PT2145101E - Rolamento axial para um eixo, em particular para um eixo de uma turbina de água - Google Patents

Rolamento axial para um eixo, em particular para um eixo de uma turbina de água Download PDF

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Description

1
DESCRIÇÃO "ROLAMENTO AXIAL PARA UM EIXO, EM PARTICULAR PARA UM EIXO DE UMA TURBINA DE ÁGUA"' A presente invenção diz respeito a um rolamento axial para absorção de cargas axiais elevadas.
Rolamentos deste tipo são utilizados por exemplo em turbinas de água ou bombas com eixos verticais.
Um tal rolamento axial é descrito por exemplo na DE 26 26 609 C3. O rolamento compreende no sentido de fluxo axial como parte rotativa do eixo o anel de retenção, a manga e o anel de alinhamento e como componente de suporte um suporte de rolamento, os dispositivos de mola, o anel de rolamento bem como a estrutura de suporte. Para que durante a operação se possa ajustar em todos os suportes de rolamento uma película lubrificante entre o anel de alinhamento e os suportes de rolamento, os dispositivos de mola de apoio devem possibilitar a inclinação dos suportes de rolamento e compensar a tolerância de preparação e montagem através de flexibilidade axial. Para assegurar uma flexibilidade suficiente em rolamentos axiais conhecidos, provou-se indicado o ordenamento paralelo de pequenos e isolados dispositivos de mola em borracha.
Os dispositivos de mola são compostos nos rolamentos axiais conhecidos de punções de borracha com apenas alguns milímetros de altura que são vulcanizados a partir de uma chapa de suporte fina. A vulcanização aumenta 2 consideravelmente a rigidez axial. Para além disso mantém a estabilidade da forma e minimiza a habitual deformação da borracha sob carga. Entre os dispositivos de borracha ordenados ao lado uns dos outros tem de existir suficiente espaço livre. A borracha sob encapsulamento total não se poderia comprimir e tornar-se-ia inapropriada para a colocação do suporte de rolamentos. 0 rolamento conhecido passou os testes sob cargas axiais apreciáveis. Sob cargas axiais muito elevadas a extensão transversal do dispositivo de borracha pode tornar-se tão grande que surjam fendas ou que danifique a vulcanização da punção de borracha na chapa de suporte. Os dispositivos de borracha perdem significativamente em rigidez e podem deixar de cumprir a sua função.
Os dispositivos de mola compõem-se nos rolamentos axiais conhecidos de pequenos discos. Estas podem ser redondas ou angulares. Entre os discos vizinhos existe uma distância, tanto em estado sob carga como em descanso. 0 rolamento axial conhecido passou os testes sob cargas axiais apreciáveis. A partir de uma determinada dimensão da carga axial ocorrem por seu lado danos nos dispositivos de mola em forma de disco. Os discos são, nomeadamente, comprimidos com muita força. Podem assim perder a sua elasticidade e danificarem-se permanentemente. Podem também ocorrer danos na vulcanização localizada entre os dispositivos de mola em forma de disco e o anel de rolamento. A invenção tem por objectivo conceber um rolamento axial de acordo com o conceito genérico da reivindicação 1 3 de forma a que possa suportar cargas axiais mais elevadas sem que ocorram danos em dispositivos isolados do rolamento, em particular nos dispositivos de mola. 0 presente objectivo é atingido através das caracteristicas da reivindicação 1. Desta forma os dispositivos de mola são concebidos de tal forma a que dispositivos de mola contíguos se toquem em estado sob carga e se apoiem mutuamente. A placa de suporte e o cunho de borracha vulcanizado possuem na vista em planta a mesma forma base. 0 excesso da chapa de suporte maior é concebido de forma a que ao posicionar os dispositivos de mola junto uns dos outros no impacto de chapa de suporte com a placa de suporte o cunho de borracha fique disponível com um volume suficientemente definido para extensão transversal. Se as cargas de operação forem ultrapassadas significativamente, os dispositivos de borracha apoiam-se mutuamente no sentido transversal. Desta forma são evitadas deformações indesejáveis que levem a danos da borracha.
Deve ficar assim também em estado de repouso um espaço entre dispositivos de mola contíguos. Este deve contudo ser nulo a partir de determinada carga axial. Os dispositivos de mola contíguos entram assim mutuamente em contacto e apoiam-se desta forma uns aos outros. Por esta via é alcançado um tipo de apoio de sobrecarga que evita danos nos dispositivos de mola.
Os dispositivos de mola podem apresentar basicamente qualquer contorno. São especialmente vantajosos contornos hexagonais ou rectangulares ou triangulares que permitam a 4 união uns com os outros sem espaços de dispositivos de mola adjacentes. É contudo também possível dar outros contornos conforme desejado aos dispositivos de mola. É fundamental que pelo menos a partir de um determinado estado de carga fiquem em contacto uns com os outros sem espaços.
Estes contornos são vantajosos se permitirem a união uns com os outros de dispositivos de mola contíguos. Assim a superfície de apoio disponível na parte de trás do suporte de rolamento pode ser utilizada de forma eficaz e a carga pode assim ser aumentada. A forma base hexagonal apresenta vantagens especiais. Ao encontrar-se aresta com aresta, portanto em forma de favo, não há linhas contínuas que possibilitem o deslizamento de filas de molas completas. Tal seria também o caso em dispositivos triangulares ou rectangulares. 0 ângulo interior obtuso de 120° leva em extensão transversal forte a uma superelevação da tensão irrelevante relativamente a um dispositivo de mola circular. A forma original hexagonal não deformada sem carga e a forma final também hexagonal sob carga máxima garantem uma carga homogénea da borracha ao longo do perímetro. Se se desejar deformar em bloco uma punção de borracha redonda, tanto podendo ser ordenada em grelha quadrada como hexagonal, haveria locais no perímetro que se apoiariam no sentido transversal mais cedo e outros que se apoiariam mais tarde. A carga ao longo do perímetro não seria homogénea com cargas mais elevadas.
Em estado montado, isto é introduzido no anel de rolamento, a totalidade dos dispositivos de mola surgem como um puzzle, que se tornou conhecido como jogo de paciência. 5
Através do desenho dos dispositivos de mola de acordo com a invenção também é conseguida uma produção simples: os dispositivos de mola podem por exemplo ser puncionados numa placa de borracha ou uma placa de um material elástico idêntico, por exemplo numa chapa de aço. A invenção é de seguida descrita em detalhe com ajuda das figuras. Aqui, são descritas isoladamente:
Figura 1 mostra em corte longitudinal o rolamento axial de uma turbina de água.
Figura 2 mostra um corte ao longo da linha de corte II - II na Figura 1.
Figura 3 mostra uma representação ampliada de uma vista em planta de vários dispositivos de mola hexagonais.
Figura 4 mostra uma representação ampliada de uma vista em planta de dispositivos de mola triangulares.
Figura 5 mostra uma representação ampliada de uma vista em planta de dispositivos de mola com contornos irregulares.
Figura 6 mostra uma representação ampliada de dois dispositivos de mola contíguos em estado sob carga e em descanso.
Na Figura 1 vê-se um eixo 1 com veio vertical 1.1. 0 eixo encontra-se rodeado por um anel de retenção 2. 0 anel de retenção 2 é suportado por uma manga 3, que circula o 6 eixo 1. A extremidade inferior da manga 3 apoia-se num anel de alinhamento 4, que também circula o eixo 1. 0 anel de alinhamento 4 assenta por seu lado em vários suportes de rolamento 5, que se encontram ordenados à volta do eixo 1 a distâncias idênticas.
Seguem-se os dispositivos de mola 6. Estes encontram-se assentes num anel de rolamento 7. Pinos 8 engrenam em orifícios do suporte de rolamento 5 bem como do anel de rolamento 7. Uma estrutura de suporte 9 suporta o anel de rolamento 7. Uma estrutura de acondicionamento 10 circula o anel de retenção 2, a manga 3, o anel de alinhamento 4, o suporte de rolamento 5, os dispositivos de mola 6 e o anel de rolamento 7. A forma dos dispositivos de mola encontra-se indicada na Figura 2. Como se pode ver, trata-se aqui de discos hexagonais.
Os dispositivos de mola não têm imprescindivelmente de apresentar uma forma de disco e podem ter outras formas. Em todo o caso são apresentados em vista em planta tal como definidos na reivindicação 1.
As Figuras 3, 4 e 5 mostram sempre em vista em planta diferentes configurações dos dispositivos de mola. De acordo com a Figura 3 os dispositivos de mola 6 são hexagonais.
Os dispositivos de mola 6 de acordo com a Figura 4 têm a forma de triângulos equiláteros.
Os dispositivos de mola da Figura 5 divergem de 7 contornos geométricos, apresentando-se com formas arredondadas. São possíveis quaisquer outras configurações. É no entanto fundamental que dispositivos de mola isolados se encontrem separados uns dos outros por linhas de separação e que a partir de uma carga determinada ocorra um contacto mútuo entre dispositivos de mola contíguos. Um tal contacto podia também ocorrer antes da introdução de uma carga axial.
Na representação esquemática de acordo com a Figura 6 pode-se observar o comportamento de dispositivos de mola contíguos em estado de carga e em descanso. 0 estado de descanso é assinalado com traços pontilhados e o estado em carga com linha contínua.
Como se pode ver, o dispositivo de mola tem naturalmente em estado de descanso uma espessura maior do que em estado de carga. Tem para além disso uma configuração em secção cónica - ver as superfícies de perímetro inclinadas. As superfícies de perímetro não entram em contacto umas com as outras. Pelo contrário prevalece um espaço entre as superfícies de perímetro contíguas.
Em estado de carga os dispositivos de mola isolados são comprimidos e com isto são menos altos. Os dispositivos de mola 6, 6 têm um contorno em corte transversal essencialmente rectangular. As superfícies de perímetro estão mais próximas. Com cargas ainda mais elevadas entram em contacto. 8
Apesar de não representado aqui, pode ser pretendido ou mesmo necessário que a totalidade dos dispositivos de mola, subordinados a um suporte de rolamento 5, seja circulada por um anel. Com um tal anel os dispositivos de mola exteriores podem ser suportados durante a carga. 0 anel pode ser composto por uma chapa. Uma tal chapa de perímetro evita o deslize dos dispositivos de mola, provocado por exemplo por vibrações ou na montagem ou desmontagem.
As vantagens da invenção são de seguida esclarecidas:
As características de mola de um dispositivo de mola ocorrem inicialmente de forma quase linear. Contudo sobem de forma gradualmente exponencial com cargas maiores.
Através da invenção é limitada a possibilidade de uma extensão de um dispositivo de mola isolado num sentido vertical à acção da carga, isto é em geral vertical ao veio longitudinal 1.1 do eixo 1. Através do contorno de acordo com a invenção do dispositivo de mola o espaço existente disponível pode ser utilizado de forma ainda mais eficaz. É evitada uma deflexão elevada incorrecta através do suporte mútuo dos dispositivos de mola. A invenção traz ainda uma outra vantagem relativamente à preparação dos dispositivos de mola. Os dispositivos de mola podem nomeadamente, como acima mencionado, ser puncionados a partir de uma placa de material tipo borracha ou semelhante, em que não resulta nenhum ou praticamente nenhum desperdício de material.
Os dispositivos de mola 6 podem ser assentes no 9 9 suporte de rolamento ou podem ser vulcanizados.
Lista de referências 1 Eixo 1.1 Veio 2 Anel de retenção 3 Manga 4 Anel de alinhamento 5 Suporte de rolamento 6 Dispositivo de mola 7 Anel de rolamento 8 Pino 9 Estrutura de suporte 10 Estrutura de acondicionamento
Lisboa, 15 de Setembro de 2010

Claims (6)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Rolamento axial para absorção de cargas axiais elevadas de um eixo (1); 1.1 com um anel de rolamento (7) que apresenta um orifício central para introdução do eixo (1) e que se apoia numa estrutura de suporte fixa (9); 1.2 com vários dispositivos de mola (6) de material elástico assentes no anel de rolamento (7); 1.3 com um dispositivo de transmissão de carga (3) para transferir a carga do eixo (1) para os dispositivos de mola (6) 1.4 os dispositivos de mola (6) são corpos elásticos que podem ser juntos ou introduzidos de forma segura uns nos outros como num puzzle; 1.5 os contornos dos dispositivos de mola (6) são concebidos de forma a que entre os dispositivos de mola (6) adjacentes pelo menos a partir de um determinado estado de carga não fique nenhum espaço.
2. Rolamento axial de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os dispositivos de mola (6) se encontrarem dispostos paralelamente uns aos outros.
3. Rolamento axial de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por os dispositivos de mola (6) apresentarem um contorno hexagonal, rectangular ou triangular no sentido da acção da carga.
4. Rolamento axial de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por os dispositivos de mola (6) estarem ordenados em grupo e estarem sempre cobertos por um suporte de rolamento (5).
5. Rolamento axial de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o dispositivo de transmissão de carga apresentar uma manga (3) , que por um lado apoia o anel de 2 retenção (2), que circula o eixo (1) e se encontra ligado de forma segura a este, e que por seu lado se apoia num anel de alinhamento (4), que se encontra ordenado de forma concêntrica em relação ao eixo e que por seu lado se apoia nos suportes de rolamento (5).
6. Método de produção de dispositivos de mola (6) para utilização em rolamentos axiais de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por os dispositivos de mola (6) serem puncionados a partir de uma placa de material elástico. Lisboa, 15 de Setembro de 2010
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