COJINETE DESLIZANTE RADIAL Y AXIAL COMBINADO.

Un cojinete deslizante radial y axial combinado que está compuesto,

por una parte, por un cojinete deslizante radial hidrodinámico (2) que rodea un eje (1) que apoyará con una holgura, de modo tal que entre el eje (1) y el cojinete deslizante radial (2) se forma una primera abertura estrecha (9); un conducto de suministro (11) que se extiende a través del cojinete deslizante radial (2) está conectado con una fuente de líquido a presión; el líquido que fluye de la boca (10) del conducto de suministro (11) en la primera abertura (9) y, por otra parte, al menos un cojinete deslizante axial hidrostático (3), que, con una holgura, está situado frente a una porción de superficie (6) del eje (1) que se extiende radialmente hacia adentro, de modo tal que también entre esta última porción de superficie (6) del eje (1) y una porción dirigida radialmente (12) del cojinete deslizante axial (3) se forma una segunda abertura (13), estando esta segunda abertura (13) en conexión con la primera abertura (9), de manera tal que este cojinete deslizante axial (3) es alimentado por medio de la primera abertura (9) y solo la porción de la primera abertura estrecha (9) entre la boca (10) del conducto de suministro (11) y el borde del cojinete deslizante radial (2) cumple la función de reductor para el cojinete deslizante axial (3)

Esta invención se refiere a un cojinete deslizante radial y axial combinado.

Una forma posible de un cojinete deslizante axial lubricado con líquido es un cojinete hidrostático en el cual se usa una fuente de energía externa que suministra el líquido a presión al cojinete deslizante.

Este líquido se introduce en el cojinete por medio de un reductor de flujo o reductor, tal como un capilar o un 5 pequeño orificio.

El principio de dicho cojinete hidrostático se basa en el hecho de que, cuando la abertura del cojinete se vuelve más pequeña, el flujo disminuye y la caída de presión sobre el reductor se reduce. La presión en la abertura aumenta y se compensa la fuerza causante de estrechar la abertura.

Estos cojinetes hidrostáticos tienen una alta capacidad de carga que depende de la presión de alimentación del 10 líquido, una gran rigidez y una capacidad portante que depende poco de la cantidad de revoluciones.

Sin embargo, especialmente si el líquido lubricante tiene baja viscosidad, como es el caso del agua, este reductor debe ser muy sensible a las obstrucciones como resultado de lo cual este se vuelve muy sensible a obstrucciones.

En dicho cojinete las tolerancias son muy estrechas, en especial cuando se utiliza agua, teniendo en cuenta el 15 hecho de que, a fin de limitar el caudal, la abertura del cojinete debe ser lo más pequeña posible.

Asimismo, debido a este reductor, la construcción del cojinete axial es bastante compleja y el cojinete resulta costoso, mientras que en la mayoría de los casos se debe aplicar una bomba para obtener suficiente presión.

Una de las formas de un cojinete deslizante radial lubricado con un líquido es el cojinete hidrodinámico, en el cual el movimiento del propio eje provee la presión necesaria para el líquido lubricante. 20

El cojinete rodea al eje dejando una pequeña holgura entre ambos. Cuando se aplica una fuerza radial en el eje, el eje se sitúa en forma excéntrica, como resultado de lo cual se forma una cuña. Bajo la influencia del movimiento giratorio del eje, el líquido se introduce a presión en este estrechamiento natural, originando una acumulación de presión. Esta acumulación de presión elevará el eje y contrarrestará la fuerza que desplazó el eje. Es así que, en equilibrio, el eje no estará centrado, ya que de lo contrario no se podría acumular presión. 25 Idealmente, la excentricidad está comprendida entre 60% y 90%.

Tales cojinetes hidrodinámicos son bastante simples y económicos, pero requieren estrechas tolerancias de fabricación. En términos operativos son confiables; sin embargo, no tienen una capacidad de carga ni una rigidez elevadas. No obstante, no es ventajoso que su capacidad de carga dependa de la cantidad de revoluciones ni que durante el arranque haya contacto entre el eje y el cojinete y por consiguiente se produzca desgaste. 30

Sin embargo, también se ha descrito cómo combinar un cojinete axial hidrostático y un cojinete radial hidrostático en un único cojinete deslizante.

El documento US 4.239.303 describe una estructura de cojinete que busca aumentar la capacidad de carga radial. Este objetivo se logra mediante una construcción particular del cojinete axial, con la cual la lubricación forzada de los cojinetes se logra mediante una bomba de lubricante. Debido a la construcción del cojinete, el 35 lubricante puede quedar atrapado en las esquinas de la carcasa del cojinete. Como consecuencia de ello, el área de carga radial aumenta y se forman áreas de apoyo axial hidrostático en la carcasa del cojinete.

La solicitud de patente internacional WO 99/13.224 describe un cojinete en el cual el lubricante se suministra por medio de un canal a un cojinete hidrodinámico radial que tiene una presión especificada. Gracias a la construcción particular del cojinete autolubricante, el fluido se suministra a un espacio que tiene una presión 40 inferior. Mediante un cojinete de empuje, el fluido fluye hacia una cámara que tiene una presión aún menor y el cojinete de empuje actúa principalmente como un cojinete hidrodinámico.

En la patente británica número GB 639.293 también se describe, entre otros, un cojinete deslizante radial y axial combinado.

Se proporciona un eje con dos anillos entre los cuales se provee un aro fijo con una pequeña holgura y que está 45 provisto de una serie de cavidades en su circunferencia interna, donde, por medio de una boquilla reductora, se forma un reductor y se suministra un fluido, como por ejemplo aire o vapor.

Este fluido fluye a través de las cavidades hasta el anillo y así forma una capa de fluido alrededor del eje, de modo tal que este último apoya radialmente. Este fluido fluye radialmente hacia afuera a través de la abertura formada por la holgura entre los extremos del aro y el anillo y evita el contacto entre el aro y el anillo o, en otras palabras, proporciona el cojinete axial.

De hecho, la patente británica mencionada describe un cojinete radial hidrostático que se alimenta por medio de varios estrechamientos que alimentan diferentes cámaras alrededor del cojinete. En lugar de alimentar el cojinete axial hidrostático por medio de un estrechamiento separado, se utiliza el estrechamiento que se forma 5 proveyendo el estrechamiento del cojinete radial en serie con el propio cojinete radial.

Sin embargo, debido a la presencia de las boquillas que forman un estrechamiento o reductor, este cojinete combinado conocido posee las mismas desventajas que los cojinetes axiales mencionados anteriormente, entre ellas el riesgo de obstrucción de dichos estrechamientos.

La invención se refiere a un cojinete deslizante radial y axial combinado que no presenta estas desventajas y por 10 lo tanto no provoca riesgo de obstrucción de un capilar o boquilla y que es relativamente económico y compacto.

La presente invención pretende solucionar algunas de las desventajas arriba mencionadas y/u otras desventajas y se relaciona con un cojinete deslizante radial y axial combinado que está compuesto, por una parte, por un cojinete deslizante radial hidrodinámico que rodea un eje que apoyará con una holgura, de modo tal que entre el eje y el cojinete deslizante radial se forma una primera abertura estrecha; un conducto de suministro que se 15 extiende a través del cojinete deslizante radial está conectado con una fuente de líquido a presión; el líquido que fluye desde la boca del conducto de suministro en la primera abertura y, por otra parte, al menos un cojinete deslizante axial hidrostático que, con una holgura, está situado frente a una porción de superficie del eje que se extiende radialmente hacia adentro, de modo tal que también entre esta última porción de superficie del eje y una porción del cojinete deslizante axial dirigida radialmente se forma una segunda abertura, estando esta segunda 20 abertura en conexión con la primera abertura, de forma tal que este cojinete deslizante axial es alimentado por medio de la primera abertura y solo la porción de la primera abertura estrecha entre la boca del conducto de suministro y el borde del cojinete deslizante radial cumple la función de reductor para el cojinete deslizante axial.

No se requiere ningún reductor externo, por lo que se eliminan todas las desventajas mencionadas anteriormente derivadas de dicho reductor externo. 25

La primera abertura y la segunda abertura no tienen que estar necesariamente en conexión directa entre sí, sino que pueden estarlo por medio de una cámara entre el eje y la carcasa del cojinete.

Una porción de esta carcasa puede limitar con las aberturas directamente. En el interior de la carcasa también se pueden proveer uno o más amortiguadores de apoyo o similares, que limiten con una abertura.

El cojinete combinado puede ser simple y comprender un único cojinete deslizante axial en un extremo del 30 cojinete radial; de esta forma, la segunda abertura está en conexión con un extremo de la primera abertura. Sin embargo, en una variante, el cojinete combinado tiene doble cara y comprende dos cojinetes deslizantes axiales, uno en cada extremo del cojinete deslizante radial, por lo que las segundas aberturas de los dos cojinetes deslizantes axiales están en conexión con los dos extremos de la primera abertura, respectivamente.

En este último caso, la conexión de la primera abertura a la fuente de líquido a presión preferentemente termina 35 en el centro de la primera...

1. Un cojinete deslizante radial y axial combinado que está compuesto, por una parte, por un cojinete deslizante radial hidrodinámico (2) que rodea un eje (1) que apoyará con una holgura, de modo tal que entre el eje (1) y el cojinete deslizante radial (2) se forma una primera abertura estrecha (9); un conducto de suministro (11) que se extiende a través del cojinete deslizante radial (2) está conectado con una fuente de líquido a presión; el líquido 5 que fluye de la boca (10) del conducto de suministro (11) en la primera abertura (9) y, por otra parte, al menos un cojinete deslizante axial hidrostático (3), que, con una holgura, está situado frente a una porción de superficie (6) del eje (1) que se extiende radialmente hacia adentro, de modo tal que también entre esta última porción de superficie (6) del eje (1) y una porción dirigida radialmente (12) del cojinete deslizante axial (3) se forma una segunda abertura (13), estando esta segunda abertura (13) en conexión con la primera abertura (9), de manera 10 tal que este cojinete deslizante axial (3) es alimentado por medio de la primera abertura (9) y solo la porción de la primera abertura estrecha (9) entre la boca (10) del conducto de suministro (11) y el borde del cojinete deslizante radial (2) cumple la función de reductor para el cojinete deslizante axial (3).

2. Un cojinete deslizante radial y axial combinado de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque la primera abertura (9) y la segunda abertura (13) están en conexión entre sí por medio de una cámara (14) entre el 15 eje (1) y la carcasa del cojinete (7).

3. Un cojinete deslizante radial y axial combinado de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2 caracterizado por ser simple y comprender un cojinete deslizante axial (3) en un extremo del cojinete radial (2), estando la segunda abertura (13) en conexión con un extremo de la primera abertura (9).

4. Un cojinete deslizante radial y axial combinado de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por 20 tener doble cara y comprender dos cojinetes deslizantes axiales (3), uno en cada extremo del cojinete deslizante radial (2), estando las segundas aberturas (13) de los dos cojinetes deslizantes axiales (3) en conexión con los dos extremos de la primera abertura (9), respectivamente.

5. Un cojinete deslizante radial y axial combinado de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la conexión de la primera abertura (9) con la fuente de líquido a presión termina en el centro de esta abertura (9). 25

6. Un cojinete deslizante radial y axial combinado de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la conexión de la primera abertura (9) con la fuente de líquido a presión termina en dos ubicaciones simétricas con respecto al centro de dicha abertura (9).

7. Un cojinete deslizante radial y axial combinado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el cojinete deslizante radial (2) y el cojinete deslizante axial (3) comprenden 30 un amortiguador de apoyo (8, 12).

8. Un cojinete deslizante radial y axial combinado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el eje (1) es el eje de un rotor de un compresor.