ES2902700T3

ES2902700T3 - Doble desacoplamiento elástico integrado de pieza activa

Info

Publication number: ES2902700T3
Application number: ES15825941T
Authority: ES
Inventors: Peter Tefert; Christoph Balzer; Artur Jungiewicz; Jeffrey Krabinski; Peter Vogeley
Original assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2015-02-17
Filing date: 2015-12-30
Publication date: 2022-03-29
Anticipated expiration: 2035-12-30
Also published as: EP3243011A1; EP3059467A1; EP3243011B1; WO2016131518A1

Abstract

Máquina rotativa eléctrica (10) que presenta una parte activa (1), un primer elemento flexible (5), un segundo elemento flexible (6) y una masa intermedia (3); en donde la parte activa (1) está conectada mecánicamente con la masa intermedia (3) a través de un primer elemento flexible (5); en donde la masa intermedia (3) está proporcionada para ser conectada mecánicamente a una base a través del segundo elemento flexible (6); en donde la masa intermedia (3) está realizada como una carcasa (4) para la parte activa; y en donde el primer elemento flexible (5), la masa intermedia (3) configurada como carcasa (4) y el segundo elemento flexible (6) están proporcionados para el aislamiento de vibraciones entre la parte activa (1) y la base (5); en donde el primer elemento flexible (5) y/o el segundo elemento flexible (6) presentan al menos un elemento de resorte (7); caracterizada porque en paralelo a por menos uno de los elementos de resorte (7) de al menos un elemento flexible (5, 6) está conectado un amortiguador de vibraciones viscoso.

Description

DESCRIPCIÓN

Doble desacoplamiento elástico integrado de pieza activa

La presente invención hace referencia a una máquina rotativa eléctrica que presenta una parte activa, un primer elemento flexible, un segundo elemento flexible y una masa intermedia.

Una máquina rotativa eléctrica de este tipo, por ejemplo, un motor o un generador, en particular, con una potencia de más de un megavatio, presenta una parte activa, que consiste en los componentes que en un motor están destinados principalmente a la conversión de energía eléctrica en energía mecánica y en el caso de un generador están proporcionados para la conversión de energía mecánica en energía eléctrica. El funcionamiento de la máquina eléctrica rotativa genera ruidos de vibración indeseables que, dependiendo de su velocidad, pueden cubrir un rango de frecuencia relativamente grande y representar una carga para medioambiente.

Un desacoplamiento de vibraciones de doble elasticidad, también denominado como aislamiento de vibraciones, es una solución conocida y utilizada en la industria para reducir la contaminación ambiental causada por el ruido de dichas vibraciones. El principio fundamental está basado en la ubicación de la fuente de interferencia, en particular, de la máquina, sobre una construcción de elementos flexibles, por ejemplo, elementos de resorte, y una masa intermedia para la reducción de las vibraciones mecánicas transmitidas. Tanto la rigidez de los elementos flexibles como también el peso de la masa intermedia son parámetros de diseño. La conexión de la fuente de interferencia, que se denomina como parte activa, a la base se realiza a través de dos capas de elementos flexibles entre los cuales se conecta la masa intermedia ya mencionada.

De la solicitud DE 3914250 A1 se conoce un elemento de cojinete para el apoyo elástico de máquinas generadoras de vibraciones, en particular, de motores de vehículos automóviles, con elementos de resorte.

De la solicitud EP 0 580 272 B1 se conoce un amortiguador de vibraciones para un sistema de aislamiento de vibraciones de objetos de gran masa, tales como máquinas, módulos constructivos o edificios.

La solicitud DE 19604556 A1 describe un dispositivo para la generación de calor en edificios, que consta de una unidad con una parte motriz y una parte accionada, en donde la parte motriz puede ser un motor eléctrico, un motor de gas o un motor diésel, y la parte accionada puede ser un generador, un compresor o una bomba de calor; de una consola para la unidad, que está aislada de vibraciones al menos por un primer elemento de resorte contra un bastidor de soporte; de varias conexiones de tubería; de una línea de suministro eléctrico; y de una carcasa exterior, que consta de una placa base y en todos los lados de paredes laterales de aislamiento de sonido aéreo; en donde el bastidor de soporte está dispuesto como una masa que oscila libremente entre la consola y la carcasa exterior a través de al menos un segundo elemento de resorte entre el bastidor de soporte y la carcasa exterior.

El objeto de la presente invención consiste en especificar una máquina eléctrica rotativa con medios para el aislamiento de vibraciones de una parte activa, en donde la necesidad de espacio para la instalación de la máquina se reduce significativamente.

El objeto se resuelve mediante una máquina rotativa eléctrica que presenta una parte activa, un primer elemento flexible, un segundo elemento flexible y una masa intermedia; en donde la parte activa está conectada mecánicamente con la masa intermedia a través de un primer elemento flexible; en donde la masa intermedia está proporcionada para ser conectada mecánicamente a una base a través del segundo elemento flexible; en donde la masa intermedia está realizada como una carcasa para la parte activa; y en donde el primer elemento flexible, la masa intermedia configurada como carcasa y el segundo elemento flexible están proporcionados para el aislamiento de vibraciones entre la parte activa y la base; en donde el primer elemento flexible y/o el segundo elemento flexible presentan al menos un elemento de resorte; en donde en paralelo a por menos uno de los elementos de resorte de al menos un elemento flexible está conectado un amortiguador de vibraciones viscoso.

La presente invención se basa en el conocimiento de que las soluciones anteriores pueden aumentar significativamente el espacio requerido para la instalación de la máquina por la masa intermedia adicional y los elementos flexibles, lo que puede conducir a la solución de problemas asociados a muchos sistemas con altos requisitos de vibración.

Por el contrario, las ventajas de la invención consisten en particular en que el espacio requerido para el aislamiento de vibraciones se reduce significativamente mediante la implementación de la masa intermedia como carcasa para la parte activa, que es la fuente de interferencia.

El primer elemento flexible y/o el segundo elemento flexible presentan al menos un elemento de resorte. Este elemento de resorte está fabricado preferentemente de un acero especial para resortes. Debido a que, con elementos de resorte, es posible una determinación exacta de los valores de resorte, el dispositivo para el aislamiento de vibraciones se puede adaptar de manera definida con costes razonables.

En paralelo a por menos uno de los elementos de resorte de al menos un elemento flexible está conectado un amortiguador de vibraciones viscoso. Debido a que la estructura dada representa un oscilador de masa única con una frecuencia natural específica de la parte activa, en donde se aíslan las vibraciones por encima de la frecuencia natural de la parte activa, la excitación con la frecuencia natural de la parte activa conduce a un aumento similar a la resonancia en la función de transmisión de fuerza. Para limitar la máquina a esta frecuencia, se conectan amortiguadores de vibraciones viscosos en paralelo a los elementos de resorte elásticos.

En otra configuración ventajosa, tanto la masa intermedia configurada como carcasa, así como, el primer elemento flexible se integran con la parte activa para conformar un accionamiento. Esta implementación compacta economiza espacio y/o mejora la calidad del aislamiento de vibraciones mediante la posibilidad de utilizar más material para el desacoplamiento de vibraciones.

En una forma de ejecución preferida, la masa intermedia configurada como carcasa está prevista para la conexión mecánica a un segundo elemento flexible, en particular, a la base. Este desacoplamiento de vibraciones de doble elasticidad evita que las oscilaciones o las vibraciones se transmitan al entorno, también denominado como ambiente, y/o que las oscilaciones o vibraciones se transmitan a un objeto que se debe aislar.

De manera particularmente ventajosa, la parte activa y el primer elemento flexible están integrados en la carcasa. Esto resulta particularmente ventajoso porque la carcasa requerida bajo ciertas circunstancias reduce el espacio requerido para el aislamiento de vibraciones.

De manera particularmente ventajosa, la carcasa está proporcionada para el aislamiento de vibraciones, para proteger la parte activa y para soportar la parte activa. Esto resulta particularmente ventajoso porque la carcasa cumple diferentes funciones, lo que economiza tanto espacio de instalación como costes.

En otra configuración ventajosa, el espacio intermedio entre la parte activa y la carcasa está lleno de un medio gaseoso. En los motores, por ejemplo, esto es aire, aunque también puede ser otro gas o una mezcla de gas.

A continuación, la presente invención se explica en detalle mediante los ejemplos de ejecución representados en las figuras.

Las figuras muestran:

Figura 1: una representación esquemática de un dispositivo para el aislamiento de vibraciones de una parte activa.

Figura 2: una representación esquemática de un dispositivo para el aislamiento de vibraciones de una parte activa, en donde la masa intermedia y los elementos flexibles están integrados en un solo accionamiento. La figura 1 muestra una representación esquemática de un dispositivo para el aislamiento de vibraciones de una parte activa 1 con desacoplamiento de vibraciones de doble elasticidad. En el caso de máquinas, sistemas o unidades que generan vibraciones, el aislamiento de vibraciones se utiliza para evitar la transmisión de vibraciones al medio ambiente. Además, también puede ser necesario evitar que se transmitan oscilaciones o vibraciones a un objeto a aislar. Para ello, la parte activa 1 está desacoplada de una base 2 sobre la que se apoya la parte activa 1 a través de elementos intermedios elásticos, en particular, mediante elementos flexibles 5, 6. El así denominado como desacoplamiento de vibraciones de doble elasticidad, también conocido como aislamiento de vibraciones, es una solución conocida y utilizada en la industria para reducir la contaminación ambiental causada por máquinas rotativas o recíprocas. El principio fundamental se basa en la colocación de una parte activa 1, que representa una fuente de interferencia, sobre una construcción de elementos flexibles 5, 6, por ejemplo, de elementos de resorte 7, y una masa intermedia 3 para reducir las vibraciones mecánicas transmitidas. Tanto la rigidez de los elementos flexibles 5, 6 como el peso de la masa intermedia 3 son parámetros de diseño y dependen, por ejemplo, de la masa de la parte activa 1 y de la frecuencia de la vibración o de las frecuencias de las vibraciones. La conexión de la parte activa 1 a la base 2 se realiza a través de dos capas de elementos flexibles 5, 6, a saber, el primer elemento flexible 5, que conecta la parte activa 1 con la masa intermedia 3, y el segundo elemento flexible 6, que fija la masa intermedia 3 en la base 2. Por consiguiente, la masa intermedia 3 está conectada entre los elementos flexibles 5, 6 descritos anteriormente.

La figura 2 muestra una representación esquemática de un dispositivo para el aislamiento de vibraciones de una parte activa 1, en donde la masa intermedia 3 y los elementos flexibles 5, 6 están integrados en un accionamiento 9. Aquí, la masa intermedia 3 está configurada como carcasa 4 para la parte activa 1 de tal manera que la parte activa 1 y el primer elemento flexible 5 están integrados en la carcasa 4 que, en comparación con la solución descrita en la figura 1, ofrece la ventaja de que el espacio requerido por la máquina se reduce significativamente.

En este caso, el primer elemento flexible 5 y/o el segundo elemento flexible 6 presentan al menos un elemento de resorte 7. En la forma de ejecución mostrada, están representados respectivamente dos elementos de resorte 7 a modo de ejemplo. Dichos elementos de resorte 7 están fabricados preferentemente de un acero especial para resortes. Debido a que, con elementos de resorte 7, es posible una determinación exacta de los valores de resorte, el dispositivo para el aislamiento de vibraciones se puede adaptar de manera definida con costes razonables.

La implementación de un doble desacoplamiento de la parte activa elástico integrado requiere un correspondiente diseño de la parte activa 1 y de la carcasa 4 del motor o del generador. También es necesario un diseño y una disposición correspondientes de los elementos flexibles 5, 6 en las partes de conexión tanto entre la parte activa 1 y la carcasa 4 como entre la carcasa 4 y la base 2. La característica principal de la invención consiste en que la carcasa 4 de la parte activa, además de la función de protección y de soporte convencionales, también se utiliza para reducir eficazmente la carga de vibración.

El espacio intermedio 8 entre la parte activa 1 y la carcasa 4 puede estar lleno de un medio gaseoso, por ejemplo, de aire. Además, el espacio intermedio 8 se puede llenar al menos parcialmente con un medio viscoso o viscoelástico. Esto es particularmente ventajoso, ya que así los movimientos de la parte activa 1 se pueden limitar de una manera muy flexible. Además, en paralelo a por menos uno de los elementos de resorte de al menos un elemento flexible puede estar conectado un amortiguador de vibraciones viscoso. Debido a que la estructura dada representa un oscilador de masa única con una frecuencia natural específica de la parte activa 1, en donde se aíslan las vibraciones por encima de la frecuencia natural de la parte activa 1, la excitación con la frecuencia natural de la parte activa 1 conduce a un aumento similar a la resonancia en la función de transmisión de fuerza. Los amortiguadores de vibraciones viscosos, que están conectados en paralelo a los elementos de resorte elásticos 7, limitan adicionalmente la disposición a esta frecuencia.

En resumen, la presente invención hace referencia a una máquina rotativa eléctrica 10 que presenta una parte activa 1, un primer elemento flexible 5, un segundo elemento flexible 6 y una masa intermedia 3. Para reducir significativamente el espacio necesario para la instalación de la máquina rotativa eléctrica 10 en comparación con el estado del arte, se propone que la parte activa 1 se conecte mecánicamente a la masa intermedia 3 a través de un primer elemento flexible 5; en donde la masa intermedia 3 está prevista para la conexión mecánica a una base a través del segundo elemento flexible 6; en donde la masa intermedia 3 está configurada como carcasa 4 para la parte activa; y en donde el primer elemento flexible 5, la masa intermedia 3 realizada como carcasa 4 y el segundo elemento flexible 6 están proporcionados para el aislamiento de vibraciones entre la parte activa 1 y la base 5.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Máquina rotativa eléctrica (10) que presenta una parte activa (1), un primer elemento flexible (5), un segundo elemento flexible (6) y una masa intermedia (3);

en donde la parte activa (1) está conectada mecánicamente con la masa intermedia (3) a través de un primer elemento flexible (5);

en donde la masa intermedia (3) está proporcionada para ser conectada mecánicamente a una base a través del segundo elemento flexible (6);

en donde la masa intermedia (3) está realizada como una carcasa (4) para la parte activa; y

en donde el primer elemento flexible (5), la masa intermedia (3) configurada como carcasa (4) y el segundo elemento flexible (6) están proporcionados para el aislamiento de vibraciones entre la parte activa (1) y la base (5);

en donde el primer elemento flexible (5) y/o el segundo elemento flexible (6) presentan al menos un elemento de resorte (7);

caracterizada porque en paralelo a por menos uno de los elementos de resorte (7) de al menos un elemento flexible (5, 6) está conectado un amortiguador de vibraciones viscoso.

2. Máquina eléctrica rotativa (10) según la reivindicación 1, caracterizada porque la carcasa (4) está proporcionada para el aislamiento de vibraciones, para proteger la parte activa (1) y para soportar la parte activa (1).

3. Máquina eléctrica rotativa (10) según una de las reivindicaciones 1 ó 2,

caracterizada porque un espacio intermedio (8) entre la parte activa (1) y la carcasa (4) está lleno de un medio gaseoso.