ES2348324T3 - Cojinete axial para un árbol particularmente para el árbol de una turbina hidráulica. - Google Patents

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Abstract

Cojinete axial para el alojamiento de grandes cargas axiales de un árbol (1); 1.1 con un anillo de cojinete (7), que presenta una perforación central para atravesar el árbol (1) y que se apoya sobre una base fija (9); 1.2 con una pluralidad de elementos de resorte (6) aplicados sobre el anillo de cojinete (7) de material elástico; 1.3 con un equipo de transmisión de carga (3) para la transmisión de la carga desde el árbol (1) a los elementos de resorte (6): caracterizado por las siguientes características: 1.4 los elementos de resorte (6) son cuerpos elásticos, que se pueden acoplar y/o encajar entre sí a modo de un puzle con arrastre de forma; 1.5 los contornos de los elementos de resorte (6) están configurados de tal forma, que entre elementos de resorte (6) adyacentes entre sí no permanece ninguna hendidura al menos a partir de un cierto estado de carga.

Description

La invención se refiere a un cojinete axial para la absorción de elevadas cargas axiales.
Tales cojinetes se usan, a modo de ejemplo, para turbinas hidráulicas o bombas con árboles verticales.
Un cojinete axial de este tipo se describe, a modo de ejemplo, en el documento DE 26 26 609 C3.
El cojinete comprende esencialmente como partes rotatorias en sentido de flujo de fuerza axial el árbol, el collar de árbol, el manguito así como el anillo móvil y como piezas situadas como apoyo, los patines de cojinete, los elementos de resorte, el anillo de cojinete así como la construcción de apoyo. Para que durante el funcionamiento se pueda establecer en todos los patines de cojinete una película hidrodinámica de lubricante entre el anillo móvil y los patines de cojinete, los elementos de resorte de apoyo tienen que posibilitar la inclinación de los patines de cojinete y compensar tolerancias tanto de fabricación como de montaje por flexibilidad axial. Para garantizar en un cojinete axial conocido una flexibilidad suficiente, la disposición paralela de elementos de resorte de goma individuales de menor tamaño ha dado un buen resultado.
Los elementos de resorte consisten, en el cojinete axial conocido, en un sello de goma de pocos milímetros de altura, que se aplica por vulcanización sobre una delgada chapa de soporte. La vulcanización aumenta considerablemente la rigidez axial. Además, refuerza la estabilidad de forma y minimiza la deformación progresiva habitual de la goma bajo carga. Entre los elementos de goma dispuestos de forma adyacente tiene que haber suficiente espacio libre. La goma sería completamente incompresible con un encapsulamiento completo y no sería útil para el apoyo de los patines de cojinete.
El cojinete conocido ha dado un buen resultado con cargas axiales moderadas. Con cargas axiales muy elevadas, la extensión transversal del elemento de goma puede ser tan grande que se produzcan grietas o se dañe la vulcanización del sello de goma con la chapa de soporte. Los elementos de goma pierden claramente rigidez y ya no pueden cumplir su función.
Los elementos de resorte consisten en el cojinete axial conocido en pequeños discos. Éstos pueden ser redondos o angulares. Entre discos adyacentes entre sí existe, en estado tanto cargado como no cargado del cojinete axial, una separación.
El cojinete axial conocido ha dado un buen resultado con cargas axiales moderadas. Sin embargo, a partir de una determinada magnitud de la carga axial, se aprecian destrucciones de los elementos de resorte con forma de disco. Los discos, de hecho, se comprimen muy intensamente. A este respecto pueden perder su elasticidad, de tal forma que se pueden destruir incluso de forma permanente. También se puede producir una destrucción del vulcanizado, que se sitúa entre los elementos de resorte con forma de disco y el anillo de cojinete.
La invención se basa en el objetivo de configurar un cojinete axial de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 de tal forma que pueda absorber mayores cargas axiales sin que se presenten destrucciones en elementos individuales del cojinete, particularmente en los elementos de resorte.
Este objetivo se resuelve mediante las características de la reivindicación 1. De acuerdo con esto, los elementos de resorte se configuran de tal manera que los elementos de resorte adyacentes entre sí, en el estado cargado, se ponen en contacto entre sí y se apoyan mutuamente.
La placa de soporte y el sello de goma aplicado por vulcanización poseen en la vista superior la misma forma básica. La dimensión superior de la mayor chapa de soporte está configurada de tal forma, que con colocación de los elementos de resorte de forma adyacente chocando chapa de soporte con chapa de soporte, para el sello de goma queda disponible un volumen definido suficientemente para la extensión transversal. Si se sobrepasan claramente las cargas de funcionamiento, los elementos de goma se apoyan mutuamente en sentido transversal. De esta manera se evitan deformaciones inadmisiblemente elevadas, que conducen al daño de la goma.
De esta manera, en el estado no cargado puede permanecer una hendidura entre elementos de resorte adyacentes entre sí. Sin embargo, ésta se convierte en cero a partir de una determinada carga axial. Los elementos de resorte adyacentes entre sí, por tanto, alcanzan un contacto mutuo. A este respecto se apoyan mutuamente. De esta manera se consigue una especie de protección constructiva contra sobrecarga frente a destrucción de los elementos de resorte.
Los elementos de resorte pueden presentar básicamente cualquier contorno. Son particularmente ventajosos hexágonos o rectángulos o triángulos, por tanto, contornos que permiten un acoplamiento completo entre sí de elementos de resorte adyacentes. Sin embargo, también es posible proporcionar a los elementos de resorte cualquier otro contorno. Es esencial que se pongan en contacto entre sí completamente al menos a partir de un determinado estado de carga.
Son ventajosos los contornos que permiten un acoplamiento completo de elementos de resorte adyacentes. De tal forma, la superficie de apoyo disponible en el lado posterior del patín de cojinete se puede utilizar de forma eficaz y se puede aumentar la carga límite. La forma básica hexagonal presenta ventajas particulares. Con una disposición de canto con canto, es decir, la forma de panal, no existen líneas continuas que posibiliten un deslizamiento de hileras completas de resortes. Esto sería el caso con elementos triangulares o incluso rectangulares. El ángulo interno obtuso de 120º no conduce con una intensa extensión transversal a ningún aumento significativo de tensión con respecto a un elemento de resorte circular. La forma de partida hexagonal sin deformar bajo carga y la forma final también hexagonal con carga máxima garantizan una carga homogénea de las gomas a lo largo del perímetro. Si se dispusieran sellos de goma redondos, lo mismo en una retícula cuadrada como hexagonal, y se deformaran hasta bloque, existirían puntos en el perímetro que se apoyarían antes y puntos que se apoyarían después en sentido transversal. La carga a lo largo del perímetro sería heterogénea precisamente con carga máxima.
En el estado montado, es decir, aplicada sobre el anillo de cojinete, la totalidad de los elementos de resorte tiene un aspecto de un denominado puzle, que se ha conocido como rompecabezas.
Por la configuración de acuerdo con la invención de los elementos de resorte se consigue también una producción sencilla: de esta manera, los elementos de resorte se pueden troquelar, por ejemplo, de una placa de goma o una placa de cualquier otro material elástico, a modo de ejemplo, con un denominado acero en fleje.
La invención se explica con más detalle mediante el dibujo. En el mismo se representa con detalle lo siguiente:
La Figura 1 muestra en un corte longitudinal el cojinete axial de una turbina hidráulica.
La Figura 2 muestra un corte a lo largo de la línea de corte II-II en la Figura 1.
La Figura 3 muestra en una representación ampliada una vista superior sobre una pluralidad de elementos de resorte hexagonales.
La Figura 4 muestra en una representación ampliada en una vista superior una pluralidad de elementos de resorte triangulares.
La Figura 5 muestra en una representación ampliada en una vista superior una pluralidad de elementos de resorte de un contorno irregular.
La Figura 6 muestra en una representación ampliada dos elementos de resorte adyacentes entre sí en un estado cargado y no cargado.
En la Figura 1 se observa un árbol 1 con un eje vertical 1.1. El árbol está rodeado por un collar de árbol 2. El collar de árbol 2 se lleva por un manguito 3, que rodea el árbol 1. El extremo inferior del manguito 3 se apoya sobre un anillo móvil 4, que también rodea al árbol 1. El anillo móvil 4, a su vez, descansa sobre una pluralidad de patines de cojinete 5, que se disponen con separaciones regulares
alrededor del árbol 1.
Siguen los elementos de resorte 6. Éstos están apoyados sobre un anillo de cojinete 7. Los pernos 8 encajan en perforaciones de los patines de cojinete 5 así como del anillo de cojinete 7. Una construcción de apoyo 9 sirve de apoyo para el anillo de cojinete 7. Una cubierta 10 rodea el collar de árbol 2, manguito 3, anillo móvil 4, los patines de cojinete 5, los elementos de resorte 6 así como el anillo móvil 7.
La conformación de los elementos de resorte se indica en la Figura 2. Como se observa, en este caso se trata de discos hexagonales.
Los elementos de resorte no tienen que tener necesariamente forma de disco, también pueden tener otra conformación. En cualquier caso, vistos en una vista superior, están configurados como se define en la reivindicación 1.
Las Figuras 3, 4 y 5 muestran respectivamente en una vista superior diferentes configuraciones de los elementos de resorte. De acuerdo con la Figura 3, los elementos de resorte 6 son hexagonales.
Los elementos de resorte 6 de acuerdo con la Figura 4 tienen la conformación de triángulos equiláteros.
Los elementos de resorte de la Figura 5 se apartan de contornos geométricos. Tienen la conformación de mangos de sello.
Se puede concebir también cualquier otra configuración. En cualquier caso, es decisivo que los elementos de resorte individuales estén separados entre sí por una línea de separación y que, a más tardar a partir de una determinada carga, se produzca una puesta en contacto mutua entre elementos de resorte adyacentes. Una puesta en contacto de este tipo también podría presentarse incluso antes de la aplicación de una carga axial.
A partir de la representación esquemática de acuerdo con la Figura 6 se observa el comportamiento de elementos de resorte adyacentes entre sí en el estado no cargado y cargado. El estado no cargado se ilustra con una línea discontinua, sin embargo, el estado cargado, con líneas continuas.
Como se observa, el elemento de resorte individual en el estado no cargado puede tener de forma genuina un mayor grosor que en el estado cargado. Además, tiene una conformación de cono truncado -véanse las superficies perimetrales inclinadas. Las superficies perimetrales no se ponen en contacto entre sí. Más bien existe una hendidura entre superficies perimetrales adyacentes entre sí.
En el estado cargado, evidentemente, los elementos de resorte individuales están comprimidos y, por tanto, son menos altos. Los elementos de resorte 6, 6 tienen un contorno de corte transversal esencialmente rectangular. Las superficies perimetrales se han aproximado entre sí. Con una carga incluso mayor se pondrán en contacto entre sí.
A pesar de que no se representa en este documento, puede ser apropiado o incluso necesario rodear la totalidad de todos los elementos de resorte, que están asignados a un patín de cojinete 5, con un aro. Los elementos de resorte externos se pueden apoyar contra un aro de este tipo durante una carga. El aro puede consistir en una chapa. Una chapa de reborde de este tipo evita el deslizamiento de los elementos de resorte, desencadenado, por ejemplo, por vibraciones así como durante el montaje o el desmontaje.
A continuación se explicarán de nuevo las ventajas de la invención del siguiente modo:
La curva característica de elasticidad de un elemento de resorte tiene un recorrido, con carga, en primer lugar prácticamente lineal. A continuación, sin embargo, con una mayor carga aumenta exponencialmente de forma creciente.
Mediante la invención se limita la posibilidad de una extensión del elemento de resorte individual en un sentido perpendicular con respecto al efecto de carga, es decir, generalmente de forma perpendicular con respecto al eje longitudinal 1.1 del árbol 1. Por el contorno de acuerdo con la invención de los elementos de resorte se puede utilizar de forma todavía más eficaz el espacio disponible. Se evita una compresión de resorte inadmisiblemente elevada por el apoyo mutuo de los elementos de resorte.
La invención conlleva otra ventaja adicional con respecto a la fabricación de
5 los elementos de resorte. De hecho, los elementos de resorte, como se ha mencionado anteriormente, se pueden troquelar de una placa de material elástico como la goma o de otro material, donde no se produce o prácticamente no se produce ningún desecho de material.
10 Los elementos de resorte 6 se pueden aplicar o vulcanizar sobre el patín de cojinete.
Lista de referencias
1 Árbol
1.1 Eje 2 Collar de árbol 3 Manguito 4 Anillo móvil 5 Patín de cojinete 6 Elementos de resorte 7 Anillo de cojinete 8 Perno 9 Construcción de apoyo 10 Cubierta
15

Claims (6)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Cojinete axial para el alojamiento de grandes cargas axiales de un árbol (1);
    1.1 con un anillo de cojinete (7), que presenta una perforación central para atravesar el árbol (1) y que se apoya sobre una base fija (9);
    1.2 con una pluralidad de elementos de resorte (6) aplicados sobre el anillo de cojinete (7) de material elástico;
    1.3 con un equipo de transmisión de carga (3) para la transmisión de la carga desde el árbol (1) a los elementos de resorte (6): caracterizado por las siguientes características:
    1.4 los elementos de resorte (6) son cuerpos elásticos, que se pueden acoplar y/o encajar entre sí a modo de un puzle con arrastre de forma;
    1.5 los contornos de los elementos de resorte (6) están configurados de tal forma, que entre elementos de resorte (6) adyacentes entre sí no permanece ninguna hendidura al menos a partir de un cierto estado de carga.
  2. 2.
    Cojinete axial de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de resorte (6) se disponen de forma paralela entre sí.
  3. 3.
    Cojinete axial de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los elementos de resorte (6) presentan en sentido del efecto de la carga un contorno hexagonal, rectangular o triangular.
  4. 4.
    Cojinete axial de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los elementos de resorte (6) se disponen por grupos y están cubiertos respectivamente por un patín de cojinete (5).
  5. 5.
    Cojinete axial de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el equipo de transmisión de carga comprende un manguito (3), que, por un lado, sirve de apoyo para un collar de árbol (2), que rodea el árbol (1) y está unido firmemente con el mismo y que se apoya a su vez en un anillo móvil (4), que se dispone de forma concéntrica con respecto al árbol y que se apoya a su vez en los patines de cojinete (5).
  6. 6.
    Método para la producción de elementos de resorte (6) para el uso en un cojinete axial de acuerdo con una de la reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los elementos de resorte (6) se troquelan de una placa de material elástico.
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