PT79341B - Electric fuse - Google Patents

Description

Descrição do objecto do inventol que

McGRAW EDISON COMPANY, norte-americana, (Estado de Delaware),! industrial, com sede em 1701 Golf Road, Rolling Meadows,Illi nois, Estados Unidos da América pretende obter em Portugal, para:

"FUSÍVEL ELÉCTRICO"

1 * I

0 presente invento refere-se a um fusível eléctrico.

0 presente invento refere-se a um fusível eléctrico novo e aperfeiçoado e mais particularmente, a um fusível eléctrico novo e aperfeiçoado que inclui um elemento de fusível com pontos fracos e partes reforçadas. Os pontos fracos formam gargantas entre as partes reforçadas e são trans versais em relação ao comprimento do elemento de fusível e paralelos uns aos outros. I

Se a resistência de um circuito eléctrico for anormalmente baixa, em geral, devido a uma causa aciden fcal, o fluxo de corrente aumentará consideravelmente. Se a resistência se aproximar de zero em virtude de uma grande ou pequena sobrecarga no interior do circuito protegido, a corrente po circuito pode variar de dezenas a centenas de vezes mais do que a corrente normal. Pode esperar-se que se verifique rapidamente uma danificação, nestas condições, sob a forma de dah-ios térmicos, magnéticos ou de faísca. Assim, é crítico o tempo para remover a alimentação de corrente a curto-circuitos ou circuitos fortemente sobrecarregados, A danificação, como re55.801

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sultado destas condições, é geralmente evitada por meio de inclusão de fusíveis na linha de alimentação do circuito a ser protegido. 0 fusível mais simples é uma porção de fio fino, o qual no caso de um curto-circuito é rapidamente aquecido pela ₍elevada corrente e funde, interrompendo assim o circuito.

Fusíveis de elemento único para limitação de corrente proporcionam uma protecção segura e eficaz para^amaior parte dos circuitos electricos. Tais fusíveis funcionam quando a temperatura aumentada do elemento de fusível, pro vocada por uma sobrecorrente que flui através deles funde o elemento. Uma vez que o funcionamento destes fusíveis não depen de da operaçao de partes mecânicas móveis complicadas, as cara cteristicas de desempenho sao, em geral, bastante consistentes e eficazes. Um fusível de elemento único consiste, em geral, num elemento contido no interior de um tubo isolador que possui tampas de extremidade eléctricamente condutoras. Cada elemento é definido por uma pluralidade de partes reforçadas separadas por partes fracas também chamados partes de fusível ou pontos fracos. Se o circuito eléctrico no qual é incluído um fusível como protecçao sofre um curto-circuito ou uma forte so brecarga, o fluxo de corrente elevada começa rapidamente a fun dir os pontos fracos, guando isto se verifica, começa a produzir-se faísca através dos pontos fracos que se estão a fundir ou a vaporizar. Uma vez que as faíscas estejam extintas, o cir cuito é despejado e cessa o fluxo de corrente potencialmente

danificador. Assim, é desejável Uma velocidade de extinção de faísca para proteger os componenetes do sistema de danificação devida a forte sobrecarga e curto-circuitos.

Uma importante caracteristica da maior

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parte dos fusíveis de elemento único ou paralelo é a sua capacidade para extinguir rapidamente as faíscas entre as partes de maior área de secção transversal após os pontos fracos se terem fundido ou vaporizado. Outra caraeterística importante de tais fusíveis é a sua capacidade para evitar a tensão do sistema de circuito aberto restringindo as faíscas através doa pontos fracos abertos do elemento de fusível após as faíscas terem sido inicialmente extintas. Um elemento de fusível típico inclui pontos fracos ou partes de fusível que se prolongam numa direcção geralmente paralela ao comprimento do elemento. Verifica-se então a ocorrência de faíscas em geral, numa direc ção paralela em relação ao eixo longitudinal do elemento de fusível entre as suas partes reforçadas, permitindo assim maior restrição de incêndio no interior das partes reforçadas e aumento do tempo necessário para despejar o circuito. Isto também aumenta o potencial para que as faíscas comuniquem umas com as outras.

Ainda uma outra caraeterística importante em fusíveis deste tipo é a capacidade para manter os pontos fracos bem afastados das paredes laterais do tubo contentor isolador, em particular durante períodos de sobrecarga e descarga. Ê muitas vezes o caso, mesmo durante períodos de pequenas sobrecargas, de os elementos de fusível poderem arquear-se ao longo do seu comprimento devido a expansão térmica. Se o elemento de fusível nao é apropriadamente desenhado ou é impropriamente fabricado, os pontos fracos próximo do centro do elemento de fusível podem aproximar-se muito ou tocar a parede interior do tubo contentor isolador. Isto verifica-se mais fre quentemente durante períodos de sobrecarga a qual pode provocar substancial expansão térmica e arqueamento do elemento de

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fusível, guando os pontos fracos se aproximam ou tocam as paredes do tubo contentor, o calor que tinha contribuído para a fusão do ponto fraco é afastado das paredes do tubo, arrefe- 1 cendo assim os pontos fracos e, possivelmente, provocando mudanças substanciais nas caracteristicas de descarga do fusível. Um tal fusível pode transportar uma corrente mais elevada do a normal durante um período de tempo muito maior antes da desJ carga do que seria normalmente de esperar. Em aditamento,quanJ do a descarga começa, os produtos dos pontos fracos fundidos pu vaporizados podem ser depositados na parede interior do tu-J bo contentor adjacente ao ponto fraco. A ocorrência de faíscas pode ser prolongada através destes depósitos se estiverem em suficiente proximidade à faísca.

Portanto, é muito importante que os pon_J tos fracos do elemento sejam mantidos bastante afastados das paredes interiores do tubo isolador em qualquer caso. No enItanto, muitos elementos de fusível são desenhados de tal modo que os seus pontos fracos podem aproximar-se ou tocar as pare-1 des dos tubos contentores, em particular durante uma sobrecarJ ga em consequência de expansão térmica e arqueamento. Muitos fusíveis podem mesmo ser reunidos de tal modo que o elemento e os pontos fracos se aproximem ou toquem o tubo contentor após o fabrico e antes que qualquer corrente flua através delea

Uma importante caracteristica adicional em fusíveis deste tipo é que devem incluir suficiente integri-J dade estrutural para evitar a dobragem ao longo da sua largureri ou ao longo do seu comprimento através dos seus pontos fracos, particularmente durante a fabricação e a ciclagem de alta cor-| rente. Durante a fabricação, os elementos de fusível estão su-455.801

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jeitos a numerosas forças desde o seu flanqueamento original através de estágios de união até à colocação da tampa de extremidade final e soldadura. As dobragens inadvertidas nos pod tos fracos tanto podem quebrar o elemento como causar danificações nas suas caracteristicas de descarga. Durante a ciclagem de alta corrente o elemento de fusível expande-se e contrai-se quando o fluxo de corrente aumenta e diminui, provocad do a flexão e arqueamento do elemento. Um elemento impropriamente desenhado pode provocar uma quantidade de esforço anormalmente grande em pontos fracos já enfraquecidos durante a ci clagem de alta corrente, provocando a fadiga do metal nos ponto$ fracos e, possxvelmente, uma avaria prematura do fusxvel.

Alguns exemplos de possíveis dispositivos de elemento de fusível estão ilustrados na Patente Britânica 1.300.136. As partes reforçadas ou partes de maior área de secção transversal estão alinhadas em ambos os lados dos pontos fracos, de tal modo que a dobragem ao longo de um eixo formado através dos pontos fracos pode verificar-se imediatamente. Uma tal dobragem pode colocar os pontos fracos em contacto com ou muito próximo do interior da parede do tubo isolador. Além disso, a ciclagem de alta corrente pode provocar, esforços de tensão e de fadiga nos pontos fracos de, pelo menos, alguns dos elementos descritos. Os elementos descritos são também muito susceptíveis de dobragem inadvertida durante a fabricação.

Um segundo exemplo de possíveis dispositivos de elementos de fusível está ilustrado na Patente dos E.U.A. 2.682.587, em que, pelo menos, se descreve uma forma di realização de um elemento, a qual inclui um ponto fraco que

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possui um precurso de corrente transversal ao eixo longitudinal do elemento. No entanto, apenas um único ponto fraco é moí trado, resultando em fraca descarga do circuito porque a tensão do circuito aberto através de um único ponto fraco é muitas vezes suficientemente grande para permitir a restrição da faísca durante a descarga. A restrição da faísca permite potencialmente sobrecorrentes de danificação adicionais no interior do circuito protegido e são, portanto, muito indesejáveis.

Exemplos adiconais de elementos de fusíveis típicos são ilustrados nas Patentes dos Estados Unidos 1.788.623; 2.507.747; e 3.417.357 e na Patente Alemã 1.055.66«. Os precursos de corrente através dos pontos fracos que ligam as paryes reforçadas dos elementos de fusível são, em geral, paralelos ao eixo longitudinal dos elementos. Naqueles casos em que os precursos de corrente não são directamente paralelot íao comprimento do fusível, o precurso é descentrado segundo un ângulo, o qual não diminuiria substancialmente o fogo da faísca de volta para o interior das partes mais reforçadas do elemento. Portanto, estes elementos de fusível proporcionam pouct ou nenhuma vantagem em relação a elementos que possuem percursos de corrente com pontos fracos paralelos ao eixo longitudinal do elemento.

Um objecto do presente invento é proporIcionar um fusível novo e aperfeiçoado.

-6Um segundo objceto do presente invento

é proporcionar um fusível novo e aperfeiçoado que descarregue

e minimize rápidamente a faísca e que a restrinja através de

pontos fracos fundidos do elemento de fusível.

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Um outro objecto do presente invento é proporcionar um elemento de fusível novo e aperfeiçoado cora pontos fracos paralelos que se prolongam transversalmente em relação ao comprimento do elemento de fusível e que é construí do com integridade estrutural para evitar excessiva dobragem e fadiga nos pontos fracos.

Ainda um outro objecto do presente invento é proporcionar um fusível novo e aperfeiçoado que inclui um tubo de fusível e um elemento de fusível com pontos fracos em que o elemento de fusível é construído para conservar os pontos fracos bastante afastados das superfícies de parede in-l teriores do tubo de fusível, em qualquer ocasião.

Em resumo, o presente invento dirige-se a um fusível novo e aperfeiçoado que inclui um tubo de mate- | rial isolador com primeira e segunda extremidade abertas. A primeira e segunda tampas de extremidade metálicas ou eléctricamente condutoras estão colocadas na primeira e segunda extremidades abertas do tubo. Um elemento de fusível está montado no interior do tubo e faz contacto elêctrico com a primeiri e segunda tampas de extremidade. 0 elemento de fusível é defi. nido por uma pluralidade de partes reforçadas que possuem áIreas de maior secção transversal e uma pluralidade de pontos fracos integrais colocados entre partes reforçadas adjacentes Os pontos fracos são paralelos uns aos outros e transversais em relação ao comprimento do elemento de fusível. Partes reforçadas adjacentes estão descentradas em relação umas às outras diminuindo a aparência e extensão de faíscas num curto-circuito ou situação de grande sobrecarga.

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Os objectos acima e outros obj‘ectos e vantagens e novas características do presente invento tornar-se-ão evidentes a partir da descrição pormenorizada que se segue de uma forma de realização preferida do invento ilustra da nos desenhos anexos.

Fig§. 1 - é uma vista em prespectiva de um fusível construído de acordo com os princípios do presente inventoJ

FigS, 2 _ é uma vista lateral, parcialmente em corte, do fusível ilustrado na Figura 1; e

Figã. 3 _ é uma vista em corte trasnver. sal tomada ao longo da linha 3 - 3 da Figura 2;

Figã, 4 _ é uma vista em corte transversal tomada ao longo da linha 4 - 4 da Figura 2.

Com referência aos desenhos, ilustra-se

lá 4

um fusível de elemento unico para limitaçao de corrente geralmente designado pelo numeral 10. 0 fusível 10 é utilizado para proteger circuitos eléctricos de condições anormais, tais como curto-circuito e fortes sobrecargas.

0 fusível 10 é definido por um tubo 12 de material isolador, tal cõmo vidro, aberto numa primeira extremidade 14 e numa segunda extremidade 16 (Figura 3). Um elefmento de fusível geralmente designado pelo numeral de referência 18 é colocado no interior do tubo 12. 0 fusível 10 é fechado por uma primeira tampa de extremidade metálica 20 segurí

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na primeira extremidade 14 do tubo 12. A tampa 20 esta ligada elêctrica e mecanicamente ao elemento de fusível 18 por inter.. médio de material eléctricamente condutor 22, tal como solda. Uma segunda tampa de extremidade 24 está montada na segunda extremidade 16 do tubo 12 e fixada elêctrica e mecanicamente ao elemento 18 por intermédio de material electricamente con. dutor 26 semelhante ao material 22,

0 elemento 18 inclui um primeiro lado 28 com a configuração de um dente de serra com pontas 30, 32, 34, 36 e 38. Um segundo lado 4θ também possui a configuração de um dente de serra com pontas 42, 44, 46, 48 e 50. As pontan I 30-38 e 42-50 do elemento 18 podem engatar na superfície peri.. férica interior do tubo 12 durante a montagem do fusível 10 e auxiliar na centragem do elemento 18 no interior do tubo 12.

Se o elemento 18 aquece e se expande durante uma condição de sobrecorrente, as pontas 30-38 e 42-50 podem engatar a superfície periférica interior do tubo 12 e assim dissipar algum calor. No entanto, uma vez que as pontas 30-38 e 42-50 são es.. sencialmente pontos, há muito pouca dissipação de calor e ela verifica-se em pontos bem afastados dos pontos fracos. Isto pode ser comparado aos fusíveis da técnica anterior com ponton fracos que podem engatar no tubo durante a expansão que resul.. ta em dissipação de calor substancialmente maior. A dissipação substancial de calor permite a entrada de maior energia de danificação no circuito protegido antes da descarga do fusível.

I ·

0 elemento de fusível 18 é alongado com um eixo longitudinal que prolonga o comprimento do elemento 18 entre as extremidades fixadas pelo material 22 e 26. 0 elemento 18 inclui uma pluralidade de partes reforçadas 52, 54,

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56, 58, 60 e 62. As partes reforçadas 52 - 62 estão juntas exjtremidade com extremidade por intermédio de pontos fracos 64, 66, 68, 70 e 72.

Os pontos fracos 64-72 são gargantas estreitas geralmente conhecidas como partes de fusível lineares e estão colocados entre partes reforçadas adjacentes. Os I pontos fracos 64 - 72 são geometricamente paralelos e prolongam-se transversalmente em relação ao eixo longitudinal do elemento de fusível 18 em oposição à orientação longitudinal encontrada tipicamente nos fusíveis da técnica anterior. Ou pontos fracos 64-72 são montados eléctricamente em série.

Os pontos fracos paralelos e que se prol longam transversalmente fazem com que as faíscas que se verificam durante a descarga do circuito sejam paralelas e transversais ao comprimento do fusível, evitando desse modo a comul nicação de um com o outro. A faísca em fusíveis típicos vaporiza os pontos fracos e prolonga-se para o interior das partes reforçadas. Estas faíscas têm de ser extintas para descarl regar o circuito. Devido à orientação paralela e substancialmente transversal dos pontos fracos 64 - 72, existe menos fo-l go de volta às partes reforçadas 52 - 62 proporcionando por isso uma rápida extinção de faísca e uma descarga mais rápida do circuito, É volatizado menos material nas partes reforçada! 62-60 durante a descarga, reduzindo a quantidade de energia necessária antes que o fusível 10 interrompa o circuito.

Embora as faíscas através dos pontos I fracos 64-72 sejam em série, não estão em alinhamento, mas

| prolonga-se trasnversalmente em relação ao eixo longitudinal I do elemento de fusxvel 18. Consequentemente, cada parte refor.

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çada completa 52-62 tem de ficar quase completamente queimada para que as faíscas façam uma ponte de um ponto fraco para o outro. Isto requereria uma fonte de corrente que poderia fornecer uma quantidade de energia extremamente grande.

A orientação paralela e transversal dos pontos fracos 64-72 permite também um maior número de pontos fracos. Este número maior de pontos fracos 64-72 e desejável, uma vez que, embora a corrente através de cada ponto fraco se· ja igual, a tensão através do elemento de fusível 18 e dividi da pelo número de pontos fracos 64 - 72. Portanto, a tensão através de cada ponto fraco 64-72 é muito inferior e as faíscas através deles dissipam-se mais rapidamente conduzindo, portanto, a corrente a zero mais rapidamente.

A distância entre as extremidades 14 e I 16 é um factor de limitação no número de pontos fracos e partes reforçadas num dado fusível. Uma vez que os pontos fracos 64-72 são transversais ao eixo longitudinal do elemento 18, é possível proporcionar mais pontos fracos no mesmo comprimento de elemento de fusível 18, diminuindo por isso a tensão através de cada um deles.

Considerando especificamente as partes de fusível e com fins ilustrativos, o ponto fraco 64 está situado entre o encaixe 74 definido no lado 28 do elemento 18 e o encaixe 76 definido no lado 40, 0 encaixe 74 inclui um bordo lateral 78 que se prolonga substaneialmente de maneira transversal em relação ao eixo longitudinal do elemento 18· 0 encaixe 74 inclui também um bordo superior 80 que se prolonga segundo um ângulo agudo em relação ao bordo 78. De modo seme-1155.801

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lhante, o encaixe 76 inclui um bordo lateral 82 que se prolon ja substancialmente paralelo ao bordo 78 e substancialmente le maneira transversal em relação ao eixo longitudinal do ele mento 18. θ encaixe 76 inclui também um bordo inferior ou segundo bordo 84 substancialmente paralelo ao bordo 8θ e segunlo um ângulo agudo em relação ao bordo 82. 0 ponto fraco ou parte de fusível 64 é definido entre os bordos 78 e 82 e o ponto de encontro dos bordos 78 e 8θ e bordos 82 e 84» Cada ponto fraco 66-72 é definido entre bordos semelhantes de encaixes no elemento 18. Os pontos fracos 64-72 são estreitos aa sua dimensão transversal e são relativamente curtos em com primento. No entanto, são sufieientemente compridos, de tal modo que a parte reforçada 52 está descentrada relativamente à parte reforçada adjacente 54· Consequentemenfce, as partes reforçadas adjacentes 52-62 estão descentradas em lados opostos dos pontos fracos 64-72 fazendo comunicação ou ponte entr as faíscas mais difíceis, diminuindo, além disso o tempo de descarga do circuito.

Embora se tenho descrito e realizado uma forma de realização particular do invento, deve entender-se que o invento nao está limitado à mesma visto*que podem ser feitas modificações particularmente no invólucro do elemento e proporções de dimensão. Portanto, pretende-se abranger com o presente invento, qualquer uma e todas as modificações que caiam no verdadeiro espírito e âmbito* das reivindica ções anexas.

0 depósito do primeiro pedido para o in vento acima descrito foi efectuado nos Estados Unidos da Amé, _r rica em 12 de Outubro de 1983, sob o nS. 06/541/239.

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Claims (10)

1. REIVINDICAÇÕES.

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   lê. _ Fusível eléctrico que possui ua elemento de fusível com um corpo de elemento alongado de material eléctricamente condutor com primeira e segunda extremidades, um invólucro e terminais eléctricamente condutores ligados às extremidades de elemento de fusível caracterizado pelo facto de o referido elemento de fusível possuir:

   uma pluralidade de pontos fracos substancialmente paralelos;

   uma pluralidade de partes reforçadas seL paradas pelos referidos pontos fracos;

   um eixo que se prolonga segundo o comprimento do referido corpo de elemento de fusível; e pelo facto de a pluralidade dos pontos fracos se prolongar substancialmente de modo transversal em relação ao referido eil xo, e pelo facto de as referidas partes reforçadas se prolonga rem segundo um ângulo agudo em relação ao referido eixo.
2. 2ê. - Fusível de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de cada um dos pontos fracosj se situar entre β separar duas das partes reforçadas e o referido eixo se prolongar através de cada um dos pontos fracos.
3. 3-. - Fusível eléctrico de acordo com qualquer das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de os referidos pontos fracos serem definidos por uma pluralidade de primeiros encaixes formados num primeiro lado do referido corpo alongado de elemento de fusível, cada primeiro encaixe incluir um primeiro bordo lateral que se prolonga geralmente de maneira transversal em relação ao referido eixo e um

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   segundo bordo que se encontra com o referido primeiro bordo e que se prolonga a partir dele segundo um ângulo agudo em relação ao referido primeiro bordo, e uma pluralidade de segundos encaixes incluindo cada um um primeiro bordo geralmente paralelo ao referido primeiro bordo dos referidos primeiros encaixes e um segundo bordo que se encontra com o referido primeirc bordo de cada um dos referidos segundos encaixes e que é geral mente paralelo aos referidos segundos bordos dos referidos pri meiros encaixes, cada ura dos referidos pontos fracos definido entre o ponto de encontro dos referidos primeiro e segundo boi dos dos referidos primeiros encaixes e o ponto de encontro doe referidos primeiro e segundo bordos dos referidos segundos encaixes.
4. 4®. - Fusível eléctrico de acordo com qualquer das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo facto de o referido corpo de elemento de fusível incluir primeiro e segundo lados, possuindo cada um dos referidos primeiro e segundo lados a configuração de um dente de serra.
5. 5-. - Fusível eléctrico de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de os referidos pontos fracos serem ligados eléctricamente em série.
6. 6^ã. - Fusível eléctrico de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo facto de as referidas partes reforçadas incluírem pontas que auxiliam a centrar o referido elemento de fusível no interior do referido invólucro.

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7. 7§. - Fusível eléctrico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de as referidas pontas estarem dispostas para colocar os referidos pontos fracos perto do centro do referido invólucro e para transferir o mínimo calor para o referido invólucro.
8. 8^S. - Fusível eléctrico de acordo com qualquer das reivindicações 1, 3 a 7, caracterizado pelo factt de os referidos pontos fracos serem substancialmente paraleloi e se prolongarem em geral de modo transversal em relação ao comprimento do referido corpo alongado de elemento, e pelo facto de as referidas partes reforçadas sç prolongarem segundo um ângulo agudo em relação ao comprimento do referido corpo alongado de elemento.
9. 9-. - Fusível eléctrico de acordo com qualquer das reivindicações 3 a 8, caracterizado pelo facto d< a largura dos referidos pontos fracos ser a menor distância entre o referido primeiro bordo dos referidos primeiro e segundo encaixes.
10. 10S. _ Fusível eléctrico de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo facto d< cada um dos referidos pontos fracos estar situado entre partej reforçadas adjacentes, possuindo cada uma das partes reforçadas bordos de topo e de base, cada um dos pontos fracos estar disposto de tal modo que uma extremidade do referido topo de cada uma das referidas partes reforçadas está ligada através dos referidos pontos fracos a uma extremidade da referida bas da referida parte reforçada adjacente de tal modo que a corre: te através de cada um dos referidos pontos fracos flua de ma-1555.801

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    neira transversal para e na mesma direcção relativamente ao referido eixo.