ES2228919T3 - Sistema de cojinete dinamico de gas de un husillo motorizado con purga de aire. - Google Patents
Sistema de cojinete dinamico de gas de un husillo motorizado con purga de aire.Info
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Abstract
Sistema de cojinete dinámico de gas de un husillo motorizado, que comprende un árbol rotativo (2) que está montado sobre gas en una carcasa (3) en dirección radial y en dirección axial, estando presentes al menos un cojinete de gas radial (4) para el montaje radial a lo largo del árbol y al menos dos cojinetes de gas axiales (5, 6) para el montaje axial, caracterizado porque los dos cojinetes de gas axiales (5, 6) presentan perfiles de superficie diferentes (12) para generar un flujo del gas del cojinete en la dirección axial (14) del árbol (2) a fin de purgar el aire del sistema de cojinete.
Description
Sistema de cojinete dinámico de gas de un husillo
motorizado con purga de aire.
La invención se refiere a un sistema de cojinete
dinámico de gas de un husillo motorizado con las características
del preámbulo de la reivindicación 1.
Se conocen como estado de la técnica sistemas de
cojinetes dinámicos de gas de husillos motorizados en los que las
rendijas de aire de los cojinetes de gas radiales y axiales se
reducen de tamaño, al menos por sectores, al aumentar la duración
del funcionamiento, especialmente debido a abrasión y ensuciamiento.
De este modo, se aumenta la resistencia al arranque del sistema de
cojinete dinámico de gas y se reduce la estabilidad de marcha
sincrónica.
La invención se base en el problema de ofrecer un
sistema de cojinete dinámico de gas de un husillo motorizado en el
que no se presente una variación indeseada de las propiedades de
marcha de dicho sistema de cojinete de gas.
Este problema se resuelve con las
particularidades de la parte caracterizadora de la reivindicación 1
en combinación con las características del preámbulo. Formas de
ejecución ventajosas de la invención se describen en las
reivindicaciones subordinadas 2 a 15.
En el sistema de cojinete de gas según la
invención los al menos dos cojinetes de gas axiales poseen perfiles
de superficie diferentes para generar un flujo del gas del cojinete
en la dirección axial del árbol para purgar el aire de dicho
sistema de cojinete. Se genera así un flujo de gas del cojinete
dentro de la carcasa del sistema de cojinete de gas y en la rendija
de aire de los cojinetes radiales y axiales, con lo que se retiran
partículas extrañas indeseadas (por ejemplo, partículas de
ensuciamiento o abrasión) y se purga de aire y se limpia el sistema
de cojinete. Por tanto, se evita una variación indeseada de la
rendija de aire del sistema de cojinete, y este sistema de cojinete
puede ser hecho funcionar en forma ampliamente exenta de
mantenimiento debido a un barrido continuo con gas por efecto de la
limpieza permanente producida, con una elevada vida útil y una alta
precisión de marcha. Por perfil de superficie ha de entenderse una
configuración de la superficie con resaltos/depresiones dispuestos
por sectores, pudiendo ser producidos también estos últimos por
revestimientos correspondientes. Para poder aspirar y expulsar el
gas del cojinete, especialmente el aire del cojinete, la carcasa del
sistema de cojinete de gas posee al menos dos aberturas para la
entrada y la salida del flujo del gas del cojinete. Ventajosamente,
al menos una abertura está provista de un elemento de filtro para
evitar la aspiración de aire ambiente ensuciado.
El sistema de cojinete dinámico de gas según la
invención se refiere especialmente a un husillo motorizado con
rotación rápida, es decir, un husillo motorizado en el intervalo de
números de revoluciones a partir de aproximadamente 10.000
revoluciones/min hasta aproximadamente 200.000 revoluciones/min.
Por sistema de cojinete dinámico de gas ha de entenderse, en
contraposición al sistema de cojinete estático de gas, un sistema de
cojinete de gas autoportante sin alimentación externa de gas del
cojinete, especialmente aire comprimido.
En una forma de ejecución ventajosa los cojinetes
de gasa axiales están configurados como cojinetes axiales de
estrías en espiral que llevan diferentes perfiles de estrías en
espira en calidad de perfiles de superficie. Debido a los perfiles
de estrías en espiral diferentes se produce una diferencia de
presión al arrancar y girar un husillo motorizado entre los dos
cojinetes de gas axiales, de modo que se genera el flujo deseado
del gas del cojinete en la dirección axial del árbol. A este fin,
el aire del cojinete es aspirado a través de una abertura de
entrada de la carcasa y atraviesa esta carcasa y especialmente la
rendija de aire de los cojinetes de gas radiales y axiales, para
volver a salir seguidamente de la carcasa con las partículas
extrañas recogidas. El espacio interior de la carcasa y
especialmente la rendija de aire de los cojinetes de gas se
mantienen así libres de ensuciamiento por efecto de la limpieza y
el flujo del gas del cojinete.
En una forma de ejecución especialmente ventajosa
los dos cojinetes de gas axiales pueden estar formados por un
escalón del árbol, formando un primer lado del escalón del árbol el
primer cojinete de gas y formando el segundo lado del escalón del
árbol el segundo cojinete de gas. Este escalón del árbol está
provisto, en el primer lado, de una primera superficie con un primer
perfil de superficie y, en el otro lado (lado posterior), de una
segunda superficie con un segundo perfil de superficie. Según la
invención, están previstos perfiles de superficie diferentes, es
decir, distintos en cuanto a su posición y/o configuración, con lo
que, durante el funcionamiento del husillo motorizado, se origina
una diferencia de presión entre las dos superficies y, por tanto,
entre los cojinetes de gas axiales y se genera el flujo deseado del
gas del cojinete.
Según otra forma de ejecución ventajosa, están
previstos en las superficies primera y segunda del al menos un
escalón del árbol unos respectivos perfiles de superficie primeros
y segundos, respectivamente, dispuestos en zonas de corona
circular. Las zonas de corona circular pueden estar interrumpidas o
extenderse en sentido periférico y pueden estar dispuestas sobre
las diferentes superficies a una distancia diferente del centro del
árbol. En el caso de zonas de corona circular dispuestas entre un
radio interior r_{i} y un radio exterior r_{a} del escalón del
árbol, las zonas de corona circular pueden presentar diferentes
radios exteriores r_{a} y/o diferentes radios interiores r_{i}.
De este modo, los perfiles de superficie dispuestos en las zonas de
corona circular obtienen una disposición diferente, con lo que, al
cooperar perfiles de superficie diferentes, se provoca la
diferencia de presión deseada para generar un flujo del gas del
cojinete.
Los perfiles de superficie pueden estar
configurados, por ejemplo, como un perfil escalonado, un perfil
conformado parcialmente hacia dentro, un perfil conformado
parcialmente hacia fuera o un perfil en forma de raspa de pescado.
Más detalles sobre esto se explicarán en relación con las figuras
del dibujo.
Se explica la invención con más detalle haciendo
referencia a ejemplos de ejecución ilustrados en las figuras del
dibujo. Muestran:
La figura 1, una vista en sección de un husillo
motorizado con el sistema de cojinete de gas según la
invención,
La figura 2, una representación de un perfil de
superficie de un cojinete de gas axial en forma de perfil
escalonado,
La figura 3, una representación de principio de
un escalón del árbol con una zona de corona circular para la
aplicación de un perfil de superficie,
La figura 4, una representación de un perfil de
superficie de un cojinete de gas axial en forma de perfil de
estrías en espiral,
La figura 5, una representación de un perfil de
superficie de un cojinete de gas axial en forma de perfil
conformado parcialmente hacia dentro,
La figura 6, una representación de un perfil de
superficie de un cojinete de gas axial en forma de perfil
conformado parcialmente hacia dentro, y
La figura 7, en forma de perfil en raspa de
pescado.
La figura 1 muestra una sección longitudinal a
través de la carcasa 3 de un husillo motorizado con un recinto de
motor 27 con un motor 1, por ejemplo un motor de corriente continua
electrónicamente conmutado, para accionar el árbol 2, en cuyo
extremo alejado del motor 1 está dispuesto un elemento óptico, por
ejemplo un elemento de espejo 7 o un espejo poligonal. La invención
concierne especialmente al sistema de cojinete dinámico de gas de
un husillo motorizado de escáner con rotación rápida (motor de
escáner) para la proyección digital de imágenes, por ejemplo para
la exposición a la luz de materiales sensibles en forma de película
o para la proyección de imágenes sobre una pantalla de
observación.
El árbol 2 está montado en un cojinete de gas
radial 4 y en un primer cojinete de gas axial 5, así como en un
segundo cojinete de gas axial 6 en la carcasa 3. El sistema de
cojinete axial está formada por el escalón 11 del árbol 2,
encontrándose en un primer lado del escalón 11 del árbol una primera
superficie 15 con un primer perfil de superficie 12 y en el otro
lado (lado posterior) del escalón 11 del árbol una segunda
superficie 16 con otro perfil de superficie 12. Mediante una
selección y/o disposición diferentes de los perfiles de superficie
12 en las superficies primera y segunda 15, 16 del escalón 11 del
árbol se origina, durante el funcionamiento del árbol 2, una
diferencia de presión entre los lados delantero y trasero del
escalón 11 del árbol, es decir, entre el primer cojinete de gas
axial 5 y el segundo cojinete de gas axial 6, con lo que se genera
el flujo deseado del gas del cojinete en la dirección axial 14 del
árbol 2.
Este flujo del gas del cojinete, especialmente
del aire del cojinete, barre la rendija de aire 13 entre el árbol 2
y el cojinete de gas radial 4, así como la rendija de aire 19 en
los lados delantero y trasero del escalón 11 del árbol. De este
modo, se aspira el aire del cojinete a través de la abertura 8 con
elemento de filtro 10 y junta 28 y se le descarga a través de la
abertura 9, que está formada como una rendija 21 entre la cubierta
delantera 20 de la carcasa 3 y el árbol 2. Se capturan partículas
perturbadoras y/o extrañas existentes, por ejemplo, entre el
cojinete de gas radial 4 y el árbol 2 y éstas salen de la carcasa 3
del sistema de cojinete a través de la rendija 21 después del
barrido del escalón 11 del árbol, pudiendo depositarse también
especialmente partículas perturbadoras y/o extrañas más pesadas en
la cavidad 29.
En el presente caso, la abertura 8 sirve de
abertura de entrada para el aire ambiente y la rendija 21 sirve de
abertura de salida para el flujo de aire generado. Dependiendo del
estado de funcionamiento del husillo motorizado, se puede presentar
también una dirección de flujo contraria, por ejemplo al acelerar o
frenar. A este fin, se puede presentar también un flujo de aire
desde la rendija 21 hasta la abertura 8. La rendija 21 puede estar
provista también de un elemento de filtro (no representado).
Asimismo, especialmente cuando se instale un
elemento de espejo 7 en el extremo del árbol 2, puede estar
prevista también una cubierta extrema de la carcasa 3 para
encapsular el elemento de espejo 7. En este encapsulado puede estar
dispuesta también una abertura (con elemento de filtro) para la
entrada/salida del flujo de gas del cojinete (no representado).
Como alternativa, puede estar prevista una abertura definida en la
cubierta 20 de la carcasa 3 (no representado tampoco).
En las figuras 2 a 7 siguientes se ilustran
diferentes disposiciones posibles de los perfiles de superficie 12,
por ejemplo, sobre el escalón 11 del árbol 2.
La figura 2 muestra un cojinete de gas axial que
presenta un perfil escalonado como perfil de superficie 12, estando
representados los distintos escalones 22, 22', 22'' a título de
ejemplo para escalones 22 representados en sentido periférico y
estando dispuestos en planos diferentes unos respecto de otros (por
ejemplo, subiendo/bajando o en forma ondulada).
La figura 3 muestra una representación de
principio de una zona de corona circular 17 con un radio interior
r_{i} y un radio exterior r_{a} sobre una superficie 15, 16 de
un escalón 11 de un árbol 2 con un centro 18.
En la figura 4 se ilustra a título de ejemplo un
perfil de estrías en espiral 23 como perfil de superficie 12 entre
el radio interior r_{i} y el radio exterior r_{a} en la zona de
corona circular resultante 17.
La figura 5 muestra como perfil de superficie 12
un perfil 24 conformado parcialmente hacia dentro que puede estar
dispuesto en forma periférica o interrumpida en la zona de corona
circular 17.
La figura 6 muestra como perfil de superficie 12
un perfil 25 conformado parcialmente hacia fuera en una zona de
corona circular 17 desplazada hacia dentro con respecto a la figura
5.
En una forma de ejecución especialmente ventajosa
del sistema de cojinete de gas según la invención la superficie 15
posee un perfil de superficie 12 en una zona de corona circular
exterior 17 (por ejemplo, un perfil según la figura 5) y la segunda
superficie 16 tiene un perfil de superficie 12 en una zona de corona
circular interior 17 (por ejemplo, un perfil según la figura 6). El
radio interior r_{i} de la zona de corona circular exterior 17
puede alcanzar al radio exterior r_{a} de la zona de corona
circular interior 17 o sobrepasarlo.
La figura 7 muestra como perfil de superficie 12
un perfil en raspa de pescado 26 que está dispuesto en una zona de
sector o en toda la periferia.
Combinando los perfiles de superficie 12
ilustrados u otros sobre las superficies 15, 16 del escalón 11 del
árbol 2 del husillo motorizado se pueden generar las diferencias de
presión deseadas entre las superficies 15, 16 y se puede provocar
así el flujo deseado del gas del cojinete en la dirección axial 14
del árbol 2.
Claims (15)
1. Sistema de cojinete dinámico de gas de un
husillo motorizado, que comprende un árbol rotativo (2) que está
montado sobre gas en una carcasa (3) en dirección radial y en
dirección axial, estando presentes al menos un cojinete de gas
radial (4) para el montaje radial a lo largo del árbol y al menos
dos cojinetes de gas axiales (5, 6) para el montaje axial,
caracterizado porque los dos cojinetes de gas axiales (5, 6)
presentan perfiles de superficie diferentes (12) para generar un
flujo del gas del cojinete en la dirección axial (14) del árbol (2)
a fin de purgar el aire del sistema de cojinete.
2. Sistema de cojinete dinámico de gas según la
reivindicación 1, caracterizado porque la carcasa (3)
presenta al menos dos aberturas (8, 9) para la entrada y salida,
respectivamente, del flujo del gas del cojinete.
3. Sistema de cojinete dinámico de gas según la
reivindicación 2, caracterizado porque al menos una abertura
(8, 9) presenta un elemento de filtro (10) para la limpieza del
flujo de entrada y salida del gas del cojinete.
4. Sistema de cojinete dinámico de gas según una
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque
los dos cojinetes de gas axiales (5, 6) están configurados como
cojinetes axiales de estrías en espiral.
5. Sistema de cojinete dinámico de gas según una
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
árbol (2) presenta al menos un escalón (11) para formar los dos
cojinetes de gas axiales (5, 6).
6. Sistema de cojinete dinámico de gas según la
reivindicación 5, caracterizado porque el escalón (11) del
árbol presenta una primera superficie (15) con un primer perfil de
superficie (12) y una segunda superficie (16) con un segundo perfil
de superficie (12).
7. Sistema de cojinete dinámico de gas según la
reivindicación 6, caracterizado porque los perfiles de
superficie primero y segundo (12) están dispuestos en zonas de
corona circular (17) de las superficies primera y segunda (15, 16),
respectivamente.
8. Sistema de cojinete dinámico de gas según la
reivindicación 7, caracterizado porque las zonas de corona
circular (17) están dispuestas a una distancia diferente del centro
(18) del árbol (2).
9. Sistema de cojinete dinámico de gas según la
reivindicación 7 u 8, caracterizado porque las zonas de
corona circular (17) están dispuestas entre un radio interior
r_{i} y un radio exterior r_{a} del escalón (11) del árbol.
10. Sistema de cojinete dinámico de gas según la
reivindicación 9, caracterizado porque las zonas de corona
circular (17) presentan radios exteriores r_{a} diferentes.
11. Sistema de cojinete dinámico de gas según la
reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque las zonas de
corona circular (17) presentan radios interiores r_{i}
diferentes.
12. Sistema de cojinete dinámico de gas según una
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al
menos un perfil de superficie (12) está configurado como un perfil
escalonado.
13. Sistema de cojinete dinámico de gas según una
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al
menos un perfil de superficie (12) está configurado como un perfil
(24) conformado parcialmente hacia dentro.
14. Sistema de cojinete dinámico de gas según una
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al
menos un perfil de superficie (12) está configurado como un perfil
(25) conformado parcialmente hacia fuera.
15. Sistema de cojinete dinámico de gas según una
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al
menos un perfil de superficie (12) está configurado como un perfil
(26) en forma de raspa de pescado.
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