Aparato para medir el desequilibrio rotacional de un conjunto de núcleo de turbocompresor.

Aparato para medir el desequilibrio rotacional de un conjunto (25;

38) de núcleo de turbocompresor, quecomprende un bastidor (20, 30) de base, medios de soporte para montar el conjunto (25, 38) de núcleo rotacional enel mismo, medios de suministro de aire para accionar rotacionalmente una turbina del conjunto de núcleo, y undispositivo (41) adaptado para medir la vibración oscilatoria transversal del conjunto de núcleo durante la rotación;comprendiendo los medios de soporte, una carcasa anular rígida (22; 31) adaptada para estar montada entre losmedios resilientes (21; 33) separados que están fijados al bastidor (20, 30) de base, de manera que permitan ungrado de movimiento de la carcasa anular rígida en un plano transversal al eje rotacional del conjunto (25; 38) denúcleo, caracterizado porque la carcasa anular rígida de los medios de soporte comprende dos partes co-axiales,estando la primera parte (23; 35) adaptada para ser fijada por los medios resilientes (21; 33) al bastidor (20, 30) debase y por tener un paso (27, 40) de entrada de aire de accionamiento en comunicación con una cámara (42) anularinterna, siendo la segunda parte (24; 36) un adaptador fijado de forma extraíble a la primera parte y que contieneuna voluta (46) a través de la cual se alimenta aire para accionar el conjunto de núcleo, voluta (46) que, cuando lasdos partes están fijadas conjuntamente, se extiende en la cámara (42) anular de la primera parte (23; 35) para recibirel aire de accionamiento desde dicha entrada (27, 40) de aire.

Aparato para medir el desequilibrio rotacional de un conjunto de núcleo de turbocompresor

La presente invención se refiere a turbocompresores y, más particularmente, a un banco de ensayo para medir las condiciones de equilibrio de un conjunto de núcleo de turbocompresor.

El conjunto de núcleo de un turbocompresor comprende tres partes principales, a saber una turbina que durante el servicio está accionada por el gas de escape de una bomba, normalmente un motor de combustión interna, un rotor de turbina conectado de forma accionada a la turbina cuya función es forzar más aire dentro de la admisión de aire o suministro de aire de la bomba, y un conjunto rotario de cubo central que contiene cojinetes y un árbol que conecta directamente la turbina y el rotor de turbina. Este conjunto de núcleo puede girar durante el servicio a velocidades típicamente en la región de 100.000 a 200.000 revoluciones por minuto y por lo tanto el equilibrio dinámico del conjunto alrededor de su eje rotacional es crítico. El desequilibrio individual de la turbina, el rotor de la turbina y el árbol de conexión pueden provocar una acumulación de errores de equilibrio que a una elevada velocidad operativa puede dar como resultado un turbocompresor ruidoso y, en un caso grave, puede provocar un fallo prematuro del cojinete.

El desequilibrio puede corregirse haciendo funcionar el conjunto de núcleo a una alta velocidad sobre una suspensión flexible de un banco de ensayo, midiendo la respuesta de vibración y retirando en consecuencia metal del conjunto rotacional para conseguir un equilibrio aceptable.

Tal banco de ensayo proporciona un adaptador de carcasa de una turbina dependiente con fijaciones de liberación rápida para la sujeción y retirada del conjunto de núcleo de la turbina, y el adaptador a su vez está fijado a un conjunto de boquilla de aire montado de forma flexible que dirige el aire dentro de la carcasa para hacer girar la turbina y el árbol. Un acelerómetro está fijado al adaptador para medir la vibración del conjunto completo. Normalmente, la admisión de aire a la turbina está controlado para permitir que el conjunto se acelere lentamente a través del intervalo de velocidades apropiado. De esta manera, el conjunto puede equilibrarse dinámicamente a diferentes velocidades.

Se han usado diversos procedimientos y dispositivos para montar y accionar el conjunto de núcleo del turbocompresor en un banco de equilibrado de núcleo a alta velocidad.

Tales dispositivos incluyen, por ejemplo, un bloque de montaje de caucho u otro material elástico que aísla el conjunto del bastidor de la máquina. Una desventaja principal con el montaje elástico de este tipo es que el bloque de montaje tiene grados de libertad en todas las direcciones y no gestiona apropiadamente el soporte elástico para el conjunto.

Otra técnica es montar el conjunto en un banco que comprende un par de ballestas separadas montadas en una base rígida de manera que todo el conjunto sea capaz de vibración oscilatoria en un solo plano transversalmente a través de los resortes. Sin embargo, la entrada de aire normalmente está dispuesta en un lado de la máquina con el conjunto de tubo de boquilla pasando entre las ballestas para transmitir el aire al conjunto de núcleo montado en un lado opuesto. Una desventaja con esta disposición es que el conjunto de tubo de boquilla puede introducir una resonancia indeseable dando como resultado una medición imprecisa de la vibración de desequilibrio verdadera del conjunto de núcleo.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un aparato para medir el desequilibrio rotacional de un conjunto de núcleo de turbocompresor en el que se eviten sustancialmente las desventajas mencionadas anteriormente.

El documento WO 91/14930 A1 desvela un aparato para medir el desequilibrio rotacional de un conjunto de núcleo de turbocompresor que comprende un bastidor de base, medios de soporte para montar un conjunto de núcleo rotacional en el mismo, medios de suministro de aire para accionar rotacionalmente una turbina del conjunto de núcleo, y un dispositivo para medir la vibración oscilatoria transversal del conjunto de núcleo durante la rotación. El medio de soporte comprende una carcasa anular rígida montada entre medios resilientes separados fijados al bastidor de base de manera que consiguen un grado de movimiento de la carcasa anular rígida en un plano transversal al eje rotacional del conjunto de núcleo.

La presente invención, sin embargo, proporciona un aparato mejorado como se especifica en la reivindicación 1.

Preferentemente, los medios resilientes separados comprenden un par de ballestas fijadas respectivamente en dos localizaciones opuestas al bastidor de base de manera que están localizadas una a cada lado del eje rotacional del conjunto de núcleo.

Los medios de soporte pueden estar fijados a, y entre, las ballestas.

La entrada de aire en la primera parte puede ser bidireccional de manera que posibilita que el aire se dirija alrededor de dicha voluta en la que cualquier dirección rotacional está determinada por la configuración de la voluta, de manera que se posibilita en la rotación direccional selectiva de un conjunto de núcleo.

La voluta puede estar configurada para ocluir un paso de la entrada de aire bidireccional de la primera parte mientras pone al descubierto la otra para recibir el aire de accionamiento desde la misma.

La voluta puede estar configurada para suministrar aire de accionamiento preferentemente a una parte de diámetro reducido de la turbina de un conjunto de núcleo.

El dispositivo para medir la vibración transversal del conjunto de núcleo puede ser un acelerómetro montado sobre la primera parte de los medios de soporte.

El bastidor de base puede comprender una carcasa de escape de aire anular conectada de forma coaxial y hermética con los medios de soporte mientras que permite dicho grado de movimiento relativo de los mismos.

Pueden proporcionarse medios de sujeción sobre los medios de soporte para una fijación y retirada instantáneas del conjunto de núcleo de turbocompresor.

Una realización de la invención se describirá ahora, a modo de ejemplo únicamente, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 ilustra esquemáticamente una forma convencional del aparato para medir el desequilibrio rotacional del conjunto de núcleo de turbocompresor;

La Figura 2 muestra una forma convencional adicional del aparato para este fin;

La Figura 3 es una ilustración esquemática de una forma de tal aparato fabricado de acuerdo con la invención;

La Figura 4 es una vista en perspectiva del aparato ilustrado esquemáticamente en la Figura 3;

La Figura 5 es una vista despiezada de las partes de un aparato ilustrado en la Figura 4;

La Figura 6 es un primer alzado en sección transversal visto en una dirección axial de una parte del aparato de la Figura 4;

La Figura 7 es un alzado en sección transversal similar de otra parte del aparato ilustrado en la Figura 4; y

La Figura 8 es un alzado en sección transversal adicional del aparato ilustrado en la Figura 4.

Haciendo referencia a la Figura. 1, en una disposición convencional, una carcasa de turbina y voluta 10 combinada está montada sobre un bastidor 11 de base rígido y fijo mediante un bloque 12 de suspensión de caucho. Un acelerómetro 13 se proporciona para medir la vibración oscilatoria desde la carcasa de la turbina a la que se suministra aire a través de la entrada 14 para accionar la turbina.

Como se ha mencionado previamente, la desventaja de este procedimiento de montaje es que el bloque 12 de caucho es libre de oscilar en muchas direcciones y por lo tanto no proporciona una localización muy positiva para la carcasa 10 de la turbina.

Haciendo referencia ahora a la Figura 2, en una disposición convencional alternativa, la carcasa 10 de turbina está montada en una de un par de ballestas 15 separadas que se extienden desde la base 11 fija. De esta manera, la carcasa de la turbina consigue un grado de movimiento oscilatorio transversal a través de las ballestas. Sin embargo, en este caso, un conjunto 16 de tubo de boquilla conecta la entrada 14 de aire, a través de las ballestas, a la carcasa 10 de la turbina y el conjunto 16 puede vibrar por separado y de esta manera introducir resonancias indeseables que pueden dar como resultado una lectura imprecisa de la vibración de la carcasa de la turbina.

Haciendo referencia ahora a la Figura 3, y de acuerdo con la invención, se proporciona un bastidor 20 de base adaptado para montarlo de forma rígida al suelo de la sala de ensayo, con un par de ballestas 21 que... [Seguir leyendo]

1. Aparato para medir el desequilibrio rotacional de un conjunto (25; 38) de núcleo de turbocompresor, que comprende un bastidor (20, 30) de base, medios de soporte para montar el conjunto (25, 38) de núcleo rotacional en el mismo, medios de suministro de aire para accionar rotacionalmente una turbina del conjunto de núcleo, y un dispositivo (41) adaptado para medir la vibración oscilatoria transversal del conjunto de núcleo durante la rotación; comprendiendo los medios de soporte, una carcasa anular rígida (22; 31) adaptada para estar montada entre los medios resilientes (21; 33) separados que están fijados al bastidor (20, 30) de base, de manera que permitan un grado de movimiento de la carcasa anular rígida en un plano transversal al eje rotacional del conjunto (25; 38) de núcleo, caracterizado porque la carcasa anular rígida de los medios de soporte comprende dos partes co-axiales, estando la primera parte (23; 35) adaptada para ser fijada por los medios resilientes (21; 33) al bastidor (20, 30) de base y por tener un paso (27, 40) de entrada de aire de accionamiento en comunicación con una cámara (42) anular interna, siendo la segunda parte (24; 36) un adaptador fijado de forma extraíble a la primera parte y que contiene una voluta (46) a través de la cual se alimenta aire para accionar el conjunto de núcleo, voluta (46) que, cuando las dos partes están fijadas conjuntamente, se extiende en la cámara (42) anular de la primera parte (23; 35) para recibir el aire de accionamiento desde dicha entrada (27, 40) de aire.

2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los medios resilientes (31; 33) separados comprenden un par de ballestas fijadas respectivamente en dos localizaciones opuestas al bastidor (20, 30) de base de manera que están localizadas a cada lado del eje rotacional del conjunto (25; 38) de núcleo.

3. Aparato de acuerdo con la reivindicación 2, en el que los medios de soporte están fijados a y entre las ballestas (21; 33) .

4. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la entrada (27, 40) de aire en la primera parte (23; 35) es bidireccional de manera que posibilita que el aire sea dirigido alrededor de dicha voluta (46) en cualquier dirección rotacional es determinada por la configuración de la voluta, de manera que posibilite la rotación direccional selectiva de un conjunto de núcleo.

5. Aparato de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la voluta (46) está configurada para ocluir un paso (43, 44) de la entrada (40) de aire bidireccional de la primera parte (35) , mientras que pone al descubierto el otro para recibir el aire de accionamiento desde la misma.

6. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la voluta (46) está configurada para suministrar aire de activación preferentemente a una parte de diámetro reducido de la turbina de un conjunto de núcleo.

7. aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo para medir la vibración transversal del conjunto de núcleo es un acelerómetro (41) montado en los medios de soporte.

8. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el bastidor de base comprende una carcasa (31) de escape de aire anular conectada de forma coaxial y hermética con los medios de soporte mientras que permite dicho grado de movimiento relativo de la misma.

9. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye medios de sujeción sobre los medios de soporte para la fijación y retirada fácil de un conjunto de núcleo de turbocompresor.