Conjunto de cojinete y estructura de soporte de centrado para el mismo.

Conjunto de cojinete (10, 10a, 10b) para un árbol giratorio (15,

15a, 15b) comprendiendo:

Un cojinete (12, 12a, 12b) en el que se dispone el árbol; y

Un soporte de cojinete (14) montado alrededor y soportando radialmente el cojinete, el soporte de cojinete que define, al menos en parte, un anillo de película comprimida (H, Ha, Hb) del conjunto de cojinete, siendo dicho anillo de película comprimida un espacio anular que se llenará con un fluido hidráulico para proporcionar la amortiguación por película comprimida; y

Al menos un elemento de centrado (150a, 150b, 150c) asociado con el cojinete y el soporte de cojinete y que sirve para centrar el cojinete dentro del anillo de película comprimida;

En el que al menos un elemento de centrado comprende una pluralidad de resortes de celda de carga (150a, 150b, 150c) previstos en ubicaciones radialmente separadas alrededor del cojinete.

Conjunto de cojinete y estructura de soporte de centrado para el mismo.

Antecedentes de la invención

Campo de la Invención

La presente invención se relaciona con cojinetes, tales como cojinetes de rodillos, cojinetes de deslizamiento, 5 cojinetes de manguito y similares, utilizados para soportar árboles giratorios en turbomaquinaria, tales como compresores y turbinas y, más en particular, un conjunto de cojinete incluyendo un amortiguador de película comprimida con una estructura de soporte para centrar el soporte de un cojinete dentro del anillo del amortiguador de película comprimida.

Descripción de la Técnica Relacionada 10

Grandes fuerzas axiales y radiales actúan de sobre rotores de alta velocidad, tales como los ejes de compresores o turbinas, y estas fuerzas se compensan mediante cojinetes de empuje configurados y dispuestos manera apropiada y cojinetes deslizamiento. Además, también es necesario proporcionar una compensación para las vibraciones de rotor radiales si se quiere asegurar un funcionamiento sin problemas de dicha turbomaquinaria. Por esta razón, a menudo se emplean amortiguadores de película comprimida en turbomáquinas para reducir la 15 amplitud de las vibraciones del rotor. Normalmente, un amortiguador de película comprimida consiste esencialmente en un hueco anular configurado entre un cojinete y un soporte de cojinete que está conectado a un suministro de aceite. El cojinete puede ser un cojinete de rodillos, o puede ser del tipo de cojinete hidrodinámico con una película hidrodinámica lubricante en el lado del eje, o puede ser cualquier otro cojinete que soporta un árbol giratorio. El cojinete puede o no estar montado en un manguito. El cojinete o el cojinete y el manguito pueden denominarse 20 como un manguito flotante. En el caso de un manguito flotante situado dentro del hueco anular de un regulador de película comprimida, el problema surge, en particular en el caso de rotores pesados, porque el manguito flotante no está centrado en el hueco anular durante el funcionamiento. Más bien el manguito flotante se sitúa en la zona inferior de la perforación en el que se sitúa. Esta disposición puede conducir a propiedades de amortiguación deficiente y, además, al desgaste de los componentes correspondientes. 25

Se conocen numerosas posibilidades para centrar un manguito flotante dentro de un regulador de película comprimida para evitar estas desventajas. Una disposición utiliza juntas tóricas de centrado en la zona anular del regulador de película comprimida. Otra disposición usa un centrado proporcionado por medio de una jaula de barras de resorte lateral y mediante resortes de ballesta dispuestos radial y localmente en la periferia. Una disposición de centrado de regulador de película comprimida adicional usa varillas de flexión dispuestas radialmente en la periferia 30 exterior. Una característica desventajosa del centrado con junta tórica, sin embargo, es que esta disposición tiene un comportamiento a largo plazo característico e insatisfactorio del resorte no lineal mientras que, en el caso de la jaula de barras de resorte, es necesaria una gran cantidad de espacio de instalación axial. Además, las barras de flexión requieren una gran cantidad de espacio radial y, debido al gran número de partes individuales, tienen un alto coste y a menudo proporcionan una precisión de concentricidad insatisfactoria. La solución de resorte de ballesta, que 35 asimismo requiere una gran cantidad de espacio radial, sólo puede fabricarse mediante un método de mecanizado con descarga eléctrica. En este caso, además, hay peligro de deformación del lado del árbol del manguito del cojinete.

En el documento US 5.603.574 se describe una estructura de soporte humedecido por fluido alternativa para un cojinete, incluyendo circunferencialmente dicha estructura de soporte humedecida por fluido elementos de 40 segmentos separados que soportan el cojinete, en el que cada elemento de segmento incluye una porción de regulador de película comprimida.

En base a lo anterior, hay un espacio considerable de mejora en el campo del diseño del cojinete y en el diseño de reguladores de película comprimida, reguladores de película comprimida de recuperación o facilitación por resortes. La invención desvelada en el presente documento proporciona un soporte estructural mejorado y flexible 45 para centrar un manguito flotante en un anillo de película comprimida y supera muchas de las desventajas anteriores encontradas en el diseño actual de cojinete y regulador de película comprimida.

Resumen de la invención

El conjunto de cojinete para un árbol giratorio de acuerdo con la invención comprende un cojinete en el que se dispone el árbol, un soporte de cojinete montado alrededor de y soportando el cojinete, el soporte de cojinete que 50 define, al menos en la parte, un anillo de película comprimida del conjunto de cojinete, y al menos un elemento de centrado asociado al cojinete y el soporte de cojinete y que actúa para centrar el cojinete dentro del anillo de película comprimida, siendo dicho anillo un hueco anular que se llenará con fluido hidráulico para proporcionar la amortiguación de la película comprimida.

El al menos un elemento de centrado comprende una pluralidad de resortes de celda de carga situadas en posiciones radialmente separadas alrededor del cojinete. Cada resorte de celda de carga normalmente comprende al menos un elemento de viga. El elemento de viga puede definir al menos un espacio interno en el mismo. Cada 5 resorte de celda de carga puede comprender además una pluralidad de elementos de viga solapantes. Al menos uno de los elementos de viga solapantes puede definir un espacio interno en el mismo. Los elementos viga solapantes pueden definir espacios intermedios entre los elementos viga. Cada resorte de celda de carga puede comprender un cuerpo que define al menos un espacio interno en el mismo.

En un aspecto adicional, la presente invención es un método para colocar un cojinete de una turbomáquina 10 en un anillo de película comprimida. El método incluye las etapas de proporcionar un cojinete en el que se dispone un eje de rotor y un soporte de cojinete montado sobre y radialmente soportando el cojinete, definiendo el soporte de cojinete, al menos en parte, el anillo de película comprimida, siendo el anillo de película comprimida un hueco anular que se llenará con fluido hidráulico para proporcionar la amortiguación de la película comprimida. Una etapa adicional comprende proporcionar una pluralidad de elementos de centrado asociados al cojinete y al soporte de 15 cojinete y actuando para centrar el cojinete dentro del anillo de película comprimida, estando los elementos de centrado proporcionados en posiciones radialmente separadas alrededor del cojinete. Una etapa adicional en el método comprende el mecanizado o calzado individualmente de los elementos de centrado para ajustar el posicionamiento del cojinete en el anillo de película comprimida o para impartir la precarga con el fin de mejorar la elasticidad de los elementos de centrado. 20

Los elementos de centrado comprenden una pluralidad de resortes de celda de carga proporcionados en posiciones radialmente separadas alrededor del cojinete. La etapa de proporcionar la pluralidad de elementos de centrado puede comprender proporcionar los resortes de celda de carga en posiciones uniformemente separadas alrededor del cojinete. Cada resorte de celda de carga normalmente comprende al menos un elemento de viga. El elemento de viga puede definir al menos un espacio interno en el mismo. Cada resorte de celda de carga puede 25 comprender adicionalmente una pluralidad de elementos de viga solapantes. Al menos uno de los elementos de viga solapantes puede definir un espacio interno en el mismo. Los elementos de viga solapantes pueden definir espacios intermedios entre los elementos de viga. Cada resorte de celda de carga puede comprender un cuerpo que define al menos un espacio interno en el mismo. Como en la técnica anterior, las juntas tóricas pueden usarse para sellar el fluido en un anillo de película comprimida, pero al contrario de la técnica previa, las juntas tóricas no actúan como un 30 dispositivo de soporte para el manguito flotante.

Detalles y ventajas adicionales de la presente invención se harán evidentes tras la lectura de la siguiente descripción detallada junto con los dibujos adjuntos, en los que los elementos similares se identifican con números de referencia similares a lo largo de todo el documento.

Breve descripción de los dibujos 35

La figura 1 es una vista en sección transversal de un conjunto de cojinete con una estructura de soporte de centrado que comprende resortes en barra de centrado;

la... [Seguir leyendo]

1. Conjunto de cojinete (10, 10a, 10b) para un árbol giratorio (15, 15a, 15b) comprendiendo:

Un cojinete (12, 12a, 12b) en el que se dispone el árbol; y

Un soporte de cojinete (14) montado alrededor y soportando radialmente el cojinete, el soporte de cojinete 5 que define, al menos en parte, un anillo de película comprimida (H, Ha, Hb) del conjunto de cojinete, siendo dicho anillo de película comprimida un espacio anular que se llenará con un fluido hidráulico para proporcionar la amortiguación por película comprimida; y

Al menos un elemento de centrado (150a, 150b, 150c) asociado con el cojinete y el soporte de cojinete y que sirve para centrar el cojinete dentro del anillo de película comprimida; 10

En el que al menos un elemento de centrado comprende una pluralidad de resortes de celda de carga (150a, 150b, 150c) previstos en ubicaciones radialmente separadas alrededor del cojinete.

2. Conjunto de cojinete como se ha indicado en la reivindicación 1, en el que cada resorte de celda de carga comprende al menos un elemento de viga (162a, 162b, 164a, 164b, 166a, 166b) .

3. Conjunto de cojinete como se ha indicado en la reivindicación 2, en el que el elemento de viga define al menos un 15 espacio interno (174a, 174b, 174c) en el mismo.

4. Conjunto de cojinete como se ha indicado en la reivindicación 1, en el que cada resorte de celda de carga comprende una pluralidad de elementos de viga solapantes (162a, 162b, 164a, 164b, 166a, 166b) .

5. Conjunto de cojinete como se ha indicado en la reivindicación 4, en el que al menos uno de los elementos de viga solapantes define un espacio interno (174a, 174b, 174c) en el mismo. 20

6. Conjunto de cojinete como se ha indicado en la reivindicación 4, en el que los elementos de viga solapantes definen espacios intermedios (172a, 172c) entre los elementos de viga.

7. Conjunto de cojinete como se ha indicado en la reivindicación 1, en el que cada resorte de celda de carga comprende un cuerpo (160a, 160b, 160c) que define al menos un espacio interno (174a, 174b, 174c) en el mismo.

8. Procedimiento para situar un cojinete de una turbomáquina en un anillo de película comprimida, que comprende: 25

proporcionar un cojinete (12, 12a, 12b) en el que un eje de rotor (15, 15a, 15b) se dispone y un soporte de cojinete (14) montado alrededor y soportando radialmente el cojinete, definiendo el soporte de cojinete, al menos en parte, el anillo de película comprimida (H, Ha, Hb) , siendo dicho anillo de película comprimida un espacio anular que se va a llenar con un fluido hidráulico para proporcionar la amortiguación por película comprimida; 30

proporcionar una pluralidad de elementos de centrado (150a, 150b, 150c) asociados con el cojinete y el soporte de cojinete y que actúan para centrar el cojinete dentro del anillo de película comprimida, estando los elementos de centrado proporcionado en ubicaciones radialmente separadas alrededor del cojinete; y

mecanizar o calzar individualmente los elementos de centrado para ajustar el posicionamiento del cojinete en el anillo de película comprimida; 35

En el que los elementos de centrado comprenden una pluralidad de resortes de celda de carga (150a, 150b, 150c) .

9. Procedimiento como se ha indicado en la reivindicación 8, en el que la etapa de proporcionar la pluralidad de elementos de centrado comprende proporcionar los resortes de celda de carga en ubicaciones separadas uniformemente alrededor del cojinete. 40

10. Procedimiento como se ha indicado en la reivindicación 8, en el que cada resorte de celda de carga comprende al menos un elemento de viga (162a, 162b, 164a, 164b, 166a, 166b) .

11. Procedimiento como se ha indicado en la reivindicación 10, en el que el elemento de viga define al menos un espacio interno (174a, 174b, 174c) en el mismo.

12. Procedimiento como se ha indicado en la reivindicación 8, en el que cada resorte de celda de carga comprende una pluralidad de elementos de viga solapantes (162a, 162b, 164a, 164b, 166a, 166b) .

13. Procedimiento como se ha indicado en la reivindicación 12, en el que al menos uno de los elementos de resorte solapantes define un espacio interno (174a, 174b, 174c) en el mismo.

14. Procedimiento como se ha indicado en la reivindicación 12, en el que los elementos de viga solapantes definen 5 espacios intermedios (172a, 172b, 172c) entre los elementos de viga.

15. Procedimiento como se ha indicado en la reivindicación 8, en el que cada resorte de celda de carga comprende un cuerpo (160a, 160b, 160c) que define al menos un espacio interno (174a, 174b, 174c) en el mismo.