ROTOR PARA UMA MÁQUINA ELETRODINÂMICA
Campo da invenção [001] A presente invenção refere-se à área das máquinas técnicas. Ela refere-se a um rotor para uma máquina eletrodinâmica de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.
Antecedentes da invenção [002] Corpos de estator e rotor de máquinas eletrodinâmicas, tais como, por exemplo, geradores, na maioria dos casos são executados como corpos de chapa que consistem em pacotes de chapa de diversos segmentos de chapa mantidos juntos por cavilhas. Nos corpos de chapa estão dispostas na circunferência interna ou externa ranhuras em extensão axial para receber os respectivos enrolamentos. O rotor de uma máquina desse tipo é descrito, por exemplo, no documento EP-A2-0 736 953.
[003] Em máquinas de alta potência são formados canais de refrigeração radiais através da inserção de nervuras distanciadoras entre os pacotes parciais vizinhos do corpo de chapa através dos quais flui um agente de refrigeração apropriado, por exemplo, ar de refrigeração para a dissipação do calor que surge no enrolamento ou no corpo de chapa durante a operação.
[004] Nervuras distanciadores convencionais para estatores, como são conhecidas, por exemplo, dos documentos EP-A2-0 893 871 ou US-A-4 362 960 ou US-B2-6 583 526 normalmente são produzidas como perfis de duplo T ou retangulares de aço, aço não-magnético ou alumínio e são fixadas nos segmentos de chapa através de soldadura por pontos ou colagem.
[005] Para os corpos de chapa de rotação rápida de rotores a colagem ou a soldadura por pontos das nervuras distanciadoras já não é mais suficiente em virtude das altas forças centrífugas.
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Descrição da invenção [006] Portanto, a presente invenção tem a tarefa de indicar um rotor do gênero inicialmente mencionado cujas nervuras distanciadoras são protegidas de modo simples contra uma influência prejudicial das forças centrífugas que ocorrem durante a operação.
[007] A tarefa é solucionada pelo conjunto das características da reivindicação 1. É essencial para a presente invenção que as nervuras distanciadoras para absorver forças centrífugas que as atacam sejam apoiadas em cavilhas que se estendem em direção axial através do corpo de chapa do rotor. Em virtude disso resulta uma fixação dos elementos distanciadores no corpo de chapa que resiste com segurança às maiores forças centrífugas.
[008] De acordo com uma execução da presente invenção, as nervuras distanciadoras estendem-se essencialmente em direção radial.
[009] Uma outra execução da presente invenção destaca-se pelo fato de que pelo menos uma parte das nervuras distanciadoras é feita inteiriçamente e apresenta uma espessura constante, sendo que as nervuras distanciadoras de espessura constante são cortadas de chapa. As nervuras distanciadoras inteiriças compreendem de preferência, respectivamente um primeiro segmento mais largo que possui pelo menos um furo para a passagem das cavilhas axiais do corpo de chapa e um segundo segmento estreito na forma de um dedo radial.
[010] Uma outra execução da presente invenção destaca-se pelo fato de que pelo menos uma parte das nervuras distanciadoras é respectivamente composta de várias peças pelo menos parcialmente dispostas uma sobre a outra, sendo que as nervuras distanciadoras preferencialmente compostas de várias peças individuais pelo menos parcialmente dispostas uma sobre a outra apresentam a mesma espessura nas regiões onde as peças individuais estão uma sobre a outra.
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3/9 [011] As nervuras distanciadoras compostas compreendem preferencialmente respectivamente uma parte superior e uma parte inferior que apresentam cada vez um primeiro segmento mais largo com um furo para a passagem das cavilhas axiais do corpo de chapa, e um segundo segmento estreito na forma de um dedo radial, sendo que as duas partes ficam uma sobre a outra com o primeiro segmento e o furo disposto nele, ao passo que os dedos se encontram lado a lado com distância.
[012] Para o ajuste à espessura total dos dois primeiros segmentos que se encontram um sobre o outro, os dedos apresentam uma espessura duplicada em especial relativamente aos primeiros segmentos.
[013] Para a duplicação da espessura, camadas em forma de tiras podem estar dispostas sobre os dedos.
[014] Uma outra realização é caracterizada pelo fato de que as nervuras distanciadoras compostas compreendem respectivamente uma parte superior e uma parte inferior, que uma das duas partes apresenta um primeiro segmento mais largo com um furo para a passagem das cavilhas axiais do corpo de chapa, e dois segundos segmentos estreitos na forma de dedos radiais que ficam lado a lado com uma distância, que a outra das duas partes é executada como disco perfurado e que o disco perfurado e o primeiro segmento com o furo nele encontram-se um sobre o outro, sendo que para a adaptação à espessura total do primeiro segmento e o disco perfurado disposto sobre o mesmo, os dedos apresentam uma espessura duplicada em comparação com o primeiro segmento.
[015] Para duplicar a espessura nos dedos, camadas em forma de tiras podem ser dispostas sobre os dedos.
[016] Uma outra realização da presente invenção é caracterizada pelo fato de que na circunferência externa dos segmentos de chapa estão dis
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4/9 postas cortes de ranhuras radiais que no corpo de chapa constituem nas ranhuras de enrolamento, e que as nervuras distanciadoras se estendem em direção radial até entre os segmentos de ranhuras.
[017] Também é vantajoso que as nervuras distanciadoras adicionalmente para o apoio nas cavilhas sejam ligadas ao segmento de chapa através de soldadura, soldadura por pontos ou por meio de pinos.
Breve Descrição dos Desenhos [018] A seguir, a presente invenção será explicada detalhadamente com a ajuda de exemplos de execução no contexto com o desenho. Eles mostram:
a figura 1 mostra em uma vista em perspectiva um segmento de chapa de rotor com nervuras distanciadoras com um dedo apoiadas nas cavilhas de acordo com um primeiro exemplo de execução da presente invenção;
a figura 2 mostra em duas figuras parciais 2(a) e 2(b) em vista em perspectiva uma nervura distanciadora individual de dois dedos de um primeiro gênero (figura 2a) e um segmento de chapa de rotor correspondente com nervuras distanciadoras (figura 2b) de um e dois dedos apoiadas nas cavilhas de acordo com um segundo exemplo de execução da presente invenção;
a figura 3 mostra em duas figuras parciais 3(a) e 3(b) em vista em perspectiva uma nervura distanciadora individual de dois dedos de um segundo gênero (figura 3a) e um segmento de chapa de rotor correspondente com nervuras distanciadoras de um e dois dedos apoiadas nas cavilhas (figura 3b), de acordo com um terceiro exemplo de execução da presente invenção;
a figura 4 mostra em duas figuras parciais 4(a) e 4(b) em vista em perspectiva uma nervura distanciadora individual de dois dedos de um terceiro gênero (figura 4a) e um segmento de chapa de rotor correspondente com nervuras distanciadoras (figura 4b) de um e dois dedos apoiadas nas cavilhas, de acordo com um quarto exemplo de execução da presente invenção;
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5/9 a figura 5 mostra em duas figuras parciais 5(a) e 5(b) em vista em perspectiva uma nervura distanciadora individual de dois dedos de um primeiro gênero (figura 5a) e um segmento de chapa de rotor correspondente com nervuras distanciadoras de um e dois dedos (figura 2b) apoiadas nas cavilhas de acordo com um segundo exemplo de execução da presente invenção.
Descrição de Realizações da Invenção [019] A figura 1 mostra em uma vista em perspectiva um segmento de chapa de rotor 10 com nervuras distanciadoras 14 de um dedo, apoiadas nas cavilhas de acordo com um primeiro exemplo de execução da presente invenção. O segmento de chapa 10 possui a forma de um segmento de um anel circular e na circunferência externa apresenta um grande número de recortes de ranhura 11 que no corpo de chapa do rotor completo constituem as ranhuras axiais para receber o enrolamento do rotor. Além disso são previstos no segmento de chapa 10 em vários círculos de diâmetro concêntricos furos de cavilhas 12 e 13 que no corpo de chapa servem de passagem para as cavilhas correspondentes, como mostra o documento EP-A2-0 736 953 mencionado inicialmente. Os grandes furos de cavilhas 12 são previstos para as chamadas cavilhas tipo RIM, os furos de cavilhas 13, para as cavilhas de pressão.
[020] No lado superior do segmento de chapa 10, em alinhamento radial, são colocadas várias nervuras distanciadoras 14 - no exemplo da figura 1, três que são feitas inteiriçamente e cortadas de uma chapa, por exemplo, por meio de laser. As nervuras distanciadoras 14 são formadas de tal modo que tanto a pressão axial como também uma ótima condução do ar são garantidas. As nervuras distanciadoras 14 apoiam-se contra as forças centrífugas (radiais) que ocorrem durante a operação às cavilhas tipo Rim que atravessam os furos de cavilhas 12. Isto se consegue pelo fato de que as nervuras distanciadoras 14 na extremidade interna compreendem respectivamente um primeiro segmento 15 mais largo que em direção radial apresenta dois furos um atrás do outro que
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6/9 correspondem aos furos de cavilhas 12 do segmento de chapa 10. No corpo de chapa, as cavilhas tipo Rim atravessam os furos no segmento 15 das nervuras distanciadoras 14, fixando-as com segurança.
[021] Em direção radial, voltado para fora, o primeiro segmento ou o segmento do furo 15 transforma-se em um dedo 16 radial estreito que se estende por entre recortes de ranhura 11 vizinhos até a borda externa do segmento de chapa 10. Entre nervuras distanciadoras 14 ou dedos 16 vizinhos formam-se canais radiais no corpo de chapa, através dos quais pode fluir o ar de refrigeração ou um outro agente de refrigeração. Neste exemplo, as nervuras distanciadoras 14 têm a mesma espessura em todo lugar. Elas são preferencialmente feitas a laser ou também são processadas de outro modo maciçamente de aço, aço antimagnético ou de alumínio.
[022] No exemplo da figura 1, as nervuras distanciadoras 14 apresentam na região dos recortes de ranhura 11 uma distância relativamente grande entre si: apenas cada terceira dente (região entre dois recortes de ranhura 11 vizinhos) do segmento de chapa 10 porta o dedo 16 de uma nervura distanciadora 14. A fim de alcançar uma divisão fina mais forte dos canais de refrigeração, podem ser inseridas nervuras distanciadoras adicionais, conforme são mostradas detalhadamente nas figuras 2 a 5 na respectiva figura parcial (a).
[023] As nervuras distanciadoras adicionais 17, 24, 27, 32 possuem todas a mesma forma básica em forma de alicate, isto é, um segmento 20, 20' interno mais largo onde é previsto um furo de cavilha 21 que corresponde com o furo de cavilha 13, e dedos 22, 23 partindo desse segmento 20, 20', distanciados um do outro que se estendem em direção radial. Como fica evidente das figuras parciais (b) das figuras 2 a 5, os dois dedos 22, 23 das nervuras distanciadoras adicionais 17, 24, 27, 32 também se estendem entre recortes de ranhura 11 vizinhos até a borda externa do segmento de chapa 10. Desse modo,
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7/9 cada recorte de ranhura 11 é cercado por cada vez um dedo nos seus dois lados longitudinais.
[024] As nervuras distanciadoras adicionais 17, 24, 27, 32 são respectivamente compostas de várias peças 18, 19 individuas pelo menos parcialmente dispostas uma sobre a outra (figura 2) ou 18, 19, 25, 26 (figura 3) ou 28, 29, 30, 31 (figuras 4 e 5). As nervuras distanciadoras 17, 24, 27, 32 dispostas de várias peças 18, 19; 25, 26; 28, 29; 30, 31 pelo menos parcialmente dispostas uma sobre a outra, apresentam nas regiões onde as peças 18, 19; 25, 26; 28, 29; 30, 31 ficam uma sobre a outra a mesma espessura que corresponde à espessura das outras nervuras distanciadoras 14.
[025] Nos exemplos de execução das figuras 2(a) e 3(a), as nervuras distanciadoras 17 ou 24 compostas compreendem cada vez uma parte superior 18 e uma parte inferior 19 que respectivamente apresentam um primeiro segmento 20 ou 20' mais largo com um furo 21 para a passagem das cavilhas axiais do corpo de chapa, e um segundo segmento estreito na forma de um dedo radial 22 ou 23. A parte superior e a parte inferior 18 ou 19 estão dispostas como as pernas de um compasso um em relação ao outro, sendo que os furos de cavilha 21 de ambas as partes ficam um sobre o outro, formando o eixo do compasso. Os dedos 22, 23, para fins de ajuste à espessura total dos dois primeiros segmentos 20, 20' dispostos um sobre o outro são executados com uma espessura duplicada em relação aos primeiros segmentos 20, 20'.
[026] Na forma de execução mostrada na figura 2, a altura dos dedos 22, 23 modifica-se para tal, que no caso da parte superior 18 aumenta para baixo e no caso da parte inferior 19 aumenta para cima. Dessa forma é compensado o deslocamento entre os dois dedos 22, 23.
[027] Na forma de execução mostrada na figura 3, para a duplicação da espessura estão dispostas nos dedos 22, 23 camadas 25, 26 em forma
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8/9 de tiras, sendo que a camada 25 na parte superior 18 é aplicada no lado inferior e a camada 26 na parte inferior 19 é disposta no lado superior.
[028] Nos exemplos de execução das figuras 4 e 5 as nervuras distanciadoras 27 ou 32 compostas cada vez uma parte superior 28 e uma parte inferior 29. A parte superior 29 apresenta um primeiro segmento mais largo com um furo 21 para a passagem das cavilhas axiais do corpo de chapa, e dois segundos segmentos estreitos na forma de dedos radiais 22, 23 que estão dispostos lado a lado com uma distância entre si. A parte superior 28 é executada como disco perfurado. O disco perfurado 28 e o primeiro segmento 20 ficam um sobre o outro com o furo nele disposto 21. A parte superior e a parte inferior também podem trocar os seus lugares.
[029] Para o ajuste à espessura total do primeiro segmento 20 e o disco perfurado 28 que se encontra sobre o primeiro, os dedos 22, 23 também aqui são executados com uma espessura duplicada em relação ao primeiro segmento 20 o que é conseguido por meio de camadas 30, 31 em forma de tiras sobre os dedos 22, 23. As tiras 30, 31 podem ser aplicadas em ambos os dedos 22, 23 em cima (figura 4a). Mas também podem ser colocadas, de acordo com o exemplo da figura 5(a) em um dedo 22 no lado superior e no outro dedo 23, no lado inferior quando um dos dedos (23) através de uma flexão 33 em forma de S tem sua altura deslocada.
[030] As nervuras distanciadoras 14, 17, 24, 27, 32 podem ser adicionalmente ligadas ao segmento de chapa 10 para seu apoio nas cavilhas, por meio de soldadura, soldadura por pontos ou aplicação de pinos.
Lista de Referências
Segmento de chapa (rotor)
Recorte de ranhura
Furo de cavilha (cavilha tipo Rim)
Furo de cavilha (cavilha de pressão)
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14, 17, 24, 27, 32 Nervura distanciadora
Segmento de furo
Dedo (radial)
Parte superior
Parte inferior
20, 20' Segmento de furo
Furo de cavilha
22, 23 Dedo (radial)
25, 26 Camada (em forma de tira)
Parte superior
Parte inferior
30, 31 Camada (em forma de tira)
Flexão (em forma de s)