BRPI0711010A2 - processo e sistema de proteção contra sobrecargas elétrticas - Google Patents

Abstract

PROCESSO E SISTEMA DE PROTEçãO CONTRA SOBRECARGAS ELéTRICAS, constituído pelo módulo (10), utilizado em conjunto com um motor elétrico (11) e um redutor (13). Um dos objetivos da presente invenção reside em prover ao operador um sistema amigável de proteção contra sobrecargas de modo a permitir que o operador ajuste facilmente as condições de sobrecarga sobre uma larga faixa variando de zero a um valor máximo pré-determinado.

Description

"PROCESSO E SISTEMA DEPROTEÇÃO CONTRA SOBRECARGAS ELÉTRICAS"

Refere-se a presente invenção àproteção de sistemas e componentes, utilizados em conexão commotores elétricos, contra condições de sobrecarga elétrica. Maisespecificamente, refere-se a presente invenção a um aparato emétodo para proteger sistemas e componentes de experimentaruma condição de sobrecarga incluindo, sem limitações, motoreselétricos, redutores, esteiras e engrenagens de acionamento.

Motores elétricos são utilizadosna indústria para diversas aplicações diferentes, incluindo, porexemplo, o transporte de estações de trabalho por esteiras.Tipicamente, os motores elétricos são utilizados em conjunto comredutores de modo a prover variações no seu torque de saída.Quando se utiliza motores elétricos, toma-se desejável prover odesligamento dos mesmos antes de certas condições incluindo, porexemplo, o torque excessivo. Vários aparatos e métodos paradetectar tais condições e prover o desligamento dos motoreselétricos são conhecidos. Tais sistemas de proteção de sobrecargasão conhecidos no estado da técnica por incluir o uso dedispositivos mecânicos, eletromecânicos ou elétricos para monitoraruma condição de sobrecarga de um motor elétrico.

Um exemplo de um dispositivocontido no estado da técnica inclui o uso de um conjunto de platôsde fricção posicionados em um motor e configurados para parar arotação após detectar uma condição determinada. Outro dispositivoconhecido no estado da técnica inclui o uso de sensores dedetecção de calor em um motor e promover o ajuste do mesmobaseado em tais condições detectadas. Em ambos os dispositivosacima descritos, o operador desfruta de um nível muito baixo deflexibilidade para ajustar as condições de detecção de sobrecarga,uma vez que os referidos dispositivos dependem de componentesassociados aos respectivos motores elétricos, comprometendo suacapacidade de detecção e/ou atuação. Desta forma, a flexibilidadede ajuste das condições de sobrecarga está limitada àquela providapelos fabricantes de tais componentes.

Um dos objetivos da presenteinvenção reside em prover ao operador um sistema amigável deproteção contra sobrecargas de modo a permitir que o operadorajuste facilmente as condições de sobrecarga sobre uma larga faixavariando de zero a um valor máximo pré-determinado. Outroobjetivo da presente invenção reside em prover a fácil instalação deum sistema de sobrecarga no interior das unidades de acionamentodos motores elétricos sem a necessidade de substituir oscomplexos sistemas de proteção convencionais eventualmenteinstalados no circuito incluindo, por exemplo, os discos de fricçãointernos dos redutores acima referidos.

Outro objetivo da presenteinvenção reside em prover um sistema mais preciso de proteção asobrecargas de modo a reduzir o montante de variação permitidanos sistemas de proteção contemplados no estado da técnica.

Em vista do exposto, a presenteinvenção é dirigida a um sistema e processo para detecção de umacondição de sobrecarga de componentes utilizados em conjuntocom motores elétricos e alteração da operação do motor baseadona condição detectada. A presente invenção inclui um sistema desobrecarga incluindo um mecanismo composto por um braço dealavanca montado no interior de um habitáculo cilíndrico. Omecanismo inclui ainda o uso de um selecionador e uma molahelicoidal axialmente alinhada e contraída, ao menos parcialmente,entre o selecionador e o habitáculo cilíndrico. O habitáculo incluiuma porção flangeada para montagem do dispositivo de medição. Oselecionador se estende através do final do habitáculo possuindouma porção flangeada e é montado a uma braçadeira fixada ao eixode saída do redutor. Um dispositivo de medição é montado sobre areferida porção flangeada do habitáculo e mede a distância entre odispositivo de medição e a braçadeira fixada ao eixo de saída doredutor.

A presente invenção inclui umprocesso para detecção de uma condição de sobrecarga decomponentes utilizados em conjunto com motores elétricos e amudança de operação do motor baseada na condição detectada. Oprocesso inclui o posicionamento de um dispositivo de mediçãosobre um braço de alavanca possuindo em um habitáculo e umamola montada coaxialmente sobre um selecionador. O braço dealavanca é utilizado para aplicar um torque pré-estabelecido sobreum eixo de saída do motor. O torque é ajustado e aplicado ao eixode saída por meio da aplicação de uma carga à mola através douso de um selecionador. Um dispositivo de medição é usado paramedir a distância entre o dispositivo de medição e a braçadeirafixada ao eixo de saída do motor. O dispositivo de medição tambémé utilizado para detectar variações nesta distância e, baseado nelas,alterar a condição de operação do motor.

Demais detalhes relativos aoescopo e aplicabilidade da presente invenção ficarão evidentes pormeio da seguinte descrição detalhada, reivindicações e desenhos.No entanto, deve ser entendido que os exemplos específicos,contidos na descrição detalhada, são fornecidos apenas a título deilustração, uma vez que diversas alterações e adaptações, deacordo com o espírito e a abrangência da presente invenção,tornar-se-ão evidentes para os especialistas competentes noassunto.

Assim sendo, a fim de permitiruma melhor elucidação do objeto em questão, proceder-se-á à suadescrição pormenorizada com referência aos desenhos abaixo,onde:

a figura 1 ilustra uma vista lateralda presente invenção em uso com uma unidade de acionamentoelétrico;

a figura 2 ilustra uma vistasuperior da presente invenção em uso com uma unidade deacionamento elétrico;

a figura 3 ilustra uma vista lateralda presente invenção evidenciando uma braçadeira em linhaescondida;

a figura 4 ilustra uma vista lateralde uma porção da presente invenção evidenciando uma braçadeiraem linha escondida;

a figura 5 ilustra uma vistaposterior de uma porção da presente invenção;

a figura 6 ilustra uma vistaexplodida a partir de G na figura 1; ea figura 7 ilustra um fluxogramado processo proposto na presente invenção.

De conformidade com o quantoilustram as figuras acima mencionadas, o sistema de proteção asobrecargas, objeto desta Patente de Invenção, constitui-se pelomódulo (10), ilustrado na figura 1.

O sistema de proteção asobrecargas (10) é utilizado em conjunto com um motor elétrico (11)e um redutor (13). O motor elétrico (11), em combinação com oredutor (13), é normalmente utilizado com uma unidade deacionamento para acionar vários itens. O motor elétrico (11)rotaciona um eixo (15) transmitindo força para uma engrenagem(25) no redutor (13) para prover rotação de saída do redutor (13)para um eixo de saída (17) que se estende ao longo do eixo de umredutor. Na configuração usual mostrada na Fig. 2, o eixo (15) domotor elétrico (11) e o eixo do redutor do eixo de saída (17)posicionam-se de forma coplanar ao longo do plano E. Isto tambémé mostrado na Fig. 6 onde o eixo de saída (17) do redutor éverticalmente alinhado ao eixo do motor. Deve ser considerado que,em outros exemplos, o eixo (15) do motor elétrico (11) e o eixo desaída (17) do redutor (13) podem não ser coplanares ao longo doplano E.

O sistema de proteção asobrecargas (10) inclui a utilização de um mecanismo de braço dealavanca mostrado genericamente em (12) nas Figs. 1, 3 e 6 paraproteger, por exemplo, o motor elétrico de (11) de enfrentar umacondição de sobrecarga. O braço de alavanca (12) inclui umhabitáculo (14) possuindo um primeiro terminal (20) rotativomontado ao suporte (22) e um segundo terminal (24). O braço dealavanca (12) inclui um seletor de torque (16) estendendo-secoaxialmente ao longo de um eixo A do habitáculo (14). Naconfiguração mais usual, o seletor de torque (16) é mostrado comoum parafuso. Na configuração mais usual, o seletor de torque (16)inclui uma porção que é a cabeça (19), em uma das extremidades,e uma porção rosqueada (21), na outra extremidade adjacente aosegundo terminal (24) do habitáculo 14. O selecionador de torque(16) inclui ainda uma mola (18) estendendo-se coaxialmente com oselecionador de torque (16) e o habitáculo (14) ao longo do eixo A.O segundo terminal (24) do habitáculo (14) inclui um furo (28)estendendo-se através de uma porção de capa (26) do segundoterminal (24).

A porção da cabeça (19) doselecionador de torque é fixada sobre um dos terminais (27) damola (18) por meio da utilização de uma arruela (47), enquanto aoutra extremidade do selecionador de torque (16) possuindo umaporção rosqueada (21) se estende através do furo (28) e éadaptado para receber ao menos uma porca (45).

Um segundo terminal (29) damola (18) é retido no interior do habitáculo (14) e adjacente àporção de capa (26). A parte rosqueada (21) do selecionador detorque (16) também se estende através de um furo (28) de umabraçadeira (30). A braçadeira (30) é fixada firmemente a um eixo desaída de (17) do redutor (13) de modo que, durante a rotação doeixo de saída (17) do redutor (13), a braçadeira (30) gira ao longode uma trajetória arqueada B, mostrada na Fig. 3, com o dito eixode saída (17). A braçadeira (30) inclui ainda uma superfície demedição (36) posicionada a uma determinada distância radial apartir do eixo (17) do redutor (13) e ao longo de um plano Fperpendicular ao eixo A do habitáculo (14).

Como mostra a fig. 5, a porçãode capa (26) do habitáculo (14) também inclui um flange (32)estendendo-se lateralmente a partir do eixo A do habitáculo (14) e éadaptada para receber um dispositivo de medição (34). Naconfiguração usual, o flange (32) inclui um furo (37) estendendo-seatravés do flange (32) para receber e montar o dispositivo demedição (34). Na configuração usual, o dispositivo de medição (34)é um interruptor indutivo de proximidade capaz de medir até doismilímetros de movimento e adaptado para estender-se através doorifício (37) do flange (32). Deve ser considerado que, embora naconfiguração usual um interruptor indutivo de proximidade sejautilizado, outros instrumentos de medição podem também serutilizados, incluindo, sem limitação, interruptores capacitivos deproximidade ou comutadores mecânicos, tais como um botão dotipo "push button". Além disso, também deve ser considerado que odispositivo de medição (34) poderia ser montado com o flange 32de muitas outras formas.

Na Fig. 4, o habitáculo 14 incluiainda um sistema de monitoramento de carga (33) possuindo umrasgo (39) paralelo ao eixo A do habitáculo (14) de modo a permitira um operador visualizar o movimento da mola (18) através domesmo. Dito movimento pode ser auxiliado, por exemplo, possuindoter uma marcação tal como uma linha amarela colocada sobre aarruela (47), ou as espiras (43). Além disso, adjacente ao rasgo(39), o habitáculo (14) é provido com um conjunto de indicadores(41) estendendo-se perpendicularmente ao eixo A do habitáculo(14).

Em operação, um torque pre-determinado é aplicado ao eixo de saída (17) do redutor (13) pelobraço de alavanca (12), por meio do aperto da porca (45). Isto érealizado desde que a porção da cabeça (19) do selecionador detorque (16) seja retida sobre um dos terminais da mola (18)enquanto a porção rosqueada (21) do selecionador de torque (16) éretida sobre a braçadeira (30) por meio do aperto da porca (45). Aoapertar a porca (45), a mola (18), retida no habitáculo (14), écomprimida para assim proporcionar um torque sobre o eixo desaída (17) do redutor (13). Com o uso do sistema de monitoramentode carga (33) incluindo o rasgo (39) que se estende sobre ohabitáculo (14) em conjunto com os indicadores (41), um operador écapaz de determinar visualmente a distância de movimento da mola(18) resultando assim no correspondente torque pré-determinadoaplicado ao eixo de saída (17). Após ajustar o torque sobre o eixode saída (17) do redutor (13), o dispositivo de medição (34) écolocado adjacente à superfície de medição (36). Se um movimentoda superfície de medição (36) é detectado pelo dispositivo demedição (34), um sinal é enviado para o motor elétrico. Maisespecificamente, configuração usual, o interruptor indutivo deproximidade está ligado a uma fonte de energia elétrica, carregandoassim, um magneto conectado em um dos terminais do interruptor.A força magnética entre a superfície de medição (34) e o terminalmagnético do interruptor de proximidade é correlacionada com umadistância, neste exemplo, igual a zero. Como tal, uma vez que odispositivo de medição (34) é ajustado, qualquer quantidade detorque maior do que o torque pré-determinado promoverá oafastamento da superfície (36) com relação ao dispositivo (34).

A Fig. 7 mostra um fluxogramacontemplando o processo de proteção de um motor elétrico contrauma condição de sobrecarga. O passo 51 representa a fixação dobraço de alavanca (12) a um terminal da braçadeira (30) montadasobre o eixo de saída (17) do redutor (13) e sobre o outro terminalrotativo de um suporte de fixação (22). O passo 53 representa oajuste do selecionador de torque (16) para comprimir a mola (18)que, por sua vez, aplica um torque pré-estabelecido ao eixo desaída (17). O passo 55 representa o posicionamento do dispositivode medição (34) adjacente à superfície de medição (36). O passo57 representa a detecção de um sinal proveniente do dispositivo(34) que corresponde ao movimento da braçadeira (30). O passo 59representa o ajuste de uma condição do motor elétrico (11) combase em um sinal de medição proveniente do dispositivo (34). Naconfiguração usual, a condição do motor (11) é ajustada paradesligamento; No entanto, deve ser considerado que outrascondições poderiam ser selecionadas, tal como uma redução notorque de saída.

A discussão anterior divulga edescreve uma das configurações da presente invenção. Um peritono assunto reconhecerá facilmente, a partir dessa discussão e pormeio dos desenhos e reivindicações, que diversas mudanças,modificações e alterações podem ser promovidas sem prejudicar oespírito e o escopo desta invenção, conforme definido pelasreivindicações a seguir.

Claims (14)

1. "processo e sistema deproteção contra sobrecargas elétricas" caracterizado porser utilizado em conjunto com um motor elétrico, compreendendo:uma montagem de braço detorque, incluindo alojamento, tendo um acionador de torque e umamola axialmente alinhada e contida no referido acionador de torque;dito alojamento tendo um primeiroterminal adaptado para ser rotativamente montado firmemente e umsegundo terminal tendo uma porção superior com uma perfuraçãopara receber diretamente dito acionador de torque;dito acionador estende-se atravésda dita porção superior, montado sobre o suporte do motor;um flange estendendo-selateralmente à dita porção superior e adaptada para conter umdispositivo de medição e,uma superfície de medição sobredito suporte do motor, posicionada a uma predeterminada distânciaradialmente ao eixo rotativo do dito redutor e perpendicularmente aodito dispositivo de medição.

2. "processo e sistema deproteção contra sobrecargas elétricas", de acordo com areivindicação 1, onde dito dispositivo de medição está posicionadopara medir a extensão da distância entre dito dispositivo de medidae dita superfície de medição.

3. "processo e sistema deproteção contra sobrecargas elétricas", de acordo com areivindicação 1, onde dito dispositivo de medição é um interruptorindutivo de proximidade.

4. "Processo e sistema deproteção contra sobrecargas elétricas", de acordo com areivindicação 1, onde dito alojamento inclui um sistema monitor decarga.

5. "Processo e sistema deproteção contra sobrecargas elétricas", de acordo COm areivindicação 4, onde o sistema monitor de carga inclui indicadoressobre dito alojamento e espaçados longitudinalmente ao longo dodito alojamento.

6. "Processo e sistema deproteção contra sobrecargas elétricas", de acordo COm areivindicação 1, onde dito acionador de torque é adaptado parareceber uma porca.

7. "Processo e sistema deproteção contra sobrecargas elétricas", de acordo COm areivindicação 6, onde dita porca de torque é ajustada ao longo doeixo longitudinal do dito acionador de torque.

8. "Processo e sistema deproteção contra sobrecargas elétricas", de acordo COm areivindicação 1, onde dito suporte de motor é montado fixamente auma alavanca redutora de saída.

9. "Processo e sistema deproteção contra sobrecargas elétricas", de acordo COm areivindicação 8, onde dita alavanca redutora de saída é alinhadaverticalmente à alavanca de saída do dito motor elétrico.

10. "Processo e sistema deproteção contra sobrecargas elétricas", de acordo com areivindicação 9, onde dito motor elétrico é adaptado para usoconjunto com um sistema transportador.

11. - "PROCESSO E SISTEMA DEPROTEÇÃO CONTRA SOBRECARGAS ELÉTRICAS", de acordo COm areivindicação 2, onde dita distância depende do resultadopredeterminado do torque resultante da compressão da dita mola.

12. - "PROCESSO E SISTEMA DEPROTEÇÃO CONTRA SOBRECARGAS ELÉTRICAS" caracterizado porproteger um motor elétrico de uma condição de sobrecarga,compreendendo os passos de:fixar o braço de torque, tendo umamola helicoidal e um acionador de torque, conjugados a um redutortendo um suporte montado no dito redutor no primeiro terminal erotativamente fixado sobre o segundo terminal;ajuste de dito acionador de torqueao comprimir dita mola helicoidal a uma predeterminada pré-carga aqual determina um pré-ajuste para ser aplicado a uma haste desaída do dito redutor;posicionamento do dispositivo demedição adjacente à dita braçadeira montado ao redutor;detecção de um sinal do ditodispositivo de medição correspondente ao movimento da ditabraçadeira eajuste da condição do dito motorelétrico quando o sinal do dito dispositivo de medição montado aoredutor é detectado.

13. - "PROCESSO E SISTEMA DEproteção contra sobrecargas elétricas", de acordo com areivindicação 12, onde dito redutor inclui uma haste de saídaverticalmente espaçada do eixo do dito motor elétrico.

14. "processo e sistema deproteção contra sobrecargas elétricas", de acordo com areivindicação 12, onde dito motor elétrico é ajustado na condição dedesligado.