ES2274086T3 - Un dispositivo de cojinete de rodadura axial para un compresor hermetico. - Google Patents
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Abstract
Un compresor hermético alternativo incluyendo: un bloque de cilindro (20) montado dentro de una envuelta (10) y que soporta un cilindro (30) y un cubo de cojinete radial dispuesto verticalmente (40); un cigüeñal (50) montado a través del cubo de cojinete radial (40) y que tiene una porción de extremo inferior que sobresale por debajo del cubo de cojinete radial (40) y fija un rotor (61) de un motor eléctrico (60), y una porción de extremo superior que sobresale por encima del cubo de cojinete radial (40) y que incorpora una pestaña periférica (51), cuya cara inferior define una superficie anular de sopor- te (51a) y una porción excéntrica (52), incorporando el cubo de cojinete radial (40) una extensión tubular supe- rior (45) que tiene una cara interna (45a) que soporta radialmente una extensión correspondiente del cigüeñal (50), una cara de extremo anular (45b) y una cara de ex- tremo (45c), alrededor de la que está montado un cojinete de rodadura axial (90), que asienta simultáneamente enel cubo de cojinete radial (40) y en la superficie anular de soporte (51a) del cigüeñal 50, con el fin de mantener un cierto intervalo axial mínimo (FA) entre dicha superficie anular de soporte (51a) y la cara de extremo anular (45b) de la extensión tubular superior (45), incluyendo dicho cojinete de rodadura axial (90) una jaula circular (91) conteniendo una pluralidad de bolas que están espaciadas angularmente una de otra y soportadas en un anillo de ro- dadura anular superior (92), caracterizado porque una ca- ra cilíndrica interna (92a) del anillo de rodadura anular superior mantiene, con la pared externa (45c) de la ex- tensión tubular superior (45), una extensión axial con un solapamiento (SB), que está dimensionado para proporcio- nar un grado deseado de restricción al flujo axial de aceite a través de dicho intervalo radial (FR), dirigien- do la mayor parte de dicho flujo de aceite hacia arriba, al interior del paso de aceite (58) interno al cigüeñal (50) y que conduce dicho aceitea la parte superior de una porción excéntrica (52).
Description
Un dispositivo de cojinete de rodadura axial
para un compresor hermético.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de cojinete de rodadura axial para un compresor
hermético alternativo con un eje vertical, del tipo usado en
pequeños sistemas de refrigeración.
Los compresores herméticos de refrigeración
presentan, montado dentro de una envuelta herméticamente sellada,
un bloque de cilindro que soporta un cigüeñal vertical, al que está
montado el rotor de un motor eléctrico. El peso del conjunto
cigüeñal-rotor es soportado por un cojinete axial
generalmente en forma de un cojinete deslizante axial plano.
El cigüeñal lleva en su extremo inferior un
rotor de bomba que, durante la operación del compresor, conduce
aceite lubricante desde un depósito definido en la porción inferior
de la envuelta a las partes con movimiento relativo mutuo, con el
fin de garantizar el suministro de aceite para la operación adecuada
de dichas partes.
La posición del cojinete axial puede variar
según la disposición de los componentes del compresor y variaciones
de diseño. Las soluciones consideran montar el rotor en el cigüeñal
debajo del bloque de cilindro, tal como se ilustra en la figura 1,
o montar el rotor en el cigüeñal encima del bloque de cilindro, tal
como se ilustra en la figura 2. Dependiendo de la posición de
montaje del rotor en relación al bloque de cilindro, las superficies
que definen el cojinete axial se alteran.
En la situación en la que el rotor está montado
debajo del bloque de cilindro, la superficie inferior de una
pestaña anular del cigüeñal se soporta axialmente en una superficie
anular definida en el extremo superior del cubo de cojinete radial.
Por otra parte, cuando el rotor está montado encima del bloque de
cilindro, la cara inferior del rotor se soporta axialmente en una
superficie anular definida en el extremo superior del cubo de
cojinete radial. Sin embargo, cuando el rotor está montado debajo
del bloque de cilindro, la superficie inferior de una pestaña
anular del cigüeñal se soporta axialmente en una superficie anular
definida en el extremo superior del cubo de cojinete radial.
En los compresores en los que el rotor está
montado debajo del bloque de cilindro, también se conoce la
disposición en la que se dispone un segundo cojinete que actúa
radialmente en el cigüeñal, encima de la porción excéntrica de éste
último. En esta construcción, el cigüeñal incorpora una segunda
pestaña anular, cuya cara inferior se soporta axialmente en una
superficie anular superior de este segundo cojinete radial.
En cualquiera de dichas realizaciones, el
perfecto paralelismo entre las superficies mutuamente opuestas que
definen el cojinete axial no está asegurado, debido a la presencia
de errores de posición (impactos axiales) y principalmente a
deformaciones de los componentes durante la operación del
compresor.
Los errores de posición de las superficies que
definen el cojinete axial se pueden minimizar usando procesos de
fabricación más exactos. Sin embargo, las deformaciones de los
componentes son inherentes a la operación del compresor y se
producen durante el período de compresión de los gases
refrigerantes. Estas deformaciones se traducen en pérdida de
paralelismo entre las superficies mutuamente opuestas que definen el
cojinete axial, dando lugar a una geometría que es desfavorable
para la formación de una película de aceite, reduciendo en
consecuencia la capacidad de sostener el cojinete axial,
incrementando las pérdidas mecánicas por rozamiento y produciendo
probablemente desgaste en las superficies. Además, la deformación de
los componentes, más específicamente la pérdida de
perpendicularidad que tiene lugar entre la biela y el cigüeñal,
produce descomposición de las fuerzas que comprimen los gases,
dando origen a una componente en la dirección axial del cigüeñal,
introduciendo una carga adicional en la fuerza (peso) del conjunto
cigüeñal-rotor sobre el cojinete axial.
Se puede mejorar el rendimiento energético de
estos compresores con la reducción de las pérdidas por rozamiento
mecánico, usando cojinetes más eficientes. Dentro de este concepto,
se ha propuesto el uso de un cojinete de rodadura axial, cuya
operación, en términos de pérdida mecánica disipada, presenta tasas
que están próximas a la ideal. Una solución constructiva de un
cojinete usando este concepto se describe en la patente brasileña
PI 8503054 cedida a White Consolidated Industries, Inc. Y con
respecto a compresores herméticos en los que el rotor del motor
eléctrico está montado encima del bloque de cilindro. También US 4
718 830 usa tal dispositivo de cojinete axial.
En este tipo de construcción propuesto en la
patente PI 8503054, el cojinete de rodadura axial, que está
compuesto por dos anillos de rodadura planos y por la jaula de
bola, está dispuesto entre la cara de rotor y la superficie anular
definida en extremo superior del cubo de cojinete radial, guiándose
el cojinete de rodadura, en su diámetro interno, directamente por
la superficie externa del cuerpo principal del cigüeñal.
La duración de los cojinetes rodantes axiales
está fuertemente influenciada por la alineación de sus anillos de
rodadura. No obstante, la existencia de desviaciones, incluso
decimales de milirradianes en el paralelismo entre los anillos de
rodadura, es suficiente para reducir su vida operativa útil más de
20 veces, en comparación con la vida útil de un cojinete de
rodadura axial con anillos de rodadura perfectamente paralelos. Esta
reducción de la vida útil de los cojinetes rodantes tiene lugar
debido a la concentración de la carga axial sobre una o dos bolas,
en lugar de que esta carga se distribuya por todas las bolas del
cojinete de rodadura.
En los compresores herméticos que tienen el
rotor del motor eléctrico montado en el cigüeñal debajo del bloque
de cilindro, la simple provisión de un cojinete de rodadura axial,
tal como el sugerido en la patente PI 8503054, entre la superficie
inferior de una pestaña anular del cigüeñal y la superficie anular
definida en extremo superior del cubo de cojinete radial, aumentará
la distancia entre el eje de cilindro y dicha superficie anular de
soporte que constituye el extremo adyacente del bloque de soporte
radial, como se ilustra en la figura 3. En esta condición de
montaje hipotético basado en las ideas de la técnica anterior aquí
consideradas, el aumento de la distancia entre el eje de cilindro y
el extremo adyacente del cubo de cojinete radial tenderá a producir
un momento más grande en el conjunto cubo de cojinete
radial-cigüeñal, incrementando en consecuencia la
curvatura y los esfuerzos aplicados a este conjunto.
Otra desventaja de la realización ilustrada en
la figura 3 se refiere al alto escape de aceite que tiene lugar en
todo el cojinete de rodadura axial, incrementando las pérdidas
mecánicas por rozamiento viscoso del cojinete de rodadura axial y
reduciendo la cantidad de aceite lubricante disponible en la porción
de cigüeñal y en los componentes del mecanismo compresor situado
encima del cojinete de rodadura axial. La cantidad correcta de
aceite lubricante disponible en el cojinete de rodadura axial
permite optimizar las pérdidas mecánicas y la vida útil de este
componente.
El aumento de la curvatura del conjunto de cubo
de cojinete radial-cigüeñal y el aumento del escape
en todo el cojinete de rodadura axial aumentan el ruido en el
compresor, reducen la eficiencia energética de los cojinetes y
reducen la fiabilidad mecánica de los varios componentes del
compresor, siendo uno de ellos el cojinete de rodadura axial.
Un objeto general de la presente invención es
proporcionar un dispositivo de cojinete para un compresor hermético
alternativo de refrigeración, sin producir desviación del
paralelismo entre las superficies mutuamente opuestas que definen
el cojinete axial.
También es un objeto de la presente invención
proporcionar un dispositivo de cojinete del tipo mencionado
anteriormente para un compresor hermético alternativo de
refrigeración, que presenta el rotor del motor eléctrico unido al
cigüeñal vertical debajo del bloque de cilindro, sin incrementar la
curvatura y los esfuerzos sobre el conjunto de cubo de cojinete
radial-cigüeñal.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un dispositivo de cojinete como se ha mencionado
anteriormente, que no deteriora la adecuada lubricación de la
porción de cigüeñal y de los otros componentes del mecanismo
compresor situado encima del cojinete de rodadura axial, y que
permite además definir la cantidad de aceite lubricante adecuada a
suministrar al cojinete de rodadura axial.
El dispositivo de cojinete en cuestión se aplica
a un compresor hermético alternativo incluyendo una envuelta; un
bloque de cilindro montado dentro de la envuelta y soportando un
cilindro y un cubo de cojinete radial dispuesto verticalmente; un
cigüeñal vertical montado a través del cubo de cojinete radial y que
tiene una porción de extremo inferior que sobresale hacia abajo por
debajo del cubo de cojinete radial y fija el rotor de un motor
eléctrico, y una porción de extremo superior que sobresale hacia
arriba encima del cubo de cojinete radial y que incorpora una
pestaña periférica, cuya cara inferior define una superficie anular
de soporte y una porción excéntrica.
Según la invención, el cubo de cojinete radial
incorpora una extensión tubular superior que tiene una cara interna
que soporta radialmente una extensión correspondiente del cigüeñal,
una cara de extremo anular y una cara externa, concéntrica con la
cara interna, alrededor de la que está montado un cojinete de
rodadura axial. El cojinete de rodadura axial asienta
simultáneamente en el cubo de cojinete radial y en la superficie
anular de soporte del cigüeñal, con el fin de mantener un cierto
intervalo axial mínimo entre dicha superficie anular de soporte y
la cara de extremo anular de la extensión tubular superior.
La invención se describirá a continuación, con
referencia a los dibujos anexos, en los que:
La figura 1 es una vista en sección vertical
media de un compresor hermético alternativo, con un cigüeñal
vertical unido al rotor de un motor eléctrico dispuesto debajo del
bloque de cilindro y soportado verticalmente por un cojinete axial
de la técnica anterior.
La figura 2 es una vista similar a la de la
figura anterior, pero que ilustra una construcción de la técnica
anterior en la que el rotor del motor eléctrico está colocado encima
del bloque de cilindro y es soportado verticalmente por un cojinete
de rodadura axial de la técnica anterior.
La figura 3 es una vista en sección vertical
parcial de un bloque de cilindro del tipo ilustrado en la figura 1,
que incorpora un cubo de cojinete radial vertical, en cuyo extremo
superior asienta un cojinete de rodadura axial para el conjunto de
cigüeñal-rotor de motor eléctrico, según las ideas
de la técnica anterior.
La figura 3a representa un detalle ampliado de
parte de la figura 3.
La figura 4 es una vista en sección vertical
parcial de un bloque de cilindro del tipo ilustrado en la figura 1
y que incorpora un cubo de cojinete radial, que ha sido construido
para recibir un cojinete de rodadura axial según la disposición de
la presente invención.
La figura 4a representa, en escala ampliada,
parte de la figura 4, que ilustra una primera realización para el
dispositivo de cojinete de rodadura axial.
La figura 4b representa, también en escala
ampliada, parte de la figura 4, que ilustra una segunda realización
constructiva para el cojinete de rodadura axial.
La figura 4c es una vista similar a la de las
figuras 4a-4b, pero ilustra una tercera realización
constructiva para el cojinete de rodadura axial de la presente
invención.
La figura 4d representa, en escala ampliada,
parte de la figura 4, que está desviada angularmente en relación a
la ilustrada en la figura 4a y presenta una realización constructiva
para el tope del cojinete de rodadura axial de la presente
invención.
Y la figura 5 es una vista en perspectiva de
unos medios de cojinete de la presente invención.
La figura 1 ilustra, de forma simple, un
compresor hermético alternativo incluyendo una envuelta 10, dentro
de la que se suspende apropiadamente un bloque de cilindro 20 que
define un cilindro 30 y que incorpora un cubo de cojinete radial
dispuesto verticalmente 40 que soporta un cigüeñal vertical 50, que
tiene una porción de extremo inferior que sobresale hacia abajo
debajo del cubo de cojinete radial 40 para fijar un rotor 61 de un
motor eléctrico 60, cuyo stator 62 está unido debajo del bloque de
cilindro 20. El cigüeñal 50 presenta además una porción de extremo
superior que sobresale hacia arriba encima del cubo de cojinete
radial 40 y que incorpora una pestaña periférica 51, cuya cara
inferior define una superficie anular de cojinete axial 51a, y una
porción excéntrica 52, en la que está montado el ojo mayor de una
varilla de conexión 70, cuyo ojo menor está montado en un pistón 80
alternativo dentro del cilindro 30.
En este tipo de construcción de la técnica
anterior, la superficie anular de cojinete axial 51a es soportada
por una cara anular superior 41 del cubo de cojinete radial 40, con
el fin de definir un cojinete deslizante axial que soporta el peso
del conjunto de cigüeñal 50-rotor 61.
La figura 2 también ilustra un compresor
hermético alternativo con los mismos elementos básicos ya descritos
en relación al compresor de la figura 1 y que se representan con los
mismos números de referencia. Sin embargo, en la construcción
ilustrada en la figura 2, el motor eléctrico 60 está dispuesto
encima del bloque de cilindro 20 y en consecuencia encima del cubo
de cojinete radial 40, permitiendo que el cojinete axial permanezca
colocado a una distancia del eje de cilindro 30 en el que las
desviaciones del paralelismo entre las dos superficies anulares del
cojinete axial son relativamente pequeñas.
En la construcción de la figura 2, se utiliza un
cojinete de rodadura axial 90, asentado contra la cara anular
superior 41 del cubo de cojinete radial 40 contra una porción
superficial inferior respectiva del rotor 61.
En la construcción de las figuras
3-3a, se ilustra una disposición para un cojinete de
rodadura axial adaptado a un compresor hermético alternativo,
estando su cigüeñal 50 dispuesto verticalmente y soportando el rotor
de un motor eléctrico montado debajo del bloque de cilindro 20 y el
cubo de cojinete radial 40.
En esta construcción de la técnica anterior, el
cojinete de rodadura axial 90 incluye una jaula circular 91
conteniendo una pluralidad de bolas que están angularmente
espaciadas una de otra y soportadas por un anillo rodadura anular
superior 92 y por un anillo de rodadura anular inferior 93, en forma
de arandelas metálicas planas, que asientan respectivamente contra
la superficie anular de soporte 51a del cigüeñal 50 y la cara
anular superior 41 del cubo de cojinete radial 40. Con el fin de
asegurar la colocación correcta de la extensión del cigüeñal 50 en
relación al eje de cilindro, la cara anular superior 41 del cubo de
cojinete radial 40 está rebajada a una profundidad tal que absorba
el aumento de la altura del cojinete de rodadura
axial 90.
axial 90.
Sin embargo, incluso sin alterar la extensión
del cigüeñal 50, la provisión del cojinete de rodadura axial 90 por
medio de esta técnica simple da lugar a un aumento de la distancia
entre el eje de cilindro 30 y la cara anular superior 41 del cubo
de cojinete radial 40, que define el inicio del cojinete radial.
La figura 4 ilustra, juntamente con la figura
4a, una primera realización para el dispositivo de cojinete de la
presente invención.
Según la invención, el cubo de cojinete radial
40 incorpora una extensión tubular superior 45 que tiene una cara
interna 45a que soporta una extensión correspondiente del cigüeñal
50, una cara de extremo anular 45b, y una cara externa 45c,
alrededor de la que está montado, con un cierto mínimo intervalo
radial, un cojinete de rodadura axial 90, con una construcción más
adecuada, en comparación por ejemplo con la previamente descrita en
relación a la figura 3a.
Como se ilustra más claramente en la figura 4a,
el cojinete de rodadura axial 90 tiene su anillo de rodadura anular
superior 92 asentado contra la superficie anular de soporte 51a de
la pestaña periférica 51 del cigüeñal 50 y contra la cara anular
superior 41 del cubo de cojinete radial 40, que se mantiene
axialmente espaciado hacia atrás en relación a la cara de extremo
anular 45b de la extensión tubular superior 45. En las realizaciones
ilustradas en las figuras 4-4c, la cara anular
superior 41 del cubo de cojinete radial 40 está axialmente
espaciada hacia atrás al interior del contorno de éste último, de
modo que sea capaz de recibir el cojinete de rodadura axial 90, sin
requerir alteraciones sustanciales del diseño del cubo de cojinete
radial 40.
La retroespaciación axial de la cara anular
superior 41 del cubo de cojinete radial 40, la altura del cojinete
de rodadura axial 90, y las dimensiones de la extensión tubular
superior 45 están diseñadas para garantizar que el cojinete axial
del cigüeñal 50 tenga un intervalo axial mínimo, que se puede lograr
fácilmente en términos de fabricación y montaje, entre la cara de
extremo anular 45b de la extensión tubular superior 45 y la
superficie anular de soporte 51a del cigüeñal 50.
En las construcciones en las que el bombeo de
aceite desde el extremo inferior a la porción excéntrica 52 del
cigüeñal 50 se realiza a través del interior de éste último, la
lubricación del cojinete de rodadura axial 90 se puede hacer
mediante el direccionamiento controlado de parte del flujo de aceite
conducido a la porción excéntrica 52, sin deteriorar la lubricación
de ésta última, aunque haya un cierto intervalo sobredimensionado
entre la superficie anular de soporte 51a del cigüeñal 50 y la cara
de extremo anular 45b de la extensión tubular superior 45 del cubo
de cojinete radial 40.
Sin embargo, en los casos en que el bombeo hacia
arriba del aceite lubricante almacenado en la parte inferior de la
envuelta 10 se realice con la ayuda de una ranura helicoidal 55
dispuesta fuera del cigüeñal 50, habrá que tener cuidado especial
con la construcción del cojinete de rodadura axial 90, con el fin de
evitar que el aceite, que llega al nivel de este cojinete en su
flujo hacia arriba, escape radialmente a través de la región del
cojinete de rodadura axial 90, deteriorando la lubricación de la
porción excéntrica 52.
Como se ilustra en las figuras
4-4a, el aceite es impulsado hacia arriba a lo largo
de la ranura helicoidal externa 55 del cigüeñal 50 hasta que llega
al extremo superior de esta ranura en la región del cojinete de
rodadura axial 90, cuyo extremo superior se abre al extremo inferior
de un paso de aceite axial inclinado 58 que conduce a la cara de
extremo de la porción excéntrica 52, abriéndose axialmente la
porción inferior del paso de aceite 58 en la región de la cara
anular de soporte 51a.
Una posible solución para minimizar este escape
es controlar el intervalo axial FA entre la superficie anular de
soporte 51a del cigüeñal 50 y la cara de extremo anular 45b de la
extensión tubular superior 45 del cubo de cojinete radial 40. Sin
embargo, esta solución demanda estrictas tolerancias de fabricación
y montaje con el fin de proporcionar un intervalo suficientemente
pequeño para evitar el escape de aceite y al mismo tiempo evitar el
contacto de las superficies opuestas que se mueven una con relación
a otra.
Las figuras 4-4a ilustran una
primera solución, desarrollada según la invención, para realizar una
retención adecuada del flujo de aceite ascendente cuando pasa por
el cojinete de rodadura axial 90, sin generar superficies de
rozamiento mutuo y sin tener que cumplir las tolerancias que hacen
difícil el proceso de fabricación y montaje del compresor.
Según esta primera realización, el anillo de
rodadura anular superior 92 del cojinete de rodadura axial 90 tiene
forma de una arandela con una sección transversal rectangular, cuya
cara cilíndrica interna 92 mantiene un cierto intervalo radial FR
en relación a la cara cilíndrica externa 45c de la extensión tubular
superior 45. Dado que estas dos superficies se mueven una con
relación a otra, debido a la rotación del cigüeñal, el contacto y
en consecuencia el desgaste entre estas superficies deberá ser
evitado.
Según la presente invención, este contacto de
rozamiento entre la cara cilíndrica interna 92a del anillo de
rodadura anular superior 92 del cojinete de rodadura axial 90 y la
cara externa 45c de la extensión tubular superior 45 se puede
evitar bloqueando dicho anillo de rodadura anular superior 92 contra
los desplazamientos radiales en relación al cigüeñal 50, por
ejemplo, disponiendo un elemento de tope 51b soportado por el
cigüeñal 50 en una posición radialmente externa a la cara externa
45c de la extensión tubular superior 45.
En la realización ilustrada, el elemento de tope
51b tiene forma de un rebaje del cigüeñal 50, radialmente interno y
adyacente a la cara cilíndrica interna 92a del anillo de rodadura
anular superior 92, y que se produce por ejemplo en la superficie
anular de soporte 51a del cigüeñal 50.
Como se puede observar en la figura 4d, el
diámetro interno del rebaje es mayor que el diámetro externo de la
superficie externa 45c en la extensión tubular superior 45. Aunque
no se ilustra, otra forma de evitar este contacto se puede lograr
mediante la fijación, por ejemplo usando un elemento adhesivo
dispuesto entre el anillo de rodadura anular superior 92 y la
superficie anular de soporte 51a del cigüeñal 50. En ambas
soluciones de montaje aquí descritas, se deberá asegurar la
concentricidad del diámetro interno del anillo de rodadura anular
superior 92 en relación al cuerpo del cigüeñal 50.
Se obtiene más o menos retención de aceite
ajustando dicho intervalo radial FR con una extensión axial con un
solapamiento SB de la cara cilíndrica interna 92a del anillo de
rodadura anular superior 92 en relación a la cara externa 45c de la
extensión tubular superior 45, definiendo dicho ajuste un cierto
grado de pérdida de carga al flujo de aceite que tiende a fluir
hacia abajo entre las dos superficies cilíndricas opuestas. Así, la
tolerancia para el intervalo radial FR se puede relajar, facilitando
la fabricación y el montaje, pero sin permitir que se produzca un
escape excesivo de aceite a través del cojinete de rodadura axial
90.
La figura 4b ilustra una variante constructiva
de la solución propuesta en la figura 4a, según la que el anillo de
rodadura anular superior 92 en el cojinete de rodadura axial 90
presenta un chaflán inclinado 92b en su borde superior interno,
chaflán que está colocado al nivel del intervalo axial FA existente
entre la cara de extremo anular 45b de la extensión tubular
superior 45 y la cara anular de soporte 51a del cigüeñal 50, con el
fin de recibir el flujo de aceite que es expulsado radialmente de
dicho intervalo axial FA. El chaflán 92b opera como unos medios
deflectores de descomposición de fuerza, empujando el flujo radial
de aceite recibido de manera que se desplace hacia arriba, entrando
en el paso de aceite 58, por su porción inferior abierta de forma
radialmente axial, y siendo conducido hacia arriba a la parte
superior excéntrica. El impulso ascendente obtenido con el chaflán
92b, que puede presentar cualquier perfil adecuado, permite
compensar la reducción que esta configuración produce en general en
la extensión de solapamiento axial, reduciéndose el intervalo
radial FR entre el anillo de rodadura anular superior 92 y la
extensión tubular superior 45.
Según una opción constructiva de la presente
invención, el anillo de rodadura anular superior 92 del cojinete de
rodadura axial 90 incluye una porción de superficie superior 92b que
define una base BF para sostener la columna de aceite lubricante
que fluye a través del paso de aceite 58.
La figura 4c ilustra una tercera construcción
posible, según la que una arandela espaciadora 96 está dispuesta
entre el anillo de rodadura anular superior 92 del cojinete de
rodadura axial 90 y la cara anular de soporte 51a del cigüeñal 50,
manteniéndose la cara interna 96a de la arandela espaciadora 96
radialmente espaciada de la cara externa 45c de la extensión
tubular superior 45, con el fin de definir con ésta última y con el
anillo de rodadura anular superior 92 una ranura anular superior
100, abierta al intervalo axial FA y abierta por la parte superior
al paso de aceite 58, dirigiéndose al interior de dicha ranura el
flujo radial de aceite impulsado por la fuerza centrífuga a la
rotación del cigüeñal 50. La ranura anular superior 100 presenta una
pared inferior que define la base BF para sostener la columna de
aceite lubricante que fluye a través del paso de aceite 58.
Con esta disposición, el aceite acumulado en la
ranura anular superior 100 es empujado, por centrifugación, contra
la cara interna 96a de la arandela espaciadora 96. Dado que no es
posible que el aceite fluya hacia abajo debido al bloqueo ejercido
por la extensión radial del anillo de rodadura anular superior 92
que define la parte inferior de la ranura anular 100, es empujado
hacia arriba para que entre dentro del paso de aceite 58, siguiendo
fluyendo arriba a la parte superior de la porción excéntrica 52. Con
el fin de facilitar la subida del aceite, la ranura anular 100 está
totalmente abierta, en su región superior, al interior del paso de
aceite 58, siendo la cara radialmente externa de la ranura anular
100 normalmente tangente al contorno del paso de aceite 58.
Dado que la fuerza centrífuga que actúa sobre el
aceite en la ranura anular 100 evita que dicho aceite vuelva
radialmente hacia el intervalo radial FR, entre el anillo de
rodadura anular superior 92 y la extensión superior tubular 45,
este intervalo radial ya no tiene que tener tolerancias estrictas,
lo que facilita la fabricación y el montaje de los componentes.
Se deberá entender que la provisión de la
arandela espaciadora 96 representa solamente una forma ejemplar de
disponer una ranura superior interna de acumulación de aceite en el
anillo de rodadura anular superior 92 del cojinete de rodadura
axial 90. Según las ilustraciones de las figuras
4-5, la disposición de la presente invención
incluye además unos medios de soporte 95, que asientan, por su
porción inferior, en la cara anular superior 41 del cubo de
cojinete radial 40, y que sostienen, por la parte superior y de
forma rotativa fija, una cara inferior 93a de el anillo de rodadura
anular inferior 93 en el cojinete de rodadura axial 90,
construyéndose dichos medios de soporte 95 de modo que sean capaces
de oscilar en relación a la cara anular superior 41 del cubo de
cojinete radial 40, y en relación al anillo de rodadura anular
inferior 93, según ejes diametrales que están mutuamente desviados
90 grados uno de otro.
En una opción constructiva de la presente
invención, entre las partes mutuamente opuestas definidas por la
cara inferior 93a del anillo de rodadura anular inferior 93 y la
superficie de contacto superior 95a de los medios de soporte 95, y
por la superficie de contacto inferior 95b de los medios de soporte
95 y la cara anular superior 41 del cubo de cojinete radial 41a, un
par respectivo de salientes convexos diametralmente opuestos están
incorporados a una de dichas partes mutuamente opuestas y asentados
contra la otra de dichas partes mutuamente opuestas, desviándose la
alineación de un par de salientes convexos 90 grados con relación al
otro par de salientes convexos. Cada saliente convexo puede tener,
por ejemplo, forma de un saliente cilíndrico incorporado a la parte
respectiva.
Según las ilustraciones, cada una de la
superficie de contacto superior 95a y la superficie de contacto
inferior 95b de los medios de soporte 95 incorpora un par
respectivo de salientes convexos.
Claims (15)
1. Un compresor hermético alternativo
incluyendo: un bloque de cilindro (20) montado dentro de una
envuelta (10) y que soporta un cilindro (30) y un cubo de cojinete
radial dispuesto verticalmente (40); un cigüeñal (50) montado a
través del cubo de cojinete radial (40) y que tiene una porción de
extremo inferior que sobresale por debajo del cubo de cojinete
radial (40) y fija un rotor (61) de un motor eléctrico (60), y una
porción de extremo superior que sobresale por encima del cubo de
cojinete radial (40) y que incorpora una pestaña periférica (51),
cuya cara inferior define una superficie anular de soporte (51a) y
una porción excéntrica (52), incorporando el cubo de cojinete
radial (40) una extensión tubular superior (45) que tiene una cara
interna (45a) que soporta radialmente una extensión correspondiente
del cigüeñal (50), una cara de extremo anular (45b) y una cara de
extremo (45c), alrededor de la que está montado un cojinete de
rodadura axial (90), que asienta simultáneamente en el cubo de
cojinete radial (40) y en la superficie anular de soporte (51a) del
cigüeñal 50, con el fin de mantener un cierto intervalo axial mínimo
(FA) entre dicha superficie anular de soporte (51a) y la cara de
extremo anular (45b) de la extensión tubular superior (45),
incluyendo dicho cojinete de rodadura axial (90) una jaula circular
(91) conteniendo una pluralidad de bolas que están espaciadas
angularmente una de otra y soportadas en un anillo de rodadura
anular superior (92), caracterizado porque una cara
cilíndrica interna (92a) del anillo de rodadura anular superior
mantiene, con la pared externa (45c) de la extensión tubular
superior (45), una extensión axial con un solapamiento (SB), que
está dimensionado para proporcionar un grado deseado de restricción
al flujo axial de aceite a través de dicho intervalo radial (FR),
dirigiendo la mayor parte de dicho flujo de aceite hacia arriba, al
interior del paso de aceite (58) interno al cigüeñal (50) y que
conduce dicho aceite a la parte superior de una porción excéntrica
(52).
2. El dispositivo de cojinete axial de la
reivindicación 1, caracterizado porque el anillo de rodadura
anular superior (92) del cojinete de rodadura axial (90) está
bloqueada contra desplazamientos radiales en relación al cigüeñal
(50) con el fin de evitar el contacto de su cara cilíndrica interna
(92a) con la cara externa (45c) de la extensión tubular superior
(45).
3. El dispositivo de cojinete axial de la
reivindicación 2, caracterizado porque dicho bloqueo radial
del anillo de rodadura anular superior (92) del cojinete de
rodadura axial (90) se obtiene por un elemento de tope (51 b), que
es soportado por el cigüeñal (50) en una posición radialmente
externa a la cara externa (45c) de la extensión tubular superior
(45).
4. El dispositivo de cojinete axial de la
reivindicación 3, caracterizado porque el elemento de tope
(51b) tiene forma de un rebaje del cigüeñal (50), radialmente
interno y adyacente a la cara cilíndrica interna (92a) del anillo
de rodadura anular superior (92).
5. El dispositivo de cojinete axial de la
reivindicación 4, caracterizado porque el anillo de rodadura
anular superior (92) del cojinete de rodadura axial (90) presenta
un chaflán inclinado (92c) dispuesto en un borde superior interno y
colocado al nivel del intervalo axial (FA), con el fin de recibir a
su través el flujo del lubricante que es expulsado radialmente del
cigüeñal (50), dirigiendo dicho flujo de aceite hacia arriba al
interior de paso de aceite (58).
6. El dispositivo de cojinete axial de la
reivindicación 1, caracterizado porque el anillo de rodadura
anular superior (92) del cojinete de rodadura (90) incluye una
porción de superficie superior (92b) que define una base (BF) para
sostener la columna de aceite lubricante que fluye a través del paso
de aceite (58).
7. El dispositivo de cojinete axial de la
reivindicación 1, caracterizado porque el anillo de rodadura
anular superior (92) del cojinete de rodadura axial (90) define una
ranura anular superior (100) en su región interna y abierta al
intervalo axial (FA), estando limitada internamente dicha ranura por
la pared externa (45C) de la extensión tubular superior (45) y
abierta por la parte superior al paso de aceite (58), presentando
dicha ranura anular superior (100) una pared inferior que define
una base (BF) para sostener la columna de aceite lubricante que
está fluyendo a través del paso de aceite (58).
8. El dispositivo de cojinete axial de la
reivindicación 7, caracterizado porque la cara radialmente
externa de la ranura anular superior (100) es tangente al contorno
del paso de aceite (58).
9. El dispositivo de cojinete axial de la
reivindicación 8, caracterizado porque la ranura anular (100)
se define entre la cara externa (45c) de la extensión tubular
superior (45) y la cara interna (96a) de una arandela espaciadora
(96) dispuesta entre el anillo de rodadura anular superior (92) y la
cara anular de soporte (51a) del cigüeñal (50), definiéndose la
pared inferior de la ranura anular superior (100) por la cara
superior (92a) del anillo de rodadura anular superior (92).
10. El dispositivo de cojinete axial de la
reivindicación 9, caracterizado porque la ranura anular (100)
está limitada por la cara externa (45c) de la extensión tubular
superior (45), por la superficie superior (92b) del anillo de
rodadura anular superior (92) del cojinete de rodadura (90), y por
la cara interna (96a) de la arandela espaciadora (96), y abierta en
la parte superior a un paso de aceite (58) interno al
cigüeñal
(50).
(50).
11. El dispositivo de cojinete axial de la
reivindicación 1, caracterizado porque incluye además unos
medios de soporte (95), que asientan por la parte inferior en la
cara anular superior (41) del cubo de cojinete radial (40) y que
sostienen, por la parte superior y en una forma rotativa fija, una
cara inferior (93a) del anillo de rodadura anular inferior (93) del
cojinete de rodadura axial (90), estando construidos dichos medios
de soporte (95) de manera que sean capaces de oscilar en relación a
la cara anular superior (41) del cubo de cojinete radial (40) y en
relación al anillo de rodadura anular inferior (93), según ejes
diametrales que están mutuamente desviados uno de otro a 90
grados.
12. El dispositivo de cojinete axial de la
reivindicación 11, caracterizado porque incluye, entre las
partes mutuamente opuestas definidas por la cara inferior (93a) del
anillo de rodadura anular inferior (93) y la superficie de contacto
superior (95a) de los medios de soporte (95), y por la superficie de
contacto inferior (95b) de los medios de soporte (95) y la cara
anular superior (41) del cubo de cojinete radial (40), un par
respectivo de salientes convexos diametralmente opuestos
incorporados a una de dichas partes mutuamente opuestas y asentados
contra la otra de dichas partes mutuamente opuestas, estando la
alineación de un par de salientes convexos desviada 90 grados en
relación al otro par de salientes convexos.
13. El dispositivo de cojinete axial de la
reivindicación 12, caracterizado porque cada saliente convexo
es un saliente cilíndrico incorporado a la parte respectiva.
14. El dispositivo de cojinete axial de la
reivindicación 13, caracterizado porque cada una de la
superficie de contacto superior (95a) y la superficie de contacto
inferior (95b) de los medios de soporte (95) incorpora un par
respectivo de salientes convexos.
15. El dispositivo de cojinete axial de la
reivindicación 1, caracterizado porque el anillo de rodadura
anular superior (92) y el anillo de rodadura anular inferior (93)
están en forma de una arandela plana.
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