ES2873120T3

ES2873120T3 - Atomizador de revestimiento giratorio con cojinetes de aire amortiguadores de vibración

Info

Publication number: ES2873120T3
Application number: ES18778620T
Authority: ES
Inventors: Der Steur Gunnar Van; Joseph Cichocki
Original assignee: EFC Systems Inc
Current assignee: EFC Systems Inc
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2021-11-03
Anticipated expiration: 2038-08-30
Also published as: EP3691793B1; BR112020005713A2; CN111432940A; WO2019067152A1; US9970481B1; MX2020002426A; KR20200060376A; CA3073567A1; EP3691793A1

Abstract

Aparato atomizador de plato de campana giratorio (10) impulsado por una turbina (47) montado sobre un eje de motor giratorio (44) soportado dentro de un ensamblaje de cojinete de aire contenido en una carcasa (12), e incluyendo un suministro de aire externo (18) para suministrar aire para impulsar la turbina y canalizar aire al ensamblaje de cojinete de aire, el ensamblaje de cojinete de aire comprendiendo: un cojinete de aire principal cilíndrico (30) que soporta dicho eje de motor (44), dicho eje de motor (44) extendiéndose a través de dicho cojinete principal (30), un cojinete de empuje con forma de disco anular proximal (56) que soporta dicha turbina axialmente, dicho cojinete de empuje proximal (56) estando dispuesto de manera proximal con respecto a dicha turbina, dicho eje de motor (44) extendiéndose a través de dicho cojinete de empuje proximal (56), un cojinete de empuje con forma de disco anular distal (54) que soporta dicha turbina axialmente, dicho cojinete de empuje distal (54) estando dispuesto de manera distal con respecto a dicha turbina, dicho eje de motor (44) extendiéndose a través de dicho cojinete de empuje distal (54), dicho aparato incluyendo espacios de aire (35, 84, 86) formados entre todos dichos cojinetes y todas las superficies giratorias en funcionamiento de dicho aparato atomizador, e incluyendo una junta tórica amortiguadora de vibración (50) situada de manera proximal adyacente a dicho cojinete de empuje proximal (56) a través de la cual se extiende dicho eje de motor, una junta tórica amortiguadora de vibración (52) situada de manera distal adyacente a dicho cojinete de empuje distal (54) a través de la cual se extiende dicho eje de motor, e incluyendo juntas tóricas (46, 48) instaladas de manera circunferencial alrededor de dicho cojinete de aire principal cilíndrico, una en el extremo proximal y una en el extremo distal de dicho cojinete principal, y teniendo pasajes de aire (28, 29, 34) que se extienden a través de todos dichos cojinetes para suministrar aire desde dicho suministro de aire externo a través de todos los cojinetes a todos dichos espacios de aire entre todos los cojinetes y todas las superficies giratorias en funcionamiento de dicho aparato atomizador, mediante los cuales, en funcionamiento, el aire suministrado a dicho aparato es entregado a través de dichos pasajes de aire y a todos dichos espacios de aire, impulsando así dicha turbina giratoria y el eje de motor, donde todas las superficies giratorias de dicho aparato atomizador son soportadas en el aire y dichas juntas tóricas proporcionan tanto amortiguación de vibración axial como radial de todos los componentes giratorios.

Description

DESCRIPCIÓN

Atomizador de revestimiento giratorio con cojinetes de aire amortiguadores de vibración

CAMPO DE LA INVENCIÓN

[0001] La presente invención hace referencia a cojinetes de aire utilizados para soportar ejes giratorios impulsados por turbina. Más específicamente, la invención hace referencia a cojinetes de aire que soportan un aparato de atomización de plato de campana giratorio útiles en la aplicación de de revestimientos a sustratos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

[0002] Los cojinetes de aire son empleados en una gran variedad de aplicaciones, por ejemplo, motores de turbina de gas para maquinaria de precisión, para impresoras de chorro de tinta y para fresas dentales de alta velocidad. Los cojinetes de aire han recibido un uso extendido en la pintura de vehículos controlada robóticamente mediante atomizadores de plato de campana giratorios de alta velocidad. Aunque la presente invención puede utilizarse en una amplia variedad de aplicaciones de cojinete de aire, por razones de eficiencia descriptiva y conveniencia, los principios detallados que subyacen al funcionamiento de la invención y el aparato empleado se presentarán centrándose en su uso en atomizadores de plato de campana giratorios para aplicar pintura a piezas de trabajo como vehículos.

[0003] Los atomizadores giratorios conocidos pueden incluir un aplicador de plato de campana giratorio que tiene una superficie de flujo frontal generalmente cónica que se extiende entre la abertura de orificio de suministro de pintura axialmente central e interna y un borde atomizador radialmente exterior. La pintura que entra al plato de campana a través de la abertura central fluye a la superficie trasera de un deflector y es distribuida radialmente hacia fuera hacia la superficie de flujo divergente frontal del plato de campana giratorio, fluyendo sobre la misma al borde exterior del plato donde es atomizada en una fina nebulización y aplicada a la pieza de trabajo.

[0004] La atomización es efectuada por las fuerzas centrífugas producidas cuando el plato, montado en un eje de motor central, es girado a altas velocidades, normalmente a 60-80000 RPM.

[0005] Los atomizadores de plato de campana giratorios se utilizan en operaciones de revestimiento de pintura basada en líquido y en operaciones de revestimiento de polvo. En dichas operaciones, se aplica carga electrostática a las partículas atomizadas para mejorar su atracción al sustrato conectado a tierra y producir un acabado impecable, todo lo cual es bien conocido.

[0006] Se encuentra un ejemplo temprano del uso de un cojinete de aire para soportar el eje de motor giratorio central de un dispositivo de pulverización de pintura electrostática en la patente estadounidense 4.368.853 (1983, cedida a Toyota, K.K.). En dicho documento, se da a conocer un dispositivo de pulverización de pintura electrostática giratorio que comprende un eje giratorio y un cabezal de pulverización fijado en el extremo frontal del eje giratorio. La pintura se introduce en la pared interior en forma de copa del cabezal de pulverización. El eje giratorio es soportado por un único cojinete de aire de empuje y un par de cojinetes de aire radiales. El eje de motor giratorio es soportado por aire inyectado a través de cojinetes de aire porosos que permiten al eje rotar a altas velocidades de rotación, se dice que hasta 80000 RPM, en un entorno sustancialmente sin fricción. Aunque se afirma que los cojinetes de aire porosos son útiles, la referencia no cita ningún material de construcción específico de ningún cojinete.07

[0007] Ilustrando la diversidad de aplicaciones en las que pueden utilizarse los cojinetes de aire, la patente estadounidense 3.969.822 da a conocer un dispositivo de cojinete de aire de presión estática poroso para su uso en una pieza de mano de odontología. En dicho documento, dispositivo de cojinete de aire de presión estática poroso incluye un eje giratorio para montar sobre este una herramienta de corte, una caja de cojinete, una parte de cojinete de aire proporcionada en la caja de cojinete para soportar el eje giratorio, y una pala de turbina formada integralmente con el eje o montada sobre el eje. La parte de cojinete de aire es formada de material poroso, y la referencia cita cerámica o metal sinterizado poroso, o resinas sintéticas porosas, como materiales de cojinete adecuados. Tal y como se divulgó en la referencia '822, las mangas de sección transversal en forma de L o forma de L invertida son fijadas al eje giratorio de manera que las mangas están en contacto con la pala de turbina y son montadas en la superficie de diámetro exterior del eje giratorio. Estas mangas pueden formarse de manera integral con el eje giratorio o fabricarse de manera independiente del eje para mayor conveniencia de trabajo. El aire suministrado a través de los pasajes de suministro de aire es inyectado contra la pala de turbina para rotar el eje giratorio con las mangas. Se dice que el eje asume una alta velocidad de rotación porque es soportado por cojinetes de aire de baja fricción. Puesto que la parte de cojinete es soportada por juntas tóricas, el efecto de amortiguación proporcionado actúa así para absorber vibraciones que tengan lugar en el eje giratorio durante su cambio de una rotación inicial a una rotación de alta velocidad.

[0008] La patente estadounidense 8.973.848B2, de titularidad compartida, da a conocer un ensamblaje de cojinete de aire compuesto que soporta un eje de motor giratorio impulsado por turbina en un atomizador de plato de campana giratorio. El ensamblaje incluye un cojinete de aire cilíndrico compuesto que tiene secciones de carbono no porosas y secciones de carbono porosas segmentadas y alternas unidas unas a otras. El cojinete compuesto tiene una manga instalada circunferencialmente alrededor del mismo. La manga tiene aberturas en la misma, a través de la misma y alrededor de la misma de manera que las aberturas son adyacentes a las secciones de carbono poroso y están orientadas para estar alineadas de manera longitudinal y circunferencial con las secciones de carbono poroso. Los pasajes de aire entregan aire suministrado a y a través de las aberturas de la manga, de allí a y a través de las secciones porosas, proporcionando así un soporte casi sin fricción para el eje giratorio. El ensamblaje incluye juntas tóricas instaladas de manera circunferencial alrededor del mismo, uno en cada extremo del ensamblaje.

[0009] EP0286292 A2 da a conocer un atomizador giratorio que incluye un motor de turbina de aire que tiene cojinetes de aire.

[0010] Otra referencia adicional que da a conocer un aparato atomizador de plato de campana giratorio y que tiene relevancia para determinadas características de la invención a ser revelada y reivindicada aquí es la patente estadounidense de titularidad compartida 9.375.734B1.

[0011] A partir de la técnica anterior citada, se apreciará que los cojinetes de aire construidos de distintas combinaciones de materiales porosos y no porosos (que tienen orificios), mangas, y juntas tóricas son revelados en la técnica anterior conocida de atomizadores. Sin embargo, el ensamblaje de cojinete de aire revelado y reivindicado aquí, que proporciona sus ventajas significativas e inherentes sobre los cojinetes anteriores, que se describirán en detalle a continuación, no se revela en ningún documento de la técnica anterior conocida.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

[0012] Se proporciona un aparato atomizador de plato de campana giratorio impulsado por una turbina montado sobre un eje de motor giratorio soportado dentro del ensamblaje de cojinete de aire. El aparato está contenido en una carcasa e incluye un suministro de aire externo para suministrar aire para impulsar la turbina y canalizar aire al ensamblaje de cojinete de aire. El ensamblaje de cojinete de aire incluye un cojinete de aire principal cilíndrico que soporta el eje de motor, donde el eje de motor se extiende a través del cojinete de aire principal, un cojinete de empuje con forma de disco anular proximal que soporta la turbina axialmente, el cojinete de empuje proximal estando dispuesto de manera proximal con respecto a la turbina, el eje de motor extendiéndose a través del cojinete de empuje proximal, un cojinete de empuje con forma de disco anular distal que soporta la turbina axialmente, el cojinete de empuje distal estando dispuesto de manera distal con respecto a la turbina, el eje de motor extendiéndose a través del cojinete de empuje distal.

[0013] El aparato incluye espacios de aire formados entre todos los cojinetes y todas las superficies giratorias en funcionamiento del aparato atomizador. El aparato incluye una junta tórica amortiguadora de vibración situada de manera proximal adyacente al cojinete de empuje proximal a través de la cual el eje de motor se extiende, y una junta tórica amortiguadora de vibración situada de manera distal adyacente al cojinete de empuje distal a través de la cual se extiende el eje de motor, y también incluye juntas tóricas instaladas de manera circunferencial alrededor del cojinete de aire principal cilíndrico, una en el extremo proximal y otra en el extremo distal del cojinete principal. Todos los cojinetes incluyen pasajes de aire que se extienden a través de todos los cojinetes para suministrar aire desde el suministro de aire externo a través de todos los cojinetes a todos dichos espacios de aire entre todos los cojinetes y todas las superficies giratorias en funcionamiento del aparato atomizador.

[0014] En funcionamiento, el aire suministrado al aparato es entregado a través de los pasajes de aire y a todos los espacios de aire, impulsando así la turbina giratoria y el eje de motor, de manera que todas las superficies giratorias de dicho aparato atomizador son soportadas en el aire y las juntas tóricas proporcionan tanto amortiguación de vibración tridimensional axial como radial de la turbina y el eje de motor durante la rotación.

[0015] En modos de realización específicos, las juntas tóricas están compuestas de un elastómero, y un perfluoroelastómero es un material preferido. El cojinete principal puede construirse de carbono no poroso, de carbono poroso o un compuesto de carbono poroso y no poroso.

[0016] En un modo de realización preferido, el cojinete principal es un cojinete compuesto que tiene un tiene secciones de carbono poroso y secciones de carbono no poroso segmentadas y alternas unidas unas a otras. Se prefieren los cojinetes de empuje de carbono poroso y carbono no poroso. Los cojinetes de empuje compuestos pueden estar construidos de materiales adecuados, que incluyen metales como aluminio y componentes de carbono, tanto carbono poroso como no poroso.

[0017] El aparato puede tener al menos una manga instalada externamente y de manera circunferencial sobre dicho cojinete principal, la manga teniendo aberturas formadas sobre la misma, a través de la misma y alrededor de la misma de tal manera que las aberturas son adyacentes a las secciones de carbono poroso y están orientadas de manera que están en alineación longitudinal y circunferencial con las secciones de carbono poroso adyacentes. Este aparato puede incluir juntas tóricas instaladas externamente y circunferencialmente alrededor de al menos una manga, una en el extremo proximal y una en el extremo distal de la misma, todas según se describe de manera más específica en la patente estadounidense 8.973.848 B2.

[0018] La al menos una manga puede estar construida de un metal adecuado como acero inoxidable, un metal ferroso o un metal no ferroso.

[0019] El aparato atomizador puede incluir una placa de base y al menos dos orificios de entrada al aparato para suministrar aire para impulsar la turbina, donde los al menos dos orificios de entrada están conectados, respectivamente, a dos canales de aire que llevan a través de la placa de base, los dos canales de aire convergiendo en la placa de base y abriéndose a una única salida de aire de accionamiento desde la placa de base, la única salida de aire de accionamiento de placa de base acoplándose en la base del ensamblaje de turbina con una única entrada de aire de accionamiento a una placa intermedia de distribución de flujo, cuya placa intermedia alberga las palas de la turbina, donde la placa intermedia tiene un canal en la misma y alrededor de la misma que se extiende desde la única entrada de aire de accionamiento parcialmente y sustancialmente en una dirección circunferencial alrededor de la placa intermedia, y a través de cuyo canal de placa intermedia es dirigido el aire de accionamiento bidireccionalmente a las palas de turbina, todo según se describe en la patente estadounidense 9.375.734 B1.

[0020] En otro modo de realización, el aparato incluye una placa de base y al menos dos orificios de entrada de aire de accionamiento conectados, respectivamente, a dos canales de entrada de aire de accionamiento paralelos que llevan a una placa intermedia de distribución de flujo, a través de la cual el aire de accionamiento es dirigido a las palas de turbina.

[0021] En su forma más amplia, la invención proporciona un ensamblaje de cojinete de aire que soporta un eje de motor impulsado por turbina, el ensamblaje incluyendo un cojinete de aire principal cilíndrico, preferiblemente de carbono, que soporta el eje de motor, un cojinete de empuje con forma de disco anular proximal y cojinete de empuje con forma de disco anular distal, ambos preferiblemente de carbono, y ambos soportando la turbina, e incluyendo juntas tóricas amortiguadoras de vibración dispuestas adyacentes a todos los cojinetes para proporcionar una amortiguación de vibración tridimensional universal de todos los elementos giratorios.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0022] En los dibujos que acompañan:

La Fig. 1 es una vista en alzado, parcialmente cortada y parcialmente en sección transversal, del aparato atomizador de plato de campana giratorio de la invención;

La Fig.2 es un alzado lateral en sección transversal, de un modo de realización del ensamblaje de cojinete de aire y aparato atomizador de plato de campana giratorio conocido en la técnica anterior;

La Fig. 3 es una vista detallada en sección transversal de una parte de ensamblaje de cojinete de aire y aparato atomizador de plato de campana de la técnica anterior representado en la Fig. 2;

La Fig. 4 es un alzado lateral en sección transversal de un modo de realización preferido del aparato atomizador de plato de campana giratorio de la invención;

La Fig. 5 es una vista detallada en sección transversal de una parte de ensamblaje de cojinete de aire y aparato atomizador de plato de campana según la invención representado en la Fig. 4;

Las Fig. 6a, 6b y 6c son diagramas de un cojinete de empuje con forma de disco anular según la invención, donde los pasajes de aire específicos a y a través del cojinete están representados en discontinuo, con las Fig. 6a y 6b siendo vistas en perspectiva esquemáticas y la 6c siento una vista de planta superior del cojinete de empuje;

La Fig. 7 es una vista en perspectiva detallada de elementos de la invención, parcialmente en sección transversal; y

La Fig. 7a representa un modo de realización, en perspectiva y parcialmente en sección transversal, de un modo de realización alternativo al de la Fig. 7 que representa canales de suministro de aire para impulsar la turbina según la invención, mostrando solo la placa de base, junta tórica amortiguadora de vibración proximal, y elementos de cojinete de empuje con forma de disco anular proximal de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Y MODOS DE REALIZACIÓN PREFERIDOS CON REFERENCIA A LOS DIBUJOS

[0023] Se proporciona un aparato atomizador de plato de campana giratorio impulsado por una turbina montado sobre un eje de motor giratorio soportado dentro del ensamblaje de cojinete de aire. El ensamblaje de cojinete de aire incluye un cojinete de aire principal cilíndrico que soporta el eje de motor, un cojinete de empuje con forma de disco anular proximal y un cojinete de empuje con forma de disco anular distal que soportan la turbina e incluyen juntas tóricas amortiguadoras de vibración situadas adyacentes a los cojinetes. En funcionamiento, el aire suministrado al aparato impulsa la turbina y soporta la turbina y el eje de motor de manera que todas las superficies giratorias del aparato atomizador son soportadas en el aire y se proporciona amortiguación de vibración tridimensional, tanto axial como radial, de todos los componentes giratorios.

[0024] Se proporciona de mejor manera una descripción detallada de la invención y modos de realización preferidos en relación con los dibujos que acompañan, donde la Fig. 1 es un alzado lateral, parcialmente cortado y parcialmente en sección transversal, de un aparato atomizador de plato de campana giratorio 10 de la invención. En perspectiva, los elementos del aparato incluyen la carcasa externa 12 del atomizador que contiene, como se muestra esquemáticamente, la turbina impulsada por aire 47 montada sobre el eje de motor 44 sobre el que está montado el aplicador de pintura de plato de campana 45 fijado al extremo distal del eje de motor 44. El eje de motor 44 es soportado dentro del ensamblaje de cojinete de aire principal cilíndrico 30 descrito a continuación, a través de cuyo ensamblaje se extiende el eje de motor 44, el eje 44 y ensamblaje de cojinete estando contenidos dentro de la carcasa de cojinetes 14. La turbina 47 montada sobre el eje 44, y la placa de accionamiento del atomizador 62 y placa espaciadora 64, todas ellas descritas en detalle más adelante, son denominadas como el ensamblaje de turbina, indicado por la llave 26. En la Fig. 1, los conductos de suministro se muestran esquemáticamente para suministrar materiales esenciales al atomizador, incluyendo el conducto de suministro de pintura 16, el conducto de suministro de aire de accionamiento 40, el conducto de suministro de aire del cojinete 18, conducto de suministro 20 que suministra solvente de limpieza, cuando sea necesario, y conductos eléctricos 22, todos convencionales.

[0025] El aire de accionamiento comprimido para impulsar la turbina 47 es canalizado a través de orificio(s) de entrada 40 e internamente a y a través del canal 24. El aire del cojinete es suministrado a través del conducto 18 a y a través de los canales/pasajes de aire 28 a través de la carcasa de cojinete 14 al ensamblaje de cojinete principal cilíndrico 30 y al cojinete de empuje proximal 56 y cojinete de empuje distal 54, los detales de los pasajes y canales de aire se describen a continuación. La junta tórica amortiguadora de vibración axial del cojinete de empuje proximal 50 está situada proximalmente adyacente al cojinete de empuje proximal 56 y la junta tórica amortiguadora de vibración axial del cojinete de empuje distal 52 está situada distalmente adyacente al cojinete de empuje distal 54, todos según su representación en la Fig. 1 y todos serán descritos en detalle a continuación.

[0026] También se encuentran indicadas en la Fig. 1, y descritas y representadas en mayor detalle a continuación y mostradas en las Fig. 4 y 5, juntas tóricas amortiguadoras de vibración radial 46 y 48, instaladas de manera circunferencial alrededor de dicho ensamblaje de cojinete principal 30, una próxima al extremo proximal y una próxima al extremo distal del ensamblaje de cojinete principal 30.

[0027] La Fig. 2 es una representación en sección transversal de un aparato atomizador de la técnica anterior que incluye un ensamblaje de cojinete de aire en el que se instalan juntas tóricas próximas al extremo frontal y posterior del ensamblaje de cojinete principal 30 que amortiguan la vibración radial del aparato en funcionamiento. En las figuras que acompañan, los componentes comunes son designados por números comunes para mayor conveniencia y claridad. El aparato mostrado en la Fig. 2 es esencialmente el revelado y reivindicado en la patente estadounidense 8.973.848 B2 de titularidad común. En la Fig. 2, el ensamblaje de cojinete de aire principal 30 es mostrado albergado dentro de la carcasa de cojinete 14 e incluye segmentos de carbono poroso 34 (mostradas punteadas) y segmentos de carbono no poroso 31 cilíndricos segmentados compuestos envueltos circunferencialmente por la manga 33. El ensamblaje de cojinete 30 tiene juntas tóricas 46 y 48 instaladas alrededor del ensamblaje, una en el extremo distal y una en el extremo proximal, respectivamente, soportando, en funcionamiento, el eje de motor giratorio 44. El ensamblaje de cojinete de aire de carbono cilíndrico compuesto 30, que tiene segmentos de carbono no poroso 31 y segmentes de carbono poroso 34 alternos unidos unos a otros y envueltos por la manga 33, puede construirse de manera que la manga 33, como se muestra en la figura, tenga medias mangas independientes, que es un modo de realización preferido que facilita la alineación precisa de componentes que tienen las tolerancias ajustadas requeridas.

[0028] La manga 33 tiene aberturas circunferenciales 36 a través de la misma y alrededor de la misma como se muestra, cuyas aberturas están situadas de manera que, en la instalación, y envolviendo el ensamblaje de cojinete compuesto adyacente 30, las aberturas 36 están alineadas sobre cada uno de sus respectivos segmentos de carbono adyacentes porosos 34 del ensamblaje de cojinete 30.

[0029] El aire de accionamiento que entra en el aparato es guiado internamente a través del canal 24, para impulsar la turbina 47, y el aire del cojinete es canalizado a y a través de los pasajes de aire 28, dentro de la carcasa de cojinete 14, todo ello según se representa en la Fig. 2. Los pasajes de aire 28 llevan a y se extienden alrededor del ensamblaje de cojinete de manera que, como se muestra, cada segmento poroso permeable al aire 34 está alineado longitudinalmente con cada fila de aberturas circunferenciales 36 en la manga 33, situando así los segmentos de carbono poroso respectivos 34, las aberturas de la manga 36 y los pasajes de aire 28 todos en alineación longitudinal y circunferencial.

[0030] Para una mayor exhaustividad del detalle mostrado en la Fig. 2, las juntas tóricas 46, 48 están instaladas en asientos en los extremos distal y proximal del ensamblaje de cojinete 30, respectivamente.

[0031] El aire del cojinete que entra en el aparato a través de la entrada 18 es canalizado como se muestra a y a través del ensamblaje de cojinete principal 30 y los cojinetes axiales proximal y distal 70 y 72, hacia los espacios estrechos 35, 74 y 76 que soportan la turbina giratoria 47 y eje de motor 44 en funcionamiento.

[0032] La Fig. 3 es una vista detallada de una parte del ensamblaje de cojinete de la técnica anterior mostrado en la Fig. 2, y los elementos comunes todos llevan las designaciones numéricas comunes. En la Fig. 3, el aire del cojinete que entra en el ensamblaje pasa a través de los canales de aire 28 al espacio estrecho 35 entre el eje de motor giratorio 44 y el ensamblaje de cojinete principal 30 y en los espacios 74 y 76 entre los componentes giratorios y los cojinetes de empuje axiales 70 y 72. La amortiguación de vibración radial se proporciona durante la rotación por las juntas tóricas proximal y distal 46, 48, respectivamente. La técnica anterior conocida no revela atomizadores de plato de campana giratorios que tienen cojinetes de aire en los que el aire suministrado al aparato es canalizado a espacios de aire que envuelven todas las superficies giratorias de todos los componentes giratorios y en los que se logra una amortiguación de vibración axial y radial tridimensional.

[0033] La Fig. 4 representa un modo de realización de la invención en una vista en sección transversal del atomizador de plato de campana giratorio 10 y sus componentes. En ella, la carcasa externa 12 mostrada en la Fig. 1 ha sido omitida para mayor claridad, y la carcasa de turbina y cojinete 14 es mostrada para incluir el ensamblaje de cojinete principal 30, incluyendo segmentos de cojinete principal de carbono no poroso cilíndricos 31 unidos con segmentos de carbono poroso permeables al aire 34 a través de cuyo ensamblaje de cojinete principal 30 se extiende el eje de motor giratorio 44, y a través de cuyos segmentos porosos 34 el aire del suministro de aire del cojinete 18 pasa radialmente al espacio 35. En una variación alternativa, los segmentos de carbono poroso permeables al aire 34 no están incluidos y, alternativamente, los pasajes de aire al espacio 35 pueden estar formados como aberturas (también designadas "34") a través de un componente de cojinete principal de carbono no poroso cilíndrico 31, ambas construcciones estando incluidas en el alcance de la invención.

[0034] En funcionamiento, en la ilustración de la Fig. 4, el aire del cojinete pasa desde el suministro 18 a través de pasajes 28 y segmentos permeables al aire 34 y en último lugar al espacio de aire 35 entre el ensamblaje de cojinete principal 30 y el eje de motor 44. El ensamblaje de cojinete principal cilíndrico circunferencial 30 es mostrado en la Fig. 4 envuelto por la manga 33 que tiene pasajes de aire 36 a través de la misma, que están alineados con los pasajes de aire de carbono poroso 34, y está incluida en el cojinete principal completo preferido representado.

[0035] El ensamblaje de cojinete de aire principal 30 ha sido descrito arriba en detalle con fines ilustrativos, pero otras construcciones, conocidas en la técnica o que pueden soportarse dentro del ensamblaje de cojinete de la invención, también se encuentran dentro del alcance de la presente invención. Por ejemplo, los componentes de cojinete principal pueden ser de carbono no poroso, de carbono poroso y de un compuesto de segmentos de carbono no poroso y poroso según se presenta arriba y se da a conocer en la patente estadounidense 8.973.848B2, y de otros materiales adecuados conocidos en la técnica.

[0036] El espacio de aire 35 se muestra en mayor detalle en una vista ampliada que se describe a continuación.

[0037] La manga de refuerzo opcional 33 sobre el ensamblaje de cojinete principal 30 puede ser de acero inoxidable, otros metales incluyendo aluminio, y otros metales ferrosos y no ferrosos adecuados. Como se ha indicado, la manga 33 tiene aberturas 36 a través de la misma y alrededor de la misma, todas alineadas con los pasajes 34 a través del componente de cojinete 31.

[0038] El ensamblaje de cojinete de aire cilíndrico principal 30 tiene juntas tóricas 48 y 46 instaladas próximas a cada extremo, una, 48, en el extremo proximal y una 46, en el extremo distal del mismo como se muestra.

[0039] La Fig. 4 también representa un cojinete de empuje proximal 56 y cojinete de empuje distal 54 que son un reflejo fiel el uno del otro. Estos cojinetes pueden ser de los mismos materiales adecuados que aquellos para el cojinete principal arriba descrito, siendo el carbono poroso y no poroso materiales preferidos, y pueden también incluir compuestos de carbono y un metal como aluminio. Estos cojinetes con forma de disco anular 54 y 56 tienen pasajes de aire 28 formados sobre ellos que canalizan el aire como se muestra desde el suministro de aire del cojinete 18 a y a través de los cojinetes 54 y 56, de allí a y a través de los canales de aire 29 y a los espacios de aire 84 y 86, que, en funcionamiento, separan los cojinetes 54 y 56 del eje de motor/turbina giratoria, como se muestra.

[0040] Próximo a la periferia externa del cojinete de empuje con forma de disco anular proximal 56, se sitúa una junta tórica amortiguadora de vibración axial proximal 50 como se muestra adyacente a la cara proximal del cojinete 56. Y próxima a la periferia externa del cojinete de empuje anular distal 54, se sitúa una junta tórica amortiguadora de vibración axial distal 52 como se muestra adyacente a la cara distal del cojinete 54.

[0041] En funcionamiento del aparato atomizador, estas juntas tóricas 50 y 52 amortiguan de manera efectiva las vibraciones axiales de la turbina 47 y eje de motor 44.

[0042] Las juntas tóricas amortiguadoras de vibración 46, 48, 50 y 52 descritas arriba son preferiblemente elastoméricas, más preferiblemente siendo de un perfluoroelastómero.

[0043] Se incluye en la Fig. 4 para una mayor exhaustividad una carcasa trasera o placa de base 60, placa de accionamiento 62, placa espaciadora 64, y juntas tóricas de sellado claras no numeradas.

[0044] La Fig. 5 muestra una vista ampliada de una parte del ensamblaje de cojinete del aparato atomizador descrito en la Fig. 4. En la Fig. 5, el aire que entra en el conducto de suministro de aire del cojinete 18 es canalizado a y a través de todos los pasajes de aire 28 y 29, segmentos porosos 34 y aberturas 36 hasta y a través de todos los tres cojinetes, es decir, hasta y a través del ensamblaje de cojinete principal 30, el cojinete de empuje proximal 56 y el cojinete de empuje distal 54, como se muestra. El aire del cojinete de empuje es canalizado a través de los pasajes 29 a los espacios 84 y 86, respectivamente, y a través de los pasajes de la manga y pasajes de aire del cojinete principal 34, 36 al espacio longitudinal axial 35 que se extiende entre el ensamblaje de cojinete principal 30 y el eje de motor 44 de manera que, en funcionamiento, el ensamblaje de eje de motor/turbina giratoria 44, 47 se encuentra esencialmente envuelto dentro de un colchón de aire en el que flota el ensamblaje giratorio. La junta tórica proximal 50 y junta tórica distal 52 amortiguan las vibraciones axiales en funcionamiento, y las juntas tóricas proximal y distal 48, 46, situadas, respectivamente, de manera circunferencial alrededor del extremo frontal y posterior del ensamblaje de cojinete principal 30, amortiguan las vibraciones radiales en funcionamiento. El resultado es que, cuando el aire del cojinete es suministrado al aparato, el aire es canalizado a los espacios de aire que envuelven todas las superficies giratorias de todos los componentes giratorios, proporcionando así una amortiguación de vibración tridimensional universal, tanto radial como axial, de todos los componentes giratorios.

[0045] Se muestran juntas tóricas de sellado de junta funcionales sin numerar en la Fig. 5, para mayor exhaustividad, como son la carcasa trasera 60, placa de accionamiento 62 y placa espaciadora 64, descritas a continuación.

[0046] Las Fig. 6a, 6b y 6c representan, respectivamente, el cojinete de empuje distal 54 en vistas en perspectiva, mostrando los pasajes de aire internos 28, 29 esbozados en discontinuo, y en una vista de planta superior, también mostrando los pasajes de aire 28, 29 a y a través del cojinete 54 en discontinuo.

[0047] El cojinete de empuje proximal 56 no se muestra de manera similar, siendo esencialmente un reflejo fiel del cojinete 54.

[0048] En todas las Figs. 6a, 6b y 6c, el aire canalizado a y a través de pasajes de aire 28 y 29 de cojinetes de empuje 54 y 56 emerge de los canales de aire 29 a los espacios de aire detallados arriba en los que los cojinetes flotan en el aire en funcionamiento. Una junta tórica de sellado 66 es instalada alrededor del cojinete 54 para sellarlo contra escapes.

[0049] La Fig. 7 es una vista detallada que representa componentes preferidos de los aparatos según la invención, donde los componentes semejantes llevan la misma numeración indicada arriba, y las descripciones detalladas de componentes redundantes no se repetirán aquí. Basta mencionar aquí que el posicionamiento relativo de los tres cojinetes esencial para el aparato atomizador de la invención será fácilmente evidente, incluyendo la junta tórica amortiguadora de vibración axial proximal 50, el cojinete de empuje con forma de disco anular proximal 56, el eje de motor y turbina 44, 47, donde el ensamblaje de turbina indicado con la llave 26 incluye la placa de accionamiento 62 y placa espaciadora 64, y la turbina 47 y eje de motor 44, sobre los cuales están el cojinete de empuje con forma de disco anular distal 54, la junta tórica amortiguadora de vibración axial distal 52, la carcasa de cojinete 14 que alberga el ensamblaje de cojinete de aire principal cilíndrico 30, este ensamblaje de cojinete principal teniendo instalado alrededor del mismo, como se muestra, las juntas tóricas amortiguadoras de vibración radial frontal y posterior 48, 46, respectivamente, todo según se ha descrito arriba.

[0050] También se muestra en la Fig. 7 un modo de realización preferido para introducir aire de accionamiento para impulsar la turbina y eje de motor, donde el aire de accionamiento es suministrado a dos orificios de entrada de aire de accionamiento 40 como se muestra, desde el suministro de aire, llevando los dos orificios de entrada a dos canales de aire en la placa de base 60 como se muestra, los dos canales convergiendo en la placa de base 60 desde la cual el aire sale de la placa 60 desde la salida única 41, la salida 41 acoplándose en la conexión de placa de base 60 y la entrada 43 a la placa de accionamiento intermedia 62 que alberga la turbina 47, la placa intermedia 62 teniendo un canal en la misma y alrededor de la misma como se muestra extendiéndose desde la entrada de aire de accionamiento única 43 parcialmente y sustancialmente en una dirección circunferencialmente alrededor de la placa intermedia 62, y a través que cuyo canal de placa intermedia el aire de accionamiento es dirigido bidireccionalmente a las palas de turbina.

[0051] Un segundo modo de realización preferido para introducir aire de accionamiento en el aparato atomizador incluye la configuración mostrada en la Fig. 7a en la cual al menos dos orificios de entrada de aire de accionamiento paralelos 40 al aparato suministran aire para impulsar la turbina 47.

[0052] Aunque la invención se ha dado a conocer en el presente documento en relación con determinados modos de realización y descripciones detalladas, resultará evidente para un experto en la materia que se pueden realizar modificaciones o variaciones de estos detalles, donde dichas modificaciones o variaciones se consideran incluidas en el alcance de las reivindicaciones que aparecen a continuación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Aparato atomizador de plato de campana giratorio (10) impulsado por una turbina (47) montado sobre un eje de motor giratorio (44) soportado dentro de un ensamblaje de cojinete de aire contenido en una carcasa (12), e incluyendo un suministro de aire externo (18) para suministrar aire para impulsar la turbina y canalizar aire al ensamblaje de cojinete de aire, el ensamblaje de cojinete de aire comprendiendo:

un cojinete de aire principal cilíndrico (30) que soporta dicho eje de motor (44), dicho eje de motor (44) extendiéndose a través de dicho cojinete principal (30),

un cojinete de empuje con forma de disco anular proximal (56) que soporta dicha turbina axialmente, dicho cojinete de empuje proximal (56) estando dispuesto de manera proximal con respecto a dicha turbina, dicho eje de motor (44) extendiéndose a través de dicho cojinete de empuje proximal (56),

un cojinete de empuje con forma de disco anular distal (54) que soporta dicha turbina axialmente, dicho cojinete de empuje distal (54) estando dispuesto de manera distal con respecto a dicha turbina, dicho eje de motor (44) extendiéndose a través de dicho cojinete de empuje distal (54),

dicho aparato incluyendo espacios de aire (35, 84, 86) formados entre todos dichos cojinetes y todas las superficies giratorias en funcionamiento de dicho aparato atomizador, e incluyendo

una junta tórica amortiguadora de vibración (50) situada de manera proximal adyacente a dicho cojinete de empuje proximal (56) a través de la cual se extiende dicho eje de motor,

una junta tórica amortiguadora de vibración (52) situada de manera distal adyacente a dicho cojinete de empuje distal (54) a través de la cual se extiende dicho eje de motor, e

incluyendo juntas tóricas (46, 48) instaladas de manera circunferencial alrededor de dicho cojinete de aire principal cilíndrico, una en el extremo proximal y una en el extremo distal de dicho cojinete principal, y teniendo pasajes de aire (28, 29, 34) que se extienden a través de todos dichos cojinetes para suministrar aire desde dicho suministro de aire externo a través de todos los cojinetes a todos dichos espacios de aire entre todos los cojinetes y todas las superficies giratorias en funcionamiento de dicho aparato atomizador,

mediante los cuales, en funcionamiento, el aire suministrado a dicho aparato es entregado a través de dichos pasajes de aire y a todos dichos espacios de aire, impulsando así dicha turbina giratoria y el eje de motor, donde todas las superficies giratorias de dicho aparato atomizador son soportadas en el aire y dichas juntas tóricas proporcionan tanto amortiguación de vibración axial como radial de todos los componentes giratorios.

2. El aparato de la reivindicación 1, donde dichas juntas tóricas están compuestas de un elastómero.

3. El aparato de la reivindicación 1, donde dichas juntas tóricas están compuestas de un perfluoroelastómero.

⁴ . El aparato de la reivindicación 1, donde dicho cojinete principal es construido de carbono no poroso.

⁵ . El aparato de la reivindicación 1, donde dicho cojinete principal es construido de carbono poroso.

6. El aparato de la reivindicación 1, donde dicho cojinete principal es construido de un compuesto de carbono no poroso y poroso.

7. El aparato de la reivindicación 1, donde dicho cojinete principal (30) es un cojinete compuesto que tiene secciones de carbono poroso (34) y secciones de carbono de no poroso (31) segmentadas y alternas unidas unas a otras.

8. El aparato de la reivindicación 1, donde dichos cojinetes de empuje están construidos de carbono no poroso o carbono poroso o un compuesto de carbono poroso y no poroso o dichos cojinetes de empuje están construidos de aluminio.

9. El aparato de la reivindicación 7, que tiene al menos una manga (33) instalada externamente y de manera circunferencial alrededor dicho cojinete principal (30), dicha manga teniendo aberturas (36) formadas sobre la misma, a través de la misma y alrededor de la misma de tal manera que dichas aberturas son adyacentes a dichas secciones de carbono poroso y están orientadas de manera que están alineadas de manera longitudinal y circunferencial con dichas secciones de carbono poroso adyacentes.

10. El aparato de la reivindicación 9, que incluye juntas tóricas (46, 48) instaladas de manera externa y circunferencial alrededor de dicha al menos una manga, una en el extremo proximal y una en el extremo distal de la misma.

11. El aparato de la reivindicación 10, donde dicha al menos una manga es construida de metal.

12. El aparato de la reivindicación 11, donde dicha al menos una manga es construida de acero inoxidable o metal ferroso o metal no ferroso.

13. El aparato de la reivindicación 1, incluyendo una placa de base (60) que tiene al menos dos orificios de entrada (40) que llevan a dicho aparato para suministrar dicho aire para impulsar dicha turbina, donde dichos al menos dos orificios de entrada están conectados, respectivamente, a dos canales de aire que llevan a través de dicha placa de base (60), dichos dos canales de aire convergiendo en dicha placa de base y abriéndose a una única salida de aire de accionamiento (41) desde dicha placa de base, dicha única salida de aire de accionamiento de placa de base acoplándose en la base de dicha turbina con una única entrada de aire de accionamiento (43) a una placa intermedia de distribución de flujo (62), cuya placa intermedia alberga las palas de dicha turbina (47), dicha placa intermedia teniendo un canal en la misma y alrededor de la misma que se extiende desde dicha única entrada de aire de accionamiento (43) parcialmente y sustancialmente en una dirección circunferencial alrededor de dicha placa intermedia, y a través de cuyo canal de placa intermedia dicho aire de accionamiento es dirigido bidireccionalmente a dichas palas de turbina.

14. El aparato de la reivindicación 1, que incluye una placa de base (60) y tiene al menos dos orificios de entrada de aire de accionamiento (40) conectados, respectivamente, a dos canales de entrada de aire de accionamiento paralelos que llevan a una placa intermedia de distribución de flujo (62), a través de cuya placa intermedia el aire de accionamiento es dirigido a dichas palas de turbina.

15. El aparato de la reivindicación 1, donde dichas juntas tóricas están compuestas de un perfluoroelastómero, dicho cojinete principal es construido de un compuesto de secciones de carbono poroso y no poroso segmentadas alternas unidas las unas a las otras, dichos cojinetes de empuje son construidos de carbono, y dicho cojinete principal tiene al menos una manga instalada externamente y circunferencialmente alrededor del mismo, dicha manga teniendo aberturas formadas en la misma, a través de la misma y alrededor de la misma de manera que dichas aberturas son adyacentes a dichas secciones de carbono poroso y están orientadas para estar alineadas de manera longitudinal y circunferencial con dichas secciones de carbono poroso adyacentes, e incluyendo juntas tóricas instaladas externamente y circunferencialmente alrededor de dicha al menos una manga, una en el extremo proximal y una en el extremo distal de la misma, donde dicha al menos una manga es construida de acero inoxidable.