ES2326272T3 - Dispositivo de control de cuerpos rotativos. - Google Patents
Dispositivo de control de cuerpos rotativos. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2326272T3 ES2326272T3 ES04808462T ES04808462T ES2326272T3 ES 2326272 T3 ES2326272 T3 ES 2326272T3 ES 04808462 T ES04808462 T ES 04808462T ES 04808462 T ES04808462 T ES 04808462T ES 2326272 T3 ES2326272 T3 ES 2326272T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- rotating shaft
- light
- sensor
- bragg
- fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
- G01B11/165—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by means of a grating deformed by the object
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
- A47J37/00—Baking; Roasting; Grilling; Frying
- A47J37/06—Roasters; Grills; Sandwich grills
- A47J37/07—Roasting devices for outdoor use; Barbecues
- A47J37/0718—Roasting devices for outdoor use; Barbecues with vertical fire box
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
- G01B11/18—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge using photoelastic elements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
- G01D5/35303—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using a reference fibre, e.g. interferometric devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
- G01L1/242—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre
- G01L1/246—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre using integrated gratings, e.g. Bragg gratings
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/36—Mechanical coupling means
- G02B6/3604—Rotary joints allowing relative rotational movement between opposing fibre or fibre bundle ends
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
- A47J36/00—Parts, details or accessories of cooking-vessels
- A47J36/02—Selection of specific materials, e.g. heavy bottoms with copper inlay or with insulating inlay
- A47J36/04—Selection of specific materials, e.g. heavy bottoms with copper inlay or with insulating inlay the materials being non-metallic
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
- A47J37/00—Baking; Roasting; Grilling; Frying
- A47J37/06—Roasters; Grills; Sandwich grills
- A47J37/0694—Broiling racks
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
- A47J37/00—Baking; Roasting; Grilling; Frying
- A47J37/06—Roasters; Grills; Sandwich grills
- A47J37/07—Roasting devices for outdoor use; Barbecues
- A47J37/0754—Roasting devices for outdoor use; Barbecues with blowers providing forced air circulation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
- A47J37/00—Baking; Roasting; Grilling; Frying
- A47J37/06—Roasters; Grills; Sandwich grills
- A47J37/07—Roasting devices for outdoor use; Barbecues
- A47J37/0786—Accessories
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transplanting Machines (AREA)
- Auxiliary Devices For And Details Of Packaging Control (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Un dispositivo de control para un cuerpo rotativo (10) soportado por un eje rotativo (12) montado rotacionalmente con respecto a un elemento fijo (30), en donde un extremo del eje rotativo (12) y un extremo del elemento fijo (30) son opuestos entre sí, que comprende: un sensor (20) de retícula de Bragg de fibras montado en el cuerpo rotativo (10) y que se extiende hacia un extremo del eje rotativo (12), de forma que un extremo del sensor (20) de retícula de Bragg de fibras se posicione en el centro de un extremo del eje rotativo (12), en donde el sensor (20) de retícula de Bragg de fibras reflejará la luz con las frecuencias correspondientes a la deformación del cuerpo rotativo (10); una fibra óptica (32), en donde un extremo de la fibra óptica (32) está posicionado en un extremo del elemento fijo (30), extendiéndose la fibra óptica (32) hacia fuera del elemento fijo (30); y una unidad (40) de procesamiento de datos, que comprende una fuente luminosa de banda ancha para emitir luz a la fibra óptica (32), en donde la fibra óptica (32) está conectada a la fuente luminosa de banda ancha, en donde la unidad (40) de procesamiento de datos recibe la luz reflejada desde el sensor (20) de retícula de Bragg de fibras, a través de la fibra óptica (32), y calculando la deformación del cuerpo rotativo (10) basándose en la luz reflejada; caracterizado porque: tiene medios de colimación y enfoque (26) provistos en un extremo del eje rotativo (12) y un extremo del elemento fijo (30) respectivamente, en donde los medios (26) de colimación y enfoque provistos en un extremo del eje rotativo (12) enfocan la luz en un extremo del sensor (20) de retícula de Bragg de fibras, y transformando la luz que avanza hacia los medios de colimación y enfoque (26) provistos en un extremo del elemento fijo (30) en paralelo, en que los medios (26) de colimación y enfoque provistos en un extremo del elemento fijo (30) enfocan la luz en un extremo de la fibra óptica (32) y transformando la luz que avanza hacia los medios de colimación y enfoque (26) provistos en un extremo del eje rotativo (12) en paralelo; en donde la luz reflejada desde el sensor (20) de retícula de Bragg de fibras se transmite desde los medios de colimación y enfoque (26) provistos en un extremo del eje rotativo (12) hacia los medios (26) de colimación y enfoque, provistos en un extremo del elemento fijo (30) a través de un vano entre el eje rotativo (12) y el elemento fijo (30), y después transmitida hacia la fibra óptica (32), en donde el sensor (20) de retícula de Bragg de fibras se extiende hacia un extremo del eje rotativo (12) mientras que esté unido sobre una superficie exterior del eje rotativo (12), y en donde un miembro de acomodación (16) está acoplado a un extremo del eje rotativo (12), en donde el miembro de acomodación (16) está guiando el sensor (20) de retícula de Bragg de fibras, de forma que un extremo del sensor (20) de retícula de Bragg de fibras se posicione en el centro del eje rotativo (12), en donde el miembro de acomodación (16) está equipado con los medios de colimación y enfoque (26) de un extremo del eje rotativo (12).
Description
Dispositivo de control de cuerpos rotativos.
La presente invención está relacionada con un
dispositivo de control para un cuerpo rotativo, y más en particular
con un dispositivo de control que detecte defectos o fallos de un
cuerpo rotativo, tal como un volante de inercia, el rotor de un
helicóptero, etc., utilizando un sensor de fibras de retícula de
Bragg.
El cuerpo rotativo es un componente importante
de un aparato mecánico, tal como un volante de inercia de un
sistema de almacenamiento de energía por medio de un volante de
inercia, el rotor de un helicóptero, el alabe de una turbina, etc.
En consecuencia, es muy importante el control del cuerpo rotativo
para detectar cualesquiera defectos o fallos, con el fin de
prevenir accidentes no esperados. Un método de control del cuerpo
rotativo durante el funcionamiento es montar sensores similares a
galgas de deformaciones directamente en el cuerpo rotativo. No
obstante, dicho método tiene un problema porque es difícil el
suministro de energía eléctrica a los sensores y transmitir las
señales desde los sensores a una parte del control, el cual está
localizado en forma alejada del cuerpo rotativo.
Se utiliza un anillo colector deslizante, el
cual se encuentra montado en un eje rotativo que soporta el cuerpo
en rotación, utilizándose en el método de suministro de energía a
los sensores y en la transmisión de señales a la parte de control.
Los cables de los sensores están concentrados en el anillo colector
deslizante y conectados al mismo. No obstante, aparece un problema
típico ya que el contacto entre el rotor y el estator del anillo
colector deslizante tiene que ser constante. Además de ello, tienen
lugar usualmente el desgaste y el ruido debido a dicho contacto.
Adicionalmente, si el cuerpo rotativo tiene una pluralidad de puntos
a controlar, tal como en una turbina, la instalación y el cableado
del anillo colector deslizante llegan a ser altamente limitados.
Otro método de control del cuerpo rotativo es
montar una unidad de procesamiento de señales y una batería
conjuntamente con los sensores en el cuerpo rotativo. No obstante,
la batería tiene que ser reemplazada periódicamente, lo cual puede
ser un problema. Además de ello, el montaje del anterior equipo de
control en el cuerpo rotativo de alta velocidad puede ser
extremadamente difícil, debido al peso y dimensiones del equipo.
Por el contrario, existe un método de control
indirecto de montaje del sensor en un componente interconectado, el
cual esté localizado en forma adyacente al cuerpo rotativo. Por
ejemplo, un acelerómetro o un sensor de vano que esté montado en un
alojamiento de un rodamiento, que soporte al cuerpo rotativo, puede
detectar la vibración del cuerpo rotativo. No obstante, es muy
difícil el mostrar un enlace entre las señales de la vibración y
las indicaciones del defecto o fallo del cuerpo rotativo, y detectar
además la deformación del cuerpo rotativo, en una etapa temprana
con el método de control indirecto anterior.
La solicitud de patente japonesa
JP-2001-183114-A
expone un instrumento de medida que mide la deformación de un
cuerpo rotativo, tales como los alabes de un aerogenerador de
viento. El conocido instrumento está equipado con una fuente de
luz, la cual proyecta luz para la medida desde un elemento fijado
dentro de una retícula de difracción de Bragg de fibras, que está
montada en el cuerpo rotativo, y que refleja la luz de una longitud
de onda correspondiente a la deformación del cuerpo rotativo, con
medios para transmitir una señal basada en la luz reflejada por la
retícula de difracción de Bragg de fibras de retorno al elemento
fijo, y una unidad aritmética que calcula la deformación del
cuerpo rotativo, de acuerdo con la señal basada en la luz reflejada.
Una parte de la retícula de difracción de Bragg de fibras está
dispuesta en el centro del eje que soporta el cuerpo rotativo.
El documento
US-A-5914972 describe una técnica
para acoplar la luz procedente de una fuente de láser óptico de
fibra a un sensor de retícula Bragg de fibras. Los medios de
colimación y enfoque en la forma de una lente se asocian a cada una
de las fibras que dirigen la luz en paralelo en la fibra y
realizando la colimación de la luz extiendo la fibra en un haz de
luz paralelo.
Es un objeto de la presente invención el
solucionar los problemas de la técnica anterior que tienen lugar al
no poder formar ningún agujero en el eje rotativo.
De acuerdo con la invención, según lo definido
en la reivindicación 1, el sensor de fibras de retícula de Bragg se
extiende hacia el extremo del eje rotativo mientras que está unido
sobre una superficie exterior del eje rotativo, y un miembro de
acomodación que está acoplado al extremo del eje rotativo para el
guiado del sensor de retícula de Bragg de fibras, de forma que el
extremo del sensor de retícula de Bragg de fibras se posicione en
el centro del eje rotativo, en donde el miembro de acomodación está
equipado con medios de colimación y enfoque.
El objeto y características anteriores de la
presente invención llegarán a ser más evidentes a partir de la
siguiente descripción de la realización preferida, que se
proporciona en conjunción con los dibujos adjuntos.
La figura 1 muestra esquemáticamente un volante
de inercia al cual se encuentra instalado un dispositivo de control
para un cuerpo rotativo.
Las figuras 2 y 3 muestran unas realizaciones
con el sensor de retícula de Bragg de fibras que está instalado en
la superficie exterior del eje rotativo.
La figura 4 muestra una realización de la
presente invención.
La figura 1 muestra esquemáticamente un volante
de inercia de un sistema de almacenamiento de energía de un volante
de inercia, en el cual se encuentra instalado un dispositivo de
control para un cuerpo rotativo.
Tal como se muestra en el dibujo, los ejes
rotativos 12 están acoplados en las partes centrales de ambos
extremos de un volante de inercia 10 cilíndrico. Los ejes rotativos
12 giran conjuntamente con el volante de inercia 10, mientras que
están soportados mediante los rodamientos 28. Con el fin de
controlar el volante de inercia 10 en tiempo real durante la
rotación, se encuentra bobinado un sensor de retícula de Bragg de
fibras (20) alrededor del volante de inercia 10 en forma
espiral.
Tal como es conocido, el sensor FBG 20 tiene una
fibra óptica 22 y una pluralidad de retículas 24 de Bragg, las
cuales están formadas en la fibra óptica 22. Cuando la luz pasa a
través del sensor FBG, cada una de las retículas de Bragg 24
reflejan la luz que tiene una frecuencia que cumple con su propia
condición de Bragg, pero que permita que la luz que tenga otra
frecuencia pueda pasar a su través. En general, la frecuencia que
satisfaga la condición de Bragg se denomina como la frecuencia de
Bragg. Si una temperatura ambiente del sensor FBG varía y se aplica
una fuera tensional o de compresión al sensor FBG 20, el índice de
refracción o la longitud de la fibra óptica quedará alterado. Así
pues, cambiará también la frecuencia de Bragg. Según la
información, el 1% de la tensión de la fibra óptica 22 dará lugar a
aproximadamente 12 nm de variación de la longitud de onda de la
frecuencia de Bragg, el 1% de la compresión de la fibra óptica 22
dará lugar a aproximadamente 32 nm de variación de la longitud de
onda de la frecuencia de Bragg, y una variación de la temperatura de
100ºC dará lugar a aproximadamente 1,1 nm de variación de la
longitud de onda de la frecuencia de Bragg. En consecuencia, la
temperatura ambiente, la tensión, la compresión o el doblamiento,
podrán ser detectados mediante la medida de las frecuencias de la
luz, las cuales se reflejarán desde las retículas 24 de Bragg del
sensor FBG 20.
La fibra óptica 22 (de ahora en adelante se
denominará como la primera fibra óptica) del sensor FBG 20 está
fijada a una circunferencia del volante de inercia 10 (en una
forma en espiral) por los medios de una resina de epoxia, etc. La
fibra óptica 22 está insertada adecuadamente en un agujero pasante
14, el cual está formado axialmente a través del eje rotativo 12
en su parte central. Un extremo de la fibra óptica 22 está
dispuesto en el centro del extremo del eje rotativo 22.
Convencionalmente, la fibra óptica 22 es demasiado delgada y
ligera para que afecte a la rotación del volante de inercia 10 y al
eje rotativo 12. Además de ello, puede realizarse un proceso de
balance después de la fijación del sensor 20 FBG al volante de
inercia 10. Por el contrario, el sensor FBG 20 puede colocarse
dentro del volante de inercia 10 al fabricar el volante de inercia
10.
El elemento 30, el cual está montado en forma
fija frente al eje rotativo 12 y situado aparte con respecto al
sistema de almacenamiento de energía del volante de inercia, está
provisto con unos medios de transmisión de la luz (es decir, una
segunda fibra óptica 32). El extremo de la segunda fibra óptica 32
está alineado con el extremo de la primera fibra óptica 22. La
segunda fibra óptica 32 se extiende hacia fuera del sistema de
almacenamiento de energía del volante de inercia, y está conectada a
una unidad 40 de procesamiento de datos, para calcular la
deformación del volante de inercia 10. La razón para instalar la
segunda fibra óptica al elemento fijo 30 en el sistema, además de
la primera fibra óptica 22, es que la primera fibra óptica 22 gira
conjuntamente con el volante de inercia 10 y el eje rotativo 12. Así
pues, no puede conectarse directamente a la unidad 40 de
procesamiento de datos. Así mismo, dicha configuración de la primera
y segunda fibras ópticas 22 y 32 se encuentra disponible porque una
fibra óptica tiene la característica de que puede transmitir y
recibir señales luminosas hacia/desde la otra fibra óptica, la cual
está dispuesta aparte de la misma.
La unidad 40 de procesamiento de datos
comprende: una fuente luminosa de banda ancha (no mostrada) para
emitir luz en un rango amplio de frecuencias, a la cual está
conectada la segunda fibra óptica 32; unos medios de recepción de
luz (no mostrados) para recibir la luz reflejada del sensor FBG 20,
y convertir la luz recibida en señales eléctricas; un acoplador
óptico (no mostrado) el cual esté conectado a la segunda fibra
óptica 32 para hacer pasar la luz desde la fuente luminosa de banda
ancha a través de la segunda fibra óptica 32, y para hacer pasar la
luz reflejada desde el sensor FBG 20 hacia los medios de recepción
de la luz; y una parte de análisis (no mostrada) para recibir las
señales de los medios de recepción de la luz y para analizar las
señales, para calcular la deformación del volante de inercia 10.
Puesto que el proceso de detección de la estructura y deformación
de la unidad 40 de procesamiento de datos es bien conocido para un
técnico especializado en la técnica, se omitirá la explicación del
mismo.
Por el contrario, la desalineación de dos
extremos opuestos de la primera y segunda fibras ópticas 22 y 32
puede tener lugar por la vibración, debida a la rotación del eje
rotativo 12, provocando por tanto que se interrumpa la transmisión
de la señal. Con el fin de prevenir este problema, se encuentran
montados medios de colimación y enfoque 26 en los dos extremos
opuestos de la primera y segunda fibras ópticas 22 y 32. Los medios
26 de colimación y enfoque pueden realizarse en una lente de barra
de gradiente del índice de refracción (GRIN), o bien una lente C.
Puesto que estas lentes son bien conocidas para el técnico
especializado en las técnicas de la óptica, se omitirá la
descripción de las mismas.
De ahora en adelante se describirá el efecto
operacional del dispositivo de control para un cuerpo rotativo.
La luz emitida desde la fuente luminosa de banda
ancha en la unidad 40 de procesamiento de datos pasa a través de la
segunda fibra óptica 32, y se transforma en paralelo a través de los
medios 26 de colimación y enfoque, montados en el elemento fijo 30.
A continuación, la luz en paralelo avanza desde el elemento fijo
30 hacia el eje rotativo 12 a través del vano intermedio. La luz
paralela se enfoca sobre el extremo de la primera fibra óptica 22
del sensor FBG 20 a través de los medios 26 de colimación y enfoque,
montados en el eje rotativo 112 y pasa a través de la primera fibra
óptica 22.
La luz que tenga las frecuencias que cumplan con
las condiciones de Bragg antes mencionadas se reflejará desde las
retículas 24 de Bragg. No obstante, la luz que tenga otras
frecuencias pasará a través de lo retículos 24 de Bragg. Si se
deforma el volante de inercia 10, los retículos 24 de Bragg se
deformarán también. Esto provoca que las frecuencias de la luz, que
se reflejarán desde los retículos 24 de Bragg, serán varias
correspondientes a la deformación de las retículas de Bragg 24. La
luz reflejada de los retículos 24 de Bragg pasará a través de la
primera fibra óptica 22 y se transformará en paralelo a través de
los medios 26 de colimación y enfoque montados en el eje rotativo
12. La luz en paralelo avanza hacia el elemento fijo 30 a través del
vano entre el eje rotativo 12 y el elemento fijo 30. La luz en
paralelo se enfoca sobre la segunda fibra óptica 32 a través de los
medios 26 de colimación y enfoque montados en el elemento fijo 30, y
transmitida a los medios de recepción de la luz en la unidad 40 de
procesamiento de datos, a través de la segunda fibra óptica 32. Los
medios de recepción de la luz convierten la luz recibida en señales
eléctricas, y transfieren las señales a la parte de análisis. La
parte de análisis calcula la deformación del volante de inercia 10
basándose en las señales.
En el ejemplo anteriormente descrito (con
referencia a la figura 1), la primera fibra óptica 22 se inserta en
el agujero pasante 14, que está formado en la parte central del eje
rotativo 22 a lo largo de su eje central. No obstante, cuando el
eje rotativo 12 es relativamente largo, es difícil formar el agujero
pasante 14 axialmente a través del eje rotativo 12 en su parte
central, dentro del cual pueda insertarse adecuadamente la primera
fibra óptica 22. En este caso, tal como se muestra en la figura 2,
la ranura 12a se forma axialmente en la superficie exterior del eje
rotativo 12 desde un punto en conjunción con el volante de inercia
10, hasta un punto adyacente al extremo del eje rotativo 12.
Además de ello, se forma el agujero de guía 12b para comunicarse
con el extremo de la ranura 12 y extenderse hacia los medios 26 de
colimación y enfoque, montados en el extremo del eje rotativo 12.
En consecuencia, la primer fibra óptica 22 del sensor FBG 20
adherido al volante de inercia 10 se extiende a lo largo del eje
rotativo 12, mientras que está unido o montado en la ranura 12a. Se
inserta entonces dentro del agujero de guía 12b. La ranura 12a
previene la interferencia entre la primera fibra óptica 22 y el
rodamiento 28, asegurando así la rotación suave del eje 12.
Tal como se muestra en la figura 3, si el eje
rotativo 12 no está soportado por ningún rodamiento, solo se
formará el agujero de guía 12b, el cual se extiende desde un punto
circunferencial adyacente al extremo del eje rotativo 12 hasta los
medios 26 de colimación y enfoque, sin formar la ranura 12a (véase
la figura 2). En consecuencia, la primera fibra óptica 22 del
sensor FBG 20 adherida en el volante de inercia 10 se extenderá a
lo largo del eje rotativo 12 mientras que esté unida sobre la
superficie exterior del eje rotativo 12. Se insertará entonces
dentro del agujero de guía 12b.
Si la ranura 12a o el agujero de guía 12b no
puede formarse en el eje rotativo 12, entonces el miembro 16 de
acomodación adicional estará equipado con los medios 26 de
colimación y enfoque en su parte central, acoplándose en el extremo
del eje rotativo 12 (tal como se muestra en la figura 4). La primera
fibra óptica 22 del sensor FBG 20 adherido al volante de inercia 10
se extenderá a lo largo del eje rotativo 12 estando unido sobre la
superficie exterior del eje rotativo 12. Se guiará entonces dentro
del miembro de acomodación 16 hacia los medios 26 de colimación y
enfoque.
Tal como se ha descrito anteriormente con
detalle, se encuentra configurado un dispositivo de control para un
cuerpo rotativo de acuerdo con la presente invención, para detectar
con precisión defectos o fallos de un cuerpo rotativo durante el
funcionamiento, mediante la adherencia de un sensor FBG a un cuerpo
rotativo, y además por la instalación adicional de otra fibra
óptica a cualquier elemento fijo para transmitir y recibir la luz
hacia/desde el sensor FBG.
Además de ello, puesto que el sensor FBG es
demasiado delgado y ligero para poder afectar a la rotación del
cuerpo rotativo, el proceso de instalación es simple, mejorándose la
fiabilidad operacional.
La presente invención puede realizarse en otras
formas específicas, sin desviarse de sus características esenciales.
Las realizaciones descritas se considerarán en todos sus aspectos
como solo ilustrativas, y no restrictivas. El alcance de la
invención está indicado por tanto por las reivindicaciones adjuntas
en lugar de hacerlo por la descripción anterior.
Claims (1)
1. Un dispositivo de control para un cuerpo
rotativo (10) soportado por un eje rotativo (12) montado
rotacionalmente con respecto a un elemento fijo (30), en donde un
extremo del eje rotativo (12) y un extremo del elemento fijo (30)
son opuestos entre sí, que comprende:
un sensor (20) de retícula de Bragg de fibras
montado en el cuerpo rotativo (10) y que se extiende hacia un
extremo del eje rotativo (12), de forma que un extremo del sensor
(20) de retícula de Bragg de fibras se posicione en el centro de un
extremo del eje rotativo (12), en donde el sensor (20) de retícula
de Bragg de fibras reflejará la luz con las frecuencias
correspondientes a la deformación del cuerpo rotativo (10);
una fibra óptica (32), en donde un extremo de la
fibra óptica (32) está posicionado en un extremo del elemento fijo
(30), extendiéndose la fibra óptica (32) hacia fuera del elemento
fijo (30); y
una unidad (40) de procesamiento de datos, que
comprende una fuente luminosa de banda ancha para emitir luz a la
fibra óptica (32), en donde la fibra óptica (32) está conectada a la
fuente luminosa de banda ancha, en donde la unidad (40) de
procesamiento de datos recibe la luz reflejada desde el sensor (20)
de retícula de Bragg de fibras, a través de la fibra óptica (32), y
calculando la deformación del cuerpo rotativo (10) basándose en la
luz reflejada;
caracterizado porque:
tiene medios de colimación y enfoque (26)
provistos en un extremo del eje rotativo (12) y un extremo del
elemento fijo (30) respectivamente, en donde los medios (26) de
colimación y enfoque provistos en un extremo del eje rotativo (12)
enfocan la luz en un extremo del sensor (20) de retícula de Bragg de
fibras, y transformando la luz que avanza hacia los medios de
colimación y enfoque (26) provistos en un extremo del elemento fijo
(30) en paralelo, en que los medios (26) de colimación y enfoque
provistos en un extremo del elemento fijo (30) enfocan la luz en un
extremo de la fibra óptica (32) y transformando la luz que avanza
hacia los medios de colimación y enfoque (26) provistos en un
extremo del eje rotativo (12) en paralelo;
en donde la luz reflejada desde el sensor (20)
de retícula de Bragg de fibras se transmite desde los medios de
colimación y enfoque (26) provistos en un extremo del eje rotativo
(12) hacia los medios (26) de colimación y enfoque, provistos en un
extremo del elemento fijo (30) a través de un vano entre el eje
rotativo (12) y el elemento fijo (30), y después transmitida hacia
la fibra óptica (32),
en donde el sensor (20) de retícula de Bragg de
fibras se extiende hacia un extremo del eje rotativo (12) mientras
que esté unido sobre una superficie exterior del eje rotativo (12),
y
en donde un miembro de acomodación (16) está
acoplado a un extremo del eje rotativo (12), en donde el miembro de
acomodación (16) está guiando el sensor (20) de retícula de Bragg de
fibras, de forma que un extremo del sensor (20) de retícula de
Bragg de fibras se posicione en el centro del eje rotativo (12), en
donde el miembro de acomodación (16) está equipado con los medios
de colimación y enfoque (26) de un extremo del eje rotativo
(12).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020040034252A KR100845181B1 (ko) | 2004-05-14 | 2004-05-14 | 회전체의 이상감지장치 |
| KR10-2004-0034252 | 2004-05-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2326272T3 true ES2326272T3 (es) | 2009-10-06 |
Family
ID=35308508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES04808462T Expired - Lifetime ES2326272T3 (es) | 2004-05-14 | 2004-12-17 | Dispositivo de control de cuerpos rotativos. |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20050253051A1 (es) |
| EP (1) | EP1759168B1 (es) |
| JP (1) | JP2007537440A (es) |
| KR (1) | KR100845181B1 (es) |
| CN (1) | CN100561119C (es) |
| AT (1) | ATE433093T1 (es) |
| DE (1) | DE602004021441D1 (es) |
| ES (1) | ES2326272T3 (es) |
| WO (1) | WO2005111537A1 (es) |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8496647B2 (en) * | 2007-12-18 | 2013-07-30 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Ribbed force sensor |
| KR100760510B1 (ko) | 2006-05-26 | 2007-09-20 | 한국과학기술연구원 | 회전체의 이상감지장치 |
| WO2008021881A2 (en) * | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Shell Oil Company | Method of applying a string of interconnected strain sensors to an object, a pliable support structure, and method of producing a mineral hydrocarbon fluid |
| DE102006041865A1 (de) * | 2006-09-06 | 2008-03-27 | Siemens Ag | Optische Einrichtung zur Überwachung einer drehbaren Welle mit gerichteter Achse |
| DE102006059439B4 (de) * | 2006-12-15 | 2018-01-25 | Prüftechnik Dieter Busch AG | Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Messung der axialen Deformation einer rotierenden Hohlwelle |
| CN101109649A (zh) * | 2007-05-23 | 2008-01-23 | 武汉理工大学 | 检测旋转机械运行状态的光纤光栅传感测量方法与装置 |
| WO2009065727A1 (de) * | 2007-11-20 | 2009-05-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Justagevorrichtung für eine koppeloptik zum messen mit faseroptischen sensoren an drehenden teilen |
| US8561473B2 (en) | 2007-12-18 | 2013-10-22 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Force sensor temperature compensation |
| CN101650259B (zh) * | 2008-08-13 | 2011-08-31 | 北京新宇航世纪科技有限公司 | 旋转轴参数测量设备和旋转轴多参数传感器 |
| DE102008054028B4 (de) * | 2008-10-30 | 2016-10-20 | Airbus Helicopters Deutschland GmbH | Verfahren zur berührungslosen Bestimmung von an einem hohlzylindrischen Körper angreifenden Kräften und/oder Momenten sowie eine Messanordnung zur Durchführung des Verfahrens |
| DE102008061553B4 (de) | 2008-12-11 | 2018-03-01 | Prüftechnik Dieter Busch AG | Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Messung der radialen Deformation eines Wälzlagerrings |
| DE102009018927A1 (de) * | 2009-04-28 | 2010-11-04 | Deutsche Bahn Ag | Vorrichtung zur Messung der zwischen Rad und Schiene auftretenden Kräfte, insbesondere Messradsatz für Schienenfahrzeuge |
| KR101102107B1 (ko) * | 2009-06-03 | 2012-01-18 | 한국전력공사 | 회전체 모니터링 장치 |
| US8314925B2 (en) * | 2009-10-30 | 2012-11-20 | General Electric Company | Fiber-optic based thrust load measurement system |
| US9335468B2 (en) * | 2010-02-11 | 2016-05-10 | The Hong Kong Polytechnic University | Fiber bragg grating in micro/nanofiber and method of producing the same |
| KR101123483B1 (ko) * | 2010-04-02 | 2012-03-23 | 한양대학교 산학협력단 | 국부 전원 공급 장치 및 이를 포함하는 풍력 발전 시스템 |
| CN101975867A (zh) * | 2010-11-03 | 2011-02-16 | 武汉理工大学 | 一种基于光纤光栅的转速检测系统及其检测方法 |
| DE102011105427A1 (de) * | 2011-06-20 | 2012-12-20 | Voith Patent Gmbh | Elektrische Maschine mit einer Einrichtung zum Überwachen der Rotorgeometrie |
| JP2013104812A (ja) * | 2011-11-15 | 2013-05-30 | Olympus Corp | 光学式センサ |
| CN102513880B (zh) * | 2011-11-29 | 2013-10-16 | 西安交通大学 | 一种基于传感器自感知的主轴回转误差测量调心装置 |
| EP3020122B1 (en) | 2013-07-08 | 2020-11-18 | Saint-Augustin Canada Electric Inc. | Method for producing a kinetic energy storage system |
| KR101465787B1 (ko) * | 2013-07-08 | 2014-12-01 | 한국광기술원 | 광감지 위치 추적형 광섬유 라인 센서 및 그 외부광 입사위치 산출방법 |
| CN104236876B (zh) * | 2014-08-07 | 2018-09-14 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 检测涡轮机旋转部分的装置 |
| US10545060B2 (en) | 2015-05-08 | 2020-01-28 | Fugro Technology B.V. | Sensor system and method for monitoring a powertrain |
| US20160376917A1 (en) * | 2015-06-29 | 2016-12-29 | Siemens Energy, Inc. | Method and an apparatus for measuring a deflection of a rotor of a turbomachine |
| US10184425B2 (en) * | 2016-01-28 | 2019-01-22 | The Boeing Company | Fiber optic sensing for variable area fan nozzles |
| US10190947B2 (en) * | 2016-12-01 | 2019-01-29 | General Electric Company | Visual creep inspection of rotating components |
| CN106884830B (zh) * | 2017-04-11 | 2018-09-14 | 武汉理工大学 | 摆动式液压缸叶片密封磨损状态的监测装置及监测方法 |
| KR102136625B1 (ko) | 2018-07-12 | 2020-07-23 | 한국과학기술연구원 | Fbg 기반 비틀림 센서 장치 |
| CN112432604B (zh) * | 2020-10-30 | 2022-05-24 | 西安近代化学研究所 | 一种推进剂药柱缠绕包覆用旋转动态应变测试系统及方法 |
| CN114812635B (zh) * | 2022-04-19 | 2023-10-20 | 中国兵器工业第五九研究所 | 一种模块化多参数水质监测光纤光栅传感器 |
| GB202415271D0 (en) * | 2024-10-17 | 2024-12-04 | Rolls Royce Plc | Optical sensing |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1009581B (zh) * | 1987-06-23 | 1990-09-12 | 大连工学院 | 偏振型直流量光纤传感器补偿方法 |
| US5914972A (en) * | 1997-03-24 | 1999-06-22 | Sdl, Inc. | Thermal compensators for waveguide DBR laser sources |
| JPH11190669A (ja) * | 1997-12-26 | 1999-07-13 | Nkk Corp | ローラ型光ファイバ式温度センサ、光ファイバ式温度計測装置 |
| JP3416501B2 (ja) | 1998-01-13 | 2003-06-16 | 三菱重工業株式会社 | 歪み計測装置 |
| JP2001133114A (ja) * | 1999-11-05 | 2001-05-18 | Sanyo Electric Co Ltd | 冷却装置 |
| JP2001183114A (ja) * | 1999-12-22 | 2001-07-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 回転体の歪み計測装置 |
| JP3519333B2 (ja) * | 2000-02-10 | 2004-04-12 | エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社 | 光ファイバセンサ |
| JP2003123178A (ja) * | 2001-10-16 | 2003-04-25 | Hitachi Ltd | 光スリップリング |
| US6707832B2 (en) * | 2002-01-15 | 2004-03-16 | Hrl Laboratories, Llc | Fiber coupling enhancement via external feedback |
| CN2550719Y (zh) * | 2002-05-30 | 2003-05-14 | 欧进萍 | 光纤光栅片式封装应变计 |
| KR100470911B1 (ko) * | 2002-06-05 | 2005-02-21 | 주식회사 아이세스 | 광섬유 브래그 그레이팅 센서 시스템 |
| DE10238862B4 (de) * | 2002-08-24 | 2006-05-24 | Mtu Aero Engines Gmbh | Messtechnische Anordnung zur Prüfung von Werkstücken sowie Verfahren zur messtechnischen Instrumentierung von Werkstücken |
-
2004
- 2004-05-14 KR KR1020040034252A patent/KR100845181B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 2004-12-17 WO PCT/KR2004/003331 patent/WO2005111537A1/en not_active Ceased
- 2004-12-17 JP JP2007513050A patent/JP2007537440A/ja active Pending
- 2004-12-17 AT AT04808462T patent/ATE433093T1/de not_active IP Right Cessation
- 2004-12-17 ES ES04808462T patent/ES2326272T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2004-12-17 DE DE602004021441T patent/DE602004021441D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2004-12-17 CN CNB2004800433943A patent/CN100561119C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2004-12-17 EP EP04808462A patent/EP1759168B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2004-12-23 US US11/022,017 patent/US20050253051A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN100561119C (zh) | 2009-11-18 |
| ATE433093T1 (de) | 2009-06-15 |
| KR100845181B1 (ko) | 2008-07-10 |
| KR20050109191A (ko) | 2005-11-17 |
| WO2005111537A1 (en) | 2005-11-24 |
| EP1759168A1 (en) | 2007-03-07 |
| JP2007537440A (ja) | 2007-12-20 |
| EP1759168B1 (en) | 2009-06-03 |
| CN1973179A (zh) | 2007-05-30 |
| DE602004021441D1 (de) | 2009-07-16 |
| EP1759168A4 (en) | 2007-08-01 |
| US20050253051A1 (en) | 2005-11-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2326272T3 (es) | Dispositivo de control de cuerpos rotativos. | |
| ES2373339T3 (es) | Dispositivo óptico para la monitorización de un árbol giratorio con un eje orientado. | |
| US8879067B2 (en) | Wavelength dependent optical force sensing | |
| KR101496688B1 (ko) | 풍력 발전기의 로터 블레이드의 곡률을 광학적으로 측정하기 위한 장치 | |
| US8042412B2 (en) | Turbomachinery system fiberoptic multi-parameter sensing system and method | |
| CA2712595C (en) | Intensity modulated fiber optic strain sensor | |
| US20200132052A1 (en) | Strain and vibration measuring system for monitoring rotor blades | |
| CN108139284B (zh) | 光纤压力传感器及方法 | |
| CN110892148B (zh) | 从监测和控制风力涡轮机中选择的至少一者的组件及方法 | |
| CN115552253B (zh) | 光纤加速度传感器 | |
| JP2012159640A (ja) | 一芯双方向光通信モジュールとその製造方法 | |
| ES2295746T3 (es) | Transductor optico de desplazamiento sistema y procedimiento de medida del desplazamiento. | |
| CN100582658C (zh) | 基于光纤激光器的弯曲半径测量仪 | |
| TWI443396B (zh) | 具有第一單元及可相對於該第一單元轉動的第二單元的機器 | |
| US10578427B2 (en) | Apparatus and method for measuring the torsion of a test object | |
| JP2009216665A (ja) | 外輪へのひずみセンサ内蔵型転がり軸受の荷重分布測定方法及びその装置 | |
| JP4975519B2 (ja) | 回転体の計測装置及び計測方法 | |
| JP2005241431A (ja) | 光ファイバ干渉型センサ | |
| JP4344401B2 (ja) | 回転体計測システム | |
| JP2009109294A (ja) | トルク計測装置 | |
| ES3062265T3 (en) | Coupled-core optical fiber with fiber bragg grating, method and sensing device | |
| JP2004037298A (ja) | 面計測システム及び面測定用光ファイバの配置方法 | |
| US12306024B2 (en) | Sensor apparatus having an embedded optical interrogator | |
| KR101102107B1 (ko) | 회전체 모니터링 장치 | |
| JP2012042320A (ja) | 外輪へのひずみセンサ内蔵型転がり軸受の荷重分布測定方法及びその装置 |