ES2250626T3 - Procedimiento y dispositivo para vigilar el funcionamiento de un cojinete de deslizamiento. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para vigilar el funcionamiento de un cojinete de deslizamiento.Info
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Abstract
Procedimiento para vigilar el funcionamiento de un cojinete de deslizamiento (20), en cuyo cojinete de deslizamiento se alimenta una primera cantidad de lubricante, en un primer estado de funcionamiento, desde un canal de lubricante (15) a una película de lubricación (13), caracterizado porque en un segundo estado de funcionamiento es arrastrada por corriente una segunda cantidad de lubricante, desde la película de lubricación (13), a través del canal de lubricante (15) y se mide la temperatura de la segunda cantidad de lubricante.
Description
Procedimiento y dispositivo para vigilar el
funcionamiento de un cojinete de deslizamiento.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para vigilar el funcionamiento de un cojinete de
deslizamiento conforme al preámbulo de la reivindicación 1. La
invención indica asimismo un cojinete de deslizamiento, que es
especialmente adecuado para llevar a cabo la invención.
En el caso de un cojinete de deslizamiento
hidrostático o hidrodinámico, en el que el verdadero apoyo es
asumido por una fina película de lubricación configurada a partir de
un fluido (por ejemplo de un aceite), una medición de la temperatura
del medio lubricante en la película de lubricación o una medición de
temperatura en las superficies de deslizamiento adyacentes ofrece
información sobre el estado del cojinete, y es por ello
especialmente adecuada para vigilar el funcionamiento.
De este modo se conoce del documento EP 0 161
644, en el caso de un cojinete de deslizamiento, vigilar la
temperatura en la región de la capa de deslizamiento para la
detección temprana de daños para, en el caso de un notable aumento
de temperatura, poder adoptar a tiempo contramedidas. Con ello se
registra evidentemente una modificación de la temperatura del
lubricante con notable retardo temporal y sólo indirectamente.
Incluso si el registrador de temperatura se ha guiado directamente
sobre la superficie o la superficie de deslizamiento, se mide en el
mejor de los casos la temperatura del segmento de cojinete. La
temperatura del lubricante o del fluido puede ser localmente
claramente superior, ya que el 90%-97% del calor generado en el
fluido se evacua mediante el propio fluido, es decir pasando por el
sensor de temperatura; sólo el 5% del calor, según el orden de
magnitud, se conduce a través del segmento de cojinete.
En el estado de la técnica no se conoce una
medición directa de la temperatura del lubricante en la película de
lubricación. El problema en el caso de la medición directa es que la
película, por ejemplo en el caso de aceite como lubricante, sólo
tiene un grosor de 20 a unos 200 \mum, de tal modo que no puede
instalarse ninguna sonda. El documento DE-PS 883 984
indica una forma constructiva de cojinete para trenes laminadores,
que para su refrigeración recibe una cantidad de lubricante sobrante
que es mayor que la cantidad de lubricante que impregna las rendijas
de lubricación. La cantidad sobrante se evacua mediante un conducto
de retorno desde cámaras de aceite fresco. El documento
DE-PS 883 984 propone disponer en este conducto de
retorno un sensor de temperatura, para establecer la temperatura de
la superficie de cojinete. Con ello existe sin embargo el riesgo de
que la medición se adultere a causa del lubricante de entrada; por
otro lado el procedimiento de medición propuesto sólo puede usarse
en el caso de cojinetes especiales, que funcionan con aceite
sobrante. Asimismo los reflujos sobre la temperatura en la rendija
de cojinete están afectados de grandes inseguridades, ya que el
medio medido no procede explícitamente de la rendija de
cojinete.
La tarea de la invención consiste en crear un
procedimiento para vigilar la temperatura en un cojinete de
deslizamiento que funciona con una película de deslizamiento, en
especial en un cojinete de deslizamiento hidrodinámico, que evite
los inconvenientes del estado de la técnica y hace posible en
especial una vigilancia de la temperatura, en gran medida directa y
precisa, del lubricante en la rendija de cojinete y que exija
también unas modificaciones lo más reducidas posibles de los
cojinetes existentes. Asimismo se pretende indicar un cojinete de
deslizamiento que, con una reducida complejidad constructiva, haga
posible una medición de la temperatura del lubricante lo más directa
posible y que no exija, en lo posible, ninguna modificación amplia
de cojinetes o segmentos de cojinete existentes.
Precisamente en el caso de cojinetes de
deslizamiento grandes, éstos se componen con frecuencia de varios
segmentos de cojinete. En el marco de la presente invención no se
modifica en modo alguno la idea de la invención, si la invención se
implementa en un cojinete de deslizamiento segmentado o en uno no
segmentado. Por ello la referencia a uno de los conceptos comprende
a continuación también el otro, lo que infiere sin más el
especialista.
La tarea es resuelta mediante la totalidad de las
particularidades de las reivindicaciones independientes. El núcleo
de la invención consiste en poner en contacto el registrador de
temperatura para la medición directamente con lubricante de la
película de lubricación, por medio de que se extrae lubricante de la
película de lubricación y la temperatura del lubricante extraído se
mide, justo después de la extracción, con el registrador de
temperatura. Esto se consigue por medio de que un canal de
lubricante, como un canal de lubricante de un dispositivo de aceite
elevador que, en funcionamiento hidrodinámico del cojinete, no se
necesita o no de forma permanente para alimentar lubricante, se hace
funcionar mediante medios de conmutación adecuados temporal o
permanentemente como canal de arrastre por corriente para una
corriente parcial del lubricante procedente de la película de
lubricación. Con ello debe mantenerse la corriente de extracción por
un lado tan pequeña que no se perturbe la generación de presión en
la película de lubricación; por otro lado la corriente de extracción
debe ser suficientemente grande para mantener pequeña una
modificación de temperatura a causa de pérdidas de calor en el
segmento de cojinete, para que la temperatura de la película de
lubricación pueda "llevarse" al registrador de temperatura a
ser posible sin adulterar. La corriente de extracción se ajusta con
preferencia mediante un punto de estrangulación dispuesto de forma
correspondiente, con preferencia ajustable. Para un funcionamiento
sin perturbaciones del cojinete de deslizamiento es con ello
ventajoso si la cantidad de lubricante extraída de la película de
lubricación se mantiene tan pequeña, que la película de lubricación
no se modifica fundamentalmente; la cantidad de extracción es por
ello con preferencia inferior al 5%, en especial inferior al 2% o
incluso claramente inferior al 1% del total de cantidad de
lubricante, alimentado al cojinete para el funcionamiento
hidrodinámico; lo que es igual: cuanto menos se extraiga más
lentamente reaccionará la medición.
Otra configuración ventajosa del procedimiento
según la invención destaca por el hecho de que durante la ejecución
del procedimiento se mide la presión en el canal de lubricante.
Dependiendo de la presión medida se modifica después la circulación
mediante un punto de estrangulación variable. Alternativa o
complementariamente puede activarse el medio de conmutación en
dependencia de la presión medida, de tal modo que según la presión
de lubricante medida se autoriza la alimentación del lubricante
hasta la película de lubricación o la extracción del lubricante
desde la película de lubricación.
Un cojinete de deslizamiento o un segmento de
cojinete de deslizamiento conforme a la invención destaca por el
hecho de que un canal de lubricante desemboca sobre una superficie
de deslizamiento del cojinete de deslizamiento, estando unido el
canal de lubricante, por un extremo opuesto a esta desembocadura, a
un medio de conmutación adecuado a través del cual el canal de
lubricante puede conectarse posteriormente, a elección, a un
conducto de alimentación para lubricante, por ejemplo desde un
sistema de lubricación de alta presión, en especial de un
dispositivo de aceite elevador, y a un conducto de arrastre por
corriente para lubricante. Por lo demás el término "cojinete de
deslizamiento" se refiere, como ya se ha descrito, también a
segmentos de cojinete de deslizamiento aislados. Es especialmente
ventajoso que un registrador de temperatura para determinar la
temperatura del lubricante, en especial un termolelemnto o un
termosensor PT 100, llegue hasta dentro del canal de lubricante.
Para una medición lo más precisa y rápida posible el registrador de
temperatura está dispuesto lo más cerca como sea constructivamente
posible a la desembocadura del canal de lubricante. Para limitar y/o
ajustar la corriente de extracción se ha dispuesto en el conducto de
arrastre por corriente para el lubricante un dispositivo de
estrangulación con preferencia ajustable.
En otra forma de ejecución del cojinete de
deslizamiento se ha dispuesto en el canal de lubricante un punto de
medición de presión, cuya señal se guía con preferencia a través de
al menos un regulador hasta el medio de conmutación y/o un
dispositivo de estrangulación graduable, dispuesto en el conducto de
arrastre por corriente para combustible, y/o un sistema de
lubricante o aceite a presión.
El cojinete conforme a la invención destaca por
su sencillez, ya que los conductos existentes internamente de todas
formas, que no se necesitan en todos los estados operativos para su
verdadero uso, se extraen para extraer un fluido de medición desde
el cojinete, estando dispuesto el sensor de temperatura protegido en
el interior del cojinete o del segmento de cojinete, Las
modificaciones constructivas de cojinetes o segmentos de cojinete
existentes se limitan a un mínimo, y no encajan en el modo de
funcionamiento. Llegado a este punto pueden reequiparse también
estructuras existentes, sin una complejidad excesiva, conforme a la
invención.
A continuación se explica con más detalle con
base en el dibujo. La única figura muestra un segmento de cojinete
conforme a la invención en una representación en corte
esquematizado; las siguientes ejecuciones y el dibujo sirven
solamente para entender mejor la invención, y sólo deben entenderse
de forma instructiva y no limitadora.
En la figura se reproduce un segmento de cojinete
de un cojinete de deslizamiento hidrodinámico con una vigilancia de
temperatura de la película de lubricación, conforme a una forma de
ejecución preferida de la invención. Un cojinete de deslizamiento
hidrodinámico 20 de la figura se compone de varios segmentos de
cojinete, de los que sólo se ha representado el segmento de cojinete
11, el cual está dotado de un sistema de lubricación de alta
presión, por ejemplo un dispositivo de aceite elevador que está
indicado de forma incompleta mediante la bomba 28. Los segmentos de
cojinete de este tipo están dispuestos en especial en una región
inferior de un cojinete. En el caso de números de revolución
reducidos de un árbol montado en el cojinete no puede instalarse
todavía una película de lubricación hidrodinámica suficiente.
Precisamente en el caso de cojinetes con una intensa carga de peso
se utiliza por ello un dispositivo de aceite elevador de este tipo.
Antes de la puesta en marcha del árbol se presiona lubricante
mediante la bomba de alta presión 28, en reposo, a través del canal
de lubricante 15 en la rendija de cojinete no representada, y eleva
en un caso ideal la carga a soportar completamente desde la
superficie de deslizamiento 12. El árbol se pone a continuación en
movimiento sucesivamente. Con ello la desembocadura 14 del canal de
lubricante está configurada de tal modo, que se instala una película
de lubricación 13 que riega si es posible por completo la superficie
del cojinete, de tal modo que no se limitan las características de
funcionamiento de emergencia de una capa de deslizamiento 12. Con un
número de revoluciones creciente de un árbol montado en un cojinete
de deslizamiento hidrodinámico se crea en la rendija de cojinete una
presión suficientemente elevada, para la carga del cojinete pueda
ser soportada únicamente por la película de lubricación
hidrodinámica configurada. Esta presión supera con frecuencia la que
puede aplicar razonablemente una bomba; por ello se ha dispuesto una
válvula de retención 22 en el conducto de alimentación 21 para el
lubricante; asimismo entre la válvula de retención 22 y la bomba 28
podría estar dispuesto por ejemplo un dispositivo de descarga de
presión conocido en sí mismo, para proteger la bomba contra
sobrecargas. En el funcionamiento hidrodinámico del cojinete ya no
se necesita por tanto el canal de lubricante 15 para su verdadera
tarea. El canal de lubricante recibe por tanto, conforme a la
invención, una corriente de prueba procedente de la rendija de
cojinete. Para esto se ha dispuesto en el canal de lubricante 15 una
válvula de retención 19, por medio de la cual el canal de lubricante
puede conectarse a elección al conducto de alimentación de
lubricante 21 y al conducto de arrastre por corriente 23. Si se
garantiza por tanto un funcionamiento hidrodinámico, la válvula de
conmutación 19 se conecta de tal modo que el lubricante es
arrastrado por corriente desde la película de lubricación 13 en el
conducto de arrastre por corriente 23. Se ha dispuesto un
registrador de temperatura 16 de tal modo, que con su verdadero
punto de medición 18 llega hasta dentro del canal de lubricante; con
ello este punto de medición está dispuesto con preferencia lo más
cerca constructivamente posible a la desembocadura 14 del canal de
lubricante 15. De este modo el registrador de temperatura 16
determina la temperatura del lubricante que procede de la película
de lubricación 13 la cual, en el caso del diseño constructivo
elegido, se corresponde muy exactamente con la temperatura de la
película de lubricación 13. La cantidad de extracción debe ser con
ello suficientemente pequeña para no perturbar eficazmente la
película de lubricación; por otro lado debería ser suficientemente
grande para que la medición se realiza rápida y exactamente. La
cantidad de extracción se ajusta mediante un dispositivo de
estrangulación 24 dispuesto en el conducto de arrastre por corriente
23, con preferencia variable. El posicionamiento de la válvula de
conmutación 19 se controla en un caso sencillo por ejemplo a través
del número de revoluciones del árbol, de tal manera que hasta un
primer número de revoluciones afluye lubricante desde el conducto de
alimentación 21 al canal de lubricante 15 y por encima de este
número de revoluciones se autoriza la vía de circulación entre el
canal de lubricante y el conducto de arrastre por corriente 23. En
el ejemplo representado se ha elegido otro control. En el canal de
lubricante 15 se ha dispuesto un punto de medición de presión 17.
Una presión allí medida se utiliza como magnitud guía para una
cantidad de actuaciones reguladoras. Con ello se regula la presión
en el canal de lubricante, en la forma de ejecución representada, en
tres dominios reguladores. En un primer dominio regulador, que se
aplica en un margen de presión mínimo, actúa una señal de presión
desde el punto de medición 17, a través del regulador 27, sobre el
sistema de lubricación de alta presión o la bomba 28. Con ello se
autoriza en la válvula de conmutación la vía de circulación entre el
conducto de alimentación 21 y el canal de lubricante 15. n un
segundo dominio regulador se acciona la válvula de conmutación 1.9,
a través del regulador 26, en dependencia de la presión medida,
siendo el regulador 26 con preferencia un regulador de dos puntos.
Por encima de un primer valor límite de presión se desconecta la vía
de circulación entre el canal de lubricante 15 y el conducto de
arrastre por corriente 23, con lo que el guiado de lubricante se
pasa a funcionamiento de medición. Un proceso de conmutación inverso
se produce en el caso de un segundo valor límite de presión, que sea
menor que el primer valor límite de presión. Mediante la histéresis
así implementada de los puntos de conmutación se evita una
conmutación de ida y vuelta incontrolable. En funcionamiento de
medición el dispositivo de estrangulación 24 está ajustado, en un
margen de presión mínimo, a una circulación mínima prefijada. En el
caso de una presión mayor entra en acción el tercer dominio
regulador, y a través del regulador 25 se ajusta, a través de la
circulación por el punto de estrangulación 24, la presión en el
canal de lubricante 15.
Mediante la configuración conforme a la invención
y el procedimiento conforme a la invención se obtiene una vigilancia
de funcionamiento sensible y exacta del cojinete de deslizamiento.
Un daño al cojinete que comienza, que se anuncia mediante una subida
de la temperatura del lubricante en la película de lubricación 13,
se registra de inmediato.
- 11
- Segmento de cojinete
- 12
- Capa de deslizamiento
- 13
- Película de lubricación
- 14
- Desembocadura, salida de lubricante
- 15
- Canal de lubricante
- 16
- Registrador de temperatura
- 17
- Punto de medición de presión, registrador de presión
- 18
- Punto de medición del registrador de temperatura
- 19
- Medio de conmutación, válvula de conmutación
- 20
- Cojinete de deslizamiento
- 21
- Conducto de alimentación
- 22
- Válvula de retención
- 23
- Conducto de arrastre por corriente
- 24
- Dispositivo de estrangulación
- 25
- Regulador
- 26
- Regulador
- 27
- Regulador
- 28
- Sistema de lubricación, sistema de lubricación de alta presión, dispositivo de aceite elevador, bomba
Claims (10)
1. Procedimiento para vigilar el funcionamiento
de un cojinete de deslizamiento (20), en cuyo cojinete de
deslizamiento se alimenta una primera cantidad de lubricante, en un
primer estado de funcionamiento, desde un canal de lubricante (15) a
una película de lubricación (13), caracterizado porque en un
segundo estado de funcionamiento es arrastrada por corriente una
segunda cantidad de lubricante, desde la película de lubricación
(13), a través del canal de lubricante (15) y se mide la temperatura
de la segunda cantidad de lubricante.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el canal de lubricante (15) está unido,
a través de un medio de conmutación (19), a un conducto de
alimentación (21) para la primera cantidad de lubricante y a un
conducto de arrastre por corriente (23) para la segunda cantidad de
lubricante, y porque para medir la temperatura de lubricante la
válvula de conmutación (19) se conmuta de tal modo, que la segunda
cantidad de lubricante es arrastrada por corriente en el conducto de
arrastre por corriente (23).
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la segunda
cantidad de lubricante se ajusta mediante un dispositivo de
estrangulación (24).
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque la circulación a través del dispositivo
de estrangulación (24) se ajusta en dependencia de una presión
medida en el canal de lubricante (15).
5. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque en dependencia de una presión medida en
el canal de alimentación (15) se activa el medio de conmutación
(19), de tal modo que por debajo de un primer valor límite se
autoriza el conducto de alimentación (21) para la primera cantidad
de lubricante, y por encima de un segundo valor límite se autoriza
el conducto de arrastre por corriente (23) para la segunda cantidad
de lubricante.
6. Cojinete de deslizamiento o segmento de
cojinete de deslizamiento, con una superficie de deslizamiento (12)
y un canal de lubricante (15) que desemboca en la superficie de
deslizamiento, caracterizado porque el canal de lubricante
(15) está unido a través de un medio de conmutación (19), a
elección, a un conducto de alimentación (21) para lubricante y un
conducto de arrastre por corriente (23) para lubricante.
7. Cojinete de deslizamiento o segmento de
cojinete de deslizamiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque un registrador de temperatura (16, 18)
llega hasta dentro del canal de lubricante (15).
8. Cojinete de deslizamiento o segmento de
cojinete de deslizamiento según una de las reivindicaciones 6 ó 7,
caracterizado porque en el conducto de arrastre por corriente
(28) para lubricante está dispuesto un dispositivo de estrangulación
(24), en especial ajustable.
9. Cojinete de deslizamiento o segmento de
cojinete de deslizamiento según una de las reivindicaciones 6 a 8,
caracterizado porque en el canal de lubricante (15) está
dispuesto un punto de medición de presión (17).
10. Cojinete de deslizamiento o segmento de
cojinete de deslizamiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque se guía una señal desde el punto de
medición de presión (17), a través de al menos un regulador (25, 26,
27), hasta el medio de conmutación (19) y/o un dispositivo de
estrangulación (24) ajustable, dispuesto en el conducto de arrastre
por corriente (23) para lubricante, y/o un sistema de lubricante
(28).
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