ES2290692T3 - Dispositivo para la determinacion del desequilibrio. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para la determinación del desequilibrio para los rotores (1) dotado básicamente de un dispositivo cojinete de apoyo para el asiento hidráulico y estático de un rotor (1) giratorio, un dispositivo para modificar el comportamiento en giro del rotor (1), como mínimo un convertidor de medida (6) capaz de registrar el efecto del desequilibrio del rotor (1) introduciéndolo en un procedimiento de medición, un dispositivo para generar una señal de referencia y un dispositivo para la evaluación de la señal proporcionada por el convertidor de medida, en función de la señal de referencia, para lo cual el dispositivo cojinete de apoyo dispone como mínimo de dos casquillos de cojinete abiertos (11, 11¿) para alojamiento de las secciones de la periferia del rotor y como mínimo una placa de apoyo (12, 12¿) que está signada a una superficie extrema del rotor, soportada rígidamente y alimentada con un fluido y para lo cual se ha provisto de un dispositivo para registrar el comportamiento giratorio del rotor (1), caracterizado porqué el dispositivo para cambiar el comportamiento giratorio durante el procedimiento de medida del rotor (1) se desacopla y el procedimiento de medida se realiza con comportamientos de giro constante o preferiblemente variable en función del tiempo, y en que los casquillos cojinete (11, 11¿) son alimentados con un fluido y se disponen de forma recambiable en el dispositivo cojinete que tiene un sistema para la alimentación del fluido, que permite un acoplamiento estanco a los fluidos de los diferentes canales de fluido (21, 21¿) que tienen los casquillos (11, 11¿) en el dispositivo cojinete de apoyo.

Description

Dispositivo para la determinación del desequilibrio.

El invento se refiere a un dispositivo para la determinación del desequilibrio para rotores, básicamente con un dispositivo con cojinete de apoyo para el asiento hidráulico estático de un rotor giratorio, de un dispositivo para la modificación del comportamiento del rotor, como mínimo un convertidor de medida que registre los efectos del desequilibrio del rotor en un proceso de medida, un dispositivo para generación de una señal de referencia y un dispositivo para la evaluación de las señales suministradas por el convertidor de medida teniendo en cuenta la señal de referencia, para lo cual el dispositivo con cojinete de apoyo presenta como mínimo dos casquillos de cojinete abiertos para alojamiento de secciones periféricas del rotor y como mínimo dispone de una placa de apoyo asignada a una superficie del extremo del rotor, alimentada con un fluido y sostenida rígidamente, estando provisto asimismo de un dispositivo para el registro del comportamiento de giro del rotor.

Por el documento EP 0 104 266 A1 se ha dado a conocer un dispositivo para determinación del desequilibrio, así como un procedimiento, con los cuales se han podido equilibrar rotores con un taladro central hasta un alto nivel de equilibrio. Para ello el rotor se aloja en un mandril porta útil de una máquina equilibradora utilizándose aire a modo de fluido para el asiento hidráulico que, se aplicará entre la superficie del taladro rotor y la superficie del mandril porta útil situados uno frente al otro. Defectos causados por irregularidades superficiales, ya no aparecen más, dado que las discrepancias de forma del taladro rotor o bien del mandril porta útil quedan integradas facilitando de este modo un eje de giro estable para el rotor.

Un rotor que disponga de un asiento por su perímetro exterior, como sería p.e., el proporcionado por los gorrones de apoyo de un inducido de electromotor, es posible encontrar el equilibrio exacto con referencia a estas posiciones del cojinete. Un cojinete aeroestático de un rotor de este tipo no ha sido empleado hasta la fecha.

Al nivel analítico de equilibrio especialmente de pequeños rotores que giran a gran velocidad, como p.e., los inducidos eléctricos, los rotores de las turbinas, etc., se le exige sin embargo continuamente mayores prestaciones. Otra condición exigida adicional es la minimización de los tiempos de ciclo en los procedimientos de fabricación concretamente para aquellos procedimientos de trabajo relacionados con el equilibrio de los rotores.

Para uno de los dispositivos del tipo mencionado al principio, proyectados para la determinación del desequilibrio dados a conocer por el documento EP-A-1 180 846 se han provisto cojinetes de apoyo en forma de horquilla para el asiento de ejes de un rotor, por ejemplo de un inducido para un motor eléctrico. Los extremos del eje se sitúan enfrente de placas de apoyo firmemente apoyadas, en donde una de las placas de apoyo se alimenta mediante un fluido. Para variar el giro del rotor, el conocido dispositivo dispone de un accionamiento a correa, que no actúa perpendicularmente con respecto al eje de giro, sino ligeramente inclinado con relación a un plano radial y por ello orientado a empujar el rotor con poca fuerza contra la placa de apoyo alimentada con fluido.

Por el documento EP-A-0 508 683 se conoce por otra parte, un dispositivo cojinete de apoyo alimentado con fluido destinado a un dispositivo para determinación del desequilibrio con unos casquillos de cojinete abiertos en los que desembocan varios canales de fluido que están unidos a un depósito de aire. Durante el servicio, el depósito de llena con aire comprimido y las oscilaciones de presión inducidas por el desequilibrio del eje asentado en los canales del fluido, se registran para determinar el comportamiento oscilante del eje.

El invento tiene como objetivo lograr un dispositivo para la determinación del desequilibrio del tipo mencionado al principio, con el que se consiga una conveniente normalización del dispositivo de cojinete de apoyo así como una construcción modular del dispositivo para la determinación del desequilibrio con el que el nivel cuantitativo de equilibrio especialmente de los pequeños rotores de giro rápido, se pueda perfeccionar al tiempo que se reduce el tiempo necesario para el equilibrado.

El objetivo se alcanza mediante un dispositivo para la determinación del desequilibrio del tipo mencionado al principio según el presente invento, de modo que el dispositivo para la variación de comportamiento de giro, se desacople del rotor durante el procedimiento de medida y que el procedimiento de medida tenga lugar a tiempo constante o bien preferentemente con comportamiento de giro variable en función del tiempo y que los casquillos de cojinete se dispongan en el dispositivo de asiento de forma intercambiable y que el dispositivo de cojinete de apoyo disponga de un sistema para la alimentación de fluido, que facilite la conexión estanca al fluido, concretamente de los distintos canales de fluido que presentan los casquillos intercambiables de cojinete.

Según el invento, se ha previsto en el dispositivo para la determinación del desequilibrio configurado de este modo, que el rotor tanto en el sentido del eje como también en sentido radial, se asiente en un cojinete fluido de fácil acceso empleando gas o aire o bien una mezcla de gas o de aire, es decir, aerostáticamente y aparte de esto el accionamiento de aceleración o retraso, respectivamente, esté desvinculado al procedimiento para la determinación del desequilibrio del rotor, para lo cual el procedimiento de medida se determina con el comportamiento de giro variable en función del tiempo p.e. a la salida o bien con comportamiento giratorio constante en función del tiempo. El apoyo de una superficie frontal del rotor en el sentido del eje, en una de estas superficies de placa de apoyo asignadas conduce también, en caso de un eje de rotor dispuesto horizontalmente, a una posición muy precisa de asiento del rotor en sentido axial, puesto que mediante el perfeccionamiento de un dispositivo de distribución de la presión en la corriente, de forma similar a la que se produce en un difusor radial, tiene lugar dada la tecnología de las corrientes una fijación de la posición asiento del rotor con respecto a la placa de apoyo. La unión entre la placa de apoyo y su estructura soporte, se ha realizado con la máxima robustez para evitar vibraciones en el sentido del eje del rotor, por ejemplo las oscilaciones de autoexcitación. El invento se basa en el diagnóstico de que solo con la combinación de estas medidas puede conseguirse dentro de un muy breve período de tiempo la medición de alta precisión deseada. El invento permite asentar el rotor sin fuerzas ni momentos distorsionantes y efectuar mediciones de modo que permita conseguir un considerable mejor resultado de medida en comparación con el modo de realizarlo hasta la fecha.

Bien es verdad que es ya conocida a través del documento EP 0 590 169 A1, la forma de determinar el desequilibrio del rotor, con un número de revoluciones de medida no constante, sin embargo estos datos dados a conocer no permiten extraer ninguna indicación, para asentar y hacer girar el rotor en la forma a la que se refiere el invento.

Mediante el invento, se facilita una conveniente normalización del procedimiento para el asiento y para la construcción modular respectivamente del dispositivo para la determinación del desequilibrio. Esto es asimismo aplicable para una propuesta, tras la que se ha previsto que la placa de apoyo se monte recambiable en el dispositivo de cojinete de apoyo o bien se ha dispuesto un componente constructivo no oscilante para el dispositivo destinado a la determinación del desequilibrio y un dispositivo de cojinete o que el componente constructivo presente un sistema de alimentación con fluido, que facilite una conexión estanca del fluido de, concretamente, los distintos canales para fluidos que presenta la placa de apoyo intercambiable. Existe la posibilidad de emplear ventajosamente un mismo sistema de aprovisionamiento de fluido para la alimentación del fluido tanto de los casquillos de cojinete como también de la placa de apoyo. La placa de apoyo puede proyectarse en una parte del dispositivo para determinación del desequilibrio, de las oscilaciones desequilibrantes, ya sea como columna o como puente de apoyo o bien disponerla a modo de componente constructivo que, no esté sometido a ninguna oscilación desequilibrante inducida, como p.e. los bastidores.

Un asiento del rotor en una situación de apoyo definida, se simplifica fundamentalmente mediante la colocación de dos placas de apoyo, entre las cuales puede disponerse el rotor con sus superficies frontales. La fijación exacta de la situación del rotor en sentido axial, se realiza según la técnica de las corrientes mediante el fluido saliente a la superficie de asentamiento de una placa de apoyo en el espacio intermedio entre la placa de apoyo y la superficie frontal.

Ventajosa es también la configuración en el dispositivo para modificación del comportamiento DE giro a modo de accionamiento a correa, cuya correa puede colocarse sobre dos posiciones básicas del rotor, situadas una frente a la otra, pues con ello durante la aceleración o el frenado del rotor, solo actúan pequeñas fuerzas transversales sobre el rotor, que apenas pueden influir negativamente sobre el cojinete aerostático.

La propuesta de proveer el accionamiento con correas con una zona configurada en forma de V con ángulo de abertura variable, dispuestas en el interior del rotor, presenta la ventaja con respecto al espacio constructivo y en cuanto a la manipulación para colocar o para desviar la correa del rotor. Para ello pueden emplearse sencillos dispositivos de ajuste accionados mediante fluidos o bien eléctricamente, cuyo movimiento de regulación por otra parte, puede automatizarse fácilmente.

El invento se describirá con mayor detalle a continuación con la ayuda de unos ejemplos de realización, que se han representado en el plano.

En donde:

Fig. 1 un dispositivo para la determinación del desequilibrio de acuerdo con la invención, representado esquemáticamente.

Fig. 2 una vista lateral del dispositivo para determinación del desequilibrio, según la Fig. 1

Fig. 3 una zona del cojinete de apoyo del dispositivo para la determinación del desequilibrio en representación esquemática.

Fig. 4 un accionamiento a correa para la aceleración o frenado de un rotor a equilibrar.

En la Fig. 1 se ha representado esquemáticamente el dispositivo para la determinación del desequilibrio según el presente invento para un rotor 1, a equilibrar. El dispositivo para la determinación del desequilibrio dispone de un puente oscilante 2 sobre el cual el rotor 1 cuyo desequilibrio se está determinando y que en el caso representado se trata de un inducido eléctrico, se ha alojado en un dispositivo de apoyo, cojinete.

El puente oscilante 2 se apoya de forma usual sobre, p.e., cuatro resortes de apoyo oscilante contra el bastidor 4 del dispositivo para la determinación del desequilibrio. El rotor 1 varía su rotación mediante un dispositivo de accionamiento con correa 5, siendo respectivamente frenado después de efectuarse el procedimiento de medición. Las oscilaciones inducidas por el desequilibrio del puente oscilante 2, se determinan como mínimo mediante un aparato registrador 6 y se extraen para determinar el desequilibrio a compensar en el rotor 1. Durante el procedimiento de medida, se desacopla el accionamiento por correa 5 del rotor 1.

El dispositivo del cojinete de apoyo se ha configurado para alojar el rotor en sentido axial horizontal y dispone de componentes constructivos de cojinete para dos posiciones del mismo 10, 10' que en el ejemplo de ejecución representado, se han dispuesto unos gorrones en ambos lados extremos del inducido eléctrico. Como apoyo del rotor 1 en el sentido vertical se han provisto en cada caso un casquillo de cojinete 11, 11' semicilíndricos, abiertos. Los casquillos de cojinete 11, 11' presentan canales para fluidos 21, 21' que desembocan en la superficie del cojinete semicilíndrico y que sirven para la conducción del gas o aire o bien una mezcla de gas o aire para el asiento aerostático. Como protección del rotor 1 en el sentido horizontal, se ha dispuesto en cada una de las superficies extremas del rotor 1, una placa de apoyo 12, 12'. Las placas de apoyo 12, 12' presentan canales para fluidos que desembocan en su superficie de asiento y que sirven para la conducción de gas o aire o bien para la mezcla de gas o de aire para el cojinete aerostático.

La superficie de asiento de la placa de apoyo 12, 12' se ha configurado complementariamente a la superficie extrema del rotor asignada a ella. En el caso de extremos de rotor de configuración esférica las placas de apoyo 12, 12' presentan un rebaje conformado convenientemente, cuando se trata de superficies extremas planas las placas de apoyo 12, 12' presentan una superficie de asiento planas. Las aberturas de salida no representadas, correspondientes a los canales del fluido en la superficie de asiento, se han dispuesto de tal modo que, el fluido que sale preferentemente paralelo en dirección al eje, no llena la zona de un eventual taladro para centrado existente en el extremo del rotor. Las aberturas de salida en la superficie de asiento de la placa de apoyo tienen siempre enfrente la superficie de asiento de la cara frontal del rotor. Por razones tecnológicas aplicables a las corrientes, esto provoca una fijación o bloqueo de la cara frontal del rotor con respecto a la superficie de asiento de la placa de apoyo y con ello la garantía de una exacta posición de alojamiento del rotor en sentido axial.

Las dos placas de apoyo 12, 12' y los dos casquillos de cojinete 11, 11' pueden cargarse desde un mismo dispositivo de aprovisionamiento de fluidos, como se representa en la Fig. 1 mediante la sección de la conducción representada simbólicamente y señalizado con la letra F. Las distintas particularidades con respecto a la protección vertical u horizontal de rotor 1, pueden tenerse en cuenta aplicando la tecnología de los fluidos como p.e., mediante puntos de estrangulación en los canales para los fluidos.

Para la adaptación a los distintos tipos de rotor, tanto los casquillos de cojinete 11, 11' como también las placas de apoyo 12, 12' que se han dispuesto en el puente de asiento, son de tipo intercambiable en los soportes 13, 13' y fijas en los 14, 14'. Los soportes 13, 13', 14, 14' presentan conducciones para fluidos 20, configurados de tal forma que sus aberturas estancas se adaptan con las aberturas de los canales para fluidos 21, 21' con los casquillos de cojinete de diferente configuración, así como con las placas de apoyo 12, 12' también de distinta configuración, tal como esto puede observarse más detalladamente en la Fig. 3. En un elemento constructivo normalizado para los soportes 13, 13' fijados sobre el puente de asiento, se ha previsto una conducción para fluidos 20 con dos ramificaciones 20',20'', que tienen asignados dos canales para fluidos 21, 21' en los casquillos de cojinete semicilíndricos 11, 11' estancos para los fluidos. En una forma de representación no mucho más detallada, se ha ejemplificado otro elemento de construcción normalizado proyectado debidamente a modo de soporte 14, 14' para las correspondientes placas de apoyo 12, 12'.

Para el accionamiento o para el frenado del rotor 1, se emplea un sistema de accionamiento por correa 5. En la Fig. 2 puede observarse una forma de ejecución, en la que las correas de accionamiento se han colocado de forma tangencial sobre el perímetro del rotor.

En la forma de ejecución representada en la Fig. 4, la correa de accionamiento se coloca sobre dos superficies periféricas del rotor prácticamente opuestas, lo cual con respecto a la solicitación del cojinete aerostático, significa una carga más uniforme. El accionamiento a correas 5 presenta por este motivo una sección 5' en forma de V que se ha dispuesto en la parte interior del rotor 1. Las dos ramas de la sección 5' en forma de V, son orientables al objeto de elevar o bajar la instalación, con respecto a la superficie perimétrica del rotor.

En lugar de un accionamiento por correa 5, puede utilizarse cualquier otro sistema de accionamiento apropiado para conseguir la aceleración o frenado del rotor 1, como p.e., el accionamiento magnético o bien un accionamiento mediante aire o incluso un accionamiento acoplable por nexo de forma. Esencial con relación al invento es también que el accionamiento para el procedimiento de medida sea desacoplable, de modo que el rotor 1 pueda girar libre de fuerzas y momentos distorsionantes. La medición puede efectuarse por comportamientos de giro del rotor, constantes o variables en función del tiempo, lo cual facilita el empleo de distintos dispositivos dotados de equipos de medición y evaluación. Si la determinación tiene que efectuarse con comportamientos de giro constantes con respecto al tiempo, el rotor deberá mantenerse a un régimen de revoluciones constante mediante un accionamiento que no aporte fuerzas ni momentos distorsionantes para el rotor, como p.e., una tobera neumática.

Como alternativa para el apoyo sobre un puente oscilante 2, el rotor 1 también puede apoyarse radialmente sobre dos columnas de asiento separadas axialmente.

La zona superior de cada columna de asiento que dispone de casquillos cojinete, se apoyan sobre elementos elásticos sobre el bastidor del dispositivo para la determinación del desequilibrio, de modo que la zona superior con los casquillos cojinete, pueda causar vibraciones que induzcan el desequilibrio. El apoyo axial puede acoplarse a la zona superior de la columna de asiento, o alternativamente a ello, si bien no oscilando conjuntamente, puede también disponerse en el bastidor del dispositivo para la determinación del desequilibrio.

Claims (5)

1. Dispositivo para la determinación del desequilibrio para los rotores (1) dotado básicamente de un dispositivo cojinete de apoyo para el asiento hidráulico y estático de un rotor (1) giratorio, un dispositivo para modificar el comportamiento en giro del rotor (1), como mínimo un convertidor de medida (6) capaz de registrar el efecto del desequilibrio del rotor (1) introduciéndolo en un procedimiento de medición, un dispositivo para generar una señal de referencia y un dispositivo para la evaluación de la señal proporcionada por el convertidor de medida, en función de la señal de referencia, para lo cual el dispositivo cojinete de apoyo dispone como mínimo de dos casquillos de cojinete abiertos (11, 11') para alojamiento de las secciones de la periferia del rotor y como mínimo una placa de apoyo (12, 12') que está signada a una superficie extrema del rotor, soportada rígidamente y alimentada con un fluido y para lo cual se ha provisto de un dispositivo para registrar el comportamiento giratorio del rotor (1), caracterizado porque el dispositivo para cambiar el comportamiento giratorio durante el procedimiento de medida del rotor (1) se desacopla y el procedimiento de medida se realiza con comportamientos de giro constante o preferiblemente variable en función del tiempo, y en que los casquillos cojinete (11, 11') son alimentados con un fluido y se disponen de forma recambiable en el dispositivo cojinete que tiene un sistema para la alimentación del fluido, que permite un acoplamiento estanco a los fluidos de los diferentes canales de fluido (21, 21') que tienen los casquillos (11, 11') en el dispositivo cojinete de apoyo.

2. Dispositivo para la determinación del desequilibrio según la reivindicación 1 caracterizado porque la placa de apoyo (12, 12') se ha montado de forma intercambiable sobre el dispositivo cojinete de apoyo o sobre un elemento de construcción del dispositivo para la determinación del desequilibrio, que no es oscilante, y el dispositivo cojinete de apoyo o elemento constructivo que presenta un sistema para alimentación de fluido con el que las placas de apoyo (12, 12') recambiables y que están especialmente provistas de diversos canales para fluidos, pueden acoplarse de forma estanca al dispositivo de cojinete de apoyo o al elemento constructivo.

3. Dispositivo para la determinación del desequilibrio según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque se han provisto dos placas de apoyo (12, 12') que comprenden entre ellas las dos superficies del extremo del rotor, soportadas de forma rígida y alimentadas con fluido.

4. Dispositivo para la determinación del desequilibrio según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el dispositivo para la modificación del comportamiento de giro es un sistema de accionamiento por correas (5), cuyas correas pueden colocarse sobre dos puntos del rotor situados básicamente el uno frente al otro.

5. Dispositivo para la determinación del desequilibrio según la reivindicación 4 caracterizado porque el sistema de accionamiento por correas (5) presenta una zona perfilada en forma de V (5) con un ángulo de abertura variable, en cuyo interior se ha dispuesto el rotor (1).