ES2899229T3 - Elemento amortiguador de cojinete, cojinete y método de fabricación de dicho elemento amortiguador de cojinete - Google Patents

Elemento amortiguador de cojinete, cojinete y método de fabricación de dicho elemento amortiguador de cojinete Download PDF

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Abstract

Un elemento amortiguador de cojinete que comprende un anillo (7) montado entre un objeto giratorio y un objeto de apoyo que soporta el anillo (7), en donde el anillo (7) comprende al menos tres ranuras (8) a través del espesor (A) del anillo (7) en la dirección axial (X-X') y a una distancia de la superficie radial interior y exterior (9a, 9b) del anillo (7), caracterizado porque al menos la mitad de las ranuras (8) tienen una o más partes de amortiguación (8a) con un ancho máximo de 0,5 milímetros, en donde las partes de amortiguación (8a) son concéntricas y no superpuestas, y en que al menos una hendidura (8) tiene una o más partes de muelle (8b) con un ancho mínimo que es mayor que el ancho de las partes de amortiguación (8a).

Description

DESCRIPCIÓN
Elemento amortiguador de cojinete, cojinete y método de fabricación de dicho elemento amortiguador de cojinete La presente invención se refiere a un elemento amortiguador de cojinete.
En particular, la invención está pensada para su aplicación en máquinas rotativas, como por ejemplo turbomáquinas o compresores de tornillo, en las que un árbol de un rotor está colocado de manera giratoria en el alojamiento de la máquina mediante una serie de cojinetes.
Se sabe que las máquinas que giran a gran velocidad suelen tener problemas de vibración dentro de uno o varios márgenes de velocidad concretos, sobre todo cuando hay resonancias en estos márgenes.
En estos márgenes, el nivel de vibración puede llegar a ser tan alto que se produzcan daños en el interior de la máquina. En algunos casos, es posible evitar este problema evitando estos márgenes de velocidad.
Eso implica que se intentará evitar esas velocidades y en el momento en que sea necesario pasar por esos márgenes de velocidad al acelerar o frenar, se hará rápidamente para así evitar o al menos limitar los daños, si los hubiera. No hace falta mencionar que es más deseable diseñar una máquina de tal manera que estos problemas de vibración no estén presentes o sólo en una medida muy limitada.
Para ello es necesario ajustar la dinámica del rotor, que viene determinada principalmente por la rigidez del árbol (rotativa) de la máquina y/o la rigidez de los cojinetes del árbol.
Dado que la construcción y el ensamblaje de la máquina establecen dimensiones estrictas, el ajuste de la rigidez del árbol de la máquina es extremadamente limitado, de modo que el ajuste de la rigidez de los cojinetes es a menudo una mejor opción, en la medida en que el dimensionamiento de los cojinetes lo permite.
Como los problemas de vibración nunca pueden excluirse por completo, es preferible proporcionar también a los cojinetes algunas características de amortiguación que garanticen que las vibraciones que se produzcan se reduzcan a un nivel aceptable.
Se conocen cojinetes de fluidos que ya tienen características de amortiguación y que también pueden girar a velocidades muy altas, por lo que son especialmente adecuados para su uso en turbomáquinas.
Sin embargo, los cojinetes de fluidos generan mayores pérdidas de cojinetes que los cojinetes de rodillos. Más aún, los cojinetes de fluidos pueden tener un desempeño inestable, que puede ser muy destructivo. Este riesgo de desempeño inestable es inherente a la rotación del árbol en una película líquida.
Por eso también se utilizan a menudo los cojinetes de rodillos. Para solucionar la desventaja de estos cojinetes de rodillos, más concretamente el hecho de que no tienen o prácticamente no tienen características de amortiguación, a menudo se utilizan en aplicaciones de alta velocidad en combinación con los denominados elementos amortiguadores de cojinetes.
Por favor, tenga en cuenta que los cojinetes de rodillos se refieren a todos los cojinetes que consisten en al menos dos anillos entre los cuales los elementos rodantes ruedan sobre las correderas en estos anillos. Los elementos rodantes pueden tener forma de bola, cilíndrica, cónica o de barril.
Un primer elemento amortiguador de cojinete posible es el llamado "amortiguador de jaula de ardilla", que consiste en un elemento saliente, la "jaula de ardilla", que se encargará de la rigidez y de colocar un anillo alrededor (o dentro) del cojinete de manera que entre este anillo y el cojinete haya un entrehierro preciso, el entrehierro del amortiguador. En este entrehierro del amortiguador se aplica una fina película, la "película de compresión", que es la responsable de la amortiguación. Normalmente se utiliza aceite u otro fluido viscoso, en menor o mayor medida, para esta película fina. Un ejemplo de este tipo de "amortiguador de jaula de ardilla" se describe en el artículo "Diseño y aplicación de amortiguadores de película de compresión en maquinaria rotativa" de Fouad Y. Zeidan - Procedimientos del Vigésimo Quinto Simposio de Turbomaquinaria, Laboratorio de Turbomaquinaria, Universidad de Texas A&M, p169 - 188, 1996. Aunque tanto la rigidez como las características de amortiguación pueden ajustarse, una desventaja de este "amortiguador de jaula de ardilla" es que no sólo es caro, sino que también ocupa mucho espacio, especialmente en la dirección o sentido axial.
Otra desventaja es que todos los componentes del "amortiguador de jaula de ardilla" deben fabricarse y acabarse con unas especificaciones muy exactas, ya que el grosor del entrehierro del amortiguador, que determina el grosor de la película fina, debe determinarse con precisión para obtener las características de amortiguación deseadas. En el documento US 2009263057 se describe un elemento amortiguador de cojinete alternativo, en donde en un anillo del cojinete de rodillos se realizan hendiduras mediante EDM con alambre fino o mecanizado por electrodescarga con alambre fino.
Al llenar las hendiduras con un fluido viscoso, como por ejemplo aceite, se crea un amortiguador de película fina ("amortiguador de película de compresión").
Más aún, la forma de las hendiduras crea una especie de muelles de ballesta que determinará la rigidez del amortiguador y, por tanto, la rigidez del soporte del árbol en el elemento amortiguador de cojinete.
Esto significa que estas hendiduras crean simultáneamente amortiguadores de película fina y muelles de ballesta. La creación del muelle y el amortiguador en un solo componente, es decir, el anillo interior o el anillo exterior del cojinete de rodillos, no sólo da lugar a un diseño compacto, sino que también permite determinar el entrehierro del amortiguador con gran precisión.
El elemento amortiguador de cojinete del documento US 2009263057 presenta una serie de desventajas.
En primer lugar, las hendiduras son relativamente largas, de modo que no es posible garantizar que las hendiduras estén siempre completamente llenas de aceite, lo que es necesario para el funcionamiento eficaz del elemento amortiguador de cojinete.
En segundo lugar, el sistema combinado de amortiguadores y muelles hace que sea difícil conseguir una determinada rigidez en combinación con una capacidad de amortiguación concreta, ya que ambos están muy conectados.
El desempeño combinado de muelles y amortiguadores de un determinado diseño es muy difícil de predecir y a menudo son necesarias muchas simulaciones complejas.
Más aún, no es seguro que se pueda realizar una combinación particular de rigidez y amortiguación.
El sistema combinado de amortiguadores y muelles también da lugar a un diseño con varios amortiguadores concéntricos de película fina. En consecuencia, la fuerza en la dirección radial será aceptada por varios amortiguadores de película fina en serie, de manera que cada amortiguador de película fina será menos eficaz y la capacidad de amortiguación disminuirá.
Además, tampoco es posible realizar un diseño dividido, ya que el amortiguador de película fina no puede ser intersecado.
El propósito de la presente invención es proporcionar una solución a por lo menos una de las desventajas mencionadas y otras.
El objeto de la presente invención es un elemento amortiguador de cojinete que comprende un anillo montado entre un objeto rotativo y un objeto de soporte que soporta el anillo, en donde el anillo comprende al menos tres hendiduras a través del espesor del anillo en la dirección axial y a una distancia de la superficie radial interior y exterior del anillo, caracterizado porque al menos la mitad de las hendiduras tienen una o más partes de amortiguación con un ancho máximo de 0,5 milímetros, en donde las partes de amortiguación son concéntricas y no superpuestas, y en que al menos una hendidura tiene una o más partes de muelle con un ancho mínimo que es mayor que el ancho de las partes de amortiguación.
Por "hendidura" se entiende una ranura, raja, incisión o similar, siendo importante que estas hendiduras se extiendan por todo el grosor del anillo en dirección axial.
En primer lugar, la ventaja de este elemento amortiguador de cojinete es que es muy compacto, más concretamente en la dirección axial, ciertamente en comparación con los conocidos "amortiguadores de jaula de ardilla".
Esto proporciona la ventaja de que al hacer algunas (partes de las) hendiduras más delgadas, tendrán características de amortiguación, en donde están al menos parcialmente desacopladas de las características de muelle de las otras (partes de las) hendiduras.
En otras palabras, existen diferentes tipos de (partes de) hendiduras, cada una de las cuales tendrá predominantemente otra característica, es decir, o bien predominantemente características de amortiguación, o bien predominantemente características de muelle.
El resultado es un diseño en el que las características de amortiguación están menos acopladas a las características de muelle del elemento de amortiguación de cojinete, de manera que se puede conseguir una rigidez determinada sin influir en la capacidad de amortiguación.
Además, mediante el uso de varias hendiduras se pueden hacer más cortas, de manera que se puede garantizar que se pueden llenar completamente con un fluido viscoso.
Otra ventaja es que, al evitar que estas partes de amortiguación no se superpongan, no se crean amortiguadores de película de estabilización concéntrica, de modo que cada amortiguador de película de estabilización así creado tendrá una capacidad de amortiguación máxima.
Preferentemente, al menos la mitad de las hendiduras tienen una o más partes de amortiguación si el número de hendiduras es parejo y todas las hendiduras tienen hechas o más partes de amortiguación si el número de hendiduras es no parejo.
La ventaja es que el diseño del elemento amortiguador de cojinete siempre puede hacerse de forma simétrica.
Preferentemente, al menos una parte de las hendiduras, y preferentemente cada hendidura, está en ambos extremos provista de un agujero que atraviesa el espesor del anillo en la dirección axial.
Este agujero, o cavidad, perforación o similar, aliviará la concentración de tensiones que puede desarrollarse durante el uso del elemento amortiguador de cojinete en el extremo de las hendiduras.
Además, estos agujeros son a menudo necesarios para poder crear las hendiduras en el anillo, en donde primero se perforan estos agujeros para posteriormente pasar el alambre, de manera que las hendiduras puedan cortarse mediante el mecanizado por electrodescarga con alambre. Los agujeros se pueden hacer con otras técnicas que no sean la perforación, por ejemplo, el mecanizado por electrodescarga con estampa, la perforación con láser, etc.
De acuerdo con la invención, al menos una hendidura tiene una o más partes de muelle con un ancho mínimo que es mayor que el ancho de las partes de amortiguación.
Al proporcionar un ancho mínimo para las partes de muelle de las hendiduras, se puede proporcionar una estructura en el anillo que tendrá una cierta flexibilidad o función de muelle y que, en otras palabras, tendrá una cierta rigidez.
En efecto, las hendiduras tienen una flexibilidad hasta que son cerradas por las vibraciones, de modo que las hendiduras demasiado estrechas o finas son cerradas demasiado rápidamente por las vibraciones y, por tanto, tienen muy poca flexibilidad. Si se garantiza un ancho mínimo para las partes de muelle, esto se puede evitar.
En una realización práctica, al menos una parte de las partes de amortiguación de una o más hendiduras están llenas de un fluido viscoso.
Por supuesto, no se excluye que todas las partes de amortiguación de todas las hendiduras estén llenas del fluido viscoso.
Esto creará un amortiguador de película fina en estas hendiduras. Con la ayuda de este amortiguador de película fina se puede conseguir una amortiguación relativamente alta en un espacio limitado, lo que no siempre es posible en otros tipos de amortiguación, por ejemplo, con la ayuda del caucho.
En las realizaciones preferidas, se toman medidas para garantizar que la longitud total de las partes de amortiguación pueda ser lo más larga posible.
Esto es posible, por ejemplo, asegurándose de que las partes de muelle de las hendiduras se superpongan, al menos parcialmente, con las partes de amortiguación, ya que éstas están más alejadas del centro o del punto medio del anillo que las partes de muelle.
La invención también se refiere a un método para fabricar un elemento amortiguador de cojinete de acuerdo con la invención, en donde el método comprende los siguientes pasos:
- la creación de agujeros a través del espesor del anillo en la dirección axial mediante la perforación, la perforación con láser y/o el mecanizado de electrodescarga con estampa;
- la creación de hendiduras entre los agujeros mediante el mecanizado por electrodescarga con alambre o el corte con alambre abrasivo
Con la intención de mostrar mejor las características de la invención, se describen a continuación, a modo de ejemplo y sin carácter limitativo, algunas variantes preferidas de un elemento amortiguador de cojinete de acuerdo con la invención, un elemento de cojinete y compresor equipado con dicho elemento amortiguador de cojinete y un método para fabricar dicho elemento amortiguador de cojinete, con referencia a los dibujos adjuntos, en donde:
La Figura 1 muestra esquemáticamente un cojinete de acuerdo con la invención, montado en un elemento compresor alrededor del árbol del rotor;
La Figura 2 muestra esquemáticamente una vista en perspectiva del elemento amortiguador de cojinete de la Figura 1 La Figura 3 muestra una sección transversal de acuerdo con la línea MI-MI de la Figura 2;
La Figura 4 muestra una variante de la Figura 3;
La Figura 5, la Figura 6, la Figura 7, la Figura 8, la Figura 9 y la Figura 10 muestran realizaciones alternativas de la Figura 3 y la Figura 4.
La Figura 1 muestra esquemáticamente una parte de un árbol de rotor 1 soportado en un elemento compresor 2 mediante un cojinete de rodillos 3 de acuerdo con la invención. En lugar del cojinete de rodillos 3 presentado, también podría aplicarse un cojinete de fluidos.
El elemento compresor 2 puede ser, por ejemplo, un elemento compresor de tornillo o un elemento turbocompresor. El cojinete de rodillos 3 comprende un anillo interior 4a y un anillo exterior 4b, con elementos de rodillos 5 entre ellos, por lo que el anillo exterior 4b en este caso está hecho como elemento amortiguador de cojinete 6 de acuerdo con la invención.
Por supuesto, también es posible que el anillo interior 4a del cojinete de rodillos 3 esté hecho como elemento amortiguador de cojinete 6 de acuerdo con la invención.
El cojinete 3 con el elemento amortiguador de cojinete 6 está montado en el árbol 1 del rotor del elemento compresor 2, que está configurado para comprimir gas.
El elemento amortiguador de cojinete 6 se muestra esquemáticamente en la Figura 2 y una sección transversal en la Figura 3.
Como se ve claramente en estas figuras, el elemento amortiguador de cojinete 6 comprende un anillo 7.
Preferentemente, pero no necesariamente para la invención, este anillo 7 está hecho de un metal. El elemento amortiguador de cojinete 6 se puede fabricar con un material adecuado para el cojinete de rodillos 3.
En el anillo 7 se han hecho varias hendiduras 8.
De acuerdo con la invención hay al menos tres hendiduras 8, y en el ejemplo de la Figura 2 y la Figura 3, hay ocho hendiduras 8.
Estas hendiduras 8 se hacen a través de todo el espesor A del anillo 7 en la dirección axial X-X'.
De acuerdo con la invención, las hendiduras 8 se encuentran a una distancia de la superficie radial interior y exterior 9a, 9b del anillo 7, de manera que las hendiduras no terminan ni comienzan en una de estas superficies 9a, 9b.
La mitad de estas hendiduras 8 tienen partes de amortiguación 8a que crearán una capacidad de amortiguación particular del elemento amortiguador de cojinete 6, por lo que estas partes de amortiguación 8a tienen un ancho máximo de 0,5 milímetros, en este caso 0,15 milímetros, por ejemplo.
En este caso, cuatro de estas hendiduras 8 tienen un ancho de 0,15 milímetros en toda su longitud, lo que significa que la parte de amortiguación 8a comprende toda la hendidura 8. Las otras cuatro ranuras 8b son más anchas.
Por supuesto, también es posible que sólo una parte o varias partes de estas cuatro hendiduras 8 tengan un ancho máximo de 0,5 milímetros y que la otra parte o las otras partes de estas hendiduras 8 sean más anchas.
También es posible que algunas hendiduras 8 tengan un ancho máximo de 0,5 milímetros en toda su longitud, que una serie de otras hendiduras 8 tengan un ancho parcial máximo de 0,5 milímetros y que las demás hendiduras 8 tengan un ancho superior a 0,5 milímetros en toda su longitud. También es posible que las partes de amortiguación 8a tengan un ancho máximo de 0,25 milímetros, por ejemplo.
Dichas partes de amortiguación 8a de las hendiduras, es decir, las partes estrechas de las hendiduras 8, son concéntricas y no se superponen.
"Concéntrico" en este caso significa "concéntrico en relación con el punto medio 10 o el centro 10 del eje 10 del anillo 7", pero esto no es necesario para la invención. Las partes de amortiguación 8a también pueden ser concéntricas con respecto a otro punto.
De este modo, antes del montaje en el elemento compresor 2, las partes de amortiguación 3a del elemento amortiguador de cojinete 6 pueden hacerse concéntricas, por ejemplo, en relación con un punto que se ha desplazado un poco en relación con el punto medio geométricamente determinado 10, para garantizar que en un estado montado después de la flexión por el peso del árbol y todo lo que está unido a él, las partes de amortiguación 8a sean concéntricas en relación con el punto medio geométrico 10 del anillo 7.
En este caso, pero no necesariamente, las partes de amortiguación 8a rodean más del 80% del eje 10 del anillo 7, y en el ejemplo, más del 90% incluso, más específicamente, aproximadamente el 95%. Cuanto mayor sea la parte del eje 10 del anillo 7 que está rodeada por las partes de amortiguación 8a, mayor será la capacidad de amortiguación del elemento amortiguador de cojinete 6. Esta configuración permite realizar un elemento amortiguador de cojinete 6 con una capacidad de amortiguación suficientemente alta en un diseño compacto, lo que ayudará a mantener bajos los costos tanto del propio elemento amortiguador de cojinete 6 como del cojinete 3 o del elemento compresor 1 en el que se aplica. Como no se superponen, se puede evitar dicho problema con varios amortiguadores de película fina de estabilización en serie.
De acuerdo con la invención, al menos una hendidura 8 tiene una o más partes de muelle 8b con un ancho mínimo que es mayor que el ancho de las partes 8a, en este caso 0,5 milímetros, por ejemplo.
Preferentemente, las partes de muelle 8b tienen un ancho mínimo de 0,3 milímetros.
Estas partes de muelle 8b crearán una especie de muelles de ballesta que determinarán la rigidez del elemento amortiguador de cojinete 6.
Preferentemente, al menos la mitad de las hendiduras 8, comprenden una o más de estas partes de muelle 8b o partes anchas.
En este caso, la mitad de las hendiduras 8, es decir, cuatro hendiduras 8, están formadas completamente por partes de muelle 8b, con un ancho mayor que el ancho de las partes de amortiguación 8a, en este caso 0,5 milímetros.
Aquí también es posible que las hendiduras 8 tengan sólo 0,5 milímetros de ancho en una parte de su longitud y sean más estrechas en la otra parte de su longitud, por ejemplo. También es posible que las hendiduras 8 tengan (al menos) 0,3 milímetros de ancho en lugar de 0,5 milímetros en una parte de su longitud.
Como se muestra en la Figura 2, y en la sección transversal de la Figura 3, las partes de muelle 8b se superponen, es decir, las partes anchas, al menos parcialmente con las partes de amortiguación 8a.
Por "superposición de hendiduras" se entiende que una línea que pasa por el punto medio 10 o el centro 10 del anillo 7, se cruzará con las hendiduras 8 en cuestión .
Preferentemente, las partes de muelle 8b se superponen al menos en un 50%, preferentemente en un 75% y aún más preferentemente en un 85% con las partes de amortiguación 8a. En el ejemplo mostrado es incluso superior al 95%. La ventaja de esto es que las partes de amortiguación 8a pueden hacerse tan largas como sea posible.
También puede deducirse de la Figura 2 y la Figura 3 que, las hendiduras 8 que atraviesan el espesor A del anillo 7 en la dirección axial X-X' son simétricas en cuanto al punto y simétricas en cuanto a la rotación en relación con el eje 10 o el punto medio 10 o el centro 10 del anillo 7.
Este diseño simplificará la fabricación del elemento amortiguador de cojinete 6.
Las hendiduras 8 están provistas en ambos extremos 11 de un agujero 11 que atraviesa el espesor A del anillo 7 en la dirección axial X-7'.
Como ya se ha indicado, estos agujeros 11 tienen una función reductora de la tensión para aligerar la tensión que se crea durante el uso del elemento amortiguador de cojinete 6 en el extremo 11 de las hendiduras 8.
Las dimensiones de estos agujeros 11 son tales que un cilindro encaja a través de estos agujeros 11 con un diámetro que es mayor que el doble, y preferentemente el triple, del ancho de la hendidura 8. En este caso, por ejemplo, el diámetro de un cilindro que cabe en los agujeros 11 es de 2 milímetros.
En este caso, los agujeros 11 tienen forma de gota o lágrima. Eso no es necesario para la invención, los agujeros 11 también pueden ser circulares, pero si los agujeros 11 tienen forma de gota o de lágrima, se puede reducir la concentración de tensiones en ellos.
De acuerdo con una característica preferida de la invención, al menos una parte de las partes de amortiguación 8a de una o más hendiduras 8 está llena de un fluido viscoso, como por ejemplo aceite sintético o similar.
En consecuencia, se creará un amortiguador de película fina que garantizará la capacidad de amortiguación del elemento amortiguador de cojinete 6 y, en particular, de las partes de amortiguación 8a de las hendiduras 8.
Para ello, el anillo 7 está provisto de una entrada de fluido 12 a través de la cual dicho fluido viscoso puede ser suministrado a una o más partes de amortiguación 8a de una o más hendiduras 8.
En este caso, el anillo 7 está provisto de ocho entradas de fluido 12, pero esto no es necesario para la invención.
Las entradas de fluido 12 tienen la forma de perforaciones radiales en la superficie exterior radial 9b que se prolongan hasta las hendiduras 8. Las perforaciones no continúan hasta la superficie interior radial 9a.
A través de estas entradas de fluido 12 el fluido puede ser suministrado a todas las partes de amortiguación 8a de las hendiduras 8 de tal manera que estas partes pueden ser llenadas con el fluido. En este caso, pero no necesariamente para la invención, hay dos de estas entradas de fluido 12 para cada hendidura 8 que consisten en partes de amortiguación 8a. La ventaja es que se puede asegurar que toda la hendidura 8 se llena con el fluido.
Al haber varias hendiduras 8, éstas son menos largas y se puede garantizar que cada hendidura 8 esté completamente llena del fluido viscoso.
El anillo 7 también está provisto de una ranura en forma de anillo 13 en la superficie exterior radial 9b del anillo 7 para conducir dicho fluido viscoso a través de un suministro de fluido 14, que se proporciona en el elemento compresor 1, por ejemplo, a las entradas de fluido 12 y por lo tanto a las partes de amortiguación 8a en cuestión de las hendiduras 8.
No se excluye que las perforaciones estén situadas en la superficie interior radial 9a, por lo que la ranura en forma de anillo 13 está provista en la superficie interior radial 9a.
Para evitar la salida rápida del fluido viscoso de las hendiduras 8, el elemento amortiguador de cojinete 6 está provisto de una o más juntas que se encuentran junto a los extremos abiertos de las hendiduras 8. Estas juntas no se muestran en las figuras.
El funcionamiento del elemento amortiguador de cojinete 6 es muy sencillo y es el siguiente.
Durante el funcionamiento del elemento compresor 2, se producirán vibraciones como resultado de la rotación de los rotores.
Estas vibraciones serán amortiguadas, al menos parcialmente, por las partes de amortiguación 8a de las hendiduras 8 que están llenas de aceite, mediante la operación del amortiguador de película fina.
Si fuera evidente que las vibraciones no se pueden amortiguar lo suficiente, las partes de muelle 8b de las hendiduras 8 que actúan como muelles de ballesta acomodarán las vibraciones y evitarán que puedan continuar en la máquina 1 y causar daños de esta manera.
Aunque en el ejemplo mencionado las partes de amortiguación 8a de las hendiduras 8 tienen un ancho de 0,15 milímetros, no se excluye que las partes de amortiguación 8a de las hendiduras 8 tengan otro ancho. Con un modelo de cálculo se puede determinar el ancho de las partes de amortiguación 8a y el espesor del anillo 7 en la dirección axial para realizar una determinada amortiguación deseada. En este caso, el espesor del anillo 7 en la dirección axial es de 32 milímetros, por ejemplo. El diámetro interior del anillo 7 es de 55 milímetros y el diámetro exterior del anillo 7 es de 100 milímetros. En este caso, el elemento amortiguador de cojinete 6 se utiliza para amortiguar un cojinete de rodillos cilíndricos de una hilera del tipo NU211 que está montado en el interior.
La ventaja es que puede filtrarse menos líquido viscoso de las partes de amortiguación 8a, la capacidad de amortiguación puede garantizarse mejor, de manera que es necesario suministrar menos fluido viscoso.
Aunque en el ejemplo mencionado las partes de muelle 8b de las hendiduras 8 tienen un ancho de 0,5 milímetros, no se excluye que las partes de muelle 8b tengan otro ancho y, preferentemente, sean por lo menos dos y aún más preferentemente por lo menos tres veces más anchas que el ancho de las partes de amortiguación 8a.
La ventaja es que se pueden lograr mejores características de muelle. En efecto, una parte de muelle 8b de una hendidura 8 sólo podrá acoger vibraciones hasta que la hendidura 8 esté "cerrada", lo que significa que una hendidura 8 más ancha podrá aceptar más vibraciones.
Un método de acuerdo con la invención para la fabricación de un elemento amortiguador de cojinete 6, como se muestra en la Figura 2 y la Figura 3, comprende los siguientes pasos:
- la creación de agujeros 11 a través del espesor A del anillo 7 en la dirección axial X-X' mediante perforación, perforación con láser y/o mecanizado de electrodescarga con estampa;
- la creación de hendiduras 8 entre los agujeros 11 mediante el mecanizado por electrodescarga con alambre fino o el corte con alambre abrasivo.
Para la creación de las hendiduras 8, el alambre de la máquina será guiado a través de los agujeros 11 previstos en el primer paso.
Por cada hendidura 8 habrá que estirar o montar de nuevo el alambre de la máquina. Desde el punto de vista constructivo y técnico, es preferible entonces fabricar un elemento amortiguador de cojinete 6 con el menor número posible de hendiduras 8, ya que esto reducirá drásticamente el tiempo de fabricación.
La Figura 4 muestra una variante de la Figura 3, en donde la diferencia radica en la forma de las entradas de fluido 12. Las perforaciones se estrechan en el lugar donde se cruzan con las hendiduras 8. Por lo demás, esta realización es idéntica a la de la Figura 3.
La Figura 5 muestra otra variante, en donde en este caso las hendiduras anchas 8b tienen una forma adaptada y en este caso están provistas de una parte en forma de S 15. Esta forma está optimizada para aceptar gradualmente la tensión. Esto es posible porque las hendiduras 8b no tienen una función de amortiguación, de modo que su forma puede adaptarse sin que tenga un efecto negativo sobre la función de amortiguación del elemento amortiguador de cojinete 6.
Aunque en esta realización no se han trazado las entradas de fluido 12, por supuesto es posible que estén presentes, por ejemplo, en la forma de las de la Figura 3 o la Figura 4.
La Figura 6 muestra otra realización de la Figura 3, en donde la diferencia radica en la forma de los agujeros 11 en el extremo 11 de las hendiduras 8: ahora son circulares en lugar de tener forma de gota o lágrima.
Más aún, los extremos 11 de las hendiduras 8 están doblados hacia la superficie radial interior o exterior 9a, 9b del anillo 7, cuyo objetivo es no afectar al efecto de amortiguación.
La variante de la Figura 7 se refiere a un elemento amortiguador de cojinete 6 con sólo cuatro hendiduras 8, en donde cada hendidura 8 está provista de tres agujeros 11, 11a: uno en cada extremo 11, y un agujero 11a en medio de la hendidura 8.
Cada hendidura 8 tiene tanto una parte ancha de muelle 8b como una parte estrecha de amortiguación 8a, en donde el orificio 11a en medio de la hendidura 8 marca la división o transición.
El orificio 11a en medio de las hendiduras 8 también puede omitirse. También es posible que se omitan todos los agujeros 11, 11a. Si las hendiduras 8 se realizan mediante mecanizado por electrodescarga con alambre fino, evidentemente se debe proveer al menos un agujero 11 por cada hendidura 8 para poder estirar el alambre.
Combinando las partes de muelle 8b con las partes de amortiguación 8a en una hendidura 8, se puede crear un elemento amortiguador de cojinete 6 con menos hendiduras 8 que en las realizaciones precedentes.
Al haber menos hendiduras 8, la fabricación del elemento amortiguador de cojinete 6 mediante el mecanizado por electrodescarga con alambre fino o el corte con alambre abrasivo llevará menos tiempo, ya que el alambre necesita ser estirado o montado de nuevo con menos frecuencia.
Además, esta combinación significa que la longitud de una parte de amortiguación 8a no será más larga que en las realizaciones anteriores, de manera que todavía es posible garantizar que toda la parte de amortiguación 8a se llenará de aceite.
En la Figura 7, las partes de amortiguación 8a están situadas en el interior, es decir, más cerca del centro 10, y las partes de muelle 8b están situadas en el exterior, pero también es posible lo contrario. Si las partes de amortiguación 8a están situadas en el exterior, es posible una capacidad de amortiguación total ligeramente mayor.
La Figura 8 es una variante de la Figura 7, en donde en este caso los agujeros 44 en los extremos de las hendiduras 8 tienen de nuevo forma de gota o lágrima. Esto tiene la ventaja de que la variante de acuerdo con la Figura 8 se puede hacer de una manera más compacta que la realización de acuerdo con la Figura 7.
En las variantes de la Figura 7 y de la Figura 8, las partes de amortiguación 8a están más alejadas del centro 10 o del punto medio 10 del anillo 7 que las partes de muelle 8b, lo que hace que la longitud de estas partes de amortiguación 8a sea mayor.
Claramente, no se excluye que las variantes de la Figura 7 y la Figura 8 tengan más de cuatro hendiduras 8, por ejemplo, seis hendiduras 8 o incluso más.
La Figura 9 muestra otra variante.
Aunque el diseño de las hendiduras 8 de este elemento amortiguador de cojinete 6 es menos compacto, en este caso sí es posible un desacoplamiento completo de las características de amortiguación y de las características de muelle. Hay seis hendiduras 8, en donde cada hendidura 8 tiene una parte de muelle curvada o doblada 8b, una parte de amortiguación 8a en forma de segmento circular y una parte de muelle curvada o doblada 8b sucesivamente. Los extremos 11 de las hendiduras 8 están provistos de agujeros 11. A diferencia de la Figura 10, aquí no hay agujeros 11a. Las partes de muelle 8b de las hendiduras consecutivas 8 están anidadas entre sí, por así decirlo.
Las partes curvadas o dobladas del muelle 8b están diseñadas de forma que se consiga una reducción máxima de la tensión que se produce.
Como se muestra en la Figura 9, las partes de amortiguación 8a están situadas más cerca del centro 10 o punto medio 10 del anillo 7 que las partes de muelle.
La Figura 10 muestra un diseño muy similar, en el que las partes de amortiguación 8a están situadas ligeramente más lejos del centro 10 o punto medio 10 del anillo 7. Adicionalmente, cada hendidura 8 está provista de cuatro agujeros 11, 11 a: dos agujeros 11 en los extremos de la hendidura 8 y un agujero 11a en cada transición entre la parte de muelle 8b y la parte de amortiguación 8a.
También es posible que no se proporcionen agujeros 11, 11a, del mismo modo que es posible que la realización de la Figura 9 esté provista de agujeros 11 en los extremos de la hendidura 8 y de un agujero 11a en cada transición entre la parte de muelle 8b y la parte de amortiguación 8a.
Aunque el diseño de la Figura 9 y la Figura 10 es menos compacto que el de las Figuras 3 a 3, la ventaja de estas dos realizaciones es que las características de muelle y las características de amortiguación están completamente desacopladas, lo que significa que, para realizar una determinada rigidez, se pueden diseñar las partes de muelle 8b apropiadas e independientemente de esto se pueden diseñar las partes de amortiguación 8a para realizar una capacidad de amortiguación deseada.
En todas las realizaciones precedentes, pero no necesarias para la invención, la distancia entre las partes de amortiguación 8a y la superficie radial 9a, 9b del anillo 7 situada más cerca de las partes de amortiguación 8a es superior al 15% y preferentemente superior al 20% del radio de esta superficie radial 9a, 9b.
Esto tiene la ventaja de que las hendiduras 8 no están situadas demasiado cerca de estas superficies radiales 9a, 9b. En las realizaciones de la Figura 3, la Figura 4, la Figura 5, la Figura 6, la Figura 7 y la Figura 8 es posible un diseño dividido.
Esto significa que el elemento amortiguador de cojinete 6 consiste en dos partes, con un plano divisorio 16 que no interseca una parte de amortiguación 8a, ya que las partes de amortiguación 8a de las hendiduras 8 no deben intersecarse porque de lo contrario se anulan las características de amortiguación.
Dicho plano divisorio 16 se ha indicado en la Figura 3, la Figura 4, la Figura 5, la Figura 6, la Figura 7 y la Figura 8. Es evidente que, gracias a la simetría, son posibles varios planos divisorios 16 para cada realización.
Una ventaja de este diseño dividido es que el montaje o la instalación del elemento amortiguador de cojinete 6 puede realizarse sin tener que desarmar todo el elemento compresor 2, ya que ambas partes del elemento amortiguador de cojinete 6 pueden colocarse alrededor del árbol del rotor 1 en lugar de que el elemento amortiguador de cojinete 6 tenga que deslizarse sobre el extremo de árbol del rotor 1
La presente invención no se limita en absoluto a las realizaciones descritas a modo de ejemplo y mostradas en los dibujos, sino que un elemento amortiguador de cojinete de acuerdo con la invención, y un método para fabricar dicho elemento amortiguador de cojinete, pueden realizarse en todo tipo de formas, dimensiones y variantes, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (17)

REIVINDICACIONES
1. Un elemento amortiguador de cojinete que comprende un anillo (7) montado entre un objeto giratorio y un objeto de apoyo que soporta el anillo (7), en donde el anillo (7) comprende al menos tres ranuras (8) a través del espesor (A) del anillo (7) en la dirección axial (X-X') y a una distancia de la superficie radial interior y exterior (9a, 9b) del anillo (7), caracterizado porque al menos la mitad de las ranuras (8) tienen una o más partes de amortiguación (8a) con un ancho máximo de 0,5 milímetros, en donde las partes de amortiguación (8a) son concéntricas y no superpuestas, y en que al menos una hendidura (8) tiene una o más partes de muelle (8b) con un ancho mínimo que es mayor que el ancho de las partes de amortiguación (8a).
2. Un elemento amortiguador de cojinete de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho anillo (7) comprende al menos cuatro hendiduras (8), y más preferentemente al menos seis hendiduras (8) a través del espesor (A) del anillo (7) en la dirección axial (X-X').
3. Un elemento amortiguador de cojinete de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque al menos una parte de las hendiduras (8), y preferiblemente cada hendidura (8), está provista de un agujero (11) en ambos extremos a través del espesor (A) del anillo (7) en la dirección axial (X-X').
4. Un elemento amortiguador de cojinete de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque a través de dichos agujeros (11) en los extremos de la hendidura (8) cabe un cilindro con un diámetro que es mayor que el doble, y preferentemente el triple, del ancho de la hendidura (8).
5. Un elemento amortiguador de cojinete de acuerdo con las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque dichos agujeros (11) tienen forma de gota o de lágrima.
6. Un elemento amortiguador de cojinete de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las partes de amortiguación (8a) rodean el eje (10) del anillo (7) más del 80% y preferentemente más del 90%.
7. Un elemento amortiguador de cojinete de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos la mitad de las hendiduras (8) tienen una o más partes de muelle (8b).
8. Un elemento amortiguador de cojinete de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las partes de muelle (8b) son al menos dos y preferentemente incluso tres veces más anchas que el ancho de las partes de amortiguación (8a).
9. Un elemento amortiguador de cojinete de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las partes de muelle (8b) de las hendiduras (8) se superponen, al menos parcialmente, con las partes de amortiguación (8a).
10. Un elemento amortiguador de cojinete de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque las partes de muelle (8b) se superponen a las partes de amortiguación (8a), en al menos un 50%, preferentemente incluso en al menos un 75% y más preferentemente en al menos un 85%.
11. Un elemento amortiguador de cojinete de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las partes de amortiguación (8a) están situadas más lejos del centro (10) o punto medio (10) del anillo (7) que las partes de muelle (8b).
12. Un elemento amortiguador de cojinete de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las hendiduras (8) que atraviesan el espesor (A) del anillo (7) en la dirección axial (X-X') son simétricas de punto y/o de rotación con respecto al eje (10) o al punto medio (10) o al centro (10) del anillo (7).
13. Un elemento amortiguador de cojinete de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una parte de las partes de amortiguación (8a) de una o más hendiduras (8) están llenas de un fluido viscoso.
14. Un elemento amortiguador de cojinete de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el anillo (7) está provisto de una entrada de fluido (12) a través de la cual se puede suministrar un líquido viscoso a una o más partes de amortiguación (8a) de una o más hendiduras (8) y porque el anillo (7) está provisto de una ranura en forma de anillo (13) en una de las superficies radiales (9a, 9b) del anillo (7) para guiar un líquido viscoso a través de una o más entradas de líquido (12) hacia una o más partes de amortiguación (8a) de una o más hendiduras (8).
15. Un elemento amortiguador de cojinete de acuerdo con la reivindicación 13 o 14, caracterizado porque el anillo (7) comprende un elemento de sellado que está situado junto a un extremo abierto (11) de una hendidura (8) para evitar la salida del fluido viscoso de la hendidura (8).
16. Un elemento amortiguador de cojinete de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque tiene un diseño dividido con un plano divisorio (16) que no interseca una parte de amortiguación (8a).
17. Método para fabricar un elemento amortiguador de cojinete de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 16, caracterizado porque el método comprende los siguientes pasos:
- la creación de agujeros (11) a través del espesor (A) del anillo (7) en la dirección axial por medio de la perforación, la perforación con láser y/o el mecanizado de electrodescarga con estampa);
- la creación de hendiduras (8) entre los agujeros (11) mediante el mecanizado por electrodescarga con alambre fino o el corte con alambre abrasivo.
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