ES2317362T3 - Maquina de piston giratorio. - Google Patents
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Abstract
Máquina (1) de pistón giratorio de dos árboles y de funcionamiento en seco con dos pistones giratorios (8) que están montados en una carcasa (2) mediante árboles (4) y cojinetes (6) de rodamiento con elementos (6'') de rodamiento, así como que se encuentran dispuestos horizontalmente y que engranan uno con otro en sentido opuesto para definir un espacio de transporte, dos cámaras (10) de aceite que están dispuestas en la carcasa (2) en lados frontales opuestos del espacio de transporte en la zona de los cojinetes (6) de rodamiento y que están previstas para estar llenas al menos parcialmente de aceite lubricante, dos elementos pulverizadores (12), estando dispuesto por cada cámara (10) de aceite un elemento pulverizador (12) en los árboles (4) de manera que cada árbol (4) soporta en total sólo un elemento pulverizador (12), y al menos dos canales (14) de unión que unen entre sí las dos cámaras (10) de aceite respectivamente, caracterizada porque. las secciones transversales (14'') de conexión de los al menos dos canales (14) de unión con las cámaras (10) de aceite se encuentran dispuestos al menos parcialmente por debajo de las líneas axiales (4'') de los árboles (4).
Description
Máquina de pistón giratorio.
La invención se refiere a una máquina de pistón
giratorio de dos árboles, de funcionamiento en seco con dos
pistones giratorios que están montados en una carcasa mediante
árboles y cojinetes de rodamiento con elementos de rodamiento, así
como que se encuentran dispuestos horizontalmente y que engranan uno
con otro en sentido opuesto para definir un espacio de transporte,
según el preámbulo de la reivindicación 1.
Las máquinas de pistón giratorio de dos árboles
presentan dos pistones giratorios o rotores que engranan uno con
otro y que se giran en dirección contraria en un espacio de trabajo,
formado mediante taladros cilíndricos de carcasa para los rotores,
que entran en paralelo al eje entre sí, así como delimitado en el
lado frontal por paredes de cierre. Esto provoca un efecto
transportador. Cada rotor está fijado en un árbol correspondiente
que se aloja de manera giratoria en la carcasa mediante cojinetes de
rodamiento. En general, uno de los árboles se acciona desde el
exterior, mientras que el otro árbol se gira de manera sincrónica
con el árbol de accionamiento mediante dos ruedas dentadas que
están fijadas en los árboles y que engranan una con otra.
Los dos árboles se pueden disponer, respecto a
la posición de funcionamiento, uno sobre otro, o sea, en un plano
vertical, o también uno al lado de otro, o sea, en un plano
horizontal. Sin embargo, la presente invención se refiere sólo a
máquinas de pistón giratorio de dos árboles con una disposición de
los dos árboles en un plano horizontal.
Como en los dos extremos frontales (axiales) del
espacio de trabajo se encuentran respectivamente dos extremos de
árbol con los cojinetes correspondientes, se configuran en la
mayoría de los casos dos cámaras separadas de aceite. La cámara de
aceite por el lado del accionamiento se caracteriza aquí por la
salida adicional de los árboles hacia el entorno. En la mayoría de
los casos predominan temperaturas más elevadas de aceite en la
cámara de aceite, en la que se encuentran también las ruedas
sincrónicas.
El aceite lubricante o los medios lubricantes
similares se usan para reducir las pérdidas por fricción y el
desgaste mecánico de elementos de la máquina. Esencialmente existen
dos procedimientos básicos, mediante los que se suministra el aceite
lubricante a las zonas de consumo:
a) lubricación por inmersión
b) lubricación por circulación (forzada)
Según la velocidad (potencia, número de
revoluciones) de una máquina, el aceite lubricante se distribuye
según los incisos a) o b). Las lubricaciones por inmersión se usan
normalmente hasta una velocidad media de cojinete de n*dm =
0,5*10E6 mm/min (con: n = número de revoluciones [U/min] y dm =
diámetro medio del cojinete [mm]). El aceite lubricante se
distribuye hacia las zonas de consumo mediante los propios elementos
móviles de la máquina o mediante dispositivos adicionales
especiales (anillos centrífugos, discos pulverizadores). El
documento DE8405144U1 da a conocer, por ejemplo, este tipo de
lubricación por inmersión con discos pulverizadores y chapas
conductoras de aceite.
El nivel de llenado del medio lubricante en el
colector de aceite se ha de mantener bajo para evitar pérdidas
innecesarias por salpicaduras y posibilitar además el retorno sin
problemas del aceite desde los cojinetes. Por pérdidas por
salpicaduras se entiende el gasto de potencia para mover los
elementos rotatorios que se sumergen en el colector de aceite.
Éstas provocan un consumo adicional de potencia de la máquina y un
calentamiento adicional del aceite, no deseado tampoco. Por la otra
parte, un nivel de llenado demasiado bajo de aceite en el colector
de aceite provoca una lubricación demasiado pequeña de las zonas que
se han de abastecer de medio de lubricación. El enfriamiento del
aceite se realiza mediante el intercambio térmico con las grandes
superficies interiores humedecidas de la carcasa.
En caso de velocidades circunferenciales mayores
de los cojinetes, esta forma de suministro de aceite lubricante ya
no es suficiente especialmente debido al enfriamiento deficiente de
los cojinetes. La potencia mecánica perdida aumenta con el cuadrado
de la velocidad, es decir, una duplicación del número de
revoluciones cuadruplica la pérdida por fricción. El aceite
lubricante se necesita adicionalmente para la eliminación del calor.
En estos casos se usa normalmente una bomba de aceite con enfriador
separado. La bomba de aceite transporta el aceite lubricante a
través de las tuberías y del enfriador hacia las toberas de
inyección de aceite que suministran un chorro definido de aceite a
las zonas de lubricación (cojinetes, ruedas dentadas). Este tipo de
lubricaciones por circulación forzada se puede usar en casos de
aplicación de n*dm = 0,5 a 4*10E6 mm/min (véase Beitz, W.; Grote,
K.-H.: Dubbel - Taschenbuch für den Maschinenbau (Manual para la
construcción de maquinarias), edición 19, editorial
Springer-Verlag 1997, página G174, apéndice G4,
tabla 3).
Las lubricaciones por circulación forzada son
muy trabajosas y costosas, ya que requieren una pluralidad de
elementos constructivos como bomba de aceite, tubería, enfriador,
toberas de inyección y otros elementos de montaje. Por tanto, se
conocen intentos de realizar al menos parcialmente lubricaciones por
circulación sin bombas separadas. Así, por ejemplo, el documento
DE8714166U1 propone el uso simultáneo de las ruedas dentadas de
sincronización, existentes forzosamente en muchas máquinas de pistón
giratorio, como bomba de rueda dentada.
Otra propuesta consiste en generar con ayuda de
un tubo de Pitot, dispuesto aproximadamente de manera tangencial en
el lateral de un disco pulverizador, una cierta presión de aceite
que se puede usar a continuación para el abastecimiento adecuado de
zonas individuales de cojinete. Una solución de este tipo se da a
conocer, por ejemplo, en el documento EP188713B1. Sin embargo, las
dos propuestas no solucionan el problema del enfriamiento del
aceite. Incluso cuando se genera una presión suficiente a fin de
poder realizar una lubricación por circulación con enfriador de
aceite, el enfriador de aceite ya requiere una construcción muy
trabajosa y costosa.
Además, el documento DE10197228T5 remite de
manera preliminar a una máquina de pistón giratorio según el
preámbulo de la reivindicación 1. Sin embargo, la lubricación por
inmersión dada a conocer en este documento posibilita, asimismo,
sólo velocidades de cojinete, así como números de revoluciones
comparativamente bajos debido a la eficiencia limitada del
enfriamiento y la lubricación.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar una máquina de pistón giratorio del tipo mencionado al
inicio que posibilite altos números de revoluciones y al mismo
tiempo una construcción simple.
Este objetivo se consigue según la invención
mediante una máquina de pistón giratorio con las características de
la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes aparecen
configuraciones especialmente ventajosas de la invención.
La invención se basa en la idea de mejorar la
eficiencia del enfriamiento y la lubricación del aceite lubricante
al realizarse un enfriamiento por circulación de aceite entre las
dos cámaras de aceite sin usar una bomba separada de aceite ni un
enfriador separado de aceite.
Con este fin está previsto según la invención
que los al menos dos canales de unión estén dispuestos y
configurados de manera que posibiliten esta circulación de aceite
sin más elementos constructivos. Dicho con mayor exactitud, según
la invención está previsto que las secciones transversales de
conexión de los al menos dos canales de unión con las cámaras de
aceite se encuentren dispuestos al menos parcialmente por debajo de
las líneas axiales de los árboles. De este modo se logra en
combinación con los elementos pulverizadores, dispuestos en
"diagonal", que la corriente de aceite generada por los
elementos pulverizadores pueda circular de una cámara de aceite a la
otra y retroceder.
A pesar de la construcción simple de la máquina
de pistón giratorio, se obtiene así una circulación y un
enfriamiento eficientes del aceite lubricante y, por tanto, una
lubricación y un enfriamiento eficientes de los cojinetes de
rodamiento. Esto da como resultado que con la máquina de pistón
giratorio según la invención se puedan lograr altas velocidades
circunferenciales de cojinete o altos números de revoluciones.
Otras formas de realización y ventajas de la
presente invención se explican detalladamente por medio de la
siguiente descripción.
La Figura 1 muestra esquemáticamente una vista
lateral en corte de una máquina de pistón giratorio según una forma
preferida de realización de la presente invención.
La Figura 2 muestra esquemáticamente una vista
frontal en corte de la máquina de pistón giratorio mostrada en la
figura 1.
La Figura 3 muestra esquemáticamente una vista
en corte en planta desde arriba de la máquina de pistón giratorio
mostrada en la figura 1.
A continuación se describen detalladamente
formas preferidas de realización de la presente invención sobre la
base de los dibujos adjuntos.
Las figuras 1 a 3 muestran esquemáticamente
distintas vistas de una máquina 1 de pistón giratorio como ejemplo
de realización de la presente invención. La máquina 1 de pistón
giratorio presenta dos pistones giratorios o rotores 8, no
mostrados detalladamente en las figuras, que están montados en una
carcasa 2 y que se giran en dirección contraria para producir un
efecto transportador. Cada rotor 8 está instalado en un árbol
correspondiente 4 alojado de manera giratoria en la carcasa 2
mediante cojinetes 6 de rodamiento con elementos 6' de rodamiento
(de los que sólo se muestran algunos esquemáticamente). En general,
uno de los árboles se acciona desde el exterior de un modo no
representado aquí, mientras que el otro árbol se gira de manera
sincrónica con el árbol de accionamiento mediante dos ruedas
dentadas 20 que están fijadas en los árboles y que engranan una con
otra. Las flechas en la figura 2 señalan las direcciones de giro de
los pistones giratorios 8. La dirección de transporte de la máquina
1 de pistón giratorio, seleccionada como ejemplo de realización, es
de arriba hacia abajo.
La máquina 1 de pistón giratorio presenta además
dos cámaras 10 de aceite que están dispuestas en la carcasa 2 en
lados frontales opuestos del espacio de transporte en la zona de los
cojinetes 6 de rodamiento y que están previstas para estar llenas
al menos parcialmente de aceite lubricante. La cámara de aceite en
el lado del accionamiento se caracteriza aquí por la salida
adicional de los árboles hacia el entorno. En la cámara opuesta de
aceite se encuentran también las ruedas sincrónicas 20.
En el caso de la máquina mostrada de pistón
giratorio se trata de una máquina de pistón giratorio de
funcionamiento en seco, es decir, de una máquina de pistón
giratorio, en la que no se lubrican los pistones giratorios, sino
que los pistones giratorios funcionan sin contacto. Por
consiguiente, las cámaras 10 de aceite están hermetizadas mediante
el espacio de transporte definido por los pistones giratorios.
En las cámaras 10 de aceite están previstos dos
elementos pulverizadores o discos pulverizadores 12, estando
dispuesto por cada cámara 10 de aceite un elemento pulverizador 12
en los árboles 4 de manera que cada árbol 4 soporta en total sólo
un elemento pulverizador 12. Los elementos pulverizadores o discos
pulverizadores 12 están dispuestos, por tanto, en "diagonal".
En las cámaras 10 de aceite, el medio lubricante (aceite) se
arrastra desde el colector mediante los discos pulverizadores 12,
que se sumergen en el colector de aceite, debido al efecto de
arrastre y adicionalmente, en determinadas circunstancias, debido a
entalladuras existentes en la circunferencia de los discos
pulverizadores o medidas similares y se distribuye en la cámara de
aceite en forma de pequeñas gotas y neblina. Debido al efecto de
arrastre de los discos pulverizadores 12, el aceite se transporta
en la respectiva cámara 10 de aceite hacia el lateral del árbol sin
disco pulverizador. En el estado de la técnica, el nivel de aceite
se deforma, o sea, se crea una "elevación de aceite", lo que
reduce la profundidad efectiva de inmersión del disco e impide la
salida del aceite del cojinete del árbol contiguo. El mismo proceso
tiene lugar en la cámara opuesta de aceite. Si los discos
pulverizadores están dispuestos en diagonal (figura 3), la
elevación de aceite y la depresión de aceite de las dos cámaras 10
de aceite se oponen respectivamente.
Las dos cámaras 10 de aceite están unidas entre
sí mediante dos canales 14 de aceite. Según se puede observar mejor
en la figura 1, las secciones transversales 14' de conexión de los
canales 14 de unión con las cámaras de aceite están dispuestas por
debajo de las líneas axiales 4' de los árboles 4. Aunque los
elementos 6' de rodamiento de los cojinetes 6 de rodamiento sólo se
muestran de manera esquemática y parcial, las secciones
transversales 14' de conexión de los canales 14 de unión están
dispuestas también por debajo de los elementos 6' de rodamiento. De
este modo, las secciones transversales 14' de conexión de los
canales 14 de unión se encuentran parcialmente o, dado el caso,
también completamente por debajo del nivel libre (de aceite) del
medio lubricante 18 en las cámaras 10 de aceite. Aquí resulta
posible que las secciones transversales 14' de conexión sólo de uno
o de los dos canales 14 de unión estén dispuestas completamente por
debajo del nivel libre de aceite, pudiéndose prever en el último
caso un conducto adicional de compensación de presión. Además, los
canales 14 de unión o sus secciones transversales 14' de conexión se
encuentran en la presente forma de realización en la zona de las
paredes opuestas 10' de las cámaras 10 de aceite.
El aceite en el respectivo colector 10 de aceite
se acciona mediante el correspondiente disco pulverizador 12 y
circula en dirección del canal 14 de unión situado a favor de la
corriente (la dirección de la corriente está indicada
esquemáticamente mediante flechas en las figuras). El canal 14 de
unión guía el aceite hacia la cámara opuesta 10 de aceite. El disco
pulverizador 12 en la cámara opuesta 10 de aceite sigue llevando el
aceite hacia fuera, en dirección al segundo canal exterior 14 de
aceite que hace retroceder el aceite nuevamente hacia la primera
cámara 10 de aceite.
De este modo, entre las dos cámaras de aceite
tiene lugar un intercambio de aceite y, por tanto, una compensación
de la temperatura del aceite. Los elementos de carcasa se atemperan,
por consiguiente, de manera más uniforme y esto permite un juego
menor entre los rotores y la carcasa, así como posibilita un aumento
del grado de eficiencia.
La superficie ampliada de los dos canales 14 de
unión, el volumen mayor de aceite y la transferencia mejorada de
calor debido a la velocidad de la corriente de circulación permiten
ceder más calor. De este modo se puede prescindir de un costoso
enfriador externo de aceite. Adicionalmente, las superficies de las
uniones de aceite se pueden proveer de aletas de refrigeración.
Debido a la posibilidad de salida de los
respectivos canales 14 de unión no se puede formar una "elevación
de aceite" debajo de un cojinete 6 de árbol, lo que mejora la
salida del aceite del cojinete y, por tanto, el enfriamiento del
cojinete.
Otra ventaja de la invención radica en la
facilidad mejorada de mantenimiento, ya que debido a las cámaras
unidas de aceite se ha de prever sólo una posibilidad de llenado y
salida.
Desde el punto de vista constructivo está
previsto en la presente forma de realización que los canales 14 de
unión estén fundidos en forma de una sola con un cilindro 2' de
carcasa que rodea los pistones giratorios 8. En este caso, entre
los canales 14 de unión y el cilindro 2' de carcasa está prevista
respectivamente una capa 16 de aire, según se puede observar mejor
en la figura 3. Esto garantiza que el calor de compresión generado
en la zona de los pistones giratorios 8 no produzca un calentamiento
indeseado del aceite que circula por los canales 16 de unión.
La configuración de la sección transversal de
los canales 14 de unión no está limitada de manera especial en el
marco de la presente invención. Sin embargo, ha resultado ventajoso
que los canales 14 de unión presenten una gran sección transversal,
por ejemplo, una sección transversal que en relación con una
superficie frontal 10'' de la cámara de aceite, situada por el lado
del pistón giratorio y humedecida con aceite durante el período de
reposo de la máquina, sea en cada caso al menos de 5%,
preferentemente al menos de 10% y con especial preferencia de 25%
como máximo. De este modo se obtiene una circulación especialmente
eficiente del aceite con pequeñas "elevaciones y depresiones de
aceite". En este caso se prefiere de manera especial que los
canales 14 de unión presenten respectivamente una sección
transversal esencialmente igual y que ésta sea esencialmente
constante también a lo largo del respectivo canal de unión.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de los documentos citados por el
solicitante se incluyó exclusivamente para informar al lector y no
es parte integrante de la patente europea. Ésta se confeccionó con
el máximo cuidado, pero la Oficina Europea de Patentes no asume,
sin embargo, ningún tipo de responsabilidad por posibles errores u
omisiones.
- \bullet DE 8405144 U1 [0006]
- \bullet EP 188713 B1 [0010]
- \bullet DE 8714166 U1 [0009]
- \bullet DE 10197228 T5 [0011]
Claims (10)
1. Máquina (1) de pistón giratorio de dos
árboles y de funcionamiento en seco con
dos pistones giratorios (8) que están montados
en una carcasa (2) mediante árboles (4) y cojinetes (6) de
rodamiento con elementos (6') de rodamiento, así como que se
encuentran dispuestos horizontalmente y que engranan uno con otro
en sentido opuesto para definir un espacio de transporte,
dos cámaras (10) de aceite que están dispuestas
en la carcasa (2) en lados frontales opuestos del espacio de
transporte en la zona de los cojinetes (6) de rodamiento y que están
previstas para estar llenas al menos parcialmente de aceite
lubricante,
dos elementos pulverizadores (12), estando
dispuesto por cada cámara (10) de aceite un elemento pulverizador
(12) en los árboles (4) de manera que cada árbol (4) soporta en
total sólo un elemento pulverizador (12), y
al menos dos canales (14) de unión que unen
entre sí las dos cámaras (10) de aceite respectivamente,
caracterizada porque.
las secciones transversales (14') de conexión de
los al menos dos canales (14) de unión con las cámaras (10) de
aceite se encuentran dispuestos al menos parcialmente por debajo de
las líneas axiales (4') de los árboles (4).
2. Máquina de pistón giratorio según la
reivindicación 1, caracterizada porque las secciones
transversales (14') de conexión de los al menos dos canales (14) de
unión con las cámaras (10) de aceite están dispuestas al menos
parcialmente por debajo de los elementos (6') de rodamiento de los
cojinetes (6) de rodamiento.
3. Máquina de pistón giratorio según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque las secciones
transversales (14') de conexión de los al menos dos canales (14) de
unión con las cámaras (10) de aceite están dispuestas al menos
parcialmente por debajo del nivel libre de aceite en las cámaras
(10) de aceite.
4. Máquina de pistón giratorio según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque las
secciones transversales (14') de conexión de los al menos dos
canales (14) de unión con las cámaras (10) de aceite están
dispuestas, en una vista en planta desde arriba, al menos
parcialmente por fuera de una proyección de las líneas axiales (4')
de los árboles (4).
5. Máquina de pistón giratorio según la
reivindicación 4, caracterizada porque los al menos dos
canales (14) de unión están dispuestos en la zona de las paredes
laterales opuestas (10') de las cámaras individuales de aceite.
6. Máquina de pistón giratorio según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los
canales (14) de unión están equipados con elementos de
refrigeración, especialmente aletas de refrigeración.
7. Máquina de pistón giratorio según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los
canales (14) de unión están fundidos en forma de una sola con al
menos una sección de la carcasa (2), especialmente con un cilindro
(2') de carcasa que rodea los pistones giratorios.
8. Máquina de pistón giratorio según la
reivindicación 7, caracterizada porque entre los canales (14)
de unión y el cilindro (2') de carcasa está prevista en cada caso,
al menos parcialmente, una capa aislante (16), en especial una capa
de aire.
9. Máquina de pistón giratorio según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los
canales (14) de unión presentan una sección transversal que en
relación con una superficie frontal (10'') de la cámara de aceite,
situada por el lado del pistón giratorio y humedecida con aceite
durante el período de reposo de la máquina, es en cada caso al
menos de 5%, preferentemente al menos de 10% y con especial
preferencia de 25% como máximo.
10. Máquina de pistón giratorio según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los
canales (14) de unión presentan respectivamente una sección
transversal esencialmente igual y ésta es esencialmente constante
con preferencia a lo largo del respectivo canal (14) de unión.
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| EP06009779A EP1855009B1 (de) | 2006-05-11 | 2006-05-11 | Drehkolbenmaschine |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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