MX2013012217A - Anillo desviador de corriente. - Google Patents

Abstract

Se describen los anillos desviadores de corriente y los aisladores de cojinete que sirven para disipar una carga eléctrica proveniente de una pieza giratoria de equipo a tierra, tal como desde un eje de motor a un alojamiento del motor. Una modalidad del anillo desviador de corriente incluye un cuerpo interno y un cuerpo externo configurados para abrazar al menos un segmento conductor entre ellos. En las modalidades preferidas del anillo desviador de corriente, los segmentos conductores están colocados en canales radiales. El cuerpo externo puede ser fijado a un eje, a un alojamiento de motor, un aislador de cojinete o a otra estructura. El aislador de cojinete puede incorporar una cámara de retención para retener los segmentos conductores dentro del estator del aislador de cojinete, o el aislador de cojinete puede ser diseñado con una muesca receptora dentro de la cual puede ser montado un anillo desviador de corriente.

Description

ANILLO DESVIADOR DE CORRIENTE Campo de la Invención La presente invención se refiere a un dispositivo de disipación de carga eléctrica, y más particularmente a un © anillo desviador de corriente para dirigir la carga electrostática a tierra, cuya carga electrostática es creada a través del uso de un equipo rotatorio.

Antecedentes de la Invención El mantenimiento adecuado del equipo rotatorio, particularmente motores eléctricos, es difícil de obtener debido a los ciclos de trabajo del equipo extremo, a la disminución de los factores de servicio, al diseño, y a la falta del equipo rotatorio de repuesto en la mayoría de las plantas de procesamiento. Esto es especialmente cierto para los motores eléctricos, los husillos de máquinas herramientas, los rodillos de máquina de papel de extremo húmedo, molinos giratorios de aluminio, bombas de apagado de vapor, y otros equipos que utilizan lubricación de afectación de contaminación extrema.

Diversas formas de dispositivos de selladura de eje han sido utilizadas para intentar proteger la integridad del ambiente de rodamiento. Estos dispositivos incluyen sellos de reborde de caucho, sellos de laberinto de espacio libre, y sellos magnéticos de atracción. Los sellos de reborde u otros Ref. 244502 sellos de eje de contacto a menudo se desgastan rápidamente hasta un estado de falla y se sabe también que permiten que cantidades excesivas de humedad y otros contaminantes migren dentro del depósito de aceite del equipo de operación incluso antes de que la falla haya interpuesto la interfaz entre el rotor y el estator a los contaminantes o a los lubricantes en la extremidad radial del sello. Los problemas de la falla y el daño de rodamiento como se aplican a los motores eléctricos utilizando diversos mecanismos de accionamiento de frecuencia variable (VFDs, por sus siglas en Inglés) son complejos debido a la naturaleza del control de la electricidad conectada a los motores controlados por VFD.

Los VFDs regulan la velocidad de un motor al convertir el voltaje de corriente alterna (AC, por sus siglas en inglés) de línea sinusoidal en voltaje de corriente directa (DC, por sus siglas en inglés) , luego nuevamente a un voltaje AC modulado por anchura de pulso (PWM, por sus siglas en inglés) de frecuencia variable. La frecuencia de interrupción de estos pulsos está en el intervalo de 1 kHz hasta 20 kHz y es denominada como la "frecuencia portadora". La proporción de cambio en el voltaje al cambio en el tiempo (??/??) crea lo que ha sido descrito como una capacitancia parásita entre el estator del motor y el rotor, lo cual induce un voltaje sobre el eje rotor. Si el voltaje inducido sobre el eje, el cual es denominado como "voltaje de modo común" o "voltaje de eje", se constituye hasta un nivel suficiente, éste puede descargarse a tierra a través de los cojinetes. La corriente que encuentra su camino a tierra a través de los cojines del motor de esta manera, es llamada "corriente de cojinete" (htt : //www. greenheck . com/technical/tech_detail .php?display=f iles/product guide/fal 17 03) .

Existen muchas causas de la corriente de cojinete que incluyen la sobretensión de pulso de voltaje en el VFD, la no simetría del circuito magnético del motor, los desbalances de suministro, y las condiciones transitorias, entre otras causas. Cualquiera de estas condiciones puede ocurrir independientemente o de manera simultánea para crear corrientes de cojinete a partir del eje motor (http : //www . greenheck . com/technical/tech_detail .php?display=f iles/product guide/fal 17 03) .

El voltaje de eje se acumula sobre el rotor hasta que éste excede la capacidad dieléctrica del lubricante del cojinete del motor, punto en el cual el voltaje se descarga en un pulso corto a tierra a través del cojinete. Después de la descarga, el voltaje se acumula nuevamente sobre el eje y el ciclo se repite nuevamente. Esta descarga aleatoria y frecuente tiene un efecto de maquinación de descarga eléctrica (EDM, por sus siglas en inglés) , el cual provoca formación de hoyuelos de los elementos giratorios de cojinete y las superficies de rodamiento. Inicialmente , estas descargas crean un efecto de "esmerilado" o "lijado" sobre las superficies. Con el tiempo, este deterioro provoca un patrón de muescas en el surco del cojinete llamado "canalamiento" , lo cual es una indicación de que el cojinete ha soportado un daño severo. Eventualmente , tarde o temprano, el deterioro conducirá a falla completa del co inete (Ver www.Greenheck.com) .

La técnica anterior enseña numerosos métodos para mitigar el daño a causa de los voltajes de eje, incluyendo el uso de un cable blindado, conectando a tierra el eje, los cojinetes aislados y la instalación de un escudo Faraday. Por ejemplo, la Patente de los Estados Unidos No. 7,193,836 describe los dispositivos para controlar la corriente de eje, cuyos dispositivos están diseñados para inducir la ionización en presencia de un campo eléctrico.

La mayoría de las aplicaciones externas se agregan a los costos, a la complejidad y a la exposición a los factores ambientales externos. Los cojinetes aislados proporcionan una solución interna por la eliminación de la trayectoria a tierra a través del cojinete para que la corriente fluya. Sin embargo, la instalación de cojinetes aislados no elimina el voltaje de eje, el cual continuará encontrando la trayectoria de impedancia más baja hacia tierra. De este modo, los cojinetes aislados no son efectivos si la trayectoria de impedancia es a través de la carga impulsada. Por lo tanto, la técnica anterior no enseña un método de bajo desgaste, interno, o el aparato para conectar eficazmente a tierra el voltaje de eje y evitar la maquinación de descarga eléctrica de los cojinetes, lo que conduce a falla prematura del cojinete.

Breve Descripción de la Invención Un objetivo de un anillo desviador de corriente es proporcionar un mejoramiento a los sellos o aisladores de cojinete para prevenir la fuga de lubricante y la entrada de contaminantes al encerramiento del estator dentro del rotor para crear una interfaz axialmente dirigida en el extremo radial del rotor. Es también un objetivo del anillo desviador de corriente describir y reclamar un aparato para equipo rotatorio, que conduce y transmite y dirige la corriente de cojinete acumulada hacia tierra.

Otro objetivo más del aislador de cojinete como se describe y se reclama en la presente es facilitar la colocación de un anillo desviador de corriente dentro del estator del aislador de cojinete. Los segmentos conductores pueden ser colocados dentro del anillo desviador de corriente. Estos segmentos conductores pueden ser construidos de sólidos metálicos o no metálicos, maquinados o moldeados. Aunque cualquier tipo de material compatible con las condiciones de operación y la metalurgia puede ser seleccionado, se cree que el bronce, el oro, el carbono o el aluminio son materiales preferidos debido a la conductividad, resistencia, corrosión, incrementadas, y resistencia incrementada al desgaste .

Se ha encontrado que un aislador de cojinete que tiene un rotor y estator fabricados de bronce tiene cualidades mejoradas de disipación de carga eléctrica. La metalurgia preferida del bronce es aquella que cumple la especificación 932 (también denominada como 932000 o "bronce de cojinete") . Este bronce es preferido para los cojinetes y aisladores de cojinete debido a que tiene excelente capacidad de carga y cualidades anti-fricción . Esta aleación de bronce de co inete también tiene buenas características de maquinación y resiste muchos productos químicos. Se cree que el bronce especificado ofrece propiedades incrementadas de recolección de voltaje de eje comparables a la varilla debido al pararrayos oblicuo, debido a la resistividad eléctrica relativamente baja (85.9 ohmios-cmil/pie a 68°F o bien 14.29 microhmios-cm a 20°C) y alta conductividad eléctrica (12% IACS a 68°F ó 0.07 MegaSiemens/cm a 20°C) del material seleccionado .

Otro objetivo más del anillo desviador de corriente y del aislador de cojinete es mejorar las características de disipación de carga eléctrica de aquellas mostradas por los cepillos de eje típicamente montados externos al alojamiento del motor. Las pruebas previas de un aislador de cojinete con combinación, con un anillo desviador de corriente concéntrico fijamente montado dentro del aislador de cojinete, han mostrado una reducción sustancial en el voltaje de eje y maquinación esperada de descarga electrostática. El asentamiento directo entre el anillo desviador de corriente y el aislador de cojinete mejora la conducción a tierra sobre un alojamiento simple en combinación con un miembro de conducción, como es enseñado por la técnica anterior. Aquellos expertos en la técnica entenderán que este mejoramiento requiere que la base del motor eléctrico está conectada a tierra, como es la norma.

Por lo tanto, un objetivo del anillo desviador de corriente y del aislador de cojinete es describir y reclamar un motor eléctrico para equipo rotatorio que tiene un aislador de cojinete que retiene los lubricantes, previene la contaminación, y conduce y transmite la corriente de cojinete a tierra.

Otro objetivo más del anillo desviador de corriente y del aislador de cojinete es proporcionar un aislador de cojinete para equipo rotatorio que retenga los lubricantes, prevenga la contaminación y conduzca la descarga electrostática (voltaje de eje) para mejorar la vida de operación del cojinete.

Otro objetivo más del anillo desviador de corriente es proporcionar un aparato efectivo para dirigir las cargas eléctricas desde un eje a un alojamiento del motor y prevenir que la carga eléctrica pase a tierra a través de o de los coj inetes .

Otros objetivos, ventajas y modalidades del anillo desviador de corriente y del aislador de cojinete se volverán aparentes después de la lectura de la siguiente descripción detallada y con referencia a las figuras.

Breve Descripción de las Figuras Con el fin de que las ventajas de la invención sean fácilmente entendidas, una descripción más particular de la invención descrita brevemente anteriormente, será hecha por referencia a las modalidades específicas ilustradas en las figuras anexas. Entendiéndose que estas figuras describen únicamente modalidades típicas de la invención y por lo tanto no deben ser consideradas limitadas de su alcance, la invención será descrita y explicada con especificidad adicional y detalle adicional a través del uso de las figuras anexas .

La Figura 1 es una vista en perspectiva de una modalidad de un motor eléctrico con el cual puede ser empleado el anillo desviador de corriente.

La Figura 2 es una vista en sección transversal, en perspectiva, de un aislador de cojinete en donde una porción del estator está conformada como un anillo desviador de corriente .

La Figura 3 es una vista en sección transversal de un aislador de co inete configurado para aceptar un anillo desviador de corriente dentro de la porción del estator del aislador de cojinete.

La Figura 4 es una vista en perspectiva de la primera modalidad del anillo desviador de corriente.

La Figura 5 es una vista axial de la primera modalidad del anillo desviador de corriente.

La Figura 6 es una vista en sección transversal de la primera modalidad del anillo desviador de corriente.

La Figura 7 es una vista en despiece, en perspectiva, de una segunda modalidad del anillo desviador de corriente .

La Figura 8A es una vista en perspectiva de una segunda modalidad del anillo desviador de corriente ensamblado .

La Figura 8B es una vista en perspectiva de una segunda modalidad del anillo desviador de corriente ensamblado con abrazaderas de montaje.

La Figura 9 es una vista detallada en perspectiva de una modalidad de un cuerpo interno para el uso con la segunda modalidad del anillo desviador de corriente.

La Figura 10A es una vista axial de una modalidad de un cuerpo interno para el uso con la segunda modalidad del anillo desviador de corriente.

La Figura 10B es una vista en sección transversal de una modalidad de un cuerpo interno para el uso con la segunda modalidad del anillo desviador de corriente.

La Figura 11 es una vista en sección transversal de una modalidad de un cuerpo interno para el uso con la segunda modalidad del anillo desviador de corriente con fibras conductoras colocadas en éste.

La Figura 12 es una vista detallada en perspectiva de una modalidad de un cuerpo externo para el uso con la segunda modalidad del anillo desviador de corriente.

La Figura 13A es una vista axial de una modalidad de un cuerpo externo para el uso con la segunda modalidad del anillo desviador de corriente.

La Figura 13B es una vista en sección transversal de una modalidad de un cuerpo externo para el uso con la segunda modalidad del anillo desviador de corriente.

La Figura 14A es una vista axial de la segunda modalidad del anillo desviador de corriente ensamblado.

La Figura 14B es una vista en sección transversal de la segunda modalidad del anillo desviador de corriente ensamblado .

La Figura 15A es una vista en perspectiva de una tercera modalidad del anillo desviador de corriente.

La Figura 15B es una vista en sección transversal, axial, de la tercera modalidad del anillo desviador de corriente .

La Figura 15C es una vista en perspectiva de una modalidad de un montaje conductor que puede ser utilizado con ciertas modalidades del anillo desviador de corriente.

La Figura 16A es una vista en perspectiva de una cuarta modalidad del anillo desviador de corriente.

La Figura 16B es una vista en despiece, en perspectiva, de la cuarta modalidad del anillo desviador de corriente.

La Figura 16C es una vista en sección transversal, axial, de la cuarta modalidad del anillo desviador de corriente .

La Figura 16D es una vista frontal de una cuarta modalidad del anillo desviador de corriente.

La Figura 17A es una vista en perspectiva de una quinta modalidad del anillo desviador de corriente que tiene un diseño dividido.

La Figura 17B es una vista en despiece, en perspectiva, de la quinta modalidad del anillo desviador de corriente.

La Figura 17C es una vista en sección transversal, axial, de la quinta modalidad del anillo desviador de corriente.

La Figura 17D es una vista en sección transversal, detallada, de la quinta modalidad del anillo desviador de corriente.

La Figura 18A es una vista en perspectiva de una modalidad de un anillo desviador de corriente adaptable.

La Figura 18B es una vista en sección transversal, axial, de una modalidad de un anillo desviador de corriente adaptable .

LISTADO DE ELEMENTOS Descripción Detallada de la Invención Antes de que se expliquen con detalle las diversas modalidades de la presente invención, se debe entender que la invención no está limitada en su aplicación a los detalles de construcción y los arreglos de componentes descritos en la siguiente descripción o ilustrados en las figuras. La invención es susceptible a otras modalidades y de ser practicada y de ser llevada a cabo de diversas formas. También, se debe entender que la fraseología y la terminología utilizadas en la presente con referencia al dispositivo o a la orientación de los elementos (tales como, por ejemplo, términos como "frontal", "posterior", "arriba", "abajo", "superior", "inferior", y similares) son únicamente utilizados para simplificar la descripción de la presente invención, y no solo indican o implican que el dispositivo o elemento referido deba tener una orientación particular. Además, los términos tales como "primero", "segundo", y "tercero" son utilizados en la presente y en las reivindicaciones anexas para fines de descripción y no se pretende que indiquen o que impliquen importancia o significancia relativas. Adicionalmente , los términos CDR 40, CDR radial 80, CDR de anillo múltiples 100, y CDR adaptable 160 pueden ser utilizados intercambiablemente cuando se hace referencia a las generalidades de la configuración con un aislador de cojinete 10, los métodos y/o los materiales de construcción, y/u otras características generales.

Una modalidad de un alojamiento 16 del equipo con el cual el CDR® 40 puede ser utilizado es mostrado en la Figura 1. El CDR 40 puede ser ajustado a presión dentro de una abertura en el alojamiento 16 del equipo, o puede ser asegurado al exterior del alojamiento 16 del equipo utilizando cintas 70 y sujetadores 72 como se describe con detalle más adelante y como se muestra en la Figura 1. El CDR 40 puede también ser asegurado a un alojamiento 12 del equipo por medio de otras estructuras y/o métodos, tales como adhesión química, soldadura, remaches, o cualquier otra estructura y/o método adecuado para la aplicación particular. El CDR 40 puede ser también configurado para ser acoplado con un aislador de cojinete 10, o integralmente formado con un aislador de cojinete 10, como se describe con detalle más adelante .

La Figura 2 ilustra una vista en perspectiva de una modalidad de un aislador de cojinete 10 configurado para descargar impulsos eléctricos desde el eje 14 a través del alojamiento 16 del equipo. El aislador de cojinete 10 como se muestra en la Figura 2 puede ser montado a un eje giratorio 14 sobre uno o ambos lados del alojamiento 16 del equipo. El aislador de cojinete 10 puede ser montado sobre pestaña, ajustado a presión (como se muestra en la Figura 2), o acoplado al alojamiento 16 del equipo utilizando cualquier otro método y/o estructura adecuados para la aplicación particular, como se describió anteriormente para el CDR 40. En algunas modalidades, los tornillos de ajuste (no mostrados) u otras estructuras y/o métodos pueden ser utilizados para montar ya sea el estator 20 al alojamiento 16 del equipo o el rotor 30 al eje 14. En otra modalidad más no descrita en la presente, el eje 14 está estacionario y el alojamiento 16 del equipo u otra estructura a la cual se monta el aislador de cojinete 10 puede girar.

PRIMERA MODALIDAD DE UN CDR DE UNA SOLA PIEZA Y EL AISLADOR DE COJINETE En otra modalidad más, el CDR 40 y/o el aislador de cojinete 10 puede ser montado tal que ya sea el CDR 40 y/o el aislador de cojinete 10 se dejan flotar en una o más direcciones. Por ejemplo, en una modalidad, una porción del aislador de cojinete 10 es colocada en un alojamiento. El alojamiento está diseñado como dos placas opuestas con aberturas principales en éstas, a través de cuyas aberturas principales pasa el eje 14. El interior del alojamiento está diseñado tal que el aislador de cojinete 10 y/o el CDR 40 es colocado dentro de un hueco en forma de círculo truncado (es decir, en forma de pildora) sobre el interior del alojamiento. Los puntos de contacto entre el aislador de cojinete 10 y/o el CDR 40 y el alojamiento pueden ser formados con una sustancia de baja fricción, tal como Teflon®, adherido a éste.

Una vista en sección transversal más detallada de una modalidad de un aislador de cojinete 10 con el cual puede ser utilizado el CDR 40 se muestra en la Figura 3. El aislador de cojinete 10 mostrado en las Figuras 2 y 3 incluye un estator 20 y un rotor 30, y es comúnmente denominado como un sello de laberinto. En general, los sellos de laberinto son bien conocidos por aquellos expertos en la técnica e incluyen aquellos descritos en las Patentes de los Estados Unidos Nos. 7,396,017; 7,090,403; 6,419,233; 6,234,489; 6,182,972; y 5,951,020; y en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos Publicación No. 2007/0138748, todas las cuales se incorporan por referencia en la presente en sus totalidades .

El estator 20 puede estar en general comprendido de un cuerpo principal 22 de estator y diversas proyecciones axiales y/o radiales que se extienden desde éste y/o diversas muescas axiales y/o radiales configuradas en éste, que se describen con más detalle más adelante. En la modalidad mostrada en las Figuras 2 y 3, el estator 20 es fijamente montado a un alojamiento 16 del equipo con un anillo tórico 18 que forma un sello entre éstos.

El rotor 30 puede estar en general comprendido de un cuerpo principal 32 de rotor y diversas proyecciones axiales y/o radiales que se extienden desde éste y/o diversas muescas axiales y/o radiales configuradas en éste, que se describen con más detalle más adelante. En la modalidad mostrada, una proyección axial 26 de estator coopera con una muesca axial 39 de rotor, y una proyección axial 36 de rotor coopera con una muesca axial 29 de estator, para formar un pasaje de laberinto entre la porción interna del aislador de cojinete 10 y el ambiente externo. El rotor 30 puede ser fijamente montado a un eje 14 y rotatable con éste. Un anillo tórico 18 puede ser utilizado para formar un sello entre éstos. Un miembro de selladura 17 puede ser colocado entre el estator 20 y rotor 30 sobre una interfaz interna entre éstos, para ayudar a prevenir que los contaminantes entren al interior del aislador de cojinete 10 desde el ambiente externo, al tiempo que ayuda simultáneamente en la retención de los lubricantes en el interior del aislador de cojinete 10.

En la modalidad del aislador de cojinete 10 mostrada en las Figuras 2 y 3, una proyección radial 28 de estator proporciona una muesca exterior en el estator 20 para la recolección de contaminantes. Un primer espacio vacío de interfaz axial 34a puede ser formado entre la superficie radialmente exterior de una proyección radial 28 de estator y la superficie radial 28 interior de una proyección radial 38 de rotor. Un primer espacio vacío de interfaz radial 34b puede ser formado en la superficie axialmente exterior de una proyección axial 26 de estator y la superficie axialmente interior de una muestra axial 39 de rotor. Una proyección axial 36 de rotor formada con una proyección radial 38 del rotor pueden ser configuradas para caber dentro de una muesca axial 29 de estator para proporcionar otro espacio vacío de interfaz axial entre el estator 20 y el rotor 30.

En la modalidad de un aislador 10 de cojinete descrito en la presente, una proyección radial 38 del rotor (adyacente a la superficie exterior axial 33 del rotor) se extiende radialmente más allá del diámetro mayor de la proyección axial 26 del estator. Esto permite que el rotor 30 abarque la proyección axial 26 del estator. Como se describe completamente en la Patente de los Estados Unidos No. 6,419,233, la cual es incorporada por referencia en la presente en su totalidad, esta extensión radial es una característica de diseño clave del aislador de cojinete 10 mostrado en la presente. La orientación axial del primer espacio vacío de interfaz axial 34a controla la entrada de contaminantes hacia el aislador de cojinete 10. La reducción o la eliminación de los contaminantes mejora la longevidad y el desempeño del aislador de cojinete 10, de cojinete 12, y del o de los segmentos conductores 46. La abertura del primer espacio vacío de interfaz axial 34a está de cara hacia atrás, hacia el alojamiento 16 del equipo y lejos de la corriente de contaminantes. La corriente de contaminantes o de refrigerante normalmente será dirigida a lo largo del eje del eje 14 y hacia el alojamiento 16 del equipo.

Para facilitar la descarga de la energía eléctrica sobre o adyacente al eje 14, el aislador de cojinete 10 puede incluir al menos un segmento conductor 46 colocado dentro del estator 20. El estator 20 puede ser configurado con una cámara de retención del segmento conductor adyacente al cojinete 12, en cuya cámara de retención del segmento conductor, el segmento conductor 46 puede ser colocado y asegurado tal que el segmento conductor 46 está en contacto con el eje 14. Conforme se acumulan las cargas eléctricas sobre el eje 14, el segmento conductor 46 sirve para disipar esas cargas a través del aislador de cojinete 10 y hacia el alojamiento 16 del equipo. El tamaño y la configuración específicos de la cámara de retención del segmento conductor dependerá de la aplicación del aislador de cojinete 10 y del tipo y el tamaño de cada segmento conductor 46. En consecuencia, el tamaño y la configuración del canal anular del segmento conductor no es de ninguna manera limitante.

La configuración de la cámara de retención del segmento conductor como un canal anular no es preferida. Esta configuración da como resultado dificultades relacionadas a, entre otras cosas, el funcionamiento y la fabricación. Una configuración preferida de la cámara de retención del segmento conductor es un canal radial 52, tal como aquellos descritos para la modalidad del CDR 40 mostrada en las Figuras 7A-14A-14B, o como se describe para el CDR 80 radial, mostrado en las Figuras 15A-15C.

En la modalidad descrita en la presente, el aislador de cojinete 10 es formado con una muesca receptora 24. La muesca receptora 24 puede ser conformada sobre el lado interno del aislador de cojinete 10 adyacente al eje 14, como se muestran mejor en la Figura 3. En general, la muesca receptora 24 facilita la colocación de un CDR 40 dentro del aislador de cojinete 10. No obstante, otras estructuras pueden ser colocadas dentro de la muesca receptora 24 dependiendo de la aplicación específica del aislador de cojinete 10.

Como se muestra y se describe, el aislador de cojinete 10 en las Figuras 2 y 3 incluye una pluralidad de pasajes de interfaz radial y axial entre el estator 20 y el rotor 30, que resultan de la cooperación de las proyecciones 26, 28 del estator con las muescas 39 del rotor y la cooperación de las proyecciones del rotor 36, 38 con las muescas de estator 29. Un número infinito de configuraciones y/u orientaciones de las diversas proyecciones y muescas existen, y por lo tanto la configuración y/u orientación de las diversas proyecciones y muescas en el estator 20 y/o el rotor 30 no son de ninguna manera limitantes. El aislador de cojinete 10 como se describe en la presente puede ser utilizado con cualquier configuración de estator 20 y/o rotor 30, en donde el estator 20 puede ser configurado con una cámara de retención del segmento conductor para retener al menos un segmento conductor 46 en ésta, o una muesca receptora 24 como se describe con detalle más adelante.

Una primera modalidad de un anillo desviador de corriente (CDR, por sus siglas en inglés) 40 se muestra en perspectiva en la Figura 4, y la Figura 5 proporciona una vista axial del mismo. El CDR 40 puede ser utilizado con cualquier equipo rotatorio que tenga una tendencia a acumular una carga eléctrica sobre una porción del mismo, tales como los motores eléctricos, las cajas de engranajes, cojinetes, o cualquier otro de tales equipos. La primera modalidad del CDR 40 está diseñada para ser colocada entre un alojamiento 16 del equipo y un eje 14 que sobresale del alojamiento 16 del equipo y rotable con respecto al mismo.

En general, el CDR 40 está comprendido de un cuerpo 41 de CDR, el cual puede ser fijamente montado al alojamiento 16 del equipo. En la primera modalidad, una primera pared 43 y una segunda pared 44 se extienden desde el cuerpo 41 del CDR, y definen un canal anular 42. Al menos un segmento conductor 46 es fijamente retenido en el canal anular 42 de modo que el segmento conductor 46 está en contacto con el eje 14 para crear así una trayectoria de baja impedancia desde el eje 14 hacia el alojamiento 16 del equipo.

Una vista en sección transversal de la primera modalidad del CDR 40 se muestra en la Figura 6. Como se muestra en la Figura 6, el espesor axial de la primera pared 43 es menor que la segunda pared 44. En la primera modalidad, el segmento conductor 46 es retenido dentro del canal anular 42 primeramente por el posicionamiento del segmento conductor 46 dentro del canal anular 42 y luego deformando la primera pared 43 para reducir el espacio libre entre los extremos distales de la primera y segunda paredes 43, 44. La deformación de la primera pared 43 de esta manera retiene el segmento conductor 46 dentro del canal anular 42. Dependiendo del material utilizado para construir el segmento conductor 46, la deformación de la primera pared 43 puede comprimir una porción del segmento conductor 46 para asegurar adicionalmente la posición del segmento conductor 46 con respecto al eje 14.

Una vista detallada de la superficie exterior radial 45 del CDR se muestra en la Figura 6. La superficie radial exterior 45 del CDR puede ser configurada con un ligero ángulo en la dimensión axial, de modo que el CDR 40 puede ser ajustado a presión dentro del alojamiento 16 del equipo. En la primera modalidad, el ángulo es un grado, pero puede ser mayor o menor en otras modalidades no descritas en la presente. También, en la primera modalidad, la primera pared 43 es colocada adyacente al cojinete 12, cuando el CDR 40 es instalado en un alojamiento 16 del equipo. Sin embargo, en otras modalidades no mostradas en la presente, la segunda pared 44 puede ser colocada adyacente al cojinete 12 cuando el CDR 40 es instalado en un alojamiento 16 del equipo, en cuyo caso el ángulo de la superficie exterior radial 45 del CDR podría ser opuesto a aquel mostrado en la Figura 6. Las dimensiones/orientación óptimas del cuerpo 41 del CDR, el canal anular 42, la primera pared 43, la segunda pared 44, y la superficie exterior radial 45 del CDR, variarán dependiendo de la aplicación específica del CDR 40 y por lo tanto no son de ninguna manera limitantes para el alcance del CDR 40.

Como fue cierto para el aislador de cojinete 10, un CDR 40 con una cámara de retención del segmento conductor configurada como un canal anular, no es preferida. Las consideraciones de funcionamiento y fabricación están entre las razones por la que tal configuración no es preferida. En vez de esto, las otras modalidades del CDR descritas en la presente, las cuales no tienen un canal anular 42 y las dificultades anexas, son preferidas.

En otras modalidades del CDR 40, descritas más adelante, el CDR 40 es montado al alojamiento 16 del equipo utilizando aberturas de montaje 54, las cintas 70 y los sujetadores 72 diseñados ya sea en el CDR 40 o en el alojamiento 16 del equipo. El CDR 40 puede ser montado al alojamiento 16 del equipo mediante cualquier método utilizando cualquier estructura adecuada para la aplicación particular sin apartarse del espíritu y alcance del CDR 40.

En la modalidad del CDR 40 mostrado en las Figuras 4 y 5, tres segmentos conductores 46 están colocados dentro del canal anular 42. El número óptimo de segmentos conductores 46 y el tamaño y/o la forma de cada segmento conductor 46 variarán dependiendo de la aplicación del CDR 40, y por lo tanto no es de ninguna manera limitante. La longitud total óptima de todos los segmentos conductores 46 y el área superficial total de los segmentos conductores 46 que están en contacto con el eje 14, variarán de una aplicación a la siguiente, y por lo tanto no es de ninguna manera limitante para el alcance del CDR 40 o de un aislador de cojinete 10 configurado con segmentos conductores 46 (tal como el aislador de co inete mostrado en las Figuras 2 y 3) .

En la modalidad mostrada en las Figuras 4-6, el CDR 40 puede ser de tamaño adecuado para ser acoplado con un aislador de cojinete 10 que tiene una muesca receptora 24, tal como el aislador de cojinete 40 mostrado en las Figuras 2 y 3. Como se describe anteriormente, las Figuras 2 y 3 muestran una modalidad de un aislador de cojinete 10 diseñado para acoplarse a un CDR 40. La muesca receptora 24 puede ser formada como un hueco en el estator 20 que es de tamaño adecuado y conformado para aceptar un CDR 40 similar a aquel mostrado en las Figuras 4-6, u otras modalidades del CDR 40 descritas en la presente. El CDR 40 puede ser ajustado a presión dentro de la muesca receptora 24 o puede ser fijado al estator 20 mediante cualquier otro método o estructura que sea operable para montar fijamente el CDR 40 al estator 20, incluyendo pero no limitados a tornillos, soldadura, etc. Cuando el CDR 40 es adecuadamente acoplado con la muesca receptora 24 en el estator 20, la superficie exterior radial 45 del CDR topa y hace contacto con la superficie interna de la muesca receptora 24.

En cualquiera de las modalidades del CDR 40 o el aislador de cojinete 10 que emplean segmentos conductores 46, el segmento conductor 46 puede ser construido de carbono, el cual es conductor y naturalmente lubricante. En una modalidad, el segmento conductor 46 está construido de una malla de carbono fabricada por Chesterton y designada 477-1.

En otras modalidades el segmento conductor 46 no tiene recubrimiento sobre el exterior de la malla de carbono. Cuando la malla o los materiales tejidos son utilizados para construir los segmentos conductores 46, frecuentemente la superficie del segmento conductor 46 que hace contacto con el eje 14 se deshilacha o se vuelve no uniforme, la cual puede ser una cualidad deseable para reducir la fricción rotacional en ciertas aplicaciones. Poco después de que el eje 14 ha estado girando con respecto a los segmentos conductores 46, ciertas modalidades de los segmentos conductores 46 se desgastarán y serán sometidas a abrasión desde la superficie del eje 14, de modo que la fricción entre los segmentos conductores 46 y el eje 14 es reducida al mínimo. Los segmentos conductores 46 pueden ser fibrosos, sólidos o de otro material, sin limitación.

En general, es deseable asegurar que la impedancia proveniente del eje 14 hacia el alojamiento 16 del equipo esté en el intervalo de 0.2 a 10 ohmios para asegurar que las cargas eléctricas que se han acumulado sobre el eje 14 sean descargadas a través del alojamiento 16 del equipo y hacia la base del motor (no mostrado) en vez de a través del o de los cojinetes 12. La impedancia proveniente del eje 14 hacia el alojamiento 16 del equipo puede ser disminuida al asegurar el ajuste entre el aislador de cojinete 10 y el alojamiento 16 del equipo, el aislador de cojinete 10 y el CDR 40, y/o el CDR 40 y el alojamiento 16 del equipo tiene una tolerancia muy pequeña. En consecuencia, entre más pequeño sea el espacio vacío entre el aislador de cojinete 10 y el alojamiento 16 del cojinete, el aislador de cojinete 10 y el CDR 40 y/o el CDR 40 y el alojamiento del equipo 16, menor es la impedancia proveniente del eje 14 hacia el alojamiento 16 del equipo.

En otras modalidades no descritas en la presente, los filamentos conductores (no mostrados) pueden ser fijados ya sea al CDR 40 o al aislador de cojinete 10, o incrustados en los segmentos conductores 46 fijados ya sea al CDR 40 o al aislador de cojinete 10. Tales filamentos pueden ser construidos de aluminio, cobre, oro, carbono, polímeros conductores, elastómeros conductores o cualquier otro material conductor que posea la conductividad apropiada para la aplicación específica. Cualquier material que sea suficientemente lubricante y con impedancia su icientemente baja, puede ser utilizado para el o los segmentos conductores 46 en el CDR 40 y/o el aislador de cojinete 10.

En otra modalidad más del CDR 40, no descrita en la presente, el CRD 40 es fijado al eje 14 y gira con éste. La primera y segunda paredes 43, 44 del CDR 40 se extienden desde el eje 14, y el cuerpo principal 41 del CDR está adyacente al eje 14. La fuerza centrífuga de la rotación del eje 14 provoca que los segmentos conductores 46 y/o los filamentos conductores se expandan radialmente conforme gira el eje 14. Esta expansión permite que los segmentos conductores 46 y/o los filamentos hagan contacto con el alojamiento 16 del equipo incluso si la grasa u otros contaminantes y/o lubricantes (los cuales incrementan la impedancia y por lo tanto disminuyen la habilidad del CDR 40 para disipar las cargas eléctricas desde el eje 14 hacia el alojamiento 16 del equipo) se han recolectado en un área entre el CDR 40 y el alojamiento 16 del equipo.

En otra modalidad más no descrita en la presente, un manguito conductor (no mostrado) puede ser colocado sobre el eje 14. Esta modalidad es especialmente útil para un eje 14 que tiene una superficie desgastada o no uniforme que podría de otro modo conducir a desgaste excesivo de los segmentos conductores 46. El manguito conductor (no mostrado) puede ser construido de cualquier material eléctricamente conductor que sea adecuado para la aplicación particular, y el manguito conductor (no mostrado) puede también ser diseñado con una superficie exterior radial lisa. El manguito conductor (no mostrado) podría entonces servir para conducir las cargas eléctricas desde el eje 14 hacia los segmentos conductores 46 ya sea en el CDR 40 o en un aislador de cojinete 10. Otra modalidad más que puede ser especialmente útil para el uso con los ejes 14 que tienen superficies exteriores desgastadas o no uniformes, es una modalidad en donde los filamentos conductores o alambres son insertados dentro de los segmentos conductores 46. Estos filamentos conductores o alambres conductores pueden ser de sacrificio y rellenar las depresiones u otras asperezas de la superficie del eje 14.

En otra modalidad más no descrita en la presente, los tornillos conductores (no mostrados) elaborados de materiales conductores adecuados pueden ser insertados dentro de los segmentos conductores 46. Además, los cilindros conductores sólidos cargados por resorte pueden ser colocados dentro del CDR 40 y/o el aislador de cojinete 10 en la dirección radial para hacer contacto con la superficie exterior radial del eje 14.

Aunque es elegante en su diseño, el CDR 40 mostrado en las Figuras 4-6 no es la modalidad preferida del CDR 40, como se mencionó previamente. Entre otras consideraciones, el funcionamiento y las dificultades de fabricación con este diseño dictan que otras modalidades del CDR 40 son más deseables. Particularmente, el CDR 40 de dos piezas mostrado en las Figuras 7A-14a14B- y descrito con detalle más adelante y el CDR radial 80 mostrado en las Figuras 15A, 15B, dan como resultado que estas dos modalidades sean superiores a aquella mostrada en las Figuras 4-6.

MODALIDAD ILUSTRATIVA DE UN CDR DE DOS PIEZAS Una segunda modalidad de un CDR 40 es mostrada en las Figuras 7a-14A-14B. En la segunda modalidad del CDR 40, el CDR es formado a partir del acoplamiento de un cuerpo interno 50 con un cuerpo externo 60, que son mostrados desacoplados pero en relación uno al otro en la Figura 7. El cuerpo interno 50 y el cuerpo externo 60 en la segunda modalidad del CDR 40 se acoplan uno con el otro en un ajuste tipo interferencia, a presión, el cual se describe más adelante con detalle.

Una vista en perspectiva de un cuerpo interno 50, que puede ser en general en forma de anillo, se muestra en la Figura 9. El cuerpo interno 50 puede incluir al menos un canal radial 52 diseñado en una cara exterior del cuerpo interno 50, el cual incluye una abertura principal 58, a través de la cual puede ser colocado un eje 14. En la modalidad descrita en la Figura 9 incluye tres canales radiales 52, pero otras modalidades pueden tener un número mayor o menor de canales radiales 52, y por lo tanto, el número de canales radiales de ninguna manera limita el alcance del CDR 40. Cada canal radial 52 puede ser formado con un trinquete 52a en éste para asegurar de manera más adecuada ciertos tipos de segmentos conductores 46. Se contempla que un trinquete 52a será más ventajoso con los segmentos conductores 46 elaborados de una material deformable o semideformable (como se describe en la Figura 14B) , pero un trinquete 52a puede ser utilizado con los segmentos conductores 46 construidos de materiales que tienen diferentes propiedades mecánicas. Los canales radiales 52 como se muestran están configurados para abrirse hacia un eje 14 colocado en la abertura principal 58. El cuerpo interno 50 puede ser formado con un reborde 56 sobre la superficie exterior radial del mismo. El reborde 56 puede ser configurado para acoplarse a la muesca anular 64 formada sobre el cuerpo externo 60 como se describe con detalle más adelante .

El cuerpo interno 50 puede ser formado con una o más aberturas de montaje 54 en éste. La modalidad mostrada en las Figuras 8A-8B a 11 es formada con tres aberturas de montaje 54. Las aberturas de montaje 54 pueden ser utilizadas para asegurar el CDR 40 a un alojamiento de equipo 16 u otra estructura como se muestra en la Figura 1. Una cinta 70 o abrazadera puede ser asegurada al CDR 40 utilizando un sujetador 72, tal como un tornillo o remache, acoplado con una abertura de montaje 54, como se muestra en las Figuras 1 y 8B. La presencia o la ausencia de las aberturas de montaje 54 dependerán en gran medida del método de montaje del CDR 40. Por ejemplo, en la modalidad mostrada en las Figuras 14A y 14B, el cuerpo interno 50 no incluye aberturas de montaje 54. Se contempla que tales modalidades serán óptimas para el uso dentro de un aislador de cojinete 10 y/o un CRD 40 que será ajustado a presión dentro de un alojamiento 16 del equipo u otra estructura.

Una vista en perspectiva de un cuerpo externo 60, el cual también puede ser en general en forma de anillo, se muestra en la Figura 12. El cuerpo externo 60 puede ser formado con una base 62 que tiene una muesca anular 64 formada sobre la superficie interna radial del mismo. La muesca anular 64 puede ser definida por un primer hombro anular 64a y un segundo hombro anular 65b. Una proyección radial 66 puede extenderse radialmente hacia adentro desde la base 62 adyacente ya sea al primero y/o al segundo hombros 65a, 65b. En la modalidad descrita, la proyección radial 66 está colocada adyacente al primer hombro anular 65a e incluye una abertura principal 68 en éste, a través de la cual puede ser colocado un eje 14.

La muesca anular 64 puede ser configurada tal que el reborde 56 formado en el cuerpo interno 50 se acopla con la muesca anular 64 para fijar sustancialmente la posición axial del cuerpo interno 50 con respecto al cuerpo externo 60. Como se muestra en las Figuras 10B y 14B, el reborde 56 puede ser inclinado o ahusado de modo que después de la inserción forzada del cuerpo interno 50 en el cuerpo externo 60, el reborde 56 se desliza más allá del segundo hombro anular 65b y dentro de la muesca anular 64 para asegurar axialmente el cuerpo interno 50 y el cuerpo externo 60. El acoplamiento entre el reborde 56 y la muesca anular 64 después de esto resiste la separación o la disociación de los cuerpos interno y externo 50, 60. En otras modalidades no mostradas en la presente, el reborde 56 no está limitado a una configuración ahusada. El reborde 56 y la base 62 pueden ser también configurados de modo que es creado un ajuste de interferencia después del acoplamiento, para resistir la separación o la disociación de los cuerpos interno y externo 50, 60.

Como se muestra en las Figuras 14A y 14B, el cuerpo interno 50 y el cuerpo externo 60 pueden ser configurados de modo que la periferia interior de la proyección radial 66 tiene el mismo diámetro que la periferia interior del cuerpo interno 50, de modo que los cuerpos interno y externo 50, 60 tienen el mismo espacio libre desde el eje 14 cuando se instalan. Se contempla que en la mayoría de las aplicaciones el CDR 40 será instalado de modo que la superficie mostrada en la Figura 14A es axialmente exterior al alojamiento 16 del equipo o a otra estructura. Sin embargo, si el CDR 40 es acoplado con el aislado de cojinete 10, el CDR 40 puede ser orientado tal que la superficie mostrada en la Figura 14A está de frente hacia el interior del alojamiento 16 del equipo u otra estructura a la cual se monta el aislador de cojinete 10.

Como se muestra en la Figura 11, los segmentos conductores 46 pueden ser colocados en cada canal radial 52.

Se contempla que los canales radiales 52 serán diseñados en la superficie axial del cuerpo interno 50 que está colocado adyacente a la proyección radial 66 del cuerpo externo 60 cuando el CDR 40 es ensamblado, como se muestra en las Figuras 14A y 14B. Esta orientación asegura la posición axial de los segmentos conductores 46. Como se mencionó previamente, un CDR 40 que emplea los canales radiales 52 para la retención de los segmentos conductores 52 es preferido en comparación a un CDR 40 que tiene un canal anular 42. Típicamente, pero dependiendo de los materiales de construcción, los segmentos conductores 46 son de tamaño adecuado para extenderse más allá del diámetro menor del cuerpo interno 50 dentro de la abertura principal 58 para hacer contacto con el eje 14. Los canales radiales 52 son de tamaño adecuado para no intersectar la periferia externa del cuerpo interno 50. Esto previene que el segmento conductor 46 haga contacto con la muesca anular 64 del cuerpo externo 60.

El aislador de cojinete 10 y el CDR 40 pueden ser construidos de cualquier metal maquinable, tal como acero inoxidable, bronce, aluminio, oro, cobre y combinaciones de los mismos, u otro material que tenga baja impedancia. El CDR 40 o el aislador de cojinete 10 pueden ser montados sobre pestaña, ajustados a presión, o acoplados al alojamiento 16 del equipo por cualquier otra estructura o método, tal como a través de una pluralidad de cintas o bandas 70 y sujetadores 72.

En ciertas aplicaciones, el funcionamiento del aislador de cojinete 10 puede ser mejorado por la eliminación de los anillos tóricos 18 y sus muescas de compañía conformadas en el estator 20 y el rotor 30, como se muestra en las Figuras 2 y 3. La naturaleza de alta impedancia del material utilizado para construir el anillo tórico 18 (tal como caucho y/o silicona) pueden impedir la conductividad entre el aislador de cojinete 10 y el alojamiento 16 del equipo, con el cual se disminuye el funcionamiento de disipación de carga eléctrica total del aislador de cojinete 10. No obstante, si los anillos tóricos 18 pueden ser construidos de un material de baja impedancia, éstos pueden ser incluidos en cualquier aplicación del CDR 40 y/o del aislador de cojinete 10. Las dimensiones/orientación óptimas del CDR 40, el cuerpo interno 50, el cuerpo externo 60, y las diversas características de los mismos variarán dependiendo de la aplicación específica del CDR 40 y por lo tanto no son de ninguna manera limitantes del alcance del CDR 40.

SEGUNDA MODALIDAD DE UN CDR DE UNA SOLA PIEZA Un CDR radial 80 es otra modalidad más de un CDR 40, el cual se muestra en las Figuras 15A, 15B como una estructura en forma de anillo que tiene una abertura principal 88 en el centro de la misma. Como con otras modalidades del CDR 40 descrito en la presente, el CDR 40 puede ser montado al equipo rotacional a través de cualquier estructura y/o método sin limitación. La modalidad del CDR radial 80 mostrado en las Figuras 15A y 15B incluye tres cintas 70 fijadas al CDR radial 80 vía los sujetadores 72. Otros sujetadores 72 pueden ser utilizados para asegurar las cintas 70 al equipo rotacional, con lo cual se asegura el CDR radial 80 al equipo rotacional. En otras modalidades del CDR radial 80, la superficie exterior radial 85a del CDR radial 80 es ajustada a presión dentro del alojamiento 16 del equipo rotacional. No obstante, el método de montaje para el CDR radial no es de ninguna manera limitante de su alcance.

La modalidad del CDR radial 80 mostrado en la presente, incluye tres canales radiales 82 que se extienden desde la superficie exterior radial 85a hacia la superficie interior radial 85b. Cada canal radial 82 puede incluir un anaquel de canal radial 83, el cual se muestra mejor en la Figura 15B. En la modalidad descrita, el anaquel de canal radial 83 está localizado adyacente a la superficie interior radial 85B del CDR radial 80.

Un montaje conductor 86 puede ser configurado para caber de manera segura dentro del canal radial 82. Una modalidad de un montaje conductor 86 se muestra detalladamente en la Figura 15C. El montaje conductor 86 puede comprender una pieza de unión 86a que está principalmente localizada dentro del canal radial 82 y una porción de contacto 86b que se extiende radialmente hacia adentro desde el canal radial 82. La pieza de unión 86a puede ser formada como cualquier estructura que retenga los elementos del montaje conductor 86, incluyendo pero no limitados a un adhesivo químico, tapa o traba estructural, o combinaciones de los mismos. Otros tipos de montajes conductores 86 pueden ser utilizados con el CDR radial 80 sin limitación .

Los montajes conductores 86 en el CDR radial 80 pueden ser configurados para ser reemplazables. Es decir, una vez que la porción de contacto 86b de un montaje conductor 86 ha sido agotada, o el montaje conductor 86 debe ser de otro modo reemplazado, el usuario puede retirar el montaje conductor 86 del canal radial 82 e insertar un nuevo montaje conductor 86 en éste.

MODALIDADES ILUSTRATIVAS DEL CDR DE ANILOS MÚLTIPLES Una primera modalidad de un CDR 100 de anillos múltiples se muestra en las Figuras 16A-16D. Esta modalidad de un CDR 100 de anillos múltiples es similar al CDR 40 de dos piezas descrito con detalle anteriormente y mostrado en las Figuras 7a-14A-14B. El CDR 100 de anillos múltiples incluye un retenedor 110 con el cual se aseguran al menos dos anillos 120. El retenedor 110 puede ser sustancialmente en forma de anillo con una abertura principal 118 de retenedor en el centro de la misma, cuya abertura principal de retenedor 118 corresponde a cada abertura principal de anillo 128.

El retenedor 110 puede ser formado con una pluralidad de muescas anulares 112a, 112b, 112c, 112d sobre la superficie interior radial de la base 111 del retenedor, para proporcionar superficies de asiento para los diversos anillos 120. La modalidad del CDR 100 de anillos múltiples mostrada en la presente, incluye un total de cuatro anillos 120 y cuatro muescas anulares 112. Sin embargo, otras modalidades pueden ser de un número mayor o menor de anillos 120 y las muescas anulares correspondientes 112 sin limitar el alcance del CDR 100 de anillos múltiples.

Los anillos 120 pueden ser formados con una pluralidad de canales radiales 122 similares a aquellos formados en el cuerpo interno 50 para la modalidad del CDR 40 mostrado en las Figuras 7a-14A-14B. El canal radial 116 es típicamente formado sobre la superficie axial interior 127a del anillo 120. Un segmento conductor 116 puede ser colocado en cada canal radial 122. Además, cada canal radial 122 puede ser formado con un trinquete 122a en éste para retener mejor el segmento conductor 116.

Una pared retenedora 114 puede extenderse radialmente hacia adentro desde la primera muesca anular 112a hacia la abertura principal de retenedor 118, cuya pared retenedora 114 es análoga a la proyección radial 66 del cuerpo externo 60 para la modalidad de CDR 40 mostrada en las Figuras 7-14. En las modalidades descritas en la presente, la pared retenedora 114 está sustancialmente perpendicular a la base 111 del retenedor. La pared retenedora 114 puede servir como un tope para el anillo 120 más interno como se muestra en las Figuras 16C y 16D. La superficie axial interior 127a del anillo 120 más interno puede topar con la pared retenedora 114, con lo cual se comprimen los segmentos conductores 116 colocados en los canales radiales 122 del anillo 120 más interno entre el anillo 120 y la pared retenedora 114. La superficie exterior radial 125 del anillo 120 más interno, puede acoplarse a la primera muesca anular 112a de una manera tal como para asegurar el anillo 120 más interno al retenedor 110 vía un ajuste de interferencia.

La superficie axial interior 127a del anillo 120 inmediatamente exterior al anillo 120 más interno puede topar con la superficie axial exterior 127b del anillo más interno 120, con lo cual se comprimen los segmentos conductores 116 colocados en los canales radiales 112 de este anillo 120 entre este anillo 120 y el anillo más interno 120. La superficie exterior radial de anillo 125 del anillo 120, inmediatamente exterior al anillo más interno 120 puede acoplarse a la segunda muesca anular 112b de una manera tal como para asegurar este anillo 120 al retenedor vía un ajuste de interferencia. Esto es mostrado con detalle en las Figuras 16C y 16D. El arreglo puede continuar con todos los anillos 120 acoplados con el retenedor 110.

El anillo más externo 120 puede ser configurado con un reborde 162 sobre la superficie exterior radial de anillo 125. Este reborde 162 puede estar angulado hacia arriba desde la superficie axial interior 127a hacia la superficie axial exterior 127b, tal que el reborde 126 se acopla a una muesca de ajuste a presión 113 que puede ser formada en la muesca anular más externa 112 (la cual es la cuarta muesca anular 112d en la modalidad mostrada en la presente) . En consecuencia, el anillo más externo 120 puede ser asegurado al retenedor 110, con lo cual se aseguran todos los otros anillos 120, a través del acoplamiento del reborde 126 con la muesca de ajuste a presión 113. Esto es análogo al acoplamiento del cuerpo interno 50 con el cuerpo externo 60 vía el reborde 56 y la muesca anular 64, respectivamente localizada sobre el cuerpo interno 50 y el cuerpo externo 60 para el COR 40 mostrado en las Figuras 7a-14A-14B.

En una modalidad dividida de un CDR 100 de anillos múltiples, los anillos 120 pueden ser asegurados al retenedor 110 utilizando sujetadores, tales como los sujetadores, como se muestran en las Figuras 17A-17D. Los anillos 120 en esta modalidad pueden estar comprendidos de dos segmentos de anillo 130, y el retenedor 110 puede ser formado como dos piezas separadas. La interacción entre los segmentos de anillo divididos 130 más internos y el retenedor 110, es análoga a aquella descrita anteriormente para la primera modalidad del CDR 100 de anillos múltiples. Además, la interacción entre los segmentos de anillo dividido 130, adyacentes y la retención correspondiente de los segmentos conductores 116 para el CDR 100 de anillos múltiples, dividido, es análoga a aquella descrita para la primera modalidad del CDR 100 de anillos múltiples. Para retener los segmentos de anillo divididos 130, un ajuste de interferencia entre la superficie exterior radial de anillos 125 y las muescas anulares individuales 112a, 112b, 112c, 112d en conjunto con una musca de ajuste a presión 113 en la muesca anular más externa 112 y un reborde 126 en el anillo más externo 120. El mecanismo de aseguramiento por ajuste de interferencia puede ser empleado solo o en combinación con una pluralidad de sujetadores 72, o la pluralidad de sujetadores 72 puede ser empleada únicamente como un mecanismo de aseguramiento. Si se utilizan los aseguradores 72, los segmentos de anillo 130 pueden ser formados con aberturas 132 para recibir los sujetadores 72.

Un anillo de respaldo 140 puede ser utilizado con ciertas modalidades del CDR 40, 80, 100 como se muestra en las Figuras 17A-17D. El anillo de respaldo 140 puede ser también formado de dos piezas distintas, cuyas piezas pueden ser aseguradas una con la otra a través de una pluralidad de receptores de espiga de alineamiento 142, correspondientes, orificios 143 de sujetador, receptores de sujetador 144 y las espigas de alineamiento correspondientes 141 y los sujetadores 72. En la modalidad mostrada en la Figura 17B, dos espigas de alineamiento 141 y los receptores de espiga de alineamiento 142 correspondientes son colocados en la unión del anillo de respaldo 140 para alinear apropiadamente las dos piezas. Dos sujetadores 72 pueden ser colocados en orificios de sujetador respectivos 143 de modo que una porción de cada sujetador 72 se acopla con un receptor de sujetador respectivo 144, con lo cual se aseguran las dos piezas del anillo de respaldo 140 una con la otra.

El anillo de respaldo 140 puede ser fabricado de modo que el espacio libre entre las dos piezas es despreciable para prevenir así el ingreso de contaminantes hacia y la salida de lubricantes desde la posición del co inete. Para hacer esto, primeramente un círculo puede ser bisectado a través de su diámetro. Las dos piezas, cuando son unidas, forman una elipse debido al material eliminado durante el corte. En consecuencia, las dos piezas pueden ser maquinadas de modo que conjuntamente éstas forman un círculo perfecto o casi perfecto. Los receptores de espiga de alineamiento 142 y las espigas de alineamiento correspondientes 141 y/o los orificios 143 de sujetador y los sujetadores correspondientes 72 pueden ser utilizados solos o en combinación para asegurar las posiciones relativas de las dos piezas (como se describe anteriormente) durante la maquinación. La estabilidad relativa de las dos piezas es requerida para crear un círculo perfecto o casi perfecto a partir de las dos piezas. En este punto la abertura principal 148 del anillo de respaldo y el canal 145 de anillo tórico pueden ser diseñados en el anillo de respaldo 140 a las especificaciones deseadas. Las aberturas 146 pueden ser diseñadas en el anillo de respaldo 140 por los requerimientos del usuario, de modo que el anillo de respaldo perfectamente o casi perfectamente circular 140 puede ser adecuadamente centrado sobre un eje u otra estructura.

MODALIDAD ILUSTRATIVA DE UN CDR ADAPTABLE Una modalidad de un CDR 160 adaptable se muestra en las Figuras 18A y 18B. El CDR adaptable 160 está diseñado de modo que éste puede ser montado a una amplia variedad de equipos rotacionales con diferentes geometrías. El CDR adaptable puede incluir una pluralidad de canales radiales 162 que se extienden desde la superficie exterior radial 165a hacia la superficie interior radial 165b adyacente a la abertura principal 168. Como los canales radiales 82 en el CDR radial 80, los canales radiales 162 en el CDR adaptable 160 pueden incluir un anaquel de canal radial 163. En consecuencia, un monta e conductor 86 puede ser asegurado en cada canal radial 162.

Se contempla que el usuario perforará y realizará orificios en el exterior del equipo rotacional, tal que un sujetador 72 puede pasar a través de cada una de las ranuras 161 formadas en el CDR adaptable 160. El CDR adaptable 160 puede incluir una pluralidad de huecos 164 para acomodar mejor las diferencias en el exterior de los diversos equipos rotacionales El CDR adaptables 160 puede tener un recorte 166 que sobresale hacia la abertura principal 168 para facilitar la instalación del CDR adaptable 160 sobre un eje u otro obj eto .

El aislador de cojinete 10 y/o el CDR 40 empleados con un alojamiento 16 del equipo crea un sistema concéntrico, estable con el eje giratorio 14 como el punto central. La inserción de un CR 40 dentro del aislador de cojinete 10 tal como aquel mostrado en las Figuras 2 y 3 dentro del alojamiento 16 del equipo forma una relación espacial relativamente fija y estable entre los elementos conductores, con lo cual se mejora la recolección y la conducción de la descarga electrostática proveniente del eje 14 hacia la tierra, a través de los elementos conductores del CDR 40 y el aislador de cojinete 10. Este sistema de selladura a tierra, de motor, mejorado asienta directamente los elementos mayores entre sí, lo cual compensa las imperfecciones en el eje 14 (el cual puede no ser perfectamente redondo) y asegura la variación o el cambio en la distancia desde los segmentos conductores 46 hacia la superficie del eje 14 provocada por las fuerzas externas que actúan sobre el CDR 40 y/o el aislador de coj nete 10, son mínimas. Esto promueve la conducción efectiva de las cargas eléctricas desde el eje 14 hacia el alojamiento 16 del equipo.

Habiendo descrito las modalidades preferidas, otras características del CDR 40, 80, 100, 160 y los aisladores de cojinete 10 descritos, indudablemente ocurrirán para aquellos expertos en la técnica, como lo serán numerosas modificaciones y alteraciones en las modalidades como se ilustran en la presente, todas las cuales pueden ser logradas sin apartarse del espíritu y alcance del CDR 40, 80, 100, 160 y/o del aislador de cojinete 10. Se debe notar que el aislador de cojinete 10 y el CDR 40, 80, 100, 140 no están limitados a las modalidades específicas descritas y detalladas en la presente, sino que se pretende aplicar a todos los aparatos y métodos similares para disipar una carga eléctrica desde un eje 14 hacia un alojamiento 16 del equipo. Las modificaciones y las alteraciones de las modalidades descritas ocurrirán para aquellos expertos en la técnica sin apartarse del espíritu y alcance del aislador de cojinete 10 y del CDR 40, 80, 100, 140.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (15)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un anillo desviador de corriente, radial, caracterizado porque comprende: a. un cuerpo que es sustancialmente en forma de anillo; b. una abertura principal colocada en el centro del cuerpo principal; c. una pluralidad de canales radiales, en donde cada canal radial se extiende desde la superficie exterior radial del cuerpo hacia la superficie, interior radial del cuerpo; d. un anaquel de canal radial, en donde el anaquel de canal radial está colocado en uno de los canales radiales adyacentes a la superficie interior radial del cuerpo principal; y e. un montaje conductor colocado en uno de los canales radiales, en donde una porción de contacto del montaje conductor sobresale desde el canal radial radialmente hacia adentro más allá de la superficie interior radial.

2. El anillo desviador de corriente, radial, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la pluralidad de canales radiales es además definida como cuatro canales radiales .

3. El anillo desviador de corriente, radial, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la pluralidad de canales radiales es además definida como seis canales radiales .

4. El anillo desviador de corriente, radial, de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la pluralidad de canales radiales es además definida por estar igualmente espaciada alrededor del cuerpo.

5. El anillo desviador de corriente, radial, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además una pluralidad de montajes conductores que corresponden a la pluralidad de canales radiales.

6. El anillo desviador de corriente, radial, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque una superficie exterior radial del cuerpo es además definida por estar angulada en la dirección axial, tal que el anillo desviador de corriente radial puede ser presionado de manera segura dentro de una muesca receptora formada en un aislador de cojinete o una abertura formada en un alojamiento de motor .

7. El anillo desviador de corriente, radial, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo comprende además una pluralidad de aberturas de montaje colocadas en una cara axial del mismo, y en donde una pluralidad de sujetadores y cintas acoplan cooperativamente la pluralidad de aberturas de montaje.

8. El anillo desviador de corriente, radial, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el montaje conductor comprende un filamento basado en carbono.

9. El anillo desviador de corriente, radial, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la pluralidad de canales radiales son además definidos por estar axialmente espaciados uno del otro.

10. Un aislador de cojinete, caracterizado porque comprende : a. un estator, el estator comprende: i. un cuerpo principal; ii. una pluralidad de proyecciones que se extienden axialmente y radialmente más allá del cuerpo principal ; iii. un anillo desviador de corriente acoplado con el cuerpo principal, el anillo desviador de corriente tiene una pluralidad de canales radiales, en donde cada canal radial se extiende desde una superficie exterior radial del cuerpo principal hacia una superficie interior radial del anillo desviador de corriente, en donde el anaquel del canal radial es colocado en uno de los canales radiales adyacentes a la superficie interior radial del anillo desviador de corriente, en donde un montaje conductor es colocado en uno de los canales radiales, y en donde una porción de contacto del montaje conductor sobresale desde el canal radial, radialmente hacia adentro más allá de la superficie interior radial ; b. un rotor, el rotor está fijamente montado al eje, el rotor comprende: i. un cuerpo principal; y, ii. una pluralidad de proyecciones que se extienden radial y axialmente más allá del cuerpo principal, en donde la pluralidad de proyecciones del rotor se engranan con la pluralidad de proyecciones del estator para formar un sello de laberinto.

11. Un anillo desviador de corriente, de anillos múltiples, caracterizado porque comprende: a . un retenedor, el retenedor comprende: i . una base de retenedor que se extiende en la dirección axial, en donde la parte exterior de la base de retenedor es definida como una superficie exterior radial del retenedor; ii. una primera muesca anular formada sobre la parte interna de la base de retenedor; iii. una pared de retenedor que se extiende radialmente hacia adentro desde la base del retenedor; y iv. una segunda muesca anular formada sobre la parte interna de la base de retenedor, en donde la primera muesca anular es colocada axialmente entre la pared del retenedor y la segunda muesca anular; b. un primer anillo, el primer anillo comprende: i. un canal radial diseñado en la superficie axial interior del primer anillo, en donde la superficie axial interior del primer anillo topa con la pared del retenedor; ii. una superficie exterior de anillo, radial, que topa con la primera muesca anular; y iii. una superficie axial exterior opuesta a la pared del retenedor; c. un segundo anillo, el segundo anillo comprende : i. un canal radial diseñado en la superficie axial interior del segundo anillo, en donde la superficie axial interior del segundo anillo topa con la superficie axial exterior del primer anillo; ii. una superficie exterior de anillo radial que topa con la segunda muesca anular; y iii. una superficie axial exterior opuesta al primer anillo. d. un segmento conductor, en donde el segmento conductor está colocado en el canal radial del primer anillo.

12. El anillo desviador de corriente, de anillos múltiples, de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el primer anillo es además definido por estar comprendido de dos segmentos de anillo divididos.

13. El anillo desviador de corriente, de anillos múltiples, de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los dos segmentos de anillo divididos comprenden además una abertura formada en éstos, en donde la abertura se extiende de la superficie axial interior hacia la superficie axial exterior.

14. Un método de disipación de una carga eléctrica desde un eje a través de un alojamiento de motor, caracterizado porque comprende: a. fijar un anillo desviador de corriente al alojamiento del motor; b. montar al menos un segmento conductor dentro del anillo desviador de corriente, en donde al menos un segmento conductor está en estrecha proximidad a o en contacto con el eje; c. trasmitir la carga eléctrica desde el eje al menos un segmento conductor,- d. transmitir la carga eléctrica desde al menos un segmento conductor hacia el anillo desviador de corriente; y e. transmitir la carga eléctrica desde el anillo desviador de corriente hacia el alojamiento del motor.

15. Un anillo desviador de corriente, adaptable. caracterizado porque comprende: a. un cuerpo que tiene un recorte formado en éste ; b. una abertura principal colocada adyacente al centro del cuerpo principal, en donde la abertura principal intersecta el cuerpo; c. una pluralidad de canales radiales, en donde cada canal radial se extiende desde una superficie exterior radial del cuerpo hacia una superficie interior radial del cuerpo; d. un anaquel de canal radial, en donde el anaquel de canal radial es colocado en uno de los canales radiales adyacentes a la superficie interior radial del cuerpo principal; y e . un montaje conductor colocado en uno de los canales radiales, en donde una porción de contacto del montaje conductor sobresale desde el canal radialmente hacia adentro más allá de la superficie interior radial.