IT201600108934A1

IT201600108934A1 - Cuscinetto a pattini oscillanti e metodo per la sua fabbricazione

Info

Publication number: IT201600108934A1
Application number: IT102016000108934A
Authority: IT
Inventors: Alice Innocenti; Lorenzo Naldi
Original assignee: Nuovo Pignone Tecnologie Srl
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2018-04-27
Also published as: CN109952443B; RU2717302C1; US11319988B2; WO2018077884A1; CN109952443A; AU2017351649A1; AU2017351649B2; US20190293115A1

Description

CUSCINETTO A PATTINI OSCILLANTI E METODO PER LA SUA FABBRICAZIONE

DESCRIZIONE

CAMPO TECNICO

[0001] La presente descrizione riguarda un cuscinetto per supportare un albero ruotante attorno ad un asse. Più specificamente, la presente descrizione riguarda un cuscinetto radiale o assiale con una pluralità di pattini oscillanti rispettivamente connessi ad un alloggiamento di cuscinetto tramite un supporto flessibile laminare. La presente descrizione concerne inoltre un metodo di funzionamento di un cuscinetto, nonché un metodo di fabbricazione di un cuscinetto.

ARTE ANTERIORE

[0002] In cuscinetti a fluido, un albero ruotante è tipicamente supportato su un sottile strato di liquido o di gas, che agisce fra una superficie di supporto del cuscinetto a fluido e un perno dell’albero. I cuscinetti a fluido possono essere generalmente classificati in cuscinetti idrodinamici e cuscinetti idrostatici. Nei cuscinetti idrostatici, un fluido ad alta pressione, quale olio, può prevenire un contatto diretto fra la superficie dell’albero e la superficie del cuscinetto. Nei cuscinetti idrodinamici, il perno si muove ad una elevata velocità rispetto alla superficie del cuscinetto così da pressurizzare il fluido in un meato di lubrificazione fra il perno dell’albero e la superficie del cuscinetto. Il meato di lubrificazione si forma attorno all’albero ruotante, e la lubrificazione idrodinamica è ottenuta quando la superficie del cuscinetto e la superficie accoppiata sono completamente separate da un film continuo di lubrificante tra di esse.

[0003] Mentre i cuscinetti idrostatici tipicamente si affidano ad una pompa esterna per pressurizzare il fluido ad una pressione statica, la pressione nei cuscinetti idrodinamici può essere mantenuta dalla rotazione dell’albero. Cuscinetti idrodinamici possono avere elevato attrito a bassa velocità, prima che il meato si formi, e possono pertanto essere usati per applicazioni ad alta velocità dove gli avviamenti e gli arresti dell’albero non sono frequenti. Il cuscinetto può così funzionare in maniera continua in una modalità di lubrificazione idrodinamica.

[0004] Cuscinetti a pattini oscillanti esistono sia come cuscinetti idrostatici, sia come cuscinetti idrodinamici. Inoltre, esistono cuscinetti a pattini oscillanti sia come cuscinetti radiali o a perno, sia come cuscinetti assiali o reggispinta. Cuscinetti radiali o a perno comprendono pattini oscillanti distribuiti attorno ad un asse dell’albero. I pattini oscillanti possono essere collegati ad un alloggiamento del cuscinetto così da essere oscillanti attorno ad un rispettivo asse di oscillazione, che si può estendere parallelamente all’asse dell’albero. Le superfici di supporto dei pattini oscillanti possono essere orientate verso uno spazio di ricezione dell’albero, in cui deve essere supportato l’albero. Nel funzionamento, l’albero rotante può trasportare il lubrificante verso le superfici di supporto dei pattini oscillanti tramite trascinamento viscoso. La pressione del lubrificante fra la superficie di supporto e l’albero può portare ad una leggera oscillazione dei pattini oscillanti attorno all’asse di oscillazione dei pattini e fra l’albero e la superficie di supporto si può formare un meato di lubrificante pressurizzato. L’oscillazione dei pattini può cambiare in funzione del carico supportato e della velocità.

[0005] Tuttavia, in un cuscinetto a pattini oscillanti può essere difficile ottenere un’alimentazione uniforme di lubrificante fra le superfici di supporto e il perno dell’albero durante il funzionamento. Una distribuzione non omogenea di lubrificante lungo le superfici di supporto può portare a instabilità ad elevate velocità di funzionamento, nonché ad una eccessiva generazione di calore in aree particolari delle superfici di supporto.

[0006] Pertanto, sarebbe opportuno progettare e fornire un cuscinetto a pattini oscillanti, nonché un metodo per la sua produzione, che consentano elevate velocità di funzionamento senza rischio di surriscaldamento e instabilità.

SOMMARIO

[0007] Alla luce di quanto sopra, viene previsto un cuscinetto per supportare un albero ruotante attorno ad un asse. Il cuscinetto comprende: un alloggiamento del cuscinetto; ed una pluralità di pattini oscillanti, in cui ciascun pattino oscillante è collegato all’alloggiamento del cuscinetto tramite un supporto laminare flessibile e comprende una superficie di supporto rivolta verso uno spazio di ricezione dell’albero. La superficie di supporto di almeno un pattino oscillante della pluralità di pattini oscillanti comprende una pluralità di aperture di alimentazione di lubrificante.

[0008] Ciascuna apertura di alimentazione di lubrificante può essere configurata per alimentare un lubrificante direttamente sulla superficie di supporto nello spazio fra la superficie di supporto e l’albero rotante dove, durante il funzionamento del cuscinetto, può formarsi il meato idrodinamico.

[0009] In alcune forme di realizzazione, il cuscinetto può comprendere due, tre, quattro, cinque o più pattini oscillanti, in cui la superficie di supporto di ciascun pattino oscillante può comprendere una pluralità di aperture di alimentazione di lubrificante, ad esempio quattro o più aperture di alimentazione di lubrificante, per alimentare un lubrificante nello spazio fra la rispettiva superficie di supporto e l’albero. Le aperture di alimentazione di lubrificante possono essere disposte distanziate l’una dall’altra nelle superfici di supporto.

[0010] In alcune forme di realizzazione, il cuscinetto può essere un cuscinetto radiale o cuscinetto a perno, in cui l’alloggiamento del cuscinetto circonda lo spazio di ricezione dell’albero in una direzione circonferenziale. In alcune forme di realizzazione, il cuscinetto può essere un cuscinetto assiale o reggispinta, in cui la pluralità di pattini oscillanti sono collegati ad una superficie radiale o assiale dell’alloggiamento del cuscinetto, rispettivamente.

[0011] In alcune forme di realizzazione, il cuscinetto è un cuscinetto monolitico, in cui i pattini oscillanti sono formati di pezzo con l’alloggiamento del cuscinetto.

[0012] Secondo un ulteriore aspetto della presente descrizione, viene previsto un dispositivo meccanico ruotante. Il dispositivo meccanico ruotante può essere un dispositivo meccanico ruotante ad alta velocità, in particolare almeno uno tra un compressore e una turbina, più in particolare una turbina a vapore o una turbina a gas. Il dispositivo meccanico ruotante comprende un albero e un cuscinetto. Il cuscinetto comprende un alloggiamento di cuscinetto e una pluralità di pattini oscillanti, in cui ciascun pattino oscillante è collegato all’alloggiamento del cuscinetto tramite un supporto laminare flessibile e comprende una superficie di supporto orientata verso l’albero. Una superficie di supporto di almeno un pattino oscillante della pluralità di pattini oscillanti comprende una pluralità di aperture di alimentazione di lubrificante. L’albero è supportato girevole in uno spazio di ricezione dell’albero nel cuscinetto.

[0013] Secondo un ulteriore aspetto, viene previsto un metodo per il funzionamento di un cuscinetto, in cui un albero è supportato girevole in uno spazio di ricezione dell’albero nel cuscinetto. Il cuscinetto comprende un alloggiamento di cuscinetto; una pluralità di pattini oscillanti, in cui ciascun pattino oscillante è collegato all’alloggiamento di cuscinetto attraverso un supporto laminare flessibile e comprende una superficie di supporto orientata verso lo spazio di ricezione dell’albero. Una superficie di supporto di almeno un pattino oscillante della pluralità di pattini oscillanti comprende una pluralità di aperture di alimentazione del lubrificante. Il metodo comprende il ruotare l’albero, mentre viene alimentato un lubrificante attraverso la pluralità di aperture di alimentazione di lubrificante, così da formare un meato di lubrificazione idrodinamica fra la superficie di supporto e la superficie dell’albero. In alcune forme di realizzazione, il lubrificante può essere alimentato ad una pressione fra 1,1 bar e 5 bar assoluti.

[0014] Secondo un ulteriore aspetto, viene previsto un metodo per produrre un cuscinetto per supportare un albero ruotante attorno ad un asse. Il cuscinetto comprende una pluralità di pattini oscillanti, in cui ciascun pattino oscillante è collegato all’alloggiamento del cuscinetto tramite un supporto laminare flessibile e comprende una superficie di supporto. Il metodo comprende il fabbricare almeno un pattino oscillante della pluralità di pattini oscillanti con una pluralità di aperture di alimentazione di lubrificante nella superficie di supporto tramite manifattura additiva, in particolare tramite fusione laser selettiva o sinterizzazione laser selettiva.

[0015] In alcune forme di realizzazione, la pluralità di pattini oscillanti è prodotta di pezzo con l’alloggiamento del cuscinetto tramite manifattura additiva, in particolare tramite fusione laser selettiva.

[0016] In alcune forme di realizzazione, in ciascuno della pluralità di pattini oscillanti è formato un sistema di canali per guidare un lubrificante verso la rispettiva superficie di supporto.

[0017] Ulteriori aspetti, vantaggi e caratteristiche della presente descrizione risulteranno chiari dalle rivendicazioni dipendenti, dalla descrizione e dai disegni allegati.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

[0018] Al fine di comprendere in maggiore dettaglio le sopra menzionate caratteristiche della presente descrizione, una descrizione più particolareggiata di quanto sopra brevemente riassunto verrà fornita con riferimento a forme realizzative. I disegni allegati riguardano forme di realizzazione della descrizione e sono illustrati nel seguito. Alcune forme di realizzazione sono rappresentate nei disegni e dettagliate nella descrizione che segue.

[0019] La Fig. 1 è una vista in sezione schematica di un cuscinetto secondo forme di realizzazione qui descritte;

[0020] la Fig. 2 è una vista in sezione ingrandita di uno dei pattini oscillanti del cuscinetto della Fig.1;

[0021] la Fig. 3 è una vista prospettica di un cuscinetto secondo forme di realizzazione qui descritte;

[0022] la Fig. 4A è una vista prospettica ingrandita di uno dei cuscinetto oscillanti del supporto della Fig.3;

[0023] la Fig.4B è una vista ingrandita illustrante una sezione assiale di uno dei pattini oscillanti del cuscinetto della Fig.3;

[0024] la Fig.4C è una vista in sezione ingrandita di uno dei pattini oscillanti del cuscinetto della Fig.3;

[0025] la Fig. 5A è una vista prospettica schematica di un cuscinetto secondo forme di realizzazione qui descritte, che è configurato come cuscinetto reggispinta o cuscinetto assiale;

[0026] la Fig.5B è una vista ingrandita di un singolo pattino oscillante del cuscinetto reggispinta della Fig.5A; e

[0027] la Fig. 6 è un diagramma di flusso illustrante un metodo di fabbricazione di un cuscinetto secondo forme di realizzazione qui descritte.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

[0028] Verrà ora fatto riferimento in dettaglio alle varie forme di realizzazione della descrizione, di cui uno o più esempi sono illustrati nelle figure. Ciascun esempio è fornito a scopo illustrativo e non deve essere considerato limitativo. Ad esempio, caratteristiche illustrate o descritte come parti di una forma di realizzazione possono essere usate in o con riferimento a una qualunque altra forma di realizzazione per dar luogo ad ancora un’ulteriore forma di realizzazione. Si deve comprendere che la presente descrizione include tali modifiche e varianti.

[0029] Nell’ambito della presente descrizione dei disegni, gli stessi numeri di riferimento si riferiscono a componenti corrispondenti o simili. In generale verranno descritte soltanto le differenze rispetto alle singole forme di realizzazione. Se non diversamente specificato, la descrizione di una parte o di un aspetto in una forma di realizzazione si applica anche ad una corrispondente parte o aspetto in un’altra forma di realizzazione.

[0030] La Fig. 1 e una vista in sezione schematica di un cuscinetto 100 configurato per supportare un albero 200 ruotante attorno ad un asse A. Il piano di sezione della Fig. 1 è ortogonale alla direzione assiale dell’albero 200. Il cuscinetto può essere configurato come cuscinetto radiale o cuscinetto a perno, che è atto a supportare carichi radiali dell’albero.

[0031] In altre forme di realizzazione, il cuscinetto può essere configurato come cuscinetto assiale o cuscinetto reggispinta, che è atto a supportare carichi assiali dell’albero.

[0032] In alcune forme di realizzazione, il cuscinetto può essere configurato come cuscinetto combinato assiale-radiale, che è atto a supportare sia carichi assiali sia carichi radiali dell’albero.

[0033] Il cuscinetto 100 comprende un alloggiamento 120 di cuscinetto. Nel caso di un cuscinetto radiale, l’alloggiamento 120 di cuscinetto circonda uno spazio di ricezione 125 dell’albero in una direzione circonferenziale U. Inoltre, il cuscinetto 100 comprende una pluralità di pattini oscillanti 130, in cui ciascun pattino oscillante è collegato all’alloggiamento 120 di cuscinetto tramite un supporto laminare flessibile e comprende una superficie di supporto 136 orientata verso lo spazio di ricezione 125 dell’albero.

[0034] Durante il funzionamento del cuscinetto 100, un albero può essere montato girevole nello spazio di ricezione 125 dell’albero così da essere circondato dall’alloggiamento 120 del cuscinetto nella direzione circonferenziale U. Le superfici di supporto dei pattini oscillanti possono essere sagomate così da seguire la superficie esterna dell’albero 200, cioè da seguire il perno dell’albero, cosicché un meato di lubrificazione idrodinamica si può formare in uno spazio radiale fra le superfici di supporto 136 e il perno dell’albero. Il meato di lubrificazione può sollevare l’albero dalle superfici dei pattini ad una velocità di rotazione che supera un valore di soglia. L’albero può ruotare senza contatto diretto con le superfici di supporto 136 grazie al meato di lubrificazione che agisce tra di essi.

[0035] Il termine “superficie di supporto” come utilizzato in questo contesto può essere inteso come la superficie di un pattino oscillante, sulla quale, durante il funzionamento del cuscinetto, si può formare un film di lubrificante, quale il meato di lubrificazione idrodinamica. Nel caso di un cuscinetto radiale, la superficie di supporto può essere una superficie radiale curva interna del pattino oscillante. Nel caso di un cuscinetto reggispinta, la superficie di supporto può essere una superficie sostanzialmente piana frontale del pattino oscillante. In una condizione di non lavoro del cu scinetto, l’albero può essere in contatto diretto con la superficie di supporto dei pattini oscillanti. In una condizione operativa del cuscinetto, l’albero può scorrere sopra le superfici di supporto, nel qual caso un lubrificante può essere previsto in forma di un sottile film fluido fra le superfici di supporto dell’albero.

[0036] Il termine “supporto laminare flessibile” nel senso qui utilizzato può essere inteso come una sottile connessione di materiale pieghevole elasticamente fra un pattino oscillante e l’alloggiamento. Nel caso di un cuscinetto radiale, i supporti laminari flessibili possono estendersi in una direzione sostanzialmente radiale e possono avere una larghezza minima nella direzione circonferenziale che consente un’azione di oscillazione del rispettivo pattino oscillante. La larghezza dei supporti laminari flessibili può dipendere dal diametro del cuscinetto/albero. Nel caso di un cuscinetto reggispinta, i supporti laminari flessibili possono essere collegati ad una superficie radiale dell’alloggiamento del cuscinetto e possono estendersi in una direzione assiale fra l’alloggiamento del cuscinetto ed il rispettivo pattino oscillante. In alcune forme di realizzazione, l’alloggiamento del cuscinetto può avere una forma anulare che circonda l’asse A.

[0037] Si nota che, nella seguente descrizione, verranno illustrati principalmente cuscinetti radiali. Tuttavia, come apparirà chiaro agli esperti del ramo, i cuscinetti di alcune forme di realizzazione qui descritte possono analogamente essere configurati come cuscinetti reggispinta. Nel caso di cuscinetto reggispinta, la pluralità di pattini oscillanti possono essere collegati all’alloggiamento del cuscinetto. Una superficie radiale dell’albero, ad esempio una superficie frontale dell’albero, o uno spallamento radiale dell’albero può essere supportato girevole sulle superfici di supporto della pluralità di pattini oscillanti. Le caratteristiche della presente descrizione possono essere implementate anche nel caso di un cuscinetto reggispinta. In particolare una pluralità di aperture di alimentazione di lubrificante possono essere previste nella superficie di supporto di almeno un pattino oscillante del cuscinetto reggispinta, in particolare di tutti i pattini oscillanti.

[0038] La pluralità di pattini oscillanti 130 del cuscinetto radiale illustrato in Fig. 1 possono essere atti ad essere oscillanti o ruotanti attorno ad un rispettivo asse di oscillazione, gli assi di oscillazione dei pattini oscillanti potendo estendersi parallelamente all’asse A dell’albero 200. In particolare, il supporto laminare flessibile 135 che collega un pattino oscillante all’alloggiamento del cuscinetto può essere pieghevole o deformabile elasticamente nella direzione circonferenziale U, cosicché il pattino oscillante può ruotare rispetto ad un rispettivo asse di oscillazione. Pertanto, i pattini oscillanti possono seguire un movimento dell’albero rispetto all’alloggiamento del cuscinetto provocato dalla pressione variabile del meato di lubrificazione durante il funzionamento del cuscinetto.

[0039] In accordo con forme di realizzazione qui descritte, la superficie di supporto 136 di almeno un pattino oscillante 131 comprende una pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante. Ad esempio, l’almeno un pattino oscillante 131 della Fig. 1 comprende una prima apertura 141 e una seconda apertura 142 nella superficie di supporto 136 nel piano di sezione illustrato. In alcune forme di realizzazione, nella superficie di supporto dell’almeno un pattino oscillante 131 possono essere previste più di due aperture di alimentazione di lubrificante fra loro distanziate. La pluralità di aperture di alimentazione di lubrificante 140 possono essere configurate per alimentare lubrificante dall’interno dell’almeno un pattino oscillante 131 nel film di fluido previsto nello spazio tra la superficie di supporto 136 e la superficie esterna dell’albero 200. In altre parole, la pluralità di aperture 140 di alimentazione lubrificante possono essere configurate per alimentare lubrificante nello spazio 125 di ricezione dell’albero.

[0040] Alimentando lubrificante sulla superficie di supporto attraverso una pluralità di aperture che sono previste nella superficie di supporto dell’almeno un pattino oscillante, può essere ottenuta una distribuzione di lubrificante più uniforme e più continua fra il pattino oscillante e l’albero durante il funzionamento del cuscinetto. Inoltre, la quantità di lubrificante può essere controllata localmente attraverso l’area della superficie di supporto, così da ottenere una formazione migliorata di un meato di lubrificazione. Ad esempio, la distribuzione delle aperture di distribuzione di lubrificante e/o la dimensione delle aperture di distribuzione di lubrificante possono essere configurate così da ridurre le instabilità alla rotazione.

[0041] Inoltre, introducendo il lubrificante direttamente nel film fluido sulla superficie di supporto in due o più posizioni tra loro distanziate, si può ridurre il trasferimento di lubrificante caldo da un primo pattino oscillante ad un pattino oscillante adiacente e si può ridurre la temperatura del materiale del cuscinetto.

[0042] Mentre per un’applicazione puramente idrostatica può essere sufficiente una singola apertura di alimentazione di lubrificante per alimentare un lubrificante ad una elevata pressione nello spazio di ricezione dell’albero, fornendo il lubrificante attraverso una pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante in ciascun pattino oscillante si possono ottenere particolari vantaggi per un cuscinetto idrodinamico. Ciò è dovuto al fatto che, in un cuscinetto idrodinamico, un’alimentazione di lubrificante definita localmente direttamente nel film fluido può aiutare a ridurre le instabilità del meato di lubrificazione. Fornendo la superficie di supporto 136 dell’almeno un pattino oscillante 131 di una pluralità di aperture di alimentazione di lubrificante tra loro distanziate, configurate per alimentare il lubrificante direttamente nel film fluido, la stabilità della formazione del meato può essere migliorata e possono essere minimizzate le instabilità dell’albero ruotante.

[0043] In alcune forme di realizzazione, che possono essere combinate con altre forme di realizzazione qui descritte, il cuscinetto 100 può essere configurato come cuscinetto idrodinamico.

[0044] In alcune forme di realizzazione, almeno una o più aperture della pluralità di aperture di alimentazione di lubrificante possono essere usate per fornire capacità di lubrificazione idrostatica o attiva, ad esempio fornendo un’alimentazione di lubrificante configurata per alimentare il lubrificante ad una elevata pressione di lubrificante. Ad esempio, può essere previsto un dispositivo per pressurizzare il lubrificante, per generare un sufficiente supporto del carico, allo scopo di fornire capacità idrostatica al supporto idrodinamico.

[0045] In alcune forme di realizzazione, una o più aperture di alimentazione di lubrificante previste nella superficie di supporto 136 possono essere configurate per alimentare il lubrificante ad una seconda pressione di lubrificante, e le restanti aperture di alimentazione di lubrificante possono essere previste per alimentare il lubrificante ad una prima pressione di lubrificante. La prima pressione può essere inferiore alla seconda pressione. Pertanto, il cuscinetto può fornire proprietà di supporto idrodinamico e/o idrostatico. Ad esempio, due separati sistemi di canali possono essere previsti nell’almeno un pattino oscillante, in cui un primo sistema di canali può essere configurato per alimentare un sottoinsieme della pluralità di aperture di alimentazione di lubrificante alla prima pressione, e un secondo sistema di canali può essere configurato per alimentare un secondo sottoinsieme della pluralità di aperture di alimentazione di lubrificante con lubrificante alla seconda pressione. Il cuscinetto può essere fatto funzionare in regime idrodinamico e/o con lubrificazione idrostatica/attiva.

[0046] Il comportamento dinamico del cuscinetto 100 può essere ulteriormente migliorato fornendo le superfici di supporto di ciascun pattino della pluralità di pattini oscillanti 130 di una pluralità di aperture di alimentazione di lubrificante tra loro distanziate, configurate per alimentare un lubrificante nello spazio fra la rispettiva superficie di supporto e la superficie esterna dell’albero. Ad esempio nella superficie di supporto di ciascun pattino oscillante possono essere previste due, tre, quattro o più aperture di alimentazione di lubrificante.

[0047] Il cuscinetto mostrato in Fig. 1 comprende in totale cinque pattini oscillanti, che sono uniformemente distribuiti nella direzione circonferenziale U attorno allo spazio 125 di ricezione dell’albero. In altre parole, i cinque pattini oscillanti sono disposti in posizioni angolari a distanze uguali attorno all’asse A. Ad esempio, nel caso di cinque pattini oscillanti, la distanza angolare fra i centri angolari di due pattini oscillanti adiacenti può essere 360°/5=72°.

[0048] In altre forme di realizzazione, il cuscinetto può comprendere meno o più di cinque pattini oscillanti, ad esempio due, tre o quattro pattini oscillanti o sei o più pattini oscillanti. I pattini oscillanti possono essere disposti in posizioni angolari uniformemente distanziate attorno all’asse A.

[0049] In alcune forme di realizzazione, la forma di ciascun pattino oscillante della pluralità di pattini oscillanti 130 può essere sostanzialmente la stessa. Una pluralità di aperture di alimentazione di lubrificante possono essere previste in una corrispondente configurazione nella superficie di supporto di ciascun pattino della pluralità di pattini oscillanti.

[0050] I pattini oscillanti possono essere configurati sostanzialmente simmetrici rispetto ad un rispettivo asse di simmetria, che può estendersi nella direzione radiale R lungo il rispettivo supporto laminare oscillante attraverso un centro del rispettivo pattino oscillante. In altre parole, la forma della porzione circonferenziale anteriore di ciascun pattino oscillante può essere sostanzialmente un’immagine speculare della forma della porzione circonferenziale posteriore del pattino oscillante. Se i pattini oscillanti hanno una disposizione simmetrica rispetto ad un piano di simmetria, il cuscinetto può essere utilizzato per supportare un albero che ruota sia in verso orario, sia anche in verso antiorario.

[0051] In alcune forme di realizzazione, la pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante possono essere disposte secondo una distribuzione nella superficie di supporto 136, in cui la distribuzione può essere non simmetrica rispetto al piano di simmetria del rispettivo pattino oscillante. Ad esempio, in una porzione circonferenziale anteriore della superficie di supporto possono essere previste più aperture rispetto ad una porzione circonferenziale posteriore della superficie di supporto. Ad esempio, nella forma di realizzazione illustrata in Fig. 1, la pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante sono previste in una distribuzione che è asimmetrica rispetto al piano di simmetria dell’almeno un pattino oscillante 131. Una disposizione asimmetrica delle aperture di alimentazione di lubrificante può aiutare a sopprimere instabilità dinamiche del cuscinetto.

[0052] In alcune forme di realizzazione, il cuscinetto può essere configurato per applicazioni ad alta velocità. Ad esempio, il cuscinetto può essere configurato per supportare un albero ruotante ad una velocità periferica di 60 m/s o più, in particolare 80 m/s o più, più particolarmente 100 m/s o più, o addirittura 120 m/s o più. Il termine “velocità periferica” come utilizzato in questo contesto può essere inteso come la massima velocità relativa fra la superficie supportata dell’albero e la superficie di supporto di un pattino oscillante durante il funzionamento del cuscinetto.

[0053] Il cuscinetto può essere provvisto di un sistema di canali 150, che si estendono attraverso l’interno dell’almeno un pattino oscillante 131 allo scopo di guidare lubrificante verso la pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante. In alcune forme di realizzazione, il sistema di canali 150 può estendersi attraverso l’interno dell’almeno un pattino oscillante 131 e attraverso il supporto laminare flessibile 135 dell’almeno un pattino oscillante allo scopo di guidare il lubrificante dall’alloggiamento 120 del cuscinetto attraverso il supporto laminare flessibile 135 nell’almeno un pattino oscillante 131. La pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante possono essere in comunicazione di fluido con il sistema di canali 150.

[0054] In alcune forme di realizzazione, ciascun pattino oscillante è supportato su un singolo supporto laminare flessibile sottile. La geometria e la topologia dei pattini oscillanti nonché dei supporti laminari flessibili possono essere configurate così da ottenere un comportamento dinamico migliorato del cuscinetto anche ad elevate velocità di rotazione. Il comportamento dinamico del cuscinetto può dipendere da numerosi parametri, quali il peso dei pattini oscillanti, l’inerzia dei pattini oscillanti rispetto ai rispettivi assi di oscillazione, la rigidezza radiale dei supporti laminari flessibili e/o la rigidezza rotazionale dei supporti laminari flessibili. La rigidezza radiale e rotazionale di un supporto laminare flessibile può dipendere dalle proprietà del materiale, dallo spessore del supporto laminare flessibile nella direzione circonferenziale, nonché dalla lunghezza radiale del supporto laminare flessibile. Può essere opportuno prevedere un supporto laminare flessibile con una elevata rigidezza radiale ed una bassa rigidezza rotazionale. Inoltre, può essere opportuno fornire un pattino oscillante con un peso limitato, che può avere un’inerzia ridotta rispetto all’asse di oscillazione del pattino oscillante.

[0055] In alcune forme di realizzazione, la geometria dei pattini oscillanti è disegnata applicando un processo di ottimizzazione alle espressioni analitiche delle variabili di progettazione (i) rigidezza radiale del supporto laminare flessibile, (ii) rigidezza rotazionale del supporto laminare flessibile, e (iii) inerzia del pattino oscillante. Inoltre, in alcune forme di realizzazione, alle variabili di progetto ottenute in base ai risultati dell’analisi di sensibilità rotordinamica possono essere assegnati differenti fattori di peso e vincoli.

[0056] In alcune forme di realizzazione, che possono essere combinate con altre forme di realizzazione qui descritte, il cuscinetto può essere un cuscinetto monolitico. In un cuscinetto monolitico, la pluralità di pattini oscillanti 130 sono formati di pezzo con alloggiamento 120 del cuscinetto. In tal caso, ciascun pattino oscillante della pluralità di pattini oscillanti può essere formato di pezzo con il rispettivo supporto laminare flessibile e con alloggiamento del cuscinetto. In altre parole, i pattini oscillanti, i supporti laminari flessibili e l’alloggiamento del cuscinetto possono essere prodotti da un singolo pezzo di materiale, senza alcuna connessione materialemateriale od alcuna connessione ad accoppiamento di forma o ad accoppiamento di forza. Ad esempio, il cuscinetto può essere prodotto come cuscinetto “mono-pezzo”, in particolare tramite tecniche di manifattura additiva. Quando un rapporto fra lo spessore dei supporti laminari flessibili nella direzione circonferenziale e una lunghezza dei supporti laminari flessibili nella direzione radiale è abbastanza ridotto, diviene possibile un movimento di oscillazione dei pattini oscillanti attorno ad un rispettivo asse di oscillazione.

[0057] La resistenza all’usura e l’aspettativa di vita di un cuscinetto monolitico è migliore rispetto ad un cuscinetto multi-pezzo, in cui i pattini oscillanti sono collegati all’alloggiamento del cuscinetto tramite una connessione materiale-materiale o tramite una connessione ad accoppiamento di forma o ad accoppiamento di forza.

[0058] Si deve notare che l’alloggiamento del cuscinetto di un cuscinetto monolitico come utilizzato in questo contesto non è necessariamente un alloggiamento “monopezzo”. Ad esempio, l’alloggiamento del cuscinetto può comprendere due semi-gusci che possono essere montati attorno al perno dell’albero. Tuttavia, anche in questo caso, ciascun pattino oscillante è formato integralmente con una delle due parti dell’alloggiamento.

[0059] Il cuscinetto illustrato in Fig.1 è un cuscinetto monolitico, in cui l’alloggiamento 120 del cuscinetto, la pluralità di pattini oscillanti 130 nonché i supporti laminari flessibili 135 sono formati come un pezzo di materiale singolo, ad esempio come un pezzo di metallo formato integralmente.

[0060] In alcune forme di realizzazione, il cuscinetto è realizzato in un metallo, in particolare una lega a base di nichel, più in particolare una super-lega a base di nichel-cromo, ad esempio una lega Inconel, quale Inconel 718.

[0061] La Fig. 2 è una vista in sezione ingrandita dell’almeno un pattino oscillante 131 del cuscinetto 100 della Fig.1. In alcune forme di realizzazione, i restanti pattini oscillanti della pluralità di pattini oscillanti 130 del cuscinetto possono essere configurati in maniera corrispondente.

[0062] Il pattino oscillante 131 può essere formato di pezzo con il supporto laminare flessibile 135 e con l’alloggiamento 120 di cuscinetto. Inoltre, il pattino oscillante 131 comprende una superficie di supporto 136, che è orientata verso lo spazio di ricezione 125 dell’albero. Una pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante sono previste nella superficie di supporto per alimentare il lubrificante direttamente nel film di fluido che deve essere previsto sulla superficie di supporto 136.

[0063] In alcune forme di realizzazione, due o più aperture della pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante sono tra loro distanziate nella direzione circonferenziale U. Ad esempio, una prima apertura 141 può essere prevista in una porzione circonferenziale anteriore della superficie di supporto 136, e una seconda apertura 142 può essere prevista in una porzione circonferenziale centrale della superficie di supporto 136. In particolare, la prima apertura 141 e la seconda apertura 142 possono essere disposte in due differenti posizioni angolari attorno all’asse A, in cui le due posizioni angolari possono racchiudere fra di esse un angolo di 5° o più, in particolare un angolo di 10° o più, più in particolare un angolo di 15° o più. In alternativa o in aggiunta una prima distanza D1 fra la prima apertura 141 e la seconda apertura 142 può essere 2 cm o più, in particolare 3 cm o più, più in particolare 4 cm o più.

[0064] In alcune forme di realizzazione, l’almeno un pattino oscillante 131 può estendersi per una estensione angolare (“angolo di pattino”) di n gradi nella direzione circonferenziale, in cui n può essere da 40° a 80°, in particolare da 50° a 70°. La prima apertura 141 e la seconda apertura 142 possono essere disposte in due differenti posizioni angolari che racchiudono tra di esse un angolo da n/8 a n/2.

[0065] Alimentando lubrificante alla superficie di supporto 146 in due differenti posizioni angolari, si può ottenere una distribuzione più uniforme di lubrificante dal bordo anteriore del pattino oscillante al bordo posteriore del pattino oscillante.

[0066] In alcune forme di realizzazione, che possono essere combinate con altre forme di realizzazione qui descritte, la superficie di supporto 136 dell’almeno un pattino oscillante 131 può essere provvista di quattro o più, in particolare sei o più, in particolare dieci o più aperture di alimentazione di lubrificante. Nella vista in sezione della Fig. 2 sono mostrate solo due aperture di alimentazione di lubrificante (prima apertura 141 e seconda apertura 142). Tuttavia, ulteriori aperture di alimentazione di lubrificante possono essere previste ad distanziate nella direzione assiale dalla prima apertura 141 e/o dalla seconda apertura 142.

[0067] Almeno un’apertura (ad esempio la prima apertura 141) può essere prevista nella porzione circonferenziale anteriore dell’almeno un pattino oscillante 131. Ad esempio, una distanza fra la prima apertura 141 ed il bordo anteriore 142 del pattino oscillante può essere 5 cm o meno, in particolare 2 cm o meno. Il bordo anteriore 141 del pattino oscillante può essere inteso come il bordo della superficie di supporto che viene attraversato per primo da un determinato punto dell’albero ruotante durante il funzionamento del cuscinetto. Il bordo posteriore 146 del pattino oscillante può essere inteso come il bordo della superficie di supporto che viene attraversato per ultimo dal dato punto dell’albero ruotante durante il funzionamento del cuscinetto. Pertanto, durante il funzionamento del cuscinetto, un dato punto dell’albero ruotante scorre dapprima oltre la porzione circonferenziale anteriore della superficie di supporto, poi scorre oltre la porzione circonferenziale centrale della superficie di supporto ed infine scorre oltre la porzione circonferenziale posteriore della superficie di supporto.

[0068] In alcune forme di realizzazione, la porzione circonferenziale centrale della superficie di supporto può essere definita come il terzo centrale dello sviluppo angolare della superficie di supporto, mentre le porzioni circonferenziali anteriore e posteriore possono essere definite come i due terzi esterni dello sviluppo angolare della superficie di supporto.

[0069] Almeno un’apertura (ad esempio la seconda apertura 142 nella Fig. 2) può essere prevista nella porzione circonferenziale centrale dell’almeno un pattino oscillante 131. Ad esempio, la distanza fra la seconda apertura 142 e il centro angolare del pattino oscillante può essere 5 cm o meno, in particolare 2 cm o meno. In alcune forme di realizzazione, la seconda apertura 142 può essere previsto esattamente sul centro angolare dell’almeno un pattino oscillante 131. In questo caso, la seconda apertura 142 può essere alimentata con lubrificante da un canale che può estendersi in una direzione radiale dall’alloggiamento 120 del cuscinetto attraverso il supporto laminare flessibile 135.

[0070] In alcune forme di realizzazione, che possono essere combinate con altre forme di realizzazione qui descritte, un rapporto fra l’area totale della superficie di supporto 136 coperta con aperture e l’area totale rimanente della superficie di supporto 136 dove non sono previste aperture può essere dall’1% al 5%. In alcune forme di realizzazione un valore superiore al 5% può non essere vantaggioso, poiché la formazione del meato idrodinamico può esserne influenzata negativamente. Ad esempio, in alcune forme di realizzazione, nessuna delle singole aperture può coprire un’area superiore al 2% o superiore all’1% della superficie totale di supporto.

[0071] Come schematicamente illustrato in Fig. 2, un sistema di canali 150 per alimentare il lubrificante dall’alloggiamento 120 del cuscinetto verso la pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante si può estendere attraverso l’interno dell’almeno un pattino oscillante 131. Almeno un canale principale 152 del sistema di canali 150 si può estendere dall’alloggiamento 120 del cuscinetto attraverso il supporto laminare flessibile 135 verso l’almeno un pattino oscillante 131, ad esempio sostanzialmente in una direzione radiale R. L’almeno un canale principale 152 può essere atto a guidare un lubrificante da un serbatoio di lubrificante nella alloggiamento del cuscinetto attraverso il supporto laminare flessibile 135 verso la pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante. In caso di cuscinetto reggispinta, il canale principale del sistema di canali può estendersi in direzione sostanzialmente assiale.

[0072] In alcune forme di realizzazione, due, tre o più canali principali 152 possono estendersi attraverso il supporto laminare flessibile 135, ad esempio nella direzione radiale R, i due, tre o più canali potendo essere distanziati assialmente l’uno dall’altro.

[0073] In alcune forme di realizzazione, una sezione trasversale dell’almeno un canale principale 152 può essere non circolare. Ad esempio, la sezione trasversale dell’almeno un canale principale 152 può essere sostanzialmente rettangolare in almeno una sezione che si sviluppa attraverso il supporto laminare flessibile 135. Una forma di sezione trasversale non circolare del canale principale può essere vantaggiosa, poiché il supporto laminare flessibile può avere una larghezza ridotta in direzione circonferenziale e una maggiore larghezza in direzione assiale, così che la forma del canale può essere adattata alla forma del supporto laminare flessibile.

[0074] In alcune forme di realizzazione, uno o più canali trasversali 151 del sistema di canali 150 può estendersi in una direzione non radiale attraverso l’almeno un pattino oscillante 131. Ad esempio, uno o più canali trasversali 151 possono estendersi dal canale principale 152 del sistema di canali 150 in una porzione anteriore e/o in una porzione posteriore del corpo del pattino oscillante.

[0075] Almeno canale trasversale 151 del sistema di canali 150 può estendersi con un angolo di 45° o più rispetto alla direzione radiale R e/o rispetto alla direzione assiale, più in particolare con un angolo di 60° o più rispetto alla direzione radiale R e/o alla direzione assiale, più in particolare in maniera sostanzialmente perpendicolare rispetto alla direzione radiale e/o alla direzione assiale, ad esempio tangenzialmente alla direzione circonferenziale U. In alcune forme di realizzazione, l’almeno un canale trasversale 151 può estendersi sostanzialmente nella direzione circonferenziale U. L’almeno un canale trasversale 151 può essere un canale curvo o un canale rettilineo. Nella forma di realizzazione illustrata in Fig. 2, il canale trasversale 151 si estende diritto dal canale principale 152 in una porzione anteriore del corpo della pattino oscillante e può avere una lunghezza di 4 cm o più. Nel caso di un cuscinetto reggispinta, almeno un canale trasversale può estendersi con un angolo rispetto alla dimensione assiale, ad esempio con un angolo di 60° o più, o sostanzialmente ortogonale.

[0076] L’almeno un canale trasversale 151 può essere configurato per guidare il lubrificante attraverso l’interno del pattino oscillante verso la prima apertura 141 che è disposta nella porzione circonferenziale anteriore della superficie di supporto 136. In alcune forme di realizzazione, due o più aperture sono previste in una porzione circonferenziale anteriore della superficie di supporto 136, in cui ciascuna di dette aperture può avere un canale trasversale 151 associato per guidare il lubrificante verso la rispettiva apertura. In alcune forme di realizzazione, almeno un’apertura (non mostrata nelle figure) può essere prevista in una porzione circonferenziale posteriore della superficie di supporto, un canale trasversale potendo essere previsto per guidare il lubrificante verso detta almeno un’apertura.

[0077] Ciascuna apertura della pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante può essere in comunicazione di fluido con un canale di alimentazione 153 associato del sistema di canali 150 per guidare un lubrificante verso l’apertura. I canali di alimentazione 153 possono estendersi sostanzialmente ortogonali alla superficie di supporto, ad esempio in una direzione radiale, e possono collegare le aperture con un canale principale 152 del sistema di canali e/o con un canale trasversale 151 del sistema di canali. Ad esempio, i canali di alimentazione 153 possono essere disposti a valle dei canali principali 152 e dei canali trasversali 151, e direttamente a monte delle aperture di alimentazione di lubrificante. Una forma della sezione trasversale e/o un’area della sezione trasversale delle aperture può corrispondere sostanzialmente ad una forma della sezione trasversale e/o ad un’area della sezione trasversale del canale di alimentazione associato, rispettivamente. In alcune forme di realizzazione, un’area della sezione trasversale e/o una forma della sezione trasversale del canale principale 152 può essere differente dall’area della sezione trasversale e/o dalla forma della sezione trasversale del canale di alimentazione 153.

[0078] La Fig.3 è una vista prospettica di un cuscinetto 300 secondo forme di realizzazione qui descritte. La maggior parte delle caratteristiche del cuscinetto 300 corrispondono alle caratteristiche del cuscinetto 100 mostrato nella f Fig.1, cosicché può essere fatto riferimento alle spiegazioni che precedono che non sono qui ripetute.

[0079] Il cuscinetto 300 è un cuscinetto monolitico o “mono-pezzo”, comprendente una pluralità di pattini oscillanti 130 (qui: cinque pattini oscillanti) che sono formati integralmente con un rispettivo supporto laminare oscillante 135 e con l’alloggiamento 120 del cuscinetto.

[0080] Una pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante sono previste nelle superfici di supporto 136 di ciascuna pattino oscillante della pluralità di pattini oscillanti 130. Nel seguito verrà descritto in maggiore dettaglio soltanto il pattino oscillante 131, ma i rimanenti pattini oscillanti possono essere sagomati in maniera corrispondente e possono presentare caratteristiche corrispondenti.

[0081] Il pattino oscillante 131 comprende una superficie di supporto 136 avente una pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante previste in essa, in particolare sei o più e/o venti o meno aperture, in particolare dieci aperture.

[0082] In alcune forme di realizzazione, che possono essere combinate con altre forme di realizzazione qui descritte, due o più aperture 143 distanziate assialmente della pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante possono essere distanziate in una direzione assiale della superficie di supporto 136. Ad esempio, due, tre, quattro, cinque o più aperture 143 assialmente distanziate possono essere disposte in una fila che si estende nella direzione assiale, ad esempio a intervalli regolari fra due aperture adiacenti. Ad esempio, una seconda distanza D2 fra due aperture 143 distanziate assialmente nella direzione assiale può essere 2 mm o più e 50 mm o meno, in particolare 5 mm o più e 20 mm o meno.

[0083] In alcune forme di realizzazione, il pattino oscillante può avere un’estensione assiale di n centimetri, in cui la distanza fra due aperture distanziate assialmente può essere superiore a n/2 centimetri.

[0084] In alcune forme di realizzazione, due o più file di aperture 143 distanziate assialmente possono essere previste nella superficie di supporto 136 del pattino oscillante 131. Le file possono essere disposte in posizioni angolari differenti nella direzione circonferenziale U. Ad esempio, una prima fila di aperture 143 distanziate assialmente può essere prevista nella porzione anteriore della superficie di supporto, e una seconda fila di aperture distanziate assialmente può essere prevista nella porzione centrale della superficie di supporto 136. In alcune forme di realizzazione, nella superficie di supporto 136 possono essere previste più di due file di aperture distanziate assialmente, ad esempio tre, quattro o più file.

[0085] In alcune forme di realizzazione, che possono essere combinate con altre forme di realizzazione qui descritte, due, tre o più aperture della pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante possono essere previste nella porzione circonferenziale anteriore della superficie di supporto, due, tre o più aperture della pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante possono essere previste nella porzione circonferenziale centrale della superficie di supporto, e/o due, tre o più aperture della pluralità di aperture di alimentazione di lubrificante possono essere previste nella porzione circonferenziale posteriore della superficie di supporto. Si può ottenere una distribuzione uniforme di lubrificante attraverso le superfici di supporto quando almeno due aperture sono previste nella porzione circonferenziale anteriore e almeno due aperture sono previste nella porzione circonferenziale centrale, mentre possono non essere necessarie aperture nella porzione circonferenziale posteriore, come schematicamente indicato in Fig.3.

[0086] Un sistema di canali può estendersi attraverso ciascuno della pluralità di pattini oscillanti 130 per fornire lubrificante alle rispettive pluralità di aperture di alimentazione di lubrificante. I sistemi di canali possono avere alcune o tutte le caratteristiche del sistema di canali 150 mostrato in maggiore dettaglio in Fig. 2. L’alloggiamento 120 del cuscinetto può comprendere un serbatoio anulare di fluido 155 per alimentare lubrificante ai sistemi di canali. I canali principali 152 dei rispettivi sistemi di canali possono estendersi radialmente verso l’interno dal serbatoio anulare di fluido 155 in posizioni angolari che corrispondono alle posizioni angolari in cui sono disposti i supporti laminari flessibili.

[0087] In alcune forme di realizzazione, il cuscinetto può comprendere un’unità di controllo della pressione configurata per regolare una pressione di lubrificante nel sistema di canali in un intervallo fra 1,1 bar e 5 bar assoluti, in particolare in un intervallo tra 1,1 bar e 3 bar assoluti.

[0088] La Fig. 4A è una vista prospettica ingrandita di uno dei pattini oscillanti del cuscinetto della Fig. 3. Come mostrato in dettaglio, una prima fila di aperture è disposta nel centro angolare del pattino oscillante 131, e una seconda fila di aperture è disposta adiacente al bordo anteriore del pattino oscillante. Pertanto, la porzione circonferenziale anteriore della superficie di supporto che per prima è attraversata da un dato punto dell’albero può essere alimentata con sufficiente lubrificante. Il lubrificante può essere portato nella direzione circonferenziale verso il centro del pattino oscillante, dove ulteriore lubrificante può essere alimentato dalla fila centrale di aperture. Il lubrificante può essere portato ulteriormente nella direzione circonferenziale verso il bordo posteriore del pattino oscillante. Può non essere necessaria ulteriore alimentazione di lubrificante nella porzione circonferenziale posteriore del pattino oscillante.

[0089] In alcune forme di realizzazione, che possono essere combinate con altre forme di realizzazione qui descritte, una larghezza minima w del supporto laminare flessibile 135 può essere da 1 mm a 4 mm, preferibilmente da 1,8 mm a 3,2 mm, nel caso di un cuscinetto configurato per supportare un albero con un diametro di 110 mm. In alcune forme di realizzazione, l’altezza h del supporto laminare flessibile può essere da 2 mm a 10 mm, in particolare da 3 mm a 7 mm nel caso di un cuscinetto configurato per supportare un albero con un diametro di 110 mm. In alcune forme di realizzazione uno spessore t del pattino oscillante può essere da 6 mm a 14 mm, in particolare da 8 mm a 12 mm nel caso di un cuscinetto configurato per supportare un albero con un diametro di 110 mm. I pattini oscillanti dei cuscinetti configurati per altri diametri di albero possono essere configurati diversamente.

[0090] La Fig.4B è una vista in sezione assiale di uno dei pattini oscillanti del cuscinetto della Fig.3. Come schematicamente illustrato in Fig.4B, ciascuna apertura della pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante è in collegamento di flui do con un canale di alimentazione 153 a sviluppo radiale, disposto a monte di esso. Uno o più canali principali 152 possono essere disposti a monte dei canali di alimentazione 153, i canali principali potendo estendersi radialmente attraverso il supporto laminare flessibile 135. I canali trasversali 151 possono essere derivati dai canali principali 152 allo scopo di guidare il lubrificante verso le aperture che sono disposte in una porzione circonferenziale anteriore della superficie di supporto.

[0091] La Fig. 4C è una vista in sezione ingrandita di uno dei pattini oscillanti del cuscinetto della Fig. 3. Il piano di sezione si estende attraverso uno dei canali trasversali 151 derivati dal canale principale 152 all’interno del corpo del pattino oscillante 131. Un canale di alimentazione radiale 153 si estende dalla estremità a valle del canale trasversale 151 verso una delle aperture che sono previste nella porzione circonferenziale anteriore.

[0092] Secondo un ulteriore aspetto della presente descrizione, viene previsto un dispositivo meccanico ruotante. Il dispositivo meccanico ruotante può comprendere un cuscinetto secondo una qualsiasi delle forme di realizzazione qui descritte. Inoltre, il dispositivo meccanico ruotante comprende un albero 200 che è supportato girevole nello spazio di ricezione 125 dell’albero nel cuscinetto.

[0093] Il cuscinetto può essere un cuscinetto radiale o un cuscinetto reggispinta. Inoltre il cuscinetto può essere un cuscinetto idrodinamico o un cuscinetto idrostatico.

[0094] In alcune forme di realizzazione, il dispositivo meccanico ruotante è un dispositivo meccanico ruotante ad alta velocità. Ad esempio, il dispositivo meccanico ruotante può essere almeno uno di un compressore e una turbina, più in particolare una turbina a vapore o una turbina a gas. In alcune forme di realizzazione, il dispositivo meccanico ruotante è almeno uno di un compressore ad alta velocità, una turbina a vapore, una turbina a gas, e un dispositivo per il bilanciamento ad alta velocità di macchine.

[0095] Il dispositivo meccanico ruotante può essere configurato per ruotare l’albero ad una velocità periferica di 80 m/s o più, in particolare 100m/s o più, più in particolare 120 m/s o più.

[0096] Secondo un ulteriore aspetto qui descritto, viene previsto un metodo per il funzionamento di un cuscinetto. Il cuscinetto può avere alcune caratteristiche o tutte le caratteristiche di una qualsiasi delle forme di realizzazione qui descritte cosicché può essere fatto riferimento alle sopra riportate spiegazioni che non sono qui ripetute. Un albero 200 è montato girevole nello spazio di ricezione 125 dell’albero nel cuscinetto.

[0097] L’albero ruota, mentre un lubrificante è alimentato attraverso la pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante del cuscinetto, così da fornire un meato di lubrificazione idrodinamica fra la superficie di supporto e la superficie dell’albero. In alcune forme di realizzazione, il lubrificante può essere alimentato alla pluralità di aperture attraverso un sistema di canali 150 previste nell’interno di almeno un pattino oscillante 131 ad una pressione di 5 bar assoluti o meno, in particolare ad una pressione fra 1,1 bar e 3 bar assoluti.

[0098] In alcune forme di realizzazione, l’albero 200 può ruotare ad una velocità periferica di 80 m/s o più, in particolare di 100 m/s o più, più in particolare di 120 m/s o più.

[0099] La Fig.5A è una vista prospettica di un cuscinetto secondo forme di realizzazione qui descritte, che è configurato come cuscinetto reggispinta 400. Nel caso di un cuscinetto reggispinta, la pluralità di pattini oscillanti 130 possono essere collegati ad una superficie frontale dell’alloggiamento 120 del cuscinetto, che in alcune forme di realizzazione può avere una forma anulare.

[0100] La Fig. 5B è una vista ingrandita di uno dei pattini oscillanti del cuscinetto reggispinta della Fig.5A.

[0101] La pluralità di pattini oscillanti 130 possono essere disposti così che le superfici di supporto dei pattini oscillanti sono essenzialmente piane e si estendono so stanzialmente ortogonali rispetto all’asse A dell’albero. Una superficie radiale dell’albero ruotante, ad esempio una superficie terminale o uno spallamento radiale dell’albero può essere supportata sulle superfici di supporto della pluralità di pattini oscillanti. In alcune forme di realizzazione possono essere previsti più di cinque pattini oscillanti.

[0102] Il cuscinetto può essere un cuscinetto idrodinamico configurato per fornire un meato di lubrificazione idrodinamica fra l’albero e le superfici di supporto dei pattini oscillanti. In alcune forme di realizzazione, il cuscinetto è un cuscinetto monolitico.

[0103] La superficie di supporto di almeno un pattino oscillante 131 della pluralità di pattini oscillanti comprende una pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante. Un sistema di canali può essere previsto nell’interno dell’almeno un pattino oscillante 131 per guidare il lubrificante attraverso il supporto laminare flessibile 135 dell’almeno un pattino oscillante 131 verso la pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante.

[0104] Analogamente ai cuscinetti radiali sopra descritti, almeno due aperture della pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante possono essere distanziate nella direzione circonferenziale. Alternativamente o in aggiunta, possono essere previste file di aperture che si estendono sostanzialmente nelle direzioni radiali, le file potendo essere distanziate nella direzione circonferenziale. Dettagli del sistema di canali che si estende attraverso l’almeno un pattino oscillante possono corrispondere ai dettagli sopra descritti e non vengono qui ripetuti. Come risulterà chiaro all’esperto del ramo, nel caso di un cuscinetto reggispinta, il supporto laminare flessibile 135 consente movimenti di oscillazione dei pattini oscillanti attorno ad un asse di oscillazione radiale e/o attorno ad un asse di oscillazione che si estende ortogonalmente all’asse di oscillazione radiale, come può osservarsi in maggiore dettaglio in Fig.5B.

[0105] La Fig.6 è un diagramma di flusso che illustra un metodo per produrre un cuscinetto per supportare un albero 200 che ruota attorno ad un asse. Secondo forme di realizzazione qui descritte, il cuscinetto può comprendere alcune o tutte le caratteristiche di uno qualsiasi dei cuscinetti qui descritti, cosicché può essere fatto riferimento alle spiegazioni di cui sopra, che non sono qui ripetute. In particolare, il cuscinetto può comprendere una pluralità di pattini oscillanti 130, in cui ciascun pattino oscillante è collegato all’alloggiamento 120 di cuscinetto attraverso un supporto laminare flessibile 135 e comprende una superficie di supporto 136. In alcune forme di realizzazione, il cuscinetto può essere un cuscinetto monolitico.

[0106] Come illustrato nei riquadri 510 e 520, almeno un pattino oscillante 131 di una pluralità di pattini oscillanti 130 è prodotto con una pluralità di aperture 140 di alimentazione di lubrificante nella superficie di supporto 136 tramite manifattura additiva.

[0107] La manifattura additiva descrive una tecnica di lavorazione per costruire un pezzo a strati depositando materiale. Anziché produrre il pezzo per asportazione da un blocco di materiale, il pezzo può essere costruito strato-su-strato usando un materiale che può essere applicato in forma di polvere.

[0108] Nel riquadro 510 1o strato di materiale può essere applicato ad una piattaforma. Nel riquadro 520, lo strato di materiale può essere fuso, ad esempio tramite laser, secondo dati di progetto che comprendono informazioni tridimensionali del dispositivo da costruire, e la piattaforma viene spostata, ad esempio abbassata. Il metodo ritorna al riquadro 510, in cui un ulteriore strato di materiale viene applicato sopra al primo strato fuso. Nel riquadro 520, il secondo strato può essere fuso secondo i dati di progetto. La fusione del secondo strato può comprendere l’unione del secondo strato al primo strato in punti predeterminati. La piattaforma è nuovamente spostata e uno terzo strato di materiale è applicato sopra al secondo strato fuso. Il processo procede fino al completamento del dispositivo secondo i dati di progetto.

[0109] La manifattura additiva può comprendere la fusione laser o la sinterizzazione laser selettiva.

[0110] In alcune forme di realizzazione, ciascun pattino oscillante della pluralità di pattini oscillanti 130 è formato di pezzo con l’alloggiamento 120 del cuscinetto tramite manifattura additiva, in particolare tramite fusione laser o sinterizzazione laser selettiva.

[0111] Inoltre, un sistema di canali per guidare un lubrificante verso la pluralità di aperture previste nella superficie di supporto può essere formato tramite manifattura additiva, in particolare tramite fusione laser o sinterizzazione laser selettiva. Un sistema di canali può essere prodotto interamente all’interno di ciascun pattino oscillante della pluralità di pattini oscillanti.

[0112] Mentre quanto sopra riguarda forme di realizzazione della descrizione, altre possibili forme di realizzazione della descrizione possono essere previste senza uscire dall’ambito di base di essa, e il suo ambito è determinato dalle rivendicazioni che seguono.

Claims

CUSCINETTO A PATTINI OSCILLANTI E METODO PER LA SUA FABBRICAZIONE RIVENDICAZIONI 1. Un cuscinetto (100) per supportare un albero (200) che ruota attorno ad un asse (A), comprendente: un alloggiamento (120) di cuscinetto; e una pluralità di pattini oscillanti (130), in cui ciascun pattino è collegato all’alloggiamento (120) del cuscinetto tramite un supporto laminare flessibile (135) e comprende una superficie di supporto (136) orientata verso uno spazio di ricezione (125) dell’albero, in cui la superficie di supporto (136) di almeno un pattino oscillante (131) della pluralità di pattini oscillanti (130) comprende una pluralità di aperture (140) di alimentazione di lubrificante 2. Il cuscinetto della rivendicazione 1, in cui il cuscinetto (100) è un cuscinetto monolitico, in cui la pluralità di pattini oscillanti (130) sono formati di pezzo con l’alloggiamento (120) del cuscinetto. 3. Il cuscinetto della rivendicazione 1 o 2, in cui il cuscinetto è configurato come cuscinetto radiale ed in cui l’alloggiamento (120) del cuscinetto circonda lo spazio di ricezione (125) dell’albero in una direzione circonferenziale (U). 4. Il cuscinetto di una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 3, in cui due o più aperture della pluralità di aperture (140) di alimentazione di lubrificante sono distanziate in una direzione circonferenziale (U), in particolare ad una prima distanza (D1) di 3 cm o più, e/o in cui due o più aperture distanziate spazialmente della pluralità di aperture (140) di alimentazione di lubrificante sono distanziate in una direzione assiale, in particolare ad una seconda distanza (D2) di 2 mm o più. 5. Il cuscinetto di una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 4, in cui la superficie di supporto (136) dell’almeno un pattino oscillante (131) è provvista di quattro o più, in particolare sei o più, più in particolare dieci o più aperture di alimentazione di lubrificante. 6. Il cuscinetto di una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 5, in cui due o più aperture della pluralità di aperture (140) di alimentazione di lubrificante sono previste in una porzione circonferenziale anteriore della superficie di supporto (136), e/o due o più aperture della pluralità di aperture (140) di alimentazione di lubrificante sono previste in una porzione circonferenziale centrale della superficie di supporto (136). 7. Il cuscinetto di una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 6, in cui la pluralità di aperture (140) di alimentazione di lubrificante sono in comunicazione di fluido con un sistema di canali (150) che si estende attraverso l’interno dell’almeno un pattino oscillante (131) ed attraverso il supporto laminare flessibile (135) dell’almeno un pattino oscillante (131). 8. Il cuscinetto della rivendicazione 7, in cui uno o più canali trasversali (151) del sistema di canali (150) si estendono almeno parzialmente in una direzione non radiale attraverso l’almeno un pattino oscillante (131), in particolare con un angolo di 45° o più rispetto ad una direzione radiale, più in particolare circa ortogonalmente rispetto alla direzione radiale e/o alla direzione assiale. 9. Il cuscinetto della rivendicazione 7 o 8, in cui il sistema di canali (150) si estende attraverso ciascun pattino della pluralità di pattini oscillanti (130), ed in cui l’alloggiamento (120) del cuscinetto comprende un serbatoio anulare di fluido (155) in accoppiamento di fluido con il sistema di canali (150) e configurato per alimentare lubrificante al sistema di canali. 10. Il cuscinetto di una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 9, in cui il cuscinetto è un cuscinetto idrodinamico, comprendente in particolare ulteriormente una unità di controllo della pressione configurata per regolare una pressione di lubrificante nel sistema di canali (150) in un intervallo fra 1,1 bar e 5 bar assoluti, in particolare in un intervallo fra 1,1 bar e 3 bar assoluti. 11. Un dispositivo meccanico ruotante comprendente: almeno un cuscinetto (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 10; e un albero (200) supportato girevole in uno spazio di ricezione (125) dell’albero nel cuscinetto (120), in cui il dispositivo meccanico ruotante è un dispositivo meccanico ruotante ad alta velocità, in particolare almeno uno di un compressore e una turbina, più in particolare una turbina a vapore o una turbina a gas. 12. Un metodo per il funzionamento di un cuscinetto di una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 10, in cui un albero (100) è supportato girevole in uno spazio di ricezione (125) dell’albero nel cuscinetto, il metodo comprendendo: ruotare l’albero (100), mentre viene alimentato un lubrificante attraverso la pluralità di aperture (140) di alimentazione di lubrificante così da fornire un meato di lubrificazione idrodinamica fra la superficie di supporto (136) e la superficie dell’albero. 13. Il metodo della rivendicazione 12, in cui l’albero (100) ruota ad una velocità periferica di 80 m/s o più, in particolare 100 m/s o più, più in particolare 120 m/s o più. 14. Un metodo di produzione di un cuscinetto per supportare un albero (200) ruotante attorno ad un asse (A), in particolare secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 10, comprendente una pluralità di pattini oscillanti (130), in cui ciascun pattino oscillante è collegato ad un alloggiamento (120) del cuscinetto attraverso un supporto laminare flessibile (135) e comprendente una superficie di supporto (136), in cui almeno un pattino oscillante (131) della pluralità di pattini oscillanti (130) è prodotto con una pluralità di aperture di alimentazione di lubrificante nella superficie di supporto (136) tramite manifattura additiva, in particolare tramite fusione laser o sinterizzazione laser selettiva. 15. Il metodo di produzione della rivendicazione 14, in cui la pluralità di pattini oscillanti (130) sono formati di pezzo con l’alloggiamento (120) del cuscinet to tramite manifattura additiva, ed in cui in ciascun pattino della pluralità di pattini oscillanti è formato un sistema di canali per guidare un lubrificante verso una rispettiva superficie di supporto.