/20 / 8 do dispositivo e diminuindo o consumo geral de combustível primário do mesmo.Petition 870170009223, of 02/10/2017, p. 8/20 / 8 of the device and decreasing the overall primary fuel consumption of the device.
[0010] Um exemplo desse tipo de dispositivo é apresentado no documento PI 8807676, sob o título “EMBREAGEM HIDRÁULICA DE VENTILADOR TERMORREGULADA”, o qual trata de um ventilador utilizado no arrefecimento de motores de combustão interna, o qual é dotado de uma embreagem hidráulica responsável por ajustar a velocidade deste em função da temperatura do agente refrigerante do motor.[0010] An example of this type of device is presented in document PI 8807676, under the title “HYDRAULIC CLUTCH OF THERMAL REGULATED FAN”, which deals with a fan used to cool internal combustion engines, which is equipped with a hydraulic clutch responsible for adjusting its speed according to the engine's coolant temperature.
[0011] Entretanto tal sistema de embreagem hidráulica contém uma série de inconvenientes, os quais restringem a eficiência global do sistema, tais como o desgaste do eixo e do disco da embreagem hidráulica, o rígido controle de lubrificação exigido pelo mesmo e a alta resistência mecânica intrínseca a este tipo de equipamento.[0011] However, such a hydraulic clutch system contains a series of drawbacks, which restrict the overall efficiency of the system, such as the wear of the hydraulic clutch shaft and disc, the rigid lubrication control required by the same and the high mechanical resistance. intrinsic to this type of equipment.
BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [0012] A presente invenção tem como objetivo apresentar e descrever um dispositivo de refriferação dotado de embreagem eletromagnética o qual é utilizado no arrefecimento de motores de combustão interna utilizados na geração de energia elétrica, tais como grupos geradores.BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION [0012] The present invention aims to present and describe a refriferation device equipped with an electromagnetic clutch which is used in the cooling of internal combustion engines used in the generation of electrical energy, such as generator sets.
[0013] A referida embreagem eletromagnética possui um sistema de acionamento o qual é controlado por meio de um sinal elétrico enviado a uma bobina elétrica responsável pelo acoplamento.[0013] Said electromagnetic clutch has a drive system which is controlled by means of an electrical signal sent to an electrical coil responsible for the coupling.
[0014] A presente unidade de refrigeração é dotada de embreagem eletromagnética desenvolve preferencialmente duas velocidades, sendo uma mínima e uma máxima, onde a escolha entre estas é[0014] The present refrigeration unit is equipped with an electromagnetic clutch and preferably develops two speeds, one minimum and one maximum, where the choice between these is
Petição 870170009223, de 10/02/2017, pág. 9/20 / 8 definida através de um sensor de temperatura o qual monitora a temperatura do líquido de arrefecimento do motor de combustão interna.Petition 870170009223, of 02/10/2017, p. 9/20 / 8 defined through a temperature sensor which monitors the temperature of the internal combustion engine coolant.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [0015] Para uma completa compreensão e visualização da descrição detalhada, porém, sem o intuito de limitar ou restringir o escopo desta invenção, são apresentados os seguintes desenhos, sendo que:BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES [0015] For a complete understanding and visualization of the detailed description, however, without the intention of limiting or restricting the scope of this invention, the following drawings are presented, being that:
a figura 1 representa uma vista, em perspectiva, da unidade de refrigeração dotada de embreagem eletromagnética acoplado a um motor de combustão interna;figure 1 represents a perspective view of the refrigeration unit equipped with an electromagnetic clutch coupled to an internal combustion engine;
a figura 2 representa uma vista frontal da unidade de refrigeração dotada de embreagem eletromagnética acoplado a um motor de combustão interna;figure 2 represents a front view of the refrigeration unit equipped with an electromagnetic clutch coupled to an internal combustion engine;
a figura 3 representa a vista em perspectiva explodida contendo a unidade de refrigeração, a envolvente, o motor de combustão interna e a embreagem eletromagnética.figure 3 represents the exploded perspective view containing the refrigeration unit, the envelope, the internal combustion engine and the electromagnetic clutch.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0016] Em conformidade com as figuras acima mencionadas, a presente invenção “DISPOSITIVO AUXILIAR DE ARREFECIMENTO EM MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA DOTADO DE MÚLTIPLAS VELOCIDADES CONTIDO EM SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA” é apresentada na figura 1, o qual é constituído de três partes principais, as quais conservam as suas características individuais e serão apresentadas em detalhes na sequência, sendo:DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0016] In accordance with the figures mentioned above, the present invention “AUXILIARY COOLING DEVICE IN MULTIPLE-SPEED INTERNAL COMBUSTION ENGINES CONTAINED IN ELECTRIC POWER GENERATION SYSTEMS” is shown in figure 1, which is shown in figure 1, which is consisting of three main parts, which retain their individual characteristics and will be presented in detail below, as follows:
Petição 870170009223, de 10/02/2017, pág. 10/20 / 8 (i) uma unidade de refrigeração (2), compreendendo um receptáculo (3), uma hélice (4) e envolvente (5);Petition 870170009223, of 02/10/2017, p. 10/20 / 8 (i) a cooling unit (2), comprising a receptacle (3), a propeller (4) and casing (5);
(ii) uma embreagem eletromagnética (6), responsável pelo acoplamento da unidade de refrigeração (2), e;(ii) an electromagnetic clutch (6), responsible for the coupling of the refrigeration unit (2), and;
(iii) um motor de combustão interna (7) o qual recebe o fluxo de ar direcionado pela unidade de refrigeração (2).(iii) an internal combustion engine (7) which receives the air flow directed by the refrigeration unit (2).
[0017] A unidade de refrigeração (2) possui um receptáculo (3) em formato quadrado, dotado de uma abertura circular em seu centro, na qual encaixa-se o envolvente (5) e a hélice (4), ambos compartilhando do mesmo centro.[0017] The refrigeration unit (2) has a receptacle (3) in square shape, with a circular opening in its center, into which the envelope (5) and the propeller (4) fit, both sharing the same center.
[0018] O envolvente (5) e a hélice (4) possuem um formato que propicia um fluxo de ar otimizado, o qual é diretamente direcionado ao sistema de arrefecimento do motor de combustão interna (7). A hélice (4) e a envolvente (5) são dimensionadas para otimizar o funcionamento do conjunto em duas velocidades distintas, a folga radial, a posição axial da envolvente (5) em relação a hélice (4) e o formato da envolvente (5) são projetados para maximizar o desempenho nas duas rotações desenvolvidas por intermédio da embreagem.[0018] The envelope (5) and the propeller (4) have a shape that provides an optimized air flow, which is directly directed to the cooling system of the internal combustion engine (7). The propeller (4) and the envelope (5) are dimensioned to optimize the operation of the set at two different speeds, the radial clearance, the axial position of the envelope (5) in relation to the propeller (4) and the shape of the envelope (5 ) are designed to maximize performance at the two speeds developed through the clutch.
[0019] A embreagem eletromagnética (6) possui um formato circular e é acoplada no eixo da unidade de refrigeração (2) imediatamente antes desta, de forma coaxial ao motor a combustão interna (7). Em uma construção alternativa, a unidade de refrigeração (2) posiciona-se perpendicularmente em relação ao motor de combustão interna (7).[0019] The electromagnetic clutch (6) has a circular shape and is coupled to the axis of the refrigeration unit (2) immediately before it, coaxially to the internal combustion engine (7). In an alternative construction, the refrigeration unit (2) is positioned perpendicular to the internal combustion engine (7).
[0020] A referida embreagem eletromagnética (6) possui duas posições, sendo uma posição de acoplamento e uma posição de[0020] Said electromagnetic clutch (6) has two positions, being a coupling position and a position of
Petição 870170009223, de 10/02/2017, pág. 11/20 / 8 livre rotação. Na posição de livre rotação, ou seja, com a embreagem desacoplada, a rotação é um percentual do total devido ao arraste por imãs permanentes.Petition 870170009223, of 02/10/2017, p. 11/20 / 8 free rotation. In the free rotation position, that is, with the clutch uncoupled, the rotation is a percentage of the total due to the drag by permanent magnets.
[0021] A posição de livre rotação da embreagem eletromagnética (6) funciona enquanto a temperatura do líquido de arrefecimento do motor de combustão interna (7) não alcança o seu ponto mais alto. Com isso, através do seu sistema de arrasto constituído por imãs permanentes, dita embreagem eletromagnética (6) atua em uma velocidade baixa e fixa, consumindo uma parcela ínfima da potência gerada pelo motor de combustão interna (7) para o seu funcionamento.[0021] The position of free rotation of the electromagnetic clutch (6) works as long as the temperature of the coolant of the internal combustion engine (7) does not reach its highest point. Thus, through its drag system consisting of permanent magnets, this electromagnetic clutch (6) operates at a low and fixed speed, consuming a tiny portion of the power generated by the internal combustion engine (7) for its operation.
[0022] Em contrapartida, a posição de acoplamento da embreagem eletromagnética (6) entra em funcionamento quando o monitoramento do fluido de arrefecimento, o qual é constituído por sensores de monitoramento instalados no próprio motor de combustão interna (7), identifica que a temperatura do fluido de arrefecimento está no seu ponto mais alto, o qual é a temperatura máxima de trabalho do motor de combustão interna (7), ou ainda pelo monitoramento da temperatura do ar de admissão, também realizado por meio de sensores, sendo que tais sensores enviam um sinal elétrico a uma bobina elétrica presente na embreagem eletromagnética (6), responsável pelo acoplamento da mesma.[0022] On the other hand, the coupling position of the electromagnetic clutch (6) comes into operation when the monitoring of the cooling fluid, which consists of monitoring sensors installed in the internal combustion engine (7), identifies that the temperature of the cooling fluid is at its highest point, which is the maximum working temperature of the internal combustion engine (7), or even by monitoring the intake air temperature, also carried out by means of sensors, and such sensors send an electrical signal to an electrical coil present in the electromagnetic clutch (6), responsible for coupling it.
[0023] Uma vez na posição de acoplamento, a embreagem eletromagnética (6) desenvolve uma velocidade alta, que é transmitida para a unidade de refrigeração (2) gerando, assim, um fluxo de ar constante direcionado ao sistema de arrefecimento do motor de combustão interna (7), sendo este, responsável pela diminuição da temperatura do fluido[0023] Once in the coupling position, the electromagnetic clutch (6) develops a high speed, which is transmitted to the refrigeration unit (2), thus generating a constant air flow to the combustion engine cooling system. (7), which is responsible for the decrease in the temperature of the fluid
Petição 870170009223, de 10/02/2017, pág. 12/20 / 8 de arrefecimento do motor deste. Quando a temperatura do motor de combustão interna (7) diminuir, a bobina elétrica da embreagem eletromagnética (6) recebe um sinal para desacoplamento da mesma.Petition 870170009223, of 02/10/2017, p. 12/20 / 8 engine cooling. When the temperature of the internal combustion engine (7) decreases, the electric coil of the electromagnetic clutch (6) receives a signal to decouple it.
[0024] Assim, o sistema de ventilação (1), constituído de unidade de refrigeração (2), embreagem eletromagnética (6) e motor de combustão interna (7) depreende uma série de vantagens técnicas. Apesar de o sistema de transmissão de potência entre a unidade de refrigeração (2) e o motor de combustão interna (7) permanecer semelhante ao de sistemas descritos no estado da técnica, a substituição de um espaçador convencional pela embreagem magnética (6) permite que a unidade de refrigeração (2) funcione de forma inteligente, ou seja, somente quando a ventilação é necessária. Desse modo, garante-se um aumento na vida útil do sistema de ventilação (1) e redução dos custos de manutenção, pois este não é utilizado de modo indevido.[0024] Thus, the ventilation system (1), consisting of a cooling unit (2), an electromagnetic clutch (6) and an internal combustion engine (7) has a number of technical advantages. Although the power transmission system between the refrigeration unit (2) and the internal combustion engine (7) remains similar to that of systems described in the prior art, replacing a conventional spacer with a magnetic clutch (6) allows the refrigeration unit (2) works intelligently, that is, only when ventilation is required. This ensures an increase in the useful life of the ventilation system (1) and a reduction in maintenance costs, as it is not used improperly.
[0025] Outra importante vantagem do sistema de ventilação (1) se dá pelo fato deste possuir preferencialmente duas velocidades de funcionamento em sua unidade de refrigeração (2), sendo uma com a embreagem eletromagnética (6) desacoplada e outra com esta acoplada. No funcionamento com a unidade de refrigeração (2) em velocidade de desacoplamento, o sistema de ventilação (1) necessita de uma parcela mínima da potência gerada pelo motor de combustão interna (7), resultando em diminuição de combustível e maior eficiência global do sistema.[0025] Another important advantage of the ventilation system (1) is due to the fact that it preferably has two operating speeds in its refrigeration unit (2), one with the electromagnetic clutch (6) decoupled and the other with this coupled. When operating with the cooling unit (2) at decoupling speed, the ventilation system (1) requires a minimum portion of the power generated by the internal combustion engine (7), resulting in reduced fuel and greater overall system efficiency .
[0026] Deve ficar entendido que a presente descrição não limita a aplicação aos detalhes aqui descritos e que a invenção é capaz de outras modalidades e de ser praticada ou executada em uma variedade de[0026] It should be understood that the present description does not limit the application to the details described herein and that the invention is capable of other modalities and to be practiced or performed in a variety of
Petição 870170009223, de 10/02/2017, pág. 13/20 / 8 modos, dentro do escopo das reivindicações. Embora tenham sido usados termos específicos, tais termos devem ser interpretados em sentido genérico e descritivo, e não com o propósito de limitação.Petition 870170009223, of 02/10/2017, p. 13/20 / 8 modes, within the scope of the claims. Although specific terms have been used, these terms should be interpreted in a generic and descriptive sense, and not for the purpose of limitation.
Petição 870170009223, de 10/02/2017, pág. 14/20 / 3Petition 870170009223, of 02/10/2017, p. 14/20 / 3
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] | ||
| B07A | Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette] | ||
| B09B | Patent application refused [chapter 9.2 patent gazette] | ||
| B09B | Patent application refused [chapter 9.2 patent gazette] |
Free format text: MANTIDO O INDEFERIMENTO UMA VEZ QUE NAO FOI APRESENTADO RECURSO DENTRO DO PRAZO LEGAL |