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
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Voithstr. 1
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