BRPI0407556B1 - dispositivo de medição de desequilíbrio e processo para a medição de desequilíbrio - Google Patents

Abstract

"dispositivo de medição de desequilíbrio e processo para a medição de desequilíbrio". a presente invenção refere-se a um dispositivo de medição de desequilíbrio, com um dispositivo de apoio para o apoio de fluido estático do rotor (1), no qual propõe-se, para o melhoramento da qualidade do balanceamento e para a redução do tempo necessário para o balanceamento, que o dispositivo de apoio apresente pelo menos dois bronzes de mancal (11, 11<39>) abertos, alimentados com fluido, para a recepção de seções da circunferência do rotor, e pelo menos uma placa de apoio (12, 12<39>), alocada a uma superfície terminal do rotor. durante o processo da medição do desequilíbrio, o acionamento está desacoplado do rotor (1), e o processo de medição se realiza de preferência quando de um comportamento de giro variável em termos de tempo do rotor (1).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO DE DESEQUILÍBRIO E PROCESSO PARA A MEDIÇÃO DE DESEQUILÍBRIO".

[001] A invenção refere-se a um dispositivo de medição de desequilíbrio para rotores, com em essência um dispositivo de apoio para o apoio de fluido estático para um rotor que pode ser rotado, um dispositivo para a mudança do comportamento de giro do rotor, pelo menos um conversor de medição que detecta os efeitos do desequilíbrio do rotor em um processo de medição, um dispositivo para a produção de um sinal de referência, e um dispositivo de avaliação para os sinais fornecidos pelo conversor de medição sob utilização do sinal de referência, assim como processos para a medição do desequilíbrio de acordo com o termo genérico da reivindicação de patente 7, e da reivindicação de patente 8.

[002] Da EP 0 104 266 A1 são conhecidos um dispositivo de medição de desequilíbrio e um processo, com os quais podem ser balanceados, com alta qualidade de balanceamento, rotores com um furo central. Para este fim o rotor é colocado sobre um pino de apoio de uma máquina de balanceamento e ar é utilizado como fluido de apoio, o qual é colocado entre superfícies do furo do rotor e superfícies de apoio do pino, situados de maneira oposta uma em relação à outra. Falhas causadas por imprecisões da superfície não aparecem mais, uma vez que desvios da forma do furo do rotor ou do pino de apoio são integrados e se apresenta um eixo de giro estável do rotor.

[003] Um rotor, que apresenta possibilidades de apoio em sua circunferência externa, como por exemplo, estas possibilidades são formadas pelos pinos de apoio de um induzido elétrico, pode ser balanceado de maneira exata com respeito a estes pontos de apoio. Por isso, um apoio aerostático de um rotor deste gênero até agora não foi utilizado.

[004] No entanto, exigências cada vez mais altas existem especialmente com respeito à qualidade de balanceamento de pequenos rotores que giram rapidamente, como por exemplo induzidos elétricos, rotores de turbinas etc. Uma exigência adicional é a minimização dos tempos de ciclo no processo de fabricação, especialmente para as etapas de trabalho, inerentes ao balanceamento de rotores.

[005] A invenção baseia-se na tarefa de criar um dispositivo de medição de desequilíbrio do gênero inicialmente mencionado e de indicar um processo, com o qual a qualidade de balanceamento, especialmente de pequenos rotores que giram rapidamente, é melhorada, ao mesmo tempo com redução do tempo necessário para o balanceamento.

[006] No caso de um dispositivo de medição de desequilíbrio do gênero inicialmente indicado, a tarefa é solucionada de acordo com a invenção pelo fato de que o dispositivo de apoio apresenta pelo menos dois suportes de mancai abertos, alimentados com fluido, para a recepção de seções da circunferência do rotor e pelo menos uma placa de apoio alocada a uma superfície de extremidade do rotor, escorada de maneira rígida e alimentada com fluido, que está previsto um dispositivo para a detecção do comportamento de giro do rotor, que o dispositivo para a mudança do comportamento de giro durante o processo de medição está desacoplado do rotor, e que o processo de medição se realiza quando de um comportamento de giro constante em termos de tempo ou de preferência variável em termos de tempo. Com respeito ao processo, a tarefa é solucionada por meio das características da reivindicação de patente 7, e da reivindicação de patente 8.

[007] No caso de um dispositivo de medição de desequilíbrio, configurado de tal maneira, está previsto de acordo com a invenção, que o rotor, em direção do eixo como também em direção radial, está apoiado em apoios de fluido facilmente acessíveis, sob utilização de gás ou ar ou de uma mistura de gás ou de ar, por conseguinte é apoiado de maneira aerostática e além disso o acionamento de aceleração ou de retardação, respectivamente, está desacoplado do rotor quando do processo da medição do desequilíbrio, sendo que o processo de medição é determinado, quando do comportamento de giro variável em termos de tempo, por exemplo na marcha por inércia ou quando de comportamento de giro constante em termos de tempo. O escoramen-to de uma superfície frontal do rotor em direção do eixo, em uma superfície da placa de apoio alimentada com fluido, alocada a esta, leva também no caso do eixo de rotor disposto de maneira horizontal, a uma posição de apoio muito precisa do rotor em direção do eixo, uma vez que pela configuração de uma distribuição de pressão na corrente semelhante àquela em um difusor radial, se realiza em termos de técnica de vazão uma fixação da posição do apoio do rotor em relação à placa de apoio. A ligação entre a placa de apoio e sua estrutura de retenção está executada com alta rigidez, com o intuito de evitar vibrações em direção do eixo do rotor, por exemplo vibrações auto-excitadas. A invenção baseia-se no conhecimento, que somente pela combinação destas medidas se obtém em um tempo muito curto a medição altamente precisa desejada. Com a invenção, o rotor é apoiado e medido de maneira livre de forças prejudiciais, e deste modo se obtém um resultado de medição consideravelmente melhor que de maneira tradicional.

[008] É verdade que da EP 0 590 169 A1 já é conhecido determinar o desequilíbrio do rotor com número de rotações de medição não constante, no entanto não podem ser deduzidas indicações para o fato de apoiar o deixar ratar o rotor da maneira de acordo com a invenção.

[009] Um outro aperfeiçoamento da invenção prevê, que os suportes de mancai são dispostos de maneira permutável em dispositi- vos de apoio e que o dispositivo de apoio dispõe de um sistema de alimentação de fluido, que possibilita uma conexão estanque ao fluido de suportes de mancai a serem permutados, que apresentam especialmente canais de fluido diferentes, fato pelo qual se obtém uma es-tandardização do dispositivo de apoio e uma técnica de construção de módulo do dispositivo de medição de desequilíbrio, respectivamente. Isso vale também para a proposta, de acordo com a qual está previsto, que a placa de apoio está disposta de maneira permutável no dispositivo de apoio ou em uma peça construtiva não capaz de vibrar do dispositivo de medição de desequilíbrio, e que o dispositivo de apoio ou a peça construtiva dispõe de um sistema de alimentação de fluido, o qual possibilita uma conexão estanque ao fluido de placas de apoio a serem permutadas, que apresentam especialmente canais de fluido diferentes. De maneira vantajosa pode ser utilizado um sistema de alimentação de fluido comum para a alimentação de fluido, tanto dos suportes de mancai como também da placa de apoio. A placa de apoio pode ser disposta em uma parte do dispositivo de medição de desequilíbrio, a qual realiza vibrações induzidas por desequilíbrio, como coluna do apoio ou ponte do apoio, ou em uma peça construtiva, a qual não está sujeita a vibrações induzidas por desequilíbrio, como por exemplo a armação.

[0010] Um apoio do rotor em uma posição definida é essencialmente facilitado pela disposição de duas placas de apoio, entre as quais se dispõe o rotor com suas superfícies frontais. A fixação exata da posição do rotor em direção do eixo se realiza em termos de técnica de vazão, através do fluido que eflui na superfície de apoio de uma placa de apoio, para dentro do espaço intermediário entre a placa de apoio e a superfície frontal.

[0011] Também é vantajoso a configuração do dispositivo para a mudança do comportamento de giro como acionamento por correia, cuja correia pode ser colocada em dois pontos do rotor, situados em essência de maneira oposta um em relação ao outro, uma vez que deste modo durante a aceleração e a freagem, respectivamente, do rotor, somente forças transversais pequenas atuam sobre o rotor, as quais quase não podem prejudicar o apoio aerostático.

[0012] A proposta de prover o acionamento por correia com uma região configurada em forma de V, com ângulo de abertura variável, em cujo interior está disposto o rotor, apresenta vantagens com respeito ao espaço de construção e com respeito ao acionamento para a colocação e o giro para fora, respectivamente, da correia do motor. Para isso podem ser utilizados dispositivos de regulagem simples, acionados por fluido ou de maneira elétrica, cujo movimento de regulagem, além disso, pode ser automatizado de maneira simples.

[0013] Em seguida a invenção será descrita mais detalhadamente através de um exemplo de execução, o qual está representado no desenho.

Mostram: [0014] a Figura 1 um dispositivo de medição de desequilíbrio de acordo com a invenção, em representação esquemática, [0015] a Figura 2 uma vista de lado do dispositivo de medição de desequilíbrio, de acordo com a Figura 1, [0016] a Figura 3 uma região de apoio do dispositivo de medição de desequilíbrio, em representação esquemática, [0017] a Figura 4 um acionamento através de uma correia, para a aceleração ou freagem de um rotor a ser balanceado.

[0018] Na Figura 1, está representado de maneira esquemática o dispositivo de medição de desequilíbrio de acordo com a invenção, para um rotor 1, a ser balanceado. O dispositivo de medição de desequilíbrio apresenta uma ponte oscilante 2, sobre a qual o rotor 1, cujo desequilíbrio será determinado e o qual, no caso representado, é um induzido elétrico, está apoiado de maneira que pode rotar, em um dispositivo de apoio.

[0019] A ponte oscilante 2, está escorada de maneira usual através de, por exemplo, quatro molas de suporte 3, de maneira capaz de oscilar, contra a armação 4, do dispositivo de medição de desequilíbrio. Por um acionamento através de uma correia 5, o rotor 1, é colocado em rotação e depois do processo de medição é freado, respectivamente. Vibrações induzidas por desequilíbrio, da ponte oscilante 2, são medidas por meio de pelo menos um detector 6, e são utilizadas para a determinação do desequilíbrio a ser compensado no rotor 1. Durante o processo de medição o acionamento através de uma correia 5, está desacoplado do rotor 1.

[0020] O dispositivo de apoio está configurado para o apoio do rotor em direção do eixo horizontal e apresenta peças construtivas de apoio para dois pontos de apoio 10, 10’, os quais, no exemplo de execução representado, são previstos em ambos os pinos de apoio extremos do induzido elétrico. Para o escoramento do rotor 1, em direção vertical, está previsto cada vez um suporte de mancai 11, 11’, aberto e em forma de meio cilindro. O suporte de mancai 11, 11’, apresenta canais de fluido 21, 21’, os quais desembocam em sua superfície de apoio em forma de meio cilindro e que servem para a alimentação de gás ou ar, ou uma mistura de gás ou ar, para o apoio aerostático. Para a sustentação do rotor 1, em direção horizontal, a cada uma de ambas as superfícies de extremidade do rotor 1, está alocada uma placa de apoio 12, 12’. A placa de apoio 12, 12’, apresenta canais de fluido, os quais desembocam em sua superfície de apoio e servem para a alimentação de gás ou ar, ou de uma mistura de gás ou ar, para o apoio aerostático.

[0021] A superfície de apoio da placa de apoio 12, 12’, está configurada de maneira complementar em relação à superfície de extremi- dade do rotor 1, alocada a esta. No caso da extremidade do rotor, configurada de maneira abaulada, a placa de apoio 12, 12’, apresenta um entalhe, configurado de maneira correspondente, no caso de superfície terminal plana, a placa de apoio 12, 12’, dispõe de uma superfície de apoio plana. As aberturas de saída não representadas, dos canais de fluido na superfície de apoio, são dispostas de tal maneira, que o fluido, que eflui de preferência de maneira paralela em relação à direção do eixo, não solicita a região de um furo de centragem, eventualmente existente na extremidade do rotor. Por conseguinte, às aberturas de saída na superfície de apoio da placa de apoio, sempre fica oposta a superfície de apoio no lado frontal do rotor. Em termos de técnica de vazão, isso produz uma fixação ou ligação cativa da superfície frontal do rotor para a superfície de apoio da placa de apoio ou na superfície de apoio da placa de apoio, respectivamente, e com isso a garantia de uma posição de apoio do rotor exata em direção do eixo.

[0022] Ambas as placas de apoio 12, 12’, e ambos os suportes de mancai 11, 11’, podem ser solicitados por uma alimentação de fluido comum, como isso está representado na Figura 1, pelas seções de tubulações representadas de maneira simbólica e marcadas com F. Situações construtivas com respeito ao escoramento vertical e horizontal do rotor 1, podem ser consideradas em termos de técnica de fluido por meio de, por exemplo, pontos de estrangulamento nos canais de fluido.

[0023] Para a adaptação a tipos de rotores diferentes, tanto os suportes de mancai 11, 11’, como também as placas de apoio 12, 12’, são fixados de maneira permutável em suportes 13, 13’ e 14, 14’, os quais são dispostos na ponte de apoio 2. Os suportes 13, 13’, 14, 14’, dispõem de tubulações de fluido 20, as quais são configuradas de tal maneira, que suas aberturas se ajustam de maneira vedada com aberturas dos canais de fluido 21, 21’, de suportes de mancai 11, 11’, con- figurados de maneira diferente e placas de apoio 12, 12’, configuradas de maneira diferente, respectivamente, como isso pode ser visto mais detalhadamente na Figura 3. Em uma peça construtiva estandardiza-da, a saber no suporte 13, 13’, fixado na ponte de apoio, está prevista uma tubulação de fluido 20, com duas peças de derivação 20’, 20”, as quais são alocadas de maneira estanque ao fluido a dois canais de fluido 21, 21’, no suporte de mancai 11, 11’, em forma de meio cilindro. De maneira não representada mais detalhadamente, uma outra peça estandardizada está configurada de maneira correspondente como suporte 14,14’, para a respectiva placa de apoio 12, 12’.

[0024] Para o acionamento ou para a freagem do rotor 1, utiliza-se um acionamento através de uma correia 5. Observa-se na Figura 2, uma forma de execução, em caso da qual a correia de acionamento pode ser colocada de maneira tangencial na circunferência do rotor.

[0025] No caso da forma de execução, representada na Figura 4, a correia de acionamento pode ser colocada em duas superfícies da circunferência do rotor, que se encontram aproximadamente situadas de maneira oposta uma em relação à outra, que significa, com respeito à solicitação do apoio aerostático, uma carga mais uniforme. Além disso, o acionamento 5 através de uma correia, apresenta uma seção 5’, em forma de V, no interior da qual está disposto o rotor 1. Ambos os braços da seção 5’, em forma de V, podem ser girados, com a finalidade de encostar na superfície da circunferência do rotor ou de levantar desta.

[0026] No lugar de um acionamento 5 através de uma correia, pode ser utilizado cada outro acionamento apropriado, para a aceleração ou a freagem, respectivamente, do rotor 1, como por exemplo um acionamento magnético, ou um acionamento por meio de ar, ou também um acionamento que pode ser acoplado por fecho pela forma. Neste caso é essencial em termos da invenção, que o acionamento possa ser desacoplado para o processo de medição, de modo que o rotor 1 gire de maneira livre de forças e momentos prejudiciais. A medição pode realizar-se quando de comportamento de giro do rotor constante em termos de tempo ou variável em termos de tempo, que possibilita a utilização de dispositivos de medição e de avaliação, equipados de maneira diferente. Se deve ser medido quando de comportamento de giro constante em termos de tempo, então o rotor está mantido com número de rotações constante por meio de um acionamento, o qual não aplica forças e momentos prejudiciais sobre o rotor, como por exemplo um bocal de ar.

[0027] Alternativamente ao escoramento sobre uma ponte oscilante 2, o rotor 1, também pode ser escorado de maneira radial, por exemplo, sobre duas colunas de apoio, distanciadas uma da outra de maneira axial. A região superior de cada coluna de apoio, a qual apresenta o suporte de mancai, está escorada por meio de elementos flexíveis na armação do dispositivo de medição de desequilíbrio, assim que a região superior com o suporte de mancai pode realizar vibrações induzidas por desequilíbrio. O escoramento axial pode ser ligado com a região superior da coluna de apoio, no entanto, alternativamente também pode ser disposto, de maneira que não vibra junto, na armação do dispositivo de medição de desequilíbrio.

REIVINDICAÇÕES

Claims (7)

1. Dispositivo de medição de desequilíbrio para rotores (1), com em essência um dispositivo de apoio para o apoio de fluido estático para um rotor (1), que pode ser rotado, um dispositivo para a mudança do comportamento de giro do rotor (1), pelo menos um detector de medição (6), que detecta os efeitos do desequilíbrio do rotor (1), em um processo de medição, um dispositivo para a produção de um sinal de referência, e um dispositivo de leitura dos sinais de referência gerados pelo detector de medição sob utilização do sinal de referência, em que o dispositivo de apoio apresenta pelo menos dois suportes de mancai (11, 11’) abertos para a recepção de seções da circunferência do rotor e pelo menos uma placa de apoio (12, 12’), alocada a uma superfície de extremidade do rotor, escorada de maneira rígida e alimentada com fluido, e está previsto um dispositivo para a detecção do comportamento de giro do rotor (1), caracterizado por o dispositivo para a mudança do comportamento de giro durante o processo de medição estar desacoplado do rotor (1), e de o processo de medição realizar-se durante o regime de velocidade de rotação constante ou, preferencialmente, no regime de velocidade de rotação variável, e os suportes de mancai (11, 11’) serem alimentados por fluido e serem dispostos de maneira permutável no dispositivo de apoio e de o dispositivo de apoio dispor de um sistema de alimentação de fluido, que possibilita uma conexão estanque ao fluido, de suportes de mancai (11, 11’) a serem permutados, com o dispositivo de apoio, que apresentam canais de fluido (21,21’).

2. Dispositivo de medição de desequilíbrio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a placa de apoio (12, 12’) ser disposta de maneira permutável no dispositivo de apoio ou em uma peça construtiva não capaz de vibrar do dispositivo de medição de desequilíbrio, e de o dispositivo de apoio ou a peça construtiva dis porem de um sistema de alimentação de fluido, o qual possibilita uma conexão estanque ao fluido, no dispositivo de apoio ou na peça construtiva, de placas de apoio (12, 12’) a serem permutadas, que apresentam canais de fluido.

3. Dispositivo de medição de desequilíbrio, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de serem previstas duas placas de apoio (12, 12’) escoradas de maneira rígida e alimentadas com fluido, as quais envolvem entre si ambas as superfícies de extremidade do rotor.

4. Dispositivo de medição de desequilíbrio, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de o dispositivo para a mudança do comportamento de giro ser um acionamento (5) através de uma correia, cuja correia pode ser colocada em dois pontos do rotor, situados em essência de maneira oposta um em relação ao outro.

5. Dispositivo de medição de desequilíbrio, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o acionamento (5) através de uma correia dispor de uma região (5), configurada em forma de V, com ângulo de abertura variável, em cujo interior está disposto o rotor (1)·

6. Processo para a medição do desequilíbrio de rotores (1) com um dispositivo de medição de desequilíbrio como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, no qual o rotor (1) está apoiado em um apoio de fluido estático do dispositivo de medição de desequilíbrio, e se realiza um movimento de giro do rotor (1), caracterizado pelo fato de o rotor (1) ser apoiado com precisão de posição em direção radial em pelo menos dois apoios aerostáticos e em direção do eixo em pelo menos um, e de não efetuar-se nenhuma influência do comportamento de giro do rotor (1), quando do processo de medição, e de o processo de medição realizar-se quando de um comportamento de giro variável em termos de tempo.

7. Processo para a medição do desequilíbrio de rotores (1) com um dispositivo de medição de desequilíbrio como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, em que o rotor (1) está apoiado em um apoio de fluido estático de um dispositivo de medição de desequilíbrio, e se realiza um movimento de giro do rotor (1), caracterizado pelo fato de o rotor (1) ser apoiado com precisão de posição em direção radial em pelo menos dois apoios aerostáticos e em direção do eixo em pelo menos um, e de o número de rotações do rotor (1), ser mantido de maneira constante quando do processo de medição.