BR102022009346A2

BR102022009346A2 - Dispositivo e método para enrolar e torcer material de fibra em quadros de fiação de anel ou de torção de anel

Info

Publication number: BR102022009346A2
Application number: BR102022009346-6A
Authority: BR
Inventors: Dr. Frank Werfel; Uta Flögel-Delor
Original assignee: Sanko Tekstil Isletmeleri San. Tic. A.S.
Priority date: 2021-05-15
Filing date: 2022-05-13
Publication date: 2022-11-22
Also published as: WO2022243208A1; EP4089213B1; KR20220155418A; MA63491A1; JP7349531B2; RS65456B1; JP2022176403A; MX2022005853A; CN115341312B; US11795585B2; EP4089213C0; US20220364276A1; CN115341312A; EP4089213A1

Abstract

A invenção refere-se a um dispositivo e a um método que pode ser aplicado pelo referido dispositivo, que serve para enrolar e torcer em particular fios em quadros de fiação de anéis e de torção de anéis. A solução disponibilizada usa arranjos de mancais magnéticos supercondutores de alta temperatura para evitar a queima do fio pela rotação dos rotores magnéticos permanentes dispostos coaxialmente aos fusos, no caso de altas velocidades. Procedendo da técnica anterior, o objeto da invenção consiste em fornecer um dispositivo e um método para enrolar e torcer o material fibroso nas estruturas de fiação de anéis e de torção de anéis, por meio do qual a velocidade de operação das estruturas pode ser substancialmente aumentada, uma maior produtividade durante a fiação de anéis pode ser alcançada e o gasto, em termos de tempo e material, para montagem e manutenção do dispositivo pode ser reduzido. Este objetivo é alcançado já que pelo menos dois estatores supercondutores de alta temperatura, juntamente com os dispositivos de resfriamento conectados termicamente, estão dispostos de maneira sem contato e em paralelo um com o outro ao longo da progressão da fileira de fusos e os rotores geradores de campo magnético, orientados coaxialmente em relação ao fuso, são introduzidos de maneira que levitam magneticamente no campo magnético do espaço intermediário contínuo, entre os estatores que são adjacentes em cada caso.

Description

DISPOSITIVO E MÉTODO PARA ENROLAR E TORCER MATERIAL DE FIBRA EM QUADROS DE FIAÇÃO DE ANEL OU DE TORÇÃO DE ANEL

RELATÓRIO DESCRITIVO

[001] A invenção refere-se a um dispositivo e a um método que pode ser aplicado pelo referido dispositivo, que serve para enrolar e torcer em particular fios em quadros de fiação de anéis e de torção de anéis. A solução disponibilizada usa arranjos de mancais magnéticos supercondutores de alta temperatura para evitar a queima do fio pela rotação dos rotores magnéticos permanentes dispostos coaxialmente aos fusos, no caso de altas velocidades.

[002] A tecnologia de fiação de anel é a forma mais antiga de fiação de fibra e ainda é usada. No entanto, devido à alta qualidade do fio e à flexibilidade, o método de fiação a anel é a técnica dominante na produção de fio. Globalmente, o uso do método de fiação de anel está associado a uma série de vantagens que dificilmente podem ser substituídas por outras técnicas. As vantagens essenciais são:

(i) produção de fios de fibra fina e de alta resistência;
(ii) aplicabilidade universal a uma grande variedade e a fios muito específicos;
(iii) a fiação a anel é flexível em relação às quantidades, qualidade do fio e uniformidade.

[003] A fiação de anel pode alcançar a maior variedade de espessuras de fio, com a mais alta resistência e qualidade. Em contraste, a fiação de anel é mais lenta do que outros sistemas de fiação modernos, como fiação por rotor, fricção, bico ou turbulenta, e requer mais etapas de processamento. Os limites de fabricação e a produtividade são determinados pelo sistema de rotor de anel que, no caso de velocidades mais altas, causa atrito mecânico relacionado ao aquecimento do rotor ou do fio-guia. Consequentemente, o fio é queimado, queima e rasga.

[004] Logo após a descoberta do supercondutor de alta temperatura (HTS - “high-temperature superconductor”) em 1986/87, foi proposta a combinação de um ímã permanente (PM - “permanent magnet”) com os novos supercondutores, o que demonstra levitação e rotação praticamente sem atrito. Posteriormente, a técnica de SMB para uso em centrífugas já foi descrita na literatura em 2001 [4] . Foi possível demonstrar que o novo tipo de mancal magnético permite rotações por minuto (rpm) extremamente altas, acima de 105. As vantagens e os usos dos mancais magnéticos HTS são úteis para muitas aplicações, principalmente em soluções de alta tecnologia.

[005] A operação praticamente sem atrito permite altas velocidades sem lubrificação, sem desgaste e sem formação de partículas, mesmo sob condições ambientais difíceis, como calor, frio, vapor, vácuo e produtos químicos agressivos.

[006] Ao mesmo tempo, aprendeu-se a entender a dinâmica do rotor com compensação de desequilíbrio autorregulada, superação de velocidades críticas em operação de alta velocidade e aumento de velocidades do rotor, além de deslocar simultaneamente os mancais magnéticos supercondutores (SMB) para a faixa de carga de toneladas, como no caso de uso em depósitos de energia do volante.

[007] Os primeiros experimentos e usos do SMB na tecnologia de fiação a anel começaram em 2010 [3] , [5] ). Mais tarde, o grupo de Dresden de Hussain, de Haas e Schultz ([7] - [18] ) estudou, em detalhe, as vantagens significativas da substituição dos métodos convencionais de fiação de anel pelo uso de um SMB rotativo. Neste caso, o projeto de SMB seguiu o projeto coaxial PM-anel-a-anel-HTS, que foi integrado em um criostato a vácuo de aço inoxidável. Os experimentos são descritos em detalhes e analisados na literatura [8] - [18] . O gasto significativo para a geometria do anel supercondutor é uma desvantagem.

[008] Dispositivos de bobinagem e torção de anel de um quadro de fiação ou torção de anel são conhecidos dos documentos WO 2012/100964 A1 e WO 2017/178196 A1. Nesses dispositivos, o atrito entre o anel e o rotor é eliminado por levitação magnética, o que reduz as forças de atrito atuantes. É usado um estator anular que consiste em um material supercondutor com um dispositivo de refrigeração do estator correspondente. Além do estator anular, é usado um rotor magnético permanente anular que é disposto de modo a ser giratório em relação ao estator e de modo a ser coaxial em torno do fuso, com um elemento de fio-guia semelhante a uma alça. Neste caso, uma folga axial anular é formada entre o estator e o rotor. Quando o material supercondutor do estator é resfriado abaixo da temperatura de transição, o fluxo magnético do rotor é acoplado ao estator resfriado e magneticamente preso. Como resultado deste acoplamento, o rotor é inerentemente estável acima ou dentro do estator. O filamento é guiado em torno do rotor do lado de fora, através da folga axial entre o estator e o rotor, e enrolado na bobina. O estator e o rotor têm formas particularmente arredondadas para que o filamento não encontre quaisquer bordas que impeçam a circulação do filamento no vão. Antes da magnetização e resfriamento do estator HTS, um suporte mecânico serve para a posição de operação ideal. O mancal sem contato do rotor rotativo elimina o sistema convencional de anel/rotor gerador de calor por fricção como componente limitador de produtividade. Vantajosamente, todo o rotor juntamente com o elemento de fio-guia é então colocado em rotação rápida, que é substancialmente sem atrito além de um leve atrito magnético e, portanto, permite velocidades de rotação do fuso significativamente mais altas.

[009] No entanto, o rotor projetado como um anel magnético tem um peso morto significativo, que também deve ser acelerado quando o fuso é iniciado. Além disso, o anel magnético que levita livremente não pode ser encapsulado e, portanto, o rotor, funcionando em altas velocidades de rotação de aproximadamente 20. 000 a 30. 000 rotações por minuto (rpm), constitui um risco de segurança para os operadores da instalação. Finalmente, o elemento de fio-guia no rotor de anel magnético constitui um desequilíbrio, que se torna cada vez mais problemático, devido às vibrações, à medida que a velocidade do fuso aumenta.

[0010] O objetivo da invenção é, portanto, fornecer um dispositivo e um método para enrolar e torcer o material fibroso nos quadros de fiação de anéis e de torção de anéis, por meio do qual a velocidade de operação dos quadros pode ser substancialmente aumentada, uma maior produtividade durante a fiação de anéis pode ser alcançada, e o gasto, em termos de tempo e material, para montagem e manutenção do dispositivo pode ser reduzido.

[0011] Este objetivo é alcançado pelas características descritas do dispositivo de acordo com a Reivindicação 1. Desenvolvimentos vantajosos do dispositivo são caracterizados pelas características das Reivindicações 2 a 12. As características da Reivindicação 13 descrevem o método fornecido. Uma modalidade eficiente do método é reivindicada pela Reivindicação 14.

[0012] A solução de acordo com a invenção propõe um mancal magnético supercondutor (SMB) que compreende um anel magnético permanente (PM) como rotor, que levita sem contato, mas de maneira estável, sobre um supercondutor como estator resfriado. Neste caso, o rotor relevante é disposto coaxialmente em relação ao fuso associado, e o fio a ser enrolado é forçado a girar no espaço entre o rotor e o estator. Um projeto eficiente e ajustável de forma variável do dispositivo é alcançado já que pelo menos dois estatores supercondutores de alta temperatura, juntamente com os dispositivos de resfriamento conectados termicamente, estão dispostos de maneira sem contato e em paralelo um com o outro ao longo da progressão da fileira de fusos, e os rotores geradores de campo magnético, orientados coaxialmente em relação ao fuso, são introduzidos de maneira que levitam magneticamente no campo magnético do espaço intermediário contínuo, entre os estatores que são adjacentes em cada caso. Um aumento adicional na estabilização da posição no mancal magnético é alcançado se os rotores geradores de campo magnético forem fornecidos com coletores de fluxo magnético ferromagnético, que servem para aumentar a intensidade do campo e guiar o campo magnético em direção ao supercondutor de alta temperatura. Uma redução de custo para o gasto de material é vantajosamente alcançada se os estatores supercondutores de alta temperatura consistirem em pelo menos dois elementos HTS em grande volume que são projetados de modo a serem separados um do outro, em partes, ao longo da extensão longitudinal dos estatores, e que estão associados aos respectivos rotores geradores de campo magnético.

[0013] É vantajoso, para uma montagem simples e com economia de tempo, que os estatores supercondutores de alta temperatura sejam constituídos por material que seja unido em camadas e sejam projetados de modo a serem em forma de tira ou em forma de cabo na extensão longitudinal do mesmo. Um projeto simples e com economia de material do dispositivo é efetivamente alcançado já que os estatores supercondutores de alta temperatura são formados por uma configuração de tubo-em-tubo isolada termicamente, na qual o tubo “frio” interno, conectado ao estator HTS, é de uma temperatura que está abaixo da temperatura crítica supercondutora, e o tubo externo assume a temperatura ambiente circundante. Uma modalidade favorável do dispositivo para uso em altas velocidades de trabalho é alcançada se o tubo externo for feito de um material que possui uma alta condutividade elétrica adequada para gerar correntes parasitas e, assim, trazer estabilização magnética adicional durante a operação de rotação e torção. O mancal magnético estável dos rotores, a um custo simultaneamente baixo, é vantajosamente alcançado pelo fato de os estatores serem, em cada caso, formados por um cristal de YBaCuO da composição Y1BA2Cu3Ox (Y123) ou um cristal único do grupo REBaCuO da composição RE1Ba2Cu3Ox (RE - terras raras) e os supercondutores da família do bismuto BiSrCaCuO.

[0014] A presente invenção alcança melhorias técnicas e econômicas das máquinas pelo uso de novos arranjos de estator HTS em grande volume linear e supercondutor. O dispositivo de acordo com a invenção permite uma operação de alta velocidade praticamente sem atrito dos rotores. Isso é alcançado pela suspensão do estator altamente simplificada e o possível resfriamento simultâneo de todos os estatores envolvidos.

[0015] A solução fornecida facilita o caminho para um projeto modular e resfriamento coletivo por meio de nitrogênio líquido LN2. Além disso, os custos de material e máquina HTS são significativamente reduzidos.

[0016] A invenção será explicada em maior detalhe a seguir com referência a uma modalidade. Nos desenhos, ilustrativamente:
A FIG. 1: é uma vista comparativa esquemática do mancal e rotores magnéticos anteriores e novos,
A FIG. 2: é uma vista em perspectiva do mancal magnético compreendendo três estatores,
A FIG. 3: é uma vista em seção transversal do mancal magnético compreendendo três estatores,
A FIG. 4: é uma vista em perspectiva do mancal magnético compreendendo dois estatores,
A FIG. 5: é uma vista em seção transversal do mancal magnético compreendendo dois estatores,
A FIG. 6: mostra o projeto interno estrutural do estator,
A FIG. 7: mostra esquematicamente a estabilização adicional do rotor, e
A FIG. 8: mostra a bandagem envolvente do rotor, com a finalidade de compensar as forças dinâmicas.

[0017] A Fig. 1 mostra esquematicamente uma comparação entre a torção de fio único de anel convencional (a) e o método de fiação de anel de alta velocidade HTS por meio de uma construção de anel e corrediça de enrolamento suspenso magneticamente e sem atrito (b). Para este efeito, os fusos 3, juntamente com o fio enrolado para formar bobinas 5, são montados magneticamente entre dois estatores supercondutores de alta temperatura 1 dispostos em paralelo. Em ambos os arranjos, são usados rotores geradores de campo magnético anulares 2 montados magneticamente. O fio a ser enrolado é alimentado pelo sistema de alimentação 16 da máquina. A diferença entre as duas soluções consiste no projeto do mancal magnético, e no sistema de refrigeração, requerido em cada caso, do supercondutor de alta temperatura. Normalmente, o mancal magnético HTS é disposto de modo a ser coaxial a cada fuso 3, e o sistema de resfriamento é adaptado de maneira complexa a cada mancal individual. Em contraste, no caso do mancal magnético de acordo com a invenção, o mancal magnético é conseguido entre dois estatores HTS adjacentes que se estendem ao longo da fila do fuso. Neste caso, o sistema de refrigeração necessário é projetado de forma a permitir o resfriamento simultâneo de todos os estatores, de forma simples.

[0018] A vista em perspectiva mostrada na Fig. 2 mostra o mancal magnético supercondutor compreendendo três estatores 1. Os rotores 2 são concebidos como anéis magnéticos permanentes com corrediças integradas (por exemplo, terminais). Os estatores 1 fornecidos com supercondutores de alta temperatura (HTS) se estendem em paralelo uns com os outros e ao longo da fileira de fusos. Os rotores 2 são montados magneticamente no espaço intermediário entre dois estatores adjacentes 1 em cada caso. Além disso, é possível, se necessário, também dispor outros estatores 1 em paralelo. Um tubo pequeno 8, compreendendo supercondutores HTS dispostos no mesmo, é introduzido no interior dos estatores 1 formados como tubos 9. Os referidos materiais supercondutores 4 são aplicados, em partes, ao longo da extensão longitudinal do tubo 8, de modo que atinjam a posição pretendida do rotor relevante 2. A solução apresentada se adapta, em termos de estrutura e projeto, às máquinas de fiação de anel (filatórios) de anéis convencionais. Por conta da estrutura linear, a inovação segue o projeto tradicional de quadro de fiação de anéis e elimina a necessidade de mudanças significativas no quadro de fiação de anéis se os dispositivos de corrediça de anel convencionais forem substituídos por mancais magnéticos supercondutores (SMB). Nesse caso, o sistema opera sem contato e apresenta atrito rotacional extremamente baixo.

[0019] A suspensão livre da combinação de rotores acima do estator HTS 1, e a rotação do mesmo praticamente à velocidade do fuso, permite eliminar significativamente o calor de fricção do rotor 2, mesmo quando a velocidade do rotor é aumentada ainda mais. Neste caso, no processo dinâmico, é gerada apenas uma baixa força de atrito entre o filamento e a corrediça. A rotação gerada do rotor 2 reduz significativamente a interação de atrito filamento/corrediça, como resultado da qual a maior parte da fonte de calor é eliminada. Neste caso, o rotor 2 e o estator 1 são projetados de tal forma que em cada caso um vão de ar circular é formado, de modo a ser espaçado axialmente entre o rotor 2 e o estator 1 e coaxial ao fuso 3. O filamento é guiado através do canal giratório e pode ser enrolado no corpo da bobina giratória. Em contraste com as soluções de mancais anteriores, nas quais os fusos 3 adjacentes funcionam em condições de temperatura ambiente na passagem de alimentação de um criostato, na nova solução os fusos 3 não precisam ser mantidos separados e têm espaço livre ao longo da fileira de fusos. Esta construção permite o resfriamento de LN2 combinado de uma fileira de estatores 1 correspondentes com um grande espaço livre. Além disso, desta forma os fusos 3 e as bobinas podem ser reparados ou substituídos com muito mais facilidade.

[0020] A Fig. 3 mostra a estrutura em seção transversal esquemática do mancal magnético que é formado por três estatores 1. A disposição dos tubos internos 8 nos respectivos tubos externos 9 é visível. Os rotores 2, juntamente com os fusos 3 associados em cada caso, são suspensos magneticamente no espaço intermediário entre dois estatores 1 adjacentes em cada caso. Entre os tubos (8; 9), o resfriamento simultâneo de todos os supercondutores é realizado por resfriamento por meio de nitrogênio líquido (LN2).

[0021] A ilustração da Fig. 4 mostra a vista em perspectiva de um mancal magnético que consiste em dois estatores 1. Nesta modalidade, também, os supercondutores HTS 4 são aplicados ao tubo interno 8, em partes ao longo da progressão longitudinal dos estatores 1, e são posicionados, em termos de localização, de modo que alcancem magneticamente a posição dos fusos 3 que deve ser assumida. Além disso, é também fornecida a possibilidade de conceber os supercondutores HTS 4 de forma a serem do tipo tira ou do tipo cabo, cujo supercondutor é aplicado ao tubo interno 8, ao longo de todo o comprimento do estator 1, durante a montagem. Nos pontos de apoio magnético do rotor 2, previstos em cada caso, o supercondutor HTS, que geralmente é construído em camadas, já está adaptado às forças magnéticas a serem geradas, durante a pré-fabricação.

[0022] Uma vista em seção transversal do mancal magnético formado por dois estatores 1 é visível na Fig. 5. Além do mancal dos rotores 2 já dispostos, as linhas de resfriamento 15 que entram e saem do interior dos estatores 1 podem ser vistas no desenho esquemático.

[0023] O projeto interno estrutural do estator 1 é visível na ilustração da Fig. 6. Neste caso, o tubo externo quadrado 9 constitui a câmara de vácuo para o tubo interno 8 igualmente quadrado. O supercondutor HTS 4 é colado de forma adesiva ao tubo interno frio8. O nitrogênio líquido, como refrigerante, é introduzido no tubo interno 8. A fixação magnética do tubo interno 8, conectado ao supercondutor HTS 4, é realizada por meio de conjuntos espaçadores 10 que consistem em estruturas de fibra de vidro. Estes são projetados de modo que tenham uma conexão condutora de calor ao tubo externo 9 apenas nos descansos pontuais 11, 12. Como resultado, uma conexão condutora de calor entre o tubo interno “frio” 8 e o tubo externo 9, ajustada à temperatura ambiente, é amplamente evitada. Uma vez que as barras podem consistir em uma liga leve de AL, o projeto pode ser construído de forma muito compacta e com baixo peso. Além disso, o material de liga AL do criostato alcança uma alta conexão térmica entre o tubo interno 8 e o supercondutor HTS 4. No entanto, o alto coeficiente de expansão térmica da liga de AL à temperatura ambiente deve ser levado em consideração na determinação e fixação da posição longitudinal exata dos estatores supercondutores 1 nos elementos transportadores de 4-5 m de comprimento.

[0024] A vista esquemática de uma estabilização adicional da posição do rotor 2 é visível na Fig. 7. Além da levitação do rotor anular de orientação de fio 2, de uma maneira inovadora, a estabilização adicional é alcançada por correntes parasitas elétricas 17 que são induzidas no criostato e nos estatores 1. Os tubos interno e externo consistem em uma liga de alumínio eletricamente condutora. Como resultado, o rotor giratório 2 levitará sobre uma folha metálica de Al. Dois efeitos podem, assim, contribuir para a estabilização do rotor rotativo 2. De acordo com a lei de Lenz, a direção de todo efeito de indução magnética é tal que age contra a causa do efeito. Como resultado, a direção da força magnética no ímã em movimento é contrária ao seu movimento. A corrente induzida resulta na preservação do status quo atual, na medida em que neutraliza o movimento ou uma mudança de fluxo. Um elevador, na direção normal em relação ao plano condutor, e uma força de frenagem de resistência contrária à direção de rotação, existem acima dos estatores 1. Sendo assim, ambas as forças contribuem para retenção e estabilização adicionais do rotor rotativo 2 durante o enrolamento e torção. Uma outra modalidade é a força de frenagem gerada, que, como resultado da mudança na magnetização periférica do rotor anular 2, provoca uma frenagem rápida do rotor rotativo 2. Em baixa velocidade, a resistência é proporcional à velocidade v = ω/r e maior que a elevação, que é proporcional a v2.

[0025] À medida que a velocidade do rotor 2 aumenta, a resistência atinge um máximo e reduz em 1/(v)1/2. Em contraste, a elevação, que estabiliza o rotor 2, aumenta, a uma baixa velocidade, em v2, e ultrapassa a resistência à medida que a velocidade aumenta. A razão de elevação para resistência é de importância prática significativa e resulta em fL/fD= v/vi, em que v e vi são as velocidades do dipolo magnético acima da folha condutora e a imagem positiva e negativa correspondente que se propaga para baixo na velocidade vi.

[0026] O gráfico da Fig. 8 mostra o comportamento fundamental dos rotores 2 no caso de aplicações de fiação de anel de alta velocidade. No caso da solução de acordo com a invenção para altas velocidades, o atrito rotacional e os efeitos dinâmicos do mancal magnético são particularmente importantes. As vantagens essenciais dos mancais supercondutores em comparação com os mancais convencionais são significativas neste campo. Os mancais magnéticos passivos supercondutores exibem atrito substancialmente menor do que os mancais convencionais, pelo menos por um fator de quarenta. Mesmo em comparação com mancais de ar pressurizado, o atrito do mancal HTS magnético passivo está na faixa por mil e, portanto, é surpreendentemente pequeno. Este atrito extremamente baixo é a base física para a inovadora tecnologia de fiação de anel, até velocidades de rotação do fuso muito altas.

[0027] As forças centrífugas são mais um ponto crítico da dinâmica do rotor de anel. A presente invenção centra-se nas velocidades de rotação do rotor magnético permanente 2 compreendendo o fio-guia de até 50. 000 rpm. Um rotor 2 de tamanho 60 cm x 40 cm x 1 cm, que serve como elemento de torção e rotação, está sujeito a forças centrífugas extremamente altas, que podem destruir o anel de operação. Em uma primeira abordagem, pretende-se considerar a força de tração máxima ou densidade de força por meio do vetor tangente no raio interno ri.
σι = ρ v2 = ρω2 r2

[0028] Quando o rotor anular 2 gira, resultam diferentes forças centrífugas, que podem destruir o rotor 2. As forças mecânicas mais altas surgem no raio interno de um anel rotativo. O valor da tensão de tração do NdFeB sinterizado é de aproximadamente 80 a 90 MPa (12. 000 psi). No entanto, uma velocidade de rotação de 50. 000 rpm em torno dos fusos, um anel de PM feito de NdFeB, de tamanho 60 x 40 x 10, é submetido a uma densidade de força tangencial máxima de ~185 MPa; mais do que um fator de dois da tensão de tração intrínseca do material. Consequentemente, as forças dinâmicas devem ser compensadas por uma bandagem envolvente 18, correspondente na direção periférica do rotor 2.

[0029] O anel de bandagem 18 deve consistir em materiais com uma
elevada tensão de tração, quer metálicos, tais como aço inoxidável não magnético, ligas de Al ou Mg de alta resistência, quer um anel não metálico constituído por compostos de fibra de vidro ou de carbono. No melhor e ótimo caso, o reforço do anel de segurança garante a pré-pressão no rotor 2 mesmo a uma velocidade de zero e, em seguida, evita quaisquer rachaduras ou defeitos do anel magnético de NdFeB abaixo das velocidades nominais de operação. Como uma solução prática, foi selecionada uma espessura de anel de segurança de 3 mm de liga de Al AL7075 e conectada rigidamente ao rotor 2 por meio de retração térmica.
Lista de caracteres de referência

1 estator
2 rotor
3 fuso
4 supercondutor HTS
5 bobina
6 fio
7 corrediça
8 tubo interno
9 tubo externo
10 conjunto espaçador
11 descanso pontual
12 descanso pontual
13 bandagem
14 gás de trabalho N2
15 linhas de resfriamento
16 sistema de alimentação
17 corrente elétrica parasita
18 bandagem

Claims

Dispositivo Para Enrolar e Torcer Material de Fibra, em quadros de fiação ou torção de anel, compreendendo estatores que compreendem pelo menos um material supercondutor de alta temperatura e um meio de resfriamento do estator, e compreendendo rotores anulares geradores de campo magnético que são associados coaxialmente aos fusos rotativos e que, juntamente com uma corrediça conectada, servem para guiar e enrolar o filamento no respectivo fuso, caracterizado por que pelo menos dois estatores supercondutores de alta temperatura (1), juntamente com os seus dispositivos de resfriamento conectados termicamente, estão dispostos de maneira sem contato e em paralelo um com o outro ao longo da progressão da fileira de fusos e os rotores geradores de campo magnético (2), orientados coaxialmente em relação ao fuso (3), são introduzidos de maneira que levitam magneticamente no campo magnético do espaço intermediário contínuo, entre os estatores (1) que são adjacentes em cada caso.
Dispositivo Para Enrolar e Torcer Material de Fibra, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que os rotores geradores de campo magnético (2) são fornecidos com coletores de fluxo magnético ferromagnético que servem para aumentar a intensidade do campo e guiar o campo magnético em direção ao supercondutor de alta temperatura (4).
Dispositivo Para Enrolar e Torcer Material de Fibra, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que os estatores supercondutores de alta temperatura (1) consistem, cada um, em pelo menos dois elementos HTS em grande volume que são projetados de modo a serem separados um do outro, em partes, e que estão associados aos respectivos rotores geradores de campo magnético (2).
Dispositivo Para Enrolar e Torcer Material de Fibra, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que os estatores supercondutores de alta temperatura (1) consistem em material que é unido em camadas, e são projetados de modo a serem do tipo tira ou do tipo cabo na sua extensão longitudinal.
Dispositivo Para Enrolar e Torcer Material de Fibra, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que os estatores supercondutores de alta temperatura são formados por uma configuração de tubo-em-tubo isolada termicamente, em que o tubo interno “frio” (8), conectado ao estator HTS (1), tem uma temperatura que está abaixo da temperatura crítica supercondutora, e o tubo externo (9) assume a temperatura ambiente circundante.
Dispositivo Para Enrolar e Torcer Material de Fibra, de acordo com qualquer uma das Reivindicações 1 e 5, caracterizado por que o tubo externo (9) é feito de um material que tem uma alta condutividade elétrica adequada para gerar correntes parasitas e trazer estabilização magnética adicional durante a operação de rotação e torção.
Dispositivo Para Enrolar e Torcer Material de Fibra, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que os estatores (1) são, em cada caso, formados por um cristal de YBaCuO da composição Y1Ba2Cu3Ox (Y123) ou um único cristal do grupo REBaCuO da composição RE1Ba2Cu3Ox (RE - terras raras) e os supercondutores da família do bismuto BiSrCaCuO.
Dispositivo Para Enrolar e Torcer Material de Fibra, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que os estatores (1), em cada caso, consistem em cristais únicos que são dispostos lado a lado ou são cultivados juntos.
Dispositivo Para Enrolar e Torcer Material de Fibra, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que, para compensar suas forças centrífugas, os rotores geradores de campo magnético (2) compreendem, cada qual, uma bandagem envolvente (13) que consiste em um material de alta resistência à tração.
Dispositivo Para Enrolar e Torcer Material de Fibra, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que no conjunto de estator-criostato, para efeito de estabilização adicional, é efetuada uma levitação eletrodinamicamente assistida por meio de um material de alta condutividade elétrica e devido à geração de correntes parasitas na superfície metálica do criostato.
Dispositivo Para Enrolar e Torcer Material de Fibra, de acordo com qualquer uma das Reivindicações 1 e 5, caracterizado por que o tubo interno (8) é resfriado pelo fornecimento de nitrogênio líquido e a condução térmica de calor entre os tubos interno e externo (8; 9) é impedida por meio de isolamento térmico a vácuo entre os tubos interno e externo (8; 9) e pelos descansos pontuais (11; 12) de conjuntos espaçadores mecânicos (10) inseridos entre os tubos (8; 9).
Dispositivo Para Enrolar e Torcer Material de Fibra, de acordo com as Reivindicações 1 e 5, caracterizado por que o tubo interno (8) é resfriado por meio de uma conexão a um resfriador criogênico.
Método Para Enrolar e Torcer Material Fibroso, em quadros de fiação ou torção de anéis, em que os anéis magnéticos permanentes, que servem como rotores, são montados em mancais magnéticos supercondutores de alta temperatura, caracterizado por que é fornecido um dispositivo, conforme definido em qualquer uma das Reivindicações de 1 a 12, os rotores (2) que estão associados de maneira coaxial aos fusos (3) são montados de maneira que levitam magneticamente dentro de um espaço intermediário contínuo entre dois estatores (1) que são conectados a criostatos e dispostos em paralelo e sem contato ao longo da fileira de fusos, em que o resfriamento simultâneo de todos os estatores (1) é realizado por criostatos que são conectados aos estatores (1) e também se estendem ao longo da fileira de fusos.
Método Para Enrolar e Torcer Material Fibroso, de acordo com a Reivindicação 13, caracterizado por que o resfriamento dos estatores (1) é obtido pelo fornecimento de nitrogênio líquido através do tubo interno (8), se estendendo ao longo da fileira de fuso, de uma conexão de tubo em tubo do criostato, o isolamento térmico entre os tubos interno e externo (8; 9) é alcançado por meio de isolamento a vácuo, e o gás de trabalho “frio” retornado N2 (14) é condensado por meio de outro resfriamento mecânico contínuo e liquefeito, e retornado ao circuito de resfriamento.