ES2523794T3 - Disposición de cojinetes de deslizamiento, su uso, y depósito o recipiente a presión provistos de la misma y su uso - Google Patents

Disposición de cojinetes de deslizamiento, su uso, y depósito o recipiente a presión provistos de la misma y su uso Download PDF

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Abstract

Emparejamiento de superficies de corte o contacto de al menos dos componentes individuales o elementos constructivos, en el que al menos uno de los componentes o de los elementos está hecho de titanio, aluminio o aleaciones de ellos entre sí o con otros metales y otro componente o elemento en contacto con él o conectado o que conecta con él está hecho de un material o está dotado de un material tal que presenta una dureza menor que el titanio, aluminio o aleaciones de ellos entre sí o con otros metales.

Description

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DESCRIPCION
Disposición de cojinetes de deslizamiento, su uso, y depósito o recipiente a presión provistos de la misma y su uso
La invención se refiere a esencialmente la configuración de las superficies de corte o de contacto de elementos constructivos de una disposición de cojinetes de deslizamiento, de la que al menos uno de los elementos está hecho de titanio, aluminio o aleaciones de los mismos entre sí o con otros metales. Una disposición de cojinetes de deslizamiento diseñada de modo es según la invención componente de un recipiente según la reivindicación 1.
En el documento DE 10 2004 060 591 A1 se describe un recipiente, estando diseñado el recipiente para la amortiguación de impactos y para evitar distorsiones en la soldadura con una disposición de suspensión especial.
El titanio y sus aleaciones con aluminio u otros metales forman en el sector de la navegación aérea y espacial, y también en la ingeniería mecánica, un grupo de materiales de empleo frecuente. El motivo para ello es la baja densidad en comparación con otros grupos de materiales y, por tanto, un peso bajo con una alta resistencia al mismo tiempo. En cuanto a la técnica de fabricación son adecuados titanio y la mayoría de aleaciones de titanio para la mayoría de los procesos habituales, como arranque de virutas, así como técnicas de conformación y de ensamblaje de todo tipo que se aplican en el sector de la navegación aérea o espacial. En cambio, otras propiedades de pieza constructiva en bruto o acabadas de titanio y aleaciones de titanio son consideradas más bien inadecuadas. De este modo debido a sus malas propiedades deslizantes solo existe una selección limitada de piezas complementarias de deslizamiento emparejamientos fijos con otros materiales, como acero fino, existe el peligro de una corrosión por contacto o del agarrotamiento. Puede producirse un problema también de la baja resistencia a la presión o dureza de superficie.
En construcciones globales que comprenden piezas constructivas individuales de titanio o sus aleaciones, estas propiedades de repercusión negativa deben considerarse y evitarse mediante el tipo de la construcción. Actualmente para ello se adaptan los puntos de corte o de contacto entre titanio o aleaciones de titanio y otros materiales mediante la construcción, por ejemplo, mediante la selección de determinados materiales o mediante aumento de superficies de contacto para evitar puntos de presión. En casos especiales el trato y el manejo de las piezas constructivas individuales durante el montaje y/o el transporte ha de prescribirse bajo estrechos límites mediante indicaciones de manejo. Esto exige en parte una formación e instrucción detallada de personal y usuarios.
La disposición de cojinetes de deslizamiento que se utiliza según la invención comprende un elemento de cojinete y un eje o árbol, estando hecho el eje o árbol de en particular titanio, aluminio o aleaciones de los mismos entre sí y/o con otros metales.
El elemento de cojinete está construido de manera que se impide una soldadura en frío con el eje o árbol bajo las condiciones tal como aparecen en particular en la navegación aérea o espacial. La disposición de cojinetes de deslizamiento forma un cojinete libre, tal como se emplea en general para la suspensión por ejemplo de depósitos y recipientes a presión o para instalaciones en la técnica de procedimiento.
En el campo de la navegación aérea o espacial actualmente es habitual suspender depósitos o depósitos a alta presión para la recepción, almacenamiento y entrega de medios gaseosos, líquidos y sólidos con una envoltura y muñones o tubuladuras de depósito instalados de manera integral en la envoltura de manera polar, es decir en los muñones o tubuladuras de depósito, que están dispuestos preferiblemente en los polos sobre el eje longitudinal de un depósito tal. Una suspensión tal se muestra en la figura 1.
La suspensión para un depósito 11 o recipiente sobre/en una estructura de soporte 12 comprende u así llamado cojinete fijo 13 y un así llamado cojinete libre 14. El cojinete fijo 13 está configurado a menudo como cojinete de articulación esférica o como brida rígida que está atornillada de manera fija con la estructura de soporte 12. El cojinete libre 14 debe cumplir dos funciones. El cojinete libre 14 va a compensar por un lado diferencias en la expansión longitudinal según la flecha A entre depósito 11 y estructura de soporte 12 que pueden aparecer debido a diferencias de temperatura en el funcionamiento del depósito 11 o en el caso de diferentes presiones internas que y temperaturas que hayan aparecido. El cojinete libre 14 por otro lado puede compensar movimientos vibratorios, es decir fuerzas que actúan lateralmente según la flecha T, como por ejemplo las que aparecen cuando se lanza un cohete. Para ello se emplea un cojinete de dos piezas que está hecho de un exterior de cojinete o anillo externo y un anillo interior de cojinete o anillo interno, estando unido de manera firme solamente el anillo exterior de cojinete con la estructura de soporte 12. El anillo interior de cojinete está alojado en el anillo exterior de cojinete de manera pivotante para el alojamiento del depósito 11.
Los materiales habituales para cojinetes son diferentes aceros o también materiales de cerámica. Los depósitos, que se utilizan en el sector de la navegación aérea o espacial se fabrican principalmente de titanio, aluminio o aleaciones de los mismos entre sí y/o con otros metales para satisfacer las exigencias de resistencia y ligereza de la misma manera. Con ello puede producirse un emparejamiento de cojinetes de deslizamiento que está hecho de titanio,
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aluminio o aleaciones de los mismos entre sí y/o con otros metales (eje o tubuladuras de depósito) y acero (anillo interior de cojinete).
Es cierto y se sabe que el titanio, aluminio o aleaciones de los mismos entre sí y/o con otros metales poseen propiedades de resistencia para la marcha en seco pésimas, es decir propiedades deslizantes pésimas (véase también más arriba) sin lubricación adicional. Un emparejamiento de cojinete deslizante a partir de estos materiales y acero lleva por tanto obligatoriamente a una soldadura en frío, de modo que ambos componentes, cojinete y eje o árbol o tubuladuras de depósito se atascan o agarrotan. No obstante, un error en este emparejamiento en contacto por deslizamiento para la función de en particular depósitos de satélites también de otras instalaciones de procedimientos técnicos es más que problemático y era necesario modificar algún aspecto o bien por parte del depósito o de la instalación o por parte del cojinete.
Por ejemplo, para evitar la soldadura en frío entre una tubuladura de depósito de titanio o aleación de titanio y un cojinete de acero se propuso encajar en la tubuladura de depósito de titanio un manguito de acero "autolubricante". El acero sobre acero desliza casi sin ningún problema tal como se sabe. No obstante, esta medida requiere una etapa constructiva adicional nada insignificante en la fabricación de los depósitos. Además, en esta combinación puede producirse también una formación de iones o de partículas.
Del estudio ESA (ESA STM-279 noviembre de 2009; Assessment of Cold Welding between Separable Contact Surfaces due to Impact and Fretting under Vacuum; A. Merstallinger, M. Sales, E. Semerad (Instituto austriaco de tecnología) y B. Dunn (ESA/ESTEC)) para evitar la soldadura en frío puedes desviarse recubrimientos del lado interno de los componentes de cojinete. En la actualidad en los proyectos de depósitos para satélites más novedosos se conciben emparejamientos de cojinete deslizante sobre la base de este estudio y según valores experimentales. Por ejemplo los lados internos de cojinete se recubren con politetrafluoretileno (PTFE), es decir teflón para suprimir una soldadura en frío. Desgraciadamente las pruebas de requisitos que deben cumplirse para el sector de la navegación aérea o espacial han demostrado que el teflón no satisface estos requisitos, más bien el material se desgasta o se rompe prematuramente y se produce un fallo del emparejamiento de cojinete deslizante.
Para sectores de aplicación en la navegación aérea o espacial como en el caso de depósitos para satélites y dispositivos similares, pero también en general para instalaciones en la técnica de procedimiento, sigue existiendo por tanto la necesidad de indicar un material de cojinete diseñado de manera adecuada para el emparejamiento de cojinete deslizante con titanio, aluminio o aleaciones de los mismos entre sí y/o con otros metales.
A la hora de llevar a cabo las pruebas de requisitos habituales en la navegación aérea o espacial se detectó ahora que siempre falla en primer lugar la parte de un emparejamiento, en el presente caso el recubrimiento de PTF y después el titanio o la aleación de titanio, a partir de la cual se fabrica el depósito y por tanto la tubuladura de depósito. De ello se llegó a la conclusión de que al menos para el emparejamiento con titanio ha de encontrarse un material de cojinete que impida una soldadura en frío también bajo las condiciones que aparecen en la navegación aérea o espacial. Debería presentar una dureza menor que titanio o su aleación tal como se emplea para la fabricación de los depósitos.
El objeto de la presente invención es un recipiente con las características de la reivindicación 1. La invención aprovecha por tanto el conocimiento de que puede evitarse una corrosión por contacto cuando se combinan elementos de titanio, aluminio o aleaciones de los mismos entre sí o con otros metales y otro elemento en contacto con ellos, unido o que va a unirse a ellos de un material está equipado con tal material que presenta una dureza menor que titanio o la aleación de titanio.
Un emparejamiento de superficies de corte y de contacto tal se describe como unión atornillada o unión por apriete en las figuras 4.
Un material tal en su emparejamiento con titanio, a o aleaciones de los mismos entre sí y/o con otros metales debe cumplir con las pruebas de requisitos especiales, concretamente más a través de 11.000 ciclos de prueba una carga lateral de 1 kN así como una amplitud de oscilaciones de +/- 7 mm a una frecuencia de 40 Hz, sin que aparezca una soldadura en frío.
El elemento intermedio o la capa intermedia está hecho por tanto de un material, que posee una dureza menor que los materiales del eje o árbol anteriormente mencionados. Por tanto puede evitarse un desgaste precipitado de este material y por tanto un fallo prematuro de la disposición de cojinetes de deslizamiento.
Según la invención el elemento intermedio o la capa intermedia está configurada completamente o al menos parcialmente de una mezcla de teflón y fibras embebida en bronce sinterizado. Como material de fibras pueden mencionarse por ejemplo fibras de vidrio o también fibras de cerámica. Por bronce sinterizado se entienden en el marco de la presente invención principalmente bronces al estaño cuya porosidad permite la inclusión de la mezcla de PTFE y fibras. La mezcla de PTFE y fibras impide una salida de iones del bronce sinterizado. La capa de bronce sinterizado, PTFE y fibras de vidrio o fibras de cerámica debería terminar preferiblemente en el lado interno con una
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película delgada de PTFE o de cerámica para impedir de mejor manera también un posible transporte de iones
Preferiblemente el elemento intermedio está configurado en este contexto como casquillo o manguito. Si bien los casquillos de este tipo pueden obtenerse básicamente en el mercado (por ejemplo CSB-50 Steel Bronze Powder con PTFE/Fibre Dry Bearing). Sin embargo, no se conoce su aplicación en combinación con tubuladuras de cojinete o de depósito de titanio, con respecto a los materiales anteriormente mencionados, es decir en la disposición de cojinetes de deslizamiento con estos materiales o aleaciones. Precisamente esta disposición de cojinetes de deslizamiento, en particular de aleación de titanio y del bronce sinterizado indicado llevó a resultados totalmente inesperados en las pruebas de requisitos en las pruebas de requisitos. Los requisitos tal como se imponen para aplicaciones en la navegación aérea o espacial no sólo se cumplieron sino que se superaron con creces. De esta manera la disposición de cojinetes de deslizamiento resiste 1,5 kN a través de 200.000 ciclos de prueba.
Como alternativa a esto igualmente entra en el marco de la invención colocar el elemento intermedio como capa en o sobre una superficie del elemento de cojinete o del casquillo o manguito, que está dirigido al eje o árbol.
Igualmente es concebible de manera preferida también configurar el elemento intermedio como parte del elemento de cojinete y por ejemplo utilizar el anillo interior de cojinete como elemento intermedio que está fabricado completamente del material de bronce anteriormente mencionado.
Para aplicaciones determinadas también es posible un elemento intermedio o un recubrimiento solo del bronce sinterizado mencionado. Dado que sin embargo en este caso puede aparecer un desplazamiento de iones y de partículas puede evitare un deterioro de los componentes electrónicos mediante medidas adecuadas adicionales.
En una forma de realización preferida de la presente invención el elemento de cojinete está configurado de dos piezas y comprende un anillo exterior de cojinete y un anillo interior de cojinete, de tal manera que el eje o árbol está montado de forma móvil axialmente. La invención puede implementarse por tanto con todas las configuraciones de disposiciones de cojinetes de deslizamiento disponibles habitualmente o (curvados esféricamente) cojinetes de deslizamiento axiales en los que se inserta únicamente un elemento intermedio a partir de un material con las propiedades anteriormente descritas.
Para que la disposición de cojinetes de deslizamiento también pueda compensar o desviar las fuerzas de acción lateral, tal como puede ser necesario igualmente dentro del marco de la presente invención, el anillo exterior de cojinete posee una superficie interior curvada esféricamente al menos parcialmente y el anillo interior de cojinete una superficie exterior curvada esféricamente al menos parcialmente, de tal manera que el eje o árbol está montado de manera pivotante y móvil axialmente y/o lateralmente. Al estar insertado el elemento intermedio descrito anteriormente se compensan de manera ideal tanto variaciones de longitud axiales como también acciones de fuerza laterales, mientras que al mismo tiempo la disposición de cojinetes de deslizamiento de acuerdo con la invención se protege de una soldadura en frío, y concretamente bajo condiciones extremas a las que tales componentes están sometidos por ejemplo en la navegación aérea o espacial.
En otra forma de realización preferida de la presente invención el elemento de cojinete comprende un anillo exterior de cojinete con una superficie interior curvada esféricamente al menos parcialmente y el elemento intermedio forma un anillo interior de cojinete que se corresponde con el anillo exterior de cojinete con una superficie exterior curvada esféricamente al menos parcialmente, para el alojamiento del eje o árbol o del tubuladura de depósito, móvil axialmente y/o al mismo tiempo lateralmente. De este modo el elemento intermedio puede estar construido por ejemplo de un anillo de acero curvado esféricamente hacia fuera que en el interior está provisto con la capa de la mezcla de PTFE y fibras embebida en bronce sinterizado anteriormente descrita. La disminución de pieza constructiva relacionada con ello lleva a una reducción de costes y de peso adicional.
En el marco de la presente invención el eje o árbol preferiblemente está configurado perfilado hueco. La disposición de cojinetes de deslizamiento sirve para la suspensión de depósitos para la recepción, almacenamiento y entrega de medios gaseosos, líquidos y sólidos. El eje o árbol corresponde en este caso a las tubuladuras de depósito dispuestas en el lado de los polos, en particular a las tubuladuras de llenado de depósito o de vaciado de depósito que no sólo sirven para la suspensión de los depósitos, sino también para su llenado con o salida de medios, en particular carburantes.
El eje perfilado hueco es por tanto parte de un depósito que según los requisitos en la navegación aérea o espacial está formado o estructurado o construido preferiblemente de titanio, aluminio o aleaciones de los mismos entre sí y/o con otros metales.
La invención se refiere finalmente al uso de un recipiente o recipiente a presión para la recepción, almacenamiento y entrega de medios gaseosos, líquidos y sólidos según las reivindicaciones 11 a 13.
Otras ventajas y detalles de la invención resultan de la siguiente descripción de formas de realización preferidas de la
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invención, así como mediante los dibujos. A este respecto muestran:
La figura 1 una vista en corte longitudinal esquemática parcialmente truncada a través de un depósito sujeto
en una estructura de soporte con una disposición de cojinetes de deslizamiento configurada según la invención,
la figura 2 una vista en corte longitudinal esquemática parcialmente truncada mediante una primera forma
de realización de una disposición de cojinetes de deslizamiento configurada según la invención según la figura 1 en la región del cojinete libre, en representación aumentada, y
la figura 3 una vista en corte longitudinal esquemática parcialmente truncada mediante una segunda forma
de realización de una disposición de cojinetes de deslizamiento configurada según la invención correspondiendo a la figura 2 en la región del cojinete libre, en representación aumentada.
la figura 4a a 4d otros ejemplos de realización únicamente a modo de ejemplo para el emparejamiento de superficies de contacto descrito con titanio o aleaciones de titanio.
En la siguiente descripción de ejemplos de realización del emparejamiento de superficies de corte o de contacto de acuerdo con la invención, en particular de la disposición de cojinetes de deslizamiento las piezas constructivas iguales, que se corresponden entre sí están provistas en cada caso con números de referencia idénticos. Aunque esta descripción se refiere exclusivamente a depósitos para satélite de aleaciones de titanio, no debe limitarse a los mismos.
La figura 1 muestra esquemáticamente un depósito cilindrico 11, que está sujeto o suspendido en una estructura de soporte 12 y está provisto de tubuladuras de depósito 15, 16 o ejes similares, o dado el caso, árboles en cada caso dispuestos en el lado de los polos. A través de las tubuladuras de depósito 15, 16, que están conformadas o moldeadas en cada caso en el lado de los polos a lo largo del eje longitudinal central 17 del depósito cilindrico 11 el depósito 11 está montado en la estructura de soporte 12. El depósito 11 y las tubuladuras de depósito 15, 16 están formados a partir de titanio o de una aleación de titanio.
Las tubuladuras de depósito 15, 16 sirven al mismo tiempo para el llenado y extracción de, por ejemplo, carburante y están configurados perfiladas huecas (no mostrados en este caso). Tal como está representado en las figuras 2 y 3 la tubuladura de depósito 16 está provista a este respecto con un paso 18.
A través de un cojinete fijo 13 y la tubuladura de depósito 15 el depósito 11 está unido de manera fija y rígida con la estructura de soporte 12. A través de un cojinete libre 14 y la tubuladura de depósito 16 el depósito 11 está unido de manera móvil con la estructura de soporte 12 o sujeto de manera móvil en esta. El sentido del cojinete libre 14 es, compensar por un lado concretamente diferencias en la expansión longitudinal axial según la flecha A provocadas por grandes diferencias de temperatura entre depósito 11 y estructura de soporte 12, y por otro lado movimientos de vibración, es decir fuerzas que actúan lateralmente según la flecha T entre depósito 11 y estructura de soporte 12, por ejemplo, en el caso del lanzamiento de un cohete.
De acuerdo con la figura 1 el cojinete libre 14 está formado por un elemento de cojinete 1 que comprende un anillo exterior de cojinete 7 o anillo exterior y un anillo interior de cojinete 8 o anillo interno. Solo el anillo exterior de cojinete 7 está unido de manera fija con la estructura de soporte 12, mientras que el anillo interior de cojinete 8 está montado en este de manera móvil o sujeto. El anillo interior de cojinete 8 tampoco está unido de manera fija con la tubuladura de depósito 16, de modo que la tubuladura de depósito 16 está sujeta en el anillo interior de cojinete 8 al menos axialmente móvil. El cojinete libre 14 está fabricado habitualmente de acero.
Para evitar una soldadura en frío de cojinete libre 14 de acero y tubuladura de depósito 16 de titanio o de una aleación de los mismos se propone un material que impide cualquier soldadura en frío bajo las condiciones que aparecen en la navegación aérea o espacial, por ejemplo, en el lanzamiento de un cohete de satélite. Este material es, según la invención, menos duro que la aleación de titanio empleada para la construcción de depósito. El material es preferiblemente una mezcla teflón y fibras embebida en bronce sinterizado, siendo el bronce sinterizado habitualmente un bronce de estaño y de cobre y siendo las fibras, fibras de vidrio o de cerámica.
En las figuras 2 y 3 están representadas dos formas de realización preferidas de una disposición de cojinetes de deslizamiento o emparejamiento de cojinete deslizante de acuerdo con la invención.
La tubuladura de depósito 16 comprende un gorrón o brida similar que forma un eje 2 o árbol para el alojamiento del depósito 11.
El cojinete libre 14 está configurado como elemento de cojinete 1 en forma de un cojinete de deslizamiento axial, que se compone de un anillo exterior de cojinete 7 con una superficie interior 9 curvada esféricamente al menos parcialmente y de un anillo interior de cojinete 8 con una superficie exterior 10 curvada esféricamente al menos
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parcialmente. Tales cojinetes de deslizamiento axial sirven para la compensación de fuerzas que actúan axialmente y/o lateralmente.
En la primera forma de realización de la presente invención, que se muestra en la figura 2 la disposición de cojinetes de deslizamiento presenta un elemento de cojinete 1 (cojinete de deslizamiento axial) de dos piezas habitual en el mercado, que se compone de un anillo exterior de cojinete 7 con superficie interior 9 curvada esféricamente y de un anillo interior de cojinete 8 con superficie exterior 10 curvada esféricamente. El anillo exterior de cojinete 7 y anillo interior de cojinete 8 están fabricados habitualmente de acero, estando ajustado el anillo interior de cojinete 8 en forma de casquete en el anillo exterior de cojinete 7.
Entre el elemento de cojinete 1 y el eje 2 o árbol de la tubuladura de depósito 16 está insertado un elemento intermedio 3. El elemento intermedio 3 está formado a partir de un material que impide una soldadura en frío con el eje 2 bajo las condiciones que aparecen en la navegación aérea o espacial. El material presenta en este caso una dureza menor que la aleación de titanio empleada para la fabricación del depósito 1. Es preferiblemente el bronce sinterizado ya descrito en el que está embebida una mezcla de PTFE y fibras. Las fibras son preferiblemente fibras de vidrio o fibras de cerámica. La mezcla de PTFE y fibras impide una salida de iones desde el bronce sinterizado. Sobre esta capa de material puede estar prevista adicionalmente una delgada capa de teflón o cerámica para impedir aún mejor una salida de iones.
El elemento intermedio 3 está configurado completamente o al menos parcialmente a partir de una mezcla de teflón y fibras embebida en bronce sinterizado.
El elemento intermedio 3 en la forma de realización de la figura 2 está configurado como casquillo 4 o manguito. El casquillo 4 se inserta a presión en el elemento de cojinete 1. Para ello el elemento de cojinete 1 puede acabarse dado el caso para adaptar su diámetro interno al diámetro externo del casquillo 4. La metodología para ello se conoce en principio en el estado de la técnica y por tanto no se explica en este caso en detalle.
El casquillo 4 empleado como elemento intermedio 3 según la forma de realización de la figura 2 está construido en conjunto a partir de bronce sinterizado y la mezcla de PTFE y fibras embebido en el mismo.
Como alternativa para ello es igualmente posible configurar el elemento intermedio 3 en forma de un casquillo 4 o manguito con una envoltura de metal, preferiblemente acero. La envoltura del casquillo 4 está diseñada o revestida/recubierta entonces en o sobre la superficie 5 del casquillo 4, que está dirigida al eje 2 o está en contacto con este, con una capa del material descrito anteriormente.
En lugar de un casquillo 4 como elemento intermedio 3 - independientemente de si está formado completamente o al menos parcialmente a partir de bronce sinterizado y la mezcla de teflón y fibras embebida en la misma - el elemento intermedio 3, sin estar representado al detalle, igualmente puede estar instalado directamente en o sobre la superficie 6 del anillo interior de cojinete 8, que está dirigida al eje 2 o árbol o está en contacto con este en forma de un capa del material descrito anteriormente. La capa está colocada con otras palabras directamente en o sobre la superficie 6 del anillo interior de cojinete 8 dirigida al eje 2. El elemento intermedio 3 representa por lo tanto una parte del propio elemento de cojinete 1.
En la segunda forma de realización de la presente invención, que está representada en la figura 3 se propone una disposición de cojinetes de deslizamiento en la que el elemento intermedio 3 está configurado igualmente como parte del elemento de cojinete 1. En este caso el elemento de cojinete 1 comprende un anillo exterior de cojinete 7 con una superficie interior 9 al menos de forma parcialmente esférica. El anillo interior de cojinete 8 en forma de casquete con una superficie exterior 10 al menos de forma parcialmente esférica, que se corresponde con el anillo exterior de cojinete 7 en ejemplo de realización se ha sustituido en su totalidad por un elemento intermedio 3 de bronce sinterizado de igual configuración en el que está embebida la mezcla de PTFE y fibras. En otras palabras, según la invención se facilita un cojinete de deslizamiento axial o cojinete libre 14 que presenta un anillo exterior de cojinete 7 con superficie interior 9 de acero o de material similar curvada esféricamente. En este anillo exterior de cojinete 7 como anillo interior de cojinete 8 está sujeto o montado un elemento intermedio 3 del cual al menos la superficie 6 dirigida al eje 2 está formada a partir de un material que impide una soldadura en frío con el eje 2 bajo las condiciones que aparecen en la navegación aérea o espacia. Este material presenta una dureza menor que el eje 2 de aleación de titanio. Se trata preferiblemente de bronce sinterizado en el que está embebida, una mezcla de PTFE y fibras tal como se describió anteriormente.
Para ello es de nuevo posible emplear el elemento intermedio 3 en conjunto de bronce sinterizado, en el que está embebida, una mezcla de PTFE y fibras tal como se describió anteriormente. Esta disposición de cojinetes de deslizamiento es un objeto de la invención igualmente preferido dado que por ello es posible una adaptación óptima a las dimensiones predeterminadas del eje 2 de una tubuladura de depósito 16.
Con cada una de las dos formas de realización se facilita en un cualquier caso una adaptación óptima del material de
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la disposición de cojinetes de deslizamiento a un elemento que va a alojarse a partir de una aleación de titanio. El emparejamiento del bronce sinterizado con mezcla de PTFE y fibras embebida en el mismo con la aleación de titanio no sólo cumple con los requisitos válidos para aplicaciones en la navegación aérea o espacial, concretamente a través de 11.000 ciclos de prueba una carga lateral de 1 kN así como una amplitud de oscilaciones de +/- 7 mm a una frecuencia de 40 Hz, sin que aparezca una soldadura en frío. Se realizan incluso 1,5 kN a través de 200.000 ciclos.
La disposición de cojinetes de deslizamiento de acuerdo con la invención está predestinada por tanto para el alojamiento y soporte de diferentes componentes para la navegación aérea o espacial, pero no se limita en particular a depósitos para satélites.
La disposición de cojinetes de deslizamiento de acuerdo con la invención es adecuada para recibir y alojar depósitos, en particular de recipientes a presión, depósitos o depósito a alta presión depósito a alta presión, para la recepción, almacenamiento y entrega de medios gaseosos, líquidos y sólidos, en particular fluidos criogénicos, preferiblemente de oxígeno e hidrógeno t, en vehículos, en particular en vehículos aéreos o aeronaves en la navegación aérea o espacial, preferentemente en aviones y vehículos espaciales, en particular en embarcaciones, preferentemente en un submarino o aerodeslizador (hovercraft), o en particular en vehículos terrestres, preferiblemente en un automóvil, camión o autocaravanas.
La disposición de cojinetes de deslizamiento de acuerdo con la invención es adecuada para recibir y alojar depósitos, en particular de recipientes a presión, depósitos o depósito a alta presión para la recepción, almacenamiento y entrega de medios gaseosos, líquidos y sólidos, en vehículos aéreos o aeronaves en la navegación aérea o espacial, preferentemente en aviones y vehículos espaciales, cohetes y/o satélites, o en entornos especialmente puros o limpios, en particular en el vacío o en una sala blanca.
La disposición de cojinetes de deslizamiento de acuerdo con la invención es en conjunto adecuada también para el alojamiento de los más diversos componentes en instalaciones de procedimientos técnicos de cualquier tipo dado que dispone de una vida útil larga debido al escaso desgaste.
En las figuras 4a a 4e tal como se ha mencionado se representan esquemáticamente ejemplos de aplicación únicamente de manera ejemplar para el emparejamiento de superficies de corte o de contacto de acuerdo con la invención con titanio o aleaciones de titanio.
La figura 4a muestra en los mismos la disposición de muñones de eje 20, 20' dispuestos de manera que pueden moverse los unos hacia los otros. Los muñones de eje 20, 20' están configurados a partir de titanio o una aleación de titanio tal como se ha definido anteriormente y están unidos entre sí a través de un perno 21 de tal manera que pueden pivotar el uno hacia el otro. Para ello es necesario un movimiento de rotación, aunque también limitado que podría llevar a un desgaste precipitado entre muñones de eje y perno. Las piezas constructivas se agarrotan.
Para evitar este problema puede estar previsto un casquillo 22 que atraviesa los muñones de eje 20, 20'. El casquillo 22 está situado entre la pared interna de la perforación prevista en los muñones de eje 20, 20' y el perno 21 dispuesto para la unión y el pivotado. El casquillo 22 está hecho de bronce sinterizado con mezcla de PTFE y fibras embebida en el mismo tal como se ha definido anteriormente, por lo que se impide un desgaste prematuro y un agarrotamiento de la superficie de corte y de contacto entre titanio/aleación de titanio y el perno 21, que por ejemplo está hecho de acero fino. El casquillo 22 puede estar hecho para ello completamente de bronce sinterizado con mezcla de PTFE y fibras embebida en el mismo tal como se ha definido anteriormente o estar recubierto, al menos su lado externo.
Otro ejemplo de aplicación es una unión por apriete que se muestra en la figura 4b. En una pieza constructiva 23 de titanio o una aleación de titanio tal como se ha definido, un perno 24, por ejemplo de acero fino se aprieta con ayuda un tornillo 25. El perno 24 se aloja en un casquillo 22 de bronce sinterizado con mezcla de PTFE y fibras embebida en el mismo tal como se ha definido anteriormente. Por ello puede impedirse una corrosión por contacto y por tanto un desgaste. Además el perno 24 envuelto con el casquillo 22 de bronce sinterizado con la mezcla de PTFE y fibras embebida en el mismo puede adaptarse en cuanto a su tamaño a la escotadura prevista en la pieza constructiva 23 para su alojamiento dado que el casquillo 22 está hecho de un material más blando y por tanto puede ceder a una presión de apriete eventual sin que se deforme en este caso la pieza constructiva 23.
En las figuras 4c y 4d se muestran dos realizaciones de uniones atornilladas en las que se ha llevado a cabo el principio de acuerdo con la invención del emparejamiento de superficies de corte o de contacto.
Según la figura 4c en una pieza constructiva 28 de titanio, aluminio o aleaciones de los mismos entre sí o con otros metales se introduce un tornillo 26 convencional. El tornillo 26 presenta una rosca externa 27 no representada en este caso. La rosca externa 27 está configurada sobre el tornillo convencional de bronce sinterizado con la mezcla de PTFE y fibras embebida y definida anteriormente.
En el marco de la presente invención se encuentra también un tornillo, cuya rosca está construida o está hecha de
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bronce sinterizado con la mezcla de PTFE y fibras embebida. Tales tomillos pueden utilizarse por tanto en el sector de la navegación aérea o espacial, pero también en general ingeniería mecánica cuando se utilizan siempre piezas constructivas de titanio, aluminio o aleaciones de los mismos entre sí o con otros metales. El riesgo de un daño en el material de titano mediante la rosca del tornillo queda reducido notablemente debido al recubrimiento de bronce sinterizado con mezcla de PTFE y fibras embebido en el mismo por los motivos indicados.
Otra unión atornillada muy sencilla se muestra en la figura 4d. Dos elementos de pieza constructiva 30 por ejemplo en forma de placa de titanio, aluminio o aleaciones de los mismos entre sí o con otros metales se unen mediante un tornillo 29 y una tuerca 32. El tornillo 29 y tuerca 32 pueden estar hechos de material convencional, por ejemplo, acero. Para impedir la corrosión por contacto, desgaste y/o agarrotamiento se introduce casquillo 33 de bronce sinterizado con la mezcla de PTFE y fibras embebida y definida anteriormente en las escotaduras previstas en los elementos de pieza constructiva 30 para su unión. En los lugares de apoyo de cabeza de tornillo y tuerca 32 están intercaladas arandelas 31 de bronce sinterizado con la mezcla de PTFE y fibras embebida y definida anteriormente de manera que el tornillo 29 y la tuerca 32 no entran en contacto directo con el elemento de pieza constructiva 30 de titanio, aluminio o aleaciones de los mismos entre sí o con otros metales. Se evita por tanto de nuevo un desgaste, corrosión por contacto y agarrotamiento prematuros. Al mismo tiempo el manejo o modo de construcción está simplificado en esencia de manera que no se requieren instrucciones especiales o incluso formación del personal o usuarios.
Otro posible caso de aplicación se muestra finalmente en la figura 4e. En el sector de la navegación aérea o espacial pueden aparecer tal como se sabe grandes diferencias de temperatura, en particular entre elementos de pieza constructiva situados los unos encima de los otros que sin embargo en el uso hasta una cierta medida deben permanecer móviles los unos hacia los otros. En la figura 4e se muestran esquemáticamente dos de tales elementos de pieza constructiva 34 y 35, por ejemplo, en forma de placa. Estos elementos de pieza constructiva pueden estar hechos ambos de titanio, aluminio o aleaciones de los mismos entre sí o con otros metales o de estos materiales y otro material metálico o cerámico. Para mejorar la capacidad de deslizamiento entre sí en este caso está prevista una placa 36 de bronce sinterizado con la mezcla de PTFE y fibras embebida y definida anteriormente.
La presente invención no debe limitarse a las formas de realización y casos de aplicación descritos en este caso. Más bien se aplica la idea general de la facilitación de una pieza complementaria de corte o de contacto para elementos de pieza constructiva de titanio, aluminio o aleaciones de los mismos entre sí o con otros metales, estando hecha o al menos parcialmente equipada con ello la pieza complementaria de contacto, diseñada de cualquier modo de construcción, de un material más blando en comparación, preferiblemente de bronce sinterizado con la mezcla de PTFE y fibras embebida y definida anteriormente.

Claims (13)

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    REIVINDICACIONES
    1. Depósito o recipiente a presión, en particular depósito a alta presión, para la recepción, almacenamiento y entrega de medios gaseosos, líquidos y sólidos, en particular fluidos criogénicos, preferentemente de oxígeno e hidrógeno, y con una disposición de suspensión para el alojamiento del depósito o recipiente a presión sobre/en una estructura de soporte (12), que comprende un cojinete fijo (13) y un cojinete libre (14), caracterizado por un eje (2) o árbol de titanio, aluminio o una aleación de los mismos, que se soporta a través del cojinete fijo (13) y del cojinete libre (14) de la estructura de soporte (12), estando formado el cojinete libre (14) a partir de una disposición de cojinetes de deslizamiento (1) de acero o acero fino que comprende un anillo exterior de cojinete (7) y un anillo interior de cojinete (8), y estando dispuesto entre la disposición de cojinetes de deslizamiento (1) y el eje (2) del árbol un elemento intermedio (3) o una capa intermedia, que está configurado completamente o al menos parcialmente de una mezcla de fibras y PTFE embebida en bronce sinterizado y presenta una dureza menor que el eje (2) o árbol de titanio, aluminio o una aleación de los mismos para evitar una soldadura en frío de la superficie de la disposición de cojinetes de deslizamiento (1) asociada al eje (3) o árbol con el eje (3) o árbol bajo las condiciones que aparecen en la navegación aérea o espacial.
  2. 2. Recipiente según la reivindicación 1, caracterizado porque el bronce sinterizado del elemento intermedio (3) es un bronce de estaño y de cobre.
  3. 3. Recipiente según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque las fibras de la mezcla de fibras y PTFE del elemento intermedio (3) son fibras de vidrio o de cerámica.
  4. 4. Recipiente según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el elemento intermedio (3) comprende fibras de vidrio o de cerámica.
  5. 5. Recipiente según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el elemento intermedio (3) está configurado como casquillo (4) o manguito.
  6. 6. Recipiente según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el elemento intermedio (3) está colocado como capa en una superficie (6; 5) de la disposición de cojinetes de deslizamiento (1) o del casquillo (4) o manguito dirigida al eje (2) o árbol.
  7. 7. Recipiente según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el anillo exterior de cojinete (7) presenta una superficie interior (9) curvada esféricamente al menos parcialmente y el anillo interior de cojinete (8) una superficie exterior (10) curvada esféricamente al menos parcialmente, de tal manera que el eje (2) o árbol está montado de forma móvil axialmente y/o lateralmente.
  8. 8. Recipiente según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el elemento de cojinete (1) comprende un anillo exterior de cojinete (7) con una superficie interior (9) curvada esféricamente al menos parcialmente y el elemento intermedio (3) forma un anillo interior de cojinete (8) que se corresponde con el anillo exterior de cojinete (7) con una superficie exterior (10) curvada esféricamente al menos parcialmente, de tal manera que el eje (2) o árbol está montado de forma móvil axialmente y/o lateralmente.
  9. 9. Recipiente según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el eje (2) o árbol perfilado está configurado hueco.
  10. 10. Recipiente según la reivindicación 9, caracterizado porque el eje (2) perfilado hueco es parte del recipiente (11), en particular de la tubuladura de llenado del depósito y de vaciado del depósito.
  11. 11. Uso de un recipiente, en particular de un recipiente a presión, depósito o depósito a alta presión, para la recepción, almacenamiento y entrega de medios gaseosos, líquidos y sólidos, en particular fluidos criogénicos, preferiblemente de oxígeno e hidrógeno, según una de las reivindicaciones anteriores en conexión con así denominados depósitos de satélite para la navegación aérea o espacial.
  12. 12. Uso de un recipiente, en particular de un recipiente a presión, depósito o depósito a alta presión, para la recepción, almacenamiento y entrega de medios gaseosos, líquidos y sólidos, en particular fluidos criogénicos, preferiblemente de oxígeno e hidrógeno, según una de las reivindicaciones anteriores en vehículos, en particular en vehículos aéreos o aeronaves en la navegación aérea o espacial, preferentemente en aviones y vehículos espaciales, en particular en embarcaciones, preferentemente en un submarino o aerodeslizador (hovercraft), o en particular en vehículos terrestres, preferentemente en un automóvil, camión o autocaravana.
  13. 13. Uso de un recipiente, en particular de un recipiente a presión, depósitos o depósito a alta presión para la recepción, almacenamiento y entrega de medios gaseosos, líquidos y sólidos, según una de las reivindicaciones anteriores en vehículos aéreos o aeronaves en la navegación aérea o espacial, preferentemente en aviones y vehículos espaciales, cohetes y/o satélites, o en entornos especialmente puros o limpios, en particular en el vacío o en una sala blanca.
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