CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a uma máquina elétrica a prova de explosão e, mais especificamente, a uma máquina elétrica que compreende um dispositivo para redução de pressão interna.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] Máquinas elétricas girantes são largamente conhecidas da técnica e compreendem basicamente uma parte estática (estator) e uma parte girante (rotor). De modo simplificado, o estator é formado por um núcleo magnético ranhurado onde são acomodados enrolamentos ou bobinas, e o rotor compreende um núcleo magnético ranhurado que pode ser preenchido com enrolamentos ou bobinas, ou ainda preenchido por metal em fase liquida e posteriormente solidificado. Sendo que esse conjunto é montado sobre um eixo, dando origem ao rotor.

[0003] Aqueles técnicos no assunto sabem que máquinas elétricas girantes estão sujeitas à aquecimento dos componentes e ocasionalmente podem apresentar geração de faíscas.

[0004] Motores elétricos que podem operar em ambientes com a presença de gases explosivos, estão sujeitos a causar ignição desta atmosfera explosiva. Para motores à prova de explosão, o motor é construído com a capacidade de suportar possíveis explosões que ocorram no interior do motor, sem que haja a propagação para o meio externo.

[0005] O processo de combustão causa uma expansão dos gases e quando ocorre no interior do invólucro da máquina tende a aumentar a pressão interna, aumentando os esforços sobre os componentes que formam o invólucro do motor.

[0006] Atmosferas explosivas são aquelas que apresentam, além de oxigénio, uma proporção de gás, vapor, poeira ou fibras, onde uma faísca proveniente de um circuito elétrico ou o aquecimento de um equipamento pode ser fonte de ignição ou provocar uma explosão. Esse tipo de atmosfera é encontrado, por exemplo, em indústrias dos segmentos petroquímico, alimentício, farmacêutico, papel e têxtil.

[0007] Uma maneira conhecida de diminuir os riscos associados às máquinas elétricas é confinar as partes que podem causar a ignição de uma atmosfera explosiva em um invólucro capaz de suportar a pressão gerada pela explosão interna permitindo que o gás resultante da explosão saia para o exterior do invólucro através de interstícios com folga controlada (passagens de chama), com objetivo de reduzir a energia do gás evitando a ignição do ambiente externo ao motor.

[0008] Aqueles técnicos no assunto sabem que a passagem de um gás por uma região de folga reduzida, oferece perda de carga e, consequentemente, há redução na energia do gás.

[0009] Durante o processo de explosão há um aumento abrupto na pressão interna do motor. Assim, a espessura do invólucro é incrementada, de modo a torna-lo apto a suportar as tensões mecânicas oriundas desse processo de explosão. Ocorre que o incremento da espessura do invólucro ocasiona um aumento de massa e volume na máquina elétrica girante, e, consequentemente, restrições de operação e aumento de custo.

[0010] Além disso, o projeto de motores seguros para operação em atmosferas explosivas também exige a realização de testes, de forma a assegurar que os elementos que compõe o invólucro são aptos a suportar a ocorrência de explosão.

[0011] Como sabido pelos técnicos no assunto, o processo de combustão possui influência direta da geometria da câmara. Em casos que onde temos dois volumes separados por um canal reduzido, é esperado que haja um aumento significativo na pressão de explosão da segunda câmara devido à pré-compressão dos gases.

[0012] Nesse sentido, testes realizados pelos inventores mostraram que uma área particularmente crítica do invólucro de uma máquina girante é aquela localizada abaixo da caixa de ligação.

[0013] Como sabido pelos técnicos no assunto, caixas de ligação são conectadas ao invólucro para alojamento das conexões dos cabos elétricos para a máquina. Geralmente, as caixas de ligação são posicionadas conforme exigido no projeto e fixadas à carcaça da máquina por meio de parafusos.

[0014] Existem no estado da técnica algumas soluções que visam proporcionar reforços e paredes de fixação na região da caixa de ligação no invólucro de máquinas elétrica, entretanto, como será demonstrado a seguir, nenhuma das soluções conhecidas lida diretamente com a região como uma região crítica de acúmulo de pressão interna.

[0015] O documento norte-americano US 1799071 , por exemplo, mostra uma máquina dínamo-elétrica onde a caixa de ligação é disposta em um casquilho cónico por onde passam condutores, e uma substancia incombustível é prevista para cercar os condutores e vedar a passagem entre o invólucro e a caixa de ligação.

[0016] O documento alemão DE 102009013049 mostra um motor elétrico tendo uma caixa de ligação montada em um meio de fixação com uma abertura cilíndrica com eixo perpendicular ao do motor, sendo que um corpo elástico é inserido de modo justo na abertura cilíndrica. O corpo elástico é comprimido por um elemento com rosca externa, a qual engate uma porção rosqueada da cobertura cilíndrica. Essa construção forma duas áreas separadas para a caixa de ligação e para o invólucro, mas permite a passagem dos cabos da caixa de ligação para o invólucro.

[0017] O documento US 2014/0265682 mostra um motor a prova de explosão que inclui uma placa adaptadora onde é injetado um composto vedante que, após curado, forma uma vedação a prova de explosão.

[0018] As soluções discutidas acima são baseadas em reforços estruturais, ou seja, em reforços e vedações que procuram definir, reforçar ou isolar o ambiente que deve resistir à explosão.

[0019] Embora o caráter de reforço estrutural das soluções conhecidas possa ser útil em algumas construções de carcaça à prova de explosão, existem desvantagens associadas ao alto custo e baixa versatilidade de tais soluções. [0020] De fato, as soluções que envolvem a injeção ou despejo de resinas curáveis exige um método de montagem com etapas de injeção e cura, o que aumenta o tempo total de montagem.

[0021] Além disso, uma vez que o material de vedação solidificado permanece aderido à estrutura, esse tipo de solução dificulta a manutenção da máquina.

[0022] Outra desvantagem associada ao caráter permanente das soluções conhecidas está no fato de que as vedações e reforços impedem a rotação da caixa de ligação em relação à carcaça da máquina, o que diminui a versatilidade de instalação.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[0023] Assim, é um dos objetivos da presente invenção proporcionar um dispositivo de redução de pressão interna para uma máquina elétrica, o qual apresenta construção simples, mas com grande versatilidade de utilização. É outro dos objetivos da presente invenção proporcionar um dispositivo de redução de pressão interna que seja de fácil e simples instalação na máquina elétrica.

[0024] É mais um dos objetivos da presente invenção proporcionar um dispositivo de redução de pressão interna que possa ser retirado e reinserido na máquina elétrica sem dificuldades, facilitando a manutenção.

[0025] É outro dos objetivos da presente invenção proporcionar um dispositivo de redução de pressão interna que possibilite sua utilização independentemente da posição de rotação da caixa de ligação da máquina elétrica.

[0026] É ainda outro dos objetivos da presente invenção proporcionar uma máquina elétrica a prova de explosão com um dispositivo para redução de pressão interna, o qual diminui a pressão interna da máquina na região mais crítica.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0027] A presente invenção atinge os objetivos acima por meio de um dispositivo de redução de pressão interna para instalação em uma máquina elétrica à prova de explosão do tipo que compreende uma carcaça e uma caixa de ligação fixada à carcaça. O dispositivo compreende uma base para instalação em uma região da carcaça abaixo da caixa de ligação, a base sendo configurada para receber uma pluralidade de peças de preenchimento de volume; em que a base compreende uma parte de fundo e uma parte de parede que se estende por pelo menos uma parte da periferia da parte de fundo.

[0028] A base pode compreender ainda pelo menos um meio de encaixe para cada peça da pluralidade de peças de preenchimento de volume.

[0029] Na concretização preferida da presente invenção, é a parede de fundo da base que compreende o pelo menos um meio de encaixe; e cada peça de preenchimento de volume possui pelo menos um meio de encaixe configurado para encaixe com o meio de encaixe correspondente da base.

[0030] A base pode ser confeccionada de material polimérico, como por exemplo silicone ou plástico, ou de material metálico, como por exemplo alumínio ou ferro fundido.

[0031] Preferencialmente, as peças de preenchimento de volume são idênticas, e cada peça de preenchimento pode ser confeccionada de material polimérico, como por exemplo silicone ou plástico, ou de material metálico, como por exemplo alumínio ou ferro fundido.

[0032] O meio de encaixe da parte de fundo preferencialmente compreende pelo menos uma projeção oblonga e o meio de encaixe de cada peça de preenchimento preferencialmente compreende pelo menos uma abertura oblonga que recebe em configuração de encaixe a projeção oblonga.

[0033] Cada peça de preenchimento pode possuir ainda uma reentrância com um ressalto de batente na carcaça da máquina.

[0034] A parede de fundo da base pode compreender ainda um ressalto externo de encaixe que coopera com uma reentrância na carcaça da máquina elétrica, e pelo menos uma pista de passagem para passagem de cabos e fios de ligação elétrica

[0035] A presente invenção também se refere a uma máquina elétrica à prova de explosão do tipo que compreende uma carcaça e uma caixa de ligação fixada à carcaça, de modo que uma região da carcaça é definida abaixo da caixa de ligação. A região da carcaça abaixo da caixa de ligação é configurada para receber o dispositivo de redução de pressão da presente invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0036] A presente invenção será descrita a seguir com mais detalhes, com referências aos desenhos anexos, nos quais:

[0037] Figura 1 - é uma vista em corte transversal de uma máquina elétrica girante de acordo com uma concretização preferida da presente invenção;

[0038] Figura 2 - é uma vista em perspectiva de uma porção superior de uma máquina elétrica de acordo com uma concretização preferida da presente invenção, onde a caixa de ligação é mostrada em configuração com corte;

[0039] Figura 3 - é uma vista detalhada em corte transversal da porção abaixo da caixa de ligação da máquina elétrica de acordo com uma concretização preferida da presente invenção;

[0040] Figura 4 - é uma vista em perspectiva superior da base do dispositivo de redução de pressão interna de acordo com uma concretização preferida da presente invenção;

[0041] Figura 5 - é uma vista em perspectiva da parte inferior da base do dispositivo de redução de pressão interna de acordo com uma concretização preferida da presente invenção;

[0042] Figura 6 - é uma vista em perspectiva dos elementos de preenchimento do dispositivo de redução de pressão interna de acordo com uma concretização preferida da presente invenção;

[0043] Figura 7 - é uma vista em perspectiva inferior de um dos elementos de preenchimento do de redução de pressão interna de acordo com uma concretização preferida da presente invenção;

[0044] Figura 8a - é uma vista superior do dispositivo de redução de pressão interna de acordo com uma concretização preferida da presente invenção, o dispositivo de preenchimento de volume estando com peças de preenchimento em uma primeira configuração;

[0045] Figura 8b - é uma vista em perspectiva do dispositivo de redução de pressão interna de acordo com uma concretização preferida da presente invenção, o dispositivo de preenchimento de volume estando com peças de preenchimento em uma primeira configuração;

[0046] Figura 9a - é uma vista superior do dispositivo de redução de pressão interna de acordo com uma concretização preferida da presente invenção, o dispositivo de preenchimento de volume estando com peças de preenchimento em uma segunda configuração;

[0047] Figura 9b - é uma vista em perspectiva do dispositivo de redução de pressão interna de acordo com uma concretização preferida da presente invenção, o dispositivo de preenchimento de volume estando com peças de preenchimento em uma segunda configuração;

[0048] Figura 10a - é uma vista superior do dispositivo de redução de pressão interna de acordo com uma concretização preferida da presente invenção, o dispositivo de preenchimento de volume estando com peças de preenchimento em uma terceira configuração;

[0049] Figura 10b - é uma vista em perspectiva do dispositivo de redução de pressão interna de acordo com uma concretização preferida da presente invenção, o dispositivo de preenchimento de volume estando com peças de preenchimento em uma terceira configuração;

[0050] Figura 11a - é uma vista superior do dispositivo de redução de pressão interna de acordo com uma concretização preferida da presente invenção, o dispositivo de preenchimento de volume estando com peças de preenchimento em uma quarta configuração;

[0051] Figura 11 b - é uma vista em perspectiva do dispositivo de redução de pressão interna de acordo com uma concretização preferida da presente invenção, o dispositivo de preenchimento de volume estando com peças de preenchimento em uma quarta configuração.

[0052] Figura 12a - é uma vista superior do dispositivo de redução de pressão interna de acordo com uma concretização preferida da presente invenção, o dispositivo de preenchimento de volume estando sem peças de preenchimento em uma quinta configuração;

[0053] Figura 12b - é uma vista em perspectiva do dispositivo de redução de pressão interna de acordo com uma concretização preferida da presente invenção, o dispositivo de preenchimento de volume estando sem peças de preenchimento em uma quinta configuração.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0054] A presente invenção será descrita a seguir com base em uma concretização preferida mostrada nas figuras 1 a 12.

[0055] A figura 1 mostra uma vista em corte de uma máquina elétrica de acordo com uma concretização preferida da presente invenção.

[0056] A máquina compreende uma carcaça 1 na qual é fixada uma caixa de ligação 2. Como sabido por aqueles versados na técnica, a caixa de ligação

2 geralmente compreende uma caixa com tampa cujo corpo é configurado para permitir a passagem e conexão de cabos elétricos.

[0057] Testes de explosão interna realizados pelos inventores mostraram que a região abaixo da caixa de ligação é a mais crítica, uma vez que regiões posteriores a uma redução abrupta de área tendem a apresentar altos valores de pressão interna, devido ao fenómeno de pré-compressão.

[0058] Assim, a presente invenção tem como um dos seus objetivos a redução da pressão na área abaixo da caixa de ligação através do preenchimento do volume vazio nessa região.

[0059] Assim, em sua concretização preferida mostrada nas figuras 1 a 13, o dispositivo de redução de pressão interna da presente invenção compreende uma base 10 configurada para receber uma pluralidade de peças de preenchimento de volume 20.

[0060] A base 10 e as peças de preenchimento de volume 20 são preferivelmente produzidas em material polimérico. Em uma concretização preferida, o material polimérico é silicone. No entanto, outros materiais poliméricos ou metálicos poderiam ser utilizados.

[0061] Dependendo do projeto da máquina elétrica e da necessidade de espaço para passagem de fios e cabos para a caixa de ligação, o dispositivo pode compreender um número diferente de peças de preenchimento de volume 20. Quando a necessidade de espaço de passagem é maior, o dispositivo pode ser instalado apenas com a base 10 como preenchimento de volume. Ou seja, em uma configuração do dispositivo da presente invenção, a base 10 é utilizada sem as peças de preenchimento de volume. Essa configuração do dispositivo é mostrada nas figuras 12a e 12b.

[0062] Conforme melhor ilustrado na figura 4, a base 10 compreende tendo uma parte de fundo 1 1 e uma parte de parede 12. Preferencialmente, a parte de parede 12 estende-se pela periferia da parte de fundo 1 1 da base 10, exceto por uma parte de acesso onde a parte de parede não está presente.

[0063] Na concretização preferida da presente invenção, a parte de fundo 1 1 compreende pelo menos um meio de encaixe 13 para cada peça de preenchimento de volume 20, sendo que cada peça de preenchimento de volume 20 tem um meio de encaixe 21 correspondente.

[0064] Preferencialmente, o meio de encaixe 13 da parte de fundo 1 1 compreende pelo menos uma projeção oblonga 13 e o meio de encaixe 21 da peça de preenchimento compreende pelo menos uma abertura oblonga 21 que recebe, em configuração de encaixe, a abertura oblonga 13. As aberturas oblongas 21 das peças de preenchimento de volume 20 podem ser melhor visualizadas na figura 7.

[0065] Naturalmente, a abertura e projeção poderiam ter qualquer outro formato, desde que permitissem um encaixe entre as mesmas. Do mesmo modo, o meio de encaixe 13 da parte de fundo 1 1 poderia compreender uma abertura, enquanto o meio de encaixe 21 da peça de preenchimento de volume 20 poderia compreender uma abertura projeção, sem que isso alterasse o princípio de funcionamento do encaixe entre as peças.

[0066] Conforme ilustrado nas figuras 6 e 7, cada peça de preenchimento de volume 20 pode possuir ainda uma reentrância 22 que coopera com um ressalto de batente na carcaça. Esse batente ajuda a manter as peças de preenchimento que ficam próximas à abertura da parede 12 da base 10 na posição correta em relação à base e à carcaça (vide, por exemplo, figuras 9b e 10b).

[0067] Conforme melhor visualizado nas figuras 4 e 5, a parede de fundo 1 1 pode compreender ainda um ressalto externo de encaixe 14 que coopera com uma reentrância na carcaça da máquina elétrica e pelo menos uma pista de passagem 15 para passagem de cabos e fios de ligação elétrica. Na concretização mostrada nas figuras, a parede de fundo 1 1 possui duas pistas de passagem 15.

[0068] Cada pista de passagem 15 tem preferencialmente a forma de uma parede que se inclina para baixo a partir da superfície da parede de fundo 1 1 , de modo a criar um espaço de passagem para os cabos e fios.

[0069] Preferencialmente, as pistas de passagem 15 se estendem em direção à parte de acesso da base 10 (ou seja, em direção à parte da base 10 sem a parte de parede 12. Conforme mostrado nas figuras 4, 5 e8b).

[0070] Cada peça de preenchimento de volume 20 compreende, preferencialmente, uma peça produzida em polímero com uma geometria configurada para encaixe na base 10. Em uma concretização preferida, o material polimérico é silicone. No entanto, outros materiais poliméricos ou metálicos poderiam ser utilizados.

[0071] Conforme melhor ilustrado nas figuras 6 e 7, preferencialmente as peças de preenchimento do dispositivo são todas de mesmo formato, diminuindo os custos de fabricação do conjunto e facilitando a substituição das peças se necessário.

[0072] Na concretização preferida da presente invenção, cada peça de preenchimento compreende uma parede de topo 23 e uma parede de fundo 24 substancialmente paralelas, duas paredes laterais planas 25 fazendo um ângulo aproximadamente reto entre si e uma parede lateral curva 26 que se liga às duas paredes planas.

[0073] A base 10 possui uma geometria configurada para receber as peças de preenchimento de volume 20. Assim, na concretização mostrada nas figuras, a parte de parede 12 é conformada com superfícies curvas para acomodação das paredes curvas 26 das peças de preenchimento de volume 20.

[0074] Com essa configuração, o dispositivo de redução de pressão interna da presente invenção apresenta grande versatilidade, permitindo configurações diferentes de acordo com o posicionamento/ rotação da caixa de ligação: [0075] - As figuras 8a e 8b mostram o dispositivo de redução de pressão instalado em uma máquina elétrica onde a caixa de ligação está instalada de modo que a saída de cabos é pela direita do dispositivo (vide seta indicativa). Como melhor visualizado na figura 8b, nessa configuração o dispositivo de redução de pressão possui três peças de preenchimento de volume 20 encaixadas na base 10, de modo que uma das pistas de passagem 15 está sem preenchimento.

[0076] - As figuras 9a e 9b mostram o dispositivo de redução de pressão interna instalado em uma máquina elétrica onde a caixa de ligação está instalada de modo que a saída de cabos é pela esquerda do dispositivo (vide seta indicativa). Como melhor visualizado na figura 9b, nessa configuração o dispositivo de redução de pressão possui duas peças de preenchimento de volume 20 encaixadas na base 10, sendo que o lado esquerdo do dispositivo está sem peças de preenchimento.

[0077] - As figuras 10a e 10b mostram o dispositivo de redução de pressão interna instalado em uma máquina elétrica onde a caixa de ligação está instalada de modo que a saída de cabos é pela frente do dispositivo (vide seta indicativa). Como melhor visualizado na figura 10b, nessa configuração o dispositivo de redução de pressão possui três peças de preenchimento de volume 20 encaixadas na base 10, de modo que uma das pistas de passagem 15 está sem preenchimento.

[0078] - As figuras 1 1 a e 1 1 b mostram o dispositivo de redução de pressão interna instalado em uma máquina elétrica onde a caixa de ligação está instalada de modo que a saída de cabos é pela parte de trás do dispositivo (vide seta indicativa). Como melhor visualizado na figura 1 1 b, nessa configuração o dispositivo de redução de pressão possui duas peças de preenchimento de volume 20 encaixadas na base 10, sendo que o lado direito do dispositivo está sem peças de preenchimento.

[0079] - As figuras 12a e 12b mostram o dispositivo de redução de pressão interna instalado em uma máquina elétrica onde a caixa de ligação está instalada de modo que a passagem dos cabos exige maior necessidade de espaço. Como melhor visualizado na figura 12b, nessa configuração o dispositivo de redução de pressão utiliza apenas a base 10 como preenchimento de volume.

[0080] Assim, fica claro que a configuração entre quantidade e posição das peças de preenchimento de volume 20 poderá possuir variações de acordo com a quantidade e bitola de cabos presentes no motor. Motores com maior quantidade de cabos utilizam menores quantidades de peças de preenchimento de volume 20.

[0081] Além disso, a quantidade de peças de preenchimento de volume poderá ser maior que quatro, sendo que bastaria que o formato das peças fosse alterado de acordo com o encaixe proposto na base.

[0082] Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferida da presente invenção, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras variações possíveis do conceito inventivo descrito, sendo limitadas tão somente pelo teor das reivindicações apenas, aí incluídos os possíveis equivalentes.