Máquina provista de rodamiento de seguridad.

Una máquina incluyendo:

- un rotor (101, 301, 401) y un estator (102,

402),

- rodamientos principales (103, 403) para soportar rotativamente el rotor con respecto al estator, y

- al menos un rodamiento de seguridad (104, 304, 404a, 404b) para soportar rotativamente el rotor con respecto al estator en una situación donde los rodamientos principales no son operativos,

donde hay una holgura radial (105) y una holgura axial (106) entre el rotor y el rodamiento de seguridad cuando el rotor es soportado por los rodamientos principales, caracterizada porque una superficie de contacto (107, 307) del rotor dispuesta para contactar el rodamiento de seguridad en respuesta al cierre de la holgura axial es oblicua con respecto a un plano espacial perpendicular a un eje rotacional del rotor de modo que un ángulo (α) entre el eje rotacional del rotor y una normal de la superficie de contacto en un punto de contacto entre el rotor y el rodamiento de seguridad sea superior a cero y a lo sumo grados.

Máquina provista de rodamiento de seguridad Campo de la invención La invención se refiere a una máquina incluyendo un rotor, un estator, rodamientos principales para soportar rotativamente el rotor con respecto al estator, y al menos un rodamiento de seguridad para soportar rotativamente el rotor con respecto al estator en una situación donde los rodamientos principales no son operativos.

Antecedentes En algunos casos hay que dotar a una máquina rotativa de rodamientos de seguridad además de rodamientos principales. Los rodamientos principales están dispuestos para soportar rotativamente el rotor de la máquina durante la operación normal, y los rodamientos de seguridad están dispuestos para soportar rotativamente el rotor cuando los rodamientos principales no son operativos. La máquina puede ser, por ejemplo, una turbomáquina que puede ser por ejemplo un turbosoplador, un turbocompresor o una bomba, y los rodamientos principales pueden ser por ejemplo rodamientos magnéticos sin contacto. Cuando los rodamientos magnéticos no son operativos, por ejemplo debido a un corte de la potencia eléctrica, el rotor cae siendo soportado por los rodamientos de seguridad. También es posible que los rodamientos magnéticos no sean operativos en el sentido de que todavía estén activos, pero se supere su capacidad de carga. También en este caso, los rodamientos de seguridad tienen que soportar el rotor. Típicamente, hay holguras radial y axial entre el rotor y los rodamientos de seguridad cuando el rotor es soportado por los rodamientos principales al objeto de que los rodamientos de seguridad no perturben la operación normal de la máquina.

Dicha holgura radial permite que el rotor remolinee cuando sea soportado por los rodamientos de seguridad. Por ejemplo, cuando los rodamientos de seguridad son rodamientos de bolas, el rotor pasa típicamente a movimiento de remolino cilíndrico hacia delante cuando cae siendo soportado por los rodamientos de seguridad. Este movimiento de remolino produce fuerzas centrífugas altas que someten a esfuerzo las estructuras mecánicas de la máquina.

La publicación US4629261 describe un dispositivo de seguridad y centrado para un rotor soportado por rodamientos magnéticos sin contacto. El dispositivo de seguridad y centrado proporciona soporte de centrado al rotor si los rodamientos magnéticos sin contacto pierden potencia. El eje de rotor incluye un aro con una superficie de rozamiento cónica, y el rodamiento de seguridad incluye un manguito controlado por un electroimán con muelles de neutralización y que también tiene una superficie de rozamiento cónica. En caso de fallo de potencia, los muelles juntan las dos superficies cónicas y proporcionan soporte de centrado al rotor. El ángulo cónico de las superficies cónicas tiene que ser relativamente pequeño con el fin de proporcionar un efecto de centrado apropiado. En los ejemplos mostrados en US4629261 el ángulo de conicidad es de aproximadamente 30 grados, donde el ángulo de conicidad es el ángulo entre la superficie cónica y el eje de la simetría rotacional de la superficie cónica. Un reto relacionado con la solución técnica descrita en US4629261 es que requiere una buena alineación entre el eje rotacional determinada por el efecto de centrado antes descrito y el momento de inercia principal del rotor porque de otro modo se pueden producir fuerzas centrífugas altas.

WO 2012/152539 A1 describe un rodamiento de seguridad que tiene un ángulo cónico de 75°-80°.

Resumen A continuación se presenta un resumen simplificado con el fin de proporcionar una comprensión básica de algunos aspectos de la invención. El resumen no es una vista general amplia de la invención. Tampoco se pretende identificar elementos clave o críticos de la invención ni esbozar el alcance de la invención. El resumen siguiente presenta simplemente algunos conceptos de la invención de una forma simplificada como preludio a la descripción más detallada de realizaciones ejemplares de la invención.

Según la invención se facilita una máquina incluyendo:

- un rotor y un estator, -rodamientos principales para soportar rotativamente el rotor con respecto al estator, y -al menos un rodamiento de seguridad para soportar rotativamente el rotor con respecto al estator en una situación donde los rodamientos principales no sean operativos.

Hay una holgura radial y una holgura axial entre el rotor y el rodamiento de seguridad cuando el rotor es soportado por los rodamientos principales. Una superficie de contacto del rotor dispuesta para contactar el rodamiento de seguridad en respuesta al cierre de la holgura axial es oblicua con respecto a un plano espacial perpendicular a un eje rotacional del rotor de modo que un ángulo entre el eje rotacional del rotor y la normal de la superficie de

contacto en un punto de contacto entre el rotor y el rodamiento de seguridad sea superior a cero y a lo sumo 5 grados. Por lo tanto, en un caso ejemplar donde la superficie de contacto del rotor es cónica, el ángulo de conicidad es de al menos 85 grados. Así, la forma cónica de la superficie de contacto es tan roma que el efecto de centrado proporcionado por la forma cónica cuando el rotor es empujado contra el rodamiento de seguridad es tan pequeño que el rotor, incluso aunque no sea forzado, puede girar alrededor de su momento de inercia principal. En unión con la presente invención, se ha observado inesperadamente que la oblicuidad antes descrita de la superficie de contacto elimina al menos parcialmente una excitación para movimiento de remolino cuando el rotor es soportado por los rodamientos de seguridad.

Varias realizaciones no limitadoras y ejemplares de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes acompañantes.

Varias realizaciones no limitadoras y ejemplares de la invención, tanto en lo relativo a las construcciones como a los métodos de operación, conjuntamente con sus objetos y ventajas adicionales, se entenderán mejor a partir de la descripción siguiente de realizaciones ejemplares específicas leída en conexión con los dibujos acompañantes.

Los verbos "comprender" e "incluir" se usan en este documento como limitaciones abiertas que ni excluyen ni requieren la existencia de características no expuestas. Las características expuestas en las reivindicaciones dependientes se pueden combinar libremente entre sí a no ser que se indique explícitamente lo contrario.

Breve descripción de las figuras

Realizaciones ejemplares de la invención y sus ventajas se explican con más detalle más adelante como ejemplos y con referencia a los dibujos acompañantes, en los que:

La figura 1 representa una ilustración esquemática de una parte de una máquina según una realización ejemplar de la invención.

La figura 2a ilustra el comportamiento de un sistema de rodamientos de seguridad según la técnica anterior, y la figura 2b ilustra el comportamiento de un sistema de rodamientos de seguridad según una realización ejemplar de la invención.

La figura 3 representa una ilustración esquemática de una parte de una máquina según una realización ejemplar de la invención.

Y la figura 4 representa una ilustración esquemática de una máquina según una realización ejemplar de la invención.

Descripción de las realizaciones ejemplares La figura 1 representa una ilustración esquemática de una parte de una máquina según una realización ejemplar de la invención. La máquina incluye un rotor 101, un estator 102, y rodamientos principales 103 para soportar rotativamente el rotor con respecto al estator. La máquina puede ser, por ejemplo, una máquina eléctrica, y el rotor 101 puede ser un rotor de la máquina eléctrica y el estator 102 puede ser un estator de la máquina eléctrica. En el caso ejemplar ilustrado en la figura 1, los rodamientos principales son rodamientos magnéticos sin contacto. La máquina incluye un rodamiento de seguridad 104 para soportar rotativamente el rotor 101 con respecto al estator 102 en una situación donde los rodamientos principales 103 no sean operativos por ejemplo debido a un corte de la potencia eléctrica. Durante la operación normal cuando el rotor 101 es soportado por los rodamientos principales 103, hay una holgura radial 105 y una holgura axial 106 entre el rotor y el rodamiento de seguridad 104 al objeto de que el rodamiento de seguridad no perturbe la operación normal de la máquina. Una superficie de contacto 107 del rotor dispuesta para contactar el rodamiento de seguridad en respuesta al cierre de la holgura axial 106 es oblicua con respecto a un plano espacial perpendicular a un eje rotacional 122 del rotor de modo que un ángulo entre el eje rotacional del rotor y una normal de la superficie... [Seguir leyendo]

1. Una máquina incluyendo:

- un rotor (101, 301, 401) y un estator (102, 402) , -rodamientos principales (103, 403) para soportar rotativamente el rotor con respecto al estator, y -al menos un rodamiento de seguridad (104, 304, 404a, 404b) para soportar rotativamente el rotor con respecto al estator en una situación donde los rodamientos principales no son operativos, donde hay una holgura radial (105) y una holgura axial (106) entre el rotor y el rodamiento de seguridad cuando el rotor es soportado por los rodamientos principales, caracterizada porque una superficie de contacto (107, 307) del rotor dispuesta para contactar el rodamiento de seguridad en respuesta al cierre de la holgura axial es oblicua con respecto a un plano espacial perpendicular a un eje rotacional del rotor de modo que un ángulo () entre el eje rotacional del rotor y una normal de la superficie de contacto en un punto de contacto entre el rotor y el rodamiento de seguridad sea superior a cero y a lo sumo 5 grados.

2. Una máquina según la reivindicación 1, donde la superficie de contacto (107) del rotor es oblicua con respecto al plano espacial de modo que el punto de contacto se mueva, en una dirección axial, hacia el rodamiento de seguridad cuando el punto de contacto se mueva, en una dirección radial, hacia el eje rotacional del rotor.

3. Una máquina según la reivindicación 1 o 2, donde el ángulo () es superior a C1 y a lo sumo C2, donde C1 es uno de los siguientes 0, 1, 2, 3, o 4 grados y C2 es uno de los siguientes de modo que C2 > C1: 1, 2, 3, 4, o 5 grados.

4. Una máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde la superficie de contacto (107) del rotor es cónica de modo que el ángulo sea sustancialmente constante cuando el punto de contacto se aproxime o aleje del eje rotacional del rotor.

5. Una máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde un perfil de la superficie de contacto (307) del rotor es cóncavo de modo que el ángulo aumente cuando el punto de contacto se aproxime al eje rotacional del rotor.

6. Una máquina según la reivindicación 5, donde el perfil de la superficie de contacto (307) del rotor es un arco de un primer círculo.

7. Una máquina según la reivindicación 6, donde un perfil de una superficie de contacto (311) del rodamiento de seguridad es un arco de un segundo círculo que tiene un radio más pequeño que el primer círculo, estando dispuesta la superficie de contacto del rodamiento de seguridad para contactar el rotor en respuesta al cierre de la holgura axial.

8. Una máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, donde el rodamiento de seguridad (104) incluye un rodamiento de contacto rodante (108) incluyendo un aro exterior soportado por un bastidor de la máquina, un aro interior rotativo, y elementos rodantes entre los aros interior y exterior.

9. Una máquina según la reivindicación 8, donde el rodamiento de seguridad incluye uno o más rodamientos de bolas dispuestos de manera que sean capaces de soportar carga axial.

10. Una máquina según la reivindicación 8 o 9, donde el rodamiento de seguridad incluye un elemento de manguito incluyendo:

- una primera parte (109) que está radialmente entre el aro interior y el rotor, y -una segunda parte (110) que está axialmente entre el rodamiento de contacto rodante y la superficie de contacto (107) del rotor, teniendo la segunda parte una superficie que está en contacto con el rotor en respuesta al cierre de la holgura axial.

11. Una máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, donde los rodamientos principales (103) son rodamientos magnéticos sin contacto.

12. Una máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1-11, donde la máquina es una máquina eléctrica y el rotor es un rotor de la máquina eléctrica y el estator es un estator de la máquina eléctrica.

13. Una máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1-12, donde la máquina incluye:

- una cámara (431) que tiene una entrada (432) y una salida (433) para el fluido a mover, y -un impulsor (434) conectado al rotor (401) y colocado en la cámara para mover el fluido.