Turboacoplamentos com enchimento constante
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Turboacoplamentos com enchimento constante
Voith Turbo Turboacoplamentos com enchimento constante Voith – A nossa empresa A Voith é a parceira de confiança da indústria de base. Estabelecemos os padrões industriais nos mercados de papel, energia, mobilidade e de serviços. Com um faturamento de mais de 3,5 bilhões de euros e mais de 30 000 colaboradores em mais de 200 filiais em todo o mundo, a Voith é uma das grandes empresas familiares da Europa. Papel Energia Mobilidade Serviços Mercados Nós definimos o futuro Com nossos equipamentos, componentes e serviços, contribuímos substancialmente para o sucesso de nos-sos clientes. A demanda mundial por papel, energia, mobilidade e por serviços, continuará crescendo nos próximos anos. Acompanharemos o desenvolvimento destes mercados do futuro, e neles estaremos atuando. Através de suas idéias e de seus desenvolvimentos, as pessoas da Voith sempre escreveram a histria tecnológica. Hoje, nossos produtos são padrões mundiais. Nossos engenheiros continuarão a atuar no desenvolvimento de nossos mercados. Em benefício de nossos clientes e em prol do sucesso contínuo da nossa empresa. Clientes O foco das nossas ações são as necessidades dos nossos clientes. Com confiabilidade, solidez e arte em engenharia, queremos ser um parceiro dos nossos clientes durante muitos anos. Atravessando gerações. Turboacoplamentos Voith – 1.000.000 x comprovados Como especialista em tarefas que requerem elevada confiabilidade na tecnologia de acionamento, a Voith Turbo mantém-se constantemente atualizada com as crescentes exigências das aplicações práticas e conquista seus clientes com soluções inovadoras. Os turboacoplamentos Voith com enchimento constante são utilizados em conjunto com motores elétricos nos mais variados campos de aplicação. Em particular quando são necessárias exigências bastante severas, economia e confiabilidade dos acionamentos. O Turboacoplamento Voith com as inerentes vantagens hidrodinâmicas tem comprovado sua eficiência em milhões de aplicações em todo o mundo: Q Q Q Q Q Q Q Q 3 Aceleração suave de grandes inércias Possibilidade de utilização de motores de indução com rotores em curto com preço acessível Partida do motor e aceleração sem carga Superdimensionamento do motor desnecessário Limitação do torque na partida Amortecimento efetivo de choques e vibrações Proteção contra sobrecargas para o motor e a máquina Equalização da carga para acionamentos multimotores Campos de aplicação: Movimentação de materiais Q Q Q Q Q Q Transportadores de correia Rodas de caçambas Transportadores de corrente Empilhadeiras Retomadoras Carregadores portuários Mineração – Indústria química Mineração a céu aberto Q e subterrânea Q Q Q Q Máquinas de processamento Q de minérios Q Q Q 4 Britadores Shredder Moinhos Q Q Q Transportadores de corrente e transportadores de corrente com cobertura Transportadores de correia Transportador alimentador Escavadeiras de rodas de caçambas Bombas Britadores Moinhos Q Q Centrífugas Bombas Ventiladores Misturadores A idéias de Föttinger – Construção e funcionamento O Turboacoplamento Voith é um acoplamento hidrodinâmico que opera de acordo com o princípio de Föttinger. Seus componentes principais são constituídos de dois rotores de pás – o rotor da bomba e o rotor da turbina – assim como uma carcaça envolvente. Os dois rotores estão montados relativamente um ao outro. A transferência da força ocorre com um mínimo de desgaste, uma vez que não há nenhum contato mecânico entre as peças que transmitem a força. O acoplamento operar com um volume constante de fluido de trabalho, em geral óleo mineral. Acoplamentos que utilizam água como fluido operacional podem ser obtidos mediante consulta. O torque transmitido pelo motor de entrada é convertido em energia cinética no fluido operacional dentro do rotor bombas ligado a este. No rotor da turbina, esta energia hidrodinâmica é novamente reconvertida em energia mecânica. Para as funções do acoplamento, podemos descrever três condições de operação: Estacionário Partida Estacionário Todo o fluido de trabalho repousa estático no acoplamento. Partida No circuito operacional do acoplamento, o fluido é acelerado com aumento da rotação do rotor da bomba. O fluxo de circulação, assim Modo de funcionamento nominal desenvolvido, incide sobre o rotor da turbina e, assim, a coloca em movimento. A curva do torque é determinada pela curva característica do acoplamento e uma disposição adequada das câmaras de compensação (câmara de retardo, carcaça da câmara anelar) influencia a característica de partida. Modo de funcionamento nominal Devido à pequena diferença de rotação entre o rotor da bomba e o rotor da turbina (a assim chamada escorregamento nominal) desenvolve-se uma condição de fluxo estacionário no acoplamento. É transmitido ainda apenas o torque solicitado pela máquina de trabalho. 5 10 0 86 0 6 75 0 65 0 56 48 2 42 7 36 2 27 6 27 4 D 20 4 20 6 D 15 6 15 4 D 4 55 kW 1500 rpm 422 Aceleração do motor M/MN 2 Rotação do motor 300 400 600 800 1000 1500 2000 Rotação de acionamento n1 [rpm] Aceleração Máquina de trabalho M/MN MM 3000 4000 1,4 1 ML = const. Torque Tempo de resposta J = const. Na tabela ao lado, diferentes tipos de comportamento de partida podem ser comprados. Tipo T Tipo TV Tipo TVV Tipo TVVS MK MK ML Rotação da máquina 5s 6 5 4 3 2 0,5 MK 0 50 40 30 20 15 10 1 Torque Torque Torque 1,6 1 100 Potência de acionamento P1 [HP] 11 7,5 5,5 4 3 2,2 1,5 1,1 0,75 Curva característica MM 500 400 300 200 0,37 Exemplo: Potência de acionamento: Rotação de acionamento: Tamanho do acionamento: M/MN 2 3600 3000 1500 1800 1200 900 1000 750 5000 4000 3000 2000 1500 1000 11 50 50 D 4000 3200 2000 1600 1200 800 600 400 315 250 200 160 110 75 55 37 30 22 18,5 11 Os fatores fundamentais para o dimensionamento de um acoplamento são a potência e a rotação do motor de acionamento. Tendo como base a potência nominal e a rotação do acionamento, podemos determinar o tamanho correspondente do acoplamento no gráfico de potência ao lado. Dentro da faixa de potência correspondente, o acoplamento é adequado ao acionamento correspondente pela variação da carga de óleo. Diferentes condições de aplicação requerem diferentes comportamentos de partida (curva característica) do acoplamento. Importantes de critérios neste sentido, dizem respeito ao momento de inércia, a limitação da rotação e a freqüência de partidas da instalação. Potência de acionamento P1 [HP] Para cada acionamento – o acoplamento adequado Tempo 40 s MM : M L: MK : MN : J: Torque do motor Torque da carga Torque do acoplamento Torque nominal Momento de inércia øD I2 ød2 ød1 O tipo básico – Turboacoplamento tipo T e DT A L Tamanho Tipo A D L 154 T 80 190 143 154 DT 102 190 206 T 97 248 206 DT 137 274 T 274 DT 366 422 d1 máx. l2 máx. 32 28 60 165 32 28 80 5 183 42 42 80 10 248 223 42 42 114 135 328 294 75 55 90 32 175 328 334 75 55 125 37 T 198 424 357 75 65 120 52 T 218 470 391 90 80 135 78 487 T 246 556 436 100 90 155 110 562 T 269 634 490 120 110 170 170 650 T 317 740 591 140 120 200 259 750 T 366 846 529 140 135 240 356 [mm] Tipo T Tipo DT [kg] 4 13,4 866 T 421 978 610 160 150 265 567 1000 T 441 1118 651 180 160 280 850 1150 T 505 1295 715 180 180 320 1165 1150 DT 830 1295 1040 180 170 350 1806 1) O acoplamento tipo T é uma execução básica de acoplamento com enchimento constante, constituído pelo rotor da bomba, rotor da turbina e carcaça. Com base neste modelo, originou-se o subseqüente programa de tipos, mediante a incorporação de componentes adicionais. Normalmente, o turboacoplamento está montado no eixo da máquina a ser acionada ou no eixo da trans- peso1) d2 máx. inclusive com conexão elástica e carga máxima de óleo. missão. Para compensar pequenos desalinhamentos de montagem, ele é conectado com o eixo do motor através de uma conexão elástica. O uso deste tipo de acoplamento é recomendado quando se faz necessário um amortecimento das vibrações e proteções contra sobrecarga para o motor e máquina acionada; também podem ser aplicados em acionamentos mais simples na faixa de baixas potências. O acoplamento tipo DT tem dois circuitos de trabalho coaciais que atuam em paralelo. O circuito duplo resulta na duplicação da transmissão de potência com mesmo tamanho do acoplamento. Campos de aplicação: Q Q Q Rodas de caçambas Transportadores de canecas Misturadores e agitadores 7 Partida mais suave – Turboacoplamento tipo TV e TVV L D l2 ø d2 ø d1 A A L Tamanho Tipo A D L d1 máx. 274 274 274 366 366 422 422 487 487 562 562 650 650 750 750 866 866 1000 1000 1150 1150 TV TVV DTV TV TVV TV TVV TV TVV TV TVV TV TVV TV TVV TV TVV TV TVV TV TVV 172 204 244 225 296 257 335 297 382 333 428 384 494 440 567 493 641 547 686 670 883 328 328 328 424 424 470 470 556 556 634 634 740 740 846 846 978 978 1118 1118 1295 1295 331 315 355 384 455 430 508 487 572 554 649 658 768 603 730 682 830 757 896 880 1093 d2 máx. l2 máx. 55 55 55 65 65 80 80 90 90 110 110 120 120 135 135 150 150 160 160 180 180 90 90 125 120 120 135 135 155 155 170 170 200 200 240 240 265 265 280 280 320 320 [mm] Tipo TV Tipo TVV 1) A versão TV se caracteriza por uma "câmara de retardo" que está flageada à roda externa do acoplamento. Em repouso, uma proporção do fluido operacional fica disposto nesta câmara. Reduzindo assim o volume na câmara de trabalho. Assim, na partida do motor, um torque reduzido é transmitido simultaneamente, oferecendo uma partida sem carga ao motor. Após a aceleração do motor, o conteúdo da 8 peso1) [kg] 75 65 65 75 75 90 90 100 100 120 120 140 140 140 140 160 160 180 180 180 180 32 33 38 56 58 80 83 111 119 172 182 259 274 364 386 570 595 870 905 1242 1334 incluindo conexão elástica e carga máxima de óleo. câmara de retardo esvazia-se para a câmara de trabalho em função do tempo de modo que o torque total seja transmitido. Se necessário para casos especiais de aplicação, o torque de partida do acoplamento pode ser ainda mais reduzido mediante à instalação de uma câmara de retardo maior (tipo TVV) obtendo-se assim uma aceleração ainda mais suave da máquina. Em determinados casos, o funcionamento da câmara de retardo pode ser adicionalmente melhorada por meio de válvulas centrífugas (tipo TVF) ou através do reenchimento hidrodinâmico (Tipo TVY). Campos de aplicação: Q Q Q Q Transportadores de correia Centrífugas, decantadores Moinho de tubo Máquinas de grande inércia l2 ø d2 D ø d1 O inovador – Turboacoplamento tipo TVVS A L Tamanho Tipo A D L d1 máx. l2 máx. 422 TVVS 335 470 508 90 80 135 87 487 TVVS 382 556 572 562 TVVS 428 660 649 100 90 155 126 120 110 170 192 650 TVVS 494 761 768 140 120 200 291 750 TVVS 567 866 TVVS 641 877 730 140 135 240 404 1017 830 160 150 265 645 [mm] Tipo TVVS 1) O modelo TVVS é mais um desenvolvimento Voith, somando-se à câmara de retardo estendida a uma câmara anular auxiliar. Durante as primeiras rotações nos procedimentos de partida, devido à força centrífuga, a câmara acumuladora externa é completamente preenchida pelo fluido de operação existente no circuito de trabalho. Em comparação com acoplamentos sem a câmara anular, a quantidade de óleo existente na câmara de tra- peso1) d2 máx. [kg] Peso com conexão elástica e carga máxima de óleo. balho de um acoplamento TVVS fica consideravelmente reduzida, resultando em uma redução do torque transmitido durante a partida do motor. O aumento do torque ocorre em função do tempo por esvaziamento da câmara de retardo para dentro da câmara de retardo. Os eventos de partida podem ser adequados às necessidades da aplicação, por meio do ajuste dos diâmetros dos giclês. Este novo conceito de acoplamento foi concebido especialmente para o acionamento de transportadores de correias. Em virtude do crescimento gradual do torque, uma automática adaptação das condições da carga da correia é obtida. Campos de aplicação: Q Q Transportadores de correia máquinas com grande inércia 9 Para acionamentos com correias – Turboacoplamentos tipo TRI e TVRI A D ød ø dt B A Tamanho Tipo A 206 TRI 206 274 dt min. d máx. B máx. 97 248 70 116 42 9 DTRI 137 248 70 116 42 12 TRI 137 328 100 150 55 25 274 TVRI 172 328 100 150 55 26 274 DTRI 175 328 135 165 60 33 274 DTVRI 242 328 135 165 60 38 366 TRI 198 424 145 160 65 47 366 TVRI 225 424 145 160 65 51 422 TRI 205 470 160 182 70 74 422 TVRI 258 470 160 182 70 76 487 TRI 246 556 201 233 90 110 487 TVRI 297 556 201 233 90 112 562 TRI 269 634 294 265 100 173 562 TVRI 333 634 294 265 100 175 650 TRI 317 740 – 423 105 256 650 TVRI 384 740 – 423 105 261 [mm] Tipo TRI Tipo TVRI 1) A polia para correia em V ou plana que é flangeada na tampa do mancal permite a obtenção de variadas rela de transmissão. Se necessário, a polia da correia pode ser facilmente substituída. Os turboacoplamentos TRI e TVRI são montados em balanço no eixo do motor ou no eixo da máquina. As 10 peso1) D [kg] peso com conexão de ligação e máx. enchimento de óleo. forças na correia são suportadas por um mancal na tampa do mancal no cubo do acoplamento. O tipo TRI encontra sua aplicação como auxiliar de partida e proteção contra sobrecarga. Já o tipo TVRI com a câmara de retardo adicional é usado quando uma partida especialmente suave é necessária. Campos de aplicação: Q Q Q Q Centrífugas, decantadores Ventiladores Misturadores Britadores Dispositivos de monitoração e acessórios MTS – BTS – Dispositivo comutador dispositivo comutador térmico mecânico-térmico sem contato Para proteção contra superaquecimento, o acoplamento vem equipado com bujões fusíveis. Para evitar a perda de fluido de trabalho em caso de uma sobrecarga térmica, pode ser adicionalmente instalado um dispositivo comutador MTS. Ao ser atingida a temperatura de resposta, o elemento comutador libera um pino que atua um interruptor. Dependendo do tipo, o impulso de comutação pode ser utilizado para um sinal de alarme ou para desligar o motor. Depois de sua atuação, o elemento comutador precisa ser substituído. A monitoração da temperatura do acoplamento é feita sem contato físico. Após a atuação do dispositivo comutador, não é necessário substituir o elemento comutador. Este dispositivo estará novamente pronto para utilização após o esfriamento do acoplamento. O sinal de comutação pode ser utilizado para um sinal de alarme ou para desligar o motor. Dispositivo de montagem e de Parafuso visor extração Necessário para montagem ou desmontagem correta dos acoplamentos. Além do dispositivo mecânico de montagem e extração está disponível um extrator hidráulico. Mediante a instalação de um parafuso visor de nível do óleo no rotor externo, a carga de óleo pode ser facilmente verificada sem abertura do acoplamento. 11 Para aplicações especiais – Modelos adicionais Para satisfazer as diferentes condições e exigências práticas de operação, os nossos engenheiros e técnicos desenvolveram modelos adicionais de acoplamentos de enchimento constante. Turboacoplamento com Turboacoplamento com eixo Turboacoplamento com flange conexão muilti-disco (GPK) maciço e flange de de freio acoplamento primário As concepções de motor e transmissão estão cada vez mais compactos com mesma performance. Isto também faz com que o eixo do motor e da transmissão tenham diâmetros cada vez menores e, conseqüentemente, menores capacidades de carga. O peso do turboacoplamento é uniformemente distribuído no eixo de acionamento e no eixo acionado por meio de duas conexões de discos. As cargas reduzidas em eixos e mancais de rolamentos contribuem significativamente para aumentar a vida dos rolamentos. 12 O acoplamento é montado rigidamente no eixo do motor por meio de um flange de acoplamento primário. O peso do acoplamento é assim suportado pelo eixo do motor e a carga no eixo acionado é aliviada. Uma conexão elástica deve ser instalada entre o eixo maciço no lado de acionamento e o eixo da transmissão. Com uso de uma conexão flexível especialmente desenvolvida, é possível instalar e remover o acoplamento sem deslocar o motor e a transmissão. Para aplicações com sistemas de frenagem, o turboacoplamento pode ser equipado com um flange adicional de freio, no qual pode ser montado um tambor ou um disco de freio. Acoplamento para polias Turboacoplamento com polia Turboacoplamento para o sem tampa de mancal tipo montada em balanço tipo TR elemento de trabalho água TRI/TVRI Estes modelos são adequados particularmente para polias com pequenos diâmetros. A polia com mancal integrado é flangeada diretamente na carcaça do acoplamento. Substituição da polia, tem como sugestão de ser efetuada somente pela Voith. tipo TWV... Nesta execução simplificada de acoplamento para polias, a polia é montada em balanço na carcaça do acoplamento - versão se, suporte. O turboacoplamento TR é uma solução de baixo custo na faixa de cargas pequenas. Turboacoplamentos Voith – projetados para operar com água como fluido operacional – podem ser aplicados nos seguintes casos: em locais em que o óleo é proibido por questões de segurança ou ambientais. Especialmente na extração de carvão, os acoplamentos com água são os preferidos. Uma elevada capacidade de transmissão de potência está assegurada também para este elemento de trabalho. 13 Cr 128 pt aik/WA 02.06 1000. Dimensões e figuras livres. Reservados os direitos de alterações. (Para melhor visualizar, as coberturas de proteção necessárias foram parcialmente removidas das figuras.) Voith Turbo GmbH & Co. KG Start-up Components Voithstr. 1 74564 Crailsheim, GERMANY Tel. +49 7951 32-409 Fax +49 7951 32-480 [email protected] www.startup-components.com www.voithturbo.com