BRPI0408025B1 - processo para balanceamento de rotores sem pino e montagem com um fuso de montagem para montagem de um rotor sem pino - Google Patents

Abstract

"processo e mancal para o balanceamento de rotores sem pino". a presente invenção refere-se a uma montagem com um fuso de montagem (5) para a montagem de um rotor (2) que apresenta uma perfuração (6) em um conjunto de balanceamento, no qual o fuso de montagem (5) apresenta aberturas (10, 20) para passagem de fluido para poder determinar o desbalanceamento de rotores (2) com as perfurações cegas com alto grau de precisão, está previsto um abastecimento de fluido de uma câmara de fluido (40) prevista entre a extremidade da perfuração cega e a extremidade do fuso de montagem para configurar uma almofada de fluido com a qual o rotor será apoiado em direção axial.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “PROCESSO PARA BALANCEAMENTO DE ROTORES SEM PINO E MONTAGEM COM UM FUSO DE MONTAGEM PARA MONTAGEM DE UM ROTOR SEM PINO".

[001] A presente invenção refere-se a um processo para o balanceamento de rotores sem pino e abrange também um mancai com um fuso de montagem para um rotor sem pino, possuindo uma perfuração, integrante de um conjunto de balanceamento.

[002] Com relação aos seus pontos de montagem, previstos nos pinos, um rotor com pinos pode ser balanceado com precisão. Rotores a serem balanceados sem pontos de montagem próprios que no balanceamento são montados em uma árvore auxiliar oferecem problemas no tocante à qualidade do balanceamento que pode ser obtida.

[003] A partir do documento EP O 104 266 A1 passou a ser conhecido um processo com o qual podem ser balanceados rotores sem pino sem árvore auxiliar com alta qualidade de balanceamento. Para esta finalidade, o rotor é posicionado em um fuso de montagem de uma máquina de balanceamento, sendo introduzido fluido de montagem entre superfícies reciprocamente opostas por rotor e do fuso de montagem. Falhas produzidas por imprecisões da superfície não mais surgem, já que desvios de forma da perfuração do rotor ou do fuso de montagem são integrados, sendo proporcionado um eixo de rotação estável do rotor. Na direção axial, o rotor está apoiado com uma superfície anelar em uma face de apoio anelar da haste de montagem. Por exemplo, no caso de falhas de golpeio plano, isto pode oferecer resultados de medição menos precisos.

[004] A presente invenção tem como objetivo criar um processo e um mancai para balanceamento de rotores sem pino, com os quais rotores sem pino podem ser balanceados com elevado grau de precisão.

[005] A presente invenção aproveita pela primeira vez, de forma controlada, a sobrepressão que é formada no balanceamento de rotores com pino sem perfuração de montagem transfixante na perfuração de montagem através da extremidade do fuso de montagem, por exemplo, por fluido que escoa da fenda de montagem. Até agora a formação de uma sobrepressão foi suprimida por perfurações de alívio. De acordo com a invenção, a sobrepressão é controladamente usada para suportar o peso do rotor.

[006] O rotor gira no fuso de montagem em uma posição predeterminada inalterada relativamente à direção axial. Uma montagem complexa separada do rotor em direção axial é dispensada. Desta maneira fica também assegurado que o rotor gira de um contato superficial em um mancai axial. O rotor tem uma marcha mais tranqüila, o que aprimora a qualidade do balanceamento.

[007] De modo vantajoso, de acordo com o ensinamento da invenção, podem ser balanceados todos os tipos de rotores sem pinos de montagem próprios que apresentam perfurações cegas ou perfurações transfixantes como, por exemplo, rodas de concentração, volantes, etc.; perfurações transfixantes do rotor serão no caso fechadas com uma rolha para o processo de balanceamento, de maneira que após a montagem do rotor no fuso de montagem pode ser formada uma almofada de fluido.

[008] Para apoio radial do rotor, poderá ser empregado um outro fluido para apoio na direção axial. Por exemplo, para o apoio radial poderá ser usado líquido como fluido e para o apoio axial pode ser usado um meio gasoso, de preferência ar. Especialmente simples com relação à formação do conjunto de medição para fins de balanceamento é a utilização de apenas um fluido para as regiões de montagem. De modo especialmente vantajoso verifica-se o suprimento de fluido e o escoamento por linhas previstas no interior do fuso de montagem.

Empregando-se líquido como fluido alcança-se desta maneira um ciclo de fluido quase que totalmente encapsulado.

[009] Em seguida, a invenção será explicada mais detalhadamente com base nos exemplos de execução. As Figuras mostram: Figura 1 - uma montagem com fuso de montagem para um rotor para uma perfuração cega em um conjunto de balanceamento em representação esquemática.

Figura 1a - um detalhe da montagem de acordo com a Figura 1, Figura 2 - o fuso de montagem em corte ao longo da linha ll-ll na Figura 1a, e Figura 3 - corte do fuso de montagem ao longo da linha III-III na Figura 1a.

[0010] A montagem 1 representada na Figura 1 para um rotor 2 a ser examinado, o qual está representado com linhas pontilhadas na Figura 1, está preso em uma ponte oscilante 3 de um conjunto de balanceamento. A montagem 1 apresenta um fuso de montagem 5 que é montado de forma rotativa no rotor 2 a ser examinado, ou seja, a ser balanceado. A ponte oscilante 3 é apoiada de forma convencional, por exemplo, através de quatro molas de apoio 4, apenas duas das quais aqui representadas, com capacidade oscilante contra o quadro do conjunto de balanceamento. O rotor 2 é posto em rotação por um acionamento não apresentado aqui mais detalhadamente. Vibrações que induzem o desbalanceamento do fuso de montagem, ou seja, da ponte oscilante 3 são medidos, sendo apresentados para determinação do desbalanceamento a ser compensado no rotor 2.

[0011] O rotor 2 apresenta uma perfuração de rotor 6 central não-transfixante, ou seja, uma perfuração cega, por meio da qual é feita a montagem do fuso de montagem 5 disposto em sentido vertical. O ponto de gravidade S do rotor está situado, em direção axial, fora da projeção da perfuração cega, isto é, fora da região da montagem. A perfuração cega é escalonada e apresenta dois segmentos de diâmetro diferente. O segmento que se projeta do lado frontal inferior do rotor está previsto, da mesma maneira como o segmento previsto no término da perfuração cega, para o apoio hidrostático do rotor 2 por meio de fluido de montagem em uma primeira região em direção radial no fuso de montagem 5. O apoio do rotor 2 através de fluido de montagem em uma segunda região em direção axial verifica-se através de uma almofada de fluido em uma câmara de fluido 40 configurada entre a face frontal do fuso de montagem 5 e a extremidade da perfuração cega.

[0012] Como fluido de montagem, na primeira e na segunda regiões da montagem neste exemplo de execução é utilizado óleo ou um líquido contendo óleo ou ainda um outro fluido adequado para lubrificação líquida.

[0013] Na sua superfície, o fuso de montagem 5 apresenta primeiras aberturas 10 (Figura 2, Figura 3) para passagem de fluido de montagem que estão unidos com uma linha adutora de fluido 11 no interior do fuso de montagem, bem como possui segundas aberturas 20 para passagem de fluido de montagem que estão unidas com linhas de escoamento de fluido 21 no interior do fuso de montagem. Além disso, o fuso de montagem 5 apresenta uma terceira abertura na sua face frontal superior que está em conexão com a linha adutora de fluido 11.

[0014] As primeiras aberturas 10 estão situadas em dois planos de montagem 7, 8 axialmente distanciadas na primeira região, alocadas aos dois segmentos da perfuração cega do rotor 2 e nas quais o rotor 2 é apoiado em forma hidrostática em sentido radial. O fuso de montagem 5 apresenta nesta unidade inferior um colar 9 com o qual está preso na ponte oscilante 3.

[0015] O suprimento de fluido para cada um dos dois planos de montagem 7, 8 da primeira região verifica-se através de um segmento condutor e adutor 11' de projeção central que está unido com segmentos de linhas adutoras 11", de projeção radial e que terminam nas primeiras quatro aberturas 10 por cada plano de montagem 7, 8. O segmento condutor-adutor 11' de projeção central está unido com um suprimento de fluido que preferencialmente passa através da ponte oscilante 3, mas que também pode ser prevista no colar 9 do fuso de montagem 5.

[0016] A linha adutora de fluido 11 apresenta trechos de estrangulamento para alimentação do fluido até os planos de montagem 7, 8, que apresentam uma seção transversal reduzida visando o efeito de estrangulamento sobre o fluido, sendo que o efeito de estrangulamento pode ser regulado de forma simples, além da seção transversal selecionada, ainda pelo comprimento do percurso de estrangulamento. Para tanto, por exemplo, o segmento condutor-adutor 11' que se projeta em sentido central no eixo de montagem pode possuir um segmento de estrangulamento. No exemplo de execução representado está previsto que apresentem um efeito de estrangulamento apenas os segmentos condutores 11" de projeção radial e alocadas as aberturas 10.

[0017] Para o escoamento do fluido estão previstas quatro perfurações 21 distribuídas de modo equidistante em um círculo divisor e projetadas para um eixo do fuso, sendo estas perfurações não transfi-xantes, e que estão em contato em vários planos transversais, sempre com uma abertura 20 na circunferência do fuso de montagem por meio de perfurações radiais 21", ou seja, canais de fluido 21'". As aberturas 20, sempre alocadas a uma perfuração 21, estão, por exemplo, posicionadas em seqüência em uma linha lateral que se projeta em paralelo para com o eixo do fuso de montagem. Em um plano transversal entre os planos de montagem 7, 8 encontram-se várias aberturas 20 para eliminação do fluido, no presente caso quatro aberturas, das quais sempre uma está em contato através de uma perfuração radial 21' com a perfuração 21 mais próxima. No ressalto do colar 9 no fuso de montagem 5, dentro de uma concavidade 50 anelar, encontram-se quatro outras aberturas 20 para eliminação de fluido, das quais sempre uma está em ligação com a perfuração 21 mais próxima através de canais de fluido 21"' radiais e oblíquos. As quatro perfurações 21 terminam em uma câmara anelar 16 disposta na face frontal inferior do fuso de montagem 5. A câmara anelar 16 está unida com uma aspiração de fluido. Conforme representado, a câmara anelar 16 está preferencialmente integrada na ponte oscilante 3, mas pode também ser prevista no colar 9 do fuso de montagem 5.

[0018] Para apoiar o rotor 2 na direção axial com a segunda região através de uma almofada de fluido na câmara de fluido 40, o suprimento de fluido para a câmara de fluido 40 verifica-se através de um canal de afluxo que abrange a fenda anelar 42 entre a circunferência externa do fuso de montagem e a parede de perfuração alocada. No exemplo de execução representado, o canal de fluxo abrange também uma perfuração 43 de seção transversal reduzida que se projeta a partir da linha adutora de fluido central 11, terminando na face frontal do fuso de montagem 5.

[0019] Através de um canal de escoamento que no exemplo representado é formado por uma ranhura longitudinal 41 na circunferência externa do fuso de montagem 5, a câmara de fluido 40 está unida com a segunda abertura 20 no fuso de montagem 5. O canal de escoamento termina em um compartimento anelar 44 formado por um lado por um segmento de transição entre um primeiro segmento superior e um segundo segmento inferior da perfuração cega e, por outro lado, por um segmento de transição entre o segmento superior e inferior do fuso de montagem 5. No compartimento anelar 44 a linha de escoamento de fluido 21 termina com a abertura 20.

[0020] A aresta anelar entre o segmento de transição na perfuração cega e o segmento superior da perfuração cega forma uma aresta de comando 45 que no deslocamento do rotor 2 no fuso de montagem 5 modifica a seção transversal da abertura de escoamento da ranhura longitudinal 41 no compartimento anelar 44. Aumentando a pressão de fluido dentro da câmara de pressão 40 acima de uma pressão limite, a aresta de comando 45, por deslocamentos axiais do rotor 2, abre a abertura de escoamento e regula nela a pressão limite. A pressão limite é aquela pressão na qual o rotor 2 passa a ocupar no fuso de montagem 5 uma posição inalterável em direção axial. No balanceamento de rotores de formato construído idêntico, mas de material diferente, por exemplo, de uma liga de aço ou de titânio, a pressão limite, em virtude do peso do rotor variável, será variável, ao passo que a posição axialmente inalterável do rotor no fuso de montagem é quase idêntica com as duas matérias-primas.

[0021] As aberturas adutoras 10 nas regiões de montagem podem divergir no número e disposição nas versões descritas, sendo necessário um número mínimo de três. O efeito estrangulador será determinado na dependência do formato e do peso do rotor, bem como do fluido usado.

[0022] O número e disposições das aberturas de escoamento 20 é indicado à guisa de exemplo. Ele será de acordo com o fluido utilizado e com a configuração do rotor e da montagem.

[0023] Ao invés da ranhura longitudinal 41, de modo não representado pode ser prevista uma perfuração de escoamento que se projeta desde a face frontal do fuso de montagem 5 e termina na circunferência externa do fuso de montagem 5, perfuração esta cuja abertura de escoamento pode ser regulada, na forma acima descrita, de parte da aresta de comando 45.

[0024] Na montagem do rotor 2 na segunda região, ou seja, o apoio em direção axial através de uma almofada de fluido pode ser vantajoso usar ao invés de um líquido, um meio gasoso, de preferência ar, como fluido. O apoio em direção radial através de um líquido é relativamente rígido, ao passo que apoio em direção axial é mais flexível através de uma almofada de ar.

[0025] A orientação do eixo do fuso de montagem, por exemplo, em sentido vertical ou uma orientação inclinada na direção do plano horizontal, considerando a configuração do conjunto de balanceamento e do modo de alimentação dos rotores pode ser determinada, por exemplo, com uma montagem e desmontagem automática.

[0026] A montagem disposta na ponte oscilante possibilita todos os processos de medição para determinar o desbalanceamento de acordo com a posição e tamanho. O apoio da ponte oscilante pode ser configurado para operação subcrítica ou supercrítica.

[0027] A presente invenção não está restrita ao exame de rotores com perfurações cegas. Podem ser balanceados todos os rotores, sem pinos de montagem próprios que apresentam perfurações cegas ou perfurações transfixantes, como, por exemplo, rodas de compactação, volantes, etc. Perfurações transfixantes serão fechadas com uma rolha para o processo de balanceamento, de maneira que após a colocação do rotor no fuso de montagem pode ser formada uma câmara de fluido fechada.

[0028] A configuração do fuso de montagem será detalhadamente de acordo com o rotor a ser balanceado, especialmente de acordo com o formato da perfuração cega ou da perfuração transfixante do rotor.

REIVINDICAÇÕES

Claims (16)

1. Processo para balanceamento de rotores sem pino, no qual um rotor (2) com uma perfuração (6) está disposto em um fuso de montagem (5) de um conjunto de balanceamento, sendo introduzido fluido entre duas faces reciprocamente opostas do rotor e do fuso de montagem, e o rotor (2) é posto a girar, sendo que vibrações induzidas por desbalanceamentos do fuso de montagem (5) são usados para determinação dos desbalanceamentos, caracterizado pelo fato de que o rotor (2) é apoiado, em uma primeira região de montagem, na direção radial por meio de um líquido e que no apoio de um rotor (2), apresentando uma perfuração cega, esta unidade é apoiada em uma segunda região de montagem por abastecimento de fluido de uma câmara de fluido (40), disposta entre a extremidade da perfuração cega e a extremidade do fuso de montagem, em uma posição axial que pode ser predeterminada, sendo o apoio realizado no fuso de montagem (5).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a posição axial predeterminável do rotor (2) no fuso de montagem (5) é regulada por modificação do volume da câmara de fluido (40).

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o volume da câmara de fluido (40) é modificado pela geração de pressão do interior da câmara de fluido (40).

4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que no caso de um rotor (2) montado com eixo inclinado em direção ao plano horizontal, a posição axial do rotor (2) no fuso de montagem (5) é determinada pela pressão que é formada no interior da câmara de fluido (40), em virtude do componente de peso do rotor (2) e da pressão do abastecimento de fluido, sendo que a pressão no interior da câmara de fluido (40) é limitada para um valor predetermi- nável.

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que ao menos um canal de escoamento será previsto entre faces alocadas do rotor e do fuso de montagem, cuja seção transversal de fluxo é modificada para o fim da limitação da pressão.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o apoio nas primeira e segunda regiões de montagem é realizado por meio de um líquido, de preferência um líquido à base de óleo ou contendo óleo, como fluido.

7. Montagem com um fuso de montagem (5) para montagem de um rotor (2) sem pino com uma perfuração em um conjunto de balanceamento, em ao menos uma primeira e uma segunda regiões de montagem, em um processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, sendo que o fuso de montagem (5) possui aberturas para passagem de fluido, caracterizada pelo fato de que no fuso de montagem (5) estão previstas primeiras aberturas (10) para o suprimento de fluido e ao menos uma segunda abertura (20) para o escoamento de fluido, sendo que a montagem de um rotor (2) que apresenta uma perfuração cega apresenta uma câmara de fluido (40), configurada entre a extremidade da perfuração cega e a extremidade do fuso de montagem (5), câmara (40) esta que apresenta ao menos um canal de afluxo e de escoamento e o fuso de montagem (5) apresenta ao menos o canal de escoamento.

8. Montagem de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que as primeiras aberturas (10) estão apoiadas em superfícies circunferenciais do fuso de montagem na primeira região de montagem.

9. Montagem de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizada pelo fato de que as primeiras aberturas (10) estão situadas em dois planos de montagem (7, 8) afastados axialmente do fuso de montagem (5).

10. Montagem de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizada pelo fato de que a segunda abertura (20) está prevista adjacente aos planos de montagem (7, 8) e/ou está disposta entre estes planos.

11. Montagem de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, caracterizada pelo fato de que o canal de afluxo é formado pela fenda anelar (42) entre a circunferência externa do fuso de montagem e a parede da perfuração e/ou por uma perfuração (43) que termina na face frontal do fuso de montagem (5).

12. Montagem de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 11, caracterizada pelo fato de que o canal de escoamento pode ser unido com a segunda abertura (20), sendo formado por ao menos uma ranhura longitudinal (41) externa que se projeta desde a face frontal do fuso de montagem (5), e referente ao fuso de montagem (5) e/ou pela perfuração de escoamento.

13. Montagem de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que a abertura de escoamento da ranhura longitudinal (41) que interliga a câmara de fluido (40) com a segunda abertura (20) no fuso de montagem (5) e/ou a perfuração de escoamento pode ser recoberta pela parede da perfuração do rotor (6).

14. Montagem de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 13, caracterizada pelo fato de que dentro da perfuração cega está configurado um compartimento anelar (44) entre o rotor (2) e o fuso de montagem (5), ao qual está em ligação com o canal de escoamento e com a segunda abertura (20).

15. Montagem de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que o compartimento anelar (44) é formado por um lado pelo segmento de transição entre um primeiro e um segundo segmentos da perfuração cega e, por outro lado, por um segmento de transição entre um primeiro e um segundo segmentos do fuso de montagem (5).

16. Montagem de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que é formada uma aresta de comando (45) entre o segmento de transição e o segmento da perfuração cega, na qual está situada a câmara de fluido (40).