ES2901101T3

ES2901101T3 - Conjunto de cojinete de aire compuesto

Info

Publication number: ES2901101T3
Application number: ES15754074T
Authority: ES
Inventors: Der Steur Gunnar Van; Joseph Cichocki
Original assignee: EFC Systems Inc
Current assignee: EFC Systems Inc
Priority date: 2014-09-08
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2022-03-21
Anticipated expiration: 2035-08-11
Also published as: KR20170044758A; EP3191725B1; CA2959600A1; US8973848B2; US20140374506A1; BR112017004634A2; MX2017002970A; CN107076213A; EP3191725A1; WO2016039912A1

Abstract

Conjunto de cojinete de aire (30) para su uso con un eje de motor giratorio impulsado por turbina (44) contenido en una carcasa (12), y que incluye un suministro de aire externo para suministrar aire para impulsar la turbina, dicho conjunto de cojinete de aire (30) comprendiendo un cojinete de aire cilíndrico compuesto que soporta dicho eje de motor (44), dicho cojinete de aire cilíndrico compuesto (32) presentando secciones de carbono poroso segmentadas (36) y secciones de carbono no poroso (34) alternadas unidas entre sí, donde dicho conjunto de cojinete de aire (30) comprende además al menos un manguito (38) instalado externa y circunferencialmente alrededor de dicho cojinete de aire cilíndrico compuesto (32), dicho manguito (38) presentando aberturas circunferenciales (40) formadas en el mismo, a través de este y a su alrededor, de manera que dichas aberturas circunferenciales (40) son adyacentes a dichas secciones de carbono poroso (36) del cojinete de aire cilíndrico compuesto (32) y están orientadas para estar alineadas longitudinal y circunferencialmente con dichas secciones de carbono poroso adyacentes (36), donde las aberturas circunferenciales (40) están dispuestas en más de una fila alrededor del manguito, donde cada fila de aberturas circunferenciales corresponde a una sección de carbono poroso (36) respectiva; donde dicha carcasa (12) incluye pasajes de aire para suministrar dicho aire hacia y a través de cada dicha abertura en el exterior de dicho manguito, y donde dicho conjunto incluye juntas tóricas (46, 48) instaladas circunferencialmente alrededor de dicho conjunto, una en el extremo distal y una en el extremo proximal de dicho conjunto, por lo que el aire suministrado a dicho conjunto (30) se suministra a través de dichos pasajes (28), a dichas aberturas circunferenciales (40) y a través de estas en dicho manguito, y a dichas secciones de carbono poroso (36) y a través de estas de dicho cojinete de aire cilíndrico compuesto (32), y por lo que, tras suministrar suficiente aire para impulsar dicha turbina, a dichos pasajes (28) y a través de estos, y de ahí a dichas secciones porosas y a través de estas de dicho cojinete de aire cilíndrico compuesto (30), dicha turbina giratoria impulsa dicho eje de motor (44) que está soportado dentro de dicho conjunto de cojinete (30) durante la rotación, y dichas juntas tóricas (46, 48) proporcionan amortiguación de la vibración de dicho eje de motor (44) durante la rotación.

Description

DESCRIPCIÓN

Conjunto de cojinete de aire compuesto

CAMPO DE LA INVENCIÓN

[0001] La presente invención hace referencia a cojinetes de aire cilíndricos utilizados para soportar ejes impulsados giratorios. Más específicamente, la invención se refiere a un conjunto de cojinete de aire que incluye un cojinete de aire cilíndrico compuesto de carbono que tiene al menos un manguito perforado instalado sobre el mismo, incluyendo el conjunto «juntas tóricas» instaladas circunferencialmente alrededor del mismo, una en el extremo distal y una en el extremo proximal del mismo, el conjunto contenido en una carcasa y útil para soportar un eje impulsado giratorio.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

[0002] Los cojinetes de aire se conocen, por ejemplo, a partir del documento EP 0362 781 A2, ambos del tipo de orificio y construidos con materiales intrínsecamente porosos, como metales o cerámicas porosos y sinterizados, resinas sintéticas porosas y carbón poroso. Los cojinetes de aire son empleados en una gran variedad de aplicaciones, desde motores de turbina de gas hasta maquinaria de precisión, impresoras de chorro de tinta y fresas dentales de alta velocidad. Un campo en el que los cojinetes de aire han recibido un uso extendido es en la pintura de vehículos controlada robóticamente mediante atomizadores de copa de campana giratorios de alta velocidad. Aunque la presente invención puede utilizarse en una amplia variedad de aplicaciones de cojinete de aire, por razones de eficiencia descriptiva y conveniencia, los principios detallados que subyacen al funcionamiento de la invención y el aparato empleado se presentarán centrándose en su uso en atomizadores de copa de campana giratorios para aplicar pintura a piezas de trabajo.

[0003] Los atomizadores giratorios conocidos pueden incluir una copa de campana giratoria que tiene una superficie de flujo frontal generalmente cónica que se extiende entre la abertura de orificio de suministro de pintura axialmente central e interna y un borde atomizador radialmente exterior. La pintura que entra a la copa de campana a través de la abertura central fluye a la superficie trasera de un deflector y es distribuida radialmente hacia fuera hacia la superficie de flujo divergente frontal de la copa de campana, fluyendo sobre la misma al borde exterior de la copa donde es atomizada en una fina nebulización y aplicada a la pieza de trabajo.

[0004] La atomización es efectuada por las fuerzas centrífugas producidas cuando la copa, montada en un eje de motor central, es girada a altas velocidades, normalmente a 60-80000 RPM.

[0005] Los atomizadores de copa de campana giratorios se utilizan en operaciones de revestimiento de pintura basada en líquido y también en operaciones de revestimiento de polvo. La invención descrita y reivindicada en el presente documento es útil en ambos tipos. En dichas operaciones, se aplica carga electrostática a las partículas atomizadas para mejorar su atracción al sustrato conectado a tierra y producir un acabado impecable, todo lo cual es bien conocido.

[0006] Se encuentra un ejemplo temprano del uso de un cojinete de aire para soportar el eje de motor giratorio central de un dispositivo de pulverización de pintura electrostática en la patente estadounidense 4,368,853 (1983, cedida a Toyota, K.K.). En dicho documento, se da a conocer un dispositivo de pulverización de pintura electrostática giratorio que comprende un eje giratorio y un cabezal de pulverización fijado en el extremo frontal del eje giratorio. La pintura se introduce en la pared interior en forma de copa del cabezal de pulverización. El eje giratorio es soportado por un único cojinete de aire de empuje y un par de cojinetes de aire radiales. El eje de motor giratorio es soportado por aire inyectado a través de cojinetes de aire porosos que permiten al eje rotar a altas velocidades de rotación, se dice que hasta 80000 RPM, en un entorno sustancialmente sin fricción. Aunque se afirma que los cojinetes de aire porosos son útiles, la referencia no cita ningún material de construcción específico de ningún cojinete.

[0007] Ilustrando la diversidad de aplicaciones en las que pueden utilizarse los cojinetes de aire, la patente estadounidense 3,969,822 da a conocer un dispositivo de cojinete de aire de presión estática poroso para su uso en una pieza de mano de odontología. En dicho documento, el dispositivo de cojinete de aire de presión estática poroso incluye un eje giratorio para montar sobre este una herramienta de corte, una caja de cojinete, una parte de cojinete de aire proporcionada en la caja de cojinete para soportar el eje giratorio, y una pala de turbina formada integralmente con el eje o montada sobre el eje. La parte de cojinete de aire está formada por material poroso, y la referencia cita cerámica o metal sinterizado poroso, o resinas sintéticas porosas, como materiales de cojinete adecuados. Tal y como se dio a conocer en la referencia '822, los manguitos de sección transversal en forma de L o forma de L invertida son fijados al eje giratorio de manera que los manguitos están en contacto con la pala de turbina y son montados en la superficie de diámetro exterior del eje giratorio. Estos manguitos pueden formarse de manera integral con el eje giratorio o fabricarse de manera independiente del eje para mayor conveniencia de trabajo. El aire suministrado a través del pasaje de suministro de aire es inyectado contra la pala de turbina para rotar el eje giratorio con los manguitos. Se dice que el eje asume una alta velocidad de rotación porque es soportado por cojinetes de aire de baja fricción. Puesto que la parte de cojinete es soportada por juntas tóricas, el efecto de amortiguación proporcionado actúa así para absorber vibraciones que tengan lugar en el eje giratorio durante su cambio de una rotación inicial a una rotación de alta velocidad.

[0008] Se apreciará que los cojinetes de aire construidos con distintas combinaciones de materiales porosos y no porosos (que tienen orificios), manguitos, y juntas tóricas se dan a conocer en la técnica anterior conocida. Sin embargo, el conjunto de cojinete de aire dado a conocer y reivindicado en el presente documento, que proporciona sus ventajas significativas e inherentes sobre los cojinetes anteriores, que se describirán a continuación, no se da a conocer en ningún documento de la técnica anterior conocida.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

[0009] Se proporciona un conjunto de cojinete de aire para su uso con un eje de motor giratorio impulsado por turbina. El conjunto comprende las características de la reivindicación 1 adjunta.

[0010] En funcionamiento, el aire suministrado al conjunto se suministra a través de los pasajes de aire, a las aberturas en el manguito y a través de estas, y a las secciones de carbono poroso y a través de estas del cojinete de aire cilíndrico compuesto. Tras suministrar suficiente aire para impulsar la turbina, a los pasajes y a través de estos, y de ahí a las secciones porosas y a través de estas del cojinete de aire cilíndrico compuesto, la turbina giratoria impulsa el eje de motor que está soportado dentro del conjunto de cojinete durante la rotación en un entorno sustancialmente sin fricción, y las juntas tóricas proporcionan amortiguación de la vibración del eje de motor durante la rotación.

[0011] Las juntas tóricas pueden instalarse de manera externa y circunferencial inmediatamente adyacentes al cojinete de aire cilíndrico compuesto o, alternativamente, las juntas tóricas pueden instalarse de manera externa y circunferencial inmediatamente adyacentes al al menos un manguito.

[0012] Preferiblemente, el conjunto de cojinete de aire está configurado de manera que el al menos un manguito está formado por dos medios manguitos instalados en una relación de apoyo longitudinal de manera externa y circunferencial alrededor del cojinete de aire cilíndrico compuesto, uno delante y uno detrás, sobre el cojinete de aire cilíndrico compuesto.

[0013] En un modo de realización específico, se proporciona un atomizador de copa de campana giratorio impulsado por una turbina montada sobre un eje de motor giratorio soportado por este conjunto de cojinete de aire y contenido dentro de una carcasa. La invención se describe a continuación con referencia a las reivindicaciones adjuntas.

[0014] En el conjunto de cojinete de aire, el(los) manguito(s) está(n) preferiblemente construido(s) con acero, siendo lo más preferible acero inoxidable.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0015] En las figuras adjuntas:

La Fig. 1 es una vista en alzado, parcialmente seccionada y en sección transversal, del conjunto de cojinete de aire de la invención, que representa específicamente el conjunto tal como se emplea en el aparato de atomizador de copa de campana giratorio.

La Fig. 2 es una elevación lateral en sección transversal de un modo de realización preferido del conjunto de cojinete de aire de la invención.

La Fig. 3 es una vista en perspectiva despiezada del modo de realización preferido de la invención representado en la Fig. 2.

La Fig. 4 muestra una sección transversal del cojinete de aire cilíndrico compuesto preferido de la invención, que presenta secciones de carbono poroso segmentadas y secciones de carbono no poroso alternadas unidas entre sí. La Fig. 5 es una vista en perspectiva despiezada de los elementos del conjunto de cojinete de aire de la invención. La Fig. 6 es una vista en perspectiva despiezada de un modo de realización alternativo de la invención, que muestra los elementos de la misma.

La Fig. 7 representa, en sección transversal, el detalle de una porción del extremo distal del conjunto de cojinete de aire de la invención correspondiente al modo de realización preferido mostrado en las Figs. 1-5.

La Fig. 8 representa, en sección transversal, el detalle de una porción del extremo distal del conjunto de cojinete de aire de la invención según el modo de realización alternativo antes mencionado mostrado en la Fig. 6.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Y MODOS DE REALIZACIÓN PREFERIDOS CON REFERENCIA A LOS DIBUJOS

[0016] Se proporciona un conjunto de cojinete de aire que soporta un eje de motor giratorio impulsado por turbina. El conjunto incluye las características de la reivindicación 1 adjunta. Se da a conocer y se reivindica un modo de realización específico, a saber, un atomizador de copa de campana giratorio impulsado por una turbina montada sobre un eje de motor giratorio soportado por el conjunto de cojinete de aire.

[0017] Aunque la invención descrita en el presente documento se dirige en general a un conjunto de cojinete de aire para su uso con un eje de motor giratorio impulsado por turbina, y es útil en una amplia variedad de aplicaciones, por conveniencia en la descripción de los detalles de los principios subyacentes de funcionamiento y los elementos estructurales específicos y sus interacciones, esos detalles se describirán a continuación con referencia a aparatos específicos en los que este conjunto de cojinete es especialmente adecuado, a saber, un atomizador de copa de campana giratorio impulsado por turbina utilizado, por ejemplo, en la pintura de automóviles y otros vehículos.

[0018] En determinados atomizadores de copa de campana giratorios anteriores, la copa de campana se fija a un eje de motor impulsado por una turbina, el eje de motor pasa a través de un cojinete cilíndrico y es soportado en el interior del mismo que presenta pequeños orificios (agujeros) perforados a través de las paredes del cojinete y a través de los cuales el aire comprimido es forzado a alta presión formando un espacio definido entre la pared interna del cojinete y el eje y haciendo que el eje de motor «flote» dentro del cojinete en un entorno sustancialmente sin fricción.

[0019] Además, otros cojinetes de aire anteriores han sido construidos con carbón sólido no poroso que presenta orificios perforados en el mismo y, alternativamente, con carbón poroso que, debido a su porosidad específica y área de superficie aumentada, se reduce el volumen sustancial de aire necesario para evitar que el eje giratorio entre en contacto con el cojinete.

[0020] Centrándonos en la invención presentada en el presente documento, se dará una descripción detallada de la misma con referencia a los dibujos adjuntos, en los que la Fig. 1 es una elevación lateral, parcialmente seccionada y parcialmente en sección transversal, del conjunto de cojinete de aire 30 de la invención incorporado en el aparato atomizador giratorio 10. El aparato incluye una carcasa externa 12 que contiene la carcasa de cojinete 14 que alberga el conjunto de cojinete de aire 30 a través del cual se extiende el eje de motor giratorio 44. En este modo de realización, se muestra esquemáticamente un aplicador de pintura de copa de campana 45, fijado al extremo distal del eje de motor 44.

[0021] Se introduce pintura en el atomizador giratorio 10 a través de la línea de suministro de pintura 16, aire comprimido a través de la línea de suministro de aire 18 y, cuando es necesario, disolvente de limpieza a través de la línea de suministro de disolvente 20. La energía eléctrica para impartir cargas eléctricas a la pintura atomizada se suministra a través de los conductos eléctricos 22.

[0022] El aire comprimido suministrado se canaliza hacia y a través de los pasajes de aire 24 y 28 para impulsar la turbina 26 y para canalizar el aire a través de la carcasa 14, como se muestra, hacia la superficie exterior del conjunto de cojinete 30. El conjunto de cojinete 30 incluye el cojinete de aire de carbono cilíndrico compuesto 32 (no se ve en esta vista) que está contenido dentro del manguito 38, el manguito 38 presentando una pluralidad de aberturas 40 a través de las paredes del mismo, extendiéndose las aberturas 40 circunferencialmente alrededor del manguito como se muestra y estando alineadas en conexión con sus respectivos pasajes 28 a través de los cuales se suministra el aire.

[0023] Las juntas tóricas 46 y 48 están colocadas alrededor del conjunto de cojinete de aire 30, una en el extremo distal y una en el extremo proximal del mismo, respectivamente, como se muestra, dentro de la carcasa 14, sirviendo las juntas tóricas para permitir pequeños movimientos del cojinete y amortiguar eficazmente las vibraciones producidas por el desequilibrio de la copa de campana que pueden darse en las rotaciones muy altas encontradas en tales operaciones, estabilizando así el sistema.

[0024] La Fig. 2 representa, en sección transversal, el conjunto de cojinete de aire según la invención y correspondiente al atomizador giratorio mostrado en la Fig. 1. En la Fig. 2, el conjunto de cojinete de aire 30 se muestra alojado dentro de la carcasa de cojinete 14 e incluye un cojinete de aire de carbono cilíndrico segmentado compuesto 32 revestido circunferencialmente por el(los) manguito(s) 38 y con juntas tóricas 46 y 48 instaladas alrededor del conjunto, una en el extremo distal y una en el extremo proximal, respectivamente, soportando, en funcionamiento, el eje de motor giratorio 44. El cojinete de aire de carbono cilíndrico compuesto 32 se construye alternando segmentos de carbono no poroso 34 y segmentos de carbono poroso 36 unidos entre sí para formar el cojinete compuesto 32. Se representan cuatro segmentos porosos 36 y cinco segmentos no porosos 34, pero el número de segmentos alternados puede variar dependiendo de las circunstancias y requisitos de la aplicación. En una aplicación específica, los segmentos no porosos de aproximadamente 0,5 pulgadas (1,27 cm) de ancho y los segmentos porosos de 0,125 pulgadas (0,32 cm) de ancho (aproximadamente) resultaron eficaces en un cojinete con un diámetro interior de 1,023 pulgadas (2,60 cm).

[0025] El revestimiento del cojinete de aire de carbono compuesto 32 es el manguito 38, que se muestra en la figura como medios manguitos separados 38, siendo un modo de realización preferido. El manguito 38 se construye preferiblemente con acero inoxidable y, aunque un solo manguito será eficaz, teniendo en cuenta la distancia de separación extremadamente pequeña entre el diámetro interior del cojinete de carbono y el diámetro exterior del eje de motor, se prefieren dos medios manguitos 38 por ser menos difíciles de fabricar con precisión, dada la longitud total del cojinete y su grosor, junto con la facilidad de mantener la concentricidad y la rectitud, todo lo cual se describirá con detalle más adelante.

[0026] El (Los) manguito(s) 38 tiene(n) aberturas circunferenciales 40 perforadas a través y alrededor del mismo como se muestra, cuyas aberturas están situadas de manera que, al instalarse revistiendo el cojinete compuesto adyacente 32, las aberturas 40 están alineadas sobre cada uno de sus respectivos segmentos de carbono adyacentes porosos 36 del cojinete 32.

[0027] El aire que entra en el aparato es guiado a través del canal 24, para impulsar la turbina 26, y hacia los pasajes de aire 28 y a través de estos, dentro de la carcasa de cojinete 14, todo ello según se representa en la Fig. 2. La carcasa 14 está construida de manera que los pasajes de aire 28 conducen hacia el conjunto de cojinete y se extienden alrededor de este de manera que un pasaje de aire 28 está alineado longitudinalmente con cada fila de aberturas circunferenciales 40 en el(los) manguito(s) 38, situando así los segmentos de carbono poroso respectivos 36, las aberturas del manguito 40 y los pasajes de aire 28 todos en alineación longitudinal y circunferencial.

[0028] Para una mayor exhaustividad del detalle mostrado en la Fig. 2, las juntas tóricas 46, 48 están instaladas en asientos 47, 49 en los extremos distal y proximal del conjunto de cojinete 32, respectivamente. Las juntas tóricas son preferiblemente de un material perfluoroelastómero, y otros materiales inertes pueden ser adecuados para entornos particulares.

[0029] El conjunto de cojinete se puede insertar en la carcasa 14, facilitando su instalación, y se asegura en ella mediante una tapa de extremo 50 fijada a la carcasa 14 por medio de pernos 52. Una vez introducido el aire suficiente, el eje de motor impulsado por turbina 44 es soportado dentro del conjunto de cojinete 32 y gira en un entorno prácticamente sin fricción dentro del cojinete, siendo una distancia de separación típica entre el diámetro interior del cojinete 32 y el diámetro exterior del eje de motor 44 de 0,0007" ±0,0001" (0,0178 mm ± 0,0025 mm), aunque esta separación puede variar dependiendo de la aplicación específica en la que se emplee el cojinete, como comprenderán los expertos en la materia.

[0030] La Fig. 3 es una vista en perspectiva despiezada de un modo de realización preferido del conjunto de cojinete de aire 30 de la invención. Ahí, insertable en la carcasa del cojinete 14 y sobre el eje de motor 44, se encuentra el cojinete de aire de carbono compuesto 32, en el que sólo uno de los segmentos de carbono poroso 36 es visible en su interior. Revistiendo el cojinete de aire de carbono segmentado compuesto 32 hay medios manguitos 38 que contienen aberturas circunferenciales 40 alrededor, estando todas las aberturas 40 alineadas con los respectivos segmentos de carbono poroso 36. La junta tórica proximal 48 se muestra instalable en el asiento o ranura proximal 49 y la junta tórica distal 46 se muestra instalable en el asiento o ranura distal 47 sobre los respectivos extremos del compuesto de carbono 32. La longitud combinada de los dos medios manguitos 38 se ajusta como se muestra para ajustarse a esta configuración, como se analiza más adelante. Completando el conjunto está la tapa de extremo 50, que asegura el conjunto de cojinete 30 a la carcasa 14 por medio de tornillos 52 insertables como se muestra a través de las pestañas 51,53 que encajan en los receptáculos de pestaña 59, 54, respectivamente. A efectos de alineación, la pestaña 51 se muestra más ancha que la pestaña 53 y el receptáculo 59 es más ancho que el receptáculo 54. La pestaña 51 se recibe en el receptáculo 59, facilitando la alineación y realineación de los componentes.

[0031] La Fig. 4 es una vista en sección transversal del conjunto de cojinete de aire cilíndrico compuesto preferido 30 representado en la Fig. 3, que incluye los segmentos de carbono no poroso 34 unidos a los segmentos de carbono poroso 36, cuatro de los cuales se muestran en la figura, mediante un agente de unión de carbono que se describirá más adelante, formando todos ellos el cojinete de carbono compuesto segmentado 32. Completando el conjunto de cojinete, los dos medios manguitos 38, preferiblemente de acero inoxidable, que tienen aberturas circunferenciales 40 alineadas con sus respectivos segmentos de carbono poroso adyacentes, revisten el cojinete 32. El cojinete de carbono 32 y el(los) manguito(s) 38 no necesitan estar unidos entre sí, y preferiblemente no lo están. Completando el conjunto están las juntas tóricas 48,46 montadas proximal y distalmente en los respectivos asientos 49, 47 adyacentes al cojinete de carbono 32.

[0032] La Fig. 5 es una vista en perspectiva despiezada de un modo de realización preferido del conjunto de cojinete de aire de la invención que ilustra los elementos básicos del mismo. En la Fig. 5, el cojinete de aire de carbono compuesto 32 incluye segmentos de carbono sólido 34 unidos a segmentos de carbono poroso 36 como se muestra. Los detalles de las uniones se presentan a continuación. En este modo de realización, el manguito que reviste el compuesto de carbono 32 se compone de dos medios manguitos 38 como se ilustra. Se forman múltiples aberturas 40 en cada medio manguito 38 de tal manera que, al ensamblar los componentes como se muestra en la Fig. 4, las aberturas 40 están todas en alineación longitudinal y circunferencial con sus respectivos segmentos adyacentes de carbono poroso 36. El conjunto de cojinete se completa con la instalación de la junta tórica proximal 48 sobre el cojinete de carbono compuesto 32 en su extremo proximal, insertado en el asiento o ranura de la junta tórica proximal 49, y la junta tórica distal 46 sobre el cojinete de carbono compuesto 32 en su extremo distal en el asiento o ranura de la junta tórica distal 47. El conjunto de cojinete así construido se puede insertar entonces en la carcasa de cojinete 14 como se muestra en la Fig. 3.

[0033] Un modo de realización alternativo de la invención se muestra en la Fig. 6, en la que los componentes idénticamente numerados funcionan de forma idéntica a la ilustrada en la Fig. 5, a excepción de que las juntas tóricas de amortiguación de vibraciones en este modo de realización se instalan sobre los extremos proximal y distal, respectivamente, de los medios manguitos 38 como se muestra. La junta tórica distal 46 se instala en el escalón 55 en el extremo distal del medio manguito delantero 38 y, de forma similar, la junta tórica proximal 48 se instala en el escalón 55 en el extremo proximal del medio manguito trasero 38, todo lo cual se verá con más detalle en la Fig. 8, descrita a continuación. La fijación del conjunto de cojinete en la carcasa de cojinete se ilustra como efectuada por anillos de retención 56, 57 y conectores de extremo (no mostrados en la Fig. 6.).

[0034] La Fig. 7 es una vista en sección transversal detallada que ilustra las conexiones entre los diversos elementos del conjunto en el extremo distal del mismo según el modo de realización preferido mostrado en las Fig. 1-5. En ella, el extremo distal del cojinete de carbono compuesto segmentado que tiene segmentos de carbono sólido 34 y un segmento de carbono poroso 36 se muestran unidos entre sí en la unión 35. Un agente de unión adecuado para este uso es un cemento de carbono comercializado por el Grupo SGL y designado «C-80». Revistiendo el compuesto de carbono hay un manguito 38 que tiene una abertura 40 que conecta con el pasaje de aire 28, que permite que el aire suministrado pase desde el pasaje 28 a través de la abertura 40, de ahí a través del segmento poroso 36 y, en funcionamiento cuando se suministra suficiente aire, soportando el eje de motor giratorio 44 en un delgado cojín de aire circunferencial, siendo la separación de aire designada en 33. Esta separación de aire 33 es normalmente bastante fina, en el rango de 0,0007 pulgadas ± 0,0001 pulgadas (0,0178 mm ± 0,0025 mm), como se analizó anteriormente, pero su magnitud puede variar en diversas aplicaciones, como resultará evidente para un experto en la materia.

[0035] La junta tórica 46 en este modo de realización se instala sobre el asiento 47 en el extremo distal del cojinete de carbono 30, el asiento 47 formado en el segmento de carbono más adelantado del cojinete como se muestra, con el manguito 38 revestido dimensionado para ajustarse a esta configuración. Para completar el conjunto, el cojinete se fija en la carcasa 14 mediante la tapa de extremo 50 y los tornillos 52 a través de las pestañas 51 (y 53, no mostrada), con juntas tóricas de sellado 58 mostradas para completar.

[0036] La Fig. 8, al igual que la Fig. 7, ilustra una vista en sección transversal de las conexiones entre los diversos elementos del conjunto de cojinete de la invención según el modo de realización alternativo de la Fig. 6 en el extremo distal del mismo. Como antes, los elementos similares en la Fig. 8 funcionan como en la Fig. 7, y sus descripciones no necesitan ser repetidas. En la Fig. 8, la junta tórica 46 se muestra instalada sobre el extremo distal del manguito 38 en el escalón 55 del mismo. El segmento de cojinete de carbono subyacente 34 está construido con un asiento complementario 41 en el mismo para acoplar los dos elementos, estando el conjunto asegurado en la carcasa 14, como se muestra, por el anillo de retención distal 56 y el anillo partido 60.

[0037] En funcionamiento, el aire comprimido que fluye hacia el conjunto de cojinete de la invención y a través de este llena la separación definida entre el diámetro interior del cojinete y el diámetro exterior del eje de turbina. Inherente a este funcionamiento es el requisito de que fluya un volumen sustancial de aire para evitar que el eje de turbina entre en contacto con el cojinete. También son inherentes las vibraciones producidas por la rotación a muy alta velocidad del eje de motor. El conjunto de cojinete de la invención amortigua estas vibraciones como resultado de la instalación de las juntas tóricas y trasera. Estas juntas tóricas permiten que el cojinete «flote» dentro de la cavidad de la carcasa en apoyo del eje giratorio. El (Los) manguito(s) de acero refuerza(n) el conjunto y reducen la tendencia de las uniones carbono/carbono a delaminarse, por ejemplo, a causa de una vibración excesiva. En el mismo sentido, la construcción preferida de medio manguito tiene la ventaja práctica de la facilidad de fabricación, dados los requisitos de precisión extrema de longitud, grosor y concentricidad para mantener las distancias de separación muy pequeñas requeridas en el uso de estos cojinetes.

[0038] Mientras que la invención se ha dado a conocer en el presente documento en relación con determinados modos de realización y descripciones detalladas, resultará evidente que la invención está limitada por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Conjunto de cojinete de aire (30) para su uso con un eje de motor giratorio impulsado por turbina (44) contenido en una carcasa (12), y que incluye un suministro de aire externo para suministrar aire para impulsar la turbina, dicho conjunto de cojinete de aire (30) comprendiendo un cojinete de aire cilíndrico compuesto que soporta dicho eje de motor (44), dicho cojinete de aire cilíndrico compuesto (32) presentando secciones de carbono poroso segmentadas (36) y secciones de carbono no poroso (34) alternadas unidas entre sí, donde dicho conjunto de cojinete de aire (30) comprende además al menos un manguito (38) instalado externa y circunferencialmente alrededor de dicho cojinete de aire cilíndrico compuesto (32), dicho manguito (38) presentando aberturas circunferenciales (40) formadas en el mismo, a través de este y a su alrededor, de manera que dichas aberturas circunferenciales (40) son adyacentes a dichas secciones de carbono poroso (36) del cojinete de aire cilíndrico compuesto (32) y están orientadas para estar alineadas longitudinal y circunferencialmente con dichas secciones de carbono poroso adyacentes (36),

donde las aberturas circunferenciales (40) están dispuestas en más de una fila alrededor del manguito, donde cada fila de aberturas circunferenciales corresponde a una sección de carbono poroso (36) respectiva;

donde dicha carcasa (12) incluye pasajes de aire para suministrar dicho aire hacia y a través de cada dicha abertura en el exterior de dicho manguito, y

donde dicho conjunto incluye juntas tóricas (46, 48) instaladas circunferencialmente alrededor de dicho conjunto, una en el extremo distal y una en el extremo proximal de dicho conjunto,

por lo que el aire suministrado a dicho conjunto (30) se suministra a través de dichos pasajes (28), a dichas aberturas circunferenciales (40) y a través de estas en dicho manguito, y a dichas secciones de carbono poroso (36) y a través de estas de dicho cojinete de aire cilíndrico compuesto (32), y

por lo que, tras suministrar suficiente aire para impulsar dicha turbina, a dichos pasajes (28) y a través de estos, y de ahí a dichas secciones porosas y a través de estas de dicho cojinete de aire cilíndrico compuesto (30), dicha turbina giratoria impulsa dicho eje de motor (44) que está soportado dentro de dicho conjunto de cojinete (30) durante la rotación, y dichas juntas tóricas (46, 48) proporcionan amortiguación de la vibración de dicho eje de motor (44) durante la rotación.

2. Conjunto de cojinete de aire de la reivindicación 1, donde dichas juntas tóricas (46, 48) se instalan de manera externa y circunferencial inmediatamente adyacentes a dicho cojinete de aire cilíndrico compuesto (32).

3. Conjunto de cojinete de aire de la reivindicación 1, donde dichas juntas tóricas (46, 48) se instalan de manera externa y circunferencial inmediatamente adyacentes a dicho al menos un manguito (38).

4. Conjunto de cojinete de aire de la reivindicación 1, donde dicho al menos un manguito (32) está construido con acero inoxidable.

5. Conjunto de cojinete de aire de la reivindicación 1, donde dicho al menos un manguito (38) comprende dos medios manguitos instalados en una relación de apoyo longitudinal de manera externa y circunferencial alrededor de dicho cojinete de aire cilíndrico compuesto (32), uno delante y uno detrás, sobre dicho cojinete de aire cilíndrico compuesto (32).

6. Conjunto de cojinete de aire (30) de la reivindicación 5, donde dichos dos medios manguitos están construidos con acero inoxidable.

7. Atomizador de copa de campana giratorio (10) impulsado por una turbina montada en un eje de motor giratorio (44), donde el atomizador de copa de campana giratorio (10) comprende el conjunto de cojinete de aire (30) según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 6 y el eje de motor giratorio (44) es soportado dentro del conjunto de cojinete de aire.