ES2232762T3 - Separador centrifugo. - Google Patents
Separador centrifugo.Info
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Abstract
Separador centrífugo (100; 100¿) con un bastidor de centrifugadora (40; 40¿) de un huso (10) rotacional, dispuesto verticalmente con un tambor colocado encima (12) y con un motor (90), cuyo eje rotor (91) está dispuesto verticalmente, estando apoyado el huso (10) en una caja de cojinete (20) de forma que pueda girar y alrededor de un punto de articulación (G; G¿) frente al bastidor de centrifugadora (40; 40¿) de forma que pueda oscilar espacialmente, - estando el motor (90) fijado con su carcasa rígidamente al bastidor de la centrifugadora (40; 40¿), estando alineados el eje rotor (91) del motor (90) en estado de reposo del separador centrífugo (100; 100¿) en esencia con el eje longitudinal (11) del huso propulsor (10), - estando unido el rotor del motor (90) en un punto de acoplamiento (K) a través de un elemento de acoplamiento (70) flexoelástico al huso (10) y el huso (10) a al menos dos puntos de apoyo (22, 24) dispuestos distanciadamente entre sí, por medio de rodamientos en la caja de cojinete (40; 40¿) y - estando unida la caja de cojinete (20) a través de elementos de cojinete elásticos (50) al bastidor de la centrifugadora (40; 40¿), caracterizado porque la caja de cojinete (20) con un cuello de caja de cojinete (21) está colocada a través de al menos tres elementos de cojinete elásticos (50) en el bastidor de la centrifugadora (40; 40¿) y porque en el cuello de la caja de cojinete (21) están fijados al menos tres pasadores de guía (30; 30¿) dispuestos paralelamente al eje longitudinal (11), que encajan respectivamente en un taladro (44¿) compatible en el bastidor (40; 40¿) y que están dispuestos de manera deformables en dirección axial y/o de manera desplazable axialmente en los taladros (44¿).
Description
Separador centrífugo.
La invención se refiere a un separador centrífugo
con las características del preámbulo de la reivindicación 1.
Del documento
US-A-2827229 se conoce un separador
centrífugo de este tipo. En él, el rotor y el bastidor están unidos
entre sí mediante un elemento elástico que permite la oscilación
del rotor. Naturalmente el rotor puede desplazarse también
radialmente debido a la elasticidad del elemento, de manera que
adicionalmente a los movimientos giroscópicos son posibles también
movimientos relativos apenas previsibles del eje rotor en el plano
del cojinete.
Del documento DE 3125832 se conoce otro separador
centrífugo. En él coincide el punto de gravedad de las piezas
propulsoras oscilantes con el punto de articulación que se
encuentra en la zona del único cojinete. La unidad rotatoria de
huso y tambor está apoyada en una caja de cojinete a través de
rodamientos de forma que pueda girar. La caja de cojinete,
incluyendo la unidad rotatoria, está enganchada de forma oscilante
en el bastidor centrífugo. Para ello, se proponen casquillos de
ranura o similares que permiten una desviación angular del eje de
rotación frente a la vertical. Mediante estas conformaciones
constructivas se reduce mucho la acción de masa del huso. Se pueden
instalar tambores de peso esencialmente mayor y tambores que se
accionan con distinto número de revoluciones. Como consecuencia del
huso corto se da una gran rigidez. La conocida centrifugadora se
propulsa, sin embargo, a través de una correa. La correa representa
una parte de desgaste que conlleva un elevado mantenimiento. El
deslizamiento en la transmisión de correa lleva a pérdidas en la
potencia de propulsión. Siempre que el calor por rozamiento surgido
por deslizamiento no pueda desprenderse del bastidor al entorno, se
calentará progresivamente el bastidor. El separador conocido con
transmisión de correa no es aconsejable en por tanto en muchos
entornos con peligro de explosión. También está limitada la
potencia de propulsión que se puede transmitir a través de la
transmisión de correa.
En el documento DE 3714627A1 se pone de
manifiesto un separador centrífugo en el que el motor está unido
directamente con el huso. El tambor de la centrifugadora, el huso y
el motor forman conjuntamente una unidad oscilante que está apoyada
a través de dos puntos de apoyo en el bastidor de la
centrifugadora, de manera que es posible un movimiento oscilante
alrededor del punto de giro en la zona de un punto inferior de
apoyo. El punto superior de apoyo está unido a través de elementos
elásticos con el bastidor y cede por tanto frente a una desviación
del huso durante el funcionamiento de la centrifugadora. Con ello
se reducen las fuerzas que actúan sobre el punto superior de apoyo.
Es desventajoso en esta disposición, sin embargo, que el punto
inferior de apoyo al mismo tiempo tiene que hacer de articulación
giratoria y para ello necesita realizaciones especiales de
rodamientos. A través del motor que oscila con el huso y el tambor
están limitados en tamaño y peso y con ello también la potencia
disponible del motor.
Del documento DE 4314440C1 se conoce otro
separador centrífugo en el que el huso propulsor, el tambor y el
rotor del motor están unidos entre sí rígidamente y forman un
sistema rotatorio que está apoyado en un brazo de cojinetes de
forma no elástica. El brazo de cojinetes y el estator del motor
están unidos elásticamente junto con el bastidor de la
centrifugadora. El sistema rotatorio oscila en el funcionamiento de
la centrifugadora alrededor de un punto de articulación. Debido a
las fuerzas que se han de dominar y a las solicitaciones de las
disposiciones de cojinetes no es apropiada la forma de construcción
conocida para motores pesados con alta potencia de propulsión.
Por tanto se plantea el objetivo, de especificar
un separador centrífugo que se pueda emplear en un entorno con
peligro de explosión y con el que se puedan emplear motores estándar
con un alto rendimiento de propulsión y en los que no sea posible
un desplazamiento radial del eje rotor respecto al bastidor de la
centrifugadora en el plano del cojinete.
Este objetivo se alcanza en un separador
centrífugo con las características de la reivindicación.
Es ventajoso en esto que el motor está
desacoplado del movimiento giroscópico del huso y el tambor. El
elemento flexoelástico de acoplamiento previsto entre el motor y el
huso puede compensar un desplazamiento angular entre los ejes, como
también un mínimo desplazamiento radial, de manera que no tenga
lugar una solicitación de doblado fuerte del árbol motor y del
cojinete de rotor del motor. Con ello es posible el uso de coste
asequible de motores estándar. Con la instalación fija del motor en
el bastidor de la centrifugadora, la masa del sistema oscilante
está reducida en la masa de motor y es posible emplear motores
pesados con potencia de propulsión mayor.
Mediante el acoplamiento directo del motor en el
huso no tienen lugar más fuertes pérdidas de potencia en la cadena
de propulsión que podrían llevar a un calentamiento del bastidor, de
manera que la maquina centrifugadora conforme a la invención es
fundamentalmente apropiada para el empleo en entornos con peligro
de explosión.
La disposición de cojinetes del sistema rotatorio
en una caja de cojinete que está unida a través de elementos
elásticos de cojinete a un bastidor, lleva a que se ajuste un
desplazamiento angular sólo entre la caja de cojinete y el bastidor,
cuando por el contrario el desplazamiento angular entre el anillo
interior y el anillo exterior del cojinete respectivo se reduce en
gran medida. Con ello se pueden emplear rodamientos estándar.
La inclinación del eje de giro que se ajusta en
el funcionamiento del separador frente a una vertical provoca que se
comprima uno de los elementos elásticos de cojinete dispuestos entre
caja de cojinete y bastidor, mientras que se estira uno situado
enfrente. Mediante una distribución de múltiples elementos de
cojinete a lo largo del contorno de un cuello de la caja de
cojinete, la compresión o estiramiento de los elementos de cojinete
puede tener lugar rotativamente con el movimiento giroscópico del
sistema rotatorio.
Es esencial para la invención que la caja de
cojinete con un cuello de caja de cojinete esté colocada a través de
al menos tres elementos elásticos de cojinete sobre el bastidor de
la centrifugadora y que en el cuello de la caja de cojinete al
menos estén fijados tres pasadores de guía dispuestos paralelamente
al eje longitudinal, los cuales encajan en un taladro compatible en
el bastidor de la centrifugadora y están dispuestos en dirección
axial de manera deformable y/o en los taladros de manera
desplazable axialmente. Los pasadores de guía son desplazables
axialmente dentro del taladro o al menos se pueden deformar hasta
que sea posible un movimiento relativo entre el cuello de la caja
de cojinete y el bastidor en dirección del eje longitudinal.
Mientras que los elementos de cojinete dispuestos entre el cuello
de la caja de cojinete y el lado superior del bastidor de la
centrifugadora absorben las fuerzas axiales, se fija la caja de
cojinete adicionalmente mediante los pasadores de guía en dirección
radial. Con ello es posible que la caja de cojinete se incline
rotativamente en oblicuo con el movimiento giroscópico del tambor y
el huso y se enderece de nuevo, manteniendo así siempre una
situación definida en relación con el bastidor de la
centrifugadora. El punto de articulación se encuentra con ello
siempre en esencia en el eje longitudinal y no se desplaza
radialmente.
Otras configuraciones ventajosas de la invención
se han de extraer de las reivindicaciones subordinadas. La invención
se describe en detalle a continuación con relación al dibujo.
Muestra detalladamente la:
Fig. 1 una primera forma de realización del
separador centrífugo de la invención en vista esquemática
seccionada;
Fig. 2 una segunda forma de realización del
separador centrífugo de la invención asimismo en vista seccionada;
y
Fig. 3a 3b la caja de cojinete en la forma de
realización según la Fig. 2 en diferentes posiciones angulares, en
vista seccionada.
En la figura 1 está representado un separador
centrífugo 100 en una vista seccionada completa. En el lado inferior
de un bastidor de centrifugadora 40 atornillado sobre un fundamento
2 está fijado un motor 90. En el lado superior del bastidor 40 está
introducida una caja de cojinete 20 que está sostenida a través de
elementos elásticos de cojinete 50 y a través de pasadores de guía
30. En la caja de cojinete 20 está apoyado de forma que pueda girar
un huso 10 dispuesto verticalmente, sobre el que está colocado un
tambor 12.
El huso 10 está unido al motor 90 a través de
elemento flexoelástico de acoplamiento 70. Para la transmisión del
momento se pueden prever un manguito de acoplamiento ranurado y un
muelle de ajuste. En estado de reposo del separador centrífugo 10,
el eje longitudinal 11 del huso 10 y el eje rotor 91 marchan en
línea.
La caja de cojinete 20 presenta en particular un
cuello de caja de cojinete 21, un punto de apoyo superior 22 y un
punto de apoyo inferior 24. En los puntos de apoyo 22, 24, el huso
10 está apoyado de forma giratoria a través de rodamientos.
Entre el lado superior del bastidor 40 y el lado
inferior del cuello de la caja de cojinete 21 están dispuestos
distribuidamente a través del contorno múltiples elementos de
cojinete 50. Además están previstos tres pasadores de guía 30 que
encajan en taladros compatibles en el bastidor de la centrifugadora
40. Los pasadores de guía 30 está dispuestos axialmente de forma
elástica y/o axialmente de forma desplazable y son inelásticos en
gran parte frente a solicitaciones radiales.
En el punto de acoplamiento K el huso 10 está
unido a través del elemento flexoelástico de acoplamiento 70 al
motor 90, de manera que se hace posible un desplazamiento angular
entre el eje rotor 91 y el eje longitudinal 11 del huso 10, que hay
que atribuir a un movimiento giroscópico del sistema rotatorio del
huso 10 y del tambor 12. Además el sistema rotatorio oscila
alrededor de un punto de articulación G; el eje del huso 11 y el
eje rotor 91 se cortan en el punto de articulación G. El punto de
acoplamiento K, con una posición oblicua del eje del huso 11 se
articula mínimamente en dirección radial hacia fuera, con lo que el
árbol del motor 90 experimenta una posición oblicua. El punto de
acoplamiento K está colocado tan próximamente como sea posible al
punto de articulación G para mantener el desplazamiento angular
compensatorio entre el eje del huso 11 y el eje rotor 91 tan
pequeño como sea posible y con ello la solicitación del cojinete en
el motor 90 al mínimo.
El acoplamiento 70 puede además estar conformado
de manera que se pueda equilibrar un mínimo desplazamiento radial
entre los ejes 11 y 91. Adicionalmente es posible una conformación
elástica a la torsión para amortiguar los picos del momento de giro
a la hora del funcionamiento del sistema.
Como especialmente apropiado se ha demostrado
cuando la distancia del punto de acoplamiento K al punto de
articulación G asciende a 0,1 veces hasta 0,25 veces la distancia
del punto de articulación G al punto de gravedad S del sistema
rotatorio del tambor 12 y del huso 1. Con esta geometría la
solicitación del cojinete del motor 90, atornillado rígidamente al
bastidor 40, es mínima y no lleva a ningún acortamiento esencial de
la vida útil del motor 90.
En otra forma de realización de un separador
centrífugo 100', que está representado en la figura 2, los puntos de
apoyo del pasador de guía 30' frente al elemento de acoplamiento 70
están dispuestos tan profundamente en el bastidor 40' que el punto
de articulación G coincide con el punto de acoplamiento K'. Con
ello la posición oblicua del eje del huso 11 en el funcionamiento se
puede compensar completamente dentro del elemento de acoplamiento
70. El punto de acoplamiento permanece también, durante el
funcionamiento de la centrifugadora, sobre el eje longitudinal 91
del motor 90, de manera que el eje rotor 91 del motor 90 no se
articula hacia fuera y apenas es solicitado en su conjunto por el
movimiento giroscópico del sistema rotatorio.
Las figuras 3a y 3b muestran la alineación de la
caja de cojinete 20 frente al bastidor 40' en diferentes posiciones
en la forma de realización de la centrifugadora 100' conforme a la
figura 2, en la que el punto de articulación G' coincide con el
punto de acoplamiento K.
El huso 10 está apoyado a través de rodamientos,
en particular cojinetes de rodillos y bolas de contacto angular, en
los puntos de apoyo 22, 24 dentro de la caja de cojinete 20. En el
lado inferior del cuello de la caja de cojinete 21 están fijados
los pasadores de guía 30'. Éstos presentan una sección cónica 32' y
una sección cilíndrica 34', que está introducida en un manguito 35'.
El manguito 35' comprende preferentemente una capa de elastómero
que está envuelta por una camisa interior y exterior de metal. A
través del manguito 35' se introduce el pasador de guía 30' en un
taladro 44' en el bastidor 40'. El pasador de guía 30' está apoyado
a través del manguito 35' radialmente de forma rígida en el
bastidor 40', mientras que en dirección axial en una posición
oblicua de la caja de cojinete 20 es posible un desplazamiento axial
mínimo del pasador de guía 30' dentro del talador 44'.
Además entre el bastidor 40' y el cuello de la
caja de cojinete 21 están previstos tres o más elementos de cojinete
50 que preferentemente se componen de material de elastómero. Los
pesos del sistema rotatorio se transmiten por el huso 10 a través d
la caja de cojinete 20 unida a él rígidamente a los elementos de
cojinete 50 y entonces se traspasa al bastidor 40'.
En la posición de salida representada en la Fig.
3a, el eje longitudinal 11 del huso 10 está alineado verticalmente y
los elementos de cojinete 50 está solicitados axialmente de forma
equilibrada. Un plano de simetría 36' discurre aproximadamente a
media altura a través del punto central de los manguitos de cojinete
35'. El punto de articulación G' o el punto de acoplamiento K se
encuentran en un punto de intersección del plano de simetría 36' con
los ejes longitudinales 91 y 11.
En la Fig. 3b mediante el movimiento y las
fuerzas giroscópicas del sistema rotatorio del tambor, el huso 10 y
la masa centrífuga del sistema tiene lugar una posición oblicua del
eje longitudinal 11 en un ángulo \alpha y la caja de cojinete 20
se gira en este ángulo alrededor del punto de articulación G. En uno
de los lados, un elemento de cojinete 50 está comprimido entre el
cuello de la caja de cojinete 21 y el bastidor 40' y estirado en el
otro lado de uno. Mediante la energía de muelle almacenada en el
elemento de cojinete 50 de elastómero deformado se produce un
momento de retroceso que, junto con el momento giroscópico, provoca
una alineación del sistema rotatorio.
Con la posición oblicua de la caja de cojinete
20, el pasador de guía dispuesto a la izquierda en la Fig. 3b se
desplaza axialmente hacia abajo, mientras que el pasador de guía
derecho se eleva. Las vías axiales d los pasadores de guía 30' son
cortas, ya que los pasadores de guía están dispuestos a mínimas
distancias radiales del punto de articulación G' y se hacen
posibles preferentemente mediante la conformación elástica del
manguito 35'. Mediante los pasadores de guía 30' se consigue que la
caja de cojinete 20 esté apoyada rígidamente en dirección radial,
de manera que la situación del punto de articulación G' frente al
bastidor 40' sea en gran parte constante y que la caja de cojinete
20, por otro lado, sea flexible frente a una posición oblicua
forzada por el sistema rotatorio del huso 10.
Como el punto de articulación G' y el punto de
articulación K coinciden en la forma de realización de la
centrifugadora 100' conforme a las figuras 2, 3a y 3b, el
desplazamiento en un ángulo \alpha es compensado completamente en
el elemento de acoplamiento 70, de manera que el eje rotor 91
mantiene sin cambios su posición.
Claims (5)
1. Separador centrífugo (100; 100') con un
bastidor de centrifugadora (40; 40') de un huso (10) rotacional,
dispuesto verticalmente con un tambor colocado encima (12) y con un
motor (90), cuyo eje rotor (91) está dispuesto verticalmente,
estando apoyado el huso (10) en una caja de cojinete (20) de forma
que pueda girar y alrededor de un punto de articulación (G; G')
frente al bastidor de centrifugadora (40; 40') de forma que pueda
oscilar espacialmente,
- estando el motor (90) fijado con su carcasa
rígidamente al bastidor de la centrifugadora (40; 40'), estando
alineados el eje rotor (91) del motor (90) en estado de reposo del
separador centrífugo (100; 100') en esencia con el eje longitudinal
(11) del huso propulsor (10),
- estando unido el rotor del motor (90) en un
punto de acoplamiento (K) a través de un elemento de acoplamiento
(70) flexoelástico al huso (10) y el huso (10) a al menos dos
puntos de apoyo (22, 24) dispuestos distanciadamente entre sí, por
medio de rodamientos en la caja de cojinete (40; 40') y
- estando unida la caja de cojinete (20) a través
de elementos de cojinete elásticos (50) al bastidor de la
centrifugadora (40; 40'),
caracterizado porque la caja de cojinete
(20) con un cuello de caja de cojinete (21) está colocada a través
de al menos tres elementos de cojinete elásticos (50) en el
bastidor de la centrifugadora (40; 40') y porque en el cuello de la
caja de cojinete (21) están fijados al menos tres pasadores de guía
(30; 30') dispuestos paralelamente al eje longitudinal (11), que
encajan respectivamente en un taladro (44') compatible en el
bastidor (40; 40') y que están dispuestos de manera deformables en
dirección axial y/o de manera desplazable axialmente en los taladros
(44').
2. Separador centrífugo (100; 100') según la
reivindicación 1, caracterizado porque el punto de
articulación (G; G') se encuentra en la zona del plano de simetría
del punto inferior de apoyo (24).
3. Separador centrífugo (100) según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la distancia del
punto de acoplamiento (K) al punto de articulación (G) asciende a
0,1 veces hasta 0,25 veces la distancia del punto de articulación
(G) al punto de gravedad (S) del sistema rotatorio del tambor (12)
y del huso (10).
4. Separador centrífugo (100') según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el punto de
acoplamiento (K) coincide en esencia con el punto de articulación
(G').
5. Separador centrífugo según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los pasadores
de guía (30; 30') están introducidos respectivamente a través de un
manguito (35') en el taladro
(44').
(44').
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