ES2372727T3 - Dispositivo de recogida móvil para el chorro de agua de alta presión de una herramienta de chorro de agua así como procedimiento para hacerlo funcionar. - Google Patents

Dispositivo de recogida móvil para el chorro de agua de alta presión de una herramienta de chorro de agua así como procedimiento para hacerlo funcionar. Download PDF

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Abstract

Dispositivo (22) de recogida móvil para el chorro (26) de agua a alta presión de una herramienta (18) de chorro de agua, en particular para trabajar en puntos estrechos, difíciles de acceder, en turbinas o similares, con una cámara (24) de recogida que se extiende de manera plana, cerrada, dotada de una salida (30), estando dispuesta en la cámara (24) de recogida una primera capa (34) de recogida rígida de un primer material resistente a la alta presión, caracterizado porque en el dispositivo (22) de recogida está dispuesto un sensor (38) de aceleración adecuado para la detección de la penetración del chorro (26) de agua a alta presión a través de una pieza de trabajo que va a mecanizarse, situada delante del dispositivo (22) de recogida.

Description

Dispositivo de recogida móvil para el chorro de agua a alta presión de una herramienta de chorro de agua así como procedimiento para hacerlo funcionar
Campo técnico
La presente invención se refiere al campo del mecanizado por arranque de material de piezas de trabajo. Se refiere a un dispositivo de recogida móvil para el chorro de agua a alta presión de una herramienta de chorro de agua según el preámbulo de la reivindicación 1 así como a un procedimiento para hacerlo funcionar.
Estado de la técnica
Se conoce desde hace tiempo utilizar un chorro de agua que sale de una boquilla a muy alta presión para mecanizar, en particular cortar, piezas de trabajo. En el denominado “abrasive water jet cutting” (AWJ) (corte por chorro de agua abrasivo) se emplean presiones de agua de más de 300 MPa para crear un chorro de agua cargado con sustancias abrasivas con un diámetro de chorro de normalmente 1 mm. Un chorro de agua de este tipo puede emplearse como herramienta de corte que actúa en todas direcciones, con el que puede dividirse una amplia gama de materiales metálicos y no metálicos con grosores de hasta 200 mm. A este respecto es importante, no sólo recoger y evacuar el agua del chorro de agua a alta presión, sino también sobre todo hacer que la energía cinética del chorro de agua sea inofensiva convirtiéndola en energía térmica, cuando ésta ha atravesado la pieza de trabajo y sale por detrás (abajo) de la pieza de trabajo.
En instalaciones estacionarias, en las que el cabezal de boquilla de la herramienta de chorro de agua puede desplazarse en un plano en la dirección x e γ, la pieza de trabajo en su mayoría en forma de placa se fija sobre un sustrato permeable en gran medida al chorro. Por debajo del sustrato están dispuestos entonces medios especiales por toda la superficie para la recogida de y para hacer inofensivo el chorro de agua a alta presión que atraviesa la pieza de trabajo (véase, por ejemplo, el documento US-A-4.112.797 o el documento US-A-5.295.425).
También se han propuesto ya sin embargo dispositivos de recogida compactos, que pueden moverse conjuntamente con la herramienta de chorro de agua y que también pueden utilizarse en caso de relaciones de espacio estrechas en el lugar de uso (véase, por ejemplo, el documento EP-A2-0 244 966 o el documento EP-A2-0 252 657). A este respecto resulta desventajoso sin embargo que las superficies de entrada previstas para el chorro de agua sean muy pequeñas, de modo que los dispositivos de recogida deben ajustarse con mucha precisión a la herramienta de chorro de agua.
En una solicitud anterior del solicitante se ha propuesto utilizar una herramienta de chorro de agua en rotores de turbina y otros componentes de centrales eléctricas. En los rotores de turbina equipados con paletas móviles sucede, según la figura 1 y 2, que las paletas 12 del rotor 10 fijadas de manera liberable a las ruedas 11 de turbina del rotor 10 se separan, al cortarse los pernos 17, que se asientan firmemente en correspondientes perforaciones 16 y unen los pies 14 de paleta, que penetran en las ranuras 15 anulares, por debajo de la plataforma 13 de paletas con la rueda 11 de turbina, mediante una herramienta 18 de chorro de agua en la dirección longitudinal, y extraerse a presión entonces las partes de perno de las perforaciones 16. La herramienta 18 de chorro de agua, que comprende un cuerpo 19 de herramienta y un cabezal 20 de boquilla acodado y a la que se suministra agua a través de una alimentación 21 de agua, se introduce para ello en el espacio intermedio entre ruedas 11 y 11’ de turbina adyacentes (figura 2). Si los pernos 17 se cortan en la dirección longitudinal, el chorro de agua a alta presión sale por el otro lado del disco 11 de turbina en el espacio intermedio que allí se encuentra y puede provocar daños, si no se recoge y se hace inofensivo.
En la publicación DE-A1-196 18 523 se sigue un principio según el cual el dispositivo de recogida presenta una caja de captación de chorro, en la que están incorporados muchos cuerpos (bolas o barras cilíndricas) que pueden moverse por el chorro incidente. Debido a la rotación y al desplazamiento de los cuerpos de captación provocada por el chorro se logra un cambio permanente del punto de incidencia sobre la superficie del cuerpo de captación, con lo cual los cuerpos de captación deberían desgastarse de manera uniforme. De este modo no se obtienen sin embargo relaciones temporales y espaciales estables.
La publicación US-A-4.920.841 da a conocer un dispositivo de recogida móvil (giratorio), que está configurado como disco giratorio alrededor de un eje paralelo al chorro. Para el giro del disco se requiere un mecanismo de accionamiento, que se acciona a través de una correa dentada por un motor eléctrico. Un dispositivo de recogida de este tipo no sólo es complicado de construir y susceptible a fallos debido a las piezas móviles, sino que requiere también un suministro de energía, que limita claramente el campo de aplicación.
El documento EP 1 172 189 da a conocer un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1.
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Descripción de la invención
Por lo tanto el objetivo de la invención es crear un dispositivo de recogida mejorado para el chorro de agua a alta presión de una herramienta de chorro de agua, que pueda utilizarse también en puntos inaccesibles y en caso de relaciones espaciales estrechas en diferentes posiciones espaciales, para recoger de manera segura el chorro de agua que atraviesa la pieza de trabajo durante un mecanizado de una pieza de trabajo, así como un procedimiento para hacerlo funcionar.
El objetivo se soluciona mediante las características de la reivindicación 1. Es esencial para la solución asociada al dispositivo es una cámara de recogida que se extiende manera plana, cerrada, dotada de una salida, en la que está dispuesta una primera capa de recogida rígida de un primer material resistente a la alta presión.
Una configuración de la invención está caracterizada porque la primera capa de recogida comprende varios estratos dispuestos unos sobre otros del primer material resistente a la alta presión, porque cada uno de los estratos está formado por barras situadas unas junto a otras en paralelo en un plano del primer material resistente a la alta presión, y las barras de estratos sucesivos están orientadas ortogonalmente entre sí.
Otra configuración se distingue porque como primer material resistente a la alta presión se emplea una sustancia endurecida, empleándose preferiblemente como sustancia endurecida carburo de wolframio (WC).
Una configuración adicional de la invención está caracterizada porque la primera capa de recogida ocupa la parte inferior de la cámara de recogida, porque la parte superior de la cámara de recogida está ocupada por un material de relleno, y porque como material de relleno se emplean residuos o material fragmentado del primer material resistente a la alta presión.
Una configuración adicional de la invención se distingue porque la cámara de recogida está alojada en una carcasa paralelepipédica y está cerrada por el lado superior dirigido al chorro de agua a alta presión mediante una tapa de la carcasa.
Según un perfeccionamiento preferido de la invención, en la dirección del chorro de agua a alta presión por detrás de la cámara de recogida está dispuesta una cámara de seguridad, estando dispuesta en la cámara de seguridad una segunda capa de recogida rígida de un segundo material resistente a la alta presión, comprendiendo la segunda capa de recogida varios estratos dispuestos unos sobre otros del segundo material resistente a la alta presión, estando formado cada uno de los estratos por barras situadas unas junto a otras en paralelo en un plano del segundo material resistente a la alta presión, estando orientadas las barras de estratos sucesivos ortogonalmente entre sí, y siendo el segundo material resistente a la alta presión igual al primer material resistente a la alta presión.
Otra configuración de la invención está caracterizada porque la cámara de recogida y la cámara de seguridad están separadas entre sí por una pared de separación, porque la cámara de seguridad presenta aberturas, y porque a las aberturas está asociado un sensor de humedad, que detecta agua que sale por las aberturas de la cámara de seguridad.
Para la detección de la penetración del chorro de agua a alta presión a través de una pieza de trabajo que va a mencanizarse, situada delante del dispositivo de recogida, en el dispositivo de recogida está dispuesto un sensor de aceleración.
En particular los sensores están conectados a un dispositivo de procesamiento de señales, que emite en una salida de señales una señal para controlar la herramienta de chorro de agua.
Los procedimientos según la invención están caracterizados porque en cada caso se detecta la primera incidencia del chorro de agua a alta presión en el dispositivo de recogida y se emplea una señal correspondiente para controlar el uso de la herramienta de chorro de agua, o porque se detecta un fallo del dispositivo de recogida y se emplea una señal correspondiente para interrumpir el uso de la herramienta de chorro de agua.
Breve descripción de las figuras
La invención se explicará a continuación más detalladamente con ayuda de ejemplos de realización en conexión con el dibujo. Muestran
la figura 1, en una representación en perspectiva, una sección de un rotor con paletas, que están fijadas mediante pernos al rotor;
la figura 2, en una representación parecida a la figura 1, un procedimiento para retirar los pernos de fijación de las
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paletas de rotor por medio de un chorro de agua a alta presión;
la figura 3, un dispositivo de recogida móvil para un chorro de agua a alta presión según la figura 2 según un ejemplo de realización de la invención; y
la figura 4, la estructura interna del dispositivo de recogida de la figura 3.
Modos de realizar la invención
En la figura 3 se representa un dispositivo de recogida móvil para un chorro de agua a alta presión según un ejemplo de realización de la invención. Este dispositivo 22 de recogida es adecuado sobre todo para aplicaciones en el mecanizado de rotores de turbina (figura 2) y componentes de centrales eléctricas, en las que el espacio disponible es limitado. Las dimensiones externas del dispositivo 22 de recogida a modo de ejemplo son, aproximadamente, 200 mm x 80 mm x 80 mm, de modo que puede utilizarse en los angostos espacios intermedios entre paletas de turbina adyacentes (11, 11’ en la figura 2) o discos de rotor.
El dispositivo 22 de recogida de la figura 3 tiene una carcasa 23 paralelepipédica, que está cerrada por arriba mediante una tapa 27. El espacio interior de la carcasa 23 o del dispositivo 22 de recogida está dividido, mediante una pared 28 de separación situada en paralelo a la tapa 27, en dos cámaras, concretamente la cámara 24 de recogida (superior), en la que se absorbe la energía cinética residual del chorro 26 de agua a alta presión abrasivo y se convierte en energía térmica, y la cámara 25 de seguridad (inferior), mediante la cual puede determinarse cuándo falla el dispositivo en su funcionamiento regular, de modo que el proceso de mecanizado puede interrumpirse oportunamente. La estructura interna del dispositivo 22 de recogida está representada en la figura 4 en vista lateral.
La cámara 24 de recogida está ocupada en el fondo, es decir, directamente por encima de la pared 28 de separación, por una primera capa 34 de recogida formada por al menos cuatro estratos 34a-d situados unos sobre otros de barras 36 de carburo de wolframio (WC). Las barras 36 del mismo estrato están orientadas a este respecto unas en paralelo a las otras, pero en perpendicular a las barras de los estratos adyacentes, de modo que se obtiene una disposición en capas alternante cruzada. Por encima de los estratos 34a-d, la cámara 24 de recogida está ocupada por material 33 de relleno suelto, que consiste en residuos o material fragmentado de WC (por ejemplo, placas reversibles de WC usadas). El material 33 de relleno sirve para romper la coherencia del chorro de agua a alta presión que entra en la cámara. En el fondo de la cámara 24 de recogida está incorporada una salida 30, mediante la cual puede aspirarse, por medio de un dispositivo de aspiración, el material (agua y partículas sólidas) que entra en la cámara de recogida, para mantener limpio el lugar de operación.
La cámara 25 de seguridad situada por debajo de la pared 28 de separación está ocupada en el fondo por una segunda capa 35 de recogida formada por al menos dos estratos 35a,b de barras 36 de carburo de wolframio, que están dispuestas a su vez de manera cruzada. En un lugar de la cámara 25 de seguridad están previstas varias aberturas de diámetro reducido, que sirven como salidas y a las que está asociado un sensor 29 de humedad (dibujado con línea discontinua en la figura 3). El sensor 29 de humedad reacciona cuando el chorro 26 de agua a alta presión penetra a través de la cámara 24 de recogida hacia la cámara 25 de seguridad situada debajo, de modo que el proceso de mecanizado puede detenerse oportunamente. Los dos estratos 35a, b interceptan así el chorro hasta que el sensor 29 de humedad haya reaccionado con seguridad.
En el lado exterior del dispositivo 22 de recogida está incorporado un sensor 38 de aceleración, que reacciona cuando el chorro 26 de agua a alta presión atravesando la pieza de trabajo que va a mecanizarse incide por primera vez en el dispositivo 22 de recogida.
Tanto el sensor 38 de aceleración como el sensor 29 de humedad pueden utilizarse para controlar o dirigir el proceso de mecanizado. Están conectados para ello con un dispositivo 31 de procesamiento de señales, que emite en una salida 37 de señales, señales de control correspondientes para el control (no representado en las figuras) de los procesos de mecanizado. El dispositivo de recogida forma parte por tanto del sistema de control de la herramienta de chorro de agua. Cuando el sensor 29 de humedad reacciona, se interrumpe el proceso de mecanizado. Cuando el sensor 28 de aceleración reacciona, se inicia, por ejemplo, la siguiente etapa de mecanizado.
El dispositivo 22 de recogida se construye de manera sencilla y económica y representa una pieza de desgaste fácil de sustituir. Puede incorporarse de manera sustituible en una montura específica de la aplicación.
Lista de números de referencia
10 Rotor (turbina)
11,11’ Rueda de turbina 12 Paleta 13 Plataforma de paletas 14 Pie de paleta 15 Ranura anular (rueda de turbina) 16 Perforación 17 Pernos 18 Herramienta de chorro de agua 19 Cuerpo de herramienta 20 Cabezal de boquilla 21 Alimentación de agua 22 Dispositivo de recogida 23 Carcasa 24 Cámara de recogida 25 Cámara de seguridad 26 Chorro de agua a alta presión 27 Tapa 28 Pared de separación 29 Sensor de humedad 30 Salida (cámara de recogida) 31 Dispositivo de procesamiento de señales 32 Abertura (cámara de seguridad) 33 Material de relleno (por ejemplo, residuos de WC) 34 Capa de recogida 34a-d Estrato (por ejemplo, barras de WC) 35 Capa de recogida 35a,b Estrato (por ejemplo, barras de WC) 36 Barra 37 Salida de señales 38 Sensor de aceleración
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Claims (19)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo (22) de recogida móvil para el chorro (26) de agua a alta presión de una herramienta (18) de chorro de agua, en particular para trabajar en puntos estrechos, difíciles de acceder, en turbinas o similares, con una cámara
    (24) de recogida que se extiende de manera plana, cerrada, dotada de una salida (30), estando dispuesta en la cámara (24) de recogida una primera capa (34) de recogida rígida de un primer material resistente a la alta presión, caracterizado porque en el dispositivo (22) de recogida está dispuesto un sensor (38) de aceleración adecuado para la detección de la penetración del chorro (26) de agua a alta presión a través de una pieza de trabajo que va a mecanizarse, situada delante del dispositivo (22) de recogida.
  2. 2.
    Dispositivo de recogida según la reivindicación 1, caracterizado porque la primera capa (34) de recogida comprende varios estratos (34a-d) dispuestos unos sobre otros del primer material resistente a la alta presión.
  3. 3.
    Dispositivo de recogida según la reivindicación 2, caracterizado porque cada uno de los estratos (34a-d) está formado por barras (36) situadas unas junto a otras en paralelo en un plano del primer material resistente a la alta presión.
  4. 4.
    Dispositivo de recogida según la reivindicación 3, caracterizado porque las barras (36) de estratos (34a-d) sucesivos están orientadas ortogonalmente entre sí.
  5. 5.
    Dispositivo de recogida según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque como primer material resistente a la alta presión se emplea una sustancia endurecida.
  6. 6.
    Dispositivo de recogida según la reivindicación 5, caracterizado porque como sustancia endurecida se emplea carburo de wolframio (WC).
  7. 7.
    Dispositivo de recogida según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la primera capa de recogida ocupa la parte inferior de la cámara (24) de recogida, y porque la parte superior de la cámara (24) de recogida está ocupada por un material (33) de relleno.
  8. 8.
    Dispositivo de recogida según la reivindicación 7, caracterizado porque como material (33) de relleno se emplean residuos o material fragmentado del primer material resistente a la alta presión.
  9. 9.
    Dispositivo de recogida según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la cámara (24) de recogida está alojada en una carcasa (23) paralelepipédica y está cerrada por el lado superior dirigido al chorro (26) de agua a alta presión mediante una tapa (27) de la carcasa (23).
  10. 10.
    Dispositivo de recogida según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en la dirección del chorro
    (26) de agua a alta presión por detrás de la cámara (24) de recogida está dispuesta una cámara (25) de seguridad.
  11. 11.
    Dispositivo de recogida según la reivindicación 10, caracterizado porque en la cámara (25) de seguridad está dispuesta una segunda capa (35) de recogida rígida de un segundo material resistente a la alta presión.
  12. 12.
    Dispositivo de recogida según la reivindicación 11, caracterizado porque la segunda capa (35) de recogida comprende varios estratos (35a,b) dispuestos unos sobre otros del segundo material resistente a la alta presión.
  13. 13.
    Dispositivo de recogida según la reivindicación 12, caracterizado porque cada uno de los estratos (35a,b) está formado por barras (36) situadas unas junto a otras en paralelo en un plano, del segundo material resistente a la alta presión.
  14. 14.
    Dispositivo de recogida según la reivindicación 13, caracterizado porque las barras (36) de estratos (35a,b) sucesivos están orientadas ortogonalmente entre sí.
  15. 15.
    Dispositivo de recogida según una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque el segundo material resistente a la alta presión es igual al primer material resistente a la alta presión.
  16. 16.
    Dispositivo de recogida según una de las reivindicaciones 10 a 15, caracterizado porque la cámara (24) de recogida y la cámara (25) de seguridad están separadas entre sí por una pared (28) de separación, porque la cámara (25) de seguridad presenta aberturas (32), y porque a las aberturas (32) está asociado un sensor (29) de humedad, que detecta agua que sale por las aberturas (32) de la cámara (25) de seguridad.
  17. 17.
    Dispositivo de recogida según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque el sensor (29, 38) está conectado a un dispositivo (31) de procesamiento de señales, que emite en una salida (37) de señales una señal
    para controlar la herramienta (18) de chorro de agua.
  18. 18.
    Procedimiento para hacer funcionar un dispositivo (22) de recogida según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque en cada caso se detecta la primera incidencia del chorro (26) de agua a alta presión en el dispositivo (22) de recogida y se emplea una señal correspondiente para controlar el uso de la herramienta (18) de
    5 chorro de agua.
  19. 19. Procedimiento para hacer funcionar un dispositivo (22) de recogida según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque se detecta un fallo del dispositivo (22) de recogida y se emplea una señal correspondiente para interrumpir el uso de la herramienta (18) de chorro de agua.
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