ES2349230T3 - Máquina dinamoeléctrica. - Google Patents

Abstract

Un kit para la sustitución de escobillas para ser utilizado con una máquina dinamoeléctrica del tipo que tiene una armadura (11), aberturas (19) en la armadura a través de las cuales se puede acceder a las escobillas (17) de la máquina, y un conjunto (18) de portaescobillas para soportar las escobillas en una alineación predeterminada con respecto a un conmutador o a un conjunto (16) de anillo colector de la máquina, estando caracterizado el kit por escobillas (22) de sustitución de una longitud suficiente que, cuando están colocadas, sobresalen a través de las aberturas respectivas (19) de la máquina, y un componente (24) de tapa que comprende una banda cilíndrica para ser fijada en torno al exterior de la armadura (11) para cerrar dichas aberturas (19) de acceso a las escobillas durante su uso, incluyendo dicha banda protrusiones (42) que se extienden hacia fuera de forma radial para estar colocada sobre dichas aberturas (19) de la armadura durante su uso y, de ese modo, acomodar la longitud adicional de las escobillas (22) de sustitución.

Description

Antecedentes de la invención

La presente invención versa acerca de un kit para mejorar la vida útil de una máquina dinamoeléctrica, y acerca de una máquina dinamoeléctrica modificada mediante el uso de dicho kit.

La expresión “vida útil” se utiliza en el presente documento para indicar un periodo operativo recomendado entre tiempos de mantenimiento a los que se retira la máquina del servicio para un mantenimiento programado.

La invención versa en particular, pero no exclusivamente, acerca de máquinas dinamoeléctricas para ser utilizadas junto con turbinas de gas de aeronaves, en particular unidades de motor de arranque/generadoras, por ejemplo como se describen en el documento US 5414319. La presente invención reconoce que las recientes mejoras en el diseño y en la fabricación de tales máquinas dinamoeléctricas ha producido una situación en la que la vida útil está regida por la velocidad de desgaste de las escobillas de la máquina y reconoce que si se puede alargar la vida útil de las escobillas de la máquina entonces se puede extender la vida útil una cantidad correspondiente hasta el extremo en el que se puede alcanzar la vida útil de algún otro componente de la máquina.

El documento US 4551646 describe una disposición de resorte de fuerza constante.

Resumen de la invención

Según la presente invención se proporciona un kit de sustitución de escobillas para ser utilizado con una máquina dinamoeléctrica del tipo que tiene una armadura, aberturas en la armadura a través de las que se puede acceder a las escobillas de la máquina, y un conjunto de portaescobillas para soportar las escobillas en una alineación predeterminada con respecto a un conmutador o a un conjunto de anillo colector de la máquina, estando caracterizado el kit por escobillas de sustitución de una longitud suficiente que, cuando están colocadas, sobresalen a través de las aberturas respectivas de la máquina, y un componente de tapa que comprende una banda cilíndrica para ser fijada en torno al exterior de la armadura para cerrar dichas aberturas de acceso a las escobillas durante su uso, incluyendo dicha banda protrusiones que se extienden hacia fuera de forma radial para ser colocada sobre dichas aberturas de la armadura durante su uso y para acomodar, de ese modo, la longitud adicional de las escobillas de sustitución.

Preferentemente, el kit incluye, además, resortes de sustitución para ser fijados a portaescobillas respectivos y que pueden acoplarse con los extremos externos de las escobillas de sustitución para forzar a las escobillas hacia dentro de forma radial de la máquina durante su uso por la mayor longitud de desgaste de las escobillas de sustitución.

De forma conveniente, dichos resortes de sustitución comprenden resortes de fuerza constante junto con medios de pinza para anclar los resortes de fuerza constante a sus portaescobillas respectivos.

De forma deseable, el kit incluye, además, portaescobillas de sustitución formados para recibir dichos resortes de sustitución y dichas escobillas de sustitución.

La invención también versa acerca de una máquina dinamoeléctrica dotada de un kit del tipo definido anteriormente.

En un aspecto adicional de la invención se proporciona una máquina dinamoeléctrica que tiene una armadura, escobillas, y aberturas en la armadura, a través de las que se pueden acceder a las escobillas, caracterizada porque las escobillas tienen una longitud suficiente de forma que sobresalen a través de las aberturas respectivas de la máquina, un conjunto de portaescobillas para soportar las escobillas en una alineación predeterminada en relación a un conmutador o a un conjunto de anillo colector de la máquina, disposiciones de resorte fijadas a portaescobillas respectivos y que se acoplan con los extremos externos de las escobillas respectivas para forzar a las escobillas hacia dentro de forma radial de la máquina durante su uso por la mayor longitud de desgaste de las escobillas, y un componente de tapa que comprende una banda cilíndrica para ser fijada en torno al exterior de la armadura para cerrar dichas aberturas de acceso a las escobillas durante su uso, incluyendo dicha banda protrusiones que se extienden hacia fuera de forma radial para ser colocada sobre dichas aberturas de la armadura durante su uso y para acomodar, de ese modo, la longitud adicional de las escobillas.

Preferentemente, dichas disposiciones de resorte comprenden resortes de fuerza constante junto con medios de pinza para anclar los resortes de fuerza constante a un portaescobillas respectivo, y estando formados dichos portaescobillas para recibir dichos resortes de fuerza constante junto con medios de pinza, y dichas escobillas.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos adjuntos:

La Figura 1 es una vista esquemática en corte transversal de una máquina

dinamoeléctrica convencional;

la Figura 2 es una vista esquemática en perspectiva de un portaescobillas de un kit según un ejemplo de la presente invención;

la Figura 3 es una vista despiezada en perspectiva de parte de una máquina dinamoeléctrica equipada con los portaescobillas de la Figura 2;

la Figura 4 es una vista en perspectiva de parte de una máquina dinamoeléctrica equipada con los portaescobillas de la Figura 2 que contiene escobillas y resortes de sustitución;

la Figura 5 es una vista esquemática en perspectiva de una escobilla y un muelle de escobilla que forma parte del kit según un ejemplo de la presente invención;

la Figura 6 es una vista esquemática en perspectiva que ilustra una etapa en la inserción de escobillas de sustitución del kit según un ejemplo de la presente invención en un portaescobillas del tipo mostrado en la Figura 2 colocado en una máquina dinamoeléctrica;

la Figura 7 es una vista similar a la Figura 6 que ilustra una etapa posterior en la aplicación del kit;y

las Figuras 8 y 9 son vistas esquemáticas en perspectivas de tapas alternativas de la armadura que forman parte del kit según un ejemplo de la presente invención.

Descripción detallada

Con referencia en primer lugar a la Figura 1 de los dibujos adjuntos, se puede ver que la máquina dinamoeléctrica convencional, en este caso es un motor de corriente continua, pero podría ser un motor de arranque/generador u otras máquinas similares, tiene una armadura ferromagnética cilíndrica externa 11 que soporta internamente polos 12 del estátor que porta devanados 13 del estátor de una forma conocida. Hay un rotor 14 que puede girar dentro del conjunto de polos 12 del estátor que incluye un eje alargado 15 con cojinete en sus extremos opuestos respectivamente para girar en cojinetes montados en casquillos distales fijados a la armadura 11 durante su uso. Adyacente a un extremo, el eje 15 porta un conmutador 16 (o un conjunto de anillo colector) acoplado en puntos separados en torno a su circunferencia por medio de escobillas 17 recibidas de forma deslizante en los portaescobillas 18 aislados eléctricamente de la carcasa de la máquina. Las conexiones eléctricas están realizadas por medio de trenzas conductoras o filamentos trenzados de forma convencional a las escobillas 17, y los resortes (no mostrados) fuerzan a las escobillas hacia dentro de forma radial para hacer contacto con el conmutador o con el conjunto 16 de anillo colector. La armadura 11 tiene una pluralidad de aberturas 19 a través de las que se puede obtener un acceso a los portaescobillas 18 para facilitar la sustitución, en una dirección radial, de las escobillas 17. Las aberturas 19 están cerradas normalmente durante su uso por medio de una banda cilíndrica lisa, formada de acero u otro material adecuado, y fijada en torno al exterior de la armadura de forma convencional.

El presente inventor reconoce que la longevidad que se puede conseguir ahora en la vida del componente de máquinas dinamoeléctricas tiene como resultado que la velocidad de desgaste de las escobillas 17 que determina la vida útil de la máquina dinamoeléctrica, es decir, determina el periodo durante el que la máquina dinamoeléctrica es operativa entre intervalos de mantenimiento programado a los que se sustituyen las escobillas. Por lo tanto, el inventor reconoce que al aumentar la longitud de las escobillas, en una dirección generalmente radial de la máquina dinamoeléctrica, entonces se puede extender la vida de las escobillas en comparación con las escobillas de longitud convencional, como se muestra en la Figura 1, y, por lo tanto, se puede extender la vida útil de la máquina dado que los componentes restantes de la máquina dinamoeléctrica pueden durar mucho más que la vida útil de las escobillas 17. En consecuencia, el inventor ha inventado un kit para ser utilizado a un intervalo de mantenimiento por el cual se puede acomodar una mayor longitud de las escobillas sin una modificación importante a la estructura del resto de la máquina dinamoeléctrica.

Con referencia ahora a las Figuras 2 a 8 inclusive el kit comprende una pluralidad de portaescobillas 21 de sustitución según se ha ilustrado en la Figura 2, una pluralidad de escobillas de longitud extra 22, una pluralidad correspondiente de conjuntos 23 de resorte de fuerza constante (Figura 5) y una banda cilíndrica 24 de tapa (Figura 8).

La máquina dinamoeléctrica ilustrada en la Figura 3 ha sido dotada de cuatro portaescobillas 21 del tipo mostrado en la Figura 2. Cada portaescobillas 21 es una pieza fundida de acero inoxidable y tiene pasadizos pasantes 25 para recibir de forma deslizante escobillas primera y segunda durante su uso. Como es evidente en la Figura 3, la máquina dinamoeléctrica incluye un conjunto 26 de casquillos distales que tiene álabes 27 para guiar el flujo de aire a través de la armadura de la máquina generado por un ventilador de la máquina durante su uso.

El casquillo distal 26 está dispuesto para ser fijado a la armadura 11 de la máquina dinamoeléctrica por medio de una pluralidad de tornillos (no mostrados) que se extienden de forma axial que pasan a través de un anillo periférico del casquillo distal 26 y están roscados en el grosor de la armadura 11. Los portaescobillas 21 están formados con orejetas 29 de montaje integrales a través de las cuales se pueden fijar los portaescobillas 21 en la posición apropiada, por medio de tornillos o pernos, a la cara interna del casquillo distal 26. Por lo tanto, a un intervalo de mantenimiento de la máquina dinamoeléctrica se desconecta el casquillo distal 26 de la armadura 11, se desconectan los portaescobillas existentes del casquillo distal 26 y son desechados, y se fijan los portaescobillas 21 de sustitución al casquillo distal. Entonces, se sustituyen el conjunto del casquillo distal y los portaescobillas en la armadura 11 y se fijan en su posición con los portaescobillas 21 expuestos a través de las ventanas 19 en la armadura

11.

Se insertan las escobillas 22 de sustitución, de una longitud significativamente mayor que la de las escobillas originales a los que sustituyen, dentro de los pasadizos 25 de los portaescobillas respectivos 21. Cada escobilla tiene un corte transversal rectangular y tiene un encaje deslizante holgado en el pasadizo 25 de su portaescobillas respectivo. Además, en su extremo más externo de forma radial cada escobilla 22 tiene un soporte 32 de acero inoxidable conectado al material conductor de la escobilla y está asentado en una cara extrema inclinada 33 de la escobilla.

Asociado a cada escobilla 22 hay un conjunto 23 de resorte de fuerza constante y de pinza que sustituye una disposición convencional de “resorte de reloj” utilizada normalmente para forzar a la escobilla original hacia dentro de forma radial. Cada conjunto 23 de resorte de fuerza constante y de pinza incluye una pinza 34 doblada de una tira de acero inoxidable y que comprende flancos primero y segundo generalmente paralelos 34a, 34b (Figura 5) interconectados en un extremo por medio de un pliegue integral 35. El flanco 34a es más corto que el flanco 34b y termina en su extremo remoto del pliegue 35 en una pestaña perpendicular 36 que tiene una abertura 37 para recibir un tornillo durante su uso. El extremo del flanco 34b remoto del pliegue 35 tiene una pestaña perpendicular 38 (vista en la Figura 5 pero omitida en las Figuras 4 y 7) doblada para extenderse en la dirección opuesta a la pestaña 36. Entre sus extremos el flanco 34 está formado con una lengüeta 39 que sobresale hacia fuera (Figura 7). Fijado a la cara del flanco 34b remoto del flanco 34a hay un resorte alargado 41 de fuerza constante en forma de una tira alargada de material de resorte, por ejemplo acero inoxidable. La tira de material que forma el resorte 41 está fijada al flanco 34b de forma conveniente mediante soldadura o remachado, en un punto adyacente al pliegue 35. Se enrolla el resorte 41 de forma similar a una tira a lo largo de su longitud, y, si se desenrolla contra su resiliencia inherente, se encontrará a lo largo de la longitud del flanco 34b, según se ilustra en la Figura 5. Sin embargo, en una configuración de reposo el resorte 41 se enrolla en un rollo o espiral adyacente a su punto de conexión con el flanco 34b. La pestaña 38 cubre la espiral 41a del resorte para proteger el resorte durante el mantenimiento. La pestaña puede estar revestida con un material eléctricamente aislante tal como resina epóxica para reducir el riesgo de formación de arco eléctrico durante su uso.

Se introduce el conjunto de resorte y de pinza asociado con cada escobilla 22 en el portaescobillas 21 después de la inserción de su escobilla respectiva. Se introduce cada conjunto entre la cara de la escobilla y el portaescobillas, y se asienta en una extensión lateral 25a del pasadizo respectivo 25. Cada conjunto 23 está colocado con el resorte 41 presentado a la escobilla respectiva 22 y la espiral 41a del resorte asentado en el soporte 32 de su escobilla respectiva. Según se inserta cada conjunto en el portaescobillas el resorte se desenrolla y cuando el conjunto está asentado completamente en el portaescobillas el resto de la espiral 41a asentado en el soporte respectivo 32 ejerce una fuerza sobre el soporte para forzar a la escobilla hacia dentro de forma radial de la máquina dinamoeléctrica.

Cuando se encuentra asentado cada conjunto de resorte y de pinza en su portaescobillas respectivo la pestaña 36 cubre una orejeta respectiva 37a integral con la cara externa del portaescobillas respectivo y se inserta un tornillo respectivo (no mostrado) de fijación a través de la abertura respectiva 37 y en la orejeta 37a para fijar la pestaña 36 y, por lo tanto, el conjunto, al portaescobillas. Se reconocerá que según se desgasta una escobilla de sustitución durante su uso el resorte respectivo se vuelve a enrollar bajo su resiliencia inherente para forzar a la escobilla hacia dentro de forma radial, hacia el conmutador o el conjunto de anillo colector, por la longitud de desgaste de la escobilla de sustitución.

Aunque no es evidente en los dibujos las lengüetas 39 de los flancos 34a de las pinzas 34 cooperan con apoyos rebajados respectivos en los portaescobillas 21 para retener los conjuntos 23 de resorte y de pinza en sus posiciones en el portaescobillas antes de introducir los tornillos de fijación en las aberturas 37.

Se comprenderá que si fuese posible, durante la sustitución de las escobillas originales, sustituir la disposición original de “resorte de reloj” para forzar a las escobillas de forma radial, con una disposición de “resorte de reloj” adecuada para la mayor longitud de desgaste de las escobillas de sustitución, como puede ser el caso en algunos tipos de máquina dinamoeléctrica, entonces la sustitución del portaescobillas asociado sería innecesario dado que una razón principal para sustituir los portaescobillas es proporcionar portaescobillas que acomoden los conjuntos 23 de sustitución de resorte y de pinza.

Como se ha mencionado anteriormente las escobillas 22 son significativamente más largas que las escobillas convencionales a las que han sustituido. Como es evidente en las Figuras 6 y 7, las escobillas 22 tienen tal longitud que sobresalen de forma radial a través de aberturas respectivas 19 en la armadura 11. De forma similar, los flancos 34b de las pinzas 34 junto con las espirales de los resortes 41 también sobresalen a través de las aberturas 19. La Figura 8 ilustra una banda 24 de tapa que forma parte del kit, y que está fijada al exterior de la armadura 11 para cerrar las aberturas 19. Como es evidente, la banda 24 comprende cuatro estructuras huecas 42 de caja formadas de forma conveniente como piezas estampadas de chapa metálica e interconectadas por tres porciones 43 de banda metálica circulares en parte. Las estructuras 42 de caja están colocadas con sus caras abiertas presentadas hacia dentro, y están separadas entre sí 90° en torno al eje común de las porciones de la banda 43. Hay dividida una porción adicional de la banda 43 en secciones primera y segunda 43a, 43b, cada una de las cuales tiene fijada a la misma una tira 44 que tiene una pestaña 45 que se extiende hacia fuera de forma radial. Las pestañas 45 pueden fijarse entre sí por medio de una tuerca y un tornillo o similares, de forma que el conjunto de porciones 43 y de estructuras 42 de caja define una banda cilíndrica. El diámetro interno de la banda cilíndrica es igual al diámetro externo de la armadura 11, y al apartar las pestañas 45 entre sí se puede deslizar la banda sobre el extremo axial de la armadura 11 para cubrir las aberturas 19. La banda 24 de tapa está formada con orejetas 46 que se proyectan de forma interna que se acoplan en una o más de las aberturas 19 para ubicar la banda 24 de forma circunferencial en la armadura 11 con las caras abiertas de las estructuras 42 de caja dispuestas sobre las aberturas 19 y, por lo tanto, acomodando las porciones que sobresalen de los conjuntos 23 de escobillas 22 y de pinzas sin tocarlas. Por lo tanto, las estructuras 42 de caja proporcionan tapas protectoras que cubren los conjuntos de escobillas y de pinzas, pero separadas de los mismos.

Se reconocerá que se puede fabricar la banda 24 de tapa de una pluralidad de componentes estampados de lámina de acero formados por separado o, si se desea, podría formarse como una pieza estampada integral en la lámina alargada que se dobla luego en forma cilíndrica. Si se desea, la banda 24 de tapa podría estar formada de material de resina sintética dado que añade poco a las propiedades ferromagnéticas de la armadura en el extremo axial de la armadura. La Figura 9 muestra una alternativa a la banda de la Figura 8, en la que se dobla una tira continua de metal para definir una banda cilíndrica 51, los extremos de la cual están dotados de orejetas sobresalientes 52 por lo que se puede fijar la banda en torno a la armadura 11 utilizando un perno de apriete o similar. En cuatro puntos separados equiangularmente la banda tiene aberturas rectangulares 53 cerradas por formaciones 54 de caja que sobresalen hacia fuera que pueden estar formadas integralmente en la tira de la banda mediante una operación de forjado, de estampado o de embutición profunda o que pueden estar formadas por separado y luego fijadas a la banda abierta mediante soldadura o similar, teniendo las formaciones 54 formadas por separado bordes integrales para facilitar la soldadura eléctrica por puntos a la banda.

Claims (7)

1. Reivindicaciones

   1. Un kit para la sustitución de escobillas para ser utilizado con una máquina dinamoeléctrica del tipo que tiene una armadura (11), aberturas (19) en la armadura a través de las cuales se puede acceder a las escobillas (17) de la máquina, y un conjunto

   (18)

   de portaescobillas para soportar las escobillas en una alineación predeterminada con respecto a un conmutador o a un conjunto (16) de anillo colector de la máquina, estando caracterizado el kit por escobillas (22) de sustitución de una longitud suficiente que, cuando están colocadas, sobresalen a través de las aberturas respectivas (19) de la máquina, y un componente (24) de tapa que comprende una banda cilíndrica para ser fijada en torno al exterior de la armadura (11) para cerrar dichas aberturas (19) de acceso a las escobillas durante su uso, incluyendo dicha banda protrusiones (42) que se extienden hacia fuera de forma radial para estar colocada sobre dichas aberturas

   (19)

   de la armadura durante su uso y, de ese modo, acomodar la longitud adicional de las escobillas (22) de sustitución.

2. 2. Un kit como se reivindica en la Reivindicación 1, caracterizado adicionalmente por resortes (23) de sustitución para ser fijados a portaescobillas respectivos (21) y que pueden acoplarse durante su uso con extremos externos de las escobillas respectivas

   (22) de sustitución para forzar a las escobillas hacia dentro de forma radial de la máquina, en uso, por la mayor longitud de desgaste de las escobillas de sustitución.
3. 3. Un kit como se reivindica en la Reivindicación 2, caracterizado porque dichos resortes

   (23) de sustitución comprenden resortes (41) de fuerza constante junto con medios (34) de pinza para anclar los resortes de fuerza constante a un portaescobillas respectivo (21).

4. 4.

   Un kit como se reivindica en la Reivindicación 3, caracterizado por portaescobillas (21) de sustitución formados para recibir dichos resortes (23) de sustitución y dichas escobillas (22) de sustitución.

5. 5.

   Una máquina dinamoeléctrica caracterizada porque está dotada de un kit del tipo definido en la Reivindicación 1.

6. 6.

   Una máquina dinamoeléctrica que tiene una armadura (11), escobillas, y aberturas (19)

   en la armadura, a través de las cuales se puede acceder a las escobillas (22) de la

   máquina,

   caracterizada por escobillas que tienen una longitud suficiente que

   sobresalen a través de las aberturas respectivas (19) de la máquina, un conjunto (21)

   de portaescobillas para soportar las escobillas (22) en una alineación determinada con

   5

   respecto a un conmutador o a un conjunto (16) de anillo colector de la máquina,

   disposiciones (23) de resorte fijadas a portaescobillas respectivos (21) y que se acoplan

   con los extremos externos de escobillas respectivas (22) para forzar a las escobillas

   hacia dentro de forma radial de la máquina durante su uso por la mayor longitud de

   desgaste de las escobillas, y un componente (24) de tapa que comprende una banda

   10

   cilíndrica para ser fijada en torno al exterior de la armadura para cerrar dichas aberturas

   (19) de acceso a las escobillas durante su uso, incluyendo dicha banda protrusiones

   (42) que se extienden hacia fuera de forma radial para estar colocada sobre dichas

   aberturas de la armadura durante su uso y para acomodar, de ese modo, la longitud

   adicional de las escobillas.

   15

7. 7.

   Una máquina dinamoeléctrica como se reivindica en la Reivindicación 6, en la que,

   dichas disposiciones de resorte comprenden resortes (41) de fuerza constante junto con

   medios (34) de pinza para anclar los resortes de fuerza constante a un portaescobillas

   (21) respectivo, y estando formados dichos portaescobillas para recibir dichos resortes

   20

   de fuerza constante junto con medios de pinza, y dichas escobillas.