CAMPO DA INVENÇÃO

A presente patente de invenção revela um sistema de arraste radial por torque relativo, preferencialmente aplicado a ventiladores de máquinas elétricas girantes, compreendendo um eixo conformado com dupla chaveta e cubo compreendendo canais para encaixe das respectivas chavetas por travamento axial.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Em máquinas elétricas girantes convencionais, a presença de um sistema de dissipação de calor é fundamental para manutenção da temperatura dentro das condições nominais de operação especificadas pelo projeto. De forma geral, um sistema de ventilação aplicado a este fim, compreende um ventilador conectado ao eixo do rotor, dimensionado de modo que sua velocidade nominal de rotação gere um fluxo de ar através das aletas da carcaça ou através de seu interior.

De outra forma, as máquinas elétricas girantes necessitam da utilização de polias e correias de transmissão de movimento do eixo do rotor da máquina em relação ao eixo acionado do equipamento. Para este sistema funcionar corretamente o sistema de transmissão deve ser suficientemente robusto para que a operação de acionamento seja efetiva por longos ciclos de trabalho .

Considerando que em um sistema de cubo acionado por eixo, há necessidade de prover um sistema de arraste radial entre eixo acionador e cubo acionado, entre os quais há torque relativo, sendo de grande importância a utilização de meios eficientes de transmissão de torque, de fácil instalação e custos reduzidos, garantindo que o sistema seja robusto ao longo de sua vida útil.

Para este sistema funcionar adequadamente é vital que não existam folgas relativas entre eixo acionador e cubo acionado, pois durante a partida da máquina o movimento de aceleração praticamente instantâneo relativo entre os dois pode gerar um impacto, que tende a aumentar as deformações quanto maior for a folga entre eles, e assim sucessivamente durante a vida do motor em movimento progressivo de fadiga.

Várias são as formas de se efetuar a fixação de ventiladores, polias e outros acoplamentos em máquinas elétricas girantes com vantagens e desvantagens entre os sistemas, conforme o interesse e adequação de produto desejado por fabricantes e clientes .

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

No estado da técnica, um meio tradicional para transmissão de torque para ventiladores e polias de máquinas elétricas girantes consiste na usinagem de canais de chaveta no cubo acionado e no eixo acionador, tornando as duas peças solidárias através de uma chaveta. Uma das principais desvantagens referentes destes recursos vem a ser os custos envolvidos na etapa de fresamento, necessária para a montagem de sistemas compreendendo transmissão de torque.

Pode se citar, por exemplo, as chavetas normalizadas nas normas DIN-6885/1, como popularmente conhecida em aplicações diversas de travamento entre eixo e polia. O documento US6382936 descreve um motor elétrico compreendendo um invólucro e uma armação com um eixo suportado em dois mancais deslizantes, sendo que um dos mancais deslizantes recebe o eixo enquanto o outro limita sua mobilidade axial, através do cubo do ventilador que é travado no eixo auxiliado por um anel de encosto.

0 documento US2892646 descreve um sistema para a montagem de um rotor em um eixo para transmissão de torque, compreendendo um eixo rígido, cuja extremidade apresenta ao menos três recessos côncavos, e um tubo em aço estampado apresentando protuberâncias que se encaixam nos ditos recessos e promovem uma interface ligando eixo e rotor.

0 documento US4832573 revela uma conexão entre um eixo de aço e um rotor de plástico; o dito rotor apresenta um plugue cuja secção transversal possui um formato hexagonal. O plugue do rotor irá encaixar em uma cavidade hexagonaldo eixo, previamente usinado. 0 sistema permite a fixação do rotor sem nenhum fixador adicional aliando o hexágono somado a um entalhe de travamento axial .

0 documento DE102004014489 descreve um sistema compreendendo um ventilador conectado a um eixo, através de orifícios na extremidade do eixo e no centro do ventilador, no qual se encaixará um parafuso que promove a expansão do cubo do ventilador contra o orifício do eixo, auxiliado por um pino do ventilador anexado ao eixo de forma excêntrica, garantindo o travamento de ambos. Ainda como alternativa outro sistema baseado em um parafuso especial de fixação, com a vantagem de padronizar os ventiladores em relação a variações nas dimensões de diâmetros do rolamento traseiro do motor.

O documento US4157225 revela um adaptador para eixos de motores de ventilador, consistindo em um membro alongado e cilíndrico com uma cavidade central, acomodando o eixo do rotor à ventoinha, de forma a flexibilizar o uso de diferentes modelos de ventiladores de motores elétricos.

O documento US4376333 revela um sistema de articulação, compreendendo um eixo de metal e um disco de metal mais dúctil do que o eixo. O eixo apresenta paredes arquejadas, com um círculo básico e uma pluralidade de projeções estendendo ao longo do eixo do círculo. As projeções são espaçadas entre cada uma, para que as paredes arquejadas estejam todas dispostas entre as citadas projeções. O disco possui um orifício de mesmo diâmetro do círculo, sendo que o eixo é inserido no orifício do disco de modo que as projeções no interior do disco o fixam rigidamente, entre o eixo e o orifício por deformação permanente na região das projeções .

O documento US3872578 revela um método para aplicação de ranhuras na superfície externa de um eixo, em conexão com uma cavidade ou orifício de um elemento rotativo, de forma semelhante ao do documento US4376333.

Diante do exposto anteriormente percebe-se que não existe no presente estado da técnica, um sistema de transmissão de torque eficiente, associados a métodos de produção e manutenção de baixa complexidade, de forma a dispensar o uso de ferramentas especiais e etapa de fresamento.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

Visando contornar os problemas encontrados e sintetizar novas soluções ao estado da técnica, a presente invenção revela um sistema de transmissão de torque de baixo custo e complexidade, compreendendo um eixo acionador com chavetas e entalhes conformados para travamento radial, e um cubo acionado provido de canais de chaveta e engates para travamento axial. Tal como na fabricação de recartilhas, de custo vantajoso em relação a outros sistemas de transmissão como através de chavetas, este utiliza o mesmo recurso de conformação, porém apresentando de forma diferenciada a possibilidade de reutilização do ventilador ou polia quando em manutenção da máquina elétrica girante, diferente de um similar com recartilha ao qual uma vez desmontado o ventilador, polia ou outro similar, o mesmo deve ser substituído. Isto se dá pois em sistema de recartilhas, os dentes conformados são concebidos para que provoquem pequenas deformações na peça a ser montada, diferente do sistema aqui apresentado, com dimensões proporcionalmente grandes das conformações em relação ao eixo e cubo. Adicionalmente, em razão do dimensionamento de 2 chavetas opostas, é possível a redução de seu tamanho comparado à uma construção com uma única chaveta, maior capacidade de arraste e ainda um balanceamento natural gerado pela simetria geométrica.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A figura 1 ilustra uma visão em perspectiva do eixo contendo chavetas conformadas.

A figura 2 ilustra uma visão lateral do eixo.

A figura 3 ilustra uma visão em perspectiva do cubo .

A figura 4 ilustra o sistema de torque compreendendo eixo e cubo.

A figura 5 ilustra um sistema alternativo de travamento axial entre ventilador e eixo. A figura 6 ilustra um sistema alternativo de travamento axial por interferência.

A figura 7 ilustra um sistema tradicional de transmissão de torque por canal de chaveta.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FIGURAS

De acordo com as figuras 1 a 4, o presente sistema compreende um eixo acionador (0) e um cubo acionado (3) .

O eixo (0) apresenta duplas chavetas (1) conformadas em geometria basicamente oblonga, dispostas longitudinalmente na extremidade da superfície (5) do dito eixo (0), de forma equidistante entre si. Ainda considerando a superfície (5) , em sua superfície encontram-se entalhes (2a e 2b), adjacentes a cada par de chavetas (1) .

Os entalhes (2a e 2b) foram moldados de modo a formar uma segunda superfície rebaixada (2a) de configuração genericamente retangular, cujas bordas (2b) se apresentam abauladas, concordantes a cada extremidade (la) arredondadas das chavetas (1) . Essa disposição resultante da operação de conformação permite a perfeita harmonização do conjunto de travamento.

O cubo (3) compreende canais (4) de chaveta e engates (6) para travamento axial no entalhe (7) usinado no eixo. As chavetas (1) se acomodarão nos canais (4) , tornando o eixo (0) e o cubo (3) peças solidárias. O travamento entre chavetas (1) e os canais (4) promovem uma área de contato de torque maior, quando comparado aos sistemas descritos no estado da técnica. Tal fato permite que a transmissão de torque entre (0) e (3) ocorra com maior eficiência, sem perdas. Na figura 5, pode-se observar uma ilustração de variação construtiva de um ventilador em material plástico ou menos rígido que o eixo com engates, onde ainda de forma mais simplificada o engate (8) se posiciona posteriormente à chaveta (9) , em relação à extremidade (10) do eixo, de forma a travar-se axialmente em relação à chaveta (9) e onde se percebe que fica dispensada a presença do entalhe (7) demonstrado na forma construtiva inicial.

De acordo com a figura 6, pode-se observar outra variação construtiva, desta vez demonstrando uma montagem de polia Multi-V (11) , montada com interferência de forma a se prender de radialmente e axialmente sobre o eixo conformado (12) .

Na figura 7, pode-se observar a construção de um sistema de transmissão de torque tradicional, contendo um eixo com rasgo usinado, chaveta conformada ou usinada e cubo usinado, em separado, onde os componentes devem ser construídos de forma ajustada entre si de maneira a formar um único conjunto solidário.

Obviamente será percebido que enquanto o acima foi descrito como exemplo ilustrativo desta invenção, outras modificações e variações feitas a esta invenção são consideradas dentro do escopo desta invenção.