ES2251303B1 - Detector para el diagnostico predictivo de averias en reductores y cajas de transmision de medias y altas potencias. - Google Patents

Abstract

Detector para el diagnóstico predictivo de averías en reductores y cajas de transmisión de medias y altas potencias. El detector se constituye por un electrodo envolvente o tapón (1) hueco en cuyo interior se acopla concéntricamente al mismo el segundo electrodo (9) formado por una barra de imán o imantada encargada de atraer las partículas ferromagnéticas. Cuando el número de partículas crece hasta tal punto que los electrodos hacen contacto entre sí, se cierra el circuito eléctrico indicador de la posible avería del dispositivo controlado. El cuerpo del electrodo o tapón (1) se divide en zonas, una anterior (2) a través de la que es visible el electrodo interior (9) de barra de imán, y que se sumerge en el fluido lubricante a controlar, una zona roscada intermedia (3) para unión al depósito de la máquina y una tercera zona (4) de salida de los contactos de los electrodos que incluye medios de apriete del cuerpo del tapón sobre el depósito contenedor del fluido lubricante.

Description

Detector para el diagnóstico predictivo de averías en reductores y cajas de transmisión de medias y altas potencias.

Objeto de la invención

El objeto de la presente invención consiste en un detector para el diagnóstico predictivo de averías en reductores y cajas de transmisión de medias y altas potencias como pueden ser de aplicación por ejemplo en cajas de transmisión de vehículos ferroviarios, reductores ferroviarios, de molino y de otro tipo, multiplicadores de par, etc....

Este detector incorpora indudables ventajas con respecto a los dispositivos actuales, ya que combina la acción predictiva de conocer cuando existe un grado elevado de desgaste en estos órganos mecánicos, como la acción preventiva al atraer hacia ese órgano las partículas procedentes del desgaste que son eliminadas de la recirculación hacia los órganos mecánicos de los reductores y cajas de transmisión, disminuyendo el desgaste y por tanto aumentando la vida útil del mismo.

Este detector combina un núcleo imantado que atrae hacia si mismo las partículas ferromagnéticas, a la vez que se constituye en polo conductor eléctrico que forma el interruptor que unido al circuito eléctrico indicará cuando el desgaste en los órganos mecánicos a controlar es excesivo y conviene proceder a su reparación.

Antecedentes de la invención

Existen órganos mecánicos, como pueden ser cajas de transmisión, reductores, etc..., constituidos por ejemplo mediante una serie de engranajes acoplados entre si, sujetos mediante ejes a través de rodamientos o casquillos de fricción a lo que constituye la carcasa envolvente del órgano mecánico en cuestión. Este conjunto se cierra, por lo general, inferiormente en el denominado carter que hace las veces de deposito contenedor del fluido lubricante que constituye la reserva del fluido lubricante que se proyectará sobre los órganos mecánicos en movimiento. Del propio desgaste de todos estos órganos mecánicos se van desprendiendo partículas metálicas que van quedándose incorporadas al propio fluido lubricante y que antes de ser nuevamente proyectado a los órganos mecánicos son filtradas adecuadamente.

Sobre estos órganos, es difícil conocer el grado de desgaste de los mismos, ya que ello exigiría parar el vehículo donde está incluido y desarmar todo el conjunto para observar y realizar las medidas correctoras adecuadas, por lo cual se adoptan medidas de mantenimiento preventivo, al superarse por ejemplo un número de horas de funcionamiento que el fabricante halla estipulado para la revisión o reparación de la maquinaria.

Es conocida la utilización en vehículos y otros tipos de maquinarias de elementos con características magnéticas, ya sean fijos o desmontables, que introducidos en el cárter del deposito contenedor del aceite de lubricación, atraen las posibles partículas ferromagnéticas que se desprenden de los órganos mecánicos tal y como engranajes, rodamientos, etc..., con el fin de que tales partículas sean retiradas del fluido lubricante, evitando así la inutilización prematura de los filtros e incluso que tales partículas puedan nuevamente ser proyectadas hacia los órganos mecánicos, lo que provocaría una abrasión excesiva de dichos
órganos mecánicos.

Así por ejemplo en vehículos a motor, es clásico incluir este imán en lo que es el tapón de vaciado de este fluido lubricante para que a la vez que se hace el cambio del aceite lubricante se procede a la limpieza del tapón y por tanto de las partículas adheridas al mismo.

En determinadas máquinas, se instala un tapón de relleno y control que incorpora un vástago con un material magnético que atrae a las partículas desprendidas fruto de ese trabajo anormal y que permite, aprovechando paradas, realizar programas en los que se verifica el nivel de aceite, diagnosticar, por parte del personal operario que realiza dicha supervisión de niveles y si hay alguna anomalía potencial que esté siendo la causa de un futuro problema grave. Ello exige la parada de la máquina, el desmontaje de dicho tapón por el personal, la comprobación y, a veces, la restitución de arandelas de estanqueidad u otros repuestos asociados, sin contar con el juicio, en gran medida subjetivo, del operario que realiza la intervención sobre la potencialidad del problema o no.

Es conocida la patente Norteamericana US-4,205,904 a favor de MASSEY-FERGUSON SERVICES N.V. que se refiere a un dispositivo de detección e indicación de la presencia de partículas metálicas en un fluido lubricante, que se encuentra asociado básicamente a un dispositivo de filtrado y como tal, cuando las partículas metálicas colmatan dicho filtro se produce el contacto eléctrico entre dos electrodos que cierran un circuito eléctrico que señala la necesidad de proceder a la sustitución o limpieza del elemento de filtrado. Este dispositivo se constituye por medio de un anillo conectado a un terminal eléctrico colocado en un extremo del filtro y entre el anillo y la carcasa del dispositivo se crea una pequeña cámara en serie con el dispositivo de filtrado. Cuando el filtro empieza a colmatarse de partículas metálicas ese espacio también se llena de tales partículas metálicas y por tanto se produce la comunicación eléctrica entre ambos electrodos que asociado a un circuito eléctrico dará el aviso de la necesidad de ser cambiado el filtro.

Este dispositivo se encuentra destinado a prevenir los órganos mecánicos de posibles averías, pero solamente con la finalidad de asegurar que los elementos de filtrado se encuentren siempre en condiciones adecuadas para el paso de fluido a su través y así asegurar un caudal suficiente de liquido refrigerante hacia esos órganos.

La patente Norteamericana US-5,402,113 de la firma AMOT CONTROLS CORPORATION se refiere a un aparato detector de partículas metálicas para sistemas de fluido no conductor. Este detector se forma mediante dos electrodos en forma de peine entrelazados y separados entre si para conseguir el aislamiento de los mismos, estando estos electrodos soportados en una lámina soporte perforada y aisladora eléctrica, siendo entre estos electrodos definidos los espacios entre los cuales se depositan las partículas metálicas y producen la comunicación entre ambos electrodos y el consiguiente cerrado del circuito y por tanto la señalización de que se ha superado el nivel de partículas metálicas en el fluido lubricante.

Este dispositivo se encuentra encerrado en una cámara a través de la cual se hace penetrar el liquido lubricante, pero cuyas condiciones no permiten reflejar el autentico estado de la maquinaria donde se destine este dispositivo.

Descripción de la invención

La tendencia mundial en el campo del mantenimiento industrial es la de eliminar los mantenimientos preventivos sistemáticos y rutinarios que se realizan a periodicidades constantes, a favor de mantenimientos más científicos que, basados en la evolución de alguna variable determinante del estado de la máquina, permita anticiparse a los fallos con base en datos, en el análisis de dichos datos o con señales de alarma que permitan, anticipadamente, programar intervenciones preventivas adecuadas a cada máquina en concreto y a cada situación concreta de la misma.

Las grandes y costosas máquinas como son, cajas de transmisión, reductores ferroviarios, de molino y de otro tipo, multiplicadores de par, etc se encuentran obviamente dentro del marco de tendencia que nos ocupa.

Los diagnósticos predictivos en estas complejas máquinas se fundamentan en análisis de vibraciones o en análisis de aceites; métodos estos que han demostrado su viabilidad y eficacia en los últimos años y que se implementan por muy diversas empresas de diversas formas: en continuo, monitorizando estas variables permanentemente, analizando su estado aprovechando otras paradas, etc.

En cualquier caso, estos métodos, si bien muy eficaces, son económicamente caros cuando nos referimos a un parque de maquinaria muy numeroso o cuando el acceso a los mismos es dificultoso, por estar inaccesible, referirse a elementos en explotación y a veces en movimiento como ocurre con los reductores ferroviarios, etc.

Esta propuesta de patente trata de aportar un nuevo sistema que dé una situación de alarma previa al fallo catastrófico mediante la incorporación de una simple sensorización basada en las partículas metálicas que se producen previamente al fallo catastrófico en cualquiera de estas máquinas. A la postre el fundamento es el de una técnica predictiva conocida llamada ferrografía o espectrometría analítica, pero más simple y mucho menos costosa.

Cualquier problema grave en estas máquinas, tales como importantes desequilibrios, fallos en el engrase, deterioro de un diente de un engranaje, etc se exterioriza mediante un contacto anormal metal - metal que produce desgaste en la zonas en contacto y desprendimiento de virutas metálicas, normalmente de origen férrico. Salvo que la máquina tenga elementos derivados del cobre, plomo u otros minerales, estos deterioros son potencialmente diagnosticados mediante la técnica de la ferrografía que, basada en el análisis de partículas férricas existentes en una muestra de lubricante (cuantitativa y cualitativamente hablando) nos aporta un diagnóstico del estado y del grado de evolución del deterioro.

El dispositivo que preconiza la invención se constituye en un tapón, preferiblemente roscable sobre el deposito de lubricante de la maquinaria a controlar su desgaste, tapón que se pronuncia en un cuerpo alargado cuyo extremo se introducirá en el seno del fluido lubricante y por tanto tendrá la medida apropiada para desarrollarse entre la pared del deposito contenedor y el seno del fluido refrigerante. Este tapón constituirá uno de los polos del circuito eléctrico mientras que el otro polo lo constituirá una barra de imán o imantada que se introducirá concéntricamente en su interior, colocando entre ambos una pieza intermedia aislante en forma de casquillo cuyas dimensiones exteriores coincidirían con el hueco interior del tapón y cuyo diámetro interior coincidirá con el diámetro exterior de la barra de imán o material imantado que constituirá el otro polo e irán ambos aislados a través de la pieza aislante intermedia.

En consecuencia, el extremo de la barra imantada quedará libre y aislado de lo que es el cuerpo extremo del tapón. Cuando este dispositivo se introduce en el seno del fluido lubricante se produce la atracción de las partículas metálicas adhiriéndose a la barra central de imán creciendo su magnitud contra mas partículas son atraídas, llegando un momento en que la masa de partículas es tan elevada que llegan a tomar contacto con el propio cuerpo del tapón, momento en el cual se produce el cierre del circuito en el que se encuentran esos electrodos señalando el desgaste excesivo de los órganos mecánicos a controlar por lo que procede el recambio o reparación de los mismos.

Para aumentar la superficie de contacto entre ambos electrodos, es decir entre la barra de imán y el propio tapón, se pueden realizar ranuras u orificios en la superficie lateral del cuerpo del tapón, acompañados igualmente de ranuras u orificios en la pieza aislante intermedia, con lo que se consigue zonas en las que quedan al descubierto ambos electrodos y aislados convenientemente por la pieza intermedia aislante. Con esta medida se logrará una mayor efectividad del dispositivo al aumentar la superficie de acción de los electrodos y por tanto la mayor captura de las partículas metálicas férreas que pudiera incorporar el fluido lubricante que redundará en una mayor duración de los medios de filtraje y en consecuencia en una predicción altamente acertada y ajustada de los órganos mecánicos del aparato en cuestión.

Descripción de las figuras

Para complementar la descripción desarrollada y con objeto de una mejor comprensión de las características de la invención, y de acuerdo con una preferida realización de la invención se aportan como una parte integral de la descripción, pero no con carácter limitativo de la misma las siguientes figuras:

La figura 1 representa una vista seccionada a un cuarto de una forma preferida de tapón según la invención

La figura 2 representa una vista seccionada de la pieza aislante entre los electrodos que es inserta en el tapón tal y como se muestra en la figura 1

La figura 3 representa la barra de imán que constituye el electrodo y a la cual se adhieren las partículas ferromagnéticas procedentes del desgaste mecánico de los órganos a controlar

La figura 4 representa el dispositivo de la invención debidamente montado.

La figura 5 representa el montaje del dispositivo de la invención sobre el carter de la máquina que se pretende controlar.

Realización preferente de la invención

En la figura 1 puede observarse una vista seccionada del dispositivo de la invención, dispositivo con forma de tapón (1) que se constituye básicamente por tres zonas, la zona extrema (2) que tomará contacto con el fluido lubricante y por tanto interactuará con el electrodo de imán o imantado colocado en el interior del tapón, una zona roscada (3) que se utilizará como unión al cuerpo del deposito o carter donde se sujeta el mencionado tapón y una zona extrema (4) que puede adoptar forma hexagonal para apriete e introducción ajustada del citado tapón.

Entre ambas zonas (3) y (4), existe un anillo (5) que realiza de tope en la penetración del tapón sobre el soporte del carter donde se incluye el tapón (1), tal y como se puede observar en la figura anexa 5.

El interior del tapón (1) dispone de un orificio pasante (6) en uno de cuyos extremos se intercala un casquillo de ajuste plástico (7). Diametralmente opuestos y sobre la zona extrema (2) se sitúan preferentemente cuatro ranuras (8) que darían acceso al electrodo central o barra de imán (9) tal y como se puede perfectamente observar en la figura 3.

La figura 2 representa el cuerpo (10) a cuyo extremo se suelda terminal (11) que constituirá la alimentación eléctrica del electrodo, mientras que en su interior se realiza una oquedad (12) que alberga el electrodo de barra de imán (9). En este cuerpo (10) destacan en su zona extrema los orificios (13), dispuestos en este caso en cuatro hileras diametralmente opuestas y en coincidencia con las ranuras (8) del cuerpo del tapón (1).

La figura 4 representa el montaje del dispositivo de la invención, en cuya representación se observa como a través de las ranuras (8) se accede al cuerpo (10) en el que destacan los tres orificios (13) a través de los cuales se observa la barra de imán (9) que constituye el cuerpo de electrodo.

La figura 5 muestra el montaje del cuerpo del tapón (1) como se introduce a través de orificio roscado en el interior del carter (14) en cuyo seno se mantiene un nivel de fluido lubricante (15) cuyas características se pretende controlar. Se observa en esta figura como el extremo del tapón (1), mas concretamente la zona (2) se sumerge en el seno del fluido lubricante (15) para atraer las partículas ferromagnéticas que pudieran desprenderse de los órganos mecánicos incluidos en su interior.

Claims (4)

1. Detector para el diagnóstico predictivo de averías en reductores y cajas de transmisión de medias y altas potencias que está constituido por un electrodo envolvente o tapón (1) hueco en cuyo interior se acopla concéntricamente al mismo un segundo electrodo (9) formado por una barra de imán o imantada caracterizado porque el extremo del electrodo envolvente o tapón (1) que entra en contacto con el fluido lubricante cuyas características se pretenden controlar dispone de orificios o ranuras (8) que comunican con el interior hueco del citado tapón (1) y por tanto con el electrodo (9) y porque electrodo de barra de imán o imantado (9) se introduce en un casquillo de fijación envolvente que incluye, orificios o ranuras por las que se muestra y actúa el electrodo de barra de imán o imantado (9).

2. Detector para el diagnóstico predictivo de averías en reductores y cajas de transmisión de medias y altas potencias según la reivindicación 1 caracterizado porque el cuerpo del electrodo o tapón (1) se divide en varias zonas, una anterior (2) a través de la que es visible el electrodo interior (9) de barra de imán o imantado, y que se sumerge en el fluido lubricante a controlar, una zona roscada intermedia (3) para unión al deposito o carter de la maquina y una tercera zona (4) de salida exterior de los contactos de los electrodos que incluye los medios de apriete del cuerpo del tapón sobre el deposito o carter contenedor del fluido lubricante.

3. Detector para el diagnóstico predictivo de averías en reductores y cajas de transmisión de medias y altas potencias según la reivindicación 1 caracterizado porque el electrodo envolvente o tapón (1) dispone en su interior un casquillo plástico aislante (7) sobre cuyo diámetro interior encaja el electrodo de barra de imán o imantado (9)

4. Detector para el diagnóstico predictivo de averías en reductores y cajas de transmisión de medias y altas potencias, según la reivindicación 1 caracterizado porque dispone de cuatro orificios o ranuras (8) diametralmente opuestas.