BRPI0407355B1 - método e dispositivo para o balanceamento dos rotores sem pino - Google Patents

Abstract

"processo e dispositivo para o balanceamento dos rotores sem pino". a fim de que em uma montagem com uma haste de montagem (5) para montagem de um rotor (2) sem pino com uma perfuração (6) em um conjunto de balanceamento, cuja haste de montagem (5) apresenta abertura (10, 20) para passagem de fluido, afim de que seja possível determinar com alta precisão as deficiências de balanceamento de rotores (2) com possibilidades de montagem em apenas uma parcela de sua projeção axial, na haste de montagem (5) que estão previstas as primeiras aberturas (10) para a adução de fluido e segundas aberturas (20) para a eliminação de fluido.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “MÉTODO E DfSPOSnWO PARA O BALANCEAMENTO DOS ROTORES SEM PINO". A presente invenção refere-se a um processo para o balanceamento de rotores sem pino, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 e a orna montagem com uma mandril de sustentação de um rotor sem pino» possuindo uma perfuração» possuindo, em um dispositivo de balanceamento de acordo com o preâmbulo da reivindicação 7.

Um rotor com pino pode ser precisamente balanceado com relação aos seus pontos de montagem dispostos nos pinos» Rotores a serem balanceados sem pontos de montagem próprios e que no balanceamento são fixados em uma átvore auxiliar» oferecem problemas com relação à qualidade do balanceamento que pode ser conseguida. A partir da patente européia ÊP 0 104 266 A1 passou a ser conhecido um processo com o qual podem ser balanceados rotores sem pinos sem árvore auxiliar e com alta qualidade de balanceamento. Para esta finalidade, o rotor é montado em uma mandril de sustentação de uma máquina de balanceamento como fluido de montagem é usado ar que é introduzido entre duas superfícies reciprocamente opostas do rotor e da montagem da haste. Não mais apresentam-se falhas produzidas por imprecisões da superfície, já que desvios de forma da perfuração do rotor ou da mandril de sustentação são integrados sendo proporcionado um eixo de rotação estável do rotor, O emprego de ar como fluido de montagem, no caso de determinadas formas de construção de rotores, como, por exemplo, nos rotores sem pino, cujo ponto de gravidade está situado fora da região de fixação prevista no rotor, apresentam» todavia» resultados de medição ínsuficíentemente precisos.

Na patente européia EP 0 042 66 Al também é mencionado o uso de líquido como fluido de montagem, porém sem levar em conta estas formas especiais de rotores e dos problemas que resultam pelo emprego do líquido, tendo em vista a eliminação do líquido, Â eliminação imprecisa de líquidos pode resultar em uma umectação do rotor e, portanto» em uma falsificação inadmissível do resultado da medição. A presente invenção tem como objetivo criar um processo e um dispositivo para balanceamento de rotores sem pino, com os quais também podem ser determinado com alto grau de precisão a desbalanceamento em rotores com possibilidades de montagem em apenas uma parte de sua projeção axial.

De acordo com a invenção esta tarefa será solucionada com as características das reivindicações 1 e 7.

Pela primeira vez podem ser balanceados com alto grau de precisão rotores sem pino, nos quais apenas uma parcela de sua projeção longitudinal está disponível para a montagem, jã que por meio da invenção é assegurada uma elevada rigidez de montagem e uma fixação precisa do eixo do rotor, o qual opera com bastante tranquilidade. Com a montagem de líquido consoante a invenção é assegurada, além disso, a separação necessária na deficiência do balanceamento com relação aos planos de compensação. Pelo fato de que a adução e a eliminação realizada na maior parte sobre o interior da haste, não é afetada à precisão da medição pelo líquido da montagem.

Em uma ampliação da invenção está previsto que o apoio se produz tanto na primeira como também na segunda região da montagem através de líquido, de preferência o líquido à base de óleo ou oleoso, o que simplifica a adução e o escoamento do fluído utilizado. O apoio axial do rotor na segunda região da montagem vantajosamente ser realizada em processo hidrodinâmico, já que neste caso o abastecimento com fluído de montagem pode ser realizado com relativa facilidade.

Pelo fato de que o apoio é realizado na segunda região de montagem em superfícies de montagem de configuração esférica, eventuais falhas de acabamento na superfície de montagem axial não podem resultar em uma defasagem do eixo de rotor. Devido a possibilidade da mobilidade angular da montagem esférica, podem ser compensadas falhas superficiais sem que seja exercido um momento coercitivo sobre o rofor. A seguir, a invenção será explicitada com base em exemplos de exemplos de execução. As figuras mostram: Figura 1 - uma montagem com uma mandril de sustentação para um rotor com uma perfuração cega em um dispositivo de balanceamento, em representação esquemática, Figura 2 - uma primeira forma de realização da mandril de sustentação em corte ao longo da linha II -It da figura 3, Figura 3 - vista superior para a mandril de sustentação da figura 2.

Figura 4 - outra representação de corte da mandril de sustentação de acordo com a figura 2, Figura 5 — outra forma de realização da mandril de sustentação em um corte, Figura 6 - corte pela mandril de sustentação de acordo com a figura 5, e Figura 7 - outro corte da mandril de sustentação de acordo com a figura 5, A montagem 1 representada na figura 1 para um rotor 2 a ser examinado, representado na figura 1 em linhas de traços e pontos, está preso em uma ponte oscilante 3 de um dispositivo de balanceamento. A ponte oscilante 3 está apoiada de forma convencional, por exemplo, através de quatro molas de apoio 4, das quais apenas 2 são aqui representadas, com capacidade oscilante e contra o quadro do dispositivo de balanceamento, O rotor 2 é posto em rotação por um acionamento aqui não apresentado mais detalhadamente. Vibrações que induzem deficiências de balanceamento da ponte oscilante 3 serão medidas e usadas para determinação da desbalan-ceamento a ser compensada no rotor 2, A montagem apresenta uma mandril de sustentação 5 na qual o rotor 2 a ser examinado ou balanceado será montado de forma rotativa.

No exemplo de execução de acordo com a figura 1, o rotor 2 apresenta uma perfuração de rotor 6 central não-transfixante, ou seja, uma perfuração cega, por meio da qual se verifica a montagem na mandril de sustentação 5 disposta em sentido vertical. O ponto de gravidade S do rotor 2 axialmente está situado fora da projeção da perfuração cega, isto é, fora da região da montagem, A perfuração cega é escalonada e apresenta quatro segmentos de diâmetros diferentes. O primeiro segmento que se estende do lado frontal inferior do rotor, da mesma maneira como o quarto segmento situado na extremidade da perfuração cega está previsto para prover apoio ao rotor 2 através de fluido de montagem em uma primeira região em direção radial, na mandril de sustentação 5. O apoio do rotor 2 por meio de fluido de montagem em uma segunda região em direção axial verifica-se através do lado frontal inferior do rotor e através de regiões alocadas ou unidades construídas da mandril de sustentação 5. Como fluido de montagem será usada na primeira e na segunda região de montagem, neste exemplo de execução óleo ou um líquido contendo óleo ou um outro fluido adequado para lubrificação por meio de Ifquido.

Na sua superfície, a mandril de sustentação 5 apresenta primeiras aberturas 10 (figura 2, figura 7) para passagem de fluido de montagem que estão unidas com linhas adutoras de fluidos 11 no interior da mandril de sustentação, bem como apresenta segundas aberturas 20 para passagem de fluido de montagem que estão unidas com linhas de escoamento de fluido 21 no interior da mandril de sustentação. As primeiras aberturas 10 estão situadas em dois planos de montagem 7, 8 axialmente distanciadas e que são alocadas ao primeiro e ao quarto segmento da perfuração cega do rotor 2 e nas quais o rotor 2 é apoiado radial mente. A mandril de sustentação 5 apresenta em uma extremidade um colar 9 com o qual é presa na ponte oscilante 3.

Na configuração da mandril de sustentação 5, representada nas figuras 2 a 4, o suprimento de fluido para cada um dos dois planos de montagem 7, 8 verifica-se através de quatro segmentos âdutores 11', distribuídas em sentido eqüidistante em um círculo parcial e a segmentos âdutores 11' que se projetam em paralelo para com o eixo da mandril de sustentação e que estão unidas com segmentos âdutores 1Γ de projetam radial e que terminam nas quatro primeiras aberturas 10 de cada plano de montagem 7, 8. Os segmentos adutoras 11’, ao todo oito unidades de projeção axial, termi- nam em uma primeira câmara de fluido 15 disposta na face frontal inferior da mandril de sustentação 5, sendo a referida câmara preferencia tmente configurada como câmara anelar, A câmara anelar está unida com um suprimento de fluido e encontra-se em um componente de câmara 14 que está vedado e unido com a mandril de sustentação 5 formando o componente 14 por sua vez uma parte da ponte oscilante 3. A mandril de sustentação 5 e o componente da câmara 14 podem naturalmente também ser configurados de modo ínteiriço.

Os segmentos adutores 11' que se projetam em paralelo para com o eixo da mandril de sustentação possuem segmentos de estrangulamento que apresenta uma seção transversal reduzida com a finalidade de efeito de estrangulamento exercido sobre o fluido, sendo que o efeito de estrangulamento pode ser regulado de forma simples, além da seção transversal selecionada, ainda pelo comprimento do percurso de estrangulamento. Além disso, poderá ser previsto que também os segmentos condutores 11" de projeção radial ainda apresentam um efeito de estrangulamento, Para a eliminação do fluído através das aberturas 20, nesta configuração da mandril de sustentação está prevista uma perfuração centrai 21' transfixante como parte da linha de escoamento de fluido 21, na qual desembocam em vários planos transversais várias perfurações radiais 21", conforme pode ser visto mais detalhadamente na figura 4. Nestes planos transversais estão situados entre os planos de montagem 7, 8. Na segunda região de montagem que serve para o apoio do rotor em direção axial, encontram-se várias aberturas 20 para eliminação de fluido e que, através de canais de fluidos 21'" de projeção radial e oblíqua, estão em ligação com a perfuração central 21’. A perfuração central 21'* termina em uma segunda câmara de fluido 16 prevista na face frontal inferior da mandril de sustentação 5 e que está configurada como câmara central, A câmara central está unida com uma aspiração de fluido e encontra-se, como também a câmara anelar, no componente de câmara 14 vedado e unido com a mandril de sustentação 5, Em uma outra configuração da mandril de sustentação 5 repre- sentada nas figuras 5 até 7, o suprimento de fluido pana cada um dos dois planos de montagem 7, 8 verifica-se também através de quatro segmentos adutoras 11' distribuídos eqüidistantes em um círculo divisor e que se projetam em paralelo para com o eixo de montagem, estando unidos com segmentos adutoras radiais 11". Diferente da configuração acima descrita, os segmentos adutoras 11' axiais terminam na câmara central, a qual, neste caso, constitui a primeira câmara de fluido 15 para suprimento de fluido. A regulagem do efeito de estrangulamento verifica-se da mesma maneira como na configuração acima descrita.

Para eliminação do fluido, todavia, nesta configuração não está prevista uma perto ração central que está em ligação com todas as aberturas de escoamento de fluido 20. Ao invés disso, estão previstas quatro perfurações transfixantes 31 distribuídas eqüidistantes em um círculo divisor e projetadas em paralelo para com o eixo da haste e que em vários planos transversais estão em conexão sempre com uma abertura 20 na circunferência da mándril de sustentação conforme pode ser visto mais detalhadamente nas figuras 5 e 6. As aberturas 20 sempre alocadas a uma perfuração trans-fixante 31 estão previstas seqüencialmente em uma linha lateral que se projeta em paralelo para com o eixo da mandril de susteniação. De modo semelhante, a configuração acima descrita, encontram-se várias aberturas 20, nesta configuração quatro aberturas, para eliminação de fluidos, estão previstas na segunda região de montagem, da qual neste caso sempre uma região está em contato com a perfuração transfixante 31 mais próxima através de canais de fluidos 31" de projeção radial e oblíqua. As quatro perfurações transfixantes 31 terminam em urro segunda câmara de fluido 16 prevista na face frontal inferior na mandril de sustentação 5, sendo configurada como câmara anelar. A câmara anelar está unida com uma aspiração de fluido e encontra-se, da mesma maneira como a câmara central, no componente da câmara 14 que está unido de forma vedada com a mandril de sustentação.

As aberturas adutoras 10 nas regiões de montagem podem divergir no numero e na disposição relativamente às versões acima descritas. O efeito estrangulador será determinado na dependência da forma do rotor e do peso rotor, tem como do fluído empregado. O número e a disposição das aberturas de escoamento nas configurações descritas ê exemplificado. Será de acordo com o fluido empregado e com a configuração do rotor e da montagem, Na sua extremidade que possui o colar 9, a mandril de sustentação 5 está unida com uma unidade 40 que serve para apoiar o rotor 2 na direção axial e para o abastecimento de fluido deste apoio axial. Esta unidade construída 40 apresenta uma placa básica 41 que está fixamente unida com o colar 9 da mandril de sustentação 5 no lado do colar voltado na direção da mandril de sustentação 5. A placa básica forma o fundo de duas bacias de alojamento 42, 43, ou seja, uma primeira bacia de alojamento 42 externa e uma segunda bacia de alojamento 43 de diâmetro menor, disposta coaxialmente no interior da primeira bacia de alojamento 42. A altura da bacia de alojamento exterior 42 é de tal ordem que o segmento do rotor que ali penetra é envolto pela borda superior da bacia do alojamento com reduzida distância radial, A altura da segunda bacia interior de alojamento 43 é de tal ordem que uma reserva de fluido, suficiente para uma lubrificação hidrodi-nâmica de fluido do apoio axial, será acumulada na bacia interior de alojamento 43. A placa básica 41 da unidade construída 40 forma simultaneamente a face de apoio para o apoio axial do rotor 2 com sua face frontal de rotor. Estas duas superfícies são configuradas de tal modo que fica assegurada uma montagem hidrodinámica do rotor 2 rotativo por meio de fluido de montagem acumulado na bacia interior do alojamento 43, A placa básica 41, ou seja, a bacia interior do alojamento 43, apresenta reentrâncias 44, através das quais a bacia interior do alojamento 43 com as linhas de escoamento de fluido 21, 31 na mandril dê sustentação 5 está em conexão. Através da aspiração dê fluido pelas linhas de escoamento de fluido 21,31,0 pico do fluido na bacia interior do alojamento 43 pode ser regulado de forma simples. Fluído excessivo passa da bada externa do alojamento 42 para um escoamento 45 na direção do reservatório de fluido.

Na configuração representação representada na figura 1, o rotor 2 possui uma face frontal plana, Para configurar uma montagem esférica, entre a face de montagem da placa básica 41 e a face de apoio do rotor 2 está integrado um disco do montagem 46 que apresenta uma primeira face frontal plana e uma segunda face frontal esférica, as quais, juntamente com uma concavidade de configuração complementar na placa básica 41 passa a configurar a montagem esférica, Esta montagem esférica está situada na reserva de fluído no interior da bacia de alojamento 43, Ao invés da unidade descrita acima para a montagem hidrodi-námica com um líquido, no caso de rotores adequados também pode ser prevista uma montagem axial hidrostática, por exemplo, através de urra almofada de ar, Um abastecimento de fluido com ar como fluído pode ser realizado de forma simples até a placa básica 41 unida com o colar 9 da mandril de sustentação 5 na direção de aberturas previstas na face de montagem da placa básica 41. No caso, a região de montagem axial pode ser configurada de tal maneira que altemativamente passa a ser aplicada uma previsão de líquido hidrodinâmico ou uma deposição hidrostática de gás ou de ar. A projeção do eixo da mandril de sustentação, por exemplo, em sentido vertical horizontal ou uma orientação intermediária, considerando-se a configuração do dispositivo de balanceamento e o modo de aduçâo dos rotores, por exemplo, com montagem ou des montagem automática, poderá ser determinada correspondentemente, A montagem disposta na ponte oscilante possibilita todos os processos de medição para a desbalanceamento de acordo com a posição e tamanho. O apoio da ponte oscilante pode ser configurado para operação subcrilica ou supercrítica. A invenção não está restrita ao exame de rotores com perfurações cegas. Podem ser balanceados todos os rotores, sem pino de montagem próprio que apresentam perfurações cegas ou perfurações Iransfixan-tes, como, por exemplo, rodas de compactação, balancins, etc. podem ser balanceados. Especialmente adapta-se a invenção para rotores cujo ponto de gravidade está situado em direção axial fora da região de montagem pre- visto na perfuração do rotor, o que se aplica espeeialmente para rotores com possibilidades de montagem em apenas uma parcela de sua projeção axíal.

REIVINDICAÇÕES

Claims (20)

1. Método para balanceamento de rotores {£}, sem pino, no qual o rotor (2) com uma perfuração (6) está disposto em um mandril de sustentação (5) de um dispositivo de balanceamento e um fluido que é pelo menos parcialmente distribuído através do interior do mandril de sustentação (5) é trazido entre faces redprocamente opostas do rotor e do mandril de sustentação e o rotor ¢2) é posto em rotação, sendo que vibrações induzidas pelo desbalanceamento do mandril de sustentação (5) serão usadas para determinar o desbalanceamento, o rotor (2), em uma primeira região de sustentação em direção radial e em uma segunda região de sustentação em uma direção axral é sustentado por meio de um fluído e a sustentação na primeira área de sustentação é hidrostática, caracterizado pelo fato de que o rotor (2) é sustentado na segunda área de sustentação hidrodinamicamente por meio do fluído que é removido da primeira região de sustentação e liberado sem pressão, e onde a remoção do fluído é realizada pelo menos pardal mente por meio do interior do mandril de sustentação.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o apoio na primeira e na segunda região da sustentação é realizado por meio óleo ou liquido contendo óleo como fluido,

3. Método de acordo com uma ou ambas das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o escoamento é realizado através do interior do mandril de sustentação e um condutor de escoamento (45) unida com o recipiente.

4. Método de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o apoio na primeira região de sustentação é fornecido por vários pontos de montagem formados entre a face circunferen-cial do mandril de sustentação e a perfuração do rotor, sendo que o ponto de gravidade do rotor (S), em direção axial está situado fora da região de montagem.

5. Método de acordo com urna das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o apoio na segunda região de sustentação é realizado através de superfícies de apoio de configuração esférica.

6. Mancai com um mandríl de sustentação (5) para o apoio de um rotor (2) sem pino e apresentando uma perfuração (6), em um dispositivo de balanceamento em ao menos uma primeira região de sustentação de suporte hidrostálico em direção radial e uma segunda região de sustentação de suporte em direção axial, sendo que a o mandríl de sustentação (5) apresenta primeiras aberturas (10) para passagem de fluido, e as primeiras aberturas (10) que estão unidas com linhas adutoras (11) para o fluido, caracterizado pelo fato de que no mandríl de sustentação (5) são providas segundas aberturas (20) que são conectadas às linhas de escoamento (21,31) para o fluído e onde o rotor (2) é sustentado hidrodinamicamente na segunda região de sustentação, sendo que a segunda região de sustentação está cercada por uma bacia de alojamento (43) que é adaptada para coletar suprimento suficiente de fluído removido para lubrificação hidrodinâmica da segunda região de sustentação.

7. Mancai de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que as primeiras aberturas (10) estão situadas em superfícies circun-femendais do mandríl de sustentação, ao menos na primeira ou na segunda região de sustentação.

8. Mancai de acordo com uma ou com ambas das reivindicações 6 e 7, caracterizado pelo fato de que as primeiras aberturas (10) estão situadas em dois planos de montagem (7, 8) axialmente distanciados da mandríl de sustentação (5).

9. Mancai de acordo com uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que as primeiras aberturas (10) estão previstas tanto em dois planos de sustentação (7, 6) axialmente distanciados de uma primeira região de sustentação como também em um plano de sustentação de uma segunda região de sustentação, prefenendalmente configurada como manca! axial.

10.- Mancai de acordo com uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que as segundas aberturas (20) são adjacentes aos planos de sustentação (7, 8) e/ou em posição intermediária.

11. Mancai de acordo com uma das reivindicações 8 a 10, carac- terizada pelo fato de que as primeiras (10) e segundas aberturas (20) estão unidas com segmentos condutores (11*, 2Γ, 21*', 31", 31"') projetadas transversalmente para com o eixo do mandril de sustentação, e com segmentos condutores {1V, 21', 31') projetadas paralelamente para com o eixo do mandril de sustentação.

12. Mancai de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os segmentos condutores (11’, 11") que seguem transversalmente e/ou em paralelo para com o eixo da mandril de sustentação apresentam segmentos de estrangulamento de seção transversal reduzida.

13. Mancai de acordo com uma das reivindicações 6 a 12, caracterizado pelo fato de que os segmentos condutores (11', 21', 31') projetados em paralelo para com o eixo do mandril de sustentação, e relativas às linhas adutoras (11), ou seja, das linhas de escoamento (21,31), desembocam em uma câmara de fluido (15,18) prevista na extremidade do mandril de sustentação e destinada para o suprimento e escoamento de fluido.

14. Mancai de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que as duas câmaras de fluido (15,16) são formadas por uma câmara central e por uma câmara anelar coaxial.

15. Mancai de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que as câmaras de fluido (15,16) estão configuradas em um componente de câmara (14) unido de modo estanque com o mandril de sustentação (5).

16. Mancai de acordo com uma das reivindicações 6 a 15, caracterizado pelo fato de que preferencialmente estão previstas quatro aberturas (10, 20) por plano, distribuídas eqüidistancialmente na circunferência do mandril de sustentação.

17. Mancai de acordo com uma das reivindicações 6 a 16, caracterizado pelo fato de que o mandril de sustentação (5) está previsto em sentido vertical e a extremidade do rotor que recebe o mandril de sustentação está apoiada através de um ponto de apoio esférico na mandril de sustentação (5) ou em uma unidade (40) unida com ao referido mandril (5),

18. Mancai de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que um disco de sustentação (46) está previsto entre a extremidade do rotor e o mandril de sustentação (5) ou de uma unidade (40) unida com o mandril de sustentação, que apresenta uma face frontal plana e em forma de calote esférica,

19. Mancai de acordo com uma ou ambas das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a região terminal do rotor com o ponto de sustentação preferencíalmente de configuração esférica está envolto por uma bacia de alojamento (43) para o refluxo de fluido,

20. Mancai de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de que a bacia de alojamento (43) está envolta por oulra bacia de alojamento (42) e ambas possuem linhas de escoamento (44, 45), das quais àquela da bacia interior do alojamento (43) está em contato, através de aberturas (20) no mandril de sustentação (5), com uma aspiração de fluído.