BR102012021685A2 - Unidade de fuso - Google Patents

Abstract

Unidade de fuso. [objeto] facilitar a substituição de um mancal. [solução] estão incluídos um gabinete 2, um eixo principal 3 disposto no gabinete 2 e incluindo um disco de pressão 3a; um mancal de impulso radial 30 integralmente incluindo uma porção de mancal radial 30a e uma porção de mancal de impulso 30b, a porção de mancal radial 30a suportando o eixo principal 3 em uma direção radial sem contato, a porção do mancal de impulso 30b suportando o disco de pressão 3a em uma direção axial sem contato; um parafuso de fixação 50 que se estende através da porção de mancal de impulso 30b em uma direção axial do eixo principal 3 e que fixa o mancal de impulso radial 30 ao gabinete 2, e um motor 4, incluindo um rotor 4a disposto sobre o eixo principal 3 e um estator 4b disposto sobre um lado periférico interior do gabinete 2, de modo a ficar voltado para o rotor 4a.

Description

“UNIDADE DE FUSO” Campo técnico A presente modalidade se refere a uma unidade de fuso que suporta um eixo prin- cipal sem contato.

Estado anterior da técnica A PTL 1 descreve um fuso de mancai aerostático que inclui um eixo principal dis- posto em um gabinete; dois mancais radiais aerostáticos que suportam o eixo principal na direção radial do eixo principal, e um mancai de impulso aerostático que suporta o eixo prin- cipal na direção de impulso do eixo principal, o mancai de impulso aerostático tendo duas superfícies voltadas uma para a outra e sendo dispostas de modo a alternar um espaçador disposto na direção radial de um disco de pressão que está disposto numa porção do lado de carga do eixo principal.

Lista de referência Literatura de patente PTL 1 Publicação de pedido de patente japonesa não examinada N° 2006-132560.

Resumo da invenção Problema técnico Um mancai de uma unidade de fuso pode, às vezes, precisar de remoção e substi- tuição. No entanto, no caso da tecnologia relacionada descrita acima, a substituição de um mancai não tem sido especificamente considerada. A presente invenção, que foi desenvolvida em consideração a tal problema, fornece um fuso que permite que um mancai seja facilmente substituído.

Solução para o problema Para resolver o problema descrito acima, de acordo com um aspecto da presente invenção, um fuso inclui um gabinete, um eixo principal disposto no gabinete e incluindo um disco axial; um mancai integralmente incluindo uma porção de mancai radial e uma porção de mancai de impulso, a porção de mancai radial suportando o eixo principal em uma dire- ção radial sem contato, a porção de mancai de impulso suportando o disco de pressão em uma direção de impulso sem contato; um parafuso de fixação que se estende através da porção do mancai de impulso em uma direção axial do eixo principal e que fixa o mancai ao gabinete, e um motor que inclui um rotor disposto sobre o eixo principal e um estator dispos- to sobre um lado periférico interior do gabinete, de modo a ficar voltado para o rotor.

Efeitos vantajosos da invenção Com a presente invenção, um mancai pode ser facilmente substituído.

Breve descrição dos desenhos A Fig. 1 é uma vista em corte longitudinal ilustrando a estrutura geral de um fuso, de acordo com uma configuração. A Fig. 2 é uma vista em corte longitudinal ilustrando a estrutura geral de um fuso, de acordo com uma configuração. A Fig. 3 ilustra um processo de substituição de um mancai.

Descrição das configurações Deste ponto em diante, uma configuração será descrita com referência aos dese- nhos.

Estrutura geral do fuso Primeiramente, com referência às Figs. 1 e 2, será descrita a estrutura geral de um fuso. As Figs. 1 e 2 são vistas em corte longitudinal do fuso visto de diferentes ângulos.

Daqui em diante, o lado direito nas Figs. 1 e 2 será referido como o lado de carga e o lado esquerdo será referido como o lado sem carga.

Conforme ilustrado nas Figs. 1 e 2, um fuso 1, de acordo com a presente configura- ção, inclui um gabinete 2 que tem uma forma cilíndrica, um eixo principal 3 disposto no ga- binete 2 e incluindo um disco de pressão 3a em uma porção do lado de carga do mesmo, e um motor 4 disposto em uma porção do lado anti-carga da unidade de fuso 1. O motor 4 inclui um rotor 4a disposto sobre o lado sem carga do eixo principal 3 e um estator 4b dis- posto sobre o lado periférico interior do gabinete 2 com uma luva 5 entre eles, de modo a ficar voltado para o rotor 4a. Uma placa traseira 6 tendo um orifício de drenagem 6a está disposta sobre o lado sem carga do gabinete 2. O fuso 1 inclui um mancai radial 10, um mancai de impulso 20, e um mancai de im- pulso radial 30. O mancai radial 10 está disposto em uma porção do lado sem carga e su- porta o eixo principal 3 na direção radial sem contato. O mancai de impulso 20 está dispos- to em uma porção do lado de carga e suporta o disco de pressão 3a do eixo principal 3 na direção de impulso sem contato. O mancai de impulso radial 30 está disposto entre o man- cai radial 10 e o mancai de impulso 20, na direção axial do eixo principal 3 e suporta o eixo principal 3 na direção radial e de impulso sem contato. O mancai de impulso radial 30 inclui integralmente uma porção de mancai radial 30A e uma porção de mancai de impulso 30B.

A porção de mancai radial 30A suporta o eixo principal 3 na direção radial sem contato. A porção de mancai de impulso 30B suporta o disco de pressão 3a na direção de impulso sem contato. O mancai de impulso radial 30 corresponde a um exemplo de um mancai descrito nas reivindicações, e o mancai de impulso 20 corresponde a um exemplo de um mancai de impulso do lado da carga.

Os mancais 10, 20 e 30 são mancais fluidos que suportam o eixo principal 3 ejetan- do um fluido e formando uma película de fluido entre os mancais 10, 20 e 30 e o eixo princi- pal 3 e o disco de pressão 3a. Na presente configuração, será descrito um exemplo da utili- zação de ar comprimido como fluido. Entretanto, o fluido não é limitado a ar comprimido, podendo ser usado outro fluido, tal como água a alta pressão ou óleo a alta pressão.

Como ilustrado na Fig. 1, o gabinete 2 inclui uma passagem de entrada de ar 7 através do qual o ar comprimido é fornecido aos mancais 10, 20 e 30, e uma passagem de saída de ar 8, através da qual o ar é descarregado para o exterior. A passagem de entrada de ar 7 e a passagem de saída de ar 8 são cada uma dispostas em uma posição apropriada (uma ou mais posições) na direção circunferencial do gabinete 2. No exemplo ilustrado na Fig. 1, a passagem de entrada de ar 7 e a passagem de saída de ar 8 estão dispostas na direção circunferencial de modo a ficarem voltadas uma para a outra. A passagem de en- trada de ar 7 corresponde a um exemplo de uma primeira trajetória de entrada descrita nas reivindicações.

Estrutura do mancai radial A seguir, será descrita a estrutura do mancai radial 10. O mancai radial 10 é mon- tado na periferia interior do gabinete 2. O mancai radial 10 inclui um corpo de mancai 11 e uma luva de mancai radial 12. A luva de mancai radial 12 é fixada na periferia interior do corpo do mancai 11 com um adesivo ou similar, de modo a ficar voltada para a superfície do eixo principal 3. O corpo do mancai 11 é fabricado de um material que tem uma elevada rigidez (tal como aço inoxidável). A luva do mancai radial 12 é feita de um material com uma boa propriedade autolubrificante (tal como carbono). O corpo do mancai 11 inclui passa- gens de entrada de ar 13a e 13b que são conectadas à passagem de entrada de ar 7. A luva de mancai radial 12 inclui bocais de entrada de ar 14a e 14b que são, respectivamente, conectados às passagens de entrada de ar 13a e 13b e que ejetam o ar comprimido em direção à superfície do eixo principal 3. As passagens de entrada de ar 13 e os bocais de entrada de ar 14 estão dispostos numa pluralidade de posições na direção circunferencial.

No exemplo ilustrado na Fig. 1, as passagens de entrada de ar 13 e os bocais de entrada de ar 14 estão dispostos em duas posições na direção axial. No entanto, eles podem ser dis- postos em uma posição ou em três ou mais posições na direção axial.

Um canal refrigerante 15, através do qual um líquido refrigerante é circulado, é for- mada no corpo do mancai 11 do mancai radial 10 substancialmente no centro do corpo do mancai 11 na direção axial. O canal refrigerante 15 é um sulco rebaixado formado na super- fície periférica exterior do corpo do mancai 11 e que está ligado a um canal refrigerante(não mostrado) formado no gabinete 2. O canal refrigerante (não mostrado) do gabinete 2 corres- ponde a um exemplo de um primeiro canal refrigerante descrito nas reivindicações.

As ranhuras 16 para os anéis em O são formadas na superfície periférica exterior do corpo do mancai 11 do mancai radial 10, em quatro posições na direção axial. Os anéis em O 51 são encaixados nas ranhuras 16. As ranhuras 16 e os anéis em O 51 estão locali- zados nas seguintes quatro posições: uma posição mais afastada em direção ao lado de carga da passagem de entrada de ar 13a do lado de carga, numa posição entre a passagem de entrada de ar 13a e o canal refrigerante 15, uma posição entre o canal refrigerante 15 e a passagem de entrada de ar 13b, e uma posição mais distante para o lado sem carga da passagem de entrada de ar 13b no lado sem carga. A vedação de anéis em O 51 do canal refrigerante 15 e as porções de conexão entre a passagem de entrada de ar 7 e as passa- gens de entrada de ar 13a e 13b em uma superfície de articulação entre o gabinete 2 e o mancai radial 10.

Estrutura do mancai de impulso radial A seguir, será descrita a estrutura do mancai de impulso radial 30. A porção de mancai radial 30A do mancai de impulso radial 30 é fixada na periferia interior do gabinete 2, e a porção de mancai de impulso 30B do mancai de impulso radial 30 é fixada ao lado da carga do gabinete 2. O mancai de impulso radial 30 inclui um corpo de mancai 31, uma luva de mancai radial 32, e uma luva de mancai de impulso 33. O corpo de mancai 31, o qual é substancialmente em forma de L em vista em corte longitudinal, se estende através da por- ção de mancai radial 30A e da porção de mancai de impulso 30B. A luva de mancai radial 32 é fixada à periferia interior do corpo de mancai 31 na porção do mancai radial 30A com um adesivo ou semelhante, de modo a ficar voltada para a superfície do eixo principal 3. A luva do mancai de impulso 33, a qual é substancialmente em forma de L em vista em corte longitudinal, é fixada à periferia interior do corpo do mancai 31 na porção do mancai de im- pulso 30B com um adesivo ou semelhante, de modo a ficar voltada para as superfícies do eixo principal 3 e do disco de pressão 3a. Como no caso do mancai radial 10, o corpo do mancai 31 é feito de um material que tem uma elevada rigidez (tal como um aço inoxidável) e a luva do mancai radial 32 e a luva de mancai de impulso 33 são feitos de um material que tem uma boa propriedade autolubrificante (como o carvão).

As passagens de entrada de ar 34a e 34b são formadas no corpo do mancai 31 na porção de mancai radial 30A de modo a serem conectadas à fonte de passagem de ar 7.

Dois orifícios de entrada de ar 35a e 35b são formados na luva de mancai radial 32, de mo- do a serem, respectivamente, ligados às passagens de entrada de ar 34a e 34b. Os bocais de entrada de ar 35a e 35b ejetam ar comprimido na direção da superfície do eixo principal 3. Uma passagem de entrada de ar 34c é formada no corpo de mancai 31 na porção de mancai de impulso 30B, de modo a ser conectada à passagem de fornecimento de ar 7. Um bocal de entrada de ar 35c é formado na luva do mancai de impulso 33, de modo a ser liga- do à passagem de entrada de ar 34c. O bocal de entrada de ar 35c ejeta ar comprimido na superfície do disco de pressão 3a. As passagens de entrada de ar 34 e os bocais de entra- da de ar 35 estão dispostos em uma pluralidade de posições na direção circunferencial. No exemplo ilustrado na Fig. 1, as passagens de entrada de ar 34 e os bocais de entrada de ar 35 estão dispostos na porção do mancai radial 30A em duas posições na direção axial. No entanto, podem ser dispostos na porção de mancai radial 30A em uma posição ou em três ou mais posições na direção axial. O bocal de entrada de ar 35c está disposto na porção de mancai de impulso 30B em uma posição na direção radial. No entanto, pode ser disposto na porção de mancai de impulso 30B em duas ou mais posições. A passagem de entrada de ar 34c corresponde a um exemplo de uma segunda trajetória de entrada descrita nas reivindicações.

Um canal refrigerante 36, através do qual um líquido refrigerante é circulado, é for- mado no corpo de mancai 31 na porção de mancai radial 30A. O canal refrigerante 36 é um sulco rebaixado formado na superfície periférica exterior do corpo de mancai 31 e que está ligado a um canal de líquido refrigerante (não mostrado) formado no gabinete 2. Os sulcos 37 para anéis em O são formados na superfície periférica exterior da porção de mancai ra- dial 30A do corpo do mancai 31 em quatro posições na direção axial. Os anéis em O 52 são encaixados nos sulcos 37. A relação posicionai entre os sulcos 37 e os anéis em O 52 é a mesma que a do mancai radial 10 descrito acima. A vedação de anéis em O 52 do canal refrigerante 36 e as porções de conexão entre a fonte de entrada de ar 7 e as fontes de en- trada de ar 34a e 34b em uma superfície de articulação entre o gabinete 2 e o mancai de impulso radial 30. O canal refrigerante 36 corresponde a um exemplo de um segundo canal refrigerante descrito nas reivindicações.

Uma passagem de saída de ar 38 é formada na porção de mancai de impulso 30B do corpo do mancai 31, de modo a ser conectada à passagem de saída de ar 8. A passa- gem de saída de ar 38 está disposta numa posição apropriada (uma ou mais posições) na direção circunferencial do corpo do mancai 31. No exemplo ilustrado na Fig. 1, a passagem de entrada de ar 34c e a passagem de saída de ar 38 estão dispostas na direção circunfe- rencial voltadas uma para a outra.

Uma cavidade 54 para um anel em O 53 é formada em uma superfície 2a no lado da carga do gabinete 2. O anel em O 53 veda uma porção de conexão entre a passagem de entrada de ar 7 e a passagem de entrada de ar 34c em uma superfície de articulação entre o gabinete 2 e a porção do mancai de impulso 30B. Da mesma forma, uma cavidade 56 para um anel em O 55 é formada na superfície 2a no lado de carga do gabinete 2. O anel em O 55 veda a porção de conexão entre a passagem de saída de ar 8 e a passagem de saída de ar 38. A cavidade 54 corresponde a um exemplo de uma primeira cavidade descri- ta nas reivindicações.

Como ilustrado na Fig. 2, furos de passagem 39 são formados na porção do mancai de impulso 30B em uma pluralidade de posições na direção circunferencial. Uma pluralida- de de parafusos de fixação 50 se estende através dos furos de passagem 39 na direção axial do eixo principal 3 e são aparafusados nos orifícios de parafusos (não mostrados) no gabinete 2 e, assim, o mancai de impulso radial 30 é fixado ao gabinete 2.

Estrutura do espaçador A seguir, será descrita a estrutura de um espaçador 40. O espaçador 40 está dis- posto sobre o lado de carga da porção do mancai de impulso 30B do mancai de impulso radial 30. Como ilustrado na Fig. 2, furos de passagem 41 para os parafusos de fixação 50 são formados no espaçador 40 em uma pluralidade de posições (correspondentes aos furos de passagem 39) na direção circunferencial. O espaçador 40 está disposto sobre o lado exterior periférico do disco de pressão 3a ao ser fixado ao lado de carga da porção do man- cai de impulso 30B com os parafusos de fixação 50, que se estendem através dos furos de passagem 41. Como ilustrado na Fig. 1, o espaçador 40 inclui uma passagem de entrada de ar 42, que está ligada à passagem de entrada de ar 34c da porção do mancai de impulso 30B e que se estende através do espaçador 40 na direção axial. O espaçador 40 inclui uma passagem de saída de ar 43, que está ligada à passagem de saída de ar 38 da porção de mancai de impulso 30B. Uma extremidade da passagem de saída de ar 43 tem uma abertu- ra em uma superfície periférica interna 40a que está voltada para o disco de pressão 3a. No exemplo ilustrado na Fig. 1, a passagem de entrada de ar 42 e a passagem de saída de ar 43 estão dispostas na direção circunferencial, de modo a ficarem voltadas uma para a outra. A passagem de entrada de ar 42 corresponde a um exemplo de uma terceira trajetória de entrada descrita nas reivindicações.

Uma cavidade 58 para um anel em O 57 é formado em uma superfície 30b do lado de carga da porção do mancai de impulso 30B. O anel em O 57 veda a porção de conexão entre a passagem de entrada de ar 34c e a passagem de entrada de ar 42 em uma superfí- cie de articulação entre a porção do mancai de impulso 30B e os espaçadores 40. Da mes- ma forma, uma cavidade 60 para um anel em O 59 é formado na superfície 30b do lado de carga da porção do mancai de impulso 30B. O anel em O 59 veda a porção de conexão da passagem de saída de ar 38 e a passagem de saída de ar 43 em uma superfície de articula- ção entre a porção de mancai de impulso 30B e o espaçadores 40. A cavidade 58 corres- ponde a um exemplo de uma segunda cavidade descrita nas reivindicações.

Estrutura do mancai de impulso Em seguida, será descrita a estrutura do mancai de impulso 20. O mancai de im- pulso 20 está disposto no lado de carga do espaçador 40. Como ilustrado na Fig. 2, furos de passagem 21 para os parafusos de fixação 50 são formados no mancai de impulso 20 em uma pluralidade de posições (correspondentes aos furos de passagem 41) na direção cir- cunferencial. O mancai de impulso 20 está disposto de modo a ficar voltado para a porção do mancai de impulso 30B com o disco de pressão 3a entre eles, sendo fixados ao lado de carga do espaçador 40 com os parafusos de fixação 50, que se estendem através dos furos de passagem 21. O mancai de impulso 20 inclui um corpo de mancai 22 e uma luva de mancai de impulso 23. A luva de mancai de impulso 23, a qual é substancialmente em forma de L em vista em corte longitudinal, é fixada na periferia interior do corpo do mancai 22 com um ade- sivo ou similar, de modo a ficar voltada para as superfícies do eixo principal 3 e do disco de pressão 3a. Como nos casos do mancai radial 10 e do mancai de impulso radial 30, o corpo do mancai 22 é feito de um material que tem uma elevada rigidez (tal como aço inoxidável) e a luva do mancai de impulso 23 é feita de um material que tem uma boa propriedade autolu- brificante (como o carbono).

Como ilustrado na Fig. 1, uma passagem de entrada de ar 24 é formada no corpo do mancai 22 de modo a ser ligada à passagem de entrada de ar 42 do espaçador 40. Um bocal de entrada de ar 25 é formado na luva do mancai de impulso 23, de modo a ficar co- nectado à passagem de entrada de ar 24, e o bocal de entrada de ar 25 ejeta o ar compri- mido para a superfície do disco de pressão 3a. As passagens de entrada de ar 24 e o bocal de entrada de ar 25 estão dispostos numa pluralidade de posições na direção circunferenci- al. No exemplo ilustrado na Fig. 1, o bocal de entrada de ar 25 é formado em uma posição no sentido radial. No entanto, o bocal de entrada de ar 25 pode ser formado em duas ou mais posições. A passagem de entrada de ar 24 corresponde a um exemplo de uma quarta trajetória de entrada descrita nas reivindicações.

Uma cavidade 62 para um anel em O 61 é formada em uma superfície 40b do lado de carga do espaçador 40. O anel em 0 61 veda uma porção de conexão entre a passagem de entrada de ar 42 e a passagem de entrada de ar 24 em uma superfície de articulação entre o espaçador 40 e o mancai de impulso 20. A cavidade 62 corresponde a um exemplo de uma terceira cavidade descrita nas reivindicações.

Funcionamento da unidade de fuso A seguir, será descrito o funcionamento da unidade de fuso 1. Quando o ar com- primido é fornecido à passagem de entrada de ar 7 da unidade de fuso 1, o ar comprimido passa através dos bocais de entrada de ar 14a e 14b, flui para uma lacuna do mancai entre o eixo principal 3 e o mancai radial 10 e forma uma película de gás. O ar comprimido passa também através dos bocais de entrada de ar 35a e 35b, flui para uma lacuna do mancai en- tre o eixo principal 3 e a porção do mancai radial 30A do mancai de impulso radial 30 e for- ma uma película de gás. O ar comprimido também passa através do bocal de entrada de ar 35c, flui para uma lacuna do mancai entre a porção do mancai de impulso 30B e o disco de pressão 3a, e forma uma película de gás. Além disso, o ar comprimido passa através do bocal de entrada de ar 25, flui para uma lacuna do mancai entre o mancai de impulso 20 e o disco de pressão 3a e forma uma película de gás. Como resultado, o eixo principal 3 é su- portado na direção radial e na direção de impulso sem contato. Assim, o eixo principal 3 é rodado pelo motor 4, enquanto está sendo suportado pelos mancais 10, 20 e 30 sem conta- to. O ar comprimido fornecido para os mancais 10, 20 e 30 é descarregado para o ex- terior ao longo das trajetórias descritas abaixo. Conforme ilustrado na Fig. 1, uma parte do ar fornecido para o mancai de impulso 20 é expelido para o exterior através de uma lacuna de saída 71 no lado de carga. Uma parte do ar fornecido à porção do mancai de impulso 30B do mancai de impulso radial 30 passa através de uma trajetória de saída de ar 72 e pelas passagens de saída de ar 43, 38 e 8, e flui para dentro de uma trajetória de saída de ar 73. Uma parte do ar fornecido à porção do mancai radial 30A passa através de uma traje- tória de saída de ar 74 e pela passagem de saída de ar 8, e flui para dentro da trajetória de saída de ar 73. Uma parte do ar fornecido ao mancai radial 10 flui diretamente para dentro da trajetória de saída de ar 73. Quando o ar que fluiu para a trajetória de saída de ar 73 des- ta forma passa através de uma fenda magnética 75 entre o rotor 4a e 4b o estator do motor 4, o calor gerado pelo estator 4b é resfriado devido à transferência de calor por convecção forçada e o calor é dissipado para o exterior do gabinete 2 através do orifício de drenagem 6a.

Além da trajetória de dissipação de calor através da lacuna magnética 75, o calor gerado pelo estator 4b é dissipado através das seguintes duas trajetórias. Em primeiro lu- gar, o calor gerado pelo estator 4b é transferido para o gabinete 2 através da luva 5 e é dis- sipado para o ar a partir da superfície periférica exterior do gabinete 2. Em segundo lugar, o calor gerado pelo estator 4b é radiativamente transferido através da lacuna magnética 75 para o eixo principal 3, e o calor é dissipado através do eixo principal 3. O calor transferido para o eixo principal 3 é difundido ao longo do eixo principal 3. Então, o calor é dissipado diretamente para o ar a partir das superfícies de extremidade do eixo principal 3; é transferi- do para o ar comprimido que é ejetado para as superfícies do eixo principal 3 e do disco de pressão 3a a partir dos mancais 10, 20 e 30; ou é transferido para os mancais 10, 20 e 30 através das lacunas dos mancais e dissipado para o ar diretamente ou através do gabinete 2 e similares.

Processo de substituição dos mancais A seguir, com referência à Fig. 3, será descrito um processo de substituição de um mancai. Na unidade de fuso 1, que suporta o eixo principal 3 sem contato, o eixo principal 3 contata os mancais 10, 20 e 30 quando o controle de fluxo do eixo principal 3 é desativado devido a uma falha de energia ou similares, ou quando a unidade de fuso 1 é desligada, pois podem ocorrer danos aos mancais 10, 20 e 30. Em particular, o mancai de impulso 20 e o mancai de impulso radial 30, que estão dispostos no lado de carga, têm mais probabilidade de contatar o eixo principal 3 do que o mancai radial 10, no lado sem carga, de modo que o mancai de impulso 20 e o mancai de impulso radial 30 geralmente precisam ser substituídos com mais frequência. Portanto, um processo de substituição do mancai de impulso 20 e do mancai de impulso radial 30 será descrito na presente invenção. O processo ilustrado na Fig. 3 é um exemplo de substituição de mancais enquanto a unidade de fuso 1 é colocada de modo que o seu lado de carga fique voltado para cima para facilitar a operação. Em primeiro lugar, como ilustrado na Fig. 3 (a), todos os parafusos de fixação 50 são soltos e removido da unidade de fuso 1. Em seguida, como ilustrado na Fig. 3 (b), o mancai de impulso 20 e o espaçador 40 são removidos para cima nesta ordem.

Em seguida, como ilustrado na Fig. 3 (C), o eixo principal 3 é puxado para fora e para cima e removido do gabinete 2. Subsequentemente, como ilustrado na Fig. 3 (d), o mancai de impulso radial 30 é puxado para fora e para cima e removido do gabinete 2. A porção do mancai radial 30A do mancai de impulso radial 30, que havia sido montado na periferia inte- rior do gabinete 2, pode ser puxado para fora do gabinete 2, por exemplo, pela formação antecipada de furos de parafuso (não mostrados) em várias posições na direção circunfe- rencial da porção do mancai de impulso 30B, aparafusando os parafusos (não mostrados) nos furos de parafusos, de modo que os parafusos entrem em contato com a superfície 2a no lado da carga do gabinete 2, e, assim, movendo a porção do mancai de impulso 30B pa- ra longe da superfície 2a.

Após a remoção do mancai de impulso 20 e do mancai de impulso radial 30, que fo- ram removidos desta maneira, as luvas do mancai de impulso 23 e 33 e a luva do mancai radial 32 podem ser substituídas conforme necessário. Depois de substituir as luvas, o mancai de impulso radial 30, o eixo principal 3, o espaçador 40 e mancai de impulso 20 são conectados ao gabinete 2 no lado oposto ao descrito acima, e os parafusos de fixação 50 são apertados. Dessa forma, a substituição dos mancais é finalizada.

Efeitos vantajosos da invenção De acordo com a configuração descrita acima, a unidade de fuso 1 inclui o mancai de impulso radial 30 integralmente incluindo a porção do mancai radial 30A e a porção do mancai de impulso 30B. A porção do mancai radial 30A suporta o eixo principal 3 na dire- ção radial sem contato, e a porção do mancai de impulso 30B suporta o disco de pressão 3a na direção de impulso sem contato. Uma vez que mancai radial e o mancai de impulso são integrados em um único mancai, o mancai radial e o mancai de impulso podem ser simulta- neamente removidos ou ligados, de modo que o mancai pode ser facilmente substituído.

Em particular, uma vez que o mancai radial e o mancai de impulso são integrados em um único mancai no lado de carga, para a qual frequência de substituição é elevada, uma maior vantagem é obtida.

Na presente configuração, o mancai de impulso radial 30 é fixado ao gabinete 2 com os parafusos de fixação 50, que se estendem através da porção do mancai de impulso 30B na direção axial do eixo principal 3. Assim, a seguinte vantagem pode ser obtida. Por exemplo, se for considerado que uma unidade de fuso inclui individualmente a porção do mancai radial 30A e a porção do mancai de impulso 30B, uma carga que atua sobre a por- ção do mancai radial 30A na direção radial é suportada apenas pelo gabinete 2, o qual está posicionado no lado periférico exterior da porção do mancai radial 30A. Em contraste, com a presente configuração, uma vez que a porção do mancai radial 30A e a porção do mancai de impulso 30B são integradas em um único mancai, e o mancai é fixado ao gabinete 2 com os parafusos de fixação 50, que se estendem através da porção do mancai de impulso 30B, uma carga que atua sobre a porção do mancai radial 30A na direção radial pode ser recebi- da, não só pelo gabinete 2, mas também pelos parafusos de fixação 50. Assim, a capacida- de d carga do mancai na direção radial é aumentada, e, assim, a durabilidade e a segurança da unidade de fuso 1 podem ser aperfeiçoadas. É necessário dispor a porção do mancai radial 30A e a porção do mancai de impul- so 30B, de modo que fiquem perpendicular um ao outro. Uma vez que a porção do mancai radial 30A e a porção do mancai de impulso 30B são integradas em um único membro, elas podem ser simultaneamente maquinadas e a precisão de perpendicularidade pode ser fa- cilmente obtida. Portanto, a confiabilidade da unidade de fuso 1 ainda pode ser aperfeiçoa- da.

Com a presente configuração, em particular, as luvas 12, 23, 32 e 33 são dispostas no lado periférico interior dos corpos dos mancais 11, 22 e 31 dos mancais 10, 20 e 30, de modo a ficarem voltadas para o eixo principal 3 e o disco de pressão 3a. Assim, ao substitu- ir os mancais 10, 20 e 30, é suficiente que apenas aquelas luvas que foram danificadas de- vido ao contato com o eixo principal 3 ou com o disco de pressão 3a precisem ser substituí- das, de modo que o custo de substituição é menor do que se forem substituídos a totalidade dos mancais. Em particular, o mancai de impulso radial 30 inclui duas luvas, isto é, a luva do mancai radial 32 e a luva do mancai de impulso 33. Assim, quando apenas uma das por- ções do mancai radial 30A e da porção do mancai de impulso 30B tiverem sido danificadas, é suficiente que apenas a luva da parte danificada seja substituída, de modo que o custo de substituição pode ser ainda mais reduzido em comparação com a substituição de todas as luvas. Como resultado, o mancai pode ser facilmente substituído, minimizando o custo de substituição.

Conforme descrito acima, o calor gerado pelo estator 4b é transferido para o gabi- nete 2 e para o eixo principal 3 através da lacuna magnética 75. Além disso, o ar comprimi- do que fluiu em lacunas estreitas entre o eixo principal 3 e o mancai radial 10 e o mancai de impulso radial 30 gera calor devido à rotação do eixo principal 3. O calor gerado pelo ar comprimido é transferido para os mancais 10 e 30 e para o eixo principal 3. Com a presente configuração, em particular, o gabinete 2 inclui um canal de líquido refrigerante, e o mancai radial 10 e o mancai de impulso radial 30 respectivamente incluem os canais de refrigeração 15 e 36, que são conectados ao canal refrigerante do gabinete 2. Assim, não só o calor ge- rado pelo estator 4b e transferido para o gabinete 2 pode ser resfriado com líquido refrige- rante que é circulado através do canal de líquido refrigerante, mas também o calor gerado pelo ar comprimido e transferido para os mancais 10 e 30 e o calor transferido para os man- cais 10 e 30 através do eixo principal 3 pode ser resfriado com refrigerante que circula atra- vés dos canais de refrigeração 15 e 36. Além disso, o ar comprimido ejetado a partir dos bocais de entrada de ar 14a e 14b do mancai radial 10 e o ar comprimido ejetado dos bocais de entrada de ar 35a, 35b, e 35c do mancai de impulso radial 30 pode ser resfriado com o líquido refrigerante que flui através dos canais refrigerantes 15 e 36, de modo que os man- cais 10 e 30 e o eixo principal 3 podem ser eficientemente resfriados. Além disso, uma vez que o ar comprimido é resfriado, o calor gerado pelo estator 4b, que é posicionado em uma trajetória de saída de ar, pode ser eficientemente resfriado. Uma vez que a porção do man- cai radial 30A e a porção do mancai de impulso 30B são integradas em um único mancai, a porção do mancai de impulso 30B pode também ser resfriada devido à transferência de ca- lor através do canal refrigerante 36 da porção do mancai radial 30A. Como resultado, a tota- lidade do mancai pode ser mais eficientemente resfriada do que no caso em que estas por- ções de mancai são fornecidas como mancais individuais. Assim, a eficiência na refrigera- ção da unidade de fuso 1 pode ser aperfeiçoada.

Com a presente configuração, em particular, as cavidades 54, 58 e 62 para os anéis em O 53, 57 e 61 são, respectivamente, formadas na superfície 2a no lado da carga do gabinete 2, na superfície 30b do lado de carga da porção do mancai de impulso 30B, e na superfície 40b do lado de carga do espaçador 40. Os anéis em O 53, 57 e 61, respecti- vamente, vedam as porções de ligação das passagens de entrada de ar a uma superfície de articulação entre o gabinete 2 e a porção do mancai de impulso 30B, em uma superfície de articulação entre a porção do mancai de impulso 30B e o espaçador 40, e em uma superfí- cie de articulação entre o espaçador 40 e mancai de impulso 20. Assim, ao substituir os mancais, as cavidades 54, 58 e 62 são, respectivamente, posicionadas nos lados superiores do gabinete 2, na porção do mancai de impulso 30B, e no espaçador 40, de modo que os anéis em O 53, 57 e 61 possam ser facilmente removidos e anexados, evitando que os anéis em O anexos se soltem. As cavidades 56 e 60 para os anéis em O 55 e 59, os quais vedam as porções de conexão das passagens de saída de ar, têm a mesma estrutura e for- necem a mesma vantagem. Portanto, os mancais podem ser mais facilmente substituídos.

Com a presente configuração, em particular, as luvas 12, 23, 32 e 33 dos mancais 10, 20 e 30 são fabricadas de um material que tem uma boa propriedade autolubrificante, tal como o carbono, de modo que as luvas 12, 23, 32 e 33 são impedidas de emperrarem e serem danificadas quando em contato com o eixo principal 3. Além disso, os corpos dos mancais 11, 22 e 31 dos mancais 10, 20 e 30 são fabricados de um material que tem uma elevada rigidez, tal como um aço inoxidável, de modo que os mancais 10, 20 e 30 têm uma elevada rigidez.

Modificações A configuração não está limitada ao que está descrito acima e pode ser modificada de várias maneiras dentro do espírito e âmbito técnico da presente invenção.

Por exemplo, a configuração descrita acima inclui dois mancais radiais (o mancai radiai 10 e a porção do mancai radial 30A). No entanto, pode haver apenas um mancai ra- dial (apenas a porção do mancai radial 30A e sem o mancai radial 10) ou três ou mais man- cais radiais.

Na configuração acima descrita, o motor 4 está disposto sobre o lado sem carga.

No entanto, o motor 4 pode ser disposto numa posição intermédia na direção axial, tal como uma posição entre o mancai radial 10 e mancai de impulso radial 30.

Na configuração descrita acima, os mancais são mancais fluidos. No entanto, por exemplo, os mancais podem ser mancais magnéticos que suportam o eixo principal 3 sem contato por meio de uma força magnética.

Alternativamente, as estruturas descritas na configuração e as modificações podem ser utilizadas em combinações apropriadas. Embora não seja especificamente descrito na presente invenção, a configuração e as modificações podem ser alteradas de várias manei- ras, dentro do seu espírito e escopo.

Claims (6)

1. Uma unidade de fuso que compreende: um gabinete; um eixo principal disposto no gabinete e que inclui um disco de pressão; um mancai integralmente incluindo uma porção de mancai radial e uma porção de mancai de impulso, a porção de mancai radial suportando o eixo principal em uma direção radial sem contato, a porção de mancai de impulso suportando o disco de pressão em uma direção axial sem contato; um parafuso de fixação que se estende através da porção de mancai de impulso em uma direção axial do eixo principal e que fixa o mancai ao gabinete; e um motor, incluindo um rotor disposto sobre o eixo principal e um estator disposto sobre um lado periférico interior do gabinete, de forma a ficar voltado para o rotor.

2. Uma unidade de fuso, de acordo com a reivindicação 1, em que o mancai inclui um corpo de mancai que se estende através da porção de mancai radial e da por- ção de mancai de impulso, uma luva de mancai radial disposta sobre um lado periférico interior do corpo do mancai na porção do mancai radial, de modo a ficar voltada para a superfície do eixo princi- pal, uma luva de mancai de impulso disposta sobre um lado periférico interior do corpo do mancai na porção de mancai de impulso, de modo a ficar voltada para uma superfície do disco de pressão.

3. A unidade de fuso, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, em que o gabinete inclui um canal refrigerante através do qual um refrigerante é circulado, e em que o mancai inclui um canal refrigerante na porção de mancai radial, sendo que o segundo canal refri- gerante está conectado ao primeiro canal refrigerante.

4. A unidade de fuso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que o mancai é um mancai fluido que suporta o eixo principal e o disco de pres- são pela ejeção do fluido, em que o gabinete inclui uma primeira trajetória de entrada para fornecer o fluido ao mancai, em que a porção de mancai de impulso é fixada a um lado da carga do gabinete, com o parafuso de fixação e inclui uma segunda trajetória de entrada que é conectada à primeira trajetória de entrada, e em que uma primeira cavidade para um anel em O é formada em uma superfície no lado da carga do gabinete, o anel em O vedando uma porção de conexão entre a primeira trajetória de entrada e a segunda trajetória de entrada em uma superfície de articulação en- tre o gabinete e a porção de mancai de impulso.

5. A unidade de fuso, de acordo com a reivindicação 4, compreendendo ainda: um espaçador disposto sobre um lado exterior periférico do disco de pressão medi- ante a fixação a um lado da porção do mancai de impulso com o parafuso de fixação, o es- paçador incluindo uma terceira trajetória de entrada que está ligada à segunda trajetória de entrada; e um mancai de impulso do lado da carga disposto de modo a ficar voltado para a porção do mancai de impulso com o disco de pressão entre eles, mediante a fixação a um lado da carga do espaçador com o parafuso de fixação, o mancai de impulso do lado da carga incluindo uma quarta trajetória de entrada que é conectada à terceira trajetória de en- trada, em que a segunda cavidade de um anel em O é formada em uma superfície do lado de carga da porção de mancai de impulso, o anel em O vedando uma porção de conexão entre a segunda trajetória de entrada e a terceira trajetória de entrada em uma superfície de articulação entre a porção de mancai de impulso e o espaçador, e em que a terceira cavidade para um anel em O é formada em uma superfície no la- do de carga do espaçador, o anel em O vedando uma porção de conexão entre a terceira trajetória de entrada e a quarta trajetória de entrada em uma superfície de articulação entre o espaçador o mancai de impulso do lado de carga.

6. A unidade de fuso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, em que o corpo do mancai é feito de um aço inoxidável, e em que a luva de mancai radial e a luva de mancai de impulso são feitas de carbo- no.