BR112014010482B1 - dispositivo de transmissão de energia por meio de campos magnéticos rotativos - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIVO DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA POR MEIO DE CAMPOS MAGNÉTICO ROTATIVOS. A presente invenção é um dispositivo de transmissão de energia por meio de campos magnéticos rotativos, que compreende um eixo direcionador (2) com um ímã externo (3), um eixo de bomba (4) com um ímã interno (5) adequado para ser capturado pelo mencionado ímã externo (3), uma câmara hermética traseira ou corpo de contenção (1) para o mencionado eixo de bomba (4) e para o mencionado ímã interno (5), em que o mencionado corpo traseiro (1) é posicionado entre os mencionados ímã interno (5) e ímã externo (4). 0 mencionado corpo traseiro (1) compreende pelo menos um compartimento em forma de copo e uma ou mais sondas enterradas dentro da espessura do mencionado compartimento em forma de copo.
Description
[001] Esta patente refere-se a dispositivos de transmissão de energia por meio de campos magnéticos rotativos e, particularmente, refere-se a um novo dispositivo de transmissão de energia, tal como bombas magnéticas, agitadores, misturadores, batedeiras, máquinas trituradoras de alta precisão etc., por meio de dois ímãs coaxiais separados por um compartimento em forma de copo ou parede cilíndrica que determina uma câmara vedada ou corpo traseiro do dispositivo. Esse compartimento em forma de copo ou parede cilíndrica é feito de um material com múltiplas camadas e possivelmente equipado com sondas e/ou sensores de monitoramento.
[002] O estado da técnica inclui bombas magnéticas que compreendem um corpo de bomba para abrigar o motor conectado a um eixo de direcionamento, uma câmara hermeticamente vedada ou voluta com uma entrada e saída para o líquido circular, dentro da qual gira pelo menos um impulsor combinado com um eixo de bomba.
[003] O acionamento do mencionado eixo de bomba e, portanto, do impulsor, é atingido por meio de um ímã interno acoplado ao mencionado eixo de direcionamento, em que o mencionado impulsor interno é dirigido por um ímã do eixo de direcionamento ou por um ímã externo.
[004] Em bombas magnéticas conhecidas, a mencionada voluta ou componente hidráulico do tipo conhecida é parcialmente constituída por um corpo traseiro firmemente fixado ao corpo de bomba e parcialmente por outra porção constituída por uma tampa conectável ao corpo de bomba.
[005] Esse corpo traseiro de bombas magnéticas de tipo conhecido compreende um compartimento em forma de copo posicionado entre o mencionado ímã externo e o mencionado ímã interno.
[006] O uso de sondas para monitorar os parâmetros operacionais da bomba é uma técnica conhecida.
[007] Particularmente, o uso de sondas para monitorar a temperatura do mencionado corpo traseiro é conhecido, em que as mencionadas sondas são presas ao mencionado corpo traseiro na área afetada pelo campo magnético.
[008] O campo magnético gerado pelo ímã rotativo externo induz uma corrente no corpo traseiro, se fabricado com material metálico, o que aquece o corpo traseiro. Sob condições operacionais normais, o corpo traseiro é resfriado quando a bomba está funcionando.
[009] Entretanto, a temperatura deve ser constantemente monitorada porque, no caso de mau funcionamento, podem ocorrer aumentos repentinos da temperatura que exigem manutenção oportuna e intervenções de reparo.
[0010] Esses aumentos da temperatura das partes da bomba podem danificar a bomba ou até causar incêndios ou explosões, especialmente no caso em que fluidos inflamáveis são bombeados.
[0011] As patentes EP 0.610.562 e EP 1.091.128 referem-se a bombas magnéticas com um sensor de temperatura instalado no compartimento em forma de copo, em que o mencionado sensor compreende um termopar que possui um condutor formado pelo compartimento em forma de copo e o outro condutor é encaixado na superfície do compartimento em forma de copo.
[0012] Esse sensor pode, por exemplo, compreender um terminal plano localizado sobre a superfície do compartimento em forma de copo voltada para o ímã externo.
[0013] Compartimentos em forma de copo do tipo conhecido possuem essencialmente uma função estrutural, de serem recipientes sob pressão.
[0014] Compartimentos em forma de copo feitos inteiramente de metal, que envolvem perdas magnéticas dentro do campo magnético, ou inteiramente de material não metálico já são conhecidos.
[0015] Entretanto, bombas com compartimentos em forma de copo não metálicos não podem ser utilizadas em ambientes como refinarias e instalações petroquímicas, onde os fluidos que são bombeados não podem entrar em contato com superfícies não metálicas.
[0016] O documento US 6039827 refere-se a uma bomba de acionamento magnético compreendendo um conjunto magnético interno, uma barreira pode ser feita em um único corpo e um conjunto magnético externo. A lata de barreira compreende, por sua vez, um detector de temperatura que pode ser ligado ao exterior da referida lata de barreira ou que pode ser incorporado na lata de barreira.
[0017] As patentes DE 4342649, US 4854823 e JP 63-257451 referem-se a bombas magnéticas equipadas com compartimentos compostos em forma de copo, isto é, que compreendem uma parede externa feita de um material diferente da parede interna.
[0018] Para superar os problemas supracitados, um novo tipo de dispositivo de transmissão de energia foi estudado e desenvolvido, como, por exemplo, uma bomba magnética, que compreende uma parede cilíndrica ou compartimento em forma de copo que determina uma câmara vedada ou corpo traseiro. A mencionada parede ou compartimento em forma de copo é equipada com sondas ou sensores de monitoramento integrados na espessura do mencionado compartimento em forma de copo.
[0019] O propósito principal da presente invenção é o de monitorar a temperatura do corpo traseiro imerso no campo magnético, em que os sensores de temperatura estão integrados na espessura do compartimento em forma de copo, de forma a permitir medições com maior precisão em comparação com sistemas do estado da técnica.
[0020] Outro propósito da presente invenção é o de garantir a vedação hermética do dispositivo, considerando que o compartimento em forma de copo possui pelo menos paredes duplas. Desta maneira, a vedação hermética é garantida até em caso de uma primeira quebra do corpo traseiro, o que, nesse caso, permitiria intervenção oportuna para reparo.
[0021] Outra vantagem da presente invenção é o fato de que ela pode ser usada em ambientes tais como refinarias ou instalações petroquímicas, nas quais o fluido que é bombeado não pode entrar em contato com superfícies não metálicas.
[0022] Outra vantagem da presente invenção é o fato de que ela pode ser utilizada em aplicações nas quais é preferível não ter nenhuma perda magnética atribuída a corpos traseiros fabricados com materiais metálicos.
[0023] Estes e outros propósitos, diretos e complementares, são atingidos por este novo tipo de dispositivo de transmissão de energia, tal como uma bomba magnética, que compreende uma parede cilíndrica ou compartimento em forma de copo que determina uma câmara ou corpo traseiro vedado, em que a mencionada parede cilíndrica ou o compartimento em forma de copo é equipado com sondas e/ou sensores de monitoramento e o mencionado compartimento em forma de copo é fabricado preferencialmente com uma estrutura com múltiplas camadas.
[0024] No caso da presente invenção ser aplicada a uma bomba magnética, a bomba deverá conter em suas partes principais um corpo com um eixo de direcionamento e pelo menos um ímã externo ligado ao mencionado eixo de bomba adequado para ser dirigido pelo mencionado ímã externo, um corpo traseiro pra abrigar o mencionado ímã interno do mencionado eixo de bomba e um ou mais impulsores, em que o mencionado corpo traseiro é abrigado entre o mencionado ímã interno e o mencionado ímã externo.
[0025] O mencionado corpo traseiro compreende um ou mais sensores ou sondas adequadas para monitorar as condições de operação da bomba, em que os mencionados sensores ou sondas são integrados à espessura do mencionado compartimento em forma de copo.
[0026] Particularmente, é esperado que o mencionado corpo traseiro compreenda pelo menos um sensor de temperatura que, por sua vez, compreende um termopar em miniatura integrado à espessura do compartimento em forma de copo, preferencialmente dentro do campo magnético entre o mencionado ímã externo e o mencionado ímã externo.
[0027] Na realização preferida, o mencionado corpo traseiro é determinado por uma parede substancialmente cilíndrica ou compartimento em forma de copo vedado, em que a mencionada parede cilíndrica ou compartimento em forma de copo, por sua vez, compreende um primeiro compartimento externo em forma de copo com uma função estrutural e um segundo compartimento em forma de copo ou compartimento interno em forma de copo abrigado no mencionado compartimento externo em forma de copo, adequado para estar em contato direto com o fluido bombeado.
[0028] Em uma realização alternativa, o mencionado compartimento externo em forma de copo é preferencialmente feito de um material diferente de metal, isto é, composto e/ou termoplástico e/ou termorretrátil e/ou cerâmica etc. para que não leve a nenhuma perda magnética.
[0029] Em contraste, o mencionado compartimento interno em forma de copo pode ser fabricado com material metálico ou não metálico.
[0030] Particularmente, se a invenção destina-se a uso em ambientes tais como refinarias ou instalações petroquímicas, nas quais o líquido bombeado não deve entrar em contato com superfícies não metálicas, o mencionado compartimento em forma de copo pode ser convenientemente fabricado com material metálico.
[0031] Conforme uma possível realização adicional, o mencionado compartimento interno em forma de copo é depositado em uma camada contínua diretamente sobre a superfície interna do mencionado compartimento externo em forma de copo por meio de um processo químico e/ou eletroquímico.
[0032] O mencionado compartimento em forma de copo pode também ser fabricado com metal, com outros elementos metálicos e/ou não metálicos.
[0033] Conforme uma realização adicional, o mencionado compartimento interno em forma de copo pode ser fabricado com um material não metálico.
[0034] O mencionado compartimento interno em forma de copo age como uma primeira contenção para que, no caso de quebra, a vedação hermética do corpo traseiro seja garantida pela presença do compartimento externo em forma de copo, dando tempo para ações corretivas.
[0035] A presente invenção também prevê que os mencionados um ou mais sensores ou sondas destinados a monitorar as condições operacionais da bomba sejam instalados particularmente entre o mencionado compartimento externo em forma de copo e o mencionado compartimento interno em forma de copo.
[0036] Particularmente, o mencionado sensor de temperatura é instalado entre o mencionado compartimento externo em forma de copo e o mencionado compartimento interno em forma de copo ou embutido na espessura do mencionado compartimento externo em forma de copo e/ou do mencionado compartimento interno em forma de copo.
[0037] O mencionado corpo traseiro pode também compreender um ou mais sensores adicionais tais como sensores de líquido e/ou pressão, adequados para a identificação rápida de qualquer compartimento em forma de copo quebrado dentre os mencionados compartimentos em forma de copo interno e/ou externo.
[0038] As Figuras em anexo exibem, por meio de um exemplo não limitador, uma realização prática da presente invenção aplicada a uma bomba magnética.
[0039] A Figura 1 exibe um corte do corpo traseiro (1) da bomba, enquanto a Figura 2 exibe um detalhe do corpo traseiro (1) com um sensor de temperatura (7) instalado.
[0040] Esta é uma nova bomba magnética que compreende um corpo de bomba com um eixo de direcionamento (2) e pelo menos um ímã externo (3) ligado ao mencionado eixo de direcionamento (2), um eixo de bomba (4), pelo menos um ímã interno (5) ligado ao mencionado eixo de bomba (4) e adequado para ser dirigido pelo mencionado ímã externo (3), um corpo traseiro de contenção (1) do mencionado eixo de bomba (4) do mencionado ímã interno (5) e um ou mais impulsores, em que o mencionado corpo traseiro (1) é posicionado entre o mencionado ímã interno (5) e o mencionado ímã externo (4).
[0041] O mencionado corpo traseiro (1) compreende um primeiro compartimento em forma de copo hermeticamente vedado (61) ou um compartimento externo em forma de copo, que tem uma função estrutural e um segundo compartimento em forma de copo (62) ou compartimento interno em forma de copo, abrigado no mencionado compartimento externo em forma de copo (61) adequado para ficar em contato direto com o fluido bombeado.
[0042] O mencionado compartimento interno em forma de copo (62) pode ser, por exemplo, fabricado com pelo menos uma camada contínua que cobre a superfície interna (611) do mencionado compartimento externo em forma de copo (61), isto é, a superfície voltada para o mencionado ímã interno (5).
[0043] A mencionada camada de cobertura contínua é preferencialmente depositada por meio de processos químicos e/ou eletroquímicos
[0044] Como exibido na Figura 2, o mencionado corpo traseiro (1) compreende pelo menos um sensor de temperatura (7) que, por sua vez, compreende um termopar em miniatura (71) interposto entre o mencionado compartimento externo em forma de copo (61) e o mencionado compartimento interno em forma de copo (62) e instalado dentro do alcance do campo magnético, isto é, preferencialmente entre o mencionado ímã externo (3) e o mencionado ímã interno (5).
[0045] O mencionado termopar (71) é conectado a pelo menos um cabo (72) inserido através de um duto (73) obtido no mencionado corpo traseiro (1).
[0046] Alternativamente, o mencionado termopar (71) pode ser embutido na espessura de um ou ambos dentre os mencionados compartimento interno em forma de copo (62) e compartimento externo em forma de copo (61), preferencialmente instalado no campo magnético, isto é, entre o mencionado ímã externo (3) e o mencionado ímã interno (5).
[0047] Portanto, com relação à descrição anterior e aos desenhos em anexo, são realizadas as reivindicações a seguir.
Claims (10)
1. Dispositivo de transmissão de energia por meio de campos magnéticos rotativos, que compreende: - um eixo de direcionamento (2) e pelo menos um ímã externo (3) acoplado ao mencionado eixo de direcionamento (2); - um eixo de bomba (4) e pelo menos um ímã interno (5) acoplado ao mencionado eixo de bomba (4) e adequado para ser capturado pelo mencionado ímã externo (3); - uma câmara hermética traseira ou corpo de contenção (1) para o mencionado eixo de bomba (4) e o mencionado ímã interno (5), em que o mencionado corpo traseiro (1) compreende um compartimento em forma de copo posicionado entre o mencionado ímã interno (5) e o ímã externo (3); caracterizado por o mencionado corpo traseiro (1) compreender um primeiro compartimento em forma de copo hermético ou compartimento externo em forma de copo (61) que possui uma função estrutural e um segundo compartimento em forma de copo ou compartimento interno em forma de copo (62) abrigado no mencionado compartimento externo em forma de copo (61) e adequado para entrar em contato direto com o fluido bombeado, e por o mencionado corpo traseiro (1) também compreender pelo menos um sensor de temperatura (7) que, por sua vez, compreende um termopar em miniatura (71) integrado à espessura do mencionado compartimento em forma de copo e localizado no campo magnético entre o mencionado ímã externo (3) e o mencionado ímã interno (5).
2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o mencionado termopar em miniatura (71) e/ou os mencionados sensores e sondas serem abrigados entre o mencionado compartimento externo em forma de copo (61) e o mencionado compartimento interno em forma de copo (62).
3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o mencionado termopar em miniatura (71) e/ou os mencionados sensores e sondas serem enterrados na espessura de um ou de ambos dentre os mencionados compartimento interno em forma de copo (62) e compartimento externo em forma de copo (61).
4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado por o mencionado termopar (71) ser conectado a pelo menos um cabo (72) inserido através de um duto (73) obtido no mencionado corpo traseiro (1).
5. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por compreender um ou mais sensores ou sondas adicionais apropriados para monitorar as condições operacionais da bomba, posicionados entre o mencionado compartimento externo em forma de copo e o mencionado compartimento interno em forma de copo.
6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o mencionado compartimento interno em forma de copo (62) ser fabricado com um material metálico, com ou sem outros elementos metálicos e/ou não metálicos.
7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o mencionado compartimento interno em forma de copo (62) ser fabricado com um material não metálico.
8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado por o mencionado compartimento interno em forma de copo (62) consistir de pelo menos uma camada contínua que cobre a superfície interna (611) do mencionado copo externo (61), depositada por meio de um processo químico e/ou eletroquímico.
9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o mencionado compartimento externo em forma de copo (61) ser fabricado com um material não metálico, composto e/ou termoplástico e/ou termorretrátil e/ou cerâmico etc.
10. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por ser uma bomba magnética, em que o mencionado eixo de bomba (4) é conectado a um ou mais impulsores.
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