ES2289118T3 - Unidad de lubricacion central. - Google Patents

Abstract

Un aparato de lubricación central para lubricar mediante la inyección de aceite, cilindros de motor en motores diesel grandes, en particular motores marinos, y formado por boquillas atomizadoras a presión y por una unidad de bomba compacta, conectada con dichas boquillas, y que comprende una fila de bombas de pistón accionadas por un árbol giratorio común que tiene empujadores de accionamiento que interactúan con plaquitas de empuje para los pistones respectivos que se desplazan axialmente con la tensión de un muelle en la fila de bombas de pistón, estando apoyado el árbol a lo largo de su longitud sobre uno o más forros soporte dispuestos diametralmente opuestos a los pistones que se desplazan axialmente, caracterizado porque los empujadores de accionamiento y las plaquitas de empuje complementarias están fabricadas por lo menos con superficies endurecidas, y porque los forros soporte están montados sobre una pared posterior en la unidad de bomba mediante el uso de un tornillo que permiteel ajuste de la posición del forro soporte.

Description

Unidad de lubricación central.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un aparato de lubricación central para lubricar mediante la inyección de aceite, cilindros de motor en motores diesel grandes, en particular motores marinos, y formado por boquillas atomizadoras a presión y por una unidad de bomba compacta, conectada con dichas boquillas, y que comprende una fila de bombas de pistón accionadas por un árbol giratorio común que dispone de empujadores de accionamiento que interactúan con plaquitas de empuje para los pistones respectivos que se desplazan axialmente con la tensión de un muelle en la fila de bombas de pistón, estando apoyado el árbol a lo largo de su longitud sobre uno o más forros soporte dispuestos diametralmente opuestos a los pistones que se desplazan axialmente.

Estos aparatos de lubricación se fabrican tradicionalmente como unidades de bomba compactas que se montan cerca de sus cilindros respectivos, y que se conectan mediante tubos a su depósito de alimentación de aceite y a varias boquillas de inyección de aceite en diferentes partes de la pared del cilindro. Cada unidad tiene una fila de bombas de pistón que alimentan los diferentes puntos de lubricación, estando accionadas por un árbol giratorio común que incorpora empujadores, que mediante la rotación del árbol en una carcasa interactúan con plaquitas de empuje para los pistones respectivos que se desplazan axialmente, los cuales están tensados mediante muelles en la dirección hacia el árbol, de modo que los pistones realizan un movimiento alterno con el giro del árbol, para activar las bombas de pistón respectivas de las cuales los pistones forman parte.

En principio estos aparatos de lubricación han funcionado impecablemente de acuerdo con el mismo principio durante muchos años, en los que han funcionado en condiciones que no requerían una presión de descarga de las bombas de pistón muy elevada, pues es una regla permanente que el aceite se inyecte en el cilindro durante la carrera de retorno hacia arriba del pistón del motor, es decir durante el movimiento de compresión, aunque antes de la carrera de combustión siguiente. Por lo tanto ha surgido inmediatamente el interés de trabajar con presiones de inyección o presiones de bomba del orden de magnitud de 10 bar.

En los últimos años, ver por ejemplo WO 00/28194, se ha propuesto hacer la lubricación eficiente mediante la inyección de aceite a través de boquillas atomizadoras a presión, para conseguir lubricación por nube de aceite, e incluso si esto puede tener lugar continuamente durante el movimiento hacia arriba del pistón, el aceite debe se suministrado a una presión mucho más elevada para asegurar la fina atomización a través de boquillas sencillas ordinarias, por ejemplo a un presión de hasta 100 bar o superior. Esto es mucho más que la capacidad de la construcción de los aparatos lubricantes de la técnica anterior, y por lo tanto deben considerarse construcciones de bombas completamente nuevas.

Se conoce por los documentos WO 96/09492 y DE-A-36 37031 un aparato de la técnica anterior, del tipo descrito en la introducción. Esta técnica anterior no describe de forma explícita soportes; sin embargo esta característica es implícita cuando se deben sustentar árboles giratorios. En los documentos no hay indicación de la fijación de soportes de una manera específica.

Sin embargo, en la invención se ha visto sorprendentemente que es posible realmente utilizar las construcciones de la técnica anterior cuando éstas se modifican por lo menos en uno o dos puntos esenciales, a saber en parte mediante un soporte fijo deslizante de dicho árbol contra la pared trasera de la carcasa del aparato, y en parte mediante la realización de los empujadores de accionamiento mencionados y de su pieza complementaria, en una versión endurecida. En un nivel más detallado, se añade que se requiere también que el árbol se construya algo más resistente que hasta entonces y que se fijen mejor los empujadores sobre el árbol.

De acuerdo con la invención, el aparato de lubricación central es peculiar en que los empujadores de accionamiento y las plaquitas empujadoras complementarias se fabrican por lo menos con superficies endurecidas, y que los forros soporte se montan sobre la pared trasera en la unidad de bomba mediante el uso de un tornillo que permite el ajuste de la posición del forro soporte.

Así se comprendió, que por otra parte es posible mantener en gran medida el aparato de lubricación en su realización actual, lo cual es naturalmente una ventaja apreciable. La disposición de un soporte directo en un árbol dimensionado con más resistencia, asegura a las bombas de pistón la requerida transmisión de una alta presión bien definida, y las piezas endurecidas que interactúan aseguran la buena resistencia al desgaste de sus superficies de contacto sometidas a desgaste.

Respecto a la resistencia al desgaste, debe mencionarse que en los aparatos de lubricación de la técnica anterior, se ha aceptado un desgaste apreciable en los empujadores actuadores y en los pistones que interactúan con ellos ó en las plaquitas de empuje, puesto que esto solo produce un pequeño cambio en el volumen de aceite descargado por carrera de la bomba. La situación es diferente en la invención porque aquí, dosificar el aceite a la elevada presión de atomización requerida es una función esencial, en tanto que el aceite no atomizado se utiliza de manera muy ineficiente.

Se ha determinado mediante experimentos que incluso un desgaste moderado en dichas piezas tiene una influencia negativa decisiva sobre la calidad de la atomización del aceite cuando funcionan a alta presión, y mediante el uso de un concepto de bomba no modificado, se han encontrado razones para notar que los bordes funcionales frontal y trasero de los empujadores actuadores están sometidos a la acción de desgaste más elevada. Esto implica que los empujadores empiezan y terminan los movimientos del pistón con movimientos continuamente más amortiguados, influyendo con ello sobre el tiempo durante el cual el aceite de las boquillas está a presión suficientemente elevada para la atomización eficaz del aceite.

Por lo tanto es particularmente importante en la invención, realizar dichos bordes de los empujadores especialmente resistentes al desgaste; esto se consigue de forma suficiente mediante el mencionado uso generalizado de acero endurecido, pero dentro del objeto de la invención se incluyen otras formas de refuerzo especial de solamente las áreas afectadas del empujador.

Con estos antecedentes, mediante la invención, es posible modificar aparatos de lubricación existentes para el funcionamiento a alta presión de un modo relativamente simple sin ninguna reestructuración básica.

Descripción de las figuras

A continuación se describe la invención con más detalles haciendo referencia a las figuras, de las cuales:

La Fig. 1 es una vista en sección de un aparato de lubricación convencional del tipo relevante,

La Fig. 2 es una sección longitudinal del mismo,

La Fig. 3 es una vista de un aparato de lubricación según la invención correspondiente a la Fig. 1,

La Fig. 4 es una vista parcial de un dispositivo empujador de acuerdo con la invención.

El aparato mostrado en las Figs. 1 y 2 tiene una carcasa en forma de caja 2, que soporta en una pared frontal 4 una fila de unidades de bomba de pistón 6, de las cuales solo se muestra una en la Fig. 1. La unidad tiene un alojamiento de válvula 8 con una entrada inferior para el aceite lubricante, una sección intermedia para alojar el pistón 10 que sobresale dentro de la carcasa 2 y una salida superior para la bomba de pistón. La salida está conectada a través de un indicador de flujo 12 con una espiga de conexión superior 14, y desde la fila de estas espigas de conexión se extiende hasta los puntos de lubricación en el cilindro de motor asociado, por ejemplo de 6 a 24 puntos.

Los pistones 10 se accionan por compresión mediante empujadores actuadores 16 dispuestos sobre un árbol de control 18 que gira sincronizado con el árbol de levas del motor. Los pistones no están accionados directamente sino que se accionan a través de plaquitas de empuje 20 dispuestas sobre los balancines 22 respectivos, los cuales basculan alrededor de un eje fijo 24 y tienen extensiones 26 que se proyectan hacia arriba para interactuar por su extremo con los tornillos de ajuste 28 respectivos que se extienden hacia el interior desde la pared frontal. Los pistones 10 están tensados mediante muelles en la dirección hacia adentro y contra las plaquitas de empuje 20, que mantendrán presionadas hacia dentro hasta que los extremos de los brazos superiores respectivos hagan tope con los tornillos de ajuste 28. Así, para cada unidad de bomba se determina la posición inicial a partir de la cual, cada plaquita empujadora 20 estará presionada hacia fuera durante el giro del empujador actuador 16 asociado. Durante el funcionamiento, en la situación mostrada habrá una cierta distancia entre el balancín 26 y el tornillo de ajuste 28, de modo que durante el paso del empujador, la plaquita de empuje 20 estará presionada hacia fuera para accionar el pistón 10, y retrocederá a la posición inicial después de este paso, debido a la acción de la fuerza del muelle del pistón. Los tornillos de ajuste pueden ser utilizados para determinar las carreras operacionales de cada pistón y de este modo, determinar las prestaciones de cada unidad de bomba individual.

Se ha indicado anteriormente que los empujadores actuadores 16 llaman una atención especial en relación con la invención, y por lo tanto debe mencionarse que los empujadores están fabricados de manera convencional tal como muestra la Fig. 1, es decir a partir de trozos de barras planas en las que se taladra un agujero cerca de un extremo para su montaje en el árbol de control 18. Después de taladrar el agujero, se repasa el borde y a continuación se acaba para el ajuste preciso con el árbol, con lo cual el cuerpo del empujador se fija sencillamente mediante una espiga.

Tal como muestra la Fig. 2, el árbol de control 18 se apoya en alojamientos de cojinete 30 en las paredes extremas de la carcasa 2, mientras que el eje fijo 24 se apoya en las mismas paredes mediante pernos dispuestos concéntricos 32 que permiten un cierto desplazamiento del eje 24, con el fin de realizar ajustes necesarios, pero que sin embargo no tienen relevancia partícula para la invención.

Como ya se ha mencionado, la invención se enfrenta con el problema de que se requiere un presión mucho mayor que la que ha sido común hasta ahora, y de que las bombas convencionales conocidas se han mostrado inadecuadas para este fin. En relación con la invención se hicieron muchas consideraciones respecto a construcciones más adecuadas, hasta que sorprendentemente se encontró que la construcción básica convencional puede ser realmente utilizada mediante la combinación de modificaciones relativamente simples, a saber óptimamente con las siguientes:

a) El árbol de control 18 se fabrica con un diámetro ligeramente mayor en el alojamiento de cojinete 30 de modo que la torsión del árbol bajo cargas más elevadas permanezca en un nivel aceptable.

b) Los empujadores actuadores 16 y los balancines 22, 20 se fabrican en una versión endurecida para aumentar su resistencia al desgaste.

c) El árbol de control 18 se estabiliza en la dirección transversal disponiendo un soporte posterior estacionario para este árbol 18 en uno o en algunos de los espacios intermedios entre empujadores 16 con unión a compresión con la pared trasera de la carcasa; y

d) Los empujadores actuadores 16 se fijan de una manera modificada sobre el árbol 18.

El punto a) se basa en la elección de un experto en la materia, que se ajusta a las condiciones imperantes, es decir, es difícil dar aquí prerrequisitos especiales para el dimensionado. Sin embargo, para una pequeña adaptación, puede ser esencial que, a pesar del aumento de diámetro, el árbol 18 todavía se pueda apoyar en alojamientos de cojinete 30 con el diámetro exterior sin modificar, de modo que la construcción de la carcasa no deba necesariamente cambiarse.

Respecto al punto b), las nuevas condiciones de presión dan lugar a acciones mecánicas mucho más elevadas en el sistema de la bomba, sin embargo, se ha encontrado gracias a la invención, que este sistema puede mantenerse sin modificar en su mayor parte cuando las piezas comentadas aquí se fabrican en una versión endurecida, como una característica combinada junto con otras modificaciones. La acción de desgaste elevada únicamente tiene lugar entre los empujadores actuadores y los balancines, y sorprendentemente se ha encontrado que la construcción convencional se puede mantener muy bien si se utilizan únicamente piezas de desgaste endurecidas.

Respecto al punto c), aumentar el diámetro del árbol de control 18 según el punto a), es esencial para contrarrestar la torsión del árbol más allá de un nivel aceptable, pero otro parámetro esencial es la rigidez a flexión del árbol, pues la carrera operacional de las bombas de pistón estará muy directamente influenciada por el árbol de control mismo cediendo hacia atrás bajo la elevada contrapresión ejercida por los pistones a través de los balancines y los empujadores actuadores. La necesaria rigidez del árbol requeriría un diámetro de árbol considerablemente aumentado, por no decir una construcción del aparato completamente diferente, pero aquí se ha encontrado que es totalmente aceptable mantener el sistema convencional, si tal como se muestra en la Fig. 3, se añade un numero adecuado de soportes traseros, para el apoyo deslizante del árbol contra la pared trasera de la carcasa. En el ejemplo mostrado, hablamos de varillas o tornillos soporte 32 cortos, que hacen tope con el árbol 18 con un forro soporte 34. En aparatos pequeños puede ser suficiente disponer un soporte trasero único en el centro del árbol, pero en otros casos pueden disponerse muy bien varios de éstos.

Respecto al punto d), el citado método conocido para fijar los empujadores actuadores no es adecuado para su uso con empujadores endurecidos, pero se ha encontrado que es seguro utilizar otra disposición, en cierto modo más simple, como la que se muestra en la Fig. 4: Los empujadores 16 se fabrican con una dimensión de su contorno que es algo menor que el espesor del árbol 18 y se hacen con un agujero para tornillo 36 en el centro y dos agujeros para pasador 38 cerca de los lados, posiblemente algo transpuestos entre sí en la dirección longitudinal del árbol. En el árbol se taladran agujeros correspondientes y se consigue una fijación excelente del empujador insertando pasadores en los agujeros 38 y atornillando un tornillo de cabeza avellanada en el agujero 36. Sin embargo, pueden utilizarse alternativamente dos o más tornillos.

La invención comprenderá fundamentalmente el uso simultáneo de las modificaciones indicadas, pero pueden darse casos límite, donde por ejemplo tres modificaciones pueden ser suficientes.

Como alternativa posible a la fijación de los empujadores 16 mencionada, puede utilizarse una sola pieza que tiene el perfil de los empujadores y del árbol simultáneamente. Las superficies para los soportes y para las superficies deslizantes en los alojamientos de cojinete 30 y los extremos del árbol pueden fabricarse mediante torneado de formas cilíndricas.

Claims (9)

1. Un aparato de lubricación central para lubricar mediante la inyección de aceite, cilindros de motor en motores diesel grandes, en particular motores marinos, y formado por boquillas atomizadoras a presión y por una unidad de bomba compacta, conectada con dichas boquillas, y que comprende una fila de bombas de pistón accionadas por un árbol giratorio común que tiene empujadores de accionamiento que interactúan con plaquitas de empuje para los pistones respectivos que se desplazan axialmente con la tensión de un muelle en la fila de bombas de pistón, estando apoyado el árbol a lo largo de su longitud sobre uno o más forros soporte dispuestos diametralmente opuestos a los pistones que se desplazan axialmente, caracterizado porque los empujadores de accionamiento y las plaquitas de empuje complementarias están fabricadas por lo menos con superficies endurecidas, y porque los forros soporte están montados sobre una pared posterior en la unidad de bomba mediante el uso de un tornillo que permite el ajuste de la posición del forro soporte.

2. Un aparato de lubricación central de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los empujadores de accionamiento actúan sobre los pistones por medio de plaquitas de empuje en los balancines respectivos que basculan sobre un eje fijo en la unidad de bomba.

3. Un aparato de lubricación central de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque cada balancín tiene una extensión que se proyecta hacia el lado opuesto del eje fijo respecto de la plaquita de empuje y que interactúa con un tornillo de ajuste respectivo.

4. Un aparato de lubricación central de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los empujadores de accionamiento y las plaquitas de empuje están hechas de acero endurecido.

5. Un aparato de lubricación central según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los empujadores de accionamiento y las plaquitas de empuje están hechas de acero endurecido superficialmente.

6. Un aparato de lubricación central de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado porque los bordes funcionales frontal y trasero de los empujadores de accionamiento están endurecidos de modo particular, por ejemplo mediante un endurecido especial de la superficie en estas áreas.

7. Un aparato de lubricación central de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los empujadores de accionamiento y el árbol están fabricados como una pieza de perfil adecuado en el que los extremos del árbol y las superficies soporte están fabricadas mediante torneado de superficies cilíndricas.

8. Un aparato de lubricación central según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los empujadores de accionamiento son elementos separados, que están conectados con el árbol mediante pasadores montados en agujeros para pasador en el árbol y en los empujadores, y que están fijados al árbol mediante uno o más tornillos.

9. Un aparato de lubricación central de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque los pasadores están dispuestos en las áreas en los lados del empujador y están dispuestos transpuestos en la dirección longitudinal del árbol.