ES2712148T3 - Sistema de eje encerrado para propulsión marina - Google Patents

Abstract

Un sistema de eje encerrado que se incorporará a un aparato de propulsión marina de una embarcación que comprende: un eje (10); teniendo dicho eje (10) un primer extremo que está adaptado para recibir una hélice (18) y un segundo extremo que está adaptado para conectarse a un acoplamiento (11) para la conexión a un motor; teniendo una carcasa (30) exterior un primer y segundo extremo, extendiéndose dicho eje (10) a través de dicha carcasa (30) exterior; estando el primer extremo de dicha carcasa (30) exterior conectado a un alojamiento (18) de cojinete, donde dicho alojamiento (18) de cojinete contiene un conjunto (14, 15) de cojinete para soportar dicho eje (10), extendiéndose dicho eje (10) a través de dicho alojamiento (18) de cojinete, y un primer conjunto de sello ubicado entre el eje (10) y el alojamiento (18) de cojinete; un montura (90) aisladora conectado al segundo extremo de la carcasa (30) exterior, extendiéndose dicho eje (10) a través del montura (90) aisladora ; donde un conjunto (50) de empuje contiene cojinetes (52, 53) de empuje de avance y retroceso que soportan dicho eje (10), extendiéndose dicho eje (10) a través de dicho conjunto (50) de empuje y un segundo conjunto (97) de sello ubicado entre dicho conjunto (50) de empuje y dicho eje (10), en el que dicho montura (90) aisladora está adaptado para pasar a través del casco (91) del buque, dicho conjunto (50) de empuje está conectado al montura (90) aisladora , y el empuje generado por el eje (10) se transmite desde el conjunto (50) de empuje al montura (90) aisladora y se caracteriza porque dicho montura (90) aisladora incluye un conjunto (92, 93, 94) de sellado entre el montura (90) aisladora y el casco (91) del buque, una fuente (73) de lubricante presurizado que circula a través de dicho conjunto (50) de empuje, dicha montura (90) aisladora , dicha carcasa (30) exterior y dicha carcasa (18) de cojinete para lubricar así dicho sistema de eje encerrado.

Description

DESCRIPCION

Sistema de eje encerrado para propulsion marina

Campo de la invencion

La invencion se relaciona en general con barcos de motor, espedficamente con el suministro de energfa desde el motor de un barco de motor a una helice, y de vuelta al barco mismo para efectuar un movimiento de avance o retroceso en el agua. Mas espedficamente, la invencion se relaciona con una forma confiable y economica de eje de transmision encerrado, autonomo y componentes asociados, adecuados para la instalacion en botes pequenos.

Antecedentes de la invencion

El sistema de eje encerrado de la presente invencion proporciona una estructura unificada, que incluye una disposicion unica de rodamientos y una helice-distribuidor para crear una circulacion continua de lubricante fluido entre todas las superficies de rodamientos, en el que uno o mas cojinetes de munon estabilizan el movimiento del eje y permiten el flujo de lubricante. La invencion incluye ademas sellos apropiados para contener lubricante dentro del recinto del eje y excluir el agua de mar de este y un aislador disenado para cooperar con los componentes restantes y para proporcionar una larga vida util con caractensticas estables.

Un problema con los actuales sistemas de propulsion de eje de rotacion actuales es el saliente de un eje giratorio a traves del casco de una embarcacion marina. La exposicion del eje al entorno marino requiere una gran cantidad de mantenimiento con el fin de evitar que el crecimiento marino cubra el eje. El crecimiento marino es uno de los mayores elementos disuasorios para el rendimiento adecuado y eficiente de una embarcacion marina. El crecimiento marino es tfpicamente del tipo animal, siendo lo mas predominantes las lapas de bellota y los gusanos de tubo. El crecimiento provoca una turbulencia excesiva a lo largo del eje, lo que reduce la eficiencia de la embarcacion y la helice asociada. La rotacion del eje imparte aun mas turbulencia en la helice que resulta en vibraciones diffciles de eliminar. La limpieza de un eje de helice expuesto es diffcil debido a su forma y la necesidad de realizar la mayor parte de tal limpieza mientras la embarcacion esta en el agua.

Descripcion de la tecnica anterior

La presente invencion se dirige a un conjunto encerrado, lleno de aceite, autocontenido, del eje y del cojinete de empuje que incluye una montura aisladora que es el punto de entrada del sistema del eje en el casco de la embarcacion y transmite todo el empuje desde la helice a la estructura del casco de la embarcacion.

Como puede determinarse facilmente a partir del teorema de Kutta-Joukowski y el calculo del Efecto Magnus, el retiro del elemento de rotacion de un eje marino reduce en gran medida la elevacion, el arrastre y los caballos de fuerza necesarios para generarlos. Encerrar el eje en una carcasa estacionaria puede entonces calcularse como un arrastre directo con base en el area presentada del apendice. Esto puede determinarse viendo una lamina de NACA estandar o una seccion de aleta que es el resultado elfptico de un corte transversal a traves de un eje en el angulo de incidencia (angulo del eje) de la corriente de fluido. A continuacion se muestra un grafico de factores de arrastre para la serie de laminas de NACA estandar:

Coeficientes de arrastre de la serie de lamina NACA

Coeficientes de arrastre (<2 Grados de

Series NACA incidencia)

63 0.0052

64 0.0045

65 0.0042

66 0.0038

El arrastre total en una aleta o lamina proviene de dos componentes principales, arrastre inducido (arrastre generado por elevacion) y arrastre de perfil (arrastre creado por la forma y el tamano de la lamina). Estos dos componentes principales de arrastre pueden considerarse como arrastre "activo" y "pasivo". Luego, dentro del arrastre "pasivo" o de perfil, hay dos componentes adicionales, el arrastre debido al corte transversal que se presenta al flujo incidente, y el arrastre de area de superficie humeda debido al arrastre de friccion de la superficie de la lamina.

Los componentes de arrastre pasivo estan presentes tanto en los sistemas de ejes encerrados, asf como los expuestos convencionales. Es digno de notar, sin embargo, que el efecto Magnus es mas perjudicial para el rendimiento y las perdidas de potencia creadas por un eje expuesto giratorio en un sistema convencional debido a la presencia de tanto arrastre "activo", "pasivo" como "vortice", que se puede calcular para un sistema encerrado no rotativo, que solo exhibe elementos de arrastre "pasivos".

Para cada accion existe una reaccion igual y opuesta, en pocas palabras, la generacion de elevacion, friccion y arrastre requiere una entrada igual de energfa para superarse a sf misma.

De manera similar, cada cojinete de estilo de alfanje dentro del sistema del eje agrega un 3% adicional de energfa perdida, mas las perdidas asociadas con las cajas de prensaestopa y los sellos de eje con un promedio de aproximadamente el 2%. La extrapolacion de las formulas que definen el efecto Magnus en una serie muestra un aumento en relacion con la izquierda y la velocidad, por lo tanto, las perdidas de caballos de fuerza del eje totales pueden oscilar entre el 6% y mas del 10% despues de que se suman todos los componentes.

Teorema de elevacion de Kutta-Joukowski para un cilindro

"La elevacion por unidad de longitud de un cilindro actua perpendicular a la velocidad (V) y viene dada por:

L = pVG (Lbs/Ft)

Donde:

P=Densidad de fluido (slugs/pie3)

G=Resistencia del vortice (pie2/seg) (G=2.n.b.Vr)

V=Velocidad de flujo (pie/seg)

Vr= Velocidad rotacional (pie/seg) (Vr=2.n.b.s)

b=radio del cilindro

s=revoluciones/seg

pi=3.14159

Dos aerodinamicos tempranos determinaron la magnitud de la fuerza de elevacion, Kutta en Alemania y Joukowski en Rusia. La ecuacion de elevacion para un cilindro giratorio lleva sus nombres. La ecuacion indica que la elevacion L por unidad de longitud a lo largo del cilindro es directamente proporcional a la velocidad V del flujo, la densidad p del flujo y la fuerza del vortice G que se establece por la rotacion.

La ecuacion da la longitud de elevacion por unidad porque el flujo es bidimensional. (Obviamente, cuanto mas largo es el cilindro, mayor es la elevacion) La determinacion de la fuerza del vortice G requiere un poco mas de matematicas. La fuerza de vortice es igual a la velocidad de rotacion Vr multiplicada por la circunferencia del cilindro. Si b es el radio del cilindro.

Donde pi = 3.14159. La velocidad de rotacion Vr es igual a la circunferencia del cilindro multiplicada por el giro del cilindro.

La Patente de Estados Unidos No. 5,310,372, de Tibbetts, se dirige a un conjunto de casco pasante para una propulsion marina que incluye un alojamiento compuesto de una seccion delantera y trasera y un eje montado en el. El alojamiento esta sellado y se extiende a traves del casco y contiene cojinetes de empuje en un extremo y cojinetes de aguja en el extremo opuesto, asf como lubricante.

La Patente de Estados Unidos No. 2,521,368, de Hingerty, Jr., se dirige a un conjunto de transmision de potencia mejorado para un aparato de propulsion marina que se interpone en la relacion de conduccion y absorcion de empuje entre el eje de transmision del motor y el eje de la helice de un bote.

La Patente de Estados Unidos No. 6,758,707, de Creighton, esta dirigida a proporcionar un soporte de montaje para uso en un sistema de propulsion marina de transmision interior. El soporte central y la barra trasera incluyen uno o mas conjuntos de cojinetes, asf como un sello para ambos extremos de un alojamiento de soporte para prevenir que el agua entre en el alojamiento de soporte.

La Patente de Estados Unidos No. 5,370,400, de Newton et al, se dirige a un sistema de sellado para afectar un sello alrededor de un eje cilindrico giratorio en una ubicacion en el que el eje se extiende a traves de un casco de bote.

La Patente de Estados Unidos No. 3,863,737, de Kakihara, se dirige a un conjunto de cojinete de tubo de popa que tiene medios para hacer fluir un fluido lubricante desde el extremo de proa del conjunto a un deposito en su extremo de popa antes de regresar a lo largo del interior del cojinete.

La Patente de Estados Unidos No. 4.875.430, de Sirois, esta dirigida a un metodo para ensamblar un conjunto de propulsion marina y un bote.

Ademas, el documento GB 1032427 A divulga un sistema de eje encerrado que comprende todas las caractensticas del preambulo de la reivindicacion 1. Estas patentes de la tecnica anterior divulgan diversas construcciones para sistemas de propulsion marina. Sena altamente deseable utilizar el sistema de eje autocontenido divulgado que esta encerrado, lleno de aceite e incluye un conjunto de cojinete de empuje que incluye una bomba de aceite para hacer circular el aceite por todo el sistema. El sistema reducina la vibracion y el ruido, permitina que la helice utilice mas caballos de fuerza suministrados, reducina el tiempo de instalacion y aumentana el tiempo entre el mantenimiento recomendado.

Resumen de la invencion

Se divulga un conjunto encerrado, lleno de aceite, que soporta el eje y el empuje en una embarcacion marina. El recinto elimina la exposicion de un eje de transmision al entorno. En una instalacion de eje de transmision de embarcacion marina convencional, el eje de transmision esta expuesto al agua salada, por lo que se requieren partes de zinc de sacrificio para prevenir la corrosion prematura y la pintura para prevenir el crecimiento marino. La degradacion del zinc, asf como la pintura, junto con diversas presiones ambientales pueden producir vibraciones. El conjunto del cojinete de empuje permite que el empuje se dirija al sistema de montaje de ejes en lugar de a traves de los motores y aisladores de propulsion principales de las embarcaciones, lo que reduce la vibracion y las emisiones de ruido. Ademas, la eliminacion de la carga de empuje transmitida directamente a los motores de propulsion reduce el desgaste de las monturas del motor, aisladores y estructuras de soporte del motor. La carcasa no giratoria del conjunto del eje elimina el efecto Magnus que puede calcularse mediante el teorema de Kutta Jukowski, que permite que el agua limpia fluya hacia la helice, que permite que la helice utilice mas caballos de fuerza entregados. La pintura antiincrustante tambien durara mas tiempo en una superficie que no gire a altas velocidades.

Por lo tanto, un objeto de esta invencion es proporcionar un eje encerrado y asequible para la propulsion de botes pequenos. Mas espedficamente, la invencion es un sistema de eje encerrado destinado a reemplazar la tecnologfa de eje fijo existente como un perno de una sola pieza en el sistema.

Por consiguiente, un objetivo principal de la presente invencion es acortar sustancialmente el tiempo requerido para instalar y alinear un eje y un sistema de motor.

Un objetivo adicional de la presente invencion es aumentar sustancialmente el intervalo de mantenimiento de un sistema de eje de transmision, en el orden de cientos de horas antes del mantenimiento recomendado.

Es aun otro objetivo de la presente invencion proporcionar mas caballos de fuerza a la helice en promedio debido a las reducciones en la friccion dentro del tren de transmision.

Otro objetivo mas de la invencion es proporcionar ventajas encontradas convencionalmente en grandes barcos comerciales que pueden producirse en masa para pequenas embarcaciones de recreo.

Un objeto adicional es proporcionar un soporte lineal a lo largo de la longitud total del eje proporcionando cojinetes de munon que estan espaciados uniformemente a lo largo del eje para prevenir la distorsion generada por torque a lo largo del eje (formacion de helice).

Otros objetivos y ventajas de esta invencion se haran evidentes a partir de la siguiente descripcion tomada junto con los dibujos adjuntos en los que se exponen, a modo de ilustracion y ejemplo, ciertas realizaciones de esta invencion. Todos los dibujos contenidos aqrn constituyen una parte de esta especificacion e incluyen realizaciones a manera de ejemplo de la presente invencion e ilustran diversos objetos y caractensticas de los mismos.

Breve descripcion de las figuras

La Figura 1 es una vista lateral de corte del sistema de eje encerrado que muestra sus componentes principales y su relacion con los componentes externos: eje de transmision, caja cilmdrica, conjunto de empuje, aislador con seccion de casco, cojinete de munon, alojamiento de cojinete de popa y centro de helice.

La Figura 2 es una vista esquematica del sistema de eje encerrado que muestra el flujo de lubricante hacia y desde un conjunto de empuje.

La Figura 3 es una vista isometrica de un cojinete de munon de la presente invencion que muestra descargas internas y externas de lubricacion.

La Figura 4 es un detalle lateral en seccion del conjunto de empuje, que muestra sus componentes principales: cojinetes de empuje conicos de avance y de retroceso, impulsor-distribuidor y su alojamiento.

La Figura 4A es una vista lateral en seccion de una realizacion alternativa del conjunto de empuje descrito en la figura 4.

La Figura 5 es un detalle lateral en seccion del aislador que muestra su penetracion en el casco o en la popa del bote, y sus miembros de sellado y soporte.

La Figura 6 es una vista esquematica del impulsor-distribuidor y su deposito de aceite acompanante, que muestra el flujo de lubricante desde el deposito a traves del impulsor-distribuidor y de regreso al deposito, y una vista final del impulsor que muestra sus componentes principales: puerto de entrada, puerto de salida, barrera, puerto de lubricacion interior, puerto de lubricacion exterior y rotor.

La Figura 7 es una vista de extremo del alojamiento del impulsor, o estator.

La Figura 8a es una vista de extremo del rotor impulsor.

La Figura 8b es una vista lateral del rotor del impulsor.

La Figura 9 es una vista lateral del alojamiento del cojinete de la helice, la carcasa del eje y el puntal de montaje del eje de las embarcaciones.

La Figura 10 es una vista de corte transversal del alojamiento del cojinete de la helice que incluye el eje y el alojamiento del eje.

Descripcion detallada de la invencion

Sistema de eje encerrado. Con referencia primero a la Figura 1, se muestra la carcasa exterior o recinto 30 del sistema de eje encerrado. En la realizacion preferida, se construye con una tubena de acero inoxidable de calidad 316 o 304 ASTM. El tamano de la tubena para cada carcasa se selecciona cuidadosamente para que el soporte 17 de montaje utilizado por el fabricante del equipo original (OEM) pueda, con pequenas modificaciones; acomodar la carcasa una vez que se haya retirado el cojinete original (no se muestra) del barril 16 de puntal.

Cojinete de munon o cojinetes. Dentro de la carcasa 30 hay uno o mas cojinetes 31 de munon de bronce. Estos son totalmente hidrodinamicos, es decir, estan completamente sumergidos en lubricante fluido. La rotacion del eje 10 atrae el lubricante en la direccion de rotacion hacia el centro del munon, y genera una presion generada dinamicamente dentro del cojinete 31 de munon, impidiendo el contacto metal con metal. En la realizacion preferida con tolerancias adecuadas, estos rodamientos desarrollan aproximadamente 10 PSI a una velocidad angular de operacion normal. El proposito principal del cojinete 31 de munon es soportar el eje 10 y reducir la distorsion axial bajo cargas de torsion, lo que puede resultar en vibracion y una reduccion en la posible transmision de caballos de fuerza. Un beneficio secundario del cojinete 31 de munon es soportar la carcasa 30 contra el eje 10; la carcasa 30 es propensa a la desviacion de la presion dinamica del agua que fluye a su alrededor por el movimiento de la embarcacion. Como se muestra en la figura 3, cada cojinete 31 de munon incluye pasajes 32 externos de aceite y pasajes 33 internos de aceite. Los pasajes 32 externos de aceite permiten el flujo de lubricante entre el cojinete 31 y la carcasa 30, mientras que los pasajes internos permiten el flujo de lubricante entre el cojinete 31 y el eje 10.

Un eje 10 nominal de 2 pulgadas (5 cm) llevara la rigidez o dureza longitudinal de un eje de 3.5 pulgadas (8.9 cm) debido a este soporte adicional. Se descubrio que una serie de cojinetes 31 de munon con espaciados entre 20 y 30 pulgadas (51 y 76 cm) es beneficiosa para la eficiencia operativa general del sistema de ejes.

Carcasa con montura aisladora. La carcasa 30 esta roscada en ambos extremos permitiendo que un extremo se enrosque en el alojamiento 18 de cojinete de helice y que el otro extremo se enrosque en la montura 90 aisladora. Aparte de las conexiones roscadas en los extremos, la carcasa 30 no tiene empuje desde el conjunto 19 de helice y es solo un alojamiento o conducto que contiene lubricante para los cojinetes; solo hay una carga mecanica minima dentro de la carcasa 30. Una vez que se instala la carcasa 30, se inyecta el barril 16 de puntal con un adhesivo 20 de poliuretano estructural de calidad marina, tal como 3M 5200 en la realizacion preferida, que une de manera flexible la carcasa al puntal, que reduce la transmision de ruido y que reduce el contacto de metal a metal, como se muestra en la figura 9.

Montura aisladora. Con referencia nuevamente a la Figura 1, la montura 90 aisladora esta desarrollado para reducir la cantidad de espacio ocupado por el conjunto 50 de empuje dentro de la sala de maquinas. Este aislador 90 se monta en lugar de la caja de empaquetadura tradicional o sellos sin goteo instalados normalmente en botes con ejes de la tecnica convencional. Es la entrada por el sistema de eje en el casco de la embarcacion, y transmite todo el empuje de la helice a traves de los cojinetes de empuje a la estructura del casco de la embarcacion. Tambien sella el punto de penetracion en el casco utilizando dos anillos 94 y 94' de cojinete de uretano, uno dentro del casco y otro afuera.

Con referencia a la Figura 5, el montaje del aislador 90 tiene un diseno dividido, una montura 92 aisladora principal interno y un anillo 93 de respaldo exterior del aislador, que comprimen juntos los cojinetes 94 y 94' de uretano en ambos lados de la estructura 91 de casco, sellando el punto de entrada del sistema de eje, ademas de proporcionar un punto de montaje flexible para reducir la transmision de ruido y vibracion.

Los cojinetes 94 y 94' de uretano estan dimensionados y tienen la dureza correcta que, una vez comprimida, a la fuerza que requiere cada modelo de eje; transmitiran el empuje a la estructura 91 de casco y se flexionaran lo suficiente como para proporcionar un sello de agua continuo al casco 91. El uretano ha demostrado ser el material preferido en la invencion debido a sus caractensticas ffsicas - es impermeable a la mayona de los productos qmmicos, conserva tremenda estabilidad dimensional (es decir, no tiene memoria de forma), conserva la estabilidad a temperaturas de -40 a 200 °F (-40 a 93°C). El conjunto 50 de empuje esta atornillado directamente a la montura 90 aisladora, reduciendo asf la cantidad de espacio requerido dentro del casco en relacion con la tecnica convencional. Un anillo en O 99 sella el conjunto 50 de empuje a la montura 90 aisladora. La montura 90 aisladora elimina el tiempo de instalacion para los aisladores separados y los ensamblajes de empuje, y reduce aun mas el tiempo total de instalacion del eje para un ahorro sustancial para el fabricante del bote en gastos generales.

Conjunto de empuje. Con referencia a la Figura 4, se muestra el conjunto 50 de empuje preferido de la invencion. El alojamiento 51 de empuje se fabrica preferiblemente de aluminio 6061-T6, acero al carbono, acero inoxidable o bronce, dependiendo de la aplicacion. Este alojamiento 51 contiene componentes que juntos dan al conjunto de empuje su eficiencia unica. El alojamiento 51 de empuje esta atornillado al montaje 90 aislador principal y transmite el empuje desde la helice 19 a traves de la montura 90 aisladora a la estructura 91 de casco de la embarcacion. La siguiente es una descripcion de cada uno de los componentes encontrados dentro del conjunto 50 de empuje en una realizacion preferida de la invencion.

El cojinete 52 de empuje de avance y el cojinete 53 de empuje de retroceso son cojinetes de rodillos conicos fabricados por sus propiedades de cojinete de empuje y su capacidad para hacer circular el lubricante de una manera predecible. Los cojinetes de empuje de avance y de retroceso son de la tecnica conocida y no se consideran, en sf mismos, como materia inventiva separada en el contexto de la invencion. En la realizacion preferida, se seleccionan los cojinetes de rodillos conicos Timken. Impulsor de Aceite/Manguito de Cojinete de Empuje Delantero. Con referencia de nuevo a la Figura 4, entre el cojinete 52 de empuje de avance y el cojinete 53 de empuje de retroceso hay una estructura 70 de impulsor-distribuidor que hace circular el lubricante fluido desde el alojamiento 51 de cojinete de empuje hacia abajo de la carcasa del eje y lo devuelve a un deposito de aceite separado, y regresa al alojamiento 51 de cojinete. Un impulsor-distribuidor 70 de lubricante montado internamente integral al conjunto 50 de empuje se considera como una caractenstica novedosa de la presente invencion. La Figura 4A muestra una realizacion alternativa del conjunto 50' de empuje al conjunto 50 de empuje mostrado en la Figura 4. En esta realizacion, el cojinete 52' de empuje de avance tiene el mismo tamano que el cojinete 53' de empuje de retroceso. Ademas, la estructura 70 del impulsor-distribuidor esta ubicada adyacente al cojinete 53' de empuje de retroceso en un lado opuesto al cojinete 52' de empuje de avance y no entre los cojinetes de empuje de avance y retroceso como se muestra en la Figura 4. Ubicado entre los cojinetes 52' y 53' de empuje de avance y retroceso esta un anillo 58 anular que actua como una cuna para proporcionar la cantidad adecuada de espacio para el funcionamiento dentro de los cojinetes conicos.

Distribuidor-impulsor. El impulsor-distribuidor 70 tiene un componente centnfugo de su accion de bombeo, ayudado por la tendencia natural de un cojinete conico para desplazar el aceite en la direccion del extremo estrecho del cono. Esta accion centnfuga de un rodamiento conico es una tecnica conocida, y esta descrita por la literatura del fabricante, incluyendo los Cojinetes de Superprecision Timken, un catalogo de cojinetes y notas de aplicacion. Con referencia ahora a la Figura 6, un protector o brida (rotor 80 del impulsor) es parte del diseno del impulsor-distribuidor de la invencion, que se acopla estrechamente con la camara del impulsor con los hombros del estator o el alojamiento 71 de impulsor y los pasajes 81 y 82 de aceite mecanizado en el alojamiento 51 de cojinete principal, o estator 71. El lubricante desplazado por los cojinetes 52 y 53 conicos se canaliza y alimenta a traves de las ranuras 81 y 82 radiales mecanizadas en el estator 71 de impulsor del impulsor-distribuidor 70, que luego dirige el aceite hacia la camara excentrica de aceite mecanizada dentro del alojamiento del cojinete de empuje. Esto acoplado con las paletas 83 dispuestas alrededor del penmetro del rotor 80 de impulsor y estrechamente emparejadas con la camara impulsora del estator 71, desarrolla presion dentro del pasaje 81 conductor de aceite y succion dentro del pasaje 82 de arrastre, induciendo la circulacion hacia y desde el deposito 73 de lubricante. El lubricante es inducido hacia atras desde el deposito 73 hasta el pasaje 81 de admision a traves de la lmea 76 y el puerto 74 de la camara impulsora del estator 71 por el rotor 80 de impulsor y se presuriza dentro de la camara 71 de impulsor. El lubricante regresa al deposito 73 a traves del pasaje 82 de arrastre de aceite a traves de la lmea 77 y el puerto 75. Cuando el eje, y por lo tanto la rotacion 80 de impulsor, se invierte, el flujo hacia y desde el deposito tambien se invierte. Con referencia tanto a la Figura 6 como a la Figura 2, el lubricante presurizado abandona el impulsor 70 y se desvfa hacia abajo desde la carcasa 30 de eje hacia el alojamiento 18 del cojinete de helice pasando el cojinete 52 o 53 de empuje conico y la camara del impulsor de forma unica del estator 71 que rodea el rotor 80 impulsor. El eje 10 giratorio naturalmente hala el lubricante alrededor de sf mismo en una helice cerca del eje, similar al efecto Magnus en cuerpos que giran libremente. El lubricante en el alojamiento 18 de cojinete de helice se gira y se fuerza a regresar contra el flujo natural de lubricante halado hacia abajo por el eje 10; sin embargo, este lubricante regresa contra la superficie interior de la carcasa 30 de eje exterior, regresando al alojamiento 51 de cojinete principal, pasando a traves del cojinete 52 o 53 conico y luego vuelve a reciclar al deposito 73. El angulo de instalacion normal de un eje marino, con el extremo interior ligeramente elevado, garantiza que cualquier aire dentro del sistema finalmente llegue al deposito, lo que purgara el sistema. El impulsor-distribuidor 70 es una unidad pasiva en el sentido de que forma parte de la masa giratoria del eje, y no tiene contacto metal con metal con componentes no giratorios (es decir, no esta engranado) y, por lo tanto, absorbe poca o ninguna potencia transmitida a traves del sistema de eje. El estator 71 del impulsor tambien es el componente principal que soporta el cojinete 52 de empuje de avance y es un componente principal del conjunto 50 de empuje. El cojinete 52 de empuje conico de avance esta instalado contra o en el extremo de manguito (dependiendo de la aplicacion) del impulsor y esta ajustado por compresion a la camara 71 del impulsor y al cojinete 53 de retroceso, por la presion ejercida por la brida o acoplamiento 11 complementarios. La holgura del cojinete o la cantidad de espacio de funcionamiento dentro del cojinete conico se regula mediante la tolerancia del distribuidor 70 del impulsor por el uso de cunas como o si se requiere. Esto simplifica el reemplazo de los cojinetes 52 y 53 en el campo, ya que la tolerancia fabricada de los rodamientos es lo suficientemente cercana como para que la holgura ajustada en la fabrica este en todos los casos dentro de la tolerancia de holgura preferida para la invencion.

Manguito de sello. Continuando con la referencia a la Figura 4, se usa un manguito 95 de sello para comprimir el paquete de cojinetes mencionado anteriormente, dentro del alojamiento 51 de cojinete de empuje principal contra el hombro del eje 10. Una funcion secundaria del manguito 95 de sello es formar un sello de lubricante entre el eje 10 y el alojamiento 51 de cojinete de empuje principal. La placa frontal del alojamiento 51 de empuje lleva un sello 97 de labio de goma convencional, cuyas superficies de sellado se desplazan sobre la superficie del manguito 95 de sellado. Dentro del manguito 95 de sellado hay un anillo en "O" 96, que sella el manguito 95 de sellado al eje 10. La brida o acoplamiento 11 complementarios pueden ser retenidos por una sola tuerca de estaca de la tecnica convencional y apretados a un ajuste de torque apropiado para el tamano del eje; se apoya contra el extremo del manguito 95 de sellado, comprimiendo todo el paquete de cojinetes.

Acoplamiento. La brida 11 complementaria o companera puede ser anclada o enchavetada al eje 10, dependiendo de la aplicacion espedfica. El extremo del eje 10 esta roscado y una tuerca de estaca se aprieta adecuadamente contra el acoplamiento 11, y se estaca a una chaveta mecanizada en el eje 10 roscado para evitar que se afloje.

Manguito de acoplamiento y sellado integrado. En la realizacion preferida, el manguito 95 de sellado y la brida 11 complementaria pueden ser de una sola pieza, y pueden montarse en el eje mediante un orificio perforado y roscado en el extremo de acoplamiento del eje 10.

Alojamiento de cojinete de helice. Refiriendose nuevamente a las Figuras 1, 9 y con mayor detalle en la figura 10, un alojamiento 18 de cojinete de helice esta enroscado en el extremo de la carcasa 30 y consta de dos componentes del alojamiento, ambos hechos de bronce para resistir la corrosion del agua salada: el propio alojamiento, y el portador de sello. El alojamiento soporta un rodamiento 14 de agujas de carga pesada que corre en una pista 15 de anillo interior endurecida instalada en el eje 10. Este conjunto porta solo cargas radiales y esta disenado para resistir cualquier impacto que pueda ocurrir cuando el navegante hace contacto involuntario con obstaculos submarinos. El alojamiento 18 de cojinete de helice de terminacion es un portador de sello con dos sellos 16 y 17 de labio de goma uno mirando hacia afuera para evitar que entre agua en el sistema y uno hacia adentro para evitar que el aceite se escape. El portador esta roscado o unido por cualquier medio adecuado y esta sellado al alojamiento. Esta construccion portadora de sello se considera como de la tecnica convencional.

Eje. El eje 10 de transmision esta hecho preferiblemente de acero inoxidable alto en cromo o superior, que se destaca por su alta resistencia a la torsion y resistencia a la corrosion del agua salada. En el extremo de la helice, el eje 10 de transmision se mecaniza segun las especificaciones convencionales con la forma conica estandar SAE o ISO y chavetas o ranuras, y se rosca para aceptar tuercas de retencion de helice y un pasador de chaveta. En el extremo interior, el eje 10 de transmision se mecaniza con un hombro para acomodar el alojamiento 51 de empuje y el componente 11 de acoplamiento segun las propias especificaciones del inventor, y se rosca para aceptar una tuerca de estaca de la tecnica convencional. Un eje 10 de transmision esta dimensionado preferiblemente para aceptar los caballos de fuerza deseados mediante la aplicacion de un factor de seguridad, generalmente un factor de 5.0 para motores Diesel y un factor de 2.0 para motores de gasolina. Debido al soporte adicional proporcionado al sistema del eje a lo largo de su longitud por la carcasa 30 y los cojinetes 31 de soporte de asistencia (como se muestra en la figura 1), un eje 10 puede tener un tamano insuficiente con una seguridad razonable para entregar la misma potencia a la helice. Los factores de seguridad de aproximadamente 3.0 son satisfactorios para aplicaciones de caballos de fuerza de diesel media a baja y 4.0 para caballos de fuerza mayores. Esto permite costes de sistema considerablemente mas bajos a traves de reducciones de costes de materiales, y logra precios competitivos de los equipos y costes de instalacion mas bajos para los fabricantes, ademas de eliminar los problemas de garantfa y mantenimiento. El sistema como se divulga tiene un primer programa de mantenimiento recomendado de 3.000 horas, una notable desviacion del arte convencional.

Todas las patentes y publicaciones mencionadas en esta especificacion son indicativas de los niveles de los expertos en la tecnica a los que pertenece la invencion.

Debe entenderse que, si bien se ilustra una cierta forma de la invencion, no debe limitarse a la forma o disposicion espedfica aqrn descrita y mostrada. Sera evidente para los expertos en la tecnica que se pueden realizar diversos cambios sin apartarse del alcance de la invencion y que la invencion no debe considerarse limitada a lo que se muestra y describe en la especificacion y en los dibujos/figuras incluidos aquf

Un experto en la tecnica apreciara facilmente que la presente invencion esta bien adaptada para llevar a cabo los objetivos y obtener los fines y ventajas mencionados, asf como los inherentes a los mismos. Las realizaciones, metodos, procedimientos y tecnicas descritos aqm son actualmente representativos de las realizaciones preferidas, pretenden ser a manera de ejemplo y no pretenden ser limitaciones en el alcance. Aunque la invencion se ha descrito en relacion con realizaciones preferidas espedficas, debe entenderse que la invencion como se reivindica no debe limitarse indebidamente a tales realizaciones espedficas. De hecho, se pretende que varias modificaciones de los modos descritos para llevar a cabo la invencion que son obvias para los expertos en la tecnica esten dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de eje encerrado que se incorporara a un aparato de propulsion marina de una embarcacion que comprende: un eje (10); teniendo dicho eje (10) un primer extremo que esta adaptado para recibir una helice (18) y un segundo extremo que esta adaptado para conectarse a un acoplamiento (11) para la conexion a un motor; teniendo una carcasa (30) exterior un primer y segundo extremo, extendiendose dicho eje (10) a traves de dicha carcasa (30) exterior; estando el primer extremo de dicha carcasa (30) exterior conectado a un alojamiento (18) de cojinete, donde dicho alojamiento (18) de cojinete contiene un conjunto (14, 15) de cojinete para soportar dicho eje (10), extendiendose dicho eje (10) a traves de dicho alojamiento (18) de cojinete, y un primer conjunto de sello ubicado entre el eje (10) y el alojamiento (18) de cojinete; un montura (90) aisladora conectado al segundo extremo de la carcasa (30) exterior, extendiendose dicho eje (10) a traves del montura (90) aisladora ; donde un conjunto (50) de empuje contiene cojinetes (52, 53) de empuje de avance y retroceso que soportan dicho eje (10), extendiendose dicho eje (10) a traves de dicho conjunto (50) de empuje y un segundo conjunto (97) de sello ubicado entre dicho conjunto (50) de empuje y dicho eje (10), en el que dicho montura (90) aisladora esta adaptado para pasar a traves del casco (91) del buque, dicho conjunto (50) de empuje esta conectado al montura (90) aisladora , y el empuje generado por el eje (10) se transmite desde el conjunto (50) de empuje al montura (90) aisladora y se caracteriza porque dicho montura (90) aisladora incluye un conjunto (92, 93, 94) de sellado entre el montura (90) aisladora y el casco (91) del buque, una fuente (73) de lubricante presurizado que circula a traves de dicho conjunto (50) de empuje, dicha montura (90) aisladora , dicha carcasa (30) exterior y dicha carcasa (18) de cojinete para lubricar asf dicho sistema de eje encerrado.

2. Un sistema de eje encerrado de la reivindicacion 1, en el que el conjunto (14, 15) de cojinete contenido dentro del alojamiento (18) de cojinete es un conjunto de cojinete de aguja que se ejecuta en una pista de anillo endurecida instalada en el eje (10).

3. Un sistema de eje encerrado de la reivindicacion 1, en el que la carcasa (30) exterior incluye uno o mas cojinetes (31) de munon posicionados dentro de la carcasa (30) exterior y que soportan el eje (10).

4. Un sistema de eje encerrado de la reivindicacion 3, en el que cada cojinete (31) de munon esta formado como un cilindro, la pared exterior de dicho cojinete (31) de munon en contacto con la pared interior de dicha carcasa (30) exterior y la pared interior de dicho cojinete (31) de munon en contacto con dicho eje (10), dicho cojinete (31) de munon incluye ademas una pluralidad de pasajes (32) de aceite externos formados en la pared exterior del cilindro y una pluralidad de pasajes (33) de aceite internos formado en la pared interior del cilindro.

5. Un sistema de eje encerrado de la reivindicacion 1, en el que la montura (90) aisladora incluye una montura (92) aisladora principal adaptada para ser instalada desde dentro del casco del barco, cojinetes (94, 94') de anillo primero y segundo, estando el cojinetes (94) de anillo adaptado para ser montado desde dentro del bote y el segundo cojinete (94') de anillo adaptado para ser montado fuera del casco de la embarcacion, y un anillo (93) de respaldo montado fuera del casco del barco, y una pluralidad de pernos conectando el anillo (93) de respaldo, los cojinetes (94, 94') de anillo primero y segundo, el aislador (92) principal y dicho conjunto (50) de empuje.

6. Un sistema de eje encerrado de la reivindicacion 1, en el que el conjunto (50) de empuje incluye un impulsor (70) posicionado y accionado por el eje (10) para hacer circular el lubricante por todo el sistema de eje encerrado.

7. Un sistema de eje encerrado de la reivindicacion 6, en el que el impulsor (70) se coloca en el eje (10) entre el conjunto (52) de cojinete de empuje de avance y el conjunto (53) de cojinete de empuje de retroceso.

8. Un sistema de eje encerrado de la reivindicacion 6, en el que un anillo anular se coloca entre los cojinetes (52, 53) de empuje de avance y retroceso para que actue como una cuna (58) y proporcione la cantidad adecuada de espacio de funcionamiento dentro de los cojinetes (52, 53).

9. Un sistema de eje encerrado de la reivindicacion 8, en el que el impulsor (70) esta situado en dicho eje (10) adyacente al cojinete (53') de empuje de retroceso.

10. Un sistema de eje encerrado de la reivindicacion 1, en el que la carcasa (30) exterior esta configurada para ser recibida en un barril (16) de un puntal (17) de montaje unido al casco de una embarcacion.

11. Un sistema de eje encerrado de la reivindicacion 10, en el que el adhesivo (20) se inyecta entre la carcasa (30) exterior y el cilindro (16) de dicho puntal de montaje para unir de manera flexible la carcasa (30) exterior al puntal (17) reduciendo asf la transmision de ruido y contacto metal a metal.

12. Un sistema de eje encerrado de la reivindicacion 1, en el que dicho primer conjunto (18) de sello esta compuesto por dos sellos (17) de labio de goma uno de los cuales esta orientado hacia afuera del alojamiento (18) de cojinete para evitar que el agua ingrese al sistema de eje encerrado y uno mirando hacia el interior hacia la carcasa (30) exterior para evitar que dicho lubricante se escape.