PT1937980E - Rotor para uma máquina de fluxo e máquina de fluxo - Google Patents

Description

ΡΕ1937980 1 DESCRIÇÃO "ROTOR PARA UMA MÁQUINA DE FLUXO E MÁQUINA DE FLUXO" O invento diz respeito a um rotor de acordo com o conceito genérico da reivindicação 1 para uma máquina de fluxo, bem como a uma máquina de fluxo de acordo com o conceito genérico da reivindicação 11.

As máquinas de fluxo caracterizam-se por produzirem uma diferença de pressão no seio de um meio gasoso ou liquido ou por serem accionadas por uma diferença de pressão existente num tal meio. Para este efeito, estas máquinas de fluxo exibem em regra um rotor, o qual se encontra montado de modo a poder rodar no seio do meio gasoso ou líquido relativamente a um estator e, em virtude da sua forma ou estrutura, produz uma diferença de pressão ou converte a diferença de pressão existente no meio num movimento rotativo. Destas máquinas de fluxo fazem parte sobretudo a maioria dos tipos de bombas, compressores, turbomáquinas, turbinas ou conversores da energia eólica, os quais dispõem de rotores sob as mais variadas formas de execução e se encontram geralmente montados de modo a poderem rodar num receptáculo que funciona como estator.

Uma máquina de fluxo configurada como bomba foi dada a conhecer em DD 293 181 A5 e exibe um rotor de forma 2 ΡΕ1937980 cilíndrica ou cónica excentricamente montado num receptácu-lo da bomba. Este rotor encontra-se acoplado a um motor de accionamento dando forma quando da sua rotação a uma câmara de bombeamento em forma de foice que revolve, a qual transporta um líquido que consiste preferencialmente num óleo desde um orifício de entrada até a um orifício de saída. No decurso da rotação, esta bomba baseada no princípio hidrodinâmico produz na câmara em forma de foice que revolve uma cunha de óleo, pelo que se verifica um aumento de pressão na câmara da bomba, em resultado do qual o óleo é impulsionado desde um orifício de entrada até a um orifício de saída. Este rotor possui uma superfície lateral externa curva relativamente lisa, a qual produz o aumento de pressão no líquido exclusivamente em virtude da sua trajectória de rotação excêntrica. Aliás, e porque a sua superfície lateral não é estruturada, um tal rotor excentricamente montado no interior de um receptáculo cilíndrico é muitíssimo pouco adequado no caso de a câmara da bomba conter um meio gasoso .

Em DE 103 19 003 Al, contudo, foi dado a conhecer um rotor componente de um conversor de energia eólica mediante o qual a energia eólica é transformada em energia eléctrica. Este rotor é composto por um veio motor montado num estator, veio motor esse no qual, a distâncias correspondentes a ângulos idênticos, foram montadas as pás do rotor que se projectam para fora, à maneira de uma gola quando consideradas no seu conjunto. Estas pás do rotor são configuradas como aerofólio simétrico de uma asa de avião, 3 ΡΕ1937980 o qual possui segundo a direcção de fluxo uma superfície externa cilíndrica, apresentando-se em consequência como elevação convexa que converge no sentido posterior, formando um ângulo agudo. As referidas pás do rotor encontram-se orientadas segundo a direcção do vento de modo a que o ar que passa rasante às mesmas, enquanto meio gasoso sujeito à equação de Bernouilli que é, dê origem a uma diferença de pressão que põe em movimento de rotação o rotor apoiado no estator. Uma vez que uma tal asa dá origem na aresta que converge num ângulo agudo a uma turbulência in-desejada, o perfil da asa foi provido de reentrâncias transversais à direcção do vento. Deste modo, o lado superior fica sujeito a uma pressão menor do que aquela a que se encontra sujeito o lado inferior, o que conduz a uma elevação adicional, permitindo reduzir a produção de turbulência, permitindo que a conversão de energia seja realizada de um modo mais eficiente. Contudo, um tal rotor foi concebido para ser utilizado exclusivamente em meios gasosos, nomeadamente ar, sendo quase impraticável a sua utilização em meios líquidos em virtude do grande comprimento das suas pás e do consequente diâmetro considerável do seu receptáculo.

Em DE 42 23 965 Al foi, contudo, dado a conhecer um rotor de uma turbomáquina, considerado como o rotor da técnica anterior com mais afinidade com o presente rotor, em que, num veio motor apoiado se encontra montado pelo menos um disco de suporte, cuja superfície lateral externa cilíndrica foi provida de pás curtas que se projectam para 4 ΡΕ1937980 fora, dando conjuntamente forma a uma gola, o qual roda no seio de um meio gasoso. 0 referido rotor encontra-se montado no receptáculo do estator, sendo accionado pelo veio motor de modo a que adquirir uma velocidade de rotação elevada. 0 referido meio gasoso é pressionado desde um oriicio de entrada com um elevado efeito compressor até um orifício de saída. Um tal rotor de uma turbomáquina não é, aliás, adequado no caso de meios serem líquidos, uma vez que estes não são compressíveis, pelo que as pás, cuja espessura é reduzida, se danificam facilmente.

Em DE 197 19 692 Al foi dada a conhecer um bomba de rotor provida de um rotor internamente dentado cuja forma de execução é particularmente robusta. A referida bomba é composta por uma receptáculo no interior do qual se encontra montado um anel excêntrico rotativo, no interior do qual se encontram por sua vez montados de modo a poderem rodar um impulsor externo e um impulsor interno. 0 referido impulsor interno constitui um rotor interno cuja superfície lateral externa se encontra provida de uma multiplicidade de dentes, o qual se encontra montado de modo a poder rodar no interior do rotor externo. A superfície lateral interna deste rotor externo, a qual é igualmente provida de dentes dirigidos para o interior, envolve o rotor interno. Tanto os referidos dentes internos como os referidos dentes externos se estendem ao longo da totalidade do comprimento das respectivas superfícies laterais, sendo essencialmente constituídos por uma elevação convexa simétrica, tendo-se que a superfície lateral externa do rotor interno exibe 5 ΡΕ1937980 seis elevações convexas e a superfície lateral interna do rotor externo exibe sete elevações convexas. A cavidade interna deste rotor externo encontra-se ligada quer a um orifício de entrada, quer a um orifício de saída, orifícios estes que se encontram localizados em lados opostos. Em resultado do movimento de rotação do rotor interno ocorre também um movimento de rotação do rotor externo no interior anel excêntrico, em resultado do qual se forma uma série de câmaras de volume variável entre os dentes dos rotores interno e externo. Em consequência, um fluido contido nestas câmaras é aspirado para as câmaras que se expandem e expulso das câmaras que encolhem. Como fluido foi previsto neste caso um líquido hidráulico que é pressionado desde o orifício de entrada até ao orifício de saída em consequência das diferenças de pressão deste modo produzidas. Uma vez que um rotor deste tipo é composto por pelo menos duas partes dentadas dispostas coaxialmente, partes essas que, adicionalmente, têm de exibir um número diferente de dentes, e que estes dentes só engatam uns nos outros com um ajuste perfeito quando executados de forma rigorosíssima, um tal sistema de rotores revela-se muito dispendioso no que toca ao seu fabrico, além de ser provido de um conjunto de componentes sujeitos a atrito e portanto a desgaste.

Ao invento subjazia portanto a tarefa de disponi-bilizar um rotor universalmente aplicável em máquinas de fluxo estruturalmente muito diversas, o qual fosse robusto e quase isento de manutenção, além de simples de fabricar. 6 ΡΕ1937980

Este objectivo foi alcançado de acordo com o invento por via dos objectos das reivindicações 1 e 11. Aperfeiçoamentos e formas vantajosas de execução do invento são apresentados nas reivindicações dependentes. 0 invento possui a vantagem de, em virtude do perfil em aerofólio de que é provida uma das superfícies laterais do rotor e em consequência do efeito de Bernouilli suscitado pelo movimento do rotor ou pelo fluxo de um meio gasoso ou líquido, ser produzido um efeito de baixa pressão no lado superior do aerofólio, pelo que um rotor deste tipo pode ser utilizado em máquinas de fluxo destinadas a meios quer líquidos, quer gasosos. Uma vez que o efeito de pressão ou de sucção não é produzido em consequência da formação de câmaras vedantes que revolvem, estes rotores permitem vantajosamente transportar também meios em que se encontram misturados sólidos, pelo que são também adequados ao transporte de materiais em bruto ou de dispersões.

Em virtude de o perfil em aerofólio ser propício ao fluxo, o invento possui simultaneamente a vantagem de somente ocorrer uma ligeira formação de turbulência no meio utilizado e de, à excepção dos elementos de apoio, não se verificar qualquer contacto com um estator ou outros componentes do rotor, pelo que máquinas de fluxo equipadas com um rotor deste tipo produzem um grau de ruído particularmente baixo no decurso do seu funcionamento, além de quase não envolverem perdas de fluxo ou perdas por fricção (per-das de pressão). Uma vez que o interior do rotor de acordo 7 PE1937980 com o invento é oco, e que a diferença de pressão é produzida simplesmente por intermédio de uma zona pouco inclinada do perfil em aerofólio de que é provida uma das suas superfícies laterais, o referido rotor pode ser fabricado de forma a que o seu peso seja particularmente reduzido, pelo que também só é preciso acelerar massas diminutas, o que, conjugado ainda com o atrito reduzido e a fraca turbulência do fluxo, tem o resultado conjunto vantajoso de permitir obter uma máquina de fluxo com um grau de eficiência elevado.

Em virtude da massa diminuta do rotor e da sua configuração maioritariamente simétrica bem como da rotação centrada, o efeito das forças centrífugas é também reduzido, pelo que um rotor deste tipo pode vantajosamente ser posto a funcionar com uma elevada velocidade de rotação. Em consequência, também podem ser produzidas diferenças de pressão elevadas com velocidades de fluxo elevadas, pelo que podem em simultâneo ser vantajosamente alcançadas capacidades elevadas de transporte do meio gasoso ou líquido previsto, ou dos sólidos nele contidos.

Uma vez que a diferença de pressão passível de ser produzida com um tal rotor perfilado de acordo com o invento aumenta quase na proporção directa da velocidade de rotação, praticamente não podem ocorrer oscilações de pressão ou volume no caso de esta se manter constante. Em virtude da presença do perfil em aerofólio sobre a superfície lateral produz-se uma diferença de pressão sempre que o ΡΕ1937980 rotor tenha sido accionado, a qual é independente da pressão envolvente do meio transportado, pelo que, vantajosamente, o rotor permite ainda transportar meios gasosos com uma densidade elevada ou bombear líquidos situados a grande profundidade até à superfície com recurso a uma pressão estática.

Quando em funcionamento, uma máquina de fluxo equipada com um rotor de acordo com o invento não só pode ser utilizada para o transporte ou para a produção de pressão, como também é útil, caso seja alimentada no sentido do fluxo com um meio sujeito a pressão, para, vantajosamente, produzir energia, por exemplo corrente eléctrica, a partir de energia hidráulica ou eólica.

Numa configuração em várias secções do rotor de acordo com o presente invento e da máquina de fluxo equipada com o mesmo, as pressões obtidas podem ser vantajosamente mais altas no caso de as secções serem axiais e o caudal se manter constante, ou os caudais transportados podem ser mais elevados no caso de as secções serem coaxiais, o que resulta numa elevação da superfície do perfil, e a diferença de pressão se manter constante. 0 invento pode ser descrito em mais pormenor com recurso a um exemplo de execução representado nos desenhos anexos. Nestes são mostrados:

Figura 1: em perspectiva, uma bomba com um rotor com uma 9 ΡΕ1937980 única secção:

Figura 2: uma vista frontal da bomba com o respectivo rotor ;

Figura 3: uma vista superior da bomba com o respectivo rotor ;

Figura 4: anel de lamelas de um impulsor destinado ao rotor da bomba;

Figura 5: a disposição dos elementos lamelares de um impulsor destinado ao rotor da bomba;

Figura 6: um corte através de uma bomba com um rotor composto por múltiplas secções;

Figura 7: um corte através de uma turbina.

Na Figura 1 encontra-se representada em perspec-tiva, e a título de máquina de fluxo, uma bomba 1 que inclui, a título de rotor da bomba, um rotor 2 oco composto por uma única secção o qual exibe sobre uma superfície lateral externa 4 nove elementos com um perfil em aerofólio 3 entre os quais se foram providenciados orifícios de passagem 5 para a cavidade interior 6.

No que respeita à bomba 1 representada, trata-se de uma forma de execução da mesma que trabalha preferen- 10 PE1937980 cialmente com água enquanto meio líquido. A bomba 1 compõe-se essencialmente de um receptáculo 7 estacionário, que funciona como estator, no interior do qual se encontra montado o rotor 2 da bomba. O rotor encontra-se montado de modo a poder rodar em dois apoios 8 de que é provido o receptáculo 7 e exibe no seu centro um veio motor 9 acoplado a um motor de accionamento que não se encontra representado na figura. O receptáculo 7 possui uma configuração essencialmente cilíndrica e exibe na sua superfície lateral externa um orifício de saída 11 destinado à evacuação da água que se pretende bombear. Na sua superfície frontal esquerda ou na porção esquerda da sua superfície lateral, o receptáculo 7 foi provido de um orifício de entrada 10 ligado a uma conduta de alimentação, que também não se encontra representada na figura, para permitir que a água que se pretende bombear seja admitida na cavidade 6. O orifício de entrada 10 encontra-se ligado à cavidade 6, dando forma em conjunto com esta a uma câmara de admissão 12. Com uma bomba 1 deste tipo é em princípio possível transportar todos os meios líquidos tais como, por exemplo, água, óleo, etc., mas também todos os líquidos que se encontrem em mistura com sólidos, tais como, por exemplo, dispersões.

Na Figura 2 encontra-se representada uma vista frontal da bomba 1 precedentemente descrita, sendo nela também individualmente visíveis a disposição e a configuração do rotor 2. Este rotor 2 é essencialmente composto por um impulsor 20 cilíndrico que exibe no seu interior uma cavidade 6, constituinte, no caso da bomba 1 representada, 11 ΡΕ1937980 de uma câmara de admissão 12. Sobre a superfície lateral externa 4 do rotor 2 foram montadas em torno da mesma 9 elevações convexas 3 distribuídas de modo a corresponderem a secções angulares idênticas, as quais formam um perfil em aerofólio axialmente disposto sobre a superfície lateral tangencial externa 4 do rotor 2. Uma vez que o rotor 2 exibe sobre a sua superfície lateral tangencial externa 4 diversos elementos do perfil em aerofólio 3, os quais dão origem, quando de uma rotação e de acordo com o efeito de Bernouilli, a uma zona de baixa pressão, mesmo no caso de meios gasosos tais como, por exemplo ar, tem-se que o referido rotor permite transportar, condensar ou aspirar todos os meios gasosos e ainda meios gasosos misturados com materiais em bruto.

Na zona terminal do perfil em aerofólio 3 foram providenciados orifícios de passagem 5 para a cavidade 6 interiormente localizada ou para a câmara de admissão 12 da bomba 1 onde se encontra o meio que se pretende bombear, por exemplo água. A configuração axial da bomba 1 encontra-se individualmente representada na Figura 3, numa vista superior. Desta Figura 3 pode depreender-se que, segundo a direcção axial, o rotor 2 exibe uma estrutura lamelar. Por causa do perfil em aerofólio 3, estas lamelas foram obtidas a partir de chapas metálicas planas mediante corte ou punção com recurso a laser. 0 rotor 2 compõe-se então essencialmente de anéis de lamelas 13 e de um conjunto de elementos lamelares 14 constituintes do impulsor 20. 12 ΡΕ1937980

Os anéis de lamelas 13 encontram-se representados em mais pormenor na Figura 4 e os elementos lamelares 14, constituintes, enquanto pilha de lamelas axialmente disposta, do impulsor 20 dotado de superfícies laterais tangenciais externas 4, encontram-se representados em mais pormenor na Figura 45, respectivamente. O rotor 2 representado na Figura 3 compõe-se de três conjuntos de elementos lamelares 13 em cujas superfícies laterais externas se encontra fixado, em cada um dos três casos, um anel de lamelas 13. Este anel de lamelas 13 é preferencialmente fabricado a partir de uma chapa de aço plana protegida contra a corrosão por parte de liquidos contendo água ou a partir de uma chapa de aço inoxidável. Os elementos lamelares 14 são em geral fabricados no mesmo material que o anel de lamelas 13, material este que também pode consistir num outro metal, num plástico duro, num compósito de fibras sintéticas ou num material cerâmico. Cada anel de lamelas 13 exibe no seu interior um furo 23 com um diâmetro interno de, por exemplo, 250 mm e exibe um diâmetro externo mínimo de 360 mm. Cada um destes anéis de lamelas 13 exibe de preferência 9 sectores angulares idênticos com cerca de 40°, a porção da superfície lateral tangencial externa 4 correspondente a cada um dos quais exibe em cada um dos casos uma elevação convexa 19 que, quando considerada no sentido oposto ao da rotação, transita com uma inclinação decrescente para uma zona terminal 24 de pequeno declive, formando o perfil em aerofólio 3. A elevação 19 exibe face à extremidade terminal uma elevação de cerca de 45 mm, correspondendo o seu raio a cerca de 20 mm. A zona 24 do perfil, cujo declive 13 ΡΕ1937980 decresce quando considerado no sentido oposto ao sentido de rotação 18, exibe uma curvatura côncava a que corresponde um raio de 16 7 mm, estendendo-se por um comprimento de cerca de 70 mm. Assim sendo, e considerada em conjunto com a zona terminal 24 côncava descendentemente inclinada, a elevação convexa 19 reproduz sobre a superfície lateral 4 o perfil do aerofólio constituinte da asa de um avião. Este perfil em aerofólio 3 termina numa ponta 25 ligeiramente ascendente, a qual funciona como deflector ("spoiler" em inglês), impedindo em grande medida a aparecimento de turbulências junto à aresta serrilhada. À ponta 25 impeditiva do surgimento de turbulências segue-se, no sentido oposto ao sentido de rotação 18, uma superfície tangencial plana onde é minima a distância do perfil ao eixo de rotação 26, a qual se estende ao longo de um comprimento de cerca de 5 mm. Esta superfície plana delimita os orifícios de passagem 5 segundo a direcção axial, sendo com uma destas superfícies planas que termina cada um dos elementos do perfil em aerofólio 3 sobre a superfície lateral externa tangencial 4 do rotor 2. Cada um dos anéis de lamelas 13 é preferencialmente composto por perfis em aerofólio deste mesmo tipo, distribuídos de modo a corresponderem a sectores angulares idênticos do anel e dispostos a uma mesma distância do eixo de rotação 26.

Para levar a cabo a execução do rotor 2 da bomba representado foram montadas entre dois anéis de lamelas 13 externos três camadas de lamelas com nove elementos lamela- 14 ΡΕ1937980 res 14 cada uma, cujas arestas radiais externas exibem igualmente o perfil em aerofólio 3 que é exibido pelos anéis de lamelas 13. Para proceder à montagem de um impulsor 20 componente de um rotor 2, os elementos lamelares 14 individuais foram ligados ao anel de lamelas 13 ou a outro sistema de lamelas de modo a sobreporem-se e a ficarem alinhados entre si, constituindo deste modo um impulsor axial ou um componente de um impulsor axial que exibe na sua superfície lateral tangencial externa 4 um perfil em aerofólio 3 uniforme e axialmente orientado. Estes elementos lamelares 14 encontram-se contudo tangencialmente distanciados uns dos outros e ligados no seu conjunto aos anéis de lamelas 13, dando a distância entre os elementos lamelares forma a um orifício de passagem 5 através do qual o meio previsto é aspirado da cavidade 6 interiormente localizada para o exterior em virtude da baixa pressão manifestada ao longo do perfil em aerofólio de declive decrescente, a qual é resultado do efeito de Bernouilli.

Para que seja alcançada uma configuração propícia ao fluxo destes orifícios de passagem 5, os elementos lamelares 14 individuais foram providos de uma curvatura convexa 15 na sua parte posterior e de uma curvatura côncava 16 na sua parte anterior, o que viabiliza um fluxo substancialmente isento de turbulência. A curvatura convexa referida transita junto à aresta interior para uma curvatura igualmente côncava 17 que corresponde ao raio do furo 23 do anel de lamelas 13, raio esse que mede por exemplo 125 mm. Deste modo, o rotor 2 dá interiormente forma a uma 15 ΡΕ1937980 cavidade cilíndrica 6 constituinte de uma perfuração axial, a qual funciona como câmara de admissão 12.

Para que se pudesse proceder à fixação do impulsor 20 no veio motor 9 foi preferencialmente prevista a presença de elementos de ligação em forma de estrela, que não se encontram representados na figura, os quais, no que toca à sua possibilidade de rotação, se encontram rigidamente ligados ao veio motor 9 e de preferência também a pelo menos um dos anéis de lamelas 13. Numa outra forma de execução do invento, o perfil em aerofólio 3 pode, em alternativa, encontrar-se disposto sobre a superfície lateral tangencial interna, caso em que o rotor 2 exibe exteriormente uma superfície lateral 4 de secção circular, pelo que se inverte o sentido de fluxo e a câmara de evacuação 21 consiste na cavidade 6 do impulsor 20 ou do rotor 2.

Para pôr em funcionamento a bomba 1, o rotor 2 é accionado de modo a rodar com uma velocidade de rotação predeterminada no sentido de rotação 18, por forma a que, na superfície lateral exterior 4, a jusante da elevação 19 se o sentido de observação for o sentido de rotação 18, seja produzida em conformidade com o efeito de Bernouilli uma baixa pressão ou uma diferença de pressão relativamente ao meio gasoso ou líquido envolvente, o que conduz à aspiração do meio contido no espaço interior 6 onde a pressão é mais elevada para o exterior. Esta diferença de pressão depende essencialmente da velocidade de rotação ou da velocidade periférica do impulsor. A diferença de pressão au- 16 ΡΕ1937980 menta de modo aproximadamente linear até a turbulência produzida junto à aresta serrilhada ou outros elementos causadores de turbulência ser tão grande que dela resulta uma pressão contrária não negligenciável. Contudo, pode minorar-se este inconveniente mediante uma configuração vantajosa, em particular da aresta serrilhada, e na medida em que sejam providenciadas câmaras de admissão 12 e de evacuação 21, ambas de secção circular, de modo a que para velocidades de rotação de pelo menos 10 000 rotações por minuto ocorra um aumento linear da pressão.

Uma grande diferença de pressão permite também aumentar o caudal, o qual é no entanto limitado pelas secções transversais dos orifícios de passagem 5. O caudal também pode aliás ser aumentado mediante o aumento da superfície superior do perfil em aerofólio 3. No fundo, uma diferença de pressão pode desde logo ser produzida com recurso a um único perfil em aerofólio 3 na periferia do rotor 2 ou do impulsor 20. Para aumentar o caudal e melhorar o comportamento de fluxo foram aliás dispostos em círculo em torno da superfície lateral externa tangencial 4 do rotor nove perfis em aerofólio 3, embora possa ser executado um número de superfícies perfiladas maior ou menor do que nove. Um rotor 2 deste tipo provido de pelo menos um perfil em aerofólio 3 não tem de possuir uma forma cilíndrica, podendo igualmente apresentar uma superfície lateral externa 4 de forma esférica ou cónica, a qual também permite produzir uma diferença de pressão. Um rotor deste tipo também não requer a presença de câmaras de admissão 12 e de 17 ΡΕ1937980 evacuação 21 fechadas, uma vez que a existência de uma rotação no seio de um meio gasoso ou liquido é suficiente para, na ausência de receptáculo, produzir uma diferença de pressão, a que pode ser utilizada meramente com recurso a condutas de alimentação ou evacuação que somente têm de estar ligadas a uma das câmaras de admissão 12 ou de evacuação 21. A possibilidade de utilização da compensação da pressão é essencialmente determinada pela estrutura da máquina de fluxo. Assim, uma máquina de fluxo com uma câmara de admissão fechada e ligada a uma conduta pode ter sido configurada como máquina aspiradora, inclusive de meios gasosos, ou como aspirador de pó. Em contrapartida, um rotor 2 com uma câmara de evacuação 21 fechada pode ser vantajosamente utilizado para gerar uma velocidade de rotação quando na presença de uma diferença de pressão num meio envolvente, bem como para a produção de energia quando na presença de diferenças de pressão de água ou de ar.

Numa forma especial de execução do invento representada na Figura 6 encontram-se dispostos lados a lado vários impulsores 20 separados uns dos outros por câmaras de evacuação 21 separadas. Os quatro impulsores 20 representados encontram-se montados num veio motor 9 comum a todos, o qual se encontra apoiado em dois apoios 8 de que são providos o estator e o receptáculo. Todos os impulsores 20 são envolvidos por um receptáculo 7 composto por várias partes, o qual exibe três paredes divisórias 22, formando por conseguinte quatro câmaras de evacuação 21, em cada uma das quais se encontra montado de forma a poder rodar um impul- 18 ΡΕ1937980 sor 20 do mesmo tipo.

Cada um destes impulsores foi configurado como o impulsor 20 descrito com recurso às Figuras 1 a 5, sendo basicamente composto por nove perfis em aerofólio 3 dispostos sobre a parede lateral externa 4, entre os quais se situam orifícios de passagem 5 para a cavidade 6 interior. No primeiro impulsor 20 foi prevista a presença de um primeiro orificio de entrada 10 na zona exterior do recep-táculo 7, orificio esse que foi configurado como recorte circular constituinte de uma ligação à cavidade 6 do primeiro impulsor, a qual funciona como câmara de admissão 12. O meio gasoso ou liquido previsto é conduzido para este primeiro orificio de entrada 10, alcançando assim a primeira câmara de admissão 12 do primeiro rotor 20 configurada como cavidade 6. Se o rotor for accionado com uma determinada velocidade de rotação, produz-se junto ao perfil em aerofólio 3, na vizinhança do orifício de passagem 5, uma diferença de pressão em resultado da qual o meio é aspirado para o exterior, para a primeira câmara de evacuação 21 envolvente do impulsor 20. Consequentemente, produz-se nesta câmara de evacuação 21 um aumento de pressão que é exercido através do segundo orificio de entrada 27 sobre a cavidade ou câmara de admissão do segundo impulsor 28. A rotação deste segundo impulsor 28 produz por sua vez um aumento de pressão, pelo que o meio com uma pressão aumentada transita para uma segunda câmara de evacuação 29. Uma vez que na segunda câmara de evacuação também foi prevista a presença de um orifício de entrada no terceiro impulsor, 19 ΡΕ1937980 em cada uma das duas câmaras de evacuação subsequentes é produzido um novo aumento de pressão com o mesmo valor, pelo que uma bomba com quatro secções deste tipo conduz a um aumento de pressão quádruplo do alcançado com a bomba 1 com um único impulsor 20. Uma bomba com várias secções deste tipo pode, enquanto máquina de fluxo, ser equipada com uma multiplicidade de secções de aumento da pressão, pelo que é possivel, consoante a velocidade de rotação prevista, obter com recurso à mesma um aumento quase discricionário da pressão.

Uma bomba com várias secções deste tipo utilizada como máquina de fluxo também pode ser configurada de modo a exibir secções radiais. Para tal montam-se coaxialmente uns dentro dos outros diversos impulsores 20 de diâmetros externos variáveis, os quais são conjuntamente postos em rotação com recurso a um veio motor 9 comum. Com uma máquina de fluxo coaxialmente estruturada podem não só ser produzidas pressões elevadas como também caudais elevados, graças à superfície superior altamente eficaz dos perfis em aerofólio.

Na Figura 7 encontra-se representada uma outra forma especial de execução do invento, a qual consiste numa turbina de impulsão destinada de preferência a um meio líquido. Um rotor 2 composto por uma única secção sobre cuja superfície lateral externa foram dispostos perfis em aero-fólio 3 e providenciados orifícios de passagem 5 para uma cavidade 6, rotor esse que se encontra montado no interior 20 ΡΕ1937980 de um receptáculo 7 de forma cilíndrica. O receptáculo 7 possui numa das suas extremidades axiais um orifício de entrada 10 e na outra das suas extremidades axiais um orifício de saída 11 configurado como o gargalo de uma garrafa. O rotor 2 montado no receptáculo 7 é accionado por intermédio de um veio motor 9 que atravessa o seu orifício de entrada 10, através do qual se processa igualmente a alimentação do meio preferencialmente líquido, tal como água, por exemplo. Em consequência da rotação, a água é aspirada para o receptáculo envolvente que funciona como câmara de evacuação 21, pelo que se produz nesta uma pressão alta, com o resultado de a água ser evacuada para o meio ambiente através do orifício de saída 11 cuja configuração em forma de gargalo de garrafa é propícia ao fluxo. Consoante a velocidade de rotação e a secção transversal do orifício de saída 11, a água flui com uma determinada velocidade de saída para dentro da água parada envolvente, o que dá origem a efeito de retrocesso análogo ao que ocorre numa turbina. Por este meio é possível accionar veículos aquáticos ou ejectar líquidos sob pressão e de modo direccionado para dentro de meios análogos ou diversos.

Lisboa, 24 de Março de 2010

Claims (20)

1. PE1937980 1 REIVINDICAÇÕES 1. Rotor para uma máquina de fluxo, o qual roda no interior de um meio gasoso ou liquido e exibe sobre pelo menos uma das suas superfícies laterais (4) um perfil (3) dotado de pelo menos uma elevação convexa (19) para efeito da produção de uma diferença de pressão, em que a elevação convexa (19) foi configurada como um perfil em aerofólio (3) e em que o rotor (2) se encontra ligado a pelo menos uma câmara (12, 21) para a admissão ou evacuação do meio, caracterizado por o rotor (2) exibir no seu interior uma cavidade (6) e por, entre a cavidade (6) e a superfície lateral externa (4) e na vizinhança do perfil em aerofólio (3), ter sido prevista a presença de pelo menos um orifício de passagem (5).
2. 2. Rotor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir pelo menos um impulsor (20) e um veio motor (9), o qual, no que respeita à rotação, se encontra rigidamente ligado ligado ao impulsor e o qual se encontra apoiado de modo a poder rodar num estator (7).
3. 3. Rotor de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por o impulsor (20) exibir uma configuração essencialmente cilíndrica e incluir no seu interior uma cavidade (6) de forma cilíndrica, estando o perfil em aerofólio (3) disposto ou sobre a sua superfície lateral externa (4) ou sobre a sua superfície lateral interna. 2 ΡΕ1937980
4. 4. Rotor de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado por pelo menos um perfil em ae-rofólio (3) se encontrar disposto axial e tangencialmente sobre uma das superfícies laterais (4) do impulsor (20), exibindo este perfil em aerofólio (3) pelo menos uma elevação convexa (19) radial, a qual transita, quando considerada no sentido oposto ao sentido de rotação (18), para uma zona terminal (24) de declive decrescente cuja distância ao eixo de rotação (26) diminui no caso de a respectiva superfície lateral (4) ser exterior, aumentando no caso de a respectiva superfície lateral ser interior, zona terminal essa junto a cuja extremidade ou em cuja extremidade foi providenciado um orifício de passagem (5) para a cavidade interna (6) .
5. 5. Rotor de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o impulsor (20) ter sido fabricado a partir de um metal, um plástico, um compósito de fibra de vidro ou um material cerâmico.
6. 6. Rotor de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o impulsor (20) apresentar uma estrutura lamelar e ser composto por pelo menos um anel de lamelas (13) dotado de pelo menos um perfil em aerofólio (3) e por um sistema de lamelas composto por pelo menos um elemento lamelar (14) dotado de um perfil em aerofólio (3), os quais se encontram ligados um ao outro de modo a estarem axialmente alinhados, estando os elementos lamelares (14) tangencialmente afastados uns dos outros de distâncias tais 3 ΡΕ1937980 que assim seja dada forma a pelo menos um orifício de passagem (5) .
7. 7. Rotor de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a elevação convexa (19) descrever um sector de círculo com um raio determinado, transitando, quando considerada no sentido oposto ao sentido de rotação (18), para a zona terminal (24) de declive decrescente cujo contorno é rectilíneo ou ligeiramente convexo ou côncavo, na extremidade da qual foi providenciado o orifício de passagem (5).
8. 8. Rotor de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a zona terminal (24) de declive decrescente possuir uma configuração ligeiramente côncava e por a sua extremidade ter sido provida, a título de deflector, de uma ponta (25) que se projecta radialmente para fora formando uma aresta serrilhada.
9. 9. Rotor de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado por, segundo a direcção axial, o impulsor (20) ser composto por diversas secções, exibindo sucessivos componentes de impulsor (20, 28) alinhados segundo o eixo de rotação, a uma determinada distância uns dos outros, cada um dos quais funciona separadamente como impulsor (20, 28), estando contudo, no que respeita à rotação, rigidamente ligado aos restantes ou ao veio motor (9).
10. 10. Rotor de acordo com uma das reivindicações 1 4 PE1937980 8, caracterizado por, segundo a direcção radial, o impulsor (20) ser composto por diversas secções, exibindo diversos impulsores (20) com diâmetros diferenciados coaxialmente dispostos uns no interior dos outros de modo simétrico no que respeita ao eixo de rotação (26), os quais se encontram, no que respeita à rotação, rigidamente ligados uns aos outros ou ao veio motor (9).
11. 11. Máquina de fluxo provida de um rotor de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada por por exibir, a titulo de estator no qual se encontra montado o rotor, um receptáculo (7), o qual dá forma, ou por via de uma superfície lateral externa (4) do rotor e/ou por via de uma superfície lateral interna do mesmo, a pelo menos uma câmara (12, 21), na qual, quando da rotação, a pressão difere da do meio gasoso ou líquido envolvente.
12. 12. Máquina de fluxo de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por o receptáculo constituir, enquanto câmara (12, 21) para o interior da qual é conduzido o meio, uma câmara de admissão (12) e, enquanto câmara da qual é retirado o meio, uma câmara de evacuação (21).
13. 13. Máquina de fluxo de acordo com uma das reivindicações 11 ou 12, caracterizada por incluir pelo menos um rotor (2), cuja superfície lateral externa (4) é envolvida por uma parte do receptáculo (7), juntamente com a qual forma em torno do rotor (2) uma câmara de admissão (12) ou de evacuação (21) que exibe pelo menos um orifício 5 ΡΕ1937980 de entrada (10) e/ou um orifício de saída (11).
14. 14. Máquina de fluxo de acordo com uma das reivindicações 11 ou 12, caracterizada por incluir pelo menos um rotor (2), cuja cavidade interna (6) se encontra recoberta por pelo menos uma parte do receptáculo (7), dando forma, juntamente com a cavidade (6), a uma câmara de admissão (12) ou de evacuação (21) que exibe pelo menos um orifício de entrada (10) e/ou um orifício de saída (11).
15. 15. Máquina de fluxo de acordo com uma das reivindicações 11 a 14, caracterizada por incluir pelo menos uma câmara de admissão (12) e uma câmara de evacuação (21), cada uma das câmaras (12, 21) exibindo um orifício de entrada (10) ou um orifício de saída (11).
16. 16. Máquina de fluxo de acordo com uma das reivindicações 11 a 15, caracterizada por incluir pelo menos um rotor (2) cujo impulsor (20, 28) é, segundo a direcção axial, composto por várias secções, cujas superfícies laterais externas (4) se encontram cada uma envolvida por uma parte separada do receptáculo (7), a qual exibe em cada um dos casos um orifício de entrada (27) na secção subsequente, a qual que inclui um novo componente (28) do impulsor, ou um orifício de entrada (10) ou um orifício de saída (11) ·
17. 17. Máquina de fluxo de acordo com uma das reivindicações 11 a 15, caracterizada por incluir pelo menos 6 ΡΕ1937980 um rotor (2) cujo impulsor (20, 28) é, segundo a direcção radial, composto por várias secções, encontrando-se envolvido por uma parte de receptáculo (7) comum a todas as secções e/ou cujas cavidades (6) se encontram cobertas por pelo menos uma parte do receptáculo (7), sendo pelo menos uma destas partes de receptáculo (7) provida de um orificio de entrada (10) ou um orificio de saida (11).
18. 18. Máquina de fluxo de acordo com uma das reivindicações 11 a 17, caracterizada por ser configurada como turbina de impulsão e incluir pelo menos um rotor (2) provido de um impulsor (20), o qual se encontra envolvido por uma parte de receptáculo (7) cilíndrica e envolve, por sua vez, o rotor (2), e por exibir um orificio de entrada axial (10) através do qual é introduzido o meio gasoso ou fluido, além de um veio motor (9), bem como, na extremidade axialmente oposta, um orifício de saída (11) configurado como o gargalo de uma garrafa.
19. 19. Máquina de fluxo de acordo com uma das reivindicações 11 a 17, caracterizada por a mesma ser configurada como bomba, compressor, condensador, turbina, turbomá-quina ou neutralizador de pressão.
20. 20. Máquina de fluxo de acordo com uma das reivindicações 11 a 17, caracterizada por a mesma ser configurada de modo a produzir uma velocidade de rotação com recurso a um meio gasoso ou liquido e incluir pelo menos uma câmara de admissão (12) para o encaminhamento direccional 7 ΡΕ1937980 do meio gasoso ou líquido sujeito a pressão, a qual foi configurada de modo a que a direcção de fluxo esteja orientada no sentido da elevação convexa (19) do rotor (2) que se encontra montado de modo a poder rodar. Lisboa, 24 de Março de 2010 ΡΕ1937980 1/4

    ΡΕ1937980 2/4

    ΡΕ1937980 3/4 a

    ΡΕ1937980 4/4

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    1 ΡΕ1937980 DOCUMENTOS CITADOS NA DESCRIÇÃO Esta lista de documentos citados pelo requerente foi estabelecida exclusivamente para informação do leitor e não é parte integrante do documento de patente europeia. Foi organizada com o maior cuidado; o EPA não assume contudo qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões. Documentos de patente citados na descrição - DD 293181 A5 - DE 10319003 Al - DE 4223965 Al DE 19719692 Al