ES2376196T3 - Motor de turbina de pulverizador rotativo. - Google Patents

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Abstract

Motor de turbina de un pulverizador rotativo de una instalación para el revestimiento en serie de piezas con un árbol de accionamiento (2), que puede accionar el plato de campana del pulverizador rotativo, con una unidad de apoyo para el árbol de accionamiento (2) del motor, con una rueda de turbina (3) dispuesta en el árbol de accionamiento (2), que rota en un espacio interior (6) de una carcasa (1) de la unidad de apoyo y que presenta unos elementos de pala (5), estando formado un cojinete de aire entre la carcasa (1) y el árbol de accionamiento (2), con una entrada (10), que desemboca fuera de la carcasa (1) radialmente por fuera del perímetro de la rueda de turbina (3) en el espacio interior (6), para un gas de accionamiento tal como, en particular, aire comprimido, y con una salida para el gas de accionamiento que sale del espacio interior (6), caracterizado porque la superficie de sección transversal de la abertura de desembocadura de la entrada (10), a través de la cual fluye el gas de accionamiento, desde un canal de alimentación que se encuentra dentro de la unidad de apoyo, al canal de accionamiento (13) que contiene los elementos de pala (5), es mayor que la superficie de sección transversal del canal de alimentación en su punto de menor sección transversal.

Description

Motor de turbina de pulverizador rotativo.
La presente invención se refiere a un motor de turbina, que se puede utilizar a modo de accionamiento para el plato de campana de un pulverizador rotativo, según el preámbulo de la reivindicación 1. La invención se refiere además a un pulverizador rotativo con un motor de turbina de este tipo.
En particular, se trata de pulverizadores de alta rotación para el revestimiento electrostático en serie de piezas tales como, por ejemplo, carrocerías de vehículos automóviles. Para el accionamiento de pulverizadores de este tipo (DE 43 06 800 C2, EP 0 796 663 B1) sirven, como es conocido, turbinas radiales que se hacen funcionar con aire comprimido, cuyo árbol hueco que porta el plato de campana rota en su cojinete de aire. Contra la turbina radial se puede soplar tangencialmente o puede ser recorrida radialmente. En el caso mencionado en último lugar, la rueda de la turbina consta de un disco que rota en un espacio interior cilíndrico, ampliamente cerrado, de la unidad de apoyo del árbol de accionamiento, en una de cuyas superficies frontales, en las proximidades del perímetro, están formadas hojas de pala de turbina. El aire de accionamiento circula a través de las hojas de pala de turbina radialmente en un canal, el cual está limitado, por uno de sus lados, por la rueda de turbina y que, en el caso conocido, lo está en el lado opuesto por una parte fija de la unidad de apoyo. El aire de accionamiento llega en este canal de accionamiento a través de uno o varios canales de alimentación, los cuales desembocan en una tobera, cuya abertura es en sección transversal por ejemplo cuadrada representa, en el caso conocido, la sección transversal más pequeña del correspondiente suministro de aire de accionamiento. Entre los extremos axiales de las palas de turbina y la pieza de carcasa fija de la unidad de apoyo existe una rendija de aire a través de la cual se pierde una parte del aire de accionamiento para el accionamiento. Es desventajosa también una capa límite turbulenta la cual se forma, en la turbina radial conocida considerada, entre el aire de accionamiento que circula y la pieza de carcasa fija y que genera grandes pérdidas por rozamiento. Como consecuencia de ello, el rendimiento de la turbina radial conocida está limitado.
Un pulverizador rotativo para el revestimiento en serie de piezas con un plato de campana montado en un árbol hueco, el cual es accionado por una rueda de turbina con elementos de pala contra los cuales se sopla radialmente, se conoce también por el documento EP 0 567 436 A1.
La patente US nº 3.968.935 A se da a conocer una tobera convergente y divergente de un motor de turbina para expansión supersónica del fluido de accionamiento que es adecuada, por ejemplo, como accionamiento de una bomba de líquido en aeroplanos.
El documento GB 1 474 134 A da a conocer un motor de turbina que se hace funcionar con aire comprimido, el cual sirve como accionamiento de husillo en máquinas textiles con una velocidad de rotación elevada. La rueda de turbina, fijada en el extremo del árbol de accionamiento de este motor, tiene, en su lado frontal orientado hacia el árbol, elementos de pala hacia los cuales están dirigidas dos entradas de tobera opuestas entre sí.
El documento EP 0 984 136 A da a conocer un accionamiento de turbina para herramientas manuales con una rueda de turbina sobre cuyos elementos de pala están orientadas toberas dispuestas radialmente en el interior del perímetro de la rueda de turbina con una sección transversal en si variable.
La invención se plantea el problema de proponer un motor de turbina para un pulverizador rotativo el cual haga posible potencias de accionamiento mayores que en turbinas radiales comparables conocidas.
Este problema se resuelve mediante el motor de turbina caracterizado en las reivindicaciones.
Mediante la invención, se mejora la turbina notablemente desde el punto de vista reotécnico. Además, gracias a que el canal de accionamiento no está limitado unilateralmente como hasta ahora, sino que está cerrado también por el otro lado mediante un elemento que gira solidariamente, el aire de accionamiento puede circular a través del canal cerrado sin pérdidas y con poco rozamiento. Una posibilidad de realización adecuada consiste en limitar el canal de accionamiento mediante un disco fijado a la rueda de turbina y/o al árbol de accionamiento y que rota con él, que puede formar o contener por lo menos una abertura de salida, situada radialmente en el interior, para el aire de accionamiento.
Según una característica de la invención, la superficie de sección transversal de la abertura de entrada, a través de la cual circula el aire de accionamiento, desde un canal de alimentación de la unidad de apoyo, al canal de accionamiento de la turbina, debe ser mayor que la superficie de sección transversal del canal de alimentación en su punto con la sección transversal más pequeña. En especial, la entrada puede estar formada como una denominada tobera Laval o supersónica, cuya sección transversal se estrecha en primer lugar y después se amplía para la generación de velocidades de la corriente de gas, las cuales están, por lo menos en teoría, en el margene supersónico. Se determinó sorprendentemente que las variaciones de la velocidad y de la presión del aire de accionamiento de entrada que resultan, en comparación con las toberas usuales hasta ahora, conducen a una mejora esencial de la potencia de accionamiento de la turbina.
Mediante la invención, se puede optimizar reotécnicamente la turbina, con lo cual se hacen posibles sobre todo velocidades de rotación mayores que hasta ahora. En un pulverizador rotativo se consigue, con la velocidad de rotación mayor, una tasa de salida mayor del material de revestimiento en el plato de campana accionado por la turbina.
La masa de toda la unidad de motor (sin plato de campana), que se puede cambiar como es conocido como componente modular, es preferentemente inferior a 0,8 kg, lo que era posible hasta ahora únicamente en motores de turbina con un rendimiento esencialmente menor.
La invención se explica con mayor detalle sobre la base del ejemplo de forma de realización representado en el dibujo. El dibujo muestra, en una representación esquemática simplificada, una sección a través de la unidad de apoyo de un pulverizador rotativo a lo largo del eje del árbol de accionamiento.
La unidad de apoyo que forma el motor de turbina descrito en la presente memoria tiene una carcasa 1 fija, en la cual rota el árbol de accionamiento 2 en un cojinete de aire formado entre la carcasa y el árbol. En uno de los extremos del árbol de accionamiento 2 está dispuesta la rueda de turbina 3 en forma de disco, en la cual está formada, en una zona anular, situada en las proximidades del perímetro del disco, de su superficie frontal 4 axial orientada hacia el árbol, la corona de palas de turbina 5 a través de la cual hay que circular radialmente. La rueda de turbina 3 rota en un espacio interior 6 cilíndrico de la carcasa 1, dimensionado en correspondencia con la rueda de turbina, con paredes que limitan próximas con la superficie frontal 7 plana del lado posterior y la superficie perimétrica 8 cilíndrica de la rueda de turbina. En el lado opuesto, izquierdo en el dibujo, el espacio interior 6 es limitado, por otra superficie de pared que discurre radialmente, de la carcasa 1 fija, la cual forma en el centro la abertura para el árbol 2 y se opone, radialmente por fuera de esta aberturas, a la superficie frontal 4 axial de la rueda de turbina 3 con la distancia axial representada con respecto a los extremos de las palas de turbina 5. Radialmente por fuera del perímetro de la rueda de turbina 3 y orientada en dirección axial con las palas de turbina 5 desemboca en el espacio interior 6 una entrada 10 para el aire de accionamiento, que procede de un canal de alimentación que discurre a través de la carcasa 1. En 10’ puede estar prevista otra entrada de aire. Usualmente la carcasa 1 contiene entradas separadas para aire de accionamiento y aire de frenado (solicitud EP nº 02006826.8). El árbol de accionamiento puede estar formado como árbol hueco, en cuyo otro extremo es atornillado el plato de campana a (no representado) del pulverizador rotativo.
La unidad de apoyo representada y descrita hasta el momento puede corresponder en sí al estado de la técnica de los pulverizadores rotativos usuales. Según la invención está fijado sin embargo a la rueda de turbina 3, sobre el lado de la superficie frontal 4, un disco de cobertura 12 en forma de anillo circular , el cual está en contacto directo con los extremos, que sobresalen axialmente de la superficie frontal 4, de las palas de turbina 5 y que rota con ellas. Para la aclaración de la diferencia con respecto al estado de la técnica se ha representado únicamente su mitad superior. El disco de cobertura 12 puede estar, por ejemplo, pegado, soldado o sujeto de otra manera a los extremos que resaltan axialmente de las palas de turbina 5. Entre la superficie frontal 4 y este disco de cobertura 12 está formado, por consiguiente, un canal de accionamiento 13, cerrado axialmente por ambos lados de las palas de turbina 5, en el cual el aire comprimido suministrado desde la entrada de aire 10, por lo menos de forma aproximadamente radial o en su caso con una componente orientada radialmente hacia dentro, puede circular sin pérdidas y con poco rozamiento entre las palas de turbina. El aire expandido sale, tras la cesión de la energía de accionamiento al árbol, radialmente dentro de la zona de superficies anulares que contiene las palas de turbina, por una o varias escotaduras 15 o canales 16 de la carcasa 1 que sirven como salida del aire.
Es imaginable prever unas palas de turbina en el canal de accionamiento cerrado descrito no únicamente sobre un lado sino sobre ambos lados de la rueda de turbina. Es posible asimismo disponer de más de una única turbina sobre uno de sus árboles comunes.
La superficie de sección transversal de la abertura de desembocadura en la entrada de aire 10, es decir en el punto de salida del aire de accionamiento, es preferentemente mayor que la menor sección transversal de los canales de la unidad de apoyo situados delante, en la cual el aire de accionamiento llega, de forma en sí conocida, a través de por lo menos un taladro, a un canal de alimentación en forma de segmento anular y llegas, desde éste, a una o varias toberas. Al contrario que en las toberas usuales hasta ahora con una sección transversal que se reducía constantemente hasta la abertura de desembocadura, en las cuales el medio que circula puede ser acelerado solo hasta menos de la velocidad del sonido, la entrada de aire 10 está formada por ejemplo como tobera Laval, cuya sección transversal se estrecha en primer lugar y se amplía después hasta la abertura de desembocadura, para generar velocidades ultrasónicas en la parte de tobera ampliada. Las toberas supersónicas de este tipo no pueden ser ventajosas únicamente para la turbina radial aquí descrita sino también para el aumento de la potencia de motores turbina de otros tipos.
El ejemplo de forma de realización descrito puede ser modificado, en el marco de la invención, en diversos aspectos. Cuando la rueda de turbina consta de dos elementos de disco distanciados axialmente entre sí, estos pueden estar conectados, por ejemplo, por el perímetro mediante unos nervios axiales, entre los cuales se han dejado aberturas de paso para la corriente de aire, de manera que el canal de accionamiento formado entre los elementos de disco
esté cerrado parcialmente también en el perímetro de la rueda de turbina. Además, la salida para el aire de accionamiento puede estar, en lugar de radialmente en el interior de uno de los elementos de disco, en otro punto discrecional o, en su caso, también radialmente fuera de la rueda de turbina.
5 La invención no está limitada además ni al sentido tangencial ni radial de soplado descritos ni a los dos discos distanciados ni a una forma determinada de los elementos de pala. Por ejemplo, existe la posibilidad de disponer los elementos de pala entre una superficie cilíndrica cerrada en el perímetro de la rueda de turbina y una superficie cilíndrica interior, asimismo cerrada, distanciada radialmente de ella, de manera que se forme un canal de accionamiento limitado radialmente por ambos lados, soplándose contra los elementos de pala axialmente y
10 pudiendo estar previstas salidas de aire en el extremo opuesto axialmente del canal de accionamiento anular.

Claims (6)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Motor de turbina de un pulverizador rotativo de una instalación para el revestimiento en serie de piezas con un árbol de accionamiento (2), que puede accionar el plato de campana del pulverizador rotativo,
    5 con una unidad de apoyo para el árbol de accionamiento (2) del motor, con una rueda de turbina (3) dispuesta en el árbol de accionamiento (2), que rota en un espacio interior (6) de una carcasa (1) de la unidad de apoyo y que presenta unos elementos de pala (5),
    10 estando formado un cojinete de aire entre la carcasa (1) y el árbol de accionamiento (2),
    con una entrada (10), que desemboca fuera de la carcasa (1) radialmente por fuera del perímetro de la rueda de turbina (3) en el espacio interior (6), para un gas de accionamiento tal como, en particular, aire comprimido,
    15 y con una salida para el gas de accionamiento que sale del espacio interior (6),
    caracterizado porque la superficie de sección transversal de la abertura de desembocadura de la entrada (10), a través de la cual fluye el gas de accionamiento, desde un canal de alimentación que se encuentra dentro de la unidad de apoyo, al canal de accionamiento (13) que contiene los elementos de pala (5), es mayor que la superficie
    20 de sección transversal del canal de alimentación en su punto de menor sección transversal.
  2. 2. Motor de turbina según la reivindicación 1, caracterizado porque la rueda de turbina (3) en forma de disco está dispuesta en un extremo del árbol de accionamiento (2) y porque la corona de palas de turbina (5), a través de la cual el fluido circula radialmente, está formada sobre la rueda de turbina (3) en una zona anular, situada en la
    25 proximidad del perímetro del disco, de su superficie frontal (4) axial orientada hacia el árbol de accionamiento (2).
  3. 3. Motor de turbina según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está prevista por lo menos una abertura de salida para el gas de accionamiento en la carcasa (1) de la unidad de apoyo en un punto radialmente alejado del árbol de accionamiento (2).
  4. 4. Motor de turbina según la reivindicación 3, caracterizado porque están previstos unos canales de salida (16) que conducen radialmente a través de la carcasa (1).
  5. 5. Motor de turbina según la reivindicación 2, caracterizado porque el árbol de accionamiento (2) está formado a 35 modo de árbol hueco para atornillar el plato de campana en su otro extremo.
  6. 6. Motor de turbina según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la masa de toda la unidad de motor reemplazable como unidad constructiva modular, sin plato de campana, es inferior a 0,8 kg.
    40 7. Pulverizador rotativo de una instalación para el revestimiento en serie de piezas con un motor de turbina según una de las reivindicaciones anteriores.
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