ES2245099T3 - Motor basculante. - Google Patents
Motor basculante.Info
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Abstract
Motor basculante compuesto: - por un estator (1) con una carcasa (3) y tapas (4) a ambos lados, en el que se encuentra dispuesta al menos una aleta (6) de estator en la carcasa (3) y - por un rotor (2) con un eje de accionamiento (7) apoyado en las tapas (4) y con un número de aletas (10) de rotor que se corresponde con el número de aletas (6) del estator, en el que - la aleta (6) del estator y la aleta (10) del rotor conforman, junto con la carcasa (3), una pieza cilíndrica (9) del eje de accionamiento (7) y las dos tapas (4), al menos un espacio de presión (13) y un espacio de descarga (14), y - el espacio de presión (13) y el espacio de descarga (14) están hermetizados hacia el interior mediante un elemento de obturación de bastidor (20) introducido en la aleta del estator y del rotor (10, 6) y - el espacio de presión (13) y el espacio de descarga (14) están hermetizados hacia el exterior y hacia el interior mediante un elemento anular de obturación, en el que el elemento anular de obturación se compone de un anillo de obturación deslizante (23) y de un anillo blando de obturación dispuesto en el lado del espacio de presión (13) y del espacio de descarga (14), y el anillo de obturación deslizante (23) y el anillo blando de obturación están dispuestos sobre un eje común.
Description
Motor basculante.
La invención se refiere a un motor basculante
según el preámbulo de la reivindicación 1.
Este tipo de motores basculantes se emplean
particularmente en la industria aeronáutica y automovilística.
En el documento
US-A-3128679 se da a conocer un
motor basculante de este tipo, y se compone de un estator con una
carcasa y tapas a ambos lados. En la carcasa se encuentran
dispuestas una o más aletas del estator. En las tapas se encuentra
apoyado un eje de accionamiento, equipado con un mismo número de
aletas del rotor. Las aletas del estator y las aletas del rotor
forman varias cámaras de volumen variable, conformadas como espacios
de presión o de descarga, y disponen, en consecuencia, de conexión a
unas tomas correspondientes de entrada o de salida.
Los espacios de presión y los espacios de
descarga se encuentran separados entre sí mediante un elemento de
obturación de bastidor que rodea a la aleta del estator o a la aleta
del rotor para proporcionar una hermeticidad interior.
En la zona del eje de accionamiento entre el
rotor y cada tapa se encuentra situado un elemento anular de
obturación, dispuesto preferentemente en la tapa para proporcionar
la hermeticidad hacia el exterior.
Los motores basculantes de este tipo presentan
grandes problemas de hermeticidad que se traducen en un desgaste muy
grande de los elementos de obturación y en una calidad de
hermetización insatisfactoria en la zona del eje de accionamiento,
debido a, no en último término, el movimiento giratorio limitado y
cambiante.
Para resolver este problema se han realizado ya
muchas investigaciones.
De este modo se conoce, por ejemplo, el uso de un
anillo de obturación flexible diagonal, introducido en una ranura
anular de la tapa y orientado con su junta de obturación diagonal
contra la dirección de presión sobre la ranura giratoria de
obturación entre las superficies frontales de la tapa y de la aleta
del rotor.
Durante el funcionamiento penetra medio a presión
en la cámara de vacío del anillo de obturación diagonal a través de
esta ranura de obturación, donde se establece la misma presión que
en la cámara de presión, que, debido a la diferencia de relación de
superficie, presiona al anillo de obturación flexible diagonal con
su junta de obturación contra la ranura de obturación giratoria para
así cerrarla.
Sin embargo, esta variante de hermetización
presenta importantes desventajas. De este modo, en el anillo de
obturación diagonal se produce un desgaste muy elevado, puesto que
el anillo de obturación diagonal en reposo está sometido a
diferentes cargas de presión y se presiona constantemente contra el
rotor que se mueve en direcciones cambiantes. Ello da lugar a un
corto tiempo de vida para los anillos de obturación diagonal debido
a las elevadas cargas, y con ello, a un encarecimiento del motor
basculante.
Otra desventaja consiste en que la presión
encerrada en las cámaras de vacío del anillo de obturación diagonal
se mantiene incluso cuando la cámara de presión no está bajo
presión. De este modo se establece una fuerza de fricción aún mayor
en parado que en funcionamiento debido a las diferentes condiciones
de presión, que se debe de superar siempre en cada proceso de
arranque. Ello contribuye también a una reducción del tiempo de vida
y limita de entrada en gran medida el campo de aplicación para este
tipo de motores basculantes debido a su mal comportamiento en el
arranque.
También es conocido el uso de un anillo de
obturación deslizante en la tapa en lugar del anillo de obturación
diagonal, que se apoya sobre las superficies frontales giratorias de
las aletas del rotor y con ello sobre el elemento de obturación de
la caja. El elemento de obturación del bastidor se solicita muy
fuertemente debido a un movimiento relativo indeseado pero siempre
posible entre el anillo de obturación deslizante y el elemento de
obturación de bastidor en la aleta del rotor, lo que tiene como
consecuencia un corto tiempo de vida.
Además, en caso de uso de este anillo de
obturación deslizante los valores de obturación son extremadamente
pequeños, lo que reduce el grado de eficacia del motor
basculante.
Las posibilidades de uso de este motor basculante
quedan muy limitadas debido al bajo grado de eficacia y al corto
tiempo de vida de los elementos anulares de obturación.
Por el documento US 3.426.654 también se ha dado
a conocer el uso de un elemento de obturación que actúa en diagonal,
cargado en la dirección de obturación mediante un anillo flexible de
obturación para ayudarle de este modo en su función de
obturación.
Sin embargo, tampoco esta variante de obturación
puede satisfacer los elevados requisitos con respecto al
comportamiento en el arranque, la obturación y al tiempo de
vida.
Por ello se presenta el objetivo de mejorar el
comportamiento en el arranque de motores basculantes radiales de
este tipo y conservar a pesar de ello el elevado estándar referente
a la función de hermeticidad y al tiempo de vida.
Este objetivo se alcanza mediante las propiedades
características de la reivindicación 1. De las reivindicaciones
subordinadas 2 a 7 se obtienen otras configuraciones ventajosas.
La invención supera las desventajas mencionadas
para el estado de la técnica.
Particularmente, el comportamiento en el arranque
del motor basculante se mejora haciendo que la presión estática
encerrada en el espacio de montaje del anillo de obturación diagonal
y la presión de trabajo dinámica que existe en los espacios de
presión se pueda compensar hacia ambos lados del anillo de
obturación deslizante a través de unos canales de compensación de
presión. Esto reduce en una magnitud ventajosa las fuerzas de
presión indeseadas que actúan en el estado parado y durante el
funcionamiento del motor basculante.
Para ello resulta ventajoso compensar tanto la
presión estática del espacio de montaje del anillo de obturación
diagonal como la presión dinámica de las cámaras de presión en el
anillo de obturación deslizante.
Mediante la protección contra torsión entre el
rotor y el anillo de obturación deslizante se garantiza que el
anillo de obturación deslizante no realice ningún movimiento
relativo con respecto a ningún otro elemento de obturación, esto es,
ni con respecto al elemento de obturación de bastidor ni con
respecto al anillo de obturación diagonal. Con ello se establece un
punto estático de obturación, que goza de una elevada hermeticidad.
Sin embargo, este punto estático de presión significa también un
tratamiento muy cuidadoso de los elementos de obturación implicados,
lo que proporciona un elevado tiempo de vida.
Resulta especialmente ventajosa la previsión de
canales anulares independientes para la compensación dinámica y
estática de presión. Ello permite una fuerza de presión siempre
constante en el anillo de obturación deslizante.
A continuación se describe más detalladamente la
invención a través de un ejemplo de realización.
Para ello, se muestra:
Fig. 1: una sección longitudinal de un motor
basculante,
Fig. 2: una sección transversal del motor
basculante,
Fig. 3: una representación en perspectiva del
rotor del motor basculante,
Fig. 4: una vista del anillo de obturación
deslizante, y
Fig. 5: una sección parcial del anillo de
obturación deslizante.
El motor basculante de acuerdo con la Fig. 1 se
compone básicamente de un estator 1 externo y de un rotor 2
interno.
El estator 1 se compone de una carcasa 3 y de
unas tapas 4 dispuestas a ambos lados frontales de la carcasa 3,
fijadas mediante tornillos no representados.
Un anillo tensor 5 dispuesto a cada lado de la
tapa realiza la fijación de la posición radial entre sí.
Cada una de las dos tapas 4 dispone de un taladro
de apoyo. En el interior de la carcasa 3 se encuentra situado un
taladro cilíndrico de carcasa, que se divide longitudinalmente en
dos espacios libres opuestos mediante dos aletas 6 de estator
enfrentadas entre sí y orientadas en dirección radial.
En cambio, el rotor 2 se compone de un eje de
accionamiento 7 con muñones 8 a ambos lados y una pieza cilíndrica 9
situada entre ellos. En la zona de esta pieza cilíndrica 9 se
encuentran dispuestas dos aletas 10 del rotor enfrentadas entre sí y
orientadas en dirección radial. El rotor 2 se encuentra ajustado en
la carcasa 3 del estator 1 de tal forma que entre la cabeza de la
aleta 10 del rotor y la pared interior de la carcasa, así como entre
la cabeza de la aleta 6 del estator y la superficie circundante de
la pieza cilíndrica 9 está formada una ranura de obturación 11
orientada en dirección axial.
Entre las superficies frontales de la aleta 10
del rotor y las superficies frontales de la aleta 6 del estator y
las superficies interiores a ambos lados de las dos tapas 4 se
obtiene una ranura de obturación 12 orientada en dirección radial
correspondiente.
Por lo tanto, cada aleta 10 del rotor divide a
uno de los dos espacios libres en la carcasa 3 en un espacio de
presión 13 y en un espacio de descarga 14, de tal forma que se
obtienen dos espacios de presión 13 opuestos y dos espacios de
descarga 14 opuestos, que se invierten durante el funcionamiento.
Ambos espacios de presión 13 y ambos espacios de descarga 14 están
unidos entre sí mediante unos canales 15 ó 16 interiores, mientras
que uno de los dos espacios de presión 13 está conectado con una
toma de entrada 17 y uno de los dos espacios de descarga 14 está
conectado con una toma de salida 18. Entre las tapas 4 y los muñones
8 correspondientes, así como entre las tapas 4 y la carcasa 3 están
previstos de forma usual unos elementos de obturación 19 para
proporcionar una hermeticidad hacia el exterior.
Para garantizar una hermeticidad interior entre
los espacios de presión 13 y los espacios de descarga 14 adyacentes,
se encuentra dispuesto un elemento de obturación de bastidor 20 en
cada aleta 10 del rotor y en cada aleta 6 del estator en la zona de
la ranura de obturación 11 y 12 orientada en dirección axial y en
dirección radial. Para ello, cada aleta 6 del estator y cada aleta
10 del rotor está provista de dos brazos 21 que discurren en
dirección longitudinal, que conforman entre ellos una ranura 22
central que se extiende a lo largo de toda la altura y a lo largo de
toda la longitud. En esta ranura 22 se encuentra introducido a
presión el elemento de obturación de bastidor 20. De este modo se
garantiza que la aleta 10 del rotor queda hermetizada en el contorno
y en las caras frontales de cada una de las aletas 10 del rotor con
respecto a la carcasa 3 y a las tapas 4.
En la zona de transición del muñón 8 a la pieza
cilíndrica 9 se encuentra situado un anillo de obturación deslizante
23 sobre el eje de accionamiento 7 con capacidad de desplazamiento
axial, de tal forma que se apoya de forma deslizante con su
superficie deslizante y de hermetización orientada en dirección
radial sobre la superficie interior de la tapa 4 y conforma aquí una
ranura de obturación 24 orientada en dirección radial. Con su
superficie de obturación orientada en dirección axial, el anillo de
obturación deslizante 23 se apoya sobre la superficie circundante
del eje de accionamiento 7 y forma aquí una ranura de obturación 25
orientada en dirección axial. Entre la superficie interior del
anillo de obturación deslizante 23 y la aleta 10 ó 6 del rotor o del
estator existe otra ranura de obturación 26, que separa los espacios
de presión y de descarga 13, 14 adyacentes entre sí y que queda
herméticamente cerrada mediante el elemento de obturación de
bastidor 20.
El anillo de obturación deslizante 23 presenta
por el lado opuesto a la tapa 4 una entalladura dimensionada como
espacio de montaje 27 para un anillo de obturación diagonal 28. Este
espacio de montaje 27 conforma una primera junta de obturación 29 y
una segunda junta de obturación 30 al actuar conjuntamente con un
escalonamiento de diámetro en la pieza cilíndrica 9 del eje de
accionamiento 7. El anillo de obturación diagonal 28 está formado,
por ejemplo, por dos piezas de obturación y por una pieza móvil de
guía situada entre ellas y ajustada de tal forma en el espacio de
montaje 27, que una de las piezas de obturación se apoya por un lado
contra la primera junta de obturación 29 y la otra pieza de
obturación se apoya por otro lado contra la segunda junta de
obturación 30.
Tal y como muestra particularmente la Fig. 3, el
anillo de obturación deslizante 23 y el rotor 2 están aún equipados
con una protección contra torsión.
Para ello, los dos brazos 21 de la aleta 10 del
rotor que encierran el elemento de obturación de bastidor 20 están
conformados como talones de arrastre 31 en sus caras frontales.
En cambio, el anillo de obturación deslizante 23
presenta en el contorno dos parejas opuestas de ranuras 32 axiales,
en el que cada pareja de ranuras 32 está asignada a los dos brazos
21 de una de las aletas 10 del rotor. Siempre que la distancia de
separación entre ambas ranuras 32 de una pareja en el anillo de
obturación deslizante 23 se corresponda con la distancia de
separación entre los dos talones de arrastre 31 en los brazos 21 de
la aleta 10 del rotor. Del mismo modo, las dimensiones de cada
ranura 32 axial se corresponden con las dimensiones del talón de
arrastre 31 opuesto correspondiente, de tal forma que en el estado
montado cada talón de arrastre 31 encaja en una ranura 32 axial.
El anillo de obturación deslizante 23 está
equipado además con unos dispositivos para una descarga estática y
dinámica de presión, para reducir las resistencias de fricción entre
el anillo de obturación deslizante 23 y la tapa 4.
Para ello, el anillo de obturación deslizante 23
dispone de un canal anular 33 circundante para la descarga estática
de presión en el lado de la tapa, adecuada en su posición y en su
área eficaz a la posición y al tamaño del área cargado por presión
del espacio de montaje 27 en el lado de presión para el anillo de
obturación diagonal 28. Al menos un taladro 34 para la compensación
de presión conecta el canal anular 33 situado en la tapa con el
espacio de montaje 27 del anillo de obturación diagonal 28 situado
en el lado de presión.
Para la compensación dinámica de presión están
previstos de nuevo cuatro canales anulares 35 en el lado de la tapa
del anillo de obturación deslizante 23, dispuestos sobre una misma
línea circundante y limitados en su longitud. Para ello se
encuentran siempre separados dos canales anulares 35 adyacentes
mediante un nervio 36 por un lado y mediante las dos ranuras 32 con
el nervio 37 de ranura situado entre ellas por otro lado. Cada uno
de los cuatro canales anulares 35 desemboca en una de las dos
ranuras 32 y crea de este modo un canal de compensación de presión
38 entre los cuatro canales anulares 35 y el espacio de presión 13.
Los cuatro canales anulares 35 se encuentran orientados en su
posición opuestos a la superficie que ejerce la presión del anillo
de obturación deslizante 23. El tamaño del área eficaz se
corresponde en una proporción predeterminada con la superficie que
ejerce la presión del anillo de obturación deslizante 23. Mediante
esta disposición se encuentran conectados siempre dos canales
anulares 35 opuestos con los dos espacios de presión 13 opuestos del
motor basculante, mientras que los nervios 36 y los nervios de
ranura situados entre las ranuras 32 separan los espacios de presión
13 de los espacios de descarga 14 adyacentes.
Durante el funcionamiento del motor basculante,
el medio a presión penetra a modo de fuga en el espacio de montaje
27 del anillo de obturación diagonal 28 desde los dos espacios de
presión 13 opuestos a través de la primera junta de obturación 29, y
establece aquí la misma presión que en los espacios de presión 13,
puesto que el flujo del medio de presión a través de la segunda
junta de obturación 30 se encuentra impedido. En cambio, el medio a
presión llega al canal anular 33 opuesto a través del orificio 34 de
compensación de presión, con lo que se produce la compensación de
presión a ambos lados del anillo de obturación diagonal 23 y con
ello la reducción de la fuerza de presión que actúa en dirección
hacia la tapa 4. La presión se encierra en el espacio de montaje 27
y en el canal anular 33 y actúa de este modo estáticamente sobre el
anillo de obturación deslizante 23.
Al mismo tiempo, la presión de los dos espacios
de presión 13 carga también en dirección hacia la tapa 4 al anillo
de obturación deslizante 23 contra sus superficies parciales que
penetran en los espacios de presión 13. No obstante, la presión se
establece también a través de los canales de compensación de presión
38 hasta los dos canales anulares 35 opuestos y carga al anillo de
obturación deslizante 23 en dirección contraria. La fuerza
resultante permanece como fuerza de presión para garantizar la
función de obturación del anillo de obturación deslizante 23. El
anillo de obturación deslizante 23 se carga en esta zona de forma
dinámica debido a la variación de las condiciones de presión en los
espacios de presión 13.
- 1
- estator
- 2
- rotor
- 3
- carcasa
- 4
- tapa
- 5
- anillo tensor
- 6
- aleta del estator
- 7
- eje de accionamiento
- 8
- muñón
- 9
- pieza cilíndrica
- 10
- aleta del rotor
- 11
- ranura de obturación
- 12
- ranura de obturación
- 13
- espacio de presión
- 14
- espacio de descarga
- 15
- canal
- 16
- canal
- 17
- toma de entrada
- 18
- toma de salida
- 19
- elemento exterior de obturación
- 20
- elemento de obturación de bastidor
- 21
- brazo
- 22
- ranura
- 23
- anillo de obturación deslizante
- 24
- ranura de obturación
- 25
- ranura de obturación
- 26
- ranura de obturación
- 27
- espacio de montaje
- 28
- anillo de obturación diagonal
- 29
- primera junta de obturación
- 30
- segunda junta de obturación
- 31
- talón de arrastre
- 32
- ranura axial
- 33
- canal anular
- 34
- taladro de compensación de presión
- 35
- canal anular
- 36
- nervio
- 37
- nervio de ranura
- 38
- canal de compensación de presión
Claims (7)
1. Motor basculante compuesto
- por un estator (1) con una carcasa (3) y tapas
(4) a ambos lados, en el que se encuentra dispuesta al menos una
aleta (6) de estator en la carcasa (3) y
- por un rotor (2) con un eje de accionamiento
(7) apoyado en las tapas (4) y con un número de aletas (10) de rotor
que se corresponde con el número de aletas (6) del estator, en el
que
- la aleta (6) del estator y la aleta (10) del
rotor conforman, junto con la carcasa (3), una pieza cilíndrica (9)
del eje de accionamiento (7) y las dos tapas (4), al menos un
espacio de presión (13) y un espacio de descarga (14), y
- el espacio de presión (13) y el espacio de
descarga (14) están hermetizados hacia el interior mediante un
elemento de obturación de bastidor (20) introducido en la aleta del
estator y del rotor (10, 6) y
- el espacio de presión (13) y el espacio de
descarga (14) están hermetizados hacia el exterior y hacia el
interior mediante un elemento anular de obturación, en el que el
elemento anular de obturación se compone de un anillo de obturación
deslizante (23) y de un anillo blando de obturación dispuesto en el
lado del espacio de presión (13) y del espacio de descarga (14), y
el anillo de obturación deslizante (23) y el anillo blando de
obturación están dispuestos sobre un eje común,
caracterizado porque el anillo de
obturación deslizante (23) se encuentra dispuesto sobre un muñón (8)
del eje de accionamiento (7) con capacidad de desplazamiento axial y
se apoya con una superficie deslizante y de obturación sobre una
superficie interior de la tapa (4), y porque en el lado de tapa del
anillo de obturación deslizante (23) se encuentran dispuestos unos
canales anulares (33, 35), conectados con el lado del anillo de
obturación deslizante (23) orientado hacia el espacio de presión
(13) o el espacio de descarga (14) a través de unos taladros de
compensación de presión (34) y unos canales de compensación de
presión (38).
2. Motor basculante según la reivindicación 1,
caracterizado porque un espacio de montaje (27) del anillo
blando de obturación dispuesto en el anillo de obturación deslizante
(23) está unido con un canal anular (33) circundante de la tapa a
través de un taladro de compensación de presión (34) en el anillo de
obturación deslizante (23), y/o cada espacio de presión (13) y
espacio de descarga (14) están unidos con otro canal anular (35) de
la tapa a través de al menos un canal de compensación de presión
(38) en el anillo de obturación deslizante (23).
3. Motor basculante según la reivindicación 2,
caracterizado porque el otro canal anular (35) se compone de
cuatro zonas limitadas longitudinalmente, dispuestas cada una de
ellas sobre una línea circundante común y limitadas por un lado
mediante un nervio (36), y por otro lado mediante un nervio (37) de
ranura.
4. Motor basculante según la reivindicación 3,
caracterizado porque el rotor (2) y el anillo de obturación
deslizante (23) disponen de una protección contra torsión, compuesta
por al menos un talón de arrastre (31) en cada aleta (10) del rotor
y al menos una ranura (32) axial en el anillo de obturación
deslizante (23) que se corresponde con el talón de arrastre (31), y
cada ranura (32) está equipada con un canal de compensación de
presión (38).
5. Motor basculante según la reivindicación 4,
caracterizado porque las ranuras (32) axiales se encuentran
dispuestas por parejas en el anillo de obturación deslizante (23) y
cada una de ellas está asignada a unos brazos (21) de la aleta (10)
del rotor, en el que los talones de arrastre (31) están conformados
en caras frontales de los brazos (21).
6. Motor basculante según la reivindicación 3,
caracterizado porque el canal anular (33) circundante está
previsto para la compensación estática de presión y las cuatro zonas
limitadas longitudinalmente del otro canal anular (35) están
previstas para la compensación dinámica de presión.
7. Motor basculante según la reivindicación 1,
caracterizado porque el anillo blando de obturación es un
anillo de obturación diagonal (28), ajustado en un espacio de
montaje (27) del anillo de obturación deslizante (23) y cuyos
elementos de obturación se encuentran orientados en direcciones
opuestos hacia una primera junta de obturación (29) formada en la
pieza cilíndrica (9) del eje de accionamiento (7) y hacia una
segunda junta de obturación (30) en el muñón (8).
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| DE19812752 | 1998-03-23 | ||
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|---|---|
| ES2245099T3 true ES2245099T3 (es) | 2005-12-16 |
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ID=7862014
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|---|---|---|---|
| ES99919094T Expired - Lifetime ES2245099T3 (es) | 1998-03-23 | 1999-03-17 | Motor basculante. |
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