RUEDA DE TURBINA PARA EL ACCIONAMIENTO DE HERRAMIENTAS QUE GIRAN RÁPIDAMENTE.

Rueda de turbina para el accionamiento de herramientas que giran rápidamente,

en particular para los platos y/o campanas giratorios de instalaciones de pulverización de pintura, con una placa de soporte (1) en forma de disco circular o en forma de anillo alojada de forma giratoria alrededor de un eje (5) y sobre ella unas palas de turbina (2) dispuestas de forma circular, que presentan superficies delanteras (3) y superficies traseras (4) paralelas al eje y que se extienden curvadas en dirección radial, es decir, perpendicularmente al eje (5), en la que la superficie delantera (3) de una pala de turbina (2) tiene, al menos por secciones, un radio de curvatura (R3, R4) más pequeño que una sección correspondiente de la superficie trasera (4), caracterizada porque las secciones (3a, 4a) radiales exteriores de la superficie delantera (3) y también de la superficie trasera (4) de las palas de turbina (2) tienen un radio de curvatura (R4, R2) menor que los radios de curvatura correspondientes de secciones (3b, 4b) que se encuentran radialmente más hacia el interior, de manera que las secciones (3b, 4b) radiales interiores de las superficies delanteras (3) o bien de las superficies traseras (4) comprenden al menos el 30 % de la extensión radial de una pala de turbina (2), y las secciones (3a, 4a) radiales exteriores de las superficies delanteras (3) o bien de las superficies traseras (4) comprenden de la misma manera al menos el 30 % de la extensión radial de las palas de turbina (2), y en la que la longitud axial de las palas de turbina (2) representa el 60 % de la extensión radial de las palas de turbina (2)

La presente invención se refiere a una rueda de turbina para el accionamiento de herramientas que giran rápidamente, en particular para los platos y/o campanas giratorios de instalaciones de pulverización de pintura, con una placa de soporte en forma de disco circular o en forma de anillo alojada de forma giratoria alrededor de un eje y sobre ella unas palas de turbina dispuestas en forma de una corona, que presentan superficies delanteras y superficies traseras paralelas al eje y que se extienden curvadas en dirección radial, es decir, perpendicularmente al eje de la rueda de turbina, en la que las superficies delanteras tienen, al menos por secciones, un radio de curvatura más pequeño que una sección correspondiente de las superficies traseras.

Por superficies delanteras se entienden en este caso las superficies delanteras, en la dirección de rotación de la rueda de turbina, de las palas de turbina y las superficies traseras son de manera correspondiente las superficies de las palas, que se encuentran detrás en el sentido de rotación de la rueda de turbina.

Una rueda de turbina de este tipo se conoce a partir del documento GB 1474134, cuando se parte de que el lado delantero y el lado trasero de las palas de turbina descritas y representadas en él se extienden paralelamente al eje. En este caso, el documento GB 1474134 se ocupa especialmente del problema de reducir el ruido generado por una turbina giratoria y de mejorar la eficiencia de la configuración especial de canales de admisión de gas.

Se conoce a partir del documento EP 0 984 136 otra turbina similar, que presenta un sistema especial de palas de guía.

La solicitud de patente US 2002/0038827 describe de la misma manera una turbina, que está prevista de manera similar a la turbina de la presente invención para instalaciones de pulverización de pintura, pero se concentra especialmente en un husillo correspondiente y no describe detalles de las palas de rueda de turbina.

En el documentote Doty y col. en “Proceedings of the intersociety energy conversión engineering conference” ANS/IEEE, US. Vol. 2, Conf. 26, páginas 438 – 439 del 4 de Agosto de 1991 se describe una microturbina, que está diseñada especialmente para la rotación rápida de muestras RMN y que presenta en su periferia exterior unas palas de turbina mantenidas axialmente cortas voluntariamente y estrechadas en forma de cuña en una vista lateral. En este documento no se describen diferencias de la curvatura de las superficies delantera y trasera de las palas de turbina.

Se conocen ruedas de turbina del tipo mencionado al principio, entre otras cosas, para instalaciones de laqueado, en las que unas campanas de pulverización de pintura, que son impulsadas con una laca de pintura, son desplazadas en rotación rápida a través de tales turbinas, de manera que la pintura aplicada sobre la campana o bien la laca respectiva es atomizada en virtud de la rotación más rápida de la campana en gotitas mínimas y se precipita sobre una superficie a laquear o bien a proveer con pintura. Las velocidades de rotación de las capas de pintura giratorias, que son necesarias para la atomización lo más fina posible, llegan hasta 70.000 rpm y las turbinas correspondientes están alojadas al aire por este motivo. Tales instalaciones de turbinas de pulverización de laca encuentran aplicación sobre todo en el laqueado de carrocerías de vehículos.

En este caso, el número de revoluciones alcanzable de las turbinas depende, naturalmente, de la cantidad de pintura o bien de laca, con la que se impulsa la campana de pulverización o un plato de pulverización correspondiente. La laca aplicada sobre la campana de pulverización debe acelerarse en cada caso a través de la campana de pulverización y tiene, por lo tanto, evidentemente, un efecto de frenado. Por consiguiente, para no reducir el número de revoluciones de la turbina en una medida excesiva, lo que tendría de nuevo un efecto desfavorable sobre la uniformidad y la finura de la formación de las gotitas, se limita la cantidad de pintura o bien de laca a aplicar sobre la campana por unidad de tiempo y, en concreto, de manera convencional aproximadamente a 400 – 450 ml por minuto.

El inventor de la presente solicitud se ha planteado, por lo tanto, el cometido de crear una turbina o bien una rueda de turbina, que se ajusta sin mayores reconstrucciones y, a lo sumo, con modificaciones mínimas, a la carcasa convencional de la turbina y con los números de revoluciones altos necesarios tiene un par de torsión más alto que las ruedas de turbina conocidas, de manera que se puede aplicar sin efecto de frenado considerable una cantidad mayor de laca sobre la campana de pulverización o bien sobre un plato de pulverización, de modo que las superficies dadas a laquear se pueden proveer en un tiempo todavía más corto con una capa de laca uniforme.

Este cometido se soluciona por medio de una rueda de turbina de acuerdo con la reivindicación 1. Este cometido se soluciona porque las secciones radiales exteriores tanto de la superficie delantera como también de la superficie trasera de las palas de turbina tienen un radio de curvatura mayor o bien un radio de curvatura menor que las secciones que se encuentran radialmente más hacia el interior, de la superficie delantera y de la superficie trasera. No obstan te, al mismo tiempo se mantiene la paralelidad axial de las superficies delanteras y de las superficies traseras de las palas de turbina, de manera que las secciones radiales interiores de las superficies delanteras o bien de las superficies traseras comprenden al menos el 30 % de la extensión radial de una pala de turbina y las secciones radiales exteriores de las superficies delanteras o bien de las superficies traseras comprenden de la misma manera al menos el 30 % de la extensión radial de las palas de turbina, de manera que la longitud axial de una pala de turbina representa al menos el 60 % de la extensión radial de las palas correspondientes de la turbina.

Con otras palabras, las palas individuales de la turbina tienen un perfil constante más allá de su longitud axial, lo que hace posible especialmente fabricar perfiles correspondientes en longitudes grandes, que corresponden a un múltiplo de la longitud axial de una pala individual de la turbina y fabricar las palas individuales de la turbina en cada caso a través de corte o bien separación de una sección correspondiente desde este perfil. Esto posibilita una fabricación extraordinariamente racional. En una fabricación de este tipo, no se plantea tampoco ningún problema considerable cuando las secciones radiales exteriores de las palas de turbina, es decir, las secciones, que se encuentran alejadas del centro de la rueda de turbinas cuando la rueda de turbinas está fabricada acabada, presentan, respectivamente, un radio de curvatura más pequeño y, por lo tanto, una curvatura mayor que las secciones radiales interiores de las palas de turbina y, en concreto, tanto sobre el lado delantero como también sobre el lado trasero de las palas de turbina.

Se ha comprobado que tal perfil de las palas de turbina genera turbulencias perturbadoras claramente menores y conduce a un desarrollo más redondo y más uniforme de una rueda de turbinas con un par de torsión estable.

Al mismo tiempo, la configuración de las palas de turbina posibilita claramente incrementar también la longitud axial de las palas. En palas de turbina convencionales de este tipo, que se fabrican y utilizan para turbinas alojadas en el aire de alto número de revoluciones (70.000 rpm), la longitud axial de las palas de turbinas solamente representa aproximadamente el 50 % de la extensión radial de las palas de turbinas, es decir, de la diferencia entre el radio exterior y el radio interior de la corona de palas.

En cambio, de acuerdo con la invención, está previsto que la longitud axial de una pala de turbina represente al menos el 60 % y con preferencia más del 65 % de la extensión axial de las palas de turbinas correspondientes. Se ha revelado que es conveniente y bien controlable una longitud axial de las palas, que representa aproximadamente el 70 % de la extensión radial de las palas. A ser posible, no debería excederse un valor del 80 %, pero como máximo aproximadamente el 100 %, para la longitud axial de las palas en comparación con su extensión radial.

La relación de la extensión radial de las palas o bien de la corona de palas, es decir, en concreto, la diferencia entre el radio exterior y el radio interior de la corona de palas, con relación al radio de la rueda de turbinas (que... [Seguir leyendo]

1. Rueda de turbina para el accionamiento de herramientas que giran rápidamente, en particular para los platos y/o campanas giratorios de instalaciones de pulverización de pintura, con una placa de soporte (1) en forma de disco circular o en forma de anillo alojada de forma giratoria alrededor de un eje (5) y sobre ella unas palas de turbina (2) dispuestas de forma circular, que presentan superficies delanteras (3) y superficies traseras (4) paralelas al eje y que se extienden curvadas en dirección radial, es decir, perpendicularmente al eje (5), en la que la superficie delantera

(3) de una pala de turbina (2) tiene, al menos por secciones, un radio de curvatura (R3, R4) más pequeño que una sección correspondiente de la superficie trasera (4), caracterizada porque las secciones (3a, 4a) radiales exteriores de la superficie delantera (3) y también de la superficie trasera (4) de las palas de turbina (2) tienen un radio de curvatura (R4, R2) menor que los radios de curvatura correspondientes de secciones (3b, 4b) que se encuentran radialmente más hacia el interior, de manera que las secciones (3b, 4b) radiales interiores de las superficies delanteras (3) o bien de las superficies traseras (4) comprenden al menos el 30 % de la extensión radial de una pala de turbina (2), y las secciones (3a, 4a) radiales exteriores de las superficies delanteras (3) o bien de las superficies traseras (4) comprenden de la misma manera al menos el 30 % de la extensión radial de las palas de turbina (2), y en la que la longitud axial de las palas de turbina (2) representa el 60 % de la extensión radial de las palas de turbina (2).

2. Rueda de turbina de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque las secciones radiales interiores (3b) de las superficies delanteras (3) de las palas de turbina (2) tienen un radio de curvatura (R3) mayor que las secciones radiales exteriores (4a) de la superficie trasera (4).

3. Rueda de turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque los radios de curvatura (R3, R1) de las secciones (3b ó 4b) radiales interiores son al menos un 50 %, con preferencia al menos un 100 % mayores que el radio de curvatura (R4, R2) de las secciones (3a ó 4a) radiales exteriores correspondientes de las superficies delanteras (3) o bien de las superficies traseras (4).

4. Rueda de turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el radio de curvatura (R3, R1) de una sección (3b, 4b) radiales interior es como máximo cuatro veces el radio de curvatura (R4, R2) de la sección (3a, 4a) radial exterior correspondiente.

5. Rueda de turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el radio de curvatura (R2) de la sección radial exterior de la superficie trasera (4) es entre 5 y 50 % mayor que el radio de curvatura (R4) de la sección (3a) radial exterior de la superficie delantera (3).

6. Rueda de turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el radio de curvatura (R1) de la sección (4b) radial interior de la superficie trasera (4) se desvía del radio de curvatura (R3) de la sección (3b) radial interior de la superficie delantera (3) entre 0 y 10 %.

7. Rueda de turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la superficie delantera

(3) y la superficie trasera (4) tienen en cada caso, esencialmente dos radios de curvatura diferentes, de manera que las secciones de curvatura (3a, 3b o bien 4a, 4b) pasan lisas unas a las otras, es decir, con una primera derivación constante.

8. Rueda de turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la longitud axial de las palas de turbina (2) representa al menos el 65 % de la extensión radial de las palas de turbina (2).

9. Rueda de turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la longitud axial de las palas de turbina (2) es como máximo 100 %, con preferencia como máximo 80 % de la extensión radial de las palas (2).

10. Rueda de turbina de acuerdo con las reivindicaciones 8 y 9, caracterizada porque la longitud axial de las palas de turbina (2) representa aproximadamente el 70 % ± 5 % de la extensión radial de las palas de turbina (2).

11. Rueda de turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque en una sección perpendicularmente al eje de la turbina, la línea de unión del canto radial interior y del canto radial exterior de una pala de turbina se extiende inclinada con respecto al vector del radio sobre el canto interior de las palas de turbina y, en concreto, de tal forma que el canto exterior de las palas de turbina se adelanta al canto interior en el sentido de rotación, de manera que la línea de unión está inclinada con preferencia de 5º a 12º y en particular aproximadamente 8º ± 1º con respecto al vector del radio que apunta sobre el canto interior de las palas de turbina (2).

12. Rueda de turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque el canto interior y el canto exterior de las palas de turbina están redondeados, respectivamente, con un radio pequeño, de manera que el radio de redondeo (R4) del canto interior es inferior a 0,1 mm, con preferencia inferior a 0,05 mm y mayor que 0,01 mm y el radio de redondeo (R5) del canto exterior es inferior a 0,3, con preferencia inferior a 0,2 mm, pero mayor que 0,1 mm.

13. Rueda de turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque la división de las palas de turbina (2) en dirección circunferencial está entre 10º y 15º, con preferencia tiene 12º.

14. Rueda de turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque el radio interior de la 5 corona de palas está entre 20 y 24, con preferencia aproximadamente 22 mm.

15. Rueda de turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque el radio exterior de la corona de palas está entre 25 y 60 mm, en particular aproximadamente 27,5 mm aproximadamente.

16. Rueda de turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la zona angular, sobre la que se extiende la sección (4b radial interior del lado de presión de las palas (4), está entre 28º y 40º, en particular entre 39 y 50º y la zona angular, sobre la que se extiende la sección (4a) radial exterior del lado trasero de las palas de turbina (2), está entre 60 y 90º, en particular tiene 70º ± 5º, en cada caso con respecto al punto medio de curvatura (11, 12) de las secciones correspondientes.

17. Rueda de turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizada porque la zona angular, sobre la que se extiende la sección radial interior (3b) del lado delantero (3) de las palas de turbina (2), está en una zona angular entre 35º y 45º, en particular tiene 40º ± 2º, y porque la zona angular, sobre la que se extiende la sección radial exterior (3a) del lado delantero (3) de las palas de turbina (2), está entre 100º y 130º, en particular tiene 115º ± 5º, en cada caso con respecto al punto medio de curvatura (13, 14) de las secciones correspondientes.

18. Rueda de turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizada porque la transición de los radios de curvatura desde la sección radial interna hacia la sección radial externa se encuentra en cada caso sobre la línea de unión de los puntos medios de la curvatura (11, 12 o bien 13, 14) de la sección correspondiente radial interior y radial exterior.