ES3036939T3

ES3036939T3 - Screw compressor element and machine

Info

Publication number: ES3036939T3
Application number: ES19721074T
Authority: ES
Inventors: Bock Simon De; Rooster Tom De
Original assignee: Atlas Copco Airpower NV; SKF AB
Current assignee: Atlas Copco Airpower NV; SKF AB
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2025-09-25
Anticipated expiration: 2039-03-26
Also published as: JP2021519887A; JP7132420B2; BE1026119B1; US11828284B2; BR112020019902A2; US20210095667A1; FI3775559T3; EP3775559A1; BE1026119A1; EP3775559B1; KR20210021281A; CN112424476B; CN112424476A; WO2019186374A1; PL3775559T3

Abstract

Elemento compresor de tornillo provisto de una carcasa en la que se dispone de forma giratoria un rotor mediante dos cojinetes, respectivamente un cojinete cilíndrico (3) y un cojinete de bolas (4), cada uno provisto de un anillo interior (5, 6) y un anillo exterior (7, 8), separados por elementos rodantes (9, 10) respectivamente cilíndricos o esféricos que contactan con el anillo interior (5, 6) y el anillo exterior (7, 8) en la ubicación de una pista de rodadura (11a, 11b, 12a, 12b), caracterizado porque, junto a la respectiva pista de rodadura (11a, 12a), los anillos interiores (5, 6) de los citados cojinetes (3, 4) tienen un diámetro exterior (B) menor que la respectiva pista de rodadura (11a, 12a) en el lado orientado hacia el otro cojinete (3, 4) y en el siguiente; En relación con la respectiva pista de rodadura (11a, 12a), los anillos interiores (5, 6) de los rodamientos tienen un diámetro exterior (C, D) mayor que la respectiva pista de rodadura (11a, lib) en el lado opuesto al otro rodamiento (3, 4). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Elemento compresor de tomillo y máquina

La presente invención se refiere a un elemento compresor de tomillo.

Más específicamente, la invención se refiere a un elemento compresor de tornillo proporcionado con un alojamiento en donde un rotor está dispuesto de forma rotativa por medio de dos cojinetes, respectivamente un cojinete de cilindro y un cojinete de bolas. Un cojinete de cilindro también se denomina cojinete de rodillos.

Preferiblemente, la velocidad de rotación de los compresores de tornillo es lo más alta posible para permitir la generación de la mayor cantidad posible de gas comprimido. En los compresores de tornillo con inyección de aceite, la velocidad de rotación sigue estando limitada por la denominada pérdida hidráulica, pero en los compresores de tornillo libres de aceite, no entra líquido en la cámara de compresión, por lo que no hay pérdida hidráulica, y es deseable la mayor velocidad de rotación posible para generar un rendimiento máximo. Lo mismo ocurre con los sopladores de tornillo o de raíces libres de aceite, las bombas de vacío de tornillo o de raíces libres de aceite, los compresores de dientes libres de aceite y las bombas de vacío de dientes.

Durante la compresión del gas, las denominadas “fuerzas del gas” ejercerán fuerzas considerables sobre los rotores, tanto en sentido radial como axial y, por lo tanto, sobre los cojinetes.

Uno de los requisitos de los cojinetes que se usan en un compresor de tornillo es que deben tener una capacidad de carga considerable y, asimismo, que deben ser adecuados para velocidades de rotación muy altas, específicamente en el caso de los compresores de tornillo libres de aceite.

Sin embargo, para que la capacidad de carga sea lo más alta posible, los cojinetes se fabrican preferiblemente lo más grandes posible y comprenden los elementos rodantes más grandes posibles, mientras que para aplicaciones de alta velocidad, los cojinetes deben ser lo más pequeños posible y comprender los elementos rodantes más pequeños posibles.

A velocidades más altas, es más difícil suministrar el aceite al cojinete y evacuarlo del mismo, en particular y sobre todo hacia las pistas de rodadura, y específicamente hacia la pista de rodadura del anillo interior, donde el aceite está contemplado para proporcionar lubricación y refrigeración. Los propios rodillos o bolas giratorios, estén o no alojados en una caja de cojinetes, interrumpen continuamente el suministro de aceite y generan así movimientos giratorios hasta tal punto que el aceite apenas puede llegar a los cojinetes. Por lo tanto, a velocidades de rotación muy altas, la lubricación del cojinete no es tan buena, con la consiguiente reducción de la capacidad de carga.

Se sabe que cada rotor necesita un conjunto de cojinetes en cada extremo de un eje, de los cuales un conjunto de cojinetes “fijo” absorbe toda la carga axial y una parte de la carga radial, y un conjunto de cojinetes “ libre” absorbe el resto de la carga radial pero, por lo demás, está axialmente libre.

Como la compresión del gas genera mucho calor, un conjunto de cojinetes debe estar libre para absorber la inevitable dilatación térmica del rotor.

Esto implica que el conjunto fijo de cojinetes debe soportar una alta carga axial, así como una carga radial. Dado que los cojinetes típicamente son adecuados para soportar principalmente una carga radial o principalmente una carga axial, el conjunto fijo de cojinetes constará típicamente de un mínimo de dos cojinetes.

Una primera posibilidad es un conjunto de cojinetes compuesto por un cojinete para la carga radial, que preferiblemente está libre axialmente, y un cojinete para la carga axial, que preferiblemente está libre radialmente.

Una segunda posibilidad es un conjunto de cojinetes formado por dos cojinetes, cada uno de los cuales es capaz de soportar una parte de la carga radial y una parte de la carga axial. En este caso, ninguno de los dos cojinetes puede estar libre axialmente, ya que la carga axial se distribuye entre ambos cojinetes.

También es posible usar un conjunto de cojinetes formado por tres o más cojinetes, pero tales conjuntos de cojinetes son generalmente más caros y más complicados, y tienden a usarse hoy en día solamente en casos específicos, tales como compresores de tornillo para presiones altas o muy altas.

Existen dos realizaciones conocidas de tales conjuntos fijos de cojinetes:

a) una combinación de un cojinete de cilindro, típicamente un cojinete de cilindro de una hilera del tipo NU o N, y un cojinete de cuatro puntos;

b) dos cojinetes de bolas de contacto angular, colocados uno detrás del otro, es decir, en una configuración denominada O, o con la parte posterior separada, es decir, en una configuración denominada X.

Los cojinetes de tipo NU tienen dos collares fijos en el anillo exterior y un anillo interior sin collares. Los cojinetes de tipo N tienen dos collares fijos en el anillo interior y un anillo exterior sin collares.

Las realizaciones conocidas a) y b) de conjuntos fijos de cojinetes tienen todas desventajas.

Aunque en la realización a), los cojinetes NU son capaces de soportar una gran carga radial y se pueden lubricar bien, un cojinete de cuatro puntos es mucho más difícil de lubricar a altas velocidades porque el anillo interior está proporcionado con dos “bordes”. Estos “bordes” previenen la fácil inyección de líquido lubricante en el cojinete.

En la realización b), los cojinetes de bolas de contacto angular deben instalarse con mucho cuidado y con la precarga correcta, lo que hace que el montaje sea muy complejo. Asimismo, la capacidad de carga radial es menor que la de un cojinete de cilindro. Para la configuración en X, la lubricación es más laboriosa, ya que el fluido lubricante se inyecta preferiblemente en el lado en el que el anillo interior no tiene “bordes”, de modo tal que se necesitan dos boquillas, a ambos lados del conjunto de cojinetes.

Otra desventaja es que, en ambas realizaciones, la capacidad de carga axial es idéntica en ambas direcciones. Durante la operación, las fuerzas de gas operan en una única dirección, pero en ciertas condiciones, por ejemplo, durante el arranque, la fuerza también puede ejercerse en la dirección opuesta. Sin embargo, esta fuerza opuesta es mucho menor y solamente existe durante periodos muy cortos. Esto significa que, en ambas realizaciones, la capacidad de carga axial se elige en función de las fuerzas de los gases y, por lo tanto, está sobredimensionada para la mencionada fuerza opuesta.

El resultado en este caso no es solamente un derroche de capacidad y, por lo tanto, de dinero, sino que también limita innecesariamente la velocidad de rotación máxima posible o la velocidad del cojinete.

US 4,465,446 describe la realización tradicional a).

US 5,273,413 describe una variante de un conjunto fijo de cojinetes de acuerdo con la realización b) en la que los cojinetes de contacto angular tienen un ángulo de contacto diferente. Aunque se trata de una mejora con respecto a la realización tradicional, esta variante no supera todos los inconvenientes mencionados. US5409359, DE20216106895U1, EP2891764A1 y EP1845265A1 describen una combinación de cojinetes en un compresor. EP2642145A describe un cojinete de elementos rodantes y un método para fabricar cojinetes de elementos rodantes. DE102006015111A describe un cojinete rotativo, pivotante o axial que comprende un sensor de grasa. US 2016/0312823 divulga un cojinete de bolas particularmente adecuado para el soporte de alta velocidad.

El objeto de la presente invención es ofrecer una solución a al menos uno de los inconvenientes mencionados.

A estos efectos, la invención tiene por objeto un compresor de tornillo de acuerdo con la reivindicación 1.

La pista de rodadura, también denominada “circuito de rodadura”, se refiere a la superficie de contacto entre los elementos rodantes y los anillos del cojinete.

Una ventaja es que tal configuración de cojinetes tiene una capacidad de carga radial satisfactoriamente alta y una capacidad de carga axial asimétrica. El cojinete de cilindro proporciona una capacidad de carga radial relativamente grande, el cojinete de bolas es capaz de absorber fuerzas axiales relativamente grandes que operan en dirección axial desde el cojinete de bolas hacia el cojinete de cilindro, y el cojinete de cilindro es capaz de absorber fuerzas axiales relativamente pequeñas que operan en dirección axial desde el cojinete de cilindro hacia el cojinete de bolas.

De este modo, la configuración de cojinetes de acuerdo con la invención es capaz de proporcionar la capacidad de carga exacta que se necesita para el cojinete fijo de un rotor en un compresor de tornillo, lo que hace que esta configuración de cojinetes sea específicamente adecuada para aplicaciones de alta velocidad.

Dado que no hay collares o “bordes” junto a las pistas de rodadura de los anillos interiores de los cojinetes en los lados de los cojinetes enfrentados, esto simplificará la realización de una buena lubricación.

Dado que las pistas de rodadura son fácilmente accesibles debido a la ausencia de collares o “bordes” entre los dos cojinetes, las pistas de rodadura pueden lubricarse bien, y el líquido lubricante usado puede drenar fácilmente, lo que también permite una refrigeración óptima del conjunto de cojinetes, incluso a altas velocidades.

Junto a la pista de rodadura respectiva, los anillos exteriores de los cojinetes tienen preferiblemente un diámetro interior menor que la pista de rodadura respectiva, tanto en el lado que mira hacia el otro cojinete como en el lado que mira hacia fuera del otro cojinete.

En otras palabras: los anillos exteriores están proporcionados con collares o “bordes”.

Éstos guiarán los elementos rodantes a través de los anillos exteriores de los cojinetes.

En el cojinete cilíndrico esto se realiza por los dos collares situados a ambos lados de los elementos rodantes cilíndricos.

En el caso del cojinete de bolas, el anillo exterior tendrá una pista de rodadura en la ubicación de los dos bordes mencionados, de modo tal que a altas velocidades, una de estas pistas de rodadura limitará el desplazamiento axial de los elementos rodantes en forma de bola.

Una ventaja adicional de los dos collares en los anillos exteriores es que se crea un baño o depósito de aceite en el anillo exterior entre los dos collares. En el momento de la puesta en marcha del elemento compresor de tornillo, la lubricación de las bolas se efectuará inmediatamente mediante el aceite presente en el baño de aceite antes mencionado. Tal baño o depósito de aceite no existe o apenas existe en el caso de un cojinete de contacto angular, porque su anillo exterior solamente tiene un collar. Como resultado, al poner en marcha la máquina, la lubricación del cojinete no se iniciará inmediatamente mediante un baño de aceite, sino solamente después de que el aceite se suministre mediante una o varias boquillas.

De acuerdo con la invención, al menos una boquilla está dispuesta entre el cojinete de cilindro y el cojinete de bolas, tal como la boquilla es adecuada para dirigir uno o más chorros de fluido hacia el cojinete de cilindro y/o el cojinete de bolas.

Como no hay collares ni “bordes” junto a las pistas de rodadura de los anillos interiores de los cojinetes en los lados de los cojinetes enfrentados, los chorros de líquido acabarán directamente en los cojinetes.

Esto implica que las pistas de rodadura estarán bien lubricadas.

En una realización práctica, la diferencia entre el diámetro de los elementos rodantes del cojinete cilíndrico y el diámetro de los elementos rodantes del cojinete de bolas no es mayor a 20 %, preferiblemente no mayor a 10 % y aún más preferiblemente no mayor a 5 %.

Para altas velocidades, es mejor que los elementos rodantes tengan el mismo tamaño, ya que de lo contrario, uno de los cojinetes puede estar sujeto a fuerzas centrífugas en mayor grado que el otro cojinete, tal que como resultado, el primer cojinete reducirá la velocidad máxima.

Obviamente, esto solamente es aplicable cuando ambos tipos de elementos rodantes están hechos del mismo material o de materiales con el mismo peso específico. Si uno de los tipos de elementos rodantes está hecho de un material más ligero, se prefiere que sean más grandes.

En una realización preferida, al menos uno de los elementos rodantes del cojinete de cilindros y/o del cojinete de bolas está hecho de un material cerámico, tal como, por ejemplo, nitruro de silicio, óxido de circonio, óxido de aluminio o carburo de tungsteno.

Evidentemente, no es imposible que todos los elementos rodantes del cojinete de cilindro y/o del cojinete de bolas sean de material cerámico.

El elemento rodante cerámico reacondicionará o “reparará” la pista de rodadura mientras rueda a lo largo del mismo, y posiblemente suavizará pequeños daños en la pista de rodadura.

Esto resulta en una mayor vida útil del cojinete, en una mayor capacidad de carga y aumenta la velocidad máxima del cojinete.

Al fabricar todos los elementos rodantes con un material cerámico, las fuerzas centrífugas se reducen al mínimo, ya que el material cerámico suele ser mucho más ligero que el acero.

Para que el cojinete sea lo más ligero posible, el cojinete cilíndrico y/o el cojinete de bolas están proporcionados con una caja fabricada con un polímero.

Este polímero puede ser, por ejemplo, PEEK (poliéter éter cetona, por sus siglas en inglés), poliamida (por ejemplo, poliamida 66 o poliamida 4,6) o resina fenólica.

Este polímero está preferiblemente reforzado con fibra, por ejemplo, con fibra de vidrio o fibra de carbono.

Esto no solamente garantizará que los cojinetes sean más ligeros porque el polímero es más ligero que los materiales tradicionales que se usan para la caja del cojinete, sino que la caja también proporcionará una cierta amortiguación, lo que es ventajoso en términos de absorción de las vibraciones que pueden producirse a altas velocidades.

La invención también se refiere a una máquina de acuerdo con la reivindicación 15.

Esta máquina puede ser un compresor o una bomba de vacío.

Esta máquina también puede ser un compresor de tornillo libre de aceite o un soplador libre de aceite.

En este caso, los cojinetes se montan preferiblemente en un eje del rotor en el lado de salida del compresor o del soplador.

Para demostrar mejor los atributos de la invención, se describen a continuación algunas realizaciones preferidas, de manera ejemplar y sin ningún carácter restrictivo, de un elemento compresor de tornillo y de una máquina de acuerdo con la invención, con referencia a los dibujos adjuntos, en donde:

La Figura 1 es una representación esquemática de una parte de un elemento compresor de tornillo de acuerdo con la técnica anterior.

La Figura 2 es una representación esquemática de un compresor de tornillo de acuerdo con la invención.

La Figura 3 es una representación esquemática de la parte marcada en la Figura 2 con el marcador de referencia F3.

El conjunto de cojinetes 1 de un elemento compresor de tornillo de acuerdo con las técnicas anteriores, como se muestra en la Figura 1, se refiere aun conjunto fijo de cojinetes 1, montado sobre un eje 2. El conjunto de cojinetes 1 contiene dos cojinetes 3, 4: un cojinete cilíndrico 3 y un cojinete de bolas 4.

Cada cojinete 3, 4 tiene un anillo interior 5, 6 y un anillo exterior 7, 8, con elementos rodantes cilíndricos 9 o elementos rodantes esféricos 10 entre los mismos, respectivamente.

Los elementos rodantes 9, 10 entran en contacto con el anillo interior 5, 6 y el anillo exterior 7, 8 en el lugar de la pista de rodadura 11a, 11b, 12a, 12b.

Como se muestra en la Figura 1, los diámetros interiores nominales A de los anillos interiores 5, 6 son iguales. Esto significa que el “agujero” de los anillos interiores 5, 6, es decir, la abertura usada para disponer los cojinetes 3, 4 en un eje 2, es idéntica.

El cojinete del cilindro 3 es un cojinete del tipo NJ: el anillo exterior 7 está proporcionado con dos collares 13; el anillo interior 5 está proporcionado con un collar 14.

Como se muestra en la Figura 1, el collar 14 del anillo interior 5 está orientado en sentido opuesto al cojinete de bolas 4.

Al usar un cojinete NJ, el anillo interior 5 tiene un diámetro exterior B menor junto a la pista de rodadura 11a en el lado que mira hacia el cojinete de bolas 4, y un diámetro exterior C mayor junto a la pista de rodadura 11a en el otro lado.

Junto a la pista de rodadura 11b, el anillo exterior 7 del cojinete cilíndrico 3 también tiene a ambos lados de la pista de rodadura 11b un diámetro interior D menor que el de la pista de rodadura 11b, porque el anillo exterior 7 está proporcionado con dos collares 13.

En este caso, el cojinete de bolas 4 es un cojinete de contacto angular, en donde junto a la pista de rodadura 12a, en el lado que da al cojinete de cilindro 3, el anillo interior 6 tiene un diámetro exterior B menor que la pista de rodadura 12a del anillo interior 6.

En otras palabras: el anillo interior 6 del cojinete de bolas 4 no tiene “borde” en el lado del cojinete cilíndrico 3. Junto a la pista de rodadura 12a, en el lado opuesto al cojinete del cilindro 3, el anillo interior 6 tiene un diámetro exterior G mayor que la pista de rodadura 12a del anillo interior 6.

La Figura 2 es una representación esquemática de un elemento compresor de tornillo 15 de acuerdo con la invención.

El elemento compresor de tornillo 15 está proporcionado con un alojamiento 16, en la que está dispuesto de forma rotativa un rotor 17. En este caso, dos de tales rotores 17 están dispuestos, pero esto no es necesario en términos de la invención.

Los rotores 17 están soportados por medio de su eje 18 por cojinetes 3, 4 en el alojamiento 16.

Aunque en el ejemplo mostrado, ambos extremos del eje 18 de ambos rotores 17 se soportan por medio de dos cojinetes 3, 4 en el alojamiento 16, también es posible que solamente un extremo del eje 18 o solamente uno de los dos rotores 17 se soporte con dos cojinetes 3, 4 en el alojamiento 16.

La Figura 3 muestra una parte del elemento compresor de tornillo 15 de acuerdo con la invención de la Figura 2, y más específicamente un extremo de un eje 18 de uno de los rotores 17 con los dos cojinetes 3, 4. Como se aprecia claramente en esta figura de detalle, un cojinete 3 es un cojinete cilíndrico y el otro cojinete 4 es un cojinete de bolas.

En el ejemplo mostrado, el cojinete de cilindro 3 es el mismo que en la Figura 1, pero para este cojinete de cilindro 3 pueden usarse, por ejemplo, los siguientes tipos:

• un cojinete NJ como el de la Figura 1, en el que el cojinete cilíndrico 3 tiene dos collares fijos 13 en el anillo exterior 7 y un collar fijo 14 en el anillo interior 5;

• un cojinete NJP, en el que el cojinete cilíndrico 3 tiene dos collares fijos 13 en el anillo exterior 7 y un collar suelto 14 en el anillo interior 5; o

• un cojinete NU con un anillo angular, en el que el cojinete cilíndrico 3 tiene dos collares fijos 13 en el anillo exterior 7 y un anillo angular en el anillo interior 5.

El cojinete de bolas 4 es diferente al de la configuración mostrada en la Figura 1. En este caso, el cojinete de bolas 4 es un cojinete de tres puntos, más específicamente un cojinete que tiene dos pistas de rodadura 12b y 12c en el anillo exterior 8 y una pista de rodadura 12a en el anillo interior 6. Por lo tanto, el cojinete de bolas 4 no es un cojinete de bolas de contacto angular.

Un ejemplo de cojinete de bolas 4 adecuado se describe, por ejemplo, en US 2016/0312823 A1 a nombre de Aktiebolaget SKF, ver los párrafos a [0038].

En este caso, aunque no necesariamente, los ángulos de contacto de las dos pistas de rodadura 12b y 12c son diferentes.

Al aumentar la velocidad, los elementos rodantes 10 experimentarán una fuerza centrífuga radial hacia el exterior. Esto implicará un cierto desplazamiento axial.

Debido a la presencia de la segunda pista de rodadura 12c, los elementos rodantes 10 rodarán sobre la segunda pista de rodadura 12c a altas velocidades, y el desplazamiento axial antes mencionado se reducirá al mínimo. Esto garantizará que el conjunto de cojinetes 1 pueda funcionar de forma óptima a pesar de las altas velocidades. Asimismo, el desplazamiento axial del rotor en el que está colocado el conjunto de cojinetes 1 como cojinete fijo será limitante, tal como que habrá poco o ningún aumento del conjunto en la punta y, por lo tanto, pocas o ninguna pérdida extra en el compresor de tornillo debido a fugas.

Asimismo, junto a las pistas de rodadura 12b, 12c, tanto en el lado opuesto al cojinete de cilindro 3 como en el lado opuesto al cojinete de cilindro 3, el anillo exterior 8 del cojinete de bolas 4 tiene un diámetro interior G menor que las pistas de rodadura 12b, 12c.

El diámetro E de los elementos de rodadura cilíndricos 9 es igual en este caso al diámetro F de los elementos de rodadura esféricos 10.

Dado que ambos tipos de elementos rodantes 9, 10 están hechos del mismo material, las fuerzas centrífugas serán de una magnitud similar.

Sin embargo, no puede descartarse una diferencia de diámetro E, F entre los elementos rodantes 9, 10 de los dos cojinetes 3, 4. Esta diferencia es preferiblemente menor a 20 %, más preferiblemente menor a 10 % y más preferiblemente no mayor a 5 %, de modo tal que la diferencia en las fuerzas centrífugas pueda ser limitada en lo posible.

Aunque la Figura 3 no muestra una caja de cojinetes, obviamente no puede excluirse que uno o ambos de los dos cojinetes 3, 4 tengan una caja de cojinetes.

Como se muestra en la Figura 3, una boquilla 19 está dispuesta entre el cojinete de bolas 4 y el cojinete cilíndrico 3.

Esta boquilla 19 puede dirigir chorros 20 de fluido lubricante hacia el cojinete del cilindro 3 y/o el cojinete de bolas 4.

En este caso, la boquilla 19 dirigirá dos chorros 20 de fluido, uno hacia el cojinete del cilindro 3 y otro hacia el cojinete de bolas 4, respectivamente.

A estos efectos, la boquilla 19 tiene dos aberturas 21.

Evidentemente, también es posible que haya dos boquillas 19: una para el cojinete cilíndrico 3 y otra para el cojinete de bolas 4. Sin embargo, en este caso, una boquilla 19 es suficiente.

En este caso, la boquilla 19 dirige un chorro 20 de aceite hacia los cojinetes 3, 4. Evidentemente, no se puede descartar que se use otro líquido, por ejemplo, agua.

Si uno o ambos cojinetes 3, 4 están proporcionados con una caja de cojinete, preferiblemente, al menos una boquilla 19 está dispuesta entre el cojinete de cilindro 3 y el cojinete de bolas 4, en donde la boquilla 19 es adecuada para dirigir un chorro 20 de fluido lubricante entre la caja del cojinete de cilindro 3 y el anillo interior 5, y/o entre la caja del cojinete de bolas 4 y el anillo interior 6, de modo tal que una gran parte del fluido lubricante termina en las pistas de rodadura, preferiblemente en las pistas de rodadura 11a, 12a de los anillos interiores 5, 6.

Los cojinetes 3 y 4 de la Figura 3, y por extensión, cualquier conjunto de cojinetes 1 de acuerdo con la invención, son adecuados para ser usados a velocidades mayores a 1 * 10<6>nd<m>[milímetro x revoluciones por minuto], preferiblemente mayores a 1,25 * 10<6>nd<m>, y más preferiblemente mayores a 1,5 * 10<6>nd<m>.

Debido a los atributos específicos de un conjunto de cojinetes 1 de acuerdo con la invención, no se presentarán las desventajas de los conjuntos de cojinetes conocidos a altas velocidades, tal como el conjunto de cojinetes 1 puede usarse a tales altas velocidades.

Para clarificación adicional: A continuación se dan algunas explicaciones adicionales sobre el tipo de cojinete que puede usarse como cojinete de bolas 4 en un elemento compresor de tornillo 15 o en otra máquina de acuerdo con la invención. Esta explicación se toma de US 2016/0312823 A1 con el fin de posibilitar la inclusión de atributos tales como los descritos en el mismo en las reivindicaciones de la presente solicitud de patente, en la medida en que tal elemento resulte necesario a la luz de publicaciones anteriores de las que los solicitantes aún no tienen conocimiento en la actualidad. Al fin y al cabo, se ha demostrado que la aplicación específica de un cojinete de tres puntos, como se describe en US 2016/0312823 A1, da lugar a resultados sorprendentemente buenos en la aplicación específica de un elemento compresor de tornillo 15.

Es evidente que el alcance de la protección de la presente invención no se limita a esta configuración específica, sino que debe considerarse una realización preferida.

Un cojinete de rodillos 4 preferido comprende un anillo exterior y un anillo interior. Entre el anillo interior y el anillo exterior se disponen una serie de elementos rodantes. El anillo exterior contiene al menos una pista de rodadura para elementos rodantes mayor a la del anillo interior. Los elementos rodantes están dispuestos en una única hilera, se realizan en forma de bolas y preferiblemente están alojados en una caja. En una realización, el anillo exterior contiene una pista de rodadura adicional y/o una segunda pista de rodadura en una superficie radialmente orientada hacia el interior en la que también está dispuesta la primera pista de rodadura. Las dos pistas de rodadura del anillo exterior son preferiblemente simétricas entre sí. El anillo exterior puede estar realizado como el anillo exterior convencional de un cojinete de cuatro puntos o como un anillo exterior de diseño similar. El anillo interior comprende exactamente una pista de rodadura. La pista de rodadura del anillo interior está dispuesta preferiblemente en diagonal con respecto a la primera pista de rodadura del anillo exterior. El anillo interior está dispuesto concéntricamente dentro del anillo exterior.

El anillo exterior puede estar provisto de dos segmentos de arco circular en su superficie radialmente orientada hacia el interior, cada uno de los cuales constituye una de las pistas de rodadura del anillo exterior. Un radio de curvatura de los segmentos de arco circular puede, por ejemplo, ser mayor que un factor 1,01; 1,02; 1,03; 1,04; 1,05; 1,06; 1,07; 1,08; 1,09, o 1,20 que un chorro del elemento rodante. En un punto, la mencionada superficie orientada radialmente hacia el interior puede tener una curva o una discontinuidad, de modo tal que, durante la operación, los elementos rodantes se desplacen únicamente sobre las dos pistas de rodadura y no tengan más contacto con dicha superficie. Este punto puede estar, por ejemplo, en la posición radialmente más exterior.

Las dos pistas de rodadura del anillo exterior pueden estar espaciadas axialmente a una distancia entre sí, siendo esta distancia mayor que cero. Las pistas de rodadura se extienden preferiblemente a lo largo de todo el anillo exterior en la dirección circunferencial.

Aunque todas las variantes de la invención mostradas y descritas anteriormente atribuyen un elemento compresor 15, no se excluye que la invención se refiera a una máquina que puede ser un compresor de tornillo libre de aceite, un soplador o una bomba de vacío.

El mencionado compresor de tornillo libre de aceite comprende uno o varios de los elementos compresores 15 mostrados y descritos anteriormente.

Es posible, pero no dentro del alcance de la invención reivindicada, que en todas las variantes mostradas y descritas anteriormente, los cojinetes 3, 4 hayan cambiado mutuamente de posición, de modo tal que los collares o “bordes” estén colocados ahora junto a las pistas de rodadura 11a, 12a de los anillos interiores de los cojinetes 5, 6 en el lado orientado hacia el interior de los cojinetes 3, 4.

Esto significa que los cojinetes 3, 4 tienen collares o “bordes” junto a las pistas de rodadura 11a, 12a en los anillos interiores de los cojinetes 5, 6 que están enfrentados, de modo tal que junto a la respectiva pista de rodadura 11a, 12a, los anillos interiores 5, 6 de los mencionados cojinetes 3, 4 tienen un diámetro exterior B menor que la respectiva pista de rodadura 11a, 12a en el lado opuesto al otro cojinete 3, 4 y que, junto a las respectivas pistas de rodadura 11a, 12a, los anillos interiores 5, 6 de los cojinetes tengan un diámetro exterior C, D mayor que las respectivas pistas de rodadura 11a, 11b en el lado opuesto al otro cojinete 3, 4.

Así, los cojinetes estarán colocados “espalda con espalda” y no “cara con cara”, como en la Figura 3.

En tal configuración “espalda con espalda” de los cojinetes 3, 4, preferiblemente, se usan dos boquillas 19, a cada lado del conjunto de cojinetes 1.

Así, las boquillas 19 pueden inyectar un fluido en el lado de los cojinetes 3, 4 en el que el anillo interior 5, 6 no tiene collar o “borde”.

La presente invención no se limita a las realizaciones descritas en los ejemplos y mostradas en las figuras, pero una máquina y/o un elemento compresor de tornillo de acuerdo con la invención puede realizarse en una variedad de formas y dimensiones sin caer fuera del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones anexas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un elemento compresor de tomillo proporcionado con un alojamiento, en donde un rotor está dispuesto rotativamente por medio de al menos un conjunto de dos cojinetes, siendo respectivamente un cojinete cilindrico (3) y un cojinete de bolas (4), proporcionados cada uno con un anillo interior (5, 6) y un anillo exterior (7, 8), separados por elementos de rodadura respectivamente cilíndricos, o en forma de bola (9, 10) que entran en contacto con el anillo interior (5, 6) y el anillo exterior (7, 8) en el lugar de una pista de rodadura (11a, 11b, 12a, 12b), caracterizados porque junto a la respectiva pista de rodadura (11a, 12a), los anillos interiores (5, 6) de los cojinetes (3, 4) mencionados tienen un diámetro exterior (B) menor que la respectiva pista de rodadura (11a, 12a) en el lado que mira hacia el otro cojinete (3, 4) y en que junto a la respectiva pista de rodadura (11a, 12a), los anillos interiores (5, 6) de los cojinetes tienen un diámetro exterior (C) mayor que la respectiva pista de rodadura (11a, 11b) en el lado opuesto al otro cojinete (3, 4), junto a la respectiva pista de rodadura (11b, 12b), los anillos exteriores (7, 8) de los cojinetes (3, 4) tienen un diámetro interior (D, G) que la respectiva pista de rodadura (11b, 12b), tanto en el lado que mira hacia el otro cojinete (3, 4) como en el lado que mira hacia fuera del otro cojinete (3, 4), y al menos una boquilla (19) está dispuesta entre el cojinete cilíndrico (3) y el cojinete de bolas (4), siendo esta boquilla (19) adecuada para pulverizar un fluido en el cojinete cilíndrico (3) y/o en el cojinete de bolas (4).

2. El elemento compresor de tornillo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los diámetros interiores (A) de los anillos interiores (5, 6) del cojinete de cilindro (3) y del cojinete de bolas (4) son idénticos.

3. El elemento compresor de tornillo de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una boquilla (19) está dispuesta entre el cojinete de cilindro (3) y el cojinete de bolas (4), siendo esta boquilla (19) adecuada para pulverizar un fluido entre una cesta del cojinete de cilindro (3) y el anillo interior (5) y/o entre una cesta del cojinete de bolas (4) y el anillo interior (6).

4. El elemento compresor de tornillo de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cojinete de cilindro (3) está proporcionado con dos collares fijos (13) en el anillo exterior (7) y un collar fijo (14) en el anillo interior (5), o en que el cojinete de cilindro (3) está proporcionado con dos collares fijos (13) en el anillo exterior (7) y un collar suelto (14) en el anillo interior (7), o en que el cojinete de cilindro (3) está proporcionado con dos collares fijos (13) en el anillo exterior (7) y un anillo de gancho en el anillo interior (5).

5. El elemento compresor de tornillo de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la diferencia entre el diámetro (E) de los elementos rodantes (9) del cojinete cilíndrico (3) y el diámetro (F) de los elementos rodantes (10) del cojinete de bolas (4) no es mayor a 20 %, preferiblemente no mayor a 10 %, y aún más preferiblemente no mayor a 5 %.

6. El elemento compresor de tornillo de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos uno de los elementos rodantes (9, 10) del cojinete de cilindro (3) y/o del cojinete de bolas (4) es de material cerámico.

7. El elemento compresor de tornillo de acuerdo con reivindicación 6 caracterizado porque todos los elementos rodantes (9, 10) del cojinete de cilindro (3) y/o cojinete de bolas (4) son de material cerámico.

8. El elemento compresor de tornillo de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cojinete cilíndrico (3) y/o el cojinete de bolas (4) están proporcionados con una cesta hecha de un polímero.

9. El elemento compresor de tornillo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el polímero está reforzado con fibras.

10. El elemento compresor de tornillo de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el anillo exterior (8) del cojinete de bolas (4) está proporcionado con dos pistas de rodadura (12b, 12c).

11. El elemento compresor de tornillo de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque los ángulos de contacto en las dos pistas de rodadura (12b, 12c) del anillo exterior (8) del cojinete de bolas (4) son diferentes.

12. El elemento compresor de tornillo de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los cojinetes (3, 4) son adecuados para ser usados a velocidades mayores a 1 * 10<6>nd<m>[milímetros x revoluciones por minuto], preferiblemente mayores a 1,25 * 10<6>nd<m>, y aún más preferiblemente mayores a 1,5 * 10<6>nd<m>.

13. Una máquina, que comprende un elemento compresor de tornillo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde la máquina pertenece al grupo de:

- un compresor, preferiblemente libre de aceite;

- un soplador, preferiblemente un soplador libre de aceite;

- una bomba de vacío, preferiblemente una bomba de vacío libre de aceite.