ES2270783T3 - Sensor de temperatura autojustable. - Google Patents
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Abstract
Un compresor (43) de refrigeración que comprende: un bloque (60) de cojinete, un cojinete (74) montado en dicho bloque de cojinete para soportar giratoriamente un eje de accionamiento (50) del compresor, un alojamiento (80) montado en un agujero receptor (82) formado en dicho bloque de cojinete; y un aparato (70) para percibir la temperatura dentro del compresor de refrigeración que comprende: una sonda alargada que tiene un elemento sensible (89) en su extremo distal que es capaz de desplazarse en contacto con una pista exterior (73) de dicho cojinete y de propor- cionar una señal de salida indicativa de la temperatura de dicho cojinete, un primer tope (91) montado sobre dicha sonda entre el extremo distal (87) de la sonda y una pared inferior (93) del alojamiento, y un resorte (92) que actúa entre el primer tope y la pared inferior del alojamiento para impeler al extremo distal de la sonda hacia una posición de contacto de solicitación con dicho cojinete, en donde dicho alojamiento tieneuna abertura (86) que los atraviesa axialmente para contener deslizablemente dicha sonda y que proporciona un estrecho ajuste de deslizamiento entre la sonda y la pared interior de la abertura de modo que la sonda úni- camente puede moverse axialmente dentro del alojamiento.
Description
Sensor de temperatura autoajustable.
En los compresores centrífugos un rodete está
montado sobre un eje de accionamiento y éste se hace girar a gran
velocidad por un motor que actúa a través de una transmisión.
Típicamente, el eje de accionamiento está soportado giratoriamente
en uno o más cojinetes de rodillos. El sobrecalentamiento de los
cojinetes puede dar una indicación clara de que el tren de
accionamiento del compresor está experimentando algún tipo de
problema que podría finalmente producir daños en un o más
componentes de accionamiento. Por tanto, es deseable vigilar la
temperatura de al menos uno de los cojinetes de soporte del tren de
accionamiento del rodete de modo que puedan tomarse medidas
preventivas para garantizar que el sistema de accionamiento no
resulte dañado, o que el compresor no necesite ser reemplazado.
Una manera de vigilar el rendimiento de los
cojinetes de rodillos es colocar una sonda de temperatura en
contacto directo con la pista exterior del cojinete. Típicamente,
algunas sondas tienen una longitud fija y, en consecuencia, el
contacto entre la sonda y el cojinete puede perderse debido a
deformación térmica de partes o por vibraciones mecánicas. En la
técnica se conocen dispositivos de temperatura autoajustable, tales
como los descritos en el documento
US-A-2838935, pero estos
dispositivos en su mayor parte son relativamente complejos,
difíciles de instalar y susceptibles a problemas de desalineación y
rotura.
Por tanto, es un objeto de la presente invención
mejorar compresores centrífugos del tipo empleado en sistemas de
refrigeración.
Según la presente invención, se proporciona un
compresor de refrigeración según la reivindicación 1. Al menos en
una realización preferida, se proporciona un aparato sensible a la
temperatura autoajustable que incluye una sonda alargada que tiene
un sensor de temperatura eléctrico montado en su sección extrema
distal de modo que, cuando la sonda se pone en contacto con un
cuerpo, el sensor proporcionará una señal eléctrica de salida
indicativa de la temperatura del cuerpo. La sonda está contenida
deslizablemente dentro de una abertura que atraviesa un
alojamiento. Se dispone un estrecho ajuste de deslizamiento entre la
sonda y la abertura del alojamiento de modo que la sonda sólo pueda
moverse en vaivén a lo largo del eje de abertura. El alojamiento
contiene una sección roscada que le permite ser montado roscadamente
en un miembro de soporte adyacente al cuerpo que está siendo
vigilado. Se monta un primer tope sobre la sonda entre la pared
inferior del alojamiento y el extremo distal de la sonda y se
enrolla un resorte de compresión alrededor de la sonda entre el
primer tope y el alojamiento para solicitar la sonda hacia contacto
de deslizamiento con el cuerpo que está siendo vigilado. Asimismo,
se monta un segundo tope sobre la sonda entre el extremo proximal de
la sonda y la pared superior del alojamiento, que impide que la
sonda salga fuera del alojamiento. La separación entre los dos
topes es tal que el resorte mantendrá normalmente el segundo tope
contra el alojamiento en el caso de que éste sea retirado del
soporte.
Para una mejor compresión de estos y otros
objetos de la presente invención, se hará referencia a la siguiente
descripción detallada de la invención, que se ha de leer junto con
los dibujos anexos, en los que:
La figura 1 es un alzado lateral en sección que
ilustra un sensor de temperatura autoajustable encontrado en la
técnica anterior;
La figura 2 es una ilustración esquemática que
se refiere a un sistema de refrigeración que emplea el aparato de
la presente invención para vigilar la temperatura de un cojinete de
rodillos en el tren de accionamiento de compresor;
La figura 3 es un alzado lateral en sección que
ilustra un sensor de temperatura autoajustable que materializa las
enseñanzas de la presente invención; y
La figura 4 es una vista en perspectiva que
muestra un sensor de temperatura que materializa las enseñanzas de
la presente invención, montado en el alojamiento de cojinete de un
compresor centrífugo usado en el sistema de refrigeración mostrado
en la figura 2.
Haciendo referencia inicialmente a la figura 1,
se ilustra un dispositivo de medición de temperatura autoajustable,
referenciado generalmente con 10, que se conoce actualmente y que se
emplea en la técnica anterior. El dispositivo incluye una sonda
cilíndrica alargada 11 que tiene un sensor eléctrico 12 montado en
su extremo distal para percibir la temperatura de un cuerpo 13 y
proporcionar una señal de salida eléctrica indicativa de la
temperatura percibida a través de uno o más terminales 15. La sonda
está contenida holgadamente dentro de una abertura 17 practicada en
un alojamiento 18 de modo que la sonda atraviesa el alojamiento. El
extremo frontal del alojamiento contiene una rosca macho 20 que
esta destinada a coincidir con una rosca hembra 21 formada dentro de
un miembro de soporte estacionario 23 cuando se pone en uso el
sensor. La parte superior del alojamiento está cerrada por un tapa
25 en forma de copa ajustada estrechamente sobre la sección superior
del alojamiento y fijada en su sitio por medio de un acoplamiento
de bayoneta 26. La pared superior 27 de la tapa incluye además una
abertura 28 a través de la cual se extiende el extremo proximal de
la sonda 29.
Un primer tope delantero 30 con forma anular
está montado sobre la sonda cerca de su extremo distal 32. Un
segundo tope trasero anular 31 también está montado sobre la sonda
cerca de su extremo proximal. El segundo tope, en conjunto, está
situado fuera de la tapa y tiene un diámetro tal que puede descansar
en contacto con la superficie superior 27 de la tapa. Un resorte de
compresión 34 está enrollado alrededor de la sonda de modo que un
extremo del resorte hace contacto con el tope frontal, mientras que
el extremo opuesto del resorte atraviesa la abertura del
alojamiento y hace contacto con la superficie interior de la pared
superior de la tapa. En conjunto, el resorte está montado en un
estado cargado entre el tope delantero de la sonda y la tapa de
modo que la tapa resulta solicitada para contacto con el segundo
tope. La acción de solicitación del resorte coloca así la sonda a
lo largo del eje de la abertura del alojamiento. Por lo demás, la
sonda no está soportada en su conjunto.
Según puede verse en la figura 1, la sonda de la
técnica anterior, cuando se pone en contacto con un cuerpo, se
queda relativamente sin soporte a lo largo de toda su longitud, y se
puede mover fácilmente fuera desde el eje hacia una posición
sesgada. A su vez, esto puede hacer que la sonda proporcione
lecturas erróneas y, en algunos casos, hacer que la sonda resulte
dañada a medida que se enrosca el alojamiento en el miembro de
soporte. Además, dado que la sonda relativamente no tiene apoyo, es
extremadamente difícil alinear adecuadamente la sonda en el momento
de la instalación. Según se ilustra en la figura 1, se mecaniza en
ocasiones una ranura 37 en el cuerpo receptor, dentro de la cual
puede insertarse la sonda para ayudar a facilitar una alineación
adecuada durante la instalación. Sin embargo, la mecanización del
cuerpo no es, en muchos casos, posible dado que el cuerpo no
resulta accesible, o no puede mecanizarse sin causar daños a la
pieza. Además, debe observarse que el cuerpo que está siendo
vigilado también puede someterse a un desplazamiento tanto mecánico
como térmico, lo cual puede producir una desalineación no deseada
de la sonda tras la instalación. Dado que la sonda está
relativamente sin apoyo, ésta no volverá a su posición original
después de que se alivien los esfuerzos térmicos o mecánicos. De
nuevo en esta situación, una sonda inadecuadamente alineada puede
producir lecturas erróneas relacionadas con la temperatura y es más
susceptible a daños. Por último, dado que el resorte es el único
elemento que mantiene alineada la sonda en su conjunto, el resorte
necesariamente debe tener una resistencia relativamente alta,
dificultando el movimiento de la sonda.
Se ilustra esquemáticamente en la figura 2 un
sistema de refrigeración. El sistema está designado con 40 y
contiene un condensador 41 que está destinado a recibir vapor de un
agente frigorífico a una alta presión y temperatura a través de una
tubería de descarga 42 desde el lado de descarga de un compresor
centrífugo 43. Se rechaza energía del agente frigorífico hacia un
refrigerante dentro del condensador para reducir el vapor a
líquido. El agente frigorífico condensado se hace pasar entonces al
evaporador 44 del sistema por medio de una tubería 45 de agente
frigorífico. Un dispositivo de expansión 47, tal como una válvula de
estrangulación, está contenido en la tubería de agente frigorífico
y regula el paso de este último hasta una temperatura y presión
inferiores.
En el evaporador el agente frigorífico de baja
temperatura absorbe calor de la sustancia que se está enfriando y
el vapor generador por el proceso de evaporación se entrega a la
toma 48 del compresor a través de una tubería 49 de suministro de
modo que el agente frigorífico pueda reciclarse una vez más a través
del sistema.
El rodete (no mostrado) del compresor centrífugo
43 está montado para rotación sobre un eje de accionamiento 50. El
eje de accionamiento está conectado, a su vez, a una transmisión 52
que es accionada por un motor 53 a través del eje motor 55. Según
se explicará con mayor detalle a continuación, la envuelta 57 del
compresor contiene un bloque 60 de cojinete que aloja un cojinete
de rodillos para soportar giratoriamente el eje de accionamiento
50. Según se observó anteriormente, es muy deseable en este tipo de
sistema de accionamiento vigilar la temperatura de al menos uno de
los cojinetes del tren de accionamiento con el fin de averiguar si
la unidad de accionamiento está funcionando adecuadamente. En el
caso de que el cojinete comience a sobrecalentarse, debe tomarse
una acción correctora en un período de tiempo relativamente corto
con el fin de impedir que se produzcan daños en el compresor y en
su sistema de accionamiento asociado. Según se explicará a
continuación, un dispositivo sensor de temperatura que materializa
las enseñanzas de la presente invención está montado en el bloque
de cojinete del compresor y dispuesto para enviar una señal
eléctrica relacionada con la temperatura real del cojinete a un
controlador 63 por medio de una línea de transmisión 64. El
controlador está programado para desconectar el compresor en el
caso de que se detecte un cojinete sobrecalentado.
Volviendo ahora a las figuras 3 y 4, se ilustra
un dispositivo sensor de temperatura, generalmente referenciado con
70, que materializa la enseñanza de la presente invención.
Idealmente, el sensor es adecuado para instalación en el compresor
de un sistema de refrigeración del tipo descrito anteriormente. El
sensor puede montarse dentro de un agujero 71 formado en el bloque
60 de cojinete junto a la pista exterior 73 de un cojinete 74 de
rodillos, que está articulado para rotación en el bloque de
cojinete. Aunque el bloque de cojinete se muestra en esta
realización de la invención formando parte de la envuelta del
compresor, también puede situarse en el cárter 52 de la transmisión
que forma parte del sistema de accionamiento del compresor. El eje
de accionamiento 50 está soportado giratoriamente en el cojinete y,
como tal, el cojinete puede desplazar su posición debido a fuerzas
tanto térmicas como mecánicas generadas a medida que el eje gira a
gran velocidad. En consecuencia, las sondas de la técnica anterior
similares a la descrita anteriormente pueden resultar fácilmente
desalineadas o dañadas en su instalación, o cuando intentan
adecuarse a los cambios dimensionales provocados por estas
fuerzas.
Aunque la presente invención será descrita con
referencia específica a la percepción de la temperatura de un
cojinete de rodillos, deberá quedar claro para los versados en la
técnica que la presente invención tiene una aplicación más amplia y
que puede usarse para proporcionar con precisión datos de
temperatura relacionados con cualquier tipo de pieza que esté
sometida a fuerzas externas que pudieran hacer que la pieza fuera
desplazada en condiciones operativas dinámicas o de alta
temperatura.
Con referencia adicional a la figura 3, el
aparato de la presente invención incluye un alojamiento 80 que
tiene una sección roscada 81 que coincide con un agujero terrajado
82 formado en el cuerpo 83 del bloque 60 de cojinete. El agujero
está colocado directamente sobre la pista exterior 73 del cojinete
74 que soporta giratoriamente el eje 50 de un compresor 45 de
refrigerante (figura 2). Una sonda cilíndrica alargada 85 está
contenida deslizablemente dentro de un agujero 86 que atraviesa
axialmente el alojamiento. Un estrecho ajuste de deslizamiento está
dispuesto entre la sonda y la pared interior del agujero 86 de modo
que la sonda sólo puede moverse axialmente dentro del alojamiento.
La sonda tiene una longitud suficiente para que su punta 87 de
extremo distal, que está redondeada, pueda correr en contacto con la
superficie de la pista exterior del cojinete. El alojamiento
contiene un cabezal 88 con forma hexagonal en su extremo superior
para facilitar el roscado del alojamiento dentro del bloque de
cojinete. Aunque el cuerpo de sonda tiene una forma cilíndrica,
puede adoptar cualquier forma que garantice un estrecho ajuste de
deslizamiento dentro de la abertura del alojamiento de modo que la
sonda no quede desalineada dentro del alojamiento.
Un sensor de calor electrónico 89 está montado
en la punta distal de la sonda y unos terminales eléctricos 64
atraviesan hacia arriba la sonda y salen fuera de su extremo
proximal. Según se ilustra en la figura 2, los terminales del
sensor están conectados a un procesador 63 que está destinado a
analizar datos relacionados con la temperatura y a proporcionar una
señal de salida que puede usarse para iniciar una necesaria acción
correctora en el caso de que se detecte un estado de
sobrecalentamiento.
Un primer tope 91 está fijado a la sonda entre
la pared inferior 93 del alojamiento y la punta distal 87 de la
sonda. Un resorte de compresión helicoidal 92 rodea la sonda y está
dispuesto para actuar entre el alojamiento y el tope con el fin de
impeler a la punta de la sonda hacia una posición de contacto de
asentamiento con la pista exterior del cojinete cuando se rosca el
alojamiento en el bloque de cojinete. Dado que el resorte no tiene
que realizar una función de localización o alineación como la
requerida del resorte empleado en el dispositivo de la técnica
anterior, puede emplearse un resorte relativamente blando que
permita que la sonda se adapte más fácilmente a cualesquiera
cambios de posición del cojinete.
Según resultará evidente, la sonda únicamente
puede moverse en vaivén a lo largo del eje del alojamiento, y así
no puede resultar desalineada en el caso de que el cojinete se mueva
o cambie de posición. Además, la longitud total del sensor puede
reducirse en gran medida en comparación con dispositivos de la
técnica anterior. La sonda del sensor también permanecerá alineada
incluso en el caso de que la superficie que esté siendo percibida
sea irregular o no sea exactamente perpendicular al eje de la sonda.
La longitud axial del agujero practicado en el alojamiento deberá
ser aproximadamente el doble del diámetro de la sonda con el fin de
soportar adecuadamente la sonda en su conjunto e impedir la
desalineación de la sonda debido a fuerzas exteriores térmicas y
mecánicas.
Un segundo tope 96 también se fija en la sonda
fuera del alojamiento del sensor junto a la pared superior 97 del
alojamiento. El segundo tope impide que el alojamiento pase por
encima del extremo proximal de la sonda cuando el sensor se retira
del bloque de cojinete o de cualquier otro soporte en el que esté
montado. En la práctica, los topes pueden ser abrazaderas en C que
están montadas en ranuras o rebajos formados en la caña de la
sonda. Preferiblemente, la separación entre los topes es tal que el
resorte normalmente está mantenido en un estado cargado entre el
alojamiento y el primer tope cuando la pared superior del
alojamiento está asentada contra el segundo tope. De esta manera,
las partes componentes del sensor no quedarán separadas cuando el
alojamiento se retire de un miembro de soporte tal como el bloque 60
de cojinete.
Claims (11)
1. Un compresor (43) de refrigeración que
comprende:
un bloque (60) de cojinete,
un cojinete (74) montado en dicho bloque de
cojinete para soportar giratoriamente un eje de accionamiento (50)
del compresor,
un alojamiento (80) montado en un agujero
receptor (82) formado en dicho bloque de cojinete; y
un aparato (70) para percibir la temperatura
dentro del compresor de refrigeración que comprende:
una sonda alargada que tiene un elemento
sensible (89) en su extremo distal que es capaz de desplazarse en
contacto con una pista exterior (73) de dicho cojinete y de
proporcionar una señal de salida indicativa de la temperatura de
dicho cojinete,
un primer tope (91) montado sobre dicha sonda
entre el extremo distal (87) de la sonda y una pared inferior (93)
del alojamiento, y
un resorte (92) que actúa entre el primer tope y
la pared inferior del alojamiento para impeler al extremo distal de
la sonda hacia una posición de contacto de solicitación con dicho
cojinete, en donde dicho alojamiento tiene una abertura (86) que
los atraviesa axialmente para contener deslizablemente dicha sonda y
que proporciona un estrecho ajuste de deslizamiento entre la sonda
y la pared interior de la abertura de modo que la sonda únicamente
puede moverse axialmente dentro del alojamiento.
2. El compresor (43) de refrigeración según la
reivindicación 1, en el que dicho resorte (92) es un resorte
helicoidal que está enrollado alrededor de la sonda.
3. El compresor (43) de refrigeración según la
reivindicación 1, en el que dicho alojamiento (80) contiene una
sección roscada (81) que está dispuesta para coincidir con una
sección roscada del agujero (86) de dicho bloque (60) de
cojinete.
4. El compresor (43) de refrigeración según la
reivindicación 3, en el que dicho alojamiento (80) incluye además
una sección (88) de cabezal con forma hexagonal para facilitar el
roscado de dicho alojamiento en dicho agujero (86).
5. El compresor (43) de refrigeración según la
reivindicación 1, en el que dicha sonda es un miembro cilíndrico y
la longitud axial de la abertura (86) de dicho alojamiento (80) es
aproximadamente el doble del diámetro de la sonda.
6. El compresor (43) de refrigeración según la
reivindicación 5, en el que la punta distal (87) de dicha sonda
está redondeada.
7. El compresor (43) de refrigeración según la
reivindicación 1, en el que dicho bloque (60) de cojinete está
montado en la envuelta (57) del compresor.
8. El compresor (43) de refrigeración según la
reivindicación 1, en el que dicho bloque (60) de cojinete está
montado en una transmisión (52) que está asociada operativamente con
el compresor.
9. El compresor (43) de refrigeración según la
reivindicación 1, que además incluye terminales eléctricos (64) que
salen del extremo proximal de dicha sonda para conectar el elemento
sensible (89) con un procesador (63).
10. El compresor (43) de refrigeración según la
reivindicación 1, que además incluye un segundo tope (96) montado
sobre dicha sonda entre el extremo proximal de la sonda y una pared
superior (97) del alojamiento (80) para impedir que la sonda se
mueva a través de dicha abertura (86) de dicho alojamiento.
11. El compresor (43) de refrigeración según la
reivindicación 10, en el que la separación entre el primer tope
(91) y el segundo tope (96) es tal que el resorte (92) está
mantenido en un estado cargado entre el primer tope y el
alojamiento (80) cuando la pared superior (97) de dicho alojamiento
(80) está en contacto con dicho segundo tope (96).
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