ES2230390T3 - Sistema de cojinete de gas de un arbol de rotacion rapida con dispositivo de regulacion para desplazar excentricamente un cojinete de gas y procedimiento para hacer funcionar tal sistema de cojinete de gas. - Google Patents
Sistema de cojinete de gas de un arbol de rotacion rapida con dispositivo de regulacion para desplazar excentricamente un cojinete de gas y procedimiento para hacer funcionar tal sistema de cojinete de gas.Info
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Abstract
Sistema de cojinete de gas de un árbol (3) de rotación rápida con una herramienta dispuesta en un extremo, especialmente sistema de cojinete de gas de un arbol (3) de rotación rápida con un espejo poligonal (27) dispuesto en un extremo para un husillo óptico, en el que están presentes cojinetes de gas (2, 8, 9) dispuestos en una carcasa (14) para efectuar un montaje radial a lo largo del árbol y en el que un primer cojinete de gas (9) y un tercer cojinete de gas (8) están dispuestos concéntricamente uno respecto de otro, y un segundo cojinete de gas (2), que se encuentra en el centro entre el primer cojinete de gas (9) y el tercer cojinete de gas (2), está dispuesto en una posición desplazada excéntricamente con respecto a los cojinetes de gas primero y tercero, caracterizado porque está previsto un dispositivo de regulación (1) para efectuar un desplazamiento excéntrico creciente del segundo cojinete de gas (2) al aumentar el número de revoluciones del arbol (3).
Description
Sistema de cojinete de gas de un árbol de
rotación rápida con dispositivo de regulación para desplazar
excéntricamente un cojinete de gas y procedimiento para hacer
funcionar tal sistema de cojinete de gas.
La invención concierne a un sistema de cojinete
de gas de un árbol de rotación rápida con una herramienta dispuesta
en un extremo, con las características del preámbulo de la
reivindicación 1. Asimismo, la invención concierne a un
procedimiento para hacer funcionar un sistema de cojinete de gas de
un árbol de rotación rápida con las características del preámbulo de
la reivindicación 25.
Como estado de la técnica se conoce por el
documento DE 197 25 784 C2 un sistema de cojinete de gas de una
herramienta de rotación rápida, en el que están presentes al menos
tres cojinetes de gas para el montaje radial de un árbol y los
taladros de los cojinetes de gas primero y tercero están dispuestos
concéntricamente uno respecto de otro, mientras que el taladro del
segundo cojinete de gas está desplazado excéntricamente con respecto
a los taladros de los cojinetes de gas primero y tercero.
En el documento DE 198 21 601 C1 (una patente de
adición a DE 197 25 784 C2) se describe también un sistema de
cojinete de gas de un árbol de rotación rápida en el que el valor de
la rigidez radial del cojinete de gas central con respecto a la
carcasa deberá elegirse lo más pequeño posible frente al valor de la
rigidez radial del cojinete de gas primero o tercero con respecto a
la carcasa.
La invención se basa en el problema de ofrecer un
sistema de cojinete de gas de un árbol de rotación rápida con una
herramienta dispuesta en un extremo, que pueda ser adaptado
individualmente a condiciones de funcionamiento determinados.
Asimismo, se pretende ofrecer un procedimiento para hacer funcionar
un sistema de cojinete de gas de esta clase.
Este problema se resuelve para el sistema de
cojinete de gas con las características de la parte caracterizadora
de la reivindicación 1 en unión de las características del
preámbulo. Formas de ejecución ventajosas del sistema de cojinete
de gas se describen en las reivindicaciones subordinadas 2 a 24. El
problema se resuelve para el procedimiento con las características
de la parte caracterizadora de la reivindicación 25. Variantes
ventajosas del procedimiento se describen en las reivindicaciones
subordinadas 26 a 29.
El sistema de cojinete de gas según la invención
posee un dispositivo de regulación para desplazar excéntricamente un
segundo cojinete de gas en función del número de revoluciones del
árbol. Cuando el sistema de cojinete de gas del árbol de rotación
rápida se hace funcionar a números de revoluciones muy altos de
120.000 revoluciones/min o más, el número de revoluciones final del
árbol se encuentra en el dominio de oscilación supercrítico. Por
tanto, al acelerar el árbol hasta el número de revoluciones final se
tiene que pasar por la primera oscilación propia del sistema de
cojinete de gas, lo que resulta cada vez más difícil a los números
de revoluciones finales cada vez más altos requeridos por el lado
del usuario, ya que se tienen que imponer exigencias cada vez
mayores a la calidad de la impulsión del árbol.
En el sistema de cojinete de gas según la
invención se introduce ahora en el segundo cojinete de gas, a través
del dispositivo de regulación, una fuerza de arriostramiento radial
variable en función del número de revoluciones del árbol al
acelerarlo y decelerarlo, aumentando la fuerza de arriostramiento
radial del dispositivo de regulación con número de revoluciones
creciente durante la aceleración. De este modo, el árbol soportado
es hecho funcionar en el dominio de oscilación supercrítico no sólo
al alcanzar el número de revoluciones final, sino también durante
todo el dominio de aceleración hacia el número de revoluciones
final. Por tanto, no se tiene que pasar ya por ninguna oscilación
propia del sistema de cojinete de gas y se pueden imponer menores
exigencias a la calidad de la impulsión del árbol.
Al variar la fuerza de arriostramiento del
dispositivo de regulación en función del número de revoluciones del
árbol se varía también la rendija radial del segundo cojinete de gas
con respecto al árbol y, por tanto, se modifica también la altura de
la rendija del segundo cojinete de gas con respecto a la
carcasa.
Para conseguir una elevada estabilidad durante la
aceleración del árbol, se ha comprobado que la holgura radial del
segundo cojinete de gas con respecto a la carcasa deberá ser al
menos tan grande como la holgura radial del segundo cojinete de gas
con respecto al árbol alojado.
Según otra forma de ejecución ventajosa del
sistema de cojinete de gas, se evacua calor de rozamiento desde el
segundo cojinete de gas, a través del cojinete de gas primero o
tercero, hasta la carcasa refrigerada por aire o por agua.
Para conseguir una capacidad de regulación
suficiente del segundo cojinete de gas en todos los estados de
funcionamiento, su holgura axial deberá ser mayor en al menos el
factor 1,15 que el producto de su coeficiente de dilatación en
longitud \alpha, la anchura B del cojinete y la diferencia de
temperatura \Deltat entre el segundo cojinete de gas y la carcasa
al número de revoluciones de funcionamiento.
Según el perfil de exigencia, el dispositivo de
regulación de la invención pueden generar la fuerza de
arriostramiento radial necesaria por vía eléctrica,
electromagnética, hidráulica o neumática.
Para regular la fuerza de arriostramiento radial
del segundo cojinete de gas en función del número de revoluciones
del árbol se ha previsto ventajosamente un sensor de número de
revoluciones para captar el número de revoluciones del árbol. Este
sensor de número de revoluciones puede estar construido, por
ejemplo, como un sensor de Hall o como un sensor óptico.
En el caso de un dispositivo de regulación de
construcción electromagnética puede estar previsto un imán elevador
o una bobina giratoria sin escobillas para generar la fuerza de
arriostramiento radial del dispositivo de regulación, con lo que se
pueden emplear componentes comerciales usuales.
En caso necesario, pueden estar previstos, para
amplificar y dosificar la fuerza entre el segundo cojinete de gas y
el dispositivo de regulación, un sistema de amplificación de fuerza,
por ejemplo en forma de una palanca, y/o un sistema de
multiplicación por ruedas dentadas. De este modo, se puede dosificar
exactamente la fuerza de arriostramiento radial introducida en el
segundo cojinete de gas.
Asimismo, se consigue una estabilidad mejorada
del montaje del árbol al aumentar el número de revoluciones cuando
la relación de la fuerza de arriostramiento radial F_{V} del
dispositivo de regulación a la rigidez radial c del segundo cojinete
de gas, al iniciarse
el vórtice de semifrecuencia, es mayor a lo sumo en el factor 3,3 que al número de revoluciones de funcionamiento del sistema de cojinete de gas.
el vórtice de semifrecuencia, es mayor a lo sumo en el factor 3,3 que al número de revoluciones de funcionamiento del sistema de cojinete de gas.
El vector de la fuerza de rozamiento radial
F_{R} entre las superficies planas del cojinete de gas primero o
tercero y el segundo cojinete de gas central es de sentido opuesto a
la dirección de movimiento del segundo cojinete de gas al variar su
fuerza de arriostramiento radial. Como consecuencia, al acelerar el
árbol hasta el número de revoluciones final la fuerza de rozamiento
radial actúa en contra de la fuerza de arriostramiento radial del
dispositivo de regulación, mientras que al decelerar el árbol la
fuerza de rozamiento actúa en la misma dirección que la fuerza de
arriostramiento, con lo que el segundo cojinete de gas es solicitado
adicionalmente al decelerar el árbol. Para evitar una sobrecarga
del segundo cojinete de gas, la fuerza de rozamiento radial de este
segundo cojinete de gas deberá ser a lo sumo un 65% de la máxima
fuerza de arriostramiento radial F_{Vmax} del dispositivo de
regulación al número de revoluciones de funcionamiento.
Se consigue una estabilización ventajosa del
árbol ya en la fase inicial durante la aceleración hasta el número
de revoluciones final cuando el dispositivo de regulación posee en
el estado de reposo del sistema de cojinete de gas una excentricidad
mínima de un 10% de la rendija radial del segundo cojinete de gas
con respecto al árbol. En un dispositivo de regulación que genere la
fuerza de arriostramiento radial por vía eléctrica o
electromagnética, se puede efectuar una regulación por medio de una
señal eléctrica (por ejemplo, una tensión) en función del número de
revoluciones. Dado que el árbol de rotación rápida es accionado en
general por vía eléctrica, se pueden aprovechar componentes ya
existentes para fijar el número de revoluciones (por ejemplo, un
sensor de Hall), adicionalmente a la captación del número de
revoluciones para determinar la fuerza de arriostramientio
radial.
En un dispositivo de regulación que genere la
fuerza de sujeción radial por vía hidráulica o neumática, se puede
utilizar, además, una válvula de reglaje eléctricamente maniobrada
que convierta la señal eléctrica del sensor de número de
revoluciones en una señal de presión.
Se obtiene otra forma de ejecución especialmente
ventajosa del dispositivo de regulación cuando la fuerza de
arriostramiento radial es generada por vía neumática y está prevista
una cámara de presión para generar la fuerza de arriostramiento
radial que está unida con una rendija de cojinete del árbol a través
de un taladro. Este taladro sirve como taladro de compensación de
presión a través del cual la presión establecida en una rendija de
cojinete radial o axial del árbol es retransmitida a la cámara de
presión del segundo cojinete de gas, con lo que la fuerza de
arriostramiento radial deseada en el segundo cojinete de gas se
incrementa o se disminuye con la evolución en el tiempo de la misma
en función del número de revoluciones. Por tanto, no son necesarios
grupos adicionales, por ejemplo, para la generación eléctrica o
electromagnética de la fuerza de arriostramiento radial, formándose
esta última automáticamente al acelerar el árbol hasta el número de
revoluciones de funcionamiento.
La cámara de presión puede estar dispuesta en la
carcasa del sistema de cojinete de gas y en una forma de ejecución
especialmente ventajosa se la dispone entre el segundo cojinete de
gas y la carcasa, no necesitándose más componentes. El taladro de
compensación de presión y la cámara de presión deberán ocupar un
volumen lo más pequeño posible, ya que la capacidad de transporte
del sistema de cojinete de gas es pequeña, con lo que, al producirse
una rápida acumulación de presión deseada al acelerar el árbol hasta
el número de revoluciones final, la cámara de presión entre el
segundo cojinete de gas y la carcasa deberá presentar una altura de
rendija lo más pequeña posible.
Sin embargo, la altura de rendija de la cámara de
presión en el estado de funcionamiento es preferiblemente al menos
un 70% de la holgura radial del segundo cojinete de gas. La anchura
de la cámara de presión deberá ser de al menos un 40% de la anchura
del segundo cojinete de gas para aplicar las fuerzas de
arriostramiento radiales necesarias.
Para conseguir una acumulación de presión fiable
en la cámara de presión deberá estar previsto un sistema de sellado
formado ventajosamente por anillos de sellado. Estos anillos de
sellado pueden ser de silicona para aumentar en la menor medida
posible la rigidez radial del segundo cojinete de gas.
En el dispositivo de regulación construido en la
forma descrita para la generación automática autorreguladora de la
fuerza de arriostramiento radial se tiene que, en contraposición a
dispositivos de regulación según los otros principios expuestos
para generar la fuerza de arriostramiento radial, no es necesario
ningún control/reglaje eléctrico. Por el contrario, se efectúa una
generación neumática autorreguladora de la fuerza de
arriostramiento radial que, con una selección correspondiente del
punto de presión en el que el taladro de compensación desemboca en
la cámara de presión, da como resultado la evolución creciente
deseada de la fuerza de arriostramiento radial al acelerar hasta el
número de revoluciones final.
En el caso de un segundo cojinete de gas de
construcción cilíndrica, la cámara de presión está dispuesta
ventajosamente en una zona parcial de la superficie exterior del
segundo cojinete de gas, ascendiendo el ángulo circunferencial
\beta de la cámara de presión para generar la fuerza de
arriostramiento radial a un máximo de aproximadamente 210 grados de
ángulo. Se presenta un efecto especialmente ventajoso y deliberado
de la fuerza de arriostramiento radial cuando el ángulo
circunferencial \beta de la cámara de presión asciende a
aproximadamente 120 grados de ángulo.
En el procedimiento según la invención para hacer
funcionar un sistema de cojinete de gas de un árbol de rotación
rápida con una herramienta dispuesta en un extremo se realiza, a
través de un dispositivo de regulación, un desplazamiento excéntrico
creciente del segundo cojinete de gas al aumentar el número de
revoluciones del árbol. Según una variante ventajosa del
procedimiento, el desplazamiento excéntrico y, por tanto, la fuerza
de arriostramiento radial del dispositivo de regulación aumentan al
menos en forma lineal y especialmente en forma progresiva al
aumentar el número de revoluciones del árbol. La fuerza de
arriostramiento radial del dispositivo de regulación puede ser
generada aquí por vía eléctrica, electromagnética, hidráulica o
neumática.
Se materializa así una variante especialmente
ventajosa del procedimiento cuando el dispositivo de regulación es
maniobrado automáticamente por vía neumática, no teniendo lugar una
alimentación de gas externa, sino que se efectúa una acumulación de
presión para generar la fuerza de arriostramiento radial a través
de un taladro entre una rendija de cojinete del árbol y una cámara
de presión.
Ventajosamente, la presión en la rendija de
cojinete radial o axial aumenta en la abertura del taladro y
disminuye al disminuir el número de revoluciones, con lo que se
ajusta la evolución ascendente o descendente deseada de la fuerza de
arriostramiento radial al acelerar o decelerar el árbol.
Se explica la invención con más detalle haciendo
referencia a ejemplos de ejecución representados en las figuras de
las dibujos. Muestran:
La Figura 1, una sección longitudinal
C-D según laFigura 2 a través de una carcasa de
construcción sustancialmente cilíndrica de una primera forma de
ejecución de un sistema de cojinete de gas,
la Figura 2, una sección A-B
según la Figura 1,
la Figura 3, una sección E-F
según la Figura 4 a través de una carcasa sustancialmente cilíndrica
de una segunda forma de ejecución de un sistema de cojinete de
gas,
la Figura 4, una sección G-H
según la Figura 3, y
la Figura 5, una sección longitudinal a través de
una carcasa sustancialmente cilíndrica de otra forma de ejecución de
un sistema de cojinete de gas.
La Figura 1 muestra una primera forma de
ejecución de un sistema de cojinete de gas de un árbol 3 de rotación
rápida en una carcasa 14 de construcción sustancialmente cilíndrica.
El árbol 3 es accionado por un motor 15, por ejemplo un motor de
corriente continua o un motor asíncrono de corriente trifásica,
estando constituido el sistema de cojinete de gas por un segundo
cojinete de gas central 2 y por un primer cojinete de gas 9 y un
tercer cojinete de gas 8, los cuales pueden estar unidos a través de
puentes de unión 35.
En el extremo del árbol 3 que queda alejado del
motor 15 puede encontrarse un espejo poligonal 27 que puede ser
iluminado con rayos de luz, por ejemplo rayos láser, a través de una
abertura 28 de la carcasa 14, pudiendo emplearse los rayos láser
reflejados para establecer una imagen digital según la tecnología de
visualización con láser (LDT). El árbol 3 es hecho funcionar aquí
con una velocidad de funcionamiento de 120.000 revoluciones/min o
más. El caso de uso expuesto para la aplicación de LDT es solamente
uno de muchos posibles. En el extremo del árbol 3 puede estar
dispuesta también otra herramienta cualquiera. En el sistema de
cojinete de gas según la Figura 1 está previsto ahora en un
sujetador 20 de la carcasa 14 según la Figura 2 un dispositivo de
regulación 1 que trabaja, por ejemplo, por vía electromagnética y
que está unido con el segundo cojinete de gas central 2 a través de
una armadura 22, una articulación 23, la palanca 11 y la
articulación adicional 24 del cojinete 25 dispuesto en el soporte
39, así como a través de la barra de tracción/compresión 21. Al
maniobrar el dispositivo de regulación 1 se aplica sobre el segundo
cojinete de gas 2 una fuerza de arriostramiento radial F_{V} en la
dirección de la fuerza 29 a través de la barra de
tracción/compresión 21. El dispositivo de regulación 1 sirve así
para efectuar un desplazamiento excéntrico creciente del segundo
cojinete de gas 2 con respecto al primer cojinete de gas 9 y al
tercer cojinete de gas 8 al aumentar el número de revoluciones del
árbol 3, el cual es detectado, por ejemplo, a través de un sensor 10
de número de revoluciones, por ejemplo un sensor de Hall. El sensor
10 de número de revoluciones está unido, a través de un dispositivo
de control/reglaje no ilustrado, con el sistema de activación del
dispositivo de regulación 1, de modo que este último, al aumentar el
número de revoluciones del árbol 3 durante la aceleración de este
árbol 3 hasta el número de revoluciones de funcionamiento, puede
ejercer una fuerza de arriostramiento radial creciente F_{V} sobre
el segundo cojinete de gas 2. La barra de tracción/compresión 21
está unida con el segundo cojinete de gas 2 a través del tornillo
30.
En una forma de ejecución del sistema de cojinete
de gas de la invención según las Figuras 1 y 2 está previsto un
dispositivo de regulación externo 1 que introduce una fuerza de
arriostramiento radial F_{V} en el segundo cojinete de gas 2 para
desplazarlo excéntricamente con respecto al primer cojinete de gas 9
y al tercer cojinete de gas 8 en función del número de revoluciones
del árbol 3.
Se desprenden de las Figuras 3 a 5 unas formas de
ejecución especialmente ventajosas del sistema de cojinete de gas
según la invención, en las que no está previsto un dispositivo de
regulación separado 1, sino que la fuerza de arriostramiento radial
F_{V} para desplazar excéntricamente el segundo cojinete de gas 2
al acelerar y decelerar el árbol 3 es generada neumáticamente por
una presión establecida en una rendija de cojinete radial 6 o una
rendija de cojinete axial 7, cuya presión es alimentada, a través de
un taladro 13a o 13b con una cámara de presión 12, al segundo
cojinete de gas 2 para aplicar la fuerza de arriostramiento radial
F_{V}.
El segundo cojinete de gas 2 posee superficies
planas 31, 32 que pueden establecer contacto con superficies planas
33, 34 del tercer cojinete de gas 8 y del primer cojinete de gas 9
para evacuar calor del segundo cojinete de gas 2. La distancia entre
las superficies planas 31, 32 corresponde a la anchura B del segundo
cojinete de gas 2. En las formas de ejecución del sistema de
cojinete de gas según las Figuras 3 y 5 puede estar previsto un
tornillo de fijación 38, pero éste sirve solamente para fijar el
segundo cojinete de gas 2 durante la fabricación por taladrado y no
posee aplicación de ninguna clase en relación con el desplazamiento
excéntrico del segundo cojinete de gas 2.
El segundo cojinete de gas 2 tiene una holgura
radial 4 con respecto a la carcasa 14 y una holgura axial 5, aquí
con respecto al primer cojinete de gas 9.
El sistema de cojinete de gas según la Figura 3
posee un taladro 13a que, partiendo de una rendija de cojinete
radial 6 entre el segundo cojinete de gas 2 y el árbol 3, establece
una unión con la cámara de presión 12 entre el segundo cojinete de
gas 2 y la carcasa 5. Al acelerar el árbol 3, la presión establecida
en la rendija de cojinete radial 6 es retransmitida entonces a la
cámara de presión 12 a través del taladro 13a, estableciéndose allí
la fuerza de arriostramiento radial creciente F_{V} deseada para
desplazar excéntricamente el segundo cojinete de gas 2 con respecto
al primer cojinete de gas 9 y al tercer cojinete de gas 8.
Se desprende de la vista en sección
G-H según la Figura 4 el ángulo de inclinación
\gamma, el cual indica la posición del taladro 13a con respecto a
la vertical. La cámara de presión 12 posee la altura de rendija 36 y
un ángulo circunferencial \beta y está sellada con respecto a la
carcasa 14 por las juntas 16, 17 en la dirección axial del sistema
de cojinete de gas y por las juntas 18, 19 en la dirección
tangencial del segundo cojinete de gas 2. Las juntas 16, 17, 18, 19
forman aquí un cuadrilátero bombeado. El taladro 13a con punto de
presión 37a desemboca en la cámara de presión 12.
En la forma de ejecución del sistema de cojinete
de gas según la Figura 5 está previsto, en lugar del taladro radial
13a, un taladro axial 13b con punto de presión 37b que establece una
unión entre la cámara de presión 12 y la rendija de cojinete axial 7
del árbol 3.
Tanto en las formas de ejecución con taladro
radial 13a (véanse las Figuras 3 y 4) como en la forma de ejecución
con taladro axial 13b no se necesita ningún dispositivo de
regulación separado 1. La presión necesaria para aplicar la fuerza
de arriostramiento radial, que actúa sobre el segundo cojinete de
gas 2 como el dispositivo de regulación 1 según las Figuras 1 y 2,
es generada internamente, sin alimentación de gas separada, por la
presión establecida en las rendijas de cojinete 6, 7. Por tanto, un
sistema de cojinete de gas de esta clase con regulación y aplicación
neumáticas integradas de fuerza de arriostramiento radial F_{V} es
especialmente fiable y necesita un pequeño número de
componentes.
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
1 \+ Dispositivo de regulación\cr 2 \+ Segundo cojinete de gas\cr
3 \+ Árbol\cr 4 \+ Holgura radial\cr 5 \+ Holgura axial\cr 6 \+
Rendija de cojinete radial\cr 7 \+ Rendija de cojinete axial\cr 8
\+ Tercer cojinete de gas\cr 9 \+ Primer cojinete de gas\cr 10 \+
Sensor de número de revoluciones\cr 11 \+ Palanca\cr 12 \+ Cámara
de presión\cr 13a, 13b \+ Taladro\cr 14 \+ Carcasa\cr 15 \+
Motor\cr 16, 17, 18, 19 \+ Junta\cr 20 \+ Sujetador\cr 21 \+
Barra de tracción/compresión\cr 22 \+ Armadura\cr 23, 24 \+
Articulación\cr 25 \+ Cojinete\cr 27 \+ Espejo poligonal\cr 28 \+
Abertura\cr 29 \+ Dirección de fuerza\cr 30 \+ Tornillo\cr 31,
32, 33, 34 \+ Superficie plana\cr 35 \+ Puente de unión\cr 36 \+
Altura de rendija\cr 37a, 37b \+ Punto de presión\cr 38 \+
Tornillo de fijación\cr 39 \+ Soporte\cr F _{V} \+ Fuerza de
arriostramiento radial\cr F _{R} \+ Fuerza de rozamiento radial\cr
c \+ Rigidez radial\cr \alpha \+ Coeficiente de dilatación del
cojinete\cr \beta \+ Angulo circunferencial\cr \gamma \+
Angulo de inclinación\cr \Delta t \+ Diferencia de
temperatura\cr}
Claims (29)
1. Sistema de cojinete de gas de un árbol (3) de
rotación rápida con una herramienta dispuesta en un extremo,
especialmente sistema de cojinete de gas de un árbol (3) de rotación
rápida con un espejo poligonal (27) dispuesto en un extremo para un
husillo óptico, en el que están presentes cojinetes de gas (2, 8, 9)
dispuestos en una carcasa (14) para efectuar un montaje radial a lo
largo del árbol y en el que un primer cojinete de gas (9) y un
tercer cojinete de gas (8) están dispuestos concéntricamente uno
respecto de otro, y un segundo cojinete de gas (2), que se encuentra
en el centro entre el primer cojinete de gas (9) y el tercer
cojinete de gas (2), está dispuesto en una posición desplazada
excéntricamente con respecto a los cojinetes de gas primero y
tercero, caracterizado porque está previsto un dispositivo de
regulación (1) para efectuar un desplazamiento excéntrico creciente
del segundo cojinete de gas (2) al aumentar el número de
revoluciones del árbol (3).
2. Sistema de cojinete de gas según la
reivindicación 1, caracterizado porque la holgura radial (4)
del segundo cojinete de gas (2) con respecto a la carcasa (14) es al
menos tan grande como la rendija radial del cojinete de gas (2) con
respecto al árbol alojado (3).
3. Sistema de cojinete de gas según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el segundo
cojinete de gas (2) posee una holgura axial (7).
4. Sistema de cojinete de gas según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque una de las dos
superficies planas (31, 32) del segundo cojinete de gas (2)
establece contacto con una superficie plana (33, 34) del primer
cojinete de gas (9) o del tercer cojinete de gas (8).
5. Sistema de cojinete de gas según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el dispositivo
de regulación (1) está construido para generar una fuerza de
arriostramiento radial F_{V} por vía eléctrica, electromagnética,
hidráulica o neumática.
6. Sistema de cojinete de gas según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque está previstoal
menos un sensor (10) de número de revoluciones.
7. Sistema de cojinete de gas según la
reivindicación 6, caracterizado porque el sensor (10) de
número de revoluciones está construido como un sensor de Hall o como
un sensor óptico.
8. Sistema de cojinete de gas según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque está previsto un
imán elevador o una bobina giratoria sin escobillas para generar la
fuerza de arriostramiento radial del dispositivo de regulación
(1).
9. Sistema de cojinete de gas según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque entre el segundo
cojinete de gas (2) y el dispositivo de regulación (1) está
dispuesto un sistema de amplificación de fuerza.
10. Sistema de cojinete de gas según la
reivindicación 9, caracterizado porque el sistema de
amplificación de fuerza presenta una palanca (11) o un sistema de
multiplicación por ruedas dentadas.
11. Sistema de cojinete de gas según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la relación de
la fuerza de arriostramiento radial F_{V} del dispositivo de
regulación (1) a la rigidez radial c del segundo cojinete de gas
(2), al iniciarse el vórtice de semifrecuencia, es mayor a lo sumo
en el factor 3,3 que al número de revoluciones de funcionamiento del
sistema de cojinete de gas.
12. Sistema de cojinete de gas según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la holgura
axial (5) del segundo cojinete de gas (2) es mayor en al menos el
factor 1,15 que el producto de su coeficiente de dilatación en
longitud \alpha, la anchura de cojinete B y la diferencia de
temperatura \Deltat entre el segundo cojinete de gas (2) y la
carcasa (5) al número de revoluciones de funcionamiento.
13. Sistema de cojinete de gas según una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la fuerza de
rozamiento radial F_{R} del segundo cojinete de gas (2) es a lo
sumo un 65% de la fuerza de arriostramiento radial máxima F_{Vmax}
del dispositivo de regulación (1) al número de revoluciones de
funcionamiento.
14. Sistema de cojinete de gas según una de las
reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el
desplazamiento excéntrico del segundo cojinete de gas (2) en la
posición de reposo del sistema de cojinete de gas posee una
excentricidad mínima de un 10% de la rendija radial (6) del segundo
cojinete de gas (2).
15. Sistema de cojinete de gas según una de las
reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el dispositivo
de regulación (1) está construido para generar neumáticamente una
fuerza de arriostramiento radial F_{V}, estando prevista una
cámara de presión (12) para generar la fuerza de arriostramiento
radial F_{V}, que está unida con una rendija de cojinete (6, 7) a
través de un taladro (13).
16. Sistema de cojinete de gas según la
reivindicación 15, caracterizado porque la cámara de presión
(12) está dispuesta entre el segundo cojinete de gas (2) y la
carcasa (5).
17. Sistema de cojinete de gas según la
reivindicación15 ó 16, caracterizado porque la cámara de
presión (12) presenta un sistema de sellado contra pérdida de
presión.
18. Sistema de cojinete de gas según la
reivindicación 17, caracterizado porque el sistema de sellado
presenta al menos una junta (16, 17).
19. Sistema de cojinete de gas según la
reivindicación 18, caracterizado porque la junta (16, 17) es
de silicona.
20. Sistema de cojinete de gas según una de las
reivindicaciones 15 a 19, caracterizado porque el ángulo
circunferencial \beta de la cámara de presión (12) es de
aproximadamente 120 grados de ángulo.
21. Sistema de cojinete de gas según una de las
reivindicaciones 15 a 20, caracterizado porque el ángulo
\beta de la cámara de presión (12) es como máximo
deaproximadamente 210 grados de ángulo.
22. Sistema de cojinete de gas según una de las
reivindicaciones 15 a 21, caracterizado porque la altura de
rendija (18) de la cámara de presión (12) en el estado de
funcionamiento es de al menos un 70% de la holgura radial (4) del
segundo cojinete de gas (2).
23. Sistema de cojinete de gas según las
reivindicaciones 15 a 22, caracterizado porque el diámetro
de la cámara de presión (12) es mayor en al menos el factor 1,7 que
el diámetro del segundo cojinete de gas (2).
24. Sistema de cojinete de gas según las
reivindicaciones 15 a 23, caracterizado porque la anchura de
la cámara de presión (12) es de al menos un 40% de la anchura del
segundo cojinete de gas (2).
25. Procedimiento para hacer funcionar un sistema
de cojinete de gas de un árbol de rotación rápida con una
herramienta dispuesta en un extremo, especialmente procedimiento
para montar sobre cojinete de gas un árbol de rotación rápida con
un espejo poligonal dispuesto en un extremo para un husillo óptico,
en el que están presentes tres cojinetes de gas dispuestos en una
carcasa para efectuar un montaje radial a lo largo del árbol y en el
que están dispuestos un primer cojinete de gas y un tercer cojinete
de gas concéntricamente uno respecto de otro, y un segundo cojinete
de gas, que se encuentra en el centro entre los cojinetes de gas
primero y tercero, está dispuesto en una posición desplazada
excéntricamente con respecto a los cojinetes de gas primero y
tercero, especialmente procedimiento para hacer funcionar un
sistema de cojinete de gas de un árbol de rotación rápida según una
de las reivindicaciones 1 a 24, caracterizado porque se
efectúa a través de un dispositivo de regulación un desplazamiento
excéntrico creciente del segundo cojinete de gas al aumentar el
número de revoluciones del árbol.
26. Procedimiento para hacer funcionar un sistema
de cojinete de gas según la reivindicación 25, caracterizado
porque la fuerza de arriostramiento radial del dispositivo de
regulación aumenta al menos linealmente al aumentar el número de
revoluciones del árbol.
27. Procedimiento para hacer funcionar un sistema
de cojinete de gas según la reivindicación 25 ó 26,
caracterizado porque la fuerza de arriostramiento radial del
dispositivo de regulación es generada por vía eléctrica,
electromagnética, hidráulica o neumática.
28. Procedimiento para hacer funcionar un sistema
de cojinete de gas según una de las reivindicaciones 25 a 27,
caracterizado porque el dispositivo de regulación es
maniobrado por vía neumática, efectuándose a través de un taladro,
desde una rendija de cojinete radial o axial, una alimentación de
presión de una cámara de presión del dispositivo de regulación que
actúa sobre el segundo cojinete de gas.
29. Procedimiento para hacer funcionar un sistema
de cojinete de gas según la reivindicación 28, caracterizado
porque la presión en la rendija de cojinete radial o axial aumenta
en la abertura hacia el taladro al aumentar elnúmero de revoluciones
del árbol y disminuye al disminuir el número de revoluciones.
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