ES2344441T3 - Aislador de rodamiento con purgador de aire. - Google Patents

Abstract

Una disposición de estanqueidad para un eje que sale de un alojamiento, que comprende: a) un alojamiento (9); b) un eje (10) que se extiende a través de dicho alojamiento (9); c) una junta (1) fijada a dicho alojamiento y que rodea dicho eje; d) dicha junta (1) que comprende: 1)un estátor (13) fijado a dicho alojamiento; 2)un rotor (14) que gira con dicho eje; 3)un mecanismo (18) de fijación para evitar el movimiento axial de dicho rotor (14) con respecto a dicho estátor (13); 4)una pluralidad de cavidades (21, 25) que actúan como un centrifugador para líquido, incluyendo contaminantes, con el flujo del líquido centrifugado al exterior de la junta para eliminar los contaminantes; y 5)un conducto (35) desde dichas cavidades (21, 25) para que el flujo de líquido y contaminantes centrifugados salgan de dicha junta (1); y caracterizada porque la disposición de estanqueidad comprende además e) un conducto (19) en dicho alojamiento para su conexión con una fuente (15) de aire presurizado y con un primer conducto en dicho estátor (13) entre dicho alojamiento (9) y dicho rotor (14) para aplicar una purga de aire.

Description

Aislador de rodamiento con purgador de aire.

Antecedentes de la invención 1) Campo de la invención

El campo de la presente invención es la estanqueidad de los rodamientos, especialmente en usos periféricos de velocidad elevada, en los que hay presentes contaminantes que deben quedar aislados de los rodamientos.

\vskip1.000000\baselineskip

2) Técnica relacionada

Los husillos de las máquinas herramientas, debido a su elevada velocidad de giro (?), crean requerimientos para una reducción máxima o una eliminación total de contaminantes para que no interactúen con los rodamientos y, por consiguiente, no sean un problema continuo para los fabricantes de juntas y husillos. Hace tiempo que existe la creencia entre los fabricantes de juntas que añadir una purga de aire mejoraría la protección de los rodamientos, es decir, utilizando un mecanismo de estanqueidad junto con un purgador de aire. En la técnica anterior se han combinado juntas de labio y patrones de laberinto con un purgador de aire. Típicamente, la presión de la purga de aire ha sido de entre 345 y 483 kPa y se ha insertado bien más alejada del plano diametral o más cerca del plano diametral o en medio del patrón de laberinto de la junta de labios. Estos patrones de laberinto con juntas de labio en combinación con juntas no son muy satisfactorios, ni lo han sido. Esto es especialmente cierto cuando se somete a la junta a una gran cantidad de derramamiento e incidencia de refrigerante, en cuyo caso se puede acumular una cantidad sustancial de refrigerante en el área entre el patrón de laberinto y la junta de labios. Entonces, la junta de labios es sustancialmente el único miembro de estanqueidad entre los rodamientos y los contaminantes y el refrigerante acumulado. La junta de labios, debido a la presión y a la fricción, está sometida a una cantidad sustancial de desgaste y siempre se ha producido finalmente una entrada de contaminantes o de refrigerante más allá de la junta de labios.

La velocidad de giro (?) es un factor que afecta a todos los dispositivos de estanqueidad y las juntas de labios funcionarán mejor a velocidades periféricas menores y durante un periodo más breve de tiempo que otros tipos de juntas.

El purgador de aire se ha hecho funcionar con aisladores de rodamientos similares a los mostrados y descritos en la patente U.S. nº 5.378.000 pero con un éxito limitado.

Los purgadores de aire anteriores han dirigido el aire externo a los aisladores de rodamientos y el aislador de rodamiento ha sustituido simplemente la junta de labios. Esta disposición tiene al menos dos desventajas y no ha tenido un éxito completo debido a que la dirección de la purga de aire delante del aislador de rodamientos hace que el aire, incluyendo el refrigerante y las materias extrañas, debido a la presión, pase a través del aislador y dentro del alojamiento del rodamiento. Cualquier lasca o finos metálicos quedarán retenidos por la presión de aire en torno al aislador de rodamiento y provocarán un mayor desgaste y reducirán la eficacia del rodamiento.

Otro sistema para utilizar aire para mejorar, en teoría, el mecanismo de estanqueidad de los aisladores de rodamientos ha sido presurizar el alojamiento. Normalmente, la presión se encuentra entre 34,5 y 138 kPa^{3} y se introduce generalmente en el punto medio del alojamiento entre los rodamientos. Esta configuración, cuando se aplica aire de forma apropiada, es compatible con un aislador de rodamiento. Sin embargo, cuando el aire es introducido directamente dentro de los rodamientos, la limpieza del aire es sumamente importante. También es extremadamente importante restringir la presión interna máxima para evitar la salida de lubricante y aumentos de la temperatura en el aislador de rodamiento. Se ha mostrado que esta adición de presión al alojamiento del rodamiento mejora el rendimiento del aislador de rodamiento, en particular con husillos periféricos o estáticos lentos.

Otro ejemplo de aire combinado con un uso de un aislador de rodamiento ha sido introducir el aire más cerca del plano diametral del aislador de rodamiento e intentar sellar el aire del alojamiento por medio de una junta normal de labios u otros dispositivos de restricción. Una vía permitiría el escape de agua u otros contaminantes contenidos en el purgador de aire. En este diseño la junta de labios u otro dispositivo de restricción sigue siendo el miembro crítico y limita la vida y la calidad del efecto de estanqueidad. Esta configuración también es principalmente satisfactoria con una velocidad periférica menor de husillos o de ejes.

Por lo tanto, es importante tener un sistema de estanqueidad sin utilizar una junta de labios y ser capaz de utilizar de forma simultánea un suministro de aire que no es necesariamente puro, es decir, puede contener contaminantes, incluyendo fluido. Los contaminantes migrarán por cualquier junta de labios, especialmente a velocidades periféricas elevadas.

La patente U.S. nº 5.228.700 describe una junta de eje que tiene un anillo centrifugador fijado al eje para girar con el mismo. El anillo define un espacio anular con una parte de estátor de la junta. Las cámaras anulares definidas entre el estátor y el rotor y/o un alojamiento tienen un hueco de mariposa dispuesto entre las mismas para suprimir la presión del líquido en la junta.

Conforme a la presente invención se proporciona una disposición de estanqueidad para un eje que sale del alojamiento, que comprende:

a)

un alojamiento;

b)

un eje que se extiende a través de dicho alojamiento;

c)

una junta fijada a dicho alojamiento y que rodea dicho eje;

d)

comprendiendo dicha junta:

1)

un estátor fijado a dicho alojamiento;

2)

un rotor que gira con dicho eje;

3)

incluyendo dicho estátor un primer conducto entre dicho alojamiento y dicho rotor;

4)

un mecanismo de fijación para evitar el movimiento axial de dicho rotor con respecto a dicho estátor;

5)

una pluralidad de cavidades que actúan como un centrifugador para el líquido incluyendo los contaminantes con el flujo del líquido centrifugado al exterior de la junta para eliminar contaminantes; y

6)

un segundo conducto desde dichas cavidades para el flujo de líquido y contaminantes centrifugados para que salgan de dicha junta; y

\quad

caracterizada porque la disposición de estanqueidad comprende además

e)

un conducto en dicho alojamiento para su conexión a una fuente de aire presurizado y a dicho primer conducto para aplicar una purga de aire.

\vskip1.000000\baselineskip

La presente invención está diseñada para mantener alejados a los contaminantes de los rodamientos con un aislador de rodamiento y un mecanismo novedoso de purga de aire. La capacidad para utilizar presión de aire para mejorar la estanqueidad mientras se aíslan los rodamientos de la presión de aire y de cualquier contaminante contenido en los mismos es la mejora básica de la presente invención.

La presente invención proporciona un mecanismo mejorado de estanqueidad por lo que con una expulsión positiva de contaminantes la junta tendrá una larga vida de servicio incluso a velocidades elevadas. La presente invención también proporciona una expulsión positiva de contaminantes cuando el eje se encuentra en descanso.

Los alojamientos que contienen rodamientos se hacen funcionar a veces con una presión ligeramente menor, es decir, inferior a la atmosférica, que la presión externa del alojamiento. En la presente invención, las caras del rotor y del estátor entran en contacto entre sí y están fijadas entre sí de forma axial.

La presente invención proporciona un mecanismo de estanqueidad a velocidad periférica elevada incluso si se levanta el anillo de estanqueidad básico de la junta, la presión del aire refuerza la junta y proporciona un mecanismo de estanqueidad positivo en todo momento. El sistema de purga de aire está diseñado para salir del mecanismo de estanqueidad para expulsar contaminantes y ventilar la junta. El mecanismo de estanqueidad de la presente invención puede no tener presión de aire en una condición estática o dinámica pero continuará evitando el flujo de entrada de contaminantes a los rodamientos.

Si se suspende, se interrumpe o no se utiliza el flujo de aire, la junta del aislador de rodamiento funcionará de forma normal para evitar la entrada de contaminantes dentro del área del rodamiento.

\vskip1.000000\baselineskip

Descripción de los dibujos

La Fig. 1 - es una vista en corte transversal que muestra en detalle el montaje de la junta dentro del alojamiento, incluyendo el sistema de aire para ayudar a la estanqueidad.

\vskip1.000000\baselineskip

Descripción detallada de la invención

Se muestra la junta novedosa 1 de la presente invención con un estátor 13 fijado al alojamiento 9. El rotor 14 está fijado al eje 10 y está accionado por los miembros 17 de anillo. El mecanismo novedoso de estanqueidad de la presente invención puede incluir o no la junta 16 de estanqueidad entre el alojamiento 9 y el estátor 13. El eje 10 se extiende a través del alojamiento 9 y está rodeado por la junta 1 incluyendo el estátor 13 y el rotor 14. El rotor 14 está fijado al eje 10 y gira con el eje 10 por medio del accionamiento de los miembros 17 de anillo. El anillo 22 de estanqueidad, incluyendo las cavidades 21 y 25 y los laberintos correspondientes formados en el rotor 14 y en el estátor 13 actúan para sellar de forma eficaz la entrada o salida de materiales, incluyendo contaminantes, dentro de la cavidad 31 del alojamiento 9. Estos elementos de esta junta novedosa estaban presentes en la técnica anterior.

Las mejoras proporcionadas por esta junta novedosa incluyen el uso de presión de aire de una fuente de presión 15 de aire que está conectada con la válvula 12 de aire. La válvula 12 puede estar tapada o puede permitir que la presión de aire entre a través del espacio de la válvula 12 dentro del canal o del conducto 19 de aire. Entonces se dirige el aire bajo presión, presión que estaría normalmente entre 0 y 68,9 kPa, hacia el anillo difusor 18 para asegurar que la presión de aire está distribuida de manera uniforme en torno a la periferia de la junta 1 y dentro de la primera cámara de aire o cavidad 21. El anillo difusor 18 también fija el rotor 14 y el estátor 13 entre sí para limitar el movimiento axial entre el rotor 14 y el estátor 13. La cara 32 entre el estátor 13 y el rotor 14 se mantiene en su lugar por medio del anillo 18. El anillo difusor 18 tiene conductos 18a que conectan el conducto 19 con la cavidad 21. La fuerza de fijación entre el rotor 14 y el estátor 13 está proporcionada por el difusor 18. El difusor 18 entra en contacto con el estátor 13 y el rotor 14, y también está sujeto contra el estátor 13.

También se proporciona una primera cámara 21 de aire y se mueve el aire del difusor 18 dentro de la cámara 21 de aire y luego se mueve por medio de una acción centrífuga incluyendo la aleta 24 dentro de una segunda cámara de aire o cavidad 25 y se centrifuga de nuevo por medio de la acción de la cavidad 25 y de la segunda aleta 23 para mover los contaminantes y/o cualquier líquido al exterior de las cavidades o cámaras 21 y 25 y se puede drenar a través de un desagüe 41 que puede estar colocado en cualquier ubicación en el aislador, pero preferentemente en la parte inferior, o en la posición de las 6 de las agujas del reloj, del aislador de rodamiento. También se pueden expulsar materias extrañas a través de la salida 35 formada por el conducto 35 entre el rotor 14 y el estátor 13. El flujo de aire durante condiciones estáticas fluirá fuera de las salidas por gravedad y aire sin centrifugar.

Si no está girando el eje 10, o es estático, entonces la gravedad y el desagüe del flujo de aire evacuarán las cámaras 21 y 23 de aire de cualquier contaminante y de todos ellos, y de esta manera, evitará que entren en el alojamiento del rodamiento.

Cuando no se aplica aire a la junta 1 a través del conducto 19 de aire de la fuente 15 de presión de aire y/o se inserta la válvula 12 en el conducto 19 de aire, entonces la junta 22 continuará actuando como un recorrido de restricción para asegurar que cualquier aire o contaminante en las cámaras 21 y 25 de aire salen hacia el exterior. El anillo 22 de estanqueidad presenta un recorrido de restricción a cualquier aire o contaminante en las cámaras 21 y 25. El aire o los contaminantes seguirán siendo expulsados hacia fuera a través de la salida 35 o fuera por el desagüe 41 por gravedad.

Durante su operación, según accionan los anillos 18 de arrastre el rotor 14 y se proporciona la presión de aire desde la fuente 15 a través de la válvula 12 y la entrada 19 de aire, el difusor 18 proyectará este aire dentro de la cámara 21 de aire, que proporciona un área de poca resistencia para el movimiento de los contaminantes dentro de la cámara 21 y fuera por medio del movimiento de centrifugado. Mientras tanto, el anillo 22 de estanqueidad, junto con la obstrucción y/o los laberintos formados por las cavidades 21 y 23 entre el estátor 13 y el rotor 14, siempre actuarán para inhibir el movimiento de cualquier contaminante dentro del alojamiento 31 del rodamiento.

La presión de aire y la cantidad de aire requeridas es significativamente menor que la presión en cualquiera de los sistemas de purga de aire conocidos. Además, debido a la capacidad para sacar por centrifugado cualquier contaminante incluido con el suministro de aire, se puede utilizar una fuente de menor calidad de aire y menos cara, que no era posible con el aire y los sistemas ventilados de la técnica anterior. Si el sistema de aire ha estado operativo y se produce algún fallo del sistema de aire, el aislador de rodamiento de la presente invención continúa funcionando de forma satisfactoria como una junta.

La adición del aire proporciona una protección mejorada y una estanqueidad contra la contaminación utilizando únicamente una ligera diferencia de presión y/o temperatura a través del aislador de rodamiento. La salida 35 y/o el desagüe 41, que ofrecen poca resistencia al flujo de líquido potenciada por la acción del centrifugado, fuerzan a los contaminantes y al líquido fuera de la salida 35 menos restrictiva y/o del desagüe 41. Esta junta de rodamiento funcionará de forma más fiable bajo todo tipo de condiciones. Esto requiere que se aplique una menor presión y una menor cantidad de aire al anillo difusor 18 para obtener la estanqueidad mejorada.

Habiendo descrito la realización preferente, a los expertos en la técnica se les ocurrirán sin duda otras características de la presente invención, al igual que numerosas modificaciones y alteraciones en las realizaciones de la invención ilustrada, todas las cuales pueden conseguirse sin alejarse del ámbito de la invención según se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (8)

1. Una disposición de estanqueidad para un eje que sale de un alojamiento, que comprende:

a)

un alojamiento (9);

b)

un eje (10) que se extiende a través de dicho alojamiento (9);

c)

una junta (1) fijada a dicho alojamiento y que rodea dicho eje;

d)

dicha junta (1) que comprende:

1)

un estátor (13) fijado a dicho alojamiento;

2)

un rotor (14) que gira con dicho eje;

3)

un mecanismo (18) de fijación para evitar el movimiento axial de dicho rotor (14) con respecto a dicho estátor (13);

4)

una pluralidad de cavidades (21, 25) que actúan como un centrifugador para líquido, incluyendo contaminantes, con el flujo del líquido centrifugado al exterior de la junta para eliminar los contaminantes; y

5)

un conducto (35) desde dichas cavidades (21, 25) para que el flujo de líquido y contaminantes centrifugados salgan de dicha junta (1); y

\quad

caracterizada porque la disposición de estanqueidad comprende además

e)

un conducto (19) en dicho alojamiento para su conexión con una fuente (15) de aire presurizado y con un primer conducto en dicho estátor (13) entre dicho alojamiento (9) y dicho rotor (14) para aplicar una purga de aire.

\vskip1.000000\baselineskip

2. Una disposición de estanqueidad conforme a la Reivindicación 1, en la que dicho mecanismo (18) de fijación incluye una pluralidad de conductos adicionales que conectan dicho primer conducto con dicho alojamiento (9) con dicha pluralidad de cavidades (21, 25).

3. Una disposición de estanqueidad conforme a la Reivindicación 1, en la que dicha pluralidad de cavidades (21, 25) incluye al menos una primera cavidad (21) formada en dicho rotor (14).

4. Una disposición de estanqueidad conforme a la Reivindicación 1, en la que dicha pluralidad de cavidades (21, 25) incluye al menos una segunda cavidad (25) formada entre dicho estátor (13) y dicho rotor (14).

5. Una disposición de estanqueidad conforme a la Reivindicación 2, en la que dicho mecanismo (18) de fijación incluye un conducto central (18a) conectado con cada uno de dicha pluralidad de conductos en dicho mecanismo de fijación.

6. Una disposición de estanqueidad conforme a la Reivindicación 1, en la que hay un desagüe (41) para sacar líquido centrifugado de dicha segunda cavidad (25) al exterior de la junta (1).

7. Una disposición de estanqueidad conforme a la Reivindicación 1, en la que dicha primera cavidad (21) tiene una aleta (24) para asistir en el centrifugado de dicho líquido.

8. Una disposición de estanqueidad conforme a la Reivindicación 1, en la que dicha segunda cavidad (25) tiene una aleta (23) para asistir en el centrifugado de dicho líquido.