ITBG970044A1 - Dispositivo di collegamento di alberi rotanti azionati da motori elettrici mediante concatenamento di flussi magnetici e mediante - Google Patents

Description

Descrizione di un’invenzione industriale

DESCRIZIONE

Questa invenzione si riferisce ad un dispositivo di collegamento di alberi rotanti azionati da motori elettrici mediante concatenamento di flussi magnetici e mediante regolazione elettronica deH’avviamento. Come è noto, esiste una pluralità di apparecchi nei quali un albero rotante debba penetrare verticalmente all’interno di un recipiente contenente dei liquidi. A titolo di esempio, sono citabili i frullatori, i miscelatori di liquidi o di creme alimentari, gli emulsionatori, i pastorizzatori. Per evitare l’adozione di guarnizioni o di tenute che striscino sull'albero rotante, e che pertanto avrebbero un’efficienza molto limitata nel tempo, in tali casi si adotta la soluzione illustrata schematicamente in fig. 1. In essa, un recipiente A contenente un liquido B è dotato di una torre tubolare C che si erge con una sua sommità D al di sopra di un livello E di un liquido B. All'interno della torre tubolare C ruota un albero F, supportato da cuscinetti G e movimentato da un motore elettrico M. Tale albero F è integrato da una struttura H preposta alla movimentazione di propaggini operative L (lame, palette, eccetera); si può da ciò capire che, il recipiente, acquisisce una conformazione anulare ed una ermeticità del suo fondo che non richiede guarnizioni.

Tale usuale soluzione è tuttavia molto costosa e riduce notevolmente la capacità del recipiente. Scopo della presente invenzione è quello di definire un dispositivo che consenta l'adozione di alberi rotanti azionati da motori elettrici ed operanti all'interno di contenitori di liquidi che non debbano essere dotati di torri per il loro supporto. Altro scopo è quello di definire un collegamento della parte di albero operante ali'interno del contenitore con quella operante all'esterno del serbatoio senza dover forare il fondo del recipiente, onde consentire un impiego anche in serbatoio sotto pressione. Questi ed altri scopi appariranno come raggiunti dalla lettura della descrizione dettagliata seguente, illustrante un dispositivo di collegamento di alberi rotanti azionati da motori elettrici avente la particolarità di sfruttare un concatenamento di flusso complementare di due magneti permanenti discoidali mediante regolazione della coppia meccanica da trasmettersi dalla flangia magnetica motrice alla flangia condotta che è attuata da un controllo elettronico dell’incremento della velocità del motore elettrico dalla sua velocità nulla alla velocità di regime, detto collegamento consentendo l’attivazione di mezzi meccanici immersi in dei liquidi posti in recipienti privi di foro di fondo per il passaggio dell’albero motore azionante detti mezzi meccanici. L'invenzione è illustrata, a titolo puramente indicativo dalle allegate tavole di disegno in cui:

- la fig. 2 mostra schematicamente un contenitore di liquidi, assoggettati a trattamenti richiedenti la rotazione di un albero ed un giunto a concatenamento magnetico che consente la rotazione di tale albero, mediante un motore elettrico esterno azionato elettronicamente;

- la fig. 3 mostra uno schema a blocchi illustrativo di una modalità di regolazione elettronica della velocità del motore elettrico della macchina;

- la fig. 4 mostra tre tipi di onda teorica frazionata della corrente elettrica di alimentazione determinanti a tre velocità derivabili da uno stesso motore;

- la fig. 5 mostra un grafico espressivo della variabilità della coppia meccanica erogata dal motore elettrico corrispondentemente alle parzializzazioni di fase di cui alla fig. 4;

- la fig. 6 mostra uno schema a blocchi illustrativo di una modalità di regolazione della velocità angolare del motore elettrico mediante variazioni elettroniche della frequenza dell’onda della corrente di alimentazione;

- la fig. 7 mostra tre onde della corrente di alimentazione del motore elettrico aventi frequenze progressivamente minori, per realizzare velocità minori;

- la fig. 8 mostra un grafico espressivo della sostanziale costanza della coppia meccanica nonostante le differenti variazioni della velocità angolare del motore determinate dalle variazioni di frequenza.

Con riferimento alla sopra citata fig. 2, un recipiente 1 è preposto a contenere dei lìquidi 2 preposti ad essere trattati con mezzi meccanici 3 rotanti mediante un albero 4. Tali mezzi meccanici possono essere dei tipi più disparati: lame per tritatutto, lame di frullatore, palette di agitatori, giranti di centrifughe, eccetera. Tale albero è supportato girevolmente mediante usuali cuscinetti che siano idonei a resistere, oltre che a spinte radiali, anche a spinte assiali. Sull’estremità inferiore dell’albero 4 è infatti presente un magnete permanente 6, di forma di flangia discoidale, che ha il suo flusso magnetico concatenato con un altro magnete permanente 7 collocato in posizione sottostante ed esterna. Anche tale magnete esterno 7 è a forma dì flangia discoidale; esso è integrato in una flangia fissata con tecnica nota su un albero 8 di un motore elettrico 9. Le facce di tali due magneti 6 e 7 sono a polarità complementari Nord-Sud ed esercitano pertanto reciprocamente una forza attrattiva che grava essenzialmente sui citati cuscinetti 5. I due magneti 6 e 7 non sono a contatto tra essi, bensì sono mantenuti distanziati dai loro supporti girevoli, per consentire l’interposizione tra essi dello spessore di un fondo 10 del recipiente 1. Tale fondo va realizzato preferibilmente in idoneo materiale dotato di permeabilità magnetica, per esempio: acciaio inox, alluminio, rame, plastica. Più tale spessore del fondo è esiguo, più i due magneti 6 e 7 sono vicini e più risultano concatenati in modo forte da un flusso magnetico 11. Tale concatenamento opera come se fosse una chiavetta meccanica sporgente da inserirsi in una sede coniugata di un elemento condotto; nel senso che il loro accoppiamento, o impegno della chiavetta sporgente nella sede dell’elemento condotto, può avvenire solo a parti ferme, oppure mobili relativamente a bassissima velocità. Si ha infatti che ponendo in moto il motore elettrico 9 in un modo normale, il magnete esterno 7 calettato sul suo albero 8 non riesce a trascinare il magnete 6, giacché la elevata velocità di rotazione del magnete esterno 7 impedisce il concatenamento del flusso 11 con il magnete interno 6. In altri termini, quando le accelerazioni che il magnete esterno 7 dovrebbe trasmettere al magnete interno richiedono l'applicazione su di questo di una forza che è maggiore di quella offerta dal concatenamento del flusso magnetico, detta accelerazione non può essere trasmessa, e pertanto il magnete 7 gira mentre il magnete 6 rimane fermo. Se invece la velocità del magnete esterno 7 aumenta dal valore zero in un modo graduale o lento, si ha che aumenta per trascinamento dovuto al concatenamento del flusso magnetico anche la velocità del magnete 6. Con tale aumento graduale della velocità del motore 9 si può far giungere alla normale velocità massima del motore anche il magnete condotto 6: ovvero si possono far operare i citati mezzi meccanici 3 alla velocità voluta raggiungendo vantaggiosamente lo scopo prefissato di avere il recipiente 1 privo di fori e privo di torri. Va infatti rilevato che, pur potendo aumentare la forza di vincolo magnetico tra le due parti mediante aumento della intrinseca intensità di campo dei singoli magneti, tale soluzione non è conveniente perchè precaricherebbe con spinte assiali esagerate i cuscinetti di supporto e determinerebbe pertanto o ingombri e costi maggiori o durata dei cuscinetti inferiori. Si può dunque comprendere che tale possibilità di collegare i due alberi rotanti 4 e 8 è resa vantaggiosamente possibile solo da un avviamento del motore elettrico 9 che sia adeguatamente graduale. Per ottenere tale gradualità deH’avviamento si agisce sul motore 9 con un azionamento elettronico. Nella fig. 3 è illustrato uno schema a blocchi di un azionamento basato sulla parzializzazione dell’onda della corrente nel modo illustrato nella fig. 4. Nel citato schema a blocchi, con 12 è indicato il programma o comando di incremento della velocità; con 13 è indicato un rilevatore di “zero” dell'onda della corrente di rete; con 14 è indicato un micro-controllore; con 15 è indicato un TRIAC; con 16 il motore elettrico da pilotare. Osservando le parti di onda elettrica illustrate dai grafici 17, 18, 19 si ha che l’onda intera 17 consente teoricamente la velocità massima; la semi-onda 18 consente una velocità ridotta del 50%; il pezzetto di onda 19 consente una velocità che è indicativamente il 10% di quella massima. Con tale tipo di azionamento elettronico a parzializzazione di fase si ha una coppia disponibile che aumenta con la velocità di rotazione del motore e che ha l’andamento espresso dalla fig. 5. Nella fig. 6 si ha invece un altro tipo di azionamento del motore elettrico 9, inteso del tipo asincrono. Tale azionamento è basato su un’alimentazione con frequenza dell’onda elettrica che è resa variabile mediante un INVERTER alimentato dalla rete 21 e comandato da un programma che stabilisce la velocità richiesta al motore 22. Mediante tale processo si possono creare onde della corrente di alimentazione che, da una frequenza 23 di rete corrispondente alla velocità massima del motore, possono diventare di frequenza sempre più bassa, come indicato da 24 e 25, e creare così delle velocità di rotazione del motore che sono rispettivamente il 50% ed il 10% di quella massima. In questo tipo di azionamento a frequenza variabile si ha che la coppia erogata dal motore è sostanzialmente costante. E' sottinteso che tali percentuali hanno un valore puramente esemplificativo. Va anche precisato che i citati schemi delle figg. 3 e 6 sono attuabili con tecnologia notoria. Di essi il preferito è quello di fig. 3 per il suo basso costo.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo di collegamento di alberi rotanti azionati da motori elettrici caratterizzato dal fatto di sfruttare un concatenamento di flusso (11) complementare (Nord-Sud) di due magneti (7,6) permanenti discoidali mediante regolazione della coppia meccanica da trasmettersi dalla flangia magnetica motrice (7) alla flangia condotta (6) che è attuata da un controllo elettronico dell’incremento della velocità del motore elettrico (9) dalla sua velocità nulla alla velocità di regime, detto collegamento consentendo l'attivazione di mezzi meccanici (13) immersi in dei liquidi (2) posti in recipienti (1) privi di foro di fondo per il passaggio dell’albero motore (4-8) azionante detti mezzi meccanici (3).