COJINETE DE PRESIÓN DE GAS Y CASQUILLO DE COJINETE PARA EL MISMO.

Cojinete de presión de gas con una carcasa (1) que presenta un casquillo de cojinete y que posee un cuerpo de casquillo (6),

que define un eje longitudinal (9) y que presenta una pluralidad de cavidades (16, 18, 20) formadas en una superficie exterior del cuerpo de casquillo (6) y con una pluralidad de taladros capilares (17), que se extienden, respectivamente, desde el fondo de una de estas cavidades (16, 18, 20) a través del cuerpo de casquillo (6) hacia una superficie interior del mismo, caracterizado porque el cuerpo de casquillo (6) presenta en cada sección, que se extiende transversalmente al eje longitudinal (9) a través de uno de los taladros capilares (17), un espesor de pared localmente más elevado que en el entorno inmediato del taladro (17)

La presente invención se refiere a un cojinete de presión de gas de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 así como a un compresor lineal, en el que encuentra aplicación el cojinete de presión de gas.

El documento DE 10 2004 061 940 A1 muestra una unidad de cilindro y pistón con un cilindro y un pistón. El cilindro está provisto con un taladro cilíndrico, en el que se puede mover en vaivén el pistón en la dirección del eje longitudinal del taladro cilíndrico y está alojado guiado libremente. En una carcasa cilíndrica están formados unos canales anulares que rodean el taladro cilíndrico en forma de anillo, de manera que cada canal anular está provisto con una pluralidad de microtaladros, que conectan el canal anular respectivo con el interior del taladro cilíndrico y en este caso atraviesan la pared interior del cilindro.

El documento US 5.645.354 describe un cojinete aeroestático con un cuerpo de cojinete, en el que están formadas unas ranuras periféricas. En el fondo de las ranuras están formados unos taladros.

Los cojinetes de presión de gas que actúan radialmente absorben fuerzas radiales, que actúan sobre un cuerpo retenido móvil en un casquillo de cojinete como por ejemplo un árbol o un pistón, porque a través de taladros pequeños en la pared del casquillo de cojinete conducen el gas que está bajo presión de una manera uniforme a un intersticio entre el cuerpo y el casquillo, porque el colchón de gas resultante impide un contacto del cuerpo y del casquillo de cojinete.

Si se desplaza radialmente el cuerpo frente a un casquillo de cojinete a través de una fuerza que actúa radialmente, entonces se estrecha el intersticio entre el cuerpo y el casquillo de cojinete en la dirección de la fuerza, y el colchón de gas se comprime en la zona estrechada del intersticio, mientras que una zona del intersticio se ensancha sobre el lado opuesto del cuerpo y el colchón de gas se expande allí de manera correspondiente. A través de esta diferencia de presión resulta una fuerza de recuperación, que es tanto mayor cuanto más fuerte es la desviación radial del cuerpo y, por lo tanto, la diferencia de la presión entre las dos zonas del intersticio (acción de resorte). La intensidad de la acción de resorte (rigidez) de un cojinete de presión de gas se determina esencialmente por la sección transversal de los taladros de alimentación. Cuanto menor es esta sección transversal, tanto más efectivamente se impide un retroceso de la corriente de gas. Cuanto menor es el efecto de retroceso de la corriente de gas, tanto mayor es la elevación de la presión a través del desplazamiento radial del cuerpo y, por consiguiente, tanto más elevada es la fuerza de recuperación (rigidez).

Cuanto menor es el diámetro de los taladros de alimentación, tanto más reducido es el caudal de gas necesario para la acción satisfactoria del cojinete a través de los taladros de alimentación. Por consiguiente, una reducción al mínimo del caudal de gas es de gran importancia especialmente para aplicaciones como por ejemplo el alojamiento de un pistón de compresor, en el que el gas comprimido por el propio compresor es utilizado para el funcionamiento del cojinete de presión de gas y un consumo de gas alto perjudica el rendimiento del compresor.

Por lo tanto, por diferentes motivos, es deseable mantener lo más reducido posible el diámetro de los taladros de alimentación en un casquillo de cojinete de un cojinete de presión de gas.

Actualmente se pueden fabricar de manera eficiente diámetros de los taladros en el intervalo de pocas centésimas de milímetro con rayos láser de impulsos o con erosión de chispas. Pero en este caso, la relación dimensional del taladro (diámetro d con respecto a la longitud L del taladro) juega un papel importante con respecto a la calidad y rentabilidad del taladro. Para la fabricación industrial, el estado de la técnica actual está en relaciones dimensionales de máximo 1:20. Una relación dimensional más elevada de hasta 1:40 se puede conseguir en determinadas circunstancias con una selección adecuada del material, pero solamente a costa de la exactitud de repetición de los taladros.

Si se acepta un diámetro d realizable en la práctica de los taladros de alimentación de 30 m y una relación dimensional de 1:20, el espesor de la pared L del casquillo no puede exceder de 0,6 mm. La elaboración mecánica de un casquillo de pared tan fina es extremadamente difícil, puesto que las fuerzas necesarias para la sujeción y la mecanización por arranque de virutas pueden deformar muy fácilmente el casquillo de alta precisión. Un principio de solución, que mejora la estabilidad de forma del casquillo y que, sin embargo, posibilita la formación de taladros de alimentación estrechos, consiste en tornear en un casquillo originalmente de pared gruesa unas ranuras periféricas en una superficie exterior, con lo que se reduce el espesor de pared del casquillo en la zona de las ranuras, y a continuación formar los taladros de alimentación en el fondo de las ranuras. No obstante, también aquí se plantea el problema de que se pone en peligro el casquillo de pared muy fina en la zona de las ranuras por deformación a través de las fuerzas que se producen durante la mecanización por arranque de virutas. Esto fuerza en la práctica a mantener también en la zona de las ranuras un espesor de pared residual tan alto que los taladros de alimentación, que se pueden fabricar de manera reproducible con una relación dimensional de aproximadamente 1:20, deben tener un diámetro grande no deseable o deben crearse taladros con una relación dimensional más elevada y con una reproducibilidad limitada, que conducen a una distribución irregular del colchón de gas entre el casquillo de cojinete y el cuerpo alojado en él y, por lo tanto, a una acción de cojinete admisible limitada. El cometido de la presente invención es indicar un casquillo de cojinete, que presenta taladros de alimentación estrechos reproducibles y una alta estabilidad de forma, así como aplicaciones para tal casquillo de cojinete.

El cometido se soluciona por medio de un cojinete de presión de gas con una carcasa que presenta un casquillo de cojinete y que posee un cuerpo de casquillo, que define un eje longitudinal y que presenta una pluralidad de cavidades formadas en una superficie exterior del cuerpo de casquillo y con una pluralidad de taladros capilares, que se extienden, respectivamente, desde el fondo de una de estas cavidades a través del cuerpo de casquillo hacia una superficie interior del mismo, que se caracteriza porque el cuerpo de casquillo presenta en cada sección, que se extiende transversalmente al eje longitudinal a través de uno de los taladros capilares, un espesor de pared localmente más elevado que en el entorno inmediato del taladro. Mientras que en el casquillo de cojinete convencional, la ranura periférica tiene un espesor de pared reducido, que se mantiene igual sobre toda la sección transversal, el espesor de pared localmente elevado de acuerdo con la invención posibilita una capacidad de carga elevada del casquillo de cojinete, en particular contra pares de torsión con vector de par de torsión paralelo al eje longitudinal.

Como consecuencia de una primera configuración de la invención, las cavidades son en cada caso taladros ciegos, cuyo diámetro es mayor que el de los taladros capilares, y los taladros capilares parten en cada caso desde una superficie de fondo de cada taladro ciego.

Con esta configuración se puede realizar una estabilidad de forma muy alta del casquillo de cojinete, puesto que el espesor de pared del cuerpo del casquillo fuera de los taladros ciegos se puede seleccionar grande según las necesidades. La fabricación de este casquillo de cojinete es, sin embargo, comparativamente costosa, puesto que cada taladro de alimentación, que se extiende a través del cuerpo de casquillo debe generarse en dos etapas, en primer lugar la generación del taladro ciego y a continuación la generación del taladro capilar y durante la generación del taladro ciego debe supervisarse la profundidad de perforación con alta exactitud.

Como consecuencia de una configuración más fácil de fabricar, las cavidades son escotaduras en forma de segmento en la superficie exterior cilíndrica del casquillo. Éstas se pueden fabricar fácilmente con profundidad de penetración constante, colocando, por ejemplo, el casquillo de cojinete sobre una mesa de mecanización y utilizando una hoja de sierra circular o un cabezal de fresa, cuyo saliente sobre la superficie de la mesa es insignificantemente menor que... [Seguir leyendo]

1. Cojinete de presión de gas con una carcasa (1) que presenta un casquillo de cojinete y que posee un cuerpo de casquillo (6), que define un eje longitudinal (9) y que presenta una pluralidad de cavidades (16, 18, 20) formadas en una superficie exterior del cuerpo de casquillo (6) y con una pluralidad de taladros capilares (17), que se extienden, respectivamente, desde el fondo de una de estas cavidades (16, 18, 20) a través del cuerpo de casquillo (6) hacia una superficie interior del mismo, caracterizado porque el cuerpo de casquillo (6) presenta en cada sección, que se extiende transversalmente al eje longitudinal (9) a través de uno de los taladros capilares (17), un espesor de pared localmente más elevado que en el entorno inmediato del taladro (17).

2. Cojinete de presión de gas de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las cavidades (16) son taladros ciegos (16), cuyo diámetro es mayor que el de los taladros capilares (17), y porque desde una superficie del fondo de cada taladro ciego (16) parte en cada caso uno de los taladros capilares (17).

3. Cojinete de presión de gas de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las cavidades (18) son escotaduras (18) en forma de segmento circular en la superficie exterior cilíndrica del casquillo (6).

4. Cojinete de presión de gas de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque un taladro capilar (17) en una sección transversal al eje longitudinal (9) parte en cada caso en el centro desde la superficie de fondo de la escotadura (18).

5. Cojinete de presión de gas de acuerdo con la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque en cada caso varias de las escotaduras (18) están fundidas en una ranura (21) periférica en la superficie exterior del cuerpo del casquillo (6).

6. Cojinete de presión de gas de acuerdo con la reivindicación 4, 5 ó 6, caracterizado porque las superficies de fondo de las escotaduras (18) forman un polígono regular en la sección.

7. Cojinete de presión de gas de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las cavidades (18, 20) forman parte de al menos una ranura (21) periférica en la superficie exterior del cuerpo del casquillo (6) con profundidad variable en dirección circunferencial.

8. Cojinete de presión de gas de acuerdo con la reivindicación 1 ó 7, caracterizado porque el cuerpo de casquillo

(6) tiene en una sección transversal al eje longitudinal (9) la forma de una rueda dentada con dientes y espacios entre dientes (20), en el que en cada caso desde uno de los espacios entre dientes (20) parte uno de los taladros capilares (17).

9. Cojinete de presión de gas de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque los dientes (19) y los espacios entre dientes (20) forman en la sección un contorno oscilante.

10. Cojinete de presión de gas de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado porque la forma de rueda dentada es generada a través de un procedimiento de fabricación por arranque de virutas, especialmente a través de torneado con una cuchilla de torno oscilante.

11. Cojinete de presión de gas de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en una superficie interior de la carcasa (1) está formado al menos un canal, a través del cual se comunican varias de las cavidades (16, 18, 20).

12. Cojinete de presión de gas de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque el canal (14) está ensanchado en la dirección del eje longitudinal (9) y porque las cavidades (16, 18, 20) que se comunican entre sí a través del canal (14), están distanciadas en la dirección del eje longitudinal (9).

13. Compresor lineal, caracterizado por un cojinete de presión de gas de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12.