ES2261193T3 - Acoplamiento para un sistema de procesamiento de metal fundido. - Google Patents
Acoplamiento para un sistema de procesamiento de metal fundido.Info
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Abstract
Un mecanismo de acoplamiento para un sistema de procesamiento de metal fundido que comprende: un eje alargado (10) que posee un primer extremo axial (12) y un segundo extremo axial (14); y un elemento de acoplamiento (44) para conectar el primer extremo axial con un sistema propulsor (16), teniendo el elemento de acoplamiento una cavidad (52) para recibir el primer extremo axial del eje, caracterizado porque dicha cavidad comprende al menos un elemento de bloqueo (60) dispuesto en una pared (50) de la cavidad adaptada para funcionar junto con al menos un canal (22) dispuesto en una superficie externa del primer extremo axial del eje alargado en una relación de bloqueo, en el que el canal (22) posee una forma que limita un mayor desplazamiento giratorio relativo en al menos una dirección y que limita el desplazamiento longitudinal relativo después de que el eje alargado quede en una relación de bloqueo con el elemento de acoplamiento.
Description
Acoplamiento para un sistema de procesamiento de
metal fundido.
La presente invención se refiere generalmente a
la técnica de procesamiento y tratamiento de metal fundido. Más
particularmente, la presente invención se refiere a un diseño de
acoplamiento nuevo y mejorado para un sistema de procesamiento de
metal fundido.
Los sistemas de procesamiento de metal fundido
pueden clasificarse habitualmente en varios tipos de sistemas
diferentes. por ejemplo, las categorías de desgasificación/inyección
de fundentes, de inmersión y de bombas son categorías generales que
se usan frecuentemente.
Los sistemas clasificados en la categoría de
desgasificación/inyección de fundentes funcionan generalmente para
eliminar las impurezas del metal fundido. Más específicamente, estos
sistemas eliminan metales disueltos, tales como el magnesio, liberan
gases disueltos, tales como el hidrógeno, del metal fundido, y a
través de la flotación eliminan impurezas sólidas suspendidas. Para
obtener estas funciones, se introducen gases o fundentes en un baño
de metal fundido que reacciona químicamente con las impurezas para
convertirlas en una forma (tal como un precipitado o un sedimento)
que pueda separarse fácilmente del resto del metal fundido.
Los sistemas clasificados en la categoría de
inmersión funcionan generalmente para fundir chatarra, tal como los
subproductos de operaciones de procesamiento de metales y latas de
bebidas de aluminio, con el fin de recuperar la chatarra para un
uso productivo. En un sistema de inmersión típico, la chatarra se
introduce en la superficie del metal fundido y se hace descender o
se sumerge dentro del metal fundido, en el cual se funde. En su
forma fundida, la chatarra está sustancialmente lista para su uso
productivo.
La categoría de bomba puede clasificarse
asimismo en tres tipos diferentes de sistemas que incluyen bombas
de transferencia, bombas de agotamiento y bombas de inyección de
gas. Las bombas de transferencia transfieren típicamente el metal
fundido de un horno a otro horno. Las bombas de agotamiento
transfieren el metal fundido de una cámara de baño a otra cámara de
baño. Las bombas de inyección de gas hacen circular el metal fundido
y añaden gas a la corriente de metal fundido. Aunque la presente
invención resulta particularmente adecuada para su uso con una bomba
de inyección de gas o un sistema de desgasificación, debe observarse
que la presente invención puede usarse con cualquier sistema de
rotor/eje, incluidos los sistemas mencionados anteriormente pero sin
limitarse a ellos.
Los aparatos de procesamiento de metal fundido
de los anteriores tipos incluyen típicamente la característica común
de un motor sostenido por un soporte de motor, un eje conectado al
motor en un extremo superior, y un impulsor o rotor conectado en un
extremo inferior del eje. Se usa un mecanismo de acoplamiento para
conectar el extremo superior del eje con el motor. Los componentes
se fabrican normalmente a partir de un material refractario, tal
como grafito o cerámica. En funcionamiento, el motor impulsa el eje,
que hace girar al impulsor alrededor de su eje vertical central. El
impulsor giratorio puede desempeñar varias funciones. por ejemplo,
en un sistema de inmersión, el impulsor puede hacer que el metal
fundido descienda para colaborar en la inmersión de la chatarra
depositada sobre la superficie de la masa fundida. En un sistema de
bomba, el impulsor puede estar contenido en un alojamiento para
efectuar una acción de bombeo sobre el metal. En un sistema de
desgasificación/inyección de fundentes, el impulsor puede introducir
gas o fundentes en el metal fundido a través de un conducto ubicado
en el cuerpo del impulsor. Además, el impulsor puede desempeñar
otras funciones convencionales.
Una característica importante de los sistemas de
impulsor/eje consiste en el mecanismo de acoplamiento que conecta
el extremo superior del eje con el motor. En referencia a las
figuras 1A a 1C, se muestra una serie de ejes para diseños de
acoplamiento conocidos. El modo más común de lograr la conexión de
un extremo superior de un eje con un motor es a través de un diseño
de rosca recta, según se muestra en la figura 1A. El diseño de rosca
recta incluye un extremo superior 10' que posee una pluralidad de
roscas externas 12'. El extremo superior roscado se enrosca en un
acoplamiento (que no se muestra) que se extiende hacia abajo desde
un sistema propulsor (que no se muestra). Como cualquier mecanismo
de roscado convencional, el eje se atornilla en el acoplamiento
girándolo varias veces hasta que quede apretado y fijo.
El diseño de rosca recta adolece de varios
defectos. Durante el funcionamiento, el eje de un sistema de
rotor/eje se encuentra expuesto a varias fuerzas, particularmente
fuerzas de cizalla originadas por una carga en voladizo. El diseño
de rosca recta constituye un acoplamiento relativamente débil debido
a que el mecanizado del acoplamiento origina puntos de concentración
de esfuerzos en un eje de cerámica o de grafito. Esto da lugar a un
aumento de las posibilidades de que el eje se averíe, lo cual
resulta obviamente indeseable. Además, cuando se rompe un eje, lo
hace típicamente justo por debajo del acoplamiento, lo cual deja
poco o nada del eje sobresaliendo del acoplamiento. Así, queda poco
material con el que trabajar para desenroscar el resto de la pieza.
Además, debido a que la resistencia del diseño de rosca recta es
igual en ambas direcciones, resulta extremadamente difícil de
desenroscar. En otras palabras, se requiere una cantidad
considerable de torsión para extraer el resto de la pieza.
Generalmente se requiere un escoplo y un martillo para conseguir
extraerla.
La extracción del resto de la pieza con escoplo
y martillo causa más problemas. El uso de un escoplo para extraer
el resto de la pieza de granito puede deformar accidentalmente la
rosca del acoplamiento. Así, será necesario restaurar la rosca a
sus dimensiones originales. Tales operaciones de restauración
precisan mucho tiempo y a menudo se consigue que el eje se
descentre. Además, debido a que el grafito es un material blando, la
sustitución normal del eje en un diseño de rosca recta puede hacer
que se deposite grafito en las roscas del acoplamiento, dando lugar
a un agarrotamiento y a que el eje se descentre.
Cuando se usa el diseño de rosca recta junto con
un sistema de desgasificación surgen más problemas. Cuando se usa
para tales aplicaciones, la rosca recta no funciona con unas
propiedades de aislamiento óptimas, lo cual constituye una
característica importante en los sistemas de desgasificación para
evitar el escape del gas de purga.
Se han presentado otros dos sistemas de
acoplamiento conocidos, con el fin de superar algunos de los
problemas relacionados con el diseño de rosca recta. El primero es
un diseño de rosca de electrodo, tal como se muestra en la figura
1B. El diseño de rosca de electrodo incluye un hueco 14' en el
extremo axial superior del eje que posee una serie de roscas axiales
internas 16'. Dentro del hueco se enrosca una pieza macho
coincidente (que no se muestra), que, de ese modo, conecta el
sistema propulsor con el eje. El segundo acoplamiento es un diseño
estrechado que se muestra en la figura 1C. En este diseño, el
extremo superior del eje es estrechado y está configurado para
encajar por fricción en un acoplamiento (que no se muestra). Desde
el acoplamiento se extiende un eje roscado macho (que no se muestra)
que se fija en un orificio estrechado 20' que se extiende a través
del eje central del eje.
El diseño estrechado proporciona un incremento
marginal de la resistencia para soportar las fuerzas laterales
aplicadas al eje. Cuando el eje se rompe en el diseño estrechado, la
extracción de la parte del eje que todavía permanece conectada al
motor resulta una tarea fastidiosa. La fuerza de resistencia o la
torsión necesaria para extraer el resto del eje es tan grande que la
extracción de un eje roto sólo puede realizarse con una considerable
cantidad de tiempo y esfuerzo y el peligro de dañar el
acoplamiento.
El diseño de rosca de electrodo también
proporciona un incremento marginal de la resistencia para soportar
las fuerzas laterales aplicadas al eje. Sin embargo, cuando se usa
el diseño de rosca de electrodo junto con un equipo de
desgasificación, adolece de unas escasas propiedades aislantes, lo
cual resulta una característica indeseable en tal aplicación. Tal
sistema no aísla bien debido a las grandes roscas que se usan.
Además, debido a que las roscas son de un material relativamente
blando, experimentan una deformación que hace que la extracción o la
retirada del eje resulte extremadamente difícil.
En el documento FR 2763079 se describe un
mecanismo de acoplamiento para fijar un eje que posee un impulsor
unido en un extremo a un eje de salida de un sistema propulsor.
Igualmente, en el documento US 4786230 se
describe también un eje montado en un motor a través de un
acoplamiento universal de junta de bayoneta.
Por consiguiente, en la técnica del
procesamiento de metal fundido existe la necesidad de proporcionar
un diseño de acoplamiento para sistemas rotor/eje que posea unas
propiedades aislantes óptimas, pocas posibilidades de que se
descentre, una resistencia relativamente elevada para soportar
fuerzas transversales, y que pueda extraerse fácilmente cuando
termine su vida útil o cuando se averíe el eje. La presente
invención logra tales ventajas y otras.
Este problema se resuelve mediante un mecanismo
de acoplamiento, tal como se define en la reivindicación 1, para un
sistema de procesamiento de metal fundido. Además, este problema se
resuelve mediante un eje que posea las características de la
reivindicación 9 y que se use para un sistema de procesamiento de
metal fundido.
De acuerdo con la reivindicación 1, el mecanismo
de acoplamiento para un sistema de metal fundido incluye un eje
alargado que posee un primer extremo axial y un segundo extremo
axial. Hay al menos un canal dispuesto sobre una superficie exterior
del primer extremo axial del eje. Un elemento de acoplamiento
conecta el primer extremo axial del eje alargado con un sistema
propulsor. El elemento de acoplamiento posee una cavidad para
recibir el primer extremo del eje. El elemento de acoplamiento
incluye también al menos un elemento de bloqueo dispuesto en una
pared de una cavidad que está adaptada para funcionar junto con el
al menos un canal en una relación de bloqueo. El acoplamiento es
típicamente de un metal tal como el acero y el eje es de grafito o
cerámica.
El elemento de acoplamiento se extiende
preferentemente hacia abajo desde el sistema propulsor, y acopla el
primer extremo del eje alargado con el sistema propulsor. Además, se
puede proporcionar un conducto que posea una forma que facilite la
torsión y que se extienda longitudinalmente a través del eje
alargado.
De acuerdo con otra forma de realización de la
presente invención, se forma una serie de canales en el extremo
superior del eje. Los canales incluyen una primera parte que se
extiende verticalmente hacia abajo desde una superficie superior del
eje y una segunda parte que se extiende desde la primera parte a un
ángulo mayor de 90º con respecto a la primera parte. Se proporciona
una serie de elementos de bloqueo sobre una superficie interior de
una pared anular de un elemento de acoplamiento que funciona junto
con los canales. Los elementos de bloqueo se alinean con los
canales. Después el eje se introduce en el elemento de acoplamiento
hasta que los elementos de bloqueo hayan alcanzado una superficie
inferior de las primeras partes de los canales. Se gira el eje de
forma que los elementos de bloqueo se desplacen parcialmente a
través de las segundas partes de los canales hasta que el elemento
de acoplamiento y el eje se encuentren conectados de forma
segura.
Una ventaja de la presente invención consiste en
proporcionar un diseño de acoplamiento que permite una fácil
extracción de la parte restante del eje que permanezca en un
elemento de acoplamiento cuando se averíe el eje.
Otra ventaja de la presente invención consiste
en proporcionar un diseño de acoplamiento que permite al operario
acoplar un eje a un sistema propulsor de forma rápida y
sencilla.
Otra ventaja de la presente invención consiste
en proporcionar un diseño de acoplamiento que proporciona unas
propiedades aislantes óptimas para un sistema de
desgasificación.
Otra ventaja de la presente invención consiste
en proporcionar un elemento de acoplamiento se forma en una pieza y
que permite acoplar un eje a un sistema propulsor de forma rápida,
sencilla y eficaz, sin tener que manejar varios componentes
fastidiosos.
Otra ventaja más de la presente invención
consiste en proporcionar un diseño de acoplamiento que, cuando se
maquiniza, reduce la aparición de puntos de concentración de
esfuerzos, aumentado de ese modo la resistencia a la rotura de un
sistema rotor/eje.
Otra ventaja más de la presente invención
consiste en proporcionar un dispositivo de acoplamiento que reduce
las posibilidades de que el eje se descentre.
Para los expertos en la materia resultarán
evidentes otras ventajas y beneficios de la presente invención tras
la lectura y comprensión de la siguiente descripción detallada.
La invención puede materializarse en ciertas
piezas y disposiciones de piezas, de las cuales se describirán
detalladamente varias formas de realización en la presente memoria
descriptiva y se ilustrarán en los dibujos adjuntos que forman parte
de la misma y en los que:
la figura 1A es una vista lateral de un extremo
superior de un eje para un diseño de acoplamiento de rosca recta de
acuerdo con un diseño conocido de la técnica anterior;
la figura 1B es una vista en sección transversal
de un extremo superior de un eje para un diseño de acoplamiento de
rosca de electrodo de acuerdo con un diseño conocido de la técnica
anterior;
la figura 1C es una vista en sección transversal
de un extremo superior de un eje para un diseño de acoplamiento
estrechado de acuerdo con un diseño conocido de la técnica
anterior;
la figura 2 es una vista lateral de un eje para
un sistema de procesamiento de metal fundido de acuerdo con la
presente invención;
la figura 3 es una vista lateral de un extremo
axial superior de un eje y una herramienta de torsión para extraer
los restos del eje de acuerdo con la presente invención;
la figura 4A es una vista en sección transversal
de un elemento de acoplamiento y un motor relacionado con éste de
acuerdo con la presente invención; y
la figura 4B es una vista superior en sección
transversal de un elemento de acoplamiento que encaja en un eje de
acuerdo con la presente invención.
Ahora se hará referencia de forma detallada a la
presente forma de realización preferida de la invención, de la cual
se ilustra un ejemplo en los dibujos adjuntos. Aunque la invención
se describirá con respecto a la forma de realización preferida, se
entenderá que no se pretende limitar la invención a esa forma de
realización. Al contrario, se pretenden cubrir todas las
alternativas, modificaciones y equivalentes que puedan incluirse
dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
La presente invención se dirige a un diseño de
acoplamiento para los sistemas de procesamiento de metal fundido y
resulta particularmente adecuada para las aplicaciones de
desgasificación/inyección de fundentes. En funcionamiento, estos
sistemas inyectan argón nitrógeno, cloro, fundentes y/u otros gases
o materiales apropiados en un baño de metal fundido a través de un
mecanismo que consiste en un rotor conectado con el extremo inferior
de un eje hueco. El medio inyectado elimina el gas disuelto, como
por ejemplo hidrógeno, puede reaccionar con elementos alcalinos, y a
través de la flotación elimina partículas suspendidas. Aunque
resulta adecuada para las aplicaciones de desgasificación/inyección
de fundentes, debe observarse que la presente invención puede
usarse ventajosamente con cualquier sistema rotor/eje.
En referencia a la figura 2, se muestra un eje
10 para un sistema de procesamiento de metal fundido, tal como un
desgasificador, de acuerdo con la presente invención. El eje, que
consiste en un elemento alargado que posee una forma sustancialmente
cilíndrica, incluye un primer extremo superior 12 y un segundo
extremo inferior 14. El extremo superior del eje está acoplado a un
sistema propulsor 16 (véase la figura 4A) mientras que el extremo
inferior está adaptado para su conexión a un impulsor o rotor (que
no se muestra). El eje se construye preferentemente en grafito. Sin
embargo, la construcción del eje a partir de otros materiales, tales
como la cerámica, queda dentro del alcance y la intención de la
presente invención.
Atendiendo ahora a la figura 3, se muestra una
figura del extremo superior 12 del eje 10. Antes de terminar en el
extremo superior, el eje se estrecha de tal forma que su extremo
superior tiene un diámetro menor que el diámetro de una parte
intermedia del eje. La disminución en el diámetro a lo largo del eje
forma un asiento estrechado 18, preferente inclinado a 30º con
respecto a la vertical. A lo largo de una superficie del asiento
estrechado se encuentra un reborde o protuberancia anular 20
dispuesta de forma concéntrica. Por supuesto, se pueden usar
múltiples protuberancias o cualquier ubicación de la protuberancia
adecuada para el aislamiento.
En una pared interior concéntrica del extremo
superior del eje hay una pluralidad de canales 22 maquinizados. Cada
canal incluye una primera parte 24 que se extiende verticalmente o
longitudinalmente hacia abajo desde una superficie superior 26 del
eje. Desde la primera parte de cada canal se extiende una segunda
parte 28 a un ángulo ligeramente mayor de 90º (ángulo \alpha) con
respecto a la primera parte del canal. La segunda parte se extiende
desde la primera parte en una dirección opuesta a la dirección de
rotación 30 del eje. La segunda parte termina en una superficie
redondeada 32 en una ubicación predeterminada a lo largo de la pared
exterior del extremo superior del eje. La longitud de la segunda
parte es preferentemente menor de un tercio del perímetro del
extremo superior del eje. En una forma de realización preferida, hay
tres canales 22 maquinizados en el extremo superior del eje con sus
primeras partes 24 espaciadas aproximadamente 120º una de otra. No
obstante, en la presente invención se contemplan canales mayores o
en menor número y con diferentes espacios entre ellos.
En un diseño preferido se proporciona un
conducto longitudinal 34 a lo largo de un eje central longitudinal
del eje. El conducto, que se extiende hacia abajo desde la
superficie superior del eje aproximadamente quince centímetros (seis
pulgadas), tiene preferentemente una forma no redondeada o que
facilite la torsión. En la forma de realización que se ilustra, el
conducto se maquiniza con una forma hexagonal. Así, si el eje se
rompe mientras está en funcionamiento, el conducto hexagonal da
cabida a una herramienta de torsión 36, tal como una llave
hexagonal, que puede encajar en la parte restante del eje que se
quiere extraer. El conducto sólo necesita tener una longitud de seis
pulgadas debido a que cuando se rompe un eje, se rompe típicamente
en los quince centímetros (seis pulgadas) del extremo superior del
eje.
Si la invención se va a usar para aplicaciones
de desgasificación, desde el conducto 34 se extiende un segundo
conducto 38 a todo lo largo del eje hasta el interior de un rotor
unido al extremo inferior 14 del eje. El conducto 38 permite que el
gas se desplace a través del eje hasta el interior del baño de metal
fundido a través del rotor adosado. El segundo conducto está
construido preferentemente con forma circular debido a que resulta
más fácil y menos caro de maquinizar que una forma hexagonal.
Haciendo referencia a las figuras 4A y 4B, el
extremo superior 12 del eje 10 está adaptado para ser recibido por
un elemento de acoplamiento 44 que sirve para acoplar el eje al
sistema propulsor 16. El elemento de acoplamiento 44 incluye un
cuerpo principal 46 que posee una pared anular 50 que define una
cavidad sustancialmente cilíndrica 52. La cavidad cilíndrica se
estrecha hacia fuera formando una embocadura 54 que posee un
diámetro mayor que el diámetro de la cavidad. La embocadura se
estrecha preferentemente hacia fuera a 30º con respecto a la
vertical de forma que pueda encajar con el asiento del eje
estrechado hacia dentro, 18, que también está inclinado a 30º con
respecto a la vertical, de forma que lo aísle. El cuello 56, que se
extiende hacia abajo desde el sistema propulsor 16, está unido a una
parte superior del cuerpo principal del elemento de acoplamiento. En
la forma de realización de desgasificación, un conducto de gases 58
se extiende longitudinalmente a través de un eje central del cuello
y se comunica con el conducto 34 del eje.
Alrededor de una superficie interna 62 de la
pared anular 50 hay una serie de elementos de bloqueo 60 dispuestos
de forma concéntrica. Todos los elementos de bloqueo se encuentran
situados preferentemente en el mismo plano horizontal. En la forma
de realización que se ilustra, cada elemento de bloqueo incluye una
base 64 que posee un vástago 66 que se extiende radialmente hacia
dentro desde la pared anular 50 del elemento de acoplamiento 44. el
vástago se extiende a través de la pared anular y termina poco
después de penetrar a través de la superficie interna de la pared
anular. Existe un elemento redondeado 70 unido al extremo libre del
vástago y constituye la única parte visible de cada elemento de
bloqueo. Preferentemente, hay tres elementos de bloqueo dispuestos
en el interior de la cavidad del elemento de bloqueo. Al igual que
las primeras partes 24 de los canales 22, los elementos de bloqueo
se encuentran espaciados aproximadamente 120º uno de otro. No
obstante, en la presente invención se contemplan elementos de
bloqueo mayores o en menor número y con diferentes espacios entre
ellos.
Para acoplar de forma eficaz el sistema
propulsor 16 al eje 10, los elementos de bloqueo 60 del elemento de
acoplamiento 44 están alineados con las primeras partes 24 de los
canales 22. El ancho de la primera parte de cada canal es mayor que
el diámetro de cada elemento de bloqueo. El eje se introduce en la
cavidad 52 del elemento de acoplamiento hasta que cada elemento de
bloqueo haya alcanzado una superficie inferior de la primera parte
de uno de los canales. Después se gira el eje, haciendo que los
elementos de bloqueo entren en las segundas partes 28 de los
canales. Ya que la segunda parte de cada canal está inclinada hacia
abajo a un ángulo inferior a 90º, la rotación del eje tira del
elemento de acoplamiento y del eje juntos de forma similar a una
leva. Además, debido a que la segunda parte de cada canal se
extiende desde la primera parte en una dirección opuesta a la
dirección de rotación del eje, los elementos de bloqueo están siendo
continuamente presionados en una relación de bloqueo más estanca y
más segura con las segundas partes de los canales mientras el
sistema se encuentra en funcionamiento.
En el momento de acoplar el eje al sistema
propulsor, la embocadura 54 del elemento de acoplamiento encaja en
el asiento estrechado 18 del eje, aislándolo, de forma que ambas
piezas coincidan. El reborde anular 20 dispuesto alrededor del
asiento estrechado aumenta las propiedades aislamiento de gases
cuando el dispositivo se usa con un sistema de desgasificación. El
eje consigue acoplarse firmemente al sistema propulsor cuando los
elementos de bloqueo 60 hayan recorrido aproximadamente la mitad de
las segundas partes 28 de los canales. Así, se requiere una rotación
del eje de menos de un tercio para lograr una conexión firme. La
mitad de la segunda parte de cada canal que no se ha recorrido
proporciona un espacio adicional suficiente en caso de que sea
necesario girar el eje más de lo previsto. Tal necesidad puede
surgir debido a un error de maquinización, deformaciones del
material con el paso del tiempo, etc.
El presente diseño de acoplamiento proporciona
un procedimiento sencillo de autoalineamiento para acoplar un eje a
un sistema propulsor. Se requiere una rotación de menos de un tercio
con el fin de lograr una relación de bloqueo estanco. Esto
constituye una ventaja considerable con respecto a los diseños de
acoplamiento conocidos en los que se requieren varias rotaciones con
el fin de acoplar el eje al sistema propulsor.
Si el eje se avería, la parte restante atascada
dentro del acoplamiento puede extraerse fácilmente sin dañar el
sistema. La fácil extracción puede lograrse debido a que sólo es
necesario una rotación menor de un tercio de la parte restante del
eje para extraer la parte restante del eje. El conducto 34, que
posee una forma que facilita la torsión, y la herramienta de torsión
36 hacen que tal tarea resulte bastante sencilla en comparación con
las varias rotaciones para desencajar el eje que se requieren para
extraer la parte restante de un eje en los sistemas convencionales.
La extracción de un trozo de eje roto se facilita también debido a
que la forma de las superficies coincidentes en la presente
invención ofrece menos resistencia a la rotación para desencajarlas
que a la rotación para encajarlas. Al proporcionar una fácil
extracción que no daña al sistema, las posibilidades de que el eje
se descentre también disminuyen.
Cuando la presente invención se usa con un
sistema de desgasificación, sus propiedades aislantes son óptimas.
En tales aplicaciones se necesita un aislamiento estanco con el fin
de forzar un gas a través del conducto 34 y el conducto 38. La
presente invención logra unas características de aislamiento óptimas
debido a que el asiento estrechado 18 del eje 10 encaja en la
embocadura 54 del elemento de acoplamiento y proporciona un
aislamiento estanco a los gases. Además, el reborde anular 20
situado en la superficie del asiento estrechado del eje 18
proporciona un aumento en las propiedades de aislamiento. Al aislar
el sistema de tal manera, se elimina la necesidad de una junta
tórica, junta de estanqueidad u otro agente aislante.
Otra característica importante de la presente
invención consiste en que ofrece un aumento en la resistencia a la
rotura para un sistema rotor/eje. La maquinización mecánica del
presente diseño de acoplamiento crea menos puntos de concentración
del esfuerzo en el eje de cerámica o grafito en comparación con la
maquinización de los diseños de acoplamiento convencionales. Además,
las superficies coincidentes maquinizadas del diseño del
acoplamiento soportan gran parte de las cargas de flexión en
voladizo. Ambos factores contribuyen al aumento de la resistencia a
la rotura lograda por la presente invención.
Así, resulta evidente que se ha proporcionado,
de acuerdo con la presente invención, un diseño de acoplamiento para
un sistema de rotor/eje que satisface completamente los objetos,
fines y ventajas que se explican anteriormente. Aunque la invención
se ha descrito junto con las formas de realización específicas de la
misma, es obvio que para los expertos en la materia resultarán
evidentes muchas alternativas, modificaciones y variaciones, dentro
del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (9)
1. Un mecanismo de acoplamiento para un sistema
de procesamiento de metal fundido que comprende:
un eje alargado (10) que posee un primer extremo
axial (12) y un segundo extremo axial (14); y un elemento de
acoplamiento (44) para conectar el primer extremo axial con un
sistema propulsor (16), teniendo el elemento de acoplamiento una
cavidad (52) para recibir el primer extremo axial del eje,
caracterizado porque dicha cavidad comprende al menos un
elemento de bloqueo (60) dispuesto en una pared (50) de la cavidad
adaptada para funcionar junto con al menos un canal (22) dispuesto
en una superficie externa del primer extremo axial del eje alargado
en una relación de bloqueo, en el que el canal (22) posee una forma
que limita un mayor desplazamiento giratorio relativo en al menos
una dirección y que limita el desplazamiento longitudinal relativo
después de que el eje alargado quede en una relación de bloqueo con
el elemento de acoplamiento.
2. El mecanismo de acoplamiento según la
reivindicación 1, en el que el canal (22) incluye una primera parte
(24) que se extiende longitudinalmente hacia abajo desde una
superficie superior (26) del eje y una segunda parte (28) que se
extiende inclinada con respecto a la primera parte.
3. El mecanismo de acoplamiento según la
reivindicación 2, en el que la segunda parte (28) del canal (22) se
extiende desde la primera parte (24) del canal a un ángulo incluido
mayor de 90º.
4. El mecanismo de acoplamiento según la
reivindicación 1, en el que el primer extremo axial (12) del eje
(10) posee un primer, un segundo y un tercer canal (22) espaciados,
teniendo cada uno una primera parte (24) que se extiende
verticalmente hacia abajo desde una superficie superior (26) del eje
alargado y una segunda parte (28) que se extiende desde la primera
parte a un ángulo incluido mayor de 90º, teniendo el elemento de
acoplamiento un primer, un segundo y un tercer elemento de bloqueo
espaciado (60) que están adaptados para alinearse con la primera
parte y deslizarse hacia la primera parte del primer, el segundo y
el tercer canal respectivamente, y deslizarse al menos parcialmente
a través de la segunda parte del primer, el segundo y el tercer
canal, respectivamente, de forma que el eje quede fijado al elemento
de acoplamiento de forma similar al bloqueo de una leva.
5. El mecanismo de acoplamiento según la
reivindicación 1, en el que el eje alargado (10) se estrecha hacia
dentro a medida que se aproxima al extremo axial superior (12)
formando un asiento estrechado (18) en una posición predeterminada
a lo largo del eje alargado.
6. El mecanismo de acoplamiento según la
reivindicación 5, en el que hay al menos un reborde anular (20)
dispuesto en una superficie del asiento estrechado (18).
7. El mecanismo de acoplamiento según la
reivindicación 5, en el que una superficie interior (62) de la
cavidad (52) del elemento de acoplamiento se estrecha hacia fuera
formando de ese modo una embocadura (54) que encaja en el asiento
estrechado (18) del eje aislando de forma eficaz el mecanismo de
acoplamiento.
8. El mecanismo de acoplamiento según la
reivindicación 1, que comprende además un primer conducto (34) que
posee una forma que facilita la torsión y que se extiende
longitudinalmente a través de al menos una parte del eje alargado
adaptada para recibir una herramienta de torsión.
9. Un eje para un sistema de procesamiento de
metal fundido que comprende:
un cuerpo alargado (10) que posee un primer
extremo axial (12) dimensionado para acoplarse en un sistema
propulsor (16) y un segundo extremo axial (14) adaptado para su
conexión a un rotor o impulsor relacionado con éste,
caracterizado por al menos un canal (22)
dispuesto en una superficie exterior del primer extremo axial,
teniendo el canal una primera parte (24) que se extiende
longitudinalmente hacia abajo desde una superficie superior (26) del
eje y una segunda parte (28) que se extiende inclinada desde la
primera parte, en el que el canal tiene una forma que limita un
mayor desplazamiento giratorio en al menos una dirección y que
limita el movimiento longitudinal después de que el cuerpo alargado
se acopla al sistema propulsor.
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