WO2014089645A1

WO2014089645A1 - Sistema de dreno para máquinas elétricas e máquinas elétricas compreendendo o mesmo

Info

Publication number: WO2014089645A1
Application number: PCT/BR2012/000512
Authority: WO
Inventors: Cezário CASSIANO ANTUNES; Leal THIAGO SCHWINDEN
Original assignee: Web Equipamentos Elétricos S.A. - Motores
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2014-06-19
Also published as: EP2933904A1; MX2015007294A; CN104885338A; WO2014089645A8; US20150311765A1; EP2933904A4

Abstract

A presente invenção revela um sistema de drenagem alto grau de proteção e baixo custo aplicável a máquinas elétricas do tipo fechadas e uma máquina elétrica utilizando a mesma, compreendendo um invólucro dotado de: -um corpo de drenagem (1), de geometria aproximadamente cilíndrica, mas podendo assumir outras formas geométricas, fabricado a partir de um material impermeável dotado de ou mais 'orifícios (3) posicionados sobre o citado corpo (1), formando um ou mais canais internos e transversais (7) acoplados ao orifício de drenagem (8) do invólucro (2) em comunicação com a parte interna (A) do invólucro (2) com a parte externa (B) do invólucro (2); -uma pluralidade de filamentos (4) transversais é posicionada no orifício ou orifícios (3), atravessando longitudinalmente o canal ou canais (7), podendo os ditos filamentos (4) serem dotados de comprimento superior ao comprimento do corpo de drenagem (1).

Description

"SISTEMA DE DRENO PARA MÁQUINAS ELÉTRICAS E MÁQUINAS ELÉTRICAS COMPREENDENDO O MESMO"

CAMPO DA APLICAÇÃO

O presente pedido de patente de invenção revela um sistema de drenagem de alto grau de proteção e baixo custo aplicável a máquinas elétricas do tipo fechadas, exercendo sua função de forma automática, sem qualquer intervenção para retirada do condensado do interior do invólucro da máquina elétrica e ao mesmo tempo impedindo a entrada de líquidos e partículas sólidas do meio externo para o interior da máquina elétrica.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Um aspecto de grande importância para máquinas elétricas é o fato de que as mesmas devem apresentar um número reduzido de intervenções para manutenção. Nesse sentido, uma exigência no dimensionamento de máquinas elétricas se refere ao invólucro de proteção mais adequado contra a entrada de partículas sólidas e líquidos, uma vez que a presença desses pode acarretar na redução no desempenho elétrico (por exemplo, comprometimento da lubrificação) ou ainda em falhas por desgaste mecânico.

Dessa forma, o projeto da máquina elétrica deve contemplar as condições operacionais do local em que essa será instalada; no caso de etapas relacionadas à cadeia produtiva de mineração, por exemplo, é recomendável que o equipamento apresente proteção total contra partículas sólidas e jatos de líquidos.

A classificação do grau de proteção de uma máquina elétrica é realizada através de sua capacidade de impedir à entrada de partículas sólidas (nesse caso, o parâmetro usado será o tamanho da mesma) e líquidos (jatos diretos ou indiretos, gotas ou submersão parcial ou completa) . No entanto, devido a variação de temperatura no interior/exterior do invólucro existe uma renovação gás, usualmente ar, no interior da máquina elétrica. Durante esse processo de renovação do gás, e dependendo do tipo do mesmo, é comum que esse transporte consigo umidade. Devido à variação de temperatura entre o meio externo e o invólucro, e para dadas combinações dessa variação, a umidade presente no gás pode vir a se precipitar em forma de goticulas de liquido que ficarão alojadas no interior da máquina elétrica, caso não exista um sistema de drenagem que permita ao liquido ser deslocado para o meio externo. A dificuldade reside no fato de que a presença de uma abertura para saída desse líquido permitiria a entrada de partículas sólidas e/ou líquidos para o interior do invóluvro. Outra opção seria o fato do invólucro ser concebido para não permitir a presença de drenos. Entretanto, passaria a existir uma necessidade de realizar periodicamente operações manuais de retirada de condensado do interior do invólucro; tal fato se torna um limitante indesejável no que tange ao funcionamento da máquina inviabilizando um regime de funcionamento por longos períodos de tempo.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

No estado da técnica observa-se que existe uma série de propostas visando contornar as limitações descritas anteriormente. Uma relativamente comum consiste em drenos que permanecem fechados durante a operação da máquina e necessitam de intervenção humana para efetivamente exercerem sua função. Um exemplo ilustrativo se encontra revelada no documento US5747904 no qual se descreve um plugue de drenagem aplicado a motores elétricos compreendendo um corpo substancialmente cilíndrico em forma de rosca, dotada de cavidades radiais internas que delineiam uma pluralidade de vias de escoamento.

O documento US4978875 revela um dispositivo de drenagem aplicável a motores de arranque, de corpo tubular compreendendo internamente uma estrutura labiríntica, dotada de uma parede de espessura reduzida. Tal configuração permite que o citado dispositivo se torcione conforme a pressão da água aplicada. De acordo com o requerente, tal fato. constitui uma vantagem sobre os dispositivos usuais por impedir espacialmente o retorno da água drenada ao interior do motor e constituindo um avanço sobre dispositivos como aquele descrito no documento JP275958. Entretanto, cumpre notar que a proposta revelada em US4978875 não apresenta vantagens em relação ao custo de fabricação das peças usuais, demandando etapas de usinagem adicionais para as projeções internas que formarão o labirinto do corpo tubular. Um ponto negativo ainda, vem a ser a própria região de torção cuja parede apresenta espessura reduzida; a contínua deformação da peça pode acarretar em desgastes mais acentuados, reduzindo seu tempo de vida útil.

O documento US2002/0023686 revela um tubo de drenagem compreendendo um corpo de borracha e um elemento de conexão de plástico; sua extremidade inferior apresenta uma pluralidade de aberturas para drenagem de água, estendendo-se lateralmente e opostas entre si ao longo do corpo do tubo.

O documento US2012/0104888 descreve uma estrutura de drenagem cujo membro de drenagem apresenta uma porção de encaixe ao invólucro do motor consistindo em um par de ganchos, sendo os ditos ganchos dotados cujas porções proximais se flexionam, reduzindo as distâncias entre as porções distais e fixando-as na superfície interna do orifício do invólucro. Do mesmo princípio, o JP2009-114940 revela um tubo de drenagem compreendendo ganchos associados a sua base, visando aumentar a resistência mecânica do dispositivo quando submetido a jatos fortes de água.

O documento JP3032337 revela um tubo de drenagem flexível dotada de cavidade interna apresenta projeções alternadas, e uma extremidade distai inclinável, com uma abertura de saída de água.

O documento JP2011-103730 revela uma tampa de drenagem inserida no orifício de drenagem sendo constituída por um cilindro interno e externo, unidas através de uma placa de conexão.

Outra abordagem compreende a utilização de drenos com material sinterizado, composto por partículas metálicas ou cerâmicas compactadas formando uma estrutura porosa, para impedir que partículas de poeira e água entrem no interior do invólucro do motor. Apesar de se mostrarem eficientes quanto à drenagem, apresentam um custo de fabricação elevado, além de serem suscetíveis a entupimentos frequentes.

Neste sentido, percebe-se que a partir do exposto anteriormente, não existe no presente estado da técnica uma solução confiável, que mantenha os custos de produção baixos sem que haja perda de confiabilidade do componente.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

Assim, a presente invenção visa contornar as desvantagens no estado da técnica, revelando um sistema de drenagem com alto grau de proteção contra partículas sólidas e líquidos, sem a necessidade de intervenção humana, redução dos custos de produção, e do próprio componente.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A Figura 1 ilustra uma vista lateral seccionada do corpo de drenagem.

A Figura 2 ilustra uma vista lateral seccionada de uma incorporação do sistema.

A Figura 3 ilustra uma vista lateral seccionada de uma outra incorporação do sistema.

A Figura 4 esquematiza o funcionamento do sistema ora proposto.

A Figura 5 ilustra uma vista inferior em perspectiva do sistema.

DESCRIÇÃO DETALHADA DO INVENTO

De acordo com as figuras 1 e 2, o sistema de drenagem compreende um corpo de drenagem (1) , acoplado ao orifício de drenagem (8) do invólucro (2). O corpo (1) é fabricado a partir de um material impermeável, sendo dotado de um orifício (3) posicionado de maneira central sobre o corpo (1) , formando um canal interno transversal (7) oco, que permitirá a comunicação da parte interna (A) do invólucro com a parte externa (B) do invólucro (2) . Em uma concretização preferencial, o corpo de drenagem (1) deve apresentar, uma geometria cilíndrica, de dimensões compatíveis com o orifício (3) e o canal (7) . Alguns exemplos de materiais utilizados na fabricação do corpo (1) podem ser plástico, borracha ou material metálico. Uma pluralidade de filamentos (4) é posicionada no orifício (3) , atravessando longitudinalmente o canal (7) de modo a conduzir o líquido para a parte externa do invólucro (2) , no sentido (A) para (B) .

A Figura 3 apresenta um corte do sistema, em uma concretização preferencial nos quais os filamentos (4) encontram- se entrelaçados. Uma outra concretização compreende o uso de filamentos (4) não trançados. A estrutura dos filamentos (4) funcionará como elemento filtrante, impedindo a penetração de partículas sólidas e a entrada de líquido no interior do invólucro (2) . Os filamentos ou cerdas (4) podem ser compostos por fibras naturais (^'tais como algodão, juta, sisal, linho, ou seda) ou sintéticas (tais como nylon, polietileno, polipropileno, poliéster ou fibras de carbono) . O diâmetro do orifício (3) central deve ser ligeiramente menor que o diâmetro total do conjunto de filamento (4) de modo a permitir o seu firme posicionamento, mas pode assumir dimensão igual a do conjunto de filamentos (4), desde que seja fixo por um aglutinante. Opcionalmente, o filamento poderá ser envolvido por uma aguilha (5) de modo a facilitar o processo de montagem.

A Figura 4 ilustra o conjunto de filamentos (4) envolvidos pela aguilha (5), perpassando o corpo (1). Os filamentos (4) devem ser posicionados de maneira transversal, e devem apresentar comprimento superior ao do corpo (1) e ao da aguilha ( 5) .

A Figura 5 ilustra uma esquematização do sistema de drenagem desenvolvido, em posição de drenagem vertical. 0 fluido condensado (C) presente na região (A) interage com a porção superior (4a) do conjunto de filamentos (4) . Em seguida, , o condensado (C) é eliminado na porção inferior (4C) dos filamentos

(4) e finalmente conduzido à parte externa (B) do invólucro. As partículas (S) são retidas nos filamentos (4), impedindo que as primeiras entrem em contato com a porção interna (A) .

A Figura 6 representa a porção inferior (4C) dos citados filamentos (4) , em comunicação com a parte externa (B) do invólucro. A porção inferior (4C) impede a entrada de partículas

(5) sólidas estranhas ao sistema, em paralelo com a dispensação do excesso de fluido (C) presente na região interna (A) do invólucro. As porções superior e inferior (4A) e (4C) respectivamente, formam-se a partir das extremidades dos filamentos (4) , os ditos filamentos (4) comprimidos pelas paredes internas do canal (7) do corpo de drenagem (1) . Por tal razão, ambas as porções (4A) e (4C) projetam-se de maneira cónica abertas.

Atualmente diversos motores de alto grau de proteção, classificação IP66 segundo International

Electrotechnical Commission (IEC) , apresentam modelos de drenos fechados, que devem ser abertos em intervalos de tempo para a retirada de condensado do interior do invólucro. A alegação de que este dreno não necessita de intervenção permite que seja prolongado o intervalo de manutenção desse tipo de natureza. Para testar a atuação do sistema de dreno ora desenvolvido em ambientes agressivos, optou-se por realizar testes utilizando o dreno da presente invenção em aplicações severas. Após um período de sete meses em uso, os drenos foram retirados das máquinas elétricas onde estavam instalados e foram submetidos a uma avaliação microscópica, com o objetivo de averiguar a deposição de poeira sobre o elemento filtrante (filamentos) . Após a retirada dos drenos dos locais de teste, avaliaram-se as regiões dos filamentos utilizando-se um microscópio a fim de observar possíveis evidencias de entupimento do dreno. Em uma observação macroscópica prévia, todos os drenos apresentavam concentração elevada de partículas sólidas, induzindo a possibilidade de entupimento. No entanto, com uma análise microscópica, observou-se que a deposição das partículas sólidas era apenas superficial e do lado externo do invólucro. Não foram detectadas partículas em excesso entre os filamentos, evidenciando que não há deposição prejudicial ao correto funcionamento do dreno.

Obviamente será percebido que outras modificações e variações feitas a esta invenção são consideradas dentro do escopo desta invenção, não se restringindo ao que foi exposto anteriormente .

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. "SISTEMA DE DRENO PARA MÁQUINAS ELÉTRICAS E MÁQUINAS ELÉTRICAS COMPREENDENDO O MESMO", a citada máquina dotada de um invólucro caracterizada por compreender:

-um corpo de drenagem (1), fabricado a partir de um material impermeável, o citado corpo (1) dotado de ao menos um orifício (3) posicionados sobre o corpo (1) , cada orifício (3) forma ao menos um canal interno transversal (7) ;

-uma pluralidade de filamentos (4) transversais é posicionada em cada orifício (3) , atravessando longitudinalmente cada um dos canais (7), os ditos filamentos (4) são dotados de comprimento superior ao comprimento do corpo de drenagem (1);

em que o corpo (1) é acoplado ao orifício de drenagem (8) do invólucro (2) comunicando a parte interna (A) do invólucro (2) com a parte externa (B) do invólucro (2) .

2. MÁQUINA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o corpo de drenagem (1) ser fabricado a partir de ou plástico, borracha ou material metálico.

3. MÁQUINA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os filamentos (4) serem entrelaçados ou não entrelaçados, e compostos a partir de ou fibras naturais selecionadas dentre algodão, juta, sisal, linho, ou seda; ou sintéticas, selecionadas dentre nylon, polietileno, polipropileno, poliéster ou fibras de carbono.

4. MÁQUINA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os filamentos (4) serem opcionalmente envolvidos por uma aguilha (5) .

5. SISTEMA DE DRENO, caracterizado por compreender as etapas de:

a) posicionamento de drenagem da máquina na vertical,

b) interação do fluido condensado (C) presente na região da parte interna do invólucro (A) com a porção superior (4a) do conjunto de filamentos (4);

c) eliminação do condensado (C) na porção inferior (4C) dos filamentos (4) e condução deste à parte externa (B) do invólucro, e

d) retenção nos filamentos (4) de partículas (S) estranhas ao sistema, na porção interna (A) do invólucro (2) .