ES2336509T3 - Cojinete con gas a presion y metodo para su produccion. - Google Patents

Abstract

Cojinete con gas a presión con un casquillo de cojinete (23), que rodea un espacio hueco (22) para el alojamiento de un cuerpo apoyado (34) y en cuya pared se forma una pluralidad de pasos de suministro (32, 33) que se pueden someter desde el lado externo a gas comprimido, caracterizado por que el casquillo de cojinete (23) está ensamblado a partir de una pluralidad de elementos (24, 25, 26, 27, 28) y al menos algunos de los pasos de suministro (32, 33) se forman por acanaladuras (32) en al menos una de las superficies (29) orientadas entre sí de elementos respectivamente adyacentes (24, 25, 26, 27, 28).

Description

Cojinete con gas a presión y método para su producción.

La presente invención se refiere a un cojinete con gas a presión con un casquillo de cojinete, que rodea un espacio hueco para el alojamiento de un cuerpo apoyado y en cuya pared se forma una pluralidad de pasos que se pueden someter a gas comprimido desde el lado exterior, así como a un método para la producción de tal cojinete con gas a presión. Tal cojinete con gas a presión y un método de producción para el mismo se conocen a partir del documento EP 0 708 262 A1.

El efecto del cojinete con gas a presión se basa en que penetra gas comprimido a través de los pasos en una hendidura entre el casquillo del cojinete y el cuerpo apoyado en el mismo y genera una sobrepresión en la hendidura. Esta hendidura tiene que ser estrecha para representar una resistencia al flujo suficiente requerida para la generación de la sobrepresión. También los pasos de suministro tienen que ser estrechos, por un lado, para limitar el caudal de gas comprimido del cojinete, por otro lado, para evitar que cuando una desviación del cuerpo apoyado de forma local conduzca a un estrechamiento de la hendidura entre el cuerpo y el casquillo del cojinete y, como consecuencia, a una compactación del gas en la zona estrechada, este aumento de presión se alivie por un flujo de retorno del gas desde esta hendidura a través de los pasos de suministro hacia el exterior.

La generación de pasos de suministro lo suficientemente estrechos, particularmente con diámetros en un intervalo de 25 \mum y por debajo, produce considerables dificultades técnicas. El documento EP 0 708 262 A1 que se ha mencionado al principio describe cómo perforar tales pasos mediante un rayo láser. Este enfoque es insatisfactorio por varios motivos. Por un lado, cada paso se tiene que perforar individualmente con un gasto de tiempo, lo que encarece la fabricación. Por otro lado, es deseable conseguir, para evitar turbulencias, una gran proporción de longitud a diámetro de paso, sin embargo, el grosor de capa que se puede perforar con un láser está limitado por una parte porque el diámetro del rayo láser diverge delante y detrás de un foco con mayor intensidad cuanto más enfocado esté el foco, de tal forma que con una profundidad de perforación demasiado grande no se puede mantener de forma controlable un diámetro de perforación reducido en toda la longitud de paso. A esto se añade la tendencia del material retirado por el láser de depositarse con una profundidad de perforación demasiado grande en las paredes laterales del orificio de perforación. Esto requiere formar en las paredes del casquillo de cojinete zonas debilitadas de antemano, que sean lo suficientemente delgadas para poder perforar en las mismas con el láser. Estas zonas, sin embargo, perjudican de forma considerable la capacidad de carga y la estabilidad dimensional del cojinete.

Es objetivo de la presente invención indicar un cojinete con gas a presión y un método de producción para el mismo, que posibiliten la fabricación económica de un cojinete con gas a presión con una estabilidad dimensional alta a pesar de un corte transversal estrecho de los pasos de suministro.

El objetivo se resuelve por un lado porque en un cojinete con gas a presión con un casquillo de cojinete, que rodea un espacio hueco para el alojamiento de un cuerpo apoyado y en cuya pared se forma una pluralidad de pasos de suministro que se pueden someter desde el lado exterior a gas comprimido, el casquillo de cojinete está ensamblado a partir de una pluralidad de elementos y al menos algunos de los pasos de suministro están formados por acanaladuras en superficies orientadas entre sí de elementos respectivamente adyacentes. Al realizar los pasos en primer lugar en forma de acanaladuras superficiales es posible obtener un corte trasversal muy estrecho de los pasos a lo largo de una longitud grande, en principio, aleatoria. Por lo tanto, los elementos pueden presentar un considerable espesor de pared y una estabilidad dimensional correspondientemente alta.

Para completar las acanaladuras hasta pasos, puede estar previsto que las superficies orientadas entre sí de elementos respectivamente adyacentes se pongan en contacto entre sí.

Alternativamente, también entre las superficies orientadas entre sí se puede aplicar respectivamente un anillo de junta de corte trasversal preferiblemente rectangular. Un anillo de junta de este tipo puede presentar una cierta medida de deformabilidad plástica, que posibilita compensar irregularidades de gran superficie de profundidad reducida de las superficies opuestas entre sí, sin embargo, sin penetrar para esto en las acanaladuras y cerrar o estrechar las mismas.

Preferiblemente, los elementos se disponen de forma sucesiva entre sí en sentido longitudinal del casquillo de cojinete.

Para simplificar un montaje correcto de los elementos puede estar previsto que los elementos adyacentes entre sí encajen entre sí con arrastre de forma.

Particularmente se prefiere que una superficie frontal que lleva las acanaladuras de uno de los elementos se encaje en una escotadura del otro elemento.

Para garantizar un suministro fiable de gas comprimido de las acanaladuras en la superficie frontal, las acanaladuras tienen un recorrido de forma apropiada en su totalidad de forma angulada sobre la superficie frontal y sobre una superficie de cubierta de uno de los elementos con forma de cilindro hueco sobre al menos una parte de su extensión axial.

Una agrupación de los elementos individuales se garantiza de forma sencilla porque el casquillo de cojinete se sujeta en una cubierta tubular.

El número de los elementos del casquillo de cojinete preferiblemente es al menos tres, de tal forma que existen al menos dos pares de superficies opuestas entre sí de elementos, en los que se pueden formar los pasos. Además, el número de los elementos del casquillo de cojinete preferiblemente es impar, de modo que pueden existir uno o varios grupos de tres elementos adyacentes. En un grupo de este tipo, preferiblemente el elemento central tiene una menor dimensión externa que los dos otros elementos que se ponen en contacto con el mismo, de tal forma que alrededor del elemento central hay sitio para un canal de suministro, que suministra gas comprimido a los pasos de suministro que tienen un recorrido entre el elemento central y los dos elementos adyacentes al mismo.

Para alimentar los pasos de suministro desde un extremo longitudinal del cojinete con gas a presión con gas comprimido puede proporcionarse un canal de suministro de gas comprimido, que se extiende en sentido longitudinal y que está limitado por los elementos del casquillo de cojinete y la cubierta. Alternativamente, también se puede proporcionar una conducción de suministro de gas comprimido que tiene un recorrido a través de la cubierta, que tiene un extremo en un lado frontal de la cubierta y otro extremo a la altura del elemento central.

Las acanaladuras se pueden formar de manera sencilla y económica por deformación. Esto posibilita la generación de todas las acanaladuras proporcionadas en una de dos superficies orientadas entre sí con una complejidad de tiempo y coste mínima por herramientas sencillas con una elevada vida útil.

El objetivo se resuelve además por un método para la producción de un cojinete con gas a presión, que presenta las siguientes etapas:

a)

proporción de varios elementos, que se pueden ensamblar hasta una carcasa de cojinete que rodea un espacio hueco;

b)

generación de acanaladuras en al menos una superficie de al menos uno de los elementos, que en el estado ensamblado se orienta a una superficie de un elemento adyacente; y

c)

ensamblaje de los elementos hasta la carcasa de cojinete.

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Las superficies orientadas entre sí se pueden poner en contacto directamente entre sí o se puede incluir entre las mismas un anillo de junta.

Las acanaladuras se generan preferiblemente por gofrado.

Una etapa adicional del método puede ser la inclusión de los elementos en una cubierta tubular.

Se obtienen características y ventajas adicionales de la invención a partir de la siguiente descripción de ejemplos de realización con referencia a las figuras adjuntas. Se muestra:

En la Figura 1, un corte axial esquemático por un compresor con un cojinete con gas a presión de acuerdo con la presente invención;

En la Figura 2, un corte por el compresor de la Figura 1 a lo largo del plano indicado en la Figura 1 con II-II;

En la Figura 3, una vista del lado frontal de un elemento del casquillo de cojinete de la Figura 1;

En la Figura 4, un corte axial por el elemento mostrado en la Figura 3;

En la Figura 5, un corte análogo a la Figura 1 por un compresor con un cojinete con gas a presión de acuerdo con una segunda configuración de la invención;

En la Figura 6, un corte a lo largo del plano indicado en la Figura 5 con VI- -VI; y

En la Figura 7, una representación esquemática de un grupo de accionamiento para el compresor.

El compresor mostrado en la Figura 1 en un corte axial y en la Figura 2 en un corte radial, que está configurado en el presente caso como compresor lineal, tiene una cubierta 21, en el que se aloja un casquillo de cojinete 23 con forma de cilindro hueco, que delimita una cámara de trabajo 22. El casquillo de cojinete 23 está ensamblado a partir de un número impar, en este documento, de cinco piezas, de elementos 24, 25, 26, 27, 28 sucesivos en sentido axial, anulares o con forma de cilindro hueco. Los dos elementos externos 24, 28 y el elemento central 26 de la disposición tienen respectivamente en superficies frontales 29 opuestas entre sí escotaduras anulares, en las que encajan zonas terminales de los elementos intercalados 25, 27. El diámetro interno de todos los elementos 24 a 28 es exactamente igual, de tal forma que sus superficies internas se unen de forma enrasada entre sí. El diámetro externo de los elementos 25, 27 es respectivamente menor que el de los elementos adyacentes 24, 26, 28, de tal forma que el casquillo de cojinete 23 presenta en su superficie externa dos surcos periféricos 30 respectivamente a la altura de los elementos 25, 27.

Las superficies externas de los elementos 24, 26, 28 se mantienen en contacto sin holgura de forma radial con la superficie interna de la cubierta tubular 21 y se fijan en sentido axial con cierre de fuerza por rozamiento, a modo de ejemplo, por embutición de la cubierta 21 sobre los elementos 24, 26, 28. Los elementos 25, 27 se fijan a su vez por un encaje sin holgura en las escotaduras de los elementos 24, 26, 28.

Como se puede observar en la Figura 3, los elementos 25, 27 están provistos en sus superficies frontales 29 de una pluralidad de acanaladuras 32 orientadas radialmente, de las cuales respectivamente un extremo interno desemboca en la cámara de trabajo 22 y un extremo externo pasa a una acanaladura 33 que se extiende en dirección axial sobre la superficie externa del elemento 25 ó 27. La anchura y la profundidad de las acanaladuras 32, 33 ascienden respectivamente como máximo a pocos 10 \mum, su longitud puede ascender a algunos milímetros. Cuando los elementos 24 a 28 están ensamblados, las acanaladuras axiales 33 sobresalen respectivamente de las escotaduras de los elementos 24, 26 ó 28. De este modo, los surcos 32, 33 forman junto con las superficies frontales 29 opuestas de los elementos 24, 26, 28 pasos de suministro, por los que los surcos 30 comunican con la cámara de trabajo 22.

En la cámara de trabajo 22 se dispone un pistón 34 de forma que se puede desplazar axialmente. El diámetro del pistón 34 asciende a aproximadamente 30 mm y es aproximadamente de 10 a 20 \mum menor que el diámetro interno de los elementos 24 a 28, de tal forma que cuando se dispone el pistón 34 de manera concéntrica con respecto al casquillo de cojinete 23, una hendidura 35 de 5 a 10 \mum de anchura separa el pistón 34 alrededor de la superficie interna del casquillo de cojinete 23. En esta hendidura 35 desembocan algunas de las acanaladuras 32.

La cámara de trabajo 22 está cerrada en un lado frontal por una chapa flexible 36 soldada en una brida periférica de la cubierta 21. En la chapa flexible 36 se forman en sentidos respectivamente opuestos válvulas de retención permeables 37, 38. En un lado opuesto de la cámara de trabajo 22 de la chapa flexible 36 se monta una tapa 39, en la que se han escotado dos cámaras 40, 41. Un movimiento del pistón 34 alejándose de la chapa flexible 36 succiona gas de la cámara 40 por la válvula 38 a la cámara de trabajo 22. Un movimiento posterior del pistón 34 acercándose a la chapa flexible 36 compacta el gas en la cámara de trabajo 22 y presiona el mismo finalmente a través de la válvula 38 al interior de la cámara 41.

Partiendo de la cámara 41 se extienden conducciones de suministro de gas comprimido perforadas 42, 43 a través de la chapa flexible 36 y la parte de cubierta tubular 31 hasta los surcos 30. Una sobrepresión en la cámara 41 se extiende por las conducciones de suministro de gas comprimido 42, 43 hasta los surcos 30, de tal forma que el gas vuelve a fluir a través de las acanaladuras 33, 32 a la cámara de trabajo 22 y, de este modo, forma un colchón de gas que guía el pistón 34 sin contacto con el casquillo de cojinete 23.

Como se puede observar de forma sencilla, se puede realizar de manera sencilla un compresor con longitud disminuida o un número disminuido de pasos de suministro omitiendo los elementos 26, 27 e incluyendo el elemento 25 directamente en la escotadura del elemento 28. De forma correspondiente, por inclusión de pares de elementos adicionales 26, 27 y proporción de conducciones de suministro de gas comprimido que abastecen los respectivos surcos resultantes 30 se puede crear un compresor con una mayor longitud y/o mayor número de pasos de suministro.

La Figura 4 muestra un corte axial ampliado por uno de los elementos 25, 27. En este corte se puede observar que la profundidad de las acanaladuras 33 que se extienden por la superficie externa del elemento 25, 27 disminuye con la separación creciente de la superficie frontal 29, de la que parten. Esta conformación de las acanaladuras tiene dos ventajas, por un lado posibilita generar las acanaladuras 32, 33 en un ciclo de trabajo común por gofrado con ayuda de punzones (no representados), que se presionan contra las superficies frontales 29 del elemento 25, 27. Por otro lado se evita una desviación innecesariamente intensa, que conduce a turbulencia y caída de presión de la corriente de gas en la transición entre las acanaladuras 32, 33, si las mismas topan entre sí en un ángulo obtuso.

La Figura 5 muestra un corte análogo a la Figura 1 por una segunda configuración de un cojinete con gas a presión, que se diferencia de la mostrada en la Figura 1 en dos aspectos que se pueden realizar independientemente entre sí. El primer aspecto es la presencia de anillos de junta 44 con corte transversal rectangular, que se disponen respectivamente en las escotaduras de los elementos 24, 26, 28 cubriendo las superficies frontales 29 de los elementos que encajan 25, 27. Los anillos de junta 44 se pueden deformar ligeramente de forma plástica, de tal forma que no penetran en las acanaladuras 32 y estrechan su corte transversal, sin embargo, de forma que pueden compensar irregularidades de gran superficie de pequeña amplitud entre las superficies frontales opuestas entre sí de los elementos y evitan de este modo que el gas comprimido alcance por hendiduras que tienen un recorrido alejado de las ranuras 32, 33 de uno de los surcos 30 a la cámara de trabajo 22.

El segundo aspecto es que los elementos 24 a 28 que forman el casquillo de cojinete 23 están alojados en una carcasa cilíndrica ranurada 45, que a su vez se apoya en la superficie interna de la parte de cubierta tubular 31. Al coincidir la ranura 46 de la carcasa 45 con un paso 47 de la chapa flexible 36 y estar cerrada herméticamente en un extremo alejado de la chapa flexible 36, por ejemplo, por un tapón de resina sintética 48, puede alcanzar gas comprimido desde la cámara 41 a todos los surcos 30 del casquillo de cojinete 23 sin que los mismos se tengan que abrir respectivamente por perforaciones individuales 40 ó 41, como se muestra en la Figura 1. La configuración de la Figura 5, por tanto, es particularmente adecuada cuando el casquillo de cojinete 23 está compuesto por un gran número de elementos sucesivos entre sí.

La Figura 7 muestra esquemáticamente un grupo de accionamiento, que se puede utilizar para el accionamiento del movimiento oscilante del pistón 36. Comprende dos culatas 1 con forma de E con tres brazos 3, 4, 5 opuestos por pares. Los extremos orientados entre sí de los brazos 3, 4, 5 forman respectivamente piezas polares 7 que delimitan un entrehierro 2. Alrededor de los brazos centrales 4 se aplica respectivamente un arrollamiento de excitación 8. Los dos arrollamientos de excitación 8 se pueden someter a corriente por un circuito de control, donde el sentido de la corriente en los dos arrollamientos de excitación 8 respectivamente está fijado, de tal manera que las piezas polares 7 opuestas entre sí de los brazos centrales 4 forma polos magnéticos de polaridad opuesta. Las piezas polares de los brazos externos 3 y 5 forman respectivamente polos magnéticos de polaridad opuesta con respecto al brazo central 4 adyacente.

En el entrehierro 2 se engancha una armadura 10 en dos resortes 11 de forma móvil de manera que puede invertirse entre un punto de inversión superior y uno inferior (o punto de inversión derecho e izquierdo en la representación de la Figura 7). La posición de la armadura 10 en el punto de inversión superior se representa con una línea continua, la del punto de inversión inferior, con un trazo de rayas. Los resortes 11 son respectivamente muelles de ballesta troquelados de una pieza de chapa con varios brazos 12 que tienen un recorrido en forma de zigzag. Los brazos 12 de un resorte 11 se extienden respectivamente con simetría especular entre sí desde un punto de ataque central en la armadura 10 a puntos de suspensión 13 en un bastidor rígido no representado, en el que también se anclan las culatas 1 y el compresor. Por esta configuración, los resortes 11 se pueden deformar difícilmente en sentido longitudinal de la armadura 10 y en cualquier dirección ortogonal con respecto a esto, de tal forma que conducen de forma reversible la armadura 10 en su sentido longitudinal.

La armadura 10 esencialmente con forma de barra comprende en su zona central un imán permanente de cuatro polos 14. Mientras que en la posición relajada de los resortes 11, en la que los brazos 12 de cada resorte 11 se sitúan esencialmente en un mismo plano, el imán 14 se coloca de forma central en el entrehierro 2 y una línea del límite 15 tiene un recorrido entre sus polos izquierdo y derecho en la Figura 1 de forma central por los brazos centrales 4, por exposición de los arrollamientos 8 a una corriente, la armadura 10 se desvía dependiendo del sentido de la corriente hacia la izquierda o hacia la derecha.

Claims (19)

1. Cojinete con gas a presión con un casquillo de cojinete (23), que rodea un espacio hueco (22) para el alojamiento de un cuerpo apoyado (34) y en cuya pared se forma una pluralidad de pasos de suministro (32, 33) que se pueden someter desde el lado externo a gas comprimido, caracterizado por que el casquillo de cojinete (23) está ensamblado a partir de una pluralidad de elementos (24, 25, 26, 27, 28) y al menos algunos de los pasos de suministro (32, 33) se forman por acanaladuras (32) en al menos una de las superficies (29) orientadas entre sí de elementos respectivamente adyacentes (24, 25, 26, 27, 28).

2. Cojinete con gas a presión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que las acanaladuras (32) se forman en superficies (29) orientadas entre sí de elementos respectivamente adyacentes (24, 25, 26, 27, 28).

3. Cojinete con gas a presión de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que las superficies orientadas entre sí (29) de elementos respectivamente adyacentes (24, 25, 26, 27, 28) se ponen en contacto entre sí.

4. Cojinete con gas a presión de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que entre las superficies orientadas entre sí (29) de elementos respectivamente adyacentes (24, 25, 26, 27, 28) se aplica un anillo de junta (44).

5. Cojinete con gas a presión de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que los elementos (24, 25, 26, 27, 28) se disponen de forma sucesiva entre sí en sentido longitudinal del casquillo de cojinete (13).

6. Cojinete con gas a presión de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que los elementos adyacentes entre sí (24, 25; 25, 26;... ; 27, 28) encajan entre sí con arrastre de forma.

7. Cojinete con gas a presión de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que una superficie frontal (29) que lleva las acanaladuras (32) de uno de los elementos (25, 27) se encaja en una escotadura del otro elemento (24, 26, 28).

8. Cojinete con gas a presión de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que las acanaladuras (32, 33) tienen un recorrido angulado sobre una superficie frontal (29) y una superficie de cubierta del elemento (25, 27) con forma de cilindro hueco.

9. Cojinete con gas a presión de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el casquillo de cojinete (23) se sujeta en una cubierta tubular (21).

10. Cojinete con gas a presión de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que el número de los elementos (24, 25, 26, 27, 28) del casquillo de cojinete (23) es al menos tres, donde en un grupo (24, 25, 26; 26, 27, 28) de tres elementos, el elemento central (25; 27) tiene una menor dimensión externa que los otros dos elementos (24, 26; 26, 28) que se ponen en contacto con el mismo.

11. Cojinete con gas a presión de acuerdo con la reivindicación 9 ó 10, caracterizado por que al menos un canal de suministro de gas comprimido (46) delimitado por los elementos (24, 25, 26, 27, 28) del casquillo de cojinete (234) y la cubierta (21) se extiende en el sentido longitudinal.

12. Cojinete con gas a presión de acuerdo con unas de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado por que una conducción de suministro de gas comprimido (42, 43) que tiene un recorrido a través de la cubierta (21) tiene un extremo en un lado frontal de la cubierta (21) y otro extremo a la altura del elemento central (25; 27).

13. Cojinete con gas a presión de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que las acanaladuras (32, 33) se forman por deformación.

14. Compresor lineal con un cojinete con gas a presión de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13.

15. Método para la producción de un cojinete con gas a presión con las etapas:

a)

proporción de varios elementos (24, 25, 26, 27, 28), que se pueden ensamblar hasta una carcasa de cojinete (23) que rodea un espacio hueco (22);

b)

generación de acanaladuras (32, 33) en al menos una superficie (29) de al menos uno de los elementos (25; 27), que en el estado ensamblado se orienta a una superficie de un elemento adyacente (24; 26; 28); y

c)

ensamblaje de los elementos (24, 25, 26, 27, 28) hasta la carcasa de cojinete (23).

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16. Método de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado por que en la etapa c) las superficies orientadas entre sí (29) se ponen en contacto entre sí.

17. Método de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado por que en la etapa c) se incluye un anillo de junta (44) entre las superficies orientadas entre sí (29).

18. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado por que las acanaladuras (32, 33) se gofran.

19. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 15 a 18 con la etapa adicional d) inclusión de los elementos (24, 25, 26, 27, 28) en una cubierta tubular (21).