ES2197323T3 - Dispositivo de equilibrado dinamico y ponderal para maquinas de rotores, en particular para ventiladores industriales. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION CONSISTE EN UN DISPOSITIVO DE EQUILIBRADO DINAMICO Y PONDERAL PARA MAQUINAS DE ROTOR, QUE COMPRENDE POR LO MENOS UN ROTOR (4) MONTADO EN UN ARBOL DE REVOLUCION (5), POR LO MENOS UNA UNIDAD DE EQUILIBRADO PONDERAL (20, 21) MONTADA EN DICHO ARBOL Y POR LO MENOS UN SISTEMA DE REGULACION Y CONTROL DEL ESTADO DE DESEQUILIBRIO DEL ROTOR (4); ESTE SISTEMA ES SUSCEPTIBLE DE ACTUAR DE MANERA PERMANENTE EN LA O LAS UNIDADES DE EQUILIBRADO (20, 21) CUANDO EL ROTOR (4) ESTA GIRANDO. SE CARACTERIZA POR EL HECHO DE QUE LA UNIDAD DE EQUILIBRADO PONDERAL (20, 21) ESTA SITUADA A UNA DISTANCIA AXIAL DEL ROTOR Y COMPRENDE POR LO MENOS DOS MASAS DE EQUILIBRADO QUE PUEDEN DESPLAZARSE INDEPENDIENTEMENTE UNA DE OTRA, POR ACCION DE MEDIOS DE ARRASTRE DEPENDIENTES DEL SISTEMA DE REGULACION Y CONTROL; ESTAS DOS MASAS SE DESPLAZAN SIGUIENDO TRAYECTORIAS QUE FORMAN UN CIRCUITO CERRADO ALREDEDOR DEL ARBOL DE REVOLUCION (5). DE APLICACION EN VENTILADORES INDUSTRIALES.

Description

Dispositivo de equilibrado dinámico y ponderal para máquinas de rotores, en particular para ventiladores industriales.

La presente invención se refiere al campo técnico general de los dispositivos de equilibrado dinámico y ponderal para máquinas con rotor, en particular para las turbomáquinas tales como los turboventiladores industriales.

La presente invención se refiere a un dispositivo de equilibrado dinámico y ponderal para máquinas con rotor, en particular para ventiladores industriales, conforme al preámbulo de la reivindicación 1.

La presente invención se refiere igualmente a un ventilador industrial equipado con un dispositivo de equilibrado dinámico y ponderal y más generalmente a las turbomáquinas tales como las turbinas de vapor, los compresores, cualquiera que sea el fluido implicado en el funcionamiento de la turbomáquina, estando entendido que el dispositivo de equilibrado encuentra más particularmente, pero no exclusivamente, su aplicación en turbomáquinas cuya capacidad de equilibrado requerida sea importante, y del orden sensiblemente de 100 000 g.mm al menos, y preferentemente comprendida entre 100 000 g.mm y 5 000 000 g.mm.

Uno de los problemas mayores de las turbomáquinas de fuerte capacidad tales como las anteriormente descritas, se refiere a las vibraciones susceptibles de ser generadas por estas máquinas, en particular a nivel de los cojinetes. En la mayoría de los casos, el origen de estas vibraciones procede del desequilibrio del rotor. En el caso de los ventiladores industriales cuyas capacidades de ventilación son elevadas, por ejemplo del orden de 100 a 10 000 kW, las condiciones normales de su utilización implican necesariamente la aparición progresiva o súbita de un estado de desequilibrio del rotor.

En efecto, dichos aparatos están destinados a asegurar la ventilación en sectores industriales tan variados como la industria nuclear, la industria química, la industria siderúrgica, la industria del cemento, o incluso en las centrales térmicas.

Por consiguiente, se encuentran normalmente expuestos a los riesgos de depósitos de partículas o de materias ventiladas en las palas del ventilador o por las mismas, al desgaste progresivo de las palas del ventilador debido a los diferentes efectos de corrosión que proceden de los fluidos o de los gases desplazados por el ventilador, o incluso a deformaciones que proceden de variaciones bruscas de temperatura.

Por otra parte, el depósito de materias (colmatación) en las palas del ventilador se efectúa generalmente de manera progresiva y no uniforme, lo que provoca un primer efecto de desequilibrio del rotor. En ciertas aplicaciones, y por ejemplo en la industria del cemento, este primer efecto de desequilibrio del rotor puede ser acompañado de un segundo fenómeno de desequilibrio, mucho más importante, causado por el súbito desprendimiento de uno o de varios bloques de materia que previamente estaban solidarizados con las palas. Este segundo fenómeno provoca un fuerte y violento desequilibrio del rotor, particularmente peligroso para los aparatos de gran capacidad, cuyo diámetro de las palas alcanza habitualmente tres metros y una velocidad de rotación de al menos 1000 revoluciones/minuto.

Para todas las situaciones mencionadas precedentemente a título no limitativo, la aparición de vibraciones ampliamente por encima de los límites de funcionamiento de los aparatos necesita rápidamente la parada del ventilador y como consecuencia, la parada de toda la unidad industrial de producción o de parte de ella a fin de proceder a la limpieza de las palas y al reequilibrado del rotor, que se presentan largas y particularmente delicadas. Los plazos de inmovilización del ventilador alcanzan una duración que en el plano industrial y económico generan un costo importante, difícilmente soportable.

La necesidad de resolver práctica, eficaz y rápidamente los problemas mencionados anteriormente para las turbomáquinas tales como los ventiladores industriales, se revela por tanto imperiosa.

Así, ya se ha propuesto realizar un dispositivo de equilibrado dinámico y ponderal para ventilador industrial capaz de controlar en continuo y automáticamente el estado de desequilibrio/equilibrio del ventilador en su funcionamiento, y de proceder, igualmente en continuo, a las operaciones de corrección de equilibrio necesarias. Un dispositivo de este tipo acude al menos a una unidad de equilibrado, en este caso un anillo, portado por el eje que soporta el rotor, es decir, la rueda de ventilación. El anillo de equilibrado incorpora, como medio de equilibrado, un fluido de alta densidad, capaz de vaporizarse rápidamente en contacto con dispositivos de calentamiento instalados en el circuito de flujo del fluido. Un sistema de control y de corrección del estado de desequilibrio del rotor, que incluye un microprocesador, mide el nivel de vibraciones del ventilador y determina el emplazamiento del desequilibrio.

El sistema de control y de corrección asegura entonces la alimentación eléctrica del dispositivo de calentamiento situado en la proximidad del lugar en el que se ha constatado el desequilibrio, de manera que se asegure la vaporización del fluido situado en esta misma zona. En este caso, el fluido vaporizado se transfiere a una cámara de enfriamiento, situada en una zona opuesta, en la que se condensa de nuevo y vuelve así a su estado inicial líquido. Este fenómeno de trasiego de fluido asegura el equilibrado del rotor.

Un dispositivo de este tipo aporta una contribución determinada al control del desequilibrio de un rotor, pero se revela que sufre, a pesar de ello, cierto número de inconvenientes, relacionados en particular con la imposibilidad de superar condiciones del medio particularmente duras y extremas en las que deben funcionar los ventiladores industriales. Así, las condiciones de variación de temperaturas extremas que experimentan los ventiladores industriales pueden condicionar de manera negativa la precisión del control del equilibrado y del reequilibrado de los rotores de los ventiladores industriales que recurren a un equilibrado por condensación /vaporización de fluidos. Por otra parte, al estar ligada la corrección del equilibrio del ventilador al trasiego puntual del fluido de un punto caliente a un punto frío de condensación, la precisión de los controles de un dispositivo de este tipo está limitada en razón del número, igualmente limitado en la periferia del anillo, de las cámaras de enfriamiento. En otros términos, el reequilibrado del rotor se hace mediante zonas de equilibrado en la periferia del anillo de equilibrado y no puntualmente de manera continua en toda la periferia del anillo, lo que conduce a una imprecisión relativa del equilibrado.

Finalmente se debe observar la relativa fragilidad de un sistema de equilibrado que acude a un circuito de fluido cuya estanqueidad debe ser perfecta, cuando incluso las condiciones de funcionamiento habituales de los ventiladores industriales implican condiciones ambientes y de medio particularmente difíciles y corrosivas. En último lugar, se observa que las capacidades de equilibrado de los sistemas con fluido están limitadas a ventiladores industriales de capacidad reducida.

Se conoce igualmente el documento EP-0 657 727 que describe un dispositivo de equilibrado dinámico y ponderal para máquinas con rotor, que corresponde al preámbulo de la reivindicación 1.

En un campo técnico diferente del de los ventiladores industriales y para máquinas que necesitan una débil capacidad de equilibrado, es decir, las máquinas rectificadoras, es ya conocido el acudir a anillos de equilibrado y a un sistema de detección del desequilibrio que incluye un microprocesador que gobierna el desplazamiento de los anillos. En esta realización, la unidad de equilibrado está montada en el interior y en el propio cuerpo de la rueda rectificadora. Tales soluciones no están adaptadas al equilibrado de masas importantes y a condiciones de funcionamiento en un ambiente difícil.

El objeto de la invención, pretende poner remedio en consecuencia, a los inconvenientes antes enumerados, y proponer un nuevo dispositivo de equilibrado dinámico y ponderal para máquinas con rotor cuyo control de la fuerza de corrección pueda ser realizado con precisión.

Otro objeto de la invención contempla proponer un nuevo dispositivo de equilibrado particularmente sencillo de aplicar como equipo complementario, y esto a un costo reducido.

Otro objeto de la invención contempla proponer un nuevo dispositivo de equilibrado capaz de superar del mejor modo posible las condiciones del medio ambiente, y capaz de efectuar, con una buena precisión, el equilibrado de rotores en condiciones extremas.

Un objeto complementario de la invención contempla proponer un nuevo dispositivo de equilibrado capaz de asegurar rápidamente y con fiabilidad el equilibrado de rotores de masa importante.

Los objetos asignados a la invención se alcanzan con ayuda de un dispositivo de equilibrado dinámico y ponderal para máquinas con rotor conforme al objeto de la reivindicación 1.

Otros detalles y ventajas de la invención se describen de manera detallada a la luz de la memoria y de los ejemplos ilustrativos que siguen a continuación, que se dan únicamente a título de ejemplos no limitativos, en los cuales:

- La figura 1 representa una vista general en perspectiva de un ventilador industrial equipado con un dispositivo de equilibrado conforme a la invención.

- La figura 2 muestra, según una vista en planta, los principales elementos que constituyen el dispositivo de equilibrado conforme a la invención y que equipan un ventilador industrial.

- La figura 3 muestra, según una vista en corte, un anillo de equilibrado según una variante preferente de la invención.

- La figura 4 muestra un detalle de realización de una segunda variante de realización de un anillo de equilibrado según la invención.

- La figura 5 ilustra, según una vista parcial en planta de un anillo de equilibrado, los detalles de realización de un carro de equilibrado conforme a la invención.

- La figura 6 muestra, según un corte transversal longitudinal de un anillo de equilibrado, detalles de realización de carros de equilibrado y su desplazamiento en el anillo de equilibrado.

- La figura 7 ilustra, de manera esquemática, el conjunto de los elementos que componen el dispositivo de equilibrado conforme a la invención.

La figura 1 muestra una vista general en perspectiva de un ventilador industrial, de tipo centrífugo de doble flujo, que incorpora al menos dos entradas 2, 3 de fluido dispuestas a una parte y a otra de una rueda de ventilación 4, montada y soportada en rotación por otro árbol giratorio 5, a su vez susceptible de ser accionado en rotación por medio de un dispositivo de accionamiento (figura 2), tal como un motor eléctrico 6, por ejemplo. La rueda de ventilación 4, que forma el rotor, está montada en un bastidor provisto de una cubierta externa 7 e incorpora, de manera clásica, un disco central 8 que puede ser escotado y cuyas caras laterales están provistas de una serie de álabes 9 cubiertos por platillos de perfil variable, apropiado al tipo de ventilador centrífugo y a las características del fluido a ventilar.

Las entradas 2, 3 son generalmente en número de dos, y forman las unidades de aspiración del ventilador centrífugo 1.

De manera preferente, los ventiladores centrífugos 1 están equipados, al nivel de las unidades de aspiración, de sistemas de regulación de flujo dispuestos aguas arriba de la rueda de ventilación y colocados en cámaras de aspiración 10, 11 asociadas a cada entrada respectivamente 2, 3. Las cámaras de aspiración 10, 11 incorporan, de manera clásica, una serie de palas o de elementos deflectores de la dirección y de la trayectoria del flujo de manera que mejores significativamente el rendimiento del ventilador. Dispositivos de este tipo son bien conocidos en la técnica anterior, y por consiguiente no se describirán en detalle.

El ventilador industrial 1 comprende finalmente, de manera clásica, una salida de descarga 12.

En el ejemplo que sigue, el dispositivo de equilibrado dinámico y ponderal conforme a la invención se describirá en una aplicación preferente como equipamiento de un ventilador industrial 1, quedando entendido que tal descripción no es en modo alguno limitativa y se puede aplicar a todo tipo de máquina con rotor portado por un eje giratorio.

En el ejemplo preferente mostrado en las figuras 1 y 2, el ventilador 1 está equipado con dos unidades de equilibrado ponderal 20, 21, dispuestas fuera del rotor y portadas por el árbol rotativo 5, que acompañan en rotación a este último. Ventajosamente, las unidades de equilibrado 20, 21 están situadas respectivamente a una y a otra parte del rotor a distancias axiales, preferentemente iguales de éste último, y más allá de los cojinetes de accionamiento 22, 23 del rotor considerando la posición del rotor. En un caso así, las unidades de equilibrado 20, 21 están situadas en la vecindad de los cojinetes 22, 23, permitiendo una disposición de este tipo reducir las solicitaciones mecánicas del árbol rotativo 5 y por tanto disminuir su diámetro.

De manera ventajosa, la o las unidad(es) de equilibrado 20, 21 se presenta(n) bajo la forma de un anillo 25 provisto, tal como muestran las figuras 3 y 4, de un cuerpo de protección externa en el cual están montadas en forma desplazable, independientemente la una de la otra, al menos dos masas de equilibrado m1, m2, de estado sólido y de forma fija y definida, bajo la acción de medios de accionamiento 26. En la variante de realización mostrada en la figura 3, las masas de equilibrado m1, m2, se desplazan, bajo la acción de un medio de accionamiento tal como un micromotor, asociado a cada masa, por guiado en al menos un medio de guiado 27, formado por una pista de rodamiento que recubre, directamente o no, la periferia interna del anillo 25. Las masa de equilibrado m1, m2, están constituidas ventajosamente por carros 30 que incorporan una serie de ruedas 31 aptas para guiarse en el medio de guiado 27 o sobre del mismo. A título de variante complementaria, cada carro 30 puede estar provisto de patines de deslizamiento.

Las masas de equilibrado m1, m2 se desplazan en consecuencia según trayectorias que forman un circuito cerrado alrededor del árbol giratorio 5, siendo la trayectoria sensiblemente circular en el presente caso, es ajustable la posición angular relativa de cada carro 30 en las dos direcciones circulares por medio de cada micromotor 26.

A título indicativo, la masa media de cada caro 30 es del orden de 2 a 5 kg, y puede variar evidentemente en función de las capacidades de equilibrado requeridas por la masa del rotor a equilibrar. Ventajosamente, las masas de cada carro 30 son idénticas. Se comprende que según la posición angular relativa de cada carro 30, la resultante de las fuerzas F1, F2 ejercidas por la masa de cada carro 30 produce una fuerza resultante F (F = 2mw^{2}rcos\beta) de corrección del equilibrado del rotor que se aplica sobre el eje giratorio 5. En esta expresión matemática:

m = masa de cada carro,

r = distancia del centro de gravedad G de cada carro 26 al eje del árbol giratorio,

w^{2}= el cuadrado de la velocidad angular de rotación del árbol,

\beta = la posición angular de cada carro, relativamente a la fuerza resultante F.

Según este principio de equilibrado, la fuerza resultante de equilibrado F es nula cuando los dos carros de equilibrado están opuestos diametralmente, y máxima cuando están uno al lado del otro respecto a la vertical.

Las figuras 5 y 6 muestran detalles de realización de la estructura de los carros 30 y del anillo de equilibrado 25. De manera preferente, los carros 30 incorporan ruedas internas 31b, por ejemplo un par, y ruedas exteriores 31a, por ejemplo igualmente un par, considerando como punto de referencia el centro ficticio del anillo 25, estando asociado cada par de ruedas 31a, 31b, respectivamente a una pista de rodamiento interna 27b y externa 27a.

Según esta variante de realización preferente, el anillo 25 posee pues dos pistas de rodamiento realizadas ventajosamente en un material o revestimiento capaz de resistir aceleraciones muy fuertes sin deformarse.

El micromotor 26, alojado en cada carro 30, está unido funcionalmente a un sistema de control y de corrección 55 del estado de desequilibrio del rotor y está provisto de un órgano de transmisión de fuerza 40, tal como un tornillo sin fin que engrana directamente o indirectamente en una cremallera 42 concéntrica a las pistas de rodamiento 27a, 27b, para asegurar el desplazamiento angular de las masas de equilibrado m1, m2.

Son contemplables diferentes variables de realización sin por ello salir del marco de la invención. Así, es posible realizar unidades de equilibrado 20, 21, en las cuales las pistas de rodamiento 27 no sean circulares, sino que formen trayectorias sensiblemente elípticas. De manera general, cada anillo de equilibrado 25 comprende al menos dos carros 30 que son, preferentemente, de masa idéntica en cada anillo de equilibrado 25 y entre cada anillo 25. Sin embargo, es posible aumentar el número de carros 30 por anillo de equilibrado y hacer variar su masa a la vez entre cada anillo de equilibrado 25, así como dentro de cada anillo de equilibrado.

No es igualmente indispensable, como en la variante de realización mostrada en la figura 3, que el par de carros 30 se desplace sobre la misma pista de rodamiento 27 o dentro de la misma. Así, la variante de realización ilustrada en la figura 4 muestra un modo de realización en el cual cada carro 30, que compone el par de masas de equilibrado, se desplaza en pistas de rodamiento diferentes, preferentemente situadas en planos axiales diferentes pero paralelos. En la variante mostrada en la figura 4, cada carro 30 evoluciona a una distancia variable del árbol giratorio 5 en trayectorias circulares, pero no centradas relativamente al eje del árbol de rotación 5. Así, en la figura 4, el carro 30', desplazable en la pista de rodamiento 27', ha sido representado ocupando una segunda posición 30'', mientras que en la pista 27, el carro 30 ha sido representado ocupando una posición acercada y simétricamente opuesta a la del carro 30' con respecto al árbol de rotación 5.

Esta variante de realización tiene la ventaja de permitir un posicionamiento angular de los carros 30' y 30, en el cual su distancia relativa media es menor que en la variante de pista de rodamiento única. La posición acercada de los carros 30' y 30 es entonces particularmente útil al proceder a la puesta en servicio de los rotores en un estado perfectamente equilibrado, puesto que una posición acercada de este tipo permite efectuar pequeñas correcciones de equilibrado con esfuerzos correlativamente pequeños aplicados a la estructura mecánica en comparación con las variantes de realización de pista única. Esto permite una reducción de los esfuerzos aplicados en el conjunto de las piezas de las unidades de equilibrado 20, 21 que contribuyen a la longevidad de los diferentes componentes, y especialmente de las pistas de rodamiento 27.

Las unidades de equilibrado 20, 21, están bajo el control de un sistema de control y de corrección 55 del estado de desequilibrio que se presenta esquemáticamente en la figura 7, y que tiene por función principal evaluar el estado de desequilibrio/equilibrio del rotor, es decir de la rueda de ventilación 4, y proceder, preferentemente en forma automática, a las correcciones necesarias mandando y pilotando las masas de equilibrado m1, m2.

Un sistema de este tipo comprende de manera preferente:

- al menos un sensor de un valor representativo del estado de desequilibrio del rotor.

un microprocesador encargado, por una parte de evaluar en forma permanente el estado de desequilibrio del rotor por comparación con los valores medidos transmitidos permanentemente por el o los sensores con los valores de referencia previamente registrados, y por otra parte, si el resultados de la comparación hace aparecer un estado de desequilibrio, de mandar y pilotar el desplazamiento de al menos una masa de equilibrio m1, m2, hasta el equilibrado completo del rotor. - una interfaz electromecánica entre: el o los sensores, el microprocesador y los medios de accionamiento de las masas de equilibrado m1, m2.

Ventajosamente, el sistema de control y de corrección del estado de desequilibrio 55 incorpora, como sensor, al menos un sensor de vibraciones 50 (figuras 2 y 7), y preferentemente dos sensores dispuestos cada uno en la proximidad de una unidad de equilibrado 20, 21, en un cojinete de accionamiento 22 o en el árbol giratorio 5. El sensor o los sensores de vibraciones 50 están unidos en funcionamiento a un microprocesador 51, que posee un algoritmo de cálculo y un conjunto de registros en memorias en las cuales se almacenan los datos de referencias y sucesivamente las medidas de vibración que constituyen un sistema de valores de referencia para al desarrollo del algoritmo de cálculo.

La interfaz electromecánica, tal como se muestra en las figuras 5 y 7 incorpora un contactor 60 montado en cada unidad de equilibrado, 20, 21, unido al microprocesador de una parte y susceptible de entrar en relación de fricción o de frotamiento con pistas de contacto 65 unidas eléctricamente a los carros 30 por otra parte. El contactor 60 puede ser por ejemplo un anillo de fricción fijado permanentemente en el anillo de equilibrado 25, y por ejemplo en una cámara inferior 66, para estar en contacto permanente con las pistas de contacto 65 en el curso de su desplazamiento, o ser montado móvil, por ejemplo con ayuda de una palanca mandada por un gato 70 (Fig. 7) para ponerse en contacto con las pistas 65 únicamente si se detecta un estado de desequilibrio del rotor.

El sistema de control y de corrección del estado de desequilibrio 55 puede ser conectado a un ordenador 61, del tipo PC por ejemplo, para registrar y supervisar los datos proporcionados en forma permanente por los instrumentos de medida del equilibrado, así como las correcciones efectuadas. El sistema puede ser conectado igualmente a un panel de control y de mando remoto 62, que permite introducir o modificar parámetros de control o de funcionamiento del dispositivo.

El funcionamiento del dispositivo de equilibrado conforme a la invención, según un ejemplo preferente de algoritmo de cálculo, es el siguiente.

Estando en marcha el ventilador industrial, el sensor o sensores 50 proporcionan permanentemente al microprocesador, y a intervalos regulares, una serie de medidas de vibraciones de la máquina. El microprocesador compara permanentemente las informaciones recibidas por los sensores 50 con sus propios datos de referencia, entre los cuales figura un valor límite de vibraciones a no sobrepasar. Cuando se sobrepasa este valor máximo, lo que significa que se ha detectado un estado de desequilibrio, el microprocesador selecciona uno u otro de los anillos de equilibrado 20, 21, según el sensor que haya detectado el desequilibrio. El microprocesador 51 manda y pilota a continuación el desplazamiento de un carro 30 en una dirección dada, continuando los sensores 50 el envío simultáneo de nuevas medidas instantáneas de vibraciones. El microprocesador 51, que compara permanentemente cada nuevo valor medido de vibraciones con su propio sistema de referencias, se ocupa entonces de determinar si el desplazamiento anterior del carro 30 ha sido suficiente o no para reducir el valor de la última medida de vibraciones transmitido. Si el último valor de vibraciones transmitido corresponde a una disminución del estado de vibraciones, el microprocesador continúa asegurando el desplazamiento del carro 30 en la misma dirección, asegurando al mismo tiempo que el nivel general de vibraciones ha disminuido. En caso contrario, el microprocesador cambia la dirección de desplazamiento del carro 30 si el nivel de vibraciones, a pesar de la corrección efectuada, aumenta. El algoritmo de cálculo funciona pues de forma recurrente y está evidentemente diseñado de forma que optimiza el alcance rápido de un resultado de equilibrio, el principio de equilibrado elegido es ir constantemente en una dirección de desplazamiento que reduzca el nivel de las vibraciones.

Cuando el nivel de vibraciones medido alcanza un valor mínimo prerregistrado, se detiene el procedimiento de equilibrado automático.

A título de variante complementaria, se contempla la utilización como masas de equilibrio m1, m2, en lugar de los carros 30, de las piezas anulares de equilibrio, lastradas puntualmente o recortadas en forma igualmente puntual en la circunferencia de las piezas. En un caso de este tipo, las piezas anulares de equilibrio están dispuestas, por ejemplo, en forma paralela entre sí alrededor del árbol giratorio 5, y por ejemplo en número de dos. Su desplazamiento relativo alrededor del árbol giratorio 5 provoca el reequilibrado del rotor. De una manera general, las masas de equilibrado m1, m2 pueden estar constituidas por todas las piezas montadas en forma móvil alrededor del árbol giratorio 5 e incluir palancas o brazos lastrados.

No es tampoco indispensable recurrir a un microprocesador, pudiendo convenir sistemas de control y de corrección del estado de desequilibrio 55 simplificados, tales como sistemas a base de circuitos analógicos que hacen intervenir a un control automático o incluso manual del desplazamiento de las masas de equilibrado m1, m2.

El dispositivo de equilibrado dinámico y ponderal conforme a la invención, así como el procedimiento de equilibrado correspondiente, permite en consecuencia controlar con precisión y en tiempo real, de manera rápida, y fiable, las fuerzas necesarias para corregir el desequilibrio de máquinas de gran masa. La posibilidad de rotación de los carros 30 en toda la periferia de los caminos de rodamiento 27 permite, conjuntamente con el recurso a la utilización de un microprocesador, una corrección particularmente precisa del desequilibrio de un rotor. El dispositivo de equilibrado está además particularmente bien protegido contra las agresiones del medio ambiente, lo que contribuye a la fiabilidad y a la longevidad del dispositivo.

Claims (19)

1. Dispositivo de equilibrado dinámico y ponderal para máquinas con rotor, en particular para ventiladores industriales, que incorpora al menos un rotor (4) portado por un árbol giratorio (5), el cual está alojado en dos cojinetes de accionamiento (22, 23) del rotor (4), situados respectivamente a una parte y a otra de dicho rotor (4), al menos dos unidades de equilibrado ponderal (20, 21 portadas por dicho árbol y situadas a una distancia axial y a una y otra parte del rotor (4) a equilibrar, y al menos un sistema de control y de corrección (55) del estado de desequilibrio del rotor (4), siendo apto dicho sistema para actuar en forma permanente sobre las unidades de equilibrado (20, 21), cuando el rotor (4) está en rotación, para controlar y corregir el equilibrado del rotor (4), comprendiendo cada una de dichas al menos dos unidades de equilibrio ponderal (20, 21) por una parte al menos dos masas de equilibrado (m1, m2) montadas en forma desplazable bajo la acción de medios de accionamiento (26) mandados por el sistema de control y de corrección (55), y aptas para desplazarse, independientemente la una de la otra, según trayectorias que forman un circuito cerrado alrededor del árbol giratorio (5) bajo la acción del medio de accionamiento (26) asociado a cada masa (m1, m2), por guiado en al menos un medio de guiado (27), y estando formada, por otra parte, por un anillo (25) en el cual se desplazan las masas de equilibrado (m1, m2), caracterizado porque dichas al menos dos unidades de equilibrado (20, 21) están situadas más allá de los cojinetes de accionamiento (22, 23) del rotor (4), considerando la posición del rotor (4).

2. Dispositivo de equilibrado según la reivindicación 1, caracterizado porque las dos unidades de equilibrado (20, 21) están situadas a igual distancia de dicho rotor.

3. Dispositivo de equilibrado según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque las masas de equilibrado (m1, m2) están constituidas por carros (30) o piezas anulares.

4. Dispositivo de equilibrado según la reivindicación 3, caracterizado porque los carros (30) incorporan una serie de ruedas (31), aptas para guiarse en un medio de guiado (27) formado por una o dos pistas de rodamiento.

5. Dispositivo de equilibrado según la reivindicación 4, caracterizado porque los carros (30) incorporan ruedas internas (31b) y externas (31a) considerando el centro del anillo (25), asociadas respectivamente a una pista de rodamiento interna (27b) y externa (27a).

6. Dispositivo de equilibrado según una de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado porque las pistas de rodamiento (27) forman una trayectoria sensiblemente circular alrededor del árbol giratorio (5).

7. Dispositivo de equilibrado según una de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado porque las pistas de rodamiento (27) forman trayectorias sensiblemente elípticas.

8. Dispositivo de equilibrado según las reivindicaciones 5, 6 ó 7, caracterizado porque comprende al menos dos carros (30) por anillo de equilibrado (25), siendo los dos carros (30) preferentemente de masa idéntica en cada anillo (25) y entre cada anillo (25).

9. Dispositivo de equilibrado según una de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado porque los carros (30) de cada anillo de equilibrado (25) se desplazan en las mismas pistas de rodamiento (27) o sobre dichas pistas.

10. Dispositivo de equilibrado según una de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado porque los carros (30, 30') se desplazan en pistas de rodamiento (27, 27') diferentes, preferentemente situadas en planos axiales diferentes, pero paralelos.

11. Dispositivo de equilibrado según la reivindicación 10, caracterizado porque las pistas de rodamiento (27, 27') son no concéntricas respecto al árbol giratorio (5) y preferentemente circulares.

12. Dispositivo de equilibrado según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el medio (26) de accionamiento comprende un micromotor, alojado en cada masa de equilibrado (m1, m2) y unido funcionalmente al sistema de control y de corrección (55) del estado de desequilibrio del rotor (4).

13. Dispositivo de equilibrado según la reivindicación 12, caracterizado porque el micromotor (26) está provisto de un órgano de transmisión de fuerza (40), que engrana en una cremallera (42) concéntrica a las pistas de rodamiento (27a, 27b), para asegurar el desplazamiento de las masas de equilibrado (m1, m2).

14. Dispositivo de equilibrado según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el sistema de control y de corrección (55) del estado de desequilibrio comprende:

- al menos un sensor (50) de un valor representativo del estado de desequilibrio del rotor (4). - un microprocesador (51) encargado, por una parte de evaluar en forma permanente el estado de desequilibrio del rotor (4) por comparación con los valores medidos transmitidos permanentemente por el o los sensor(es) (50) con los valores de referencia previamente registrados, y por otra parte, si el resultado de la comparación hace aparecer un estado de desequilibrio, de mandar y pilotar el desplazamiento de al menos una masa de equilibrado (m1, m2, 30) hasta el equilibrado completo del rotor (4). - una interfaz electromecánica (60) entre el o los sensor(es) (50), el microprocesador (51) y los medios de accionamiento de las masas de equilibrado (m1, m2, 30).

15. Dispositivo de equilibrado según la reivindicación 14, caracterizado porque incorpora, como sensor (50), al menos un sensor de vibración, y preferentemente dos sensores, dispuesto(s) cada uno en las inmediaciones de una unidad de equilibrado (20, 21) en un cojinete de accionamiento (22, 23) o en el árbol giratorio (5).

16. Dispositivo de equilibrado según la reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque la interfaz electromecánica incorpora un contactor (60) unido al microprocesador (51) por una parte y montado en cada unidad de equilibrado (20, 21) y susceptible de ser unido eléctricamente con las masas de equilibrado (m1, m2, 30) por otra parte.

17. Dispositivo de equilibrado según la reivindicación 16, caracterizado porque el contactor (60) es un anillo de fricción en contacto permanente con pistas de contacto (65) o está montado móvil para entrar en contacto intermitente con las pistas de contacto (65) únicamente si se detecta un estado de desequilibrio.

18. Dispositivo de equilibrado según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque está diseñado y dimensionado para asegurar una corrección de equilibrado al menos igual a 100 000 g.mm, y preferentemente comprendida entre 100 000 g.mm y 5 000 000 g.mm.

19. Ventilador industrial equipado con un dispositivo de equilibrado conforme a una de las reivindicaciones 1 a 18.