ES2684075T3 - Junta laberíntica para máquinas trifásicas - Google Patents

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Abstract

Máquina eléctrica con un árbol (1) montado de manera giratoria en una carcasa (3) y una junta laberíntica (7) con al menos dos partes de junta (4, 5) que tienen contornos de laberinto (8) que se engranan entre sí para sellar la carcasa (3) con respecto al árbol (1), estando provisto al menos un lado de la junta laberíntica (7) al menos en la zona de los contornos de laberinto (8) de un revestimiento aislante (6), caracterizada por que el árbol (1) está montado en la carcasa (3) mediante al menos un rodamiento híbrido (2) cuyos cuerpos de rodadura consisten en otro material que sus anillos de rodadura, estando los cuerpos de rodadura mencionados configurados a partir de un material no conductor eléctricamente y estando los anillos de rodadura configurados a partir de acero y estando prevista a ambos lados del rodamiento híbrido (2) mencionado en cada caso una junta laberíntica (7) provista de un revestimiento (6) aislante con al menos en un lado de la junta laberíntica (7) al menos en la zona de los contornos de laberinto, estando prevista la parte de junta laberíntica (5) no rotatoria con un revestimiento aislante (6) que está configurado en forma de un disco anular.

Description

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DESCRIPCION
Junta laberíntica para máquinas trifásicas
La presente invención se refiere a máquinas eléctricas con un árbol montado de manera giratoria en una carcasa y una junta laberíntica con contornos de laberinto que se engranan entre sí para sellar la carcasa con respecto al árbol.
El documento DE202012000841 U1 se considera el estado de la técnica más próximo que muestra una máquina sincrónica excitada de manera extraña en la que está prevista entre los cepillos de carbón y un cojinete de árbol una junta laberíntica con superficies eléctricamente aislantes para eliminar líneas de fuga eléctricamente conductoras. Máquinas eléctricas adicionales son conocidas, por ejemplo, por los documentos DE 198 04 208 A1, WO 2007/034305 A1 y EP 0 917 274 A1.
En el caso de máquinas trifásicas tales como, por ejemplo, generadores sincrónicos, motores asincrónicos y similares, un problema conocido consiste en el hecho de que se producen tensiones de árbol o corrientes de cojinete, pudiendo tener corrientes de árbol o tensiones de árbol de este tipo diferentes causas tales como, por ejemplo, cargas electroestáticas del árbol de generador, campos eléctricos exteriores que acoplan tensiones de árbol o corrientes de árbol de manera capacitiva al árbol de generador, o asimetrías magnéticas del entorno de árbol.
A este respecto, la formación de circuitos eléctricos no controlados puede conducir a que se dañen componentes incluidos en este circuito eléctrico por el efecto de corriente y electroerosión. Para contrarrestar esta problemática ya se propusieron diferentes medidas. Por ejemplo, con cojinetes aislados no siempre se puede conseguir el efecto deseado, en particular en el caso de máquinas grandes y frecuencias elevadas, debido a la capa aislante relativamente delgada sobre el anillo del cojinete cuyo grosor está situado habitualmente en el intervalo de micrómetros, ya que, debido al efecto de condensador, corrientes capacitivas pueden puentear el aislamiento de cojinete.
En el caso de máquinas sincrónicas se emplean a menudo pantallas de cojinete aisladas o asientos de cojinete aislados, realizándose una separación galvánica del anillo exterior del cojinete con respecto a la carcasa mediante una determinada disposición de piezas de aislamiento tales como tornillos, casquillos y similares, sellándose el árbol en este caso habitualmente por ambos lados con juntas deslizantes.
Un remedio puede consistir en cojinetes híbridos en los que los anillos de rodadura se fabrican a partir de acero y los cuerpos de rodadura se fabrican a partir de cerámica. En particular en el caso de utilizar bolas como cuerpos de rodadura, la distancia entre los anillos de rodadura es relativamente grande, de modo que se puede conseguir un aislamiento bueno, pudiendo sellarse en este caso el árbol habitualmente con juntas laberínticas.
Medidas adicionales para reducir o suprimir corrientes de árbol son conocidas por los documentos DE 35 11 755 A1 o DE 197 42 622 A1.
Sin embargo, en el caso de condiciones de entorno contaminadas, las medidas empleadas hasta el momento a veces no son suficientes. En particular en conexión con polvo eléctricamente conductor o también en el caso de tolerancias de fabricación desfavorables se pueden producir puentes conductores de corriente en la zona de las juntas de árbol.
La presente invención se basa en el objetivo de crear una máquina eléctrica mejorada y una junta laberíntica mejorada del tipo mencionado al inicio que eviten los inconvenientes del estado de la técnica y perfeccionen de manera ventajosa este último. En particular, corrientes de árbol en la zona de la junta de árbol en máquinas trifásicas, en particular generadores sincrónicos, cuyo árbol está separado galvánicamente mediante cojinetes aislados con respecto a la carcasa, también se deben suprimir de manera segura en el caso de un uso en condiciones de entorno contaminadas sin crear para ello estructuras complicadas.
De acuerdo con la invención, el objetivo mencionado se consigue mediante una máquina eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1. Configuraciones ventajosas de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.
Por tanto, se propone neutralizar puentes eléctricamente conductores, que se pueden producir en particular en la zona de los contornos de laberinto, mediante un aislamiento de la junta laberíntica, de modo que puentes eléctricamente conductores de este tipo siguen produciéndose, por ejemplo, mediante polvo conductor, pero ya no pueden transmitir corriente o, expresado de manera más exacta, ya no se alimentan con corriente y ya no pueden descargar corriente. De acuerdo con la invención, al menos un lado de la junta laberíntica está provisto al menos en la zona de los contornos de laberinto con un revestimiento aislante. Si se produce un puente eléctricamente conductor debido a contaminación en la zona de los contornos de laberinto, aun así, no se puede transmitir corriente de una parte de junta laberíntica a la otra parte de junta laberíntica.
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En un perfeccionamiento ventajoso de la invención, ambos lados de la junta laberíntica pueden estar provistos de un revestimiento aislante de este tipo al menos en la zona de los contornos de laberinto. A este respecto, de manera ventajosa, el revestimiento aislante mencionado no solo puede estar aplicado en la zona de los contornos de laberinto, sino que también puede estar previsto por toda la superficie al menos de los lados dirigidos unos a otros de las partes de junta laberíntica.
Un revestimiento aislante de este tipo puede estar fabricado a partir de un plástico adecuado con el que pueden estar revestidas las partes de junta laberíntica.
A este respecto, como perfeccionamiento de la invención, al menos una de las partes de junta laberíntica, que tiene uno de los contornos de laberinto mencionados, también puede estar fabricada completamente a partir de un material aislante, en particular a partir de plástico, de modo que no solo la superficie de la parte de junta laberíntica está revestida de manera aislante, sino que también la parte de junta laberíntica está configurada de manera aislante en la sección transversal o el material macizo está configurado de manera aislante. Mediante una configuración de este tipo que consiste fundamentalmente de manera completa por material aislante de la parte de junta laberíntica se puede mantener el efecto aislante deseado durante un período prolongado, aunque se produzca un desgaste en la superficie de la junta laberíntica, por ejemplo, debido a contaminación.
Como perfeccionamiento de la invención, ambas mitades de la junta laberíntica pueden estar fabricadas en cada caso a partir de un material aislante, en particular plástico.
El árbol a sellar por la junta laberíntica mencionada con respecto a la carcasa está montado de manera giratoria en la carcasa mencionada mediante al menos un rodamiento híbrido cuyos cuerpos de rodadura son de otro material que sus anillos de rodadura. En particular, los anillos de rodadura pueden estar fabricados a partir de acero y los cuerpos de rodadura, por ejemplo, bolas, pueden estar fabricados a partir de cerámica. Mediante el uso de un rodamiento híbrido de este tipo se puede suprimir la propagación de corrientes de árbol también en la zona del cojinete de árbol.
De acuerdo con la invención está prevista a ambos lados del cojinete híbrido mencionado en cada caso una junta laberíntica con un revestimiento aislante y a partir de material aislante.
La junta laberíntica mencionada se puede emplear de manera ventajosa en diferentes máquinas trifásicas cuyo árbol está separado galvánicamente mediante cojinetes aislados con respecto a la carcasa. Especialmente ventajoso puede ser el uso de la junta laberíntica mencionada en el caso de generados sincrónicos.
A continuación, la invención se explica en más detalle mediante un ejemplo de realización preferido y dibujos asociados. En los dibujos muestran:
La figura 1: una representación por fragmentos del montaje de un árbol de una máquina trifásica con respecto a una parte de carcasa de la máquina trifásica, en la que un rodamiento, que apoya de manera giratoria el árbol en la carcasa, está rodeado por ambos lados por juntas laberínticas.
Tal como muestra la figura 1, el árbol (1) de la máquina trifásica, por ejemplo, un generador sincrónico o un motor asincrónico, puede estar montado de manera giratoria en una parte de carcasa (3) de la máquina trifásica mediante un rodamiento (2), por ejemplo, en forma de un cojinete de bolas.
De manera ventajosa, el rodamiento (2) mencionado puede estar configurado como cojinete híbrido cuyos cuerpos de rodadura son de otro material que los anillos de rodadura del rodamiento, estando los cuerpos de rodadura mencionados configurados a partir de un material no conductor eléctricamente, en particular cerámica. A este respecto, los anillos de rodadura están fabricados a partir de acero de una manera conocida en sí.
Para sellar la carcasa (3) con respecto al árbol (1) rotatorio puede estar prevista a ambos lados del rodamiento (2) mencionado en cada caso una junta laberíntica (7) que en cada caso comprende una parte de junta laberíntica (4) rotatoria que está fijada sobre el árbol (1) y una parte de junta laberíntica (5) no rotatoria que está fijada en la parte de carcasa (3). La parte de junta laberíntica (4) rotatoria puede estar asentada a este respecto sobre una superficie circundante del árbol (1), mientras que la parte de junta laberíntica (5) no rotatoria puede estar fijada, por ejemplo, atornillada, en el lado frontal en la parte de carcasa (3).
Las dos partes de junta laberíntica (4) y (5) comprenden en cada caso contornos de laberinto (8) que se engranan entre sí y definen una hendidura en forma de laberinto entre sí. Por ejemplo, los contornos de laberinto (8) mencionados pueden comprender perfiles de ranura y alma anulares que se engranan a modo de peine entre sí.
Tal como muestra la figura 1, al menos una de las partes de junta laberíntica (4) y (5), por ejemplo, la parte de junta laberíntica (5) no rotatoria, puede estar provista de un revestimiento aislante (6) que está previsto al menos en la zona del contorno de laberinto (8) y constituye el contorno de laberinto (8) mencionado. El revestimiento (6) aislante mencionado puede estar configurado, por ejemplo, en forma de un disco anular que puede estar colocado, por
ejemplo, fijado mediante enroscado, sobre el lado dirigido a la otra parte de junta laberíntica (4) de la respectiva parte de junta laberíntica (5).
De manera alternativa a la realización mostrada en la figura 1, la respectiva parte de junta laberíntica, o también 5 cada una de las dos partes de junta laberíntica (4) y (5), podría estar fabricada completamente a partir de material aislante, por ejemplo, plástico.

Claims (5)

  1. 5
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    REIVINDICACIONES NUEVAS
    1. Máquina eléctrica con un árbol (1) montado de manera giratoria en una carcasa (3) y una junta laberíntica (7) con al menos dos partes de junta (4, 5) que tienen contornos de laberinto (8) que se engranan entre sí para sellar la carcasa (3) con respecto al árbol (1), estando provisto al menos un lado de la junta laberíntica (7) al menos en la zona de los contornos de laberinto (8) de un revestimiento aislante (6), caracterizada por que el árbol (1) está montado en la carcasa (3) mediante al menos un rodamiento híbrido (2) cuyos cuerpos de rodadura consisten en otro material que sus anillos de rodadura, estando los cuerpos de rodadura mencionados configurados a partir de un material no conductor eléctricamente y estando los anillos de rodadura configurados a partir de acero y estando prevista a ambos lados del rodamiento híbrido (2) mencionado en cada caso una junta laberíntica (7) provista de un revestimiento (6) aislante con al menos en un lado de la junta laberíntica (7) al menos en la zona de los contornos de laberinto, estando prevista la parte de junta laberíntica (5) no rotatoria con un revestimiento aislante (6) que está configurado en forma de un disco anular.
  2. 2. Máquina eléctrica de acuerdo con la reivindicación anterior, estando provistos ambos lados opuestos entre sí de la junta laberíntica (7) del revestimiento aislante (6) al menos en la zona del contorno de laberinto (8).
  3. 3. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, teniendo al menos una de las partes de junta laberíntica (4, 5), que tiene uno de los contornos de laberinto (8), fabricada completamente a partir de material aislante, en particular a partir de plástico, de modo que no solo la superficie de la parte de junta laberíntica (4, 5) está revestida de manera aislante, sino que también la parte de junta laberíntica (4, 5) está configurada de manera aislante en la sección transversal o el material macizo está configurado de manera aislante.
  4. 4. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, teniendo el rodamiento híbrido (2) cuerpos de rodadura de cerámica, preferiblemente bolas de rodadura de cerámica, y anillos de rodadura de acero.
  5. 5. Máquina eléctrica de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, estando configurada ésta como máquina trifásica, en particular generador sincrónico, cuyo árbol (1) está separado galvánicamente mediante cojinetes aislados con respecto a la carcasa (3).
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