IT202200000263A1

IT202200000263A1 - Magnetic Bearing for supporting an RC Piston

Info

Publication number: IT202200000263A1
Application number: IT102022000000263A
Authority: IT
Inventors: Neri Massimiliano Ortiz; Francesco Chiesi; Alessio Capanni; Simone Bassani
Original assignee: Nuovo Pignone Tecnologie Srl
Priority date: 2022-01-11
Filing date: 2022-01-11
Publication date: 2023-07-11
Also published as: WO2023135027A1

Description

Cuscinetto magnetico per supportare un pistone RC

Descrizione

CAMPO TECNICO

[0001] La presente divulgazione riguarda un cuscinetto magnetico per supportare il movimento di un pistone che opera in un compressore alternativo (RC, reciprocating compressor), ad esempio un compressore alternativo usato in impianti di raffinerie di petrolio, gasdotti, come impianti di transizione di idrogeno o di energia, impianti chimici, impianti di trattamento di gas naturale, impianti di condizionamento d'aria e di refrigerazione.

STATO DELL?ARTE

[0002] I compressori alternativi, che sono noti anche come compressori a pistone, sono generalmente usati per aumentare la pressione dei gas. In particolare, i compressori alternativi rientrano nella categoria dei compressori a spostamento positivo, vale a dire i compressori in cui ? prevista una quantit? specifica di aria o gas contenuta in una camera di compressione, in cui il suo volume viene ridotto meccanicamente, per aumentarne la pressione.

[0003] I compressori di cui sopra sono solitamente implementati in impianti di gas naturale liquefatto (LNG, liquefied natural gas), in cui il gas estratto viene raffreddato fino alla forma liquida per la sicurezza dello stoccaggio o del trasporto non pressurizzato.

[0004] Tipicamente, anche se non necessariamente, i compressori alternativi hanno una disposizione di telaio bilanciata orizzontalmente. Tale disposizione presenta alcuni vantaggi in termini di dimensioni e stabilit?. In tali disposizioni di telaio bilanciate orizzontalmente, il peso di un pistone di compressore alternativo ? sostenuto da fasce elastiche installate sul pistone stesso. In particolare, le fasce elastiche larghe sono necessarie per mantenere entro un limite consentito la pressione di contatto tra le fasce elastiche e la camicia, per raggiungere la durata desiderata del componente (in particolare nel servizio a secco).

[0005] Tuttavia, questa disposizione larga presenta diversi inconvenienti, come surriscaldamento, problemi di allineamento e sovraccarichi dovuti al peso dei pistoni lunghi.

[0006] Di fatto, sono necessarie precauzioni speciali per disporre orizzontalmente i pistoni, per evitare eventuali sollecitazioni indesiderate durante il funzionamento. Inoltre, come si pu? comprendere, maggiore ? la lunghezza dei pistoni, maggiore ? il peso, il che aumenta quindi i problemi di allineamento.

[0007] Pertanto, al fine di ridurre la lunghezza complessiva del pistone o di mantenerla entro un valore ragionevole, a volte vengono installate fasce elastiche pi? corte con una maggiore pressione specifica, il che a volte ? dannoso per la durata del componente.

[0008] Questo problema impedisce o limita l'applicazione di compressori bilanciati orizzontalmente in servizi a secco a favore di compressori con una disposizione verticale del cilindro che, d'altra parte, possono presentare problemi di sbilanciamento quando le dimensioni del gruppo pistone-cilindro aumentano.

[0009] Di conseguenza, un cuscinetto perfezionato per supportare un pistone in un compressore alternativo sarebbe bene accetto nella tecnologia per risolvere i problemi summenzionati.

SOMMARIO

[0010] ? stato scoperto ed ? qui divulgato un nuovo cuscinetto magnetico per supportare il movimento di un pistone. Il nuovo cuscinetto magnetico pu? ad esempio essere usato in compressori e macchine a moto alternativo simili, specialmente usati in gasdotti, impianti di gas naturale e simili.

[0011] In un aspetto, l'oggetto qui divulgato si riferisce a un cuscinetto magnetico per supportare un pistone che scorre in un cilindro di un compressore, specificamente un compressore alternativo. Il pistone ? costituito da una prima asta, che collega una testa a croce del compressore, e da un'asta di estensione. Il cuscinetto magnetico comprende un primo gruppo di magneti disposti su un primo lato dell'asta di estensione del pistone, e un secondo gruppo di magneti disposti su un secondo lato dell'asta di estensione. Le forze magnetiche esercitate dal primo gruppo di magneti e dal secondo gruppo di magneti consentono al pistone di essere supportato durante il suo movimento.

[0012] In un altro aspetto, l'oggetto qui divulgato riguarda il fatto che il primo gruppo di magneti ha due magneti permanenti rivolti con polarit? opposta, mentre il secondo gruppo di magneti comprende due magneti permanenti rivolti con la stessa polarit?. In un altro aspetto, viene qui divulgato che il primo gruppo di magneti comprende due magneti permanenti rivolti con la stessa polarit?, generando quindi una forza di repulsione, e il secondo gruppo di magneti comprende due magneti permanenti rivolti con la stessa polarit?, generando quindi una forza di repulsione tra gli stessi. Il primo gruppo di magneti pu? comprendere una pluralit? di elettromagneti e il secondo gruppo di magneti pu? comprendere due magneti permanenti rivolti con la stessa polarit?. In alternativa, il primo gruppo di magneti pu? comprendere una pluralit? di elettromagneti.

[0013] In un altro aspetto, il cuscinetto magnetico ? un cuscinetto magnetico passivo che circonda l'asta di estensione del pistone. Il cilindro comprende uno statore e un rotore, mentre il cuscinetto magnetico passivo comprende due magneti cilindrici rivolti con la stessa polarit?. Il primo magnete cilindrico ? disposto sullo statore del cilindro e il secondo magnete ? disposto sull'asta di estensione del pistone.

[0014] In un altro aspetto dell'invenzione, l'oggetto qui divulgato si riferisce a un cuscinetto magnetico comprendente una pluralit? di magneti permanenti installati su un secondo lato dell'asta di estensione e disposti in una configurazione ad array Halbach con un vettore di campo magnetico rotante spazialmente. In questo modo, la forza magnetica aumenta su un lato dei magneti e annulla la forza magnetica sull'altro lato dei magneti. Il cuscinetto magnetico comprende anche una pluralit? di bobine chiuse rivolte verso i magneti, in modo tale che, quando la posizione dei magneti dovuta al movimento assiale del pistone cambia, vengano create correnti parassite che scorrono sulle bobine che tendono a opporsi al movimento dei magneti che sollevano il pistone.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

[0015] Una comprensione pi? completa delle forme di realizzazione divulgate dell?invenzione e di numerosi dei relativi vantaggi correlati verr? facilmente ottenuta man mano che la stessa viene meglio compresa con riferimento alla seguente descrizione dettagliata quando considerata congiuntamente agli uniti disegni, in cui:

la Fig. 1 illustra una vista prospettica di un compressore alternativo, secondo la tecnica nota;

la Fig. 2 illustra una vista laterale di un cilindro orizzontale del compressore alternativo dotato di un cuscinetto magnetico, secondo la presente invenzione;

la Fig. 3 illustra una vista laterale e dettagliata del cilindro orizzontale della figura 2 dotato di una coppia di magneti permanenti rivolti con polarit? opposta su un primo lato dell'asta di pistone e un'ulteriore coppia di magneti permanenti rivolti con la stessa polarit? su un secondo lato dell'asta di pistone, secondo una prima forma di realizzazione;

la Fig. 4 illustra una vista laterale e dettagliata del cilindro orizzontale della figura 2 dotato di una coppia di magneti permanenti rivolti con la stessa polarit? sul primo lato dell'asta di pistone e un'altra coppia di magneti permanenti rivolti con la stessa polarit? sul secondo lato dell'asta di pistone, secondo una seconda forma di realizzazione;

la Fig. 5 illustra una vista laterale e dettagliata del cilindro orizzontale della figura 2 dotato di magneti attivi sul primo lato dell'asta di pistone e una coppia di magneti permanenti rivolti con la stessa polarit? sul secondo lato dell'asta di pistone, secondo una terza forma di realizzazione;

la Fig. 6 illustra una vista laterale e dettagliata del cilindro orizzontale della figura 2 dotato dei magneti attivi sul primo lato dell'asta di pistone, secondo una quarta forma di realizzazione;

la Fig. 7 illustra una vista prospettica di una porzione del cilindro orizzontale della figura 2 dotata di magneti permanenti con polarizzazione radiale attorno all'asta di pistone, secondo una quinta forma di realizzazione;

la Fig. 8 illustra una vista in sezione trasversale del cilindro orizzontale della figura 2 dotato di magneti attivi disposti su un'asta di pistone a forma di U, secondo una sesta forma di realizzazione;

la Fig.9 illustra una vista prospettica di un magnete permanente, secondo un'altra forma di realizzazione;

la Fig. 10 illustra il flusso magnetico di blocchi magnetici e la loro polarit? di disposizione del magnete permanente della figura 9; e

la Fig.11 illustra un diagramma di flusso di un metodo per assemblare un cuscinetto magnetico configurato per supportare il movimento di un pistone.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLE FORME DI REALIZZAZIONE

[0016] I compressori alternativi sono macchine progettate per erogare gas ad alta pressione. I compressori alternativi comprendono pistoni per comprimere il gas. Tuttavia, tali compressori hanno tipicamente problemi di bilanciamento e allineamento a causa dei rispettivi peso e lunghezza. Secondo un aspetto dell'invenzione, i pistoni dei compressori alternativi sono dotati di magneti che supportano e allineano i pistoni durante il loro movimento per ridurre l'usura e l'attrito e per migliorare l'efficienza operativa del compressore alternativo.

[0017] Facendo ora riferimento ai disegni, la figura 1 mostra una sezione parziale di una vista prospettica di un compressore alternativo, indicato con la lettera di riferimento C, comprendente due cilindri orizzontali 1, ciascuno dei quali ? collegato in modo indipendente a un gruppo basamento 3. I cilindri 1 sono disposti paralleli l'uno all'altro e ciascuno ha un pistone 10.

[0018] Specificamente, la figura 2 mostra in dettaglio un collegamento tra uno dei cilindri orizzontali 1, dotato di un nuovo cuscinetto magnetico 2 come meglio spiegato di seguito, e il gruppo basamento 3. Il cilindro 1 ? allineato all'asse X del sistema di riferimento cartesiano della figura 2. Di seguito, solo per facilit? di riferimento, il cilindro orizzontale 1 pu? anche essere indicato come cilindro 1.

[0019] Il cilindro orizzontale 1 comprende una prima porzione o corpo di cilindro 1a, una seconda porzione o testa di cilindro 1b, che ? collegata alla prima porzione 1a, e una terza porzione, o pezzo distanziatore 1c, anche questo collegato alla prima porzione 1a.

[0020] Tipicamente, il ciclo di compressione avviene nella prima porzione 1a, a doppia azione come mostrato nella figura 2 con due camere di gas sui due lati dei pistoni, che effettuano lo stesso stadio di compressione. Tuttavia, in altre forme di realizzazione, possono essere implementati altri modelli di cilindro, ad esempio due camere di gas, in cui una camera ? a una pressione costante, o cilindro tandem.

[0021] La seconda porzione 1b racchiude il cilindro orizzontale 1. Questa consente il passaggio e il movimento di un'asta di estremit? del pistone 10 e alloggia la guarnizione di asta di estremit?. In genere, opera a una pressione vicina alla pressione atmosferica.

[0022] La terza porzione 1c pu? essere un singolo scomparto o un doppio scomparto. Nel caso in cui la terza porzione 1c sia un doppio scomparto, vi sono due camere tra la prima porzione 1a e il gruppo basamento 3, e una guarnizione aggiuntiva (chiamata guarnizione intermedia) ? inclusa nella terza porzione 1c. Il cilindro orizzontale 1 comprende un pistone 10, che pu? scorrere nel cilindro orizzontale 1. In particolare, facendo riferimento alla forma di realizzazione in questione, il pistone 10 esegue movimenti laterali lungo una direzione parallela o sostanzialmente parallela a un asse X di un sistema di riferimento cartesiano XYZ (mostrato nella figura 2).

[0023] Secondo la presente divulgazione, inoltre, il pistone 10 comprende una prima asta 100, che collega il pistone 10 al gruppo basamento 3. In particolare, il pistone 10 ? collegato, attraverso la prima asta 100, a una testa a croce 30, che ? quindi collegata, a sua volta, a un albero a gomiti 32 attraverso un'asta di collegamento 31, e una seconda asta o asta di estensione 101, che ? collegata alla prima asta 100.

[0024] Inoltre, il cilindro orizzontale 1 comprende una prima guarnizione o guarnizione di asta di estremit? o guarnizione di estremit? di testa 5, che ? disposta sull'asta di estensione 101, e una seconda guarnizione o guarnizione di estremit? di gomito 5?, che ? disposta sulla prima asta 100.

[0025] La prima guarnizione 5 impedisce le perdite di gas dalla prima porzione 1a alla seconda porzione 1b. Invece, la seconda guarnizione 5? impedisce le perdite di gas dalla prima porzione 1a alla terza porzione 1c.

[0026] Il cuscinetto magnetico 2 illustrato nella figura 2 ? disposto sulla seconda asta 101 del pistone 10, in modo da supportare il pistone 10 durante il suo movimento assiale. In particolare, come sar? spiegato in maggior dettaglio di seguito, il cuscinetto magnetico 2 comprende magneti 200, 201, 210, 211, che possono essere magneti permanenti, magneti attivi o misti permanenti e attivi, aventi forze magnetiche sia di attrazione sia di repulsione tra loro, a seconda della loro disposizione reciproca.

[0027] Inoltre, tali magneti 200, 201, 210, 211 possono avere geometrie diverse. Specificamente, i magneti 200, 201, 210, 211 possono avere la forma di cubi, blocchi o forme su misura a seconda della posizione dell'installazione. Inoltre, i magneti 200, 201, 210, 211 possono essere basati su diversi gradi di magneti di neodimio (NdFeB), in fila o placcati al nichel, di samario-cobalto (SmCo) o di alluminio-nichel-cobalto (AlNiCo).

[0028] In alcune forme di realizzazione, i magneti 200, 201, 210, 211 possono essere alloggiati su cavit? dedicate (non mostrate nelle figure) create sull'asta 101 del pistone 10 o sul pistone 10. In altre forme di realizzazione, i magneti 200, 201, 210, 211 possono anche essere installati su un componente dedicato aggiuntivo fissato all'asta del pistone 101 o al pistone 10.

[0029] In alcune altre forme di realizzazione, il numero, la posizione e il tipo del cuscinetto magnetico 2 possono essere differenti. In particolare, in alcune forme di realizzazione, il cuscinetto magnetico 2 ? disposto sulla prima asta 100. In tale forma di realizzazione, il pistone 10 non comprende alcuna seconda asta 101. In un'ulteriore forma di realizzazione, il cuscinetto magnetico 2 ? disposto sulla superficie esterna del pistone 10. Anche in questa forma di realizzazione, il pistone 10 non comprende alcuna seconda asta 101.

[0030] Inoltre, secondo la presente divulgazione, il cuscinetto magnetico 2 sostituisce tutte le fasce elastiche (che non sono mostrate nelle figure) del cilindro 1. Tuttavia, in alcune altre forme di realizzazione, il cuscinetto magnetico 2 pu? essere installato in parallelo alle fasce elastiche per ridurre la loro larghezza assiale sul compressore alternativo.

[0031] Come spiegato di seguito, i magneti 200, 201, 210, 211 sono orientati in modo tale da esercitare una forza di attrazione o di repulsione sull'albero a seconda della configurazione o di come sono disposti. Tipicamente, il vettore di forza ? perpendicolare all'asta 100, 101 o all'asse del pistone 10, vale a dire all'asse X del sistema di riferimento cartesiano XYZ.

[0032] In altre forme di realizzazione, i magneti 200, 201, 210, 211 possono essere fissati all'asta 100, 101 dei pistoni 10 con resina epossidica, viti o semplicemente forze di attrazione a un supporto dedicato realizzato in materiale magnetico. Lo spazio tra i magneti 200, 201, 210, 211 e il pistone 10 varia a seconda della dimensione dell'unit?, del peso del pistone 10 e della posizione dei magneti 200, 201, 210, 211. In particolare, uno spazio tipico varia da 0,1 a 50 mm (pu? essere richiesto un valore diverso a seconda della specifica disposizione della soluzione). Tipicamente, maggiore ? lo spazio, maggiore dovrebbe essere la forza magnetica per sostenere il pistone 10. In effetti, i magneti 200, 201, 210, 211 consentono di supportare il pistone 10 e il suo peso durante il suo movimento assiale.

[0033] Grazie al funzionamento dei cuscinetti magnetici, viene impedito il surriscaldamento in quanto meno parti meccaniche interagiscono tra loro. Inoltre, mediante la soluzione divulgata, l'allineamento del pistone orizzontale ? migliorato poich? una possibile regolazione della posizione del pistone 10 pu? essere eseguita senza necessariamente smontare parti meccaniche.

[0034] Facendo ora riferimento alla figura 3 ? illustrata una prima forma di realizzazione del cuscinetto magnetico 2, installato sul pistone 10, in cui un primo gruppo di magneti permanenti 20 ? disposto su un primo lato 101? della seconda asta 101 del pistone 10, mentre un secondo gruppo di magneti permanenti 21 ? disposto su un secondo lato 101? della seconda asta 101 del pistone 10.

[0035] In particolare, il primo gruppo di magneti permanenti 20 comprende due magneti permanenti 200, 201 rivolti con polarit? opposta, mentre il secondo gruppo di magneti permanenti 21 comprende due magneti permanenti 210, 211 rivolti con la stessa polarit?.

[0036] Pertanto, i magneti 200, 201, rivolti l'uno verso l'altro con la polarit? magnetica opposta, si attraggono tra loro, vale a dire, vi ? una forza di attrazione tra i due magneti 200, 201. D'altra parte, i magneti 210, 211, rivolti l'uno verso l'altro con la stessa polarit? magnetica, si respingono tra loro, vale a dire, vi ? una forza di repulsione tra i due magneti 210, 211.

[0037] Specificamente, secondo la presente divulgazione, la forza esercitata dai magneti 200, 201 sul primo lato 101? della seconda asta 101 del pistone 10 ? inferiore alla forza esercitata dagli altri magneti 210, 211 sul secondo lato 101? della seconda asta 101 del pistone 10. Pertanto, questa disposizione magnetica consente di ridurre il carico sugli altri componenti del cilindro 1 a contatto con il pistone 10.

[0038] Come mostrato nella figura 4, secondo una seconda forma di realizzazione, il primo gruppo di magneti 20, che ? disposto sul primo lato 101? della seconda asta 101 del pistone 10, comprende due magneti 200, 201 rivolti con la stessa polarit?, in modo da respingersi tra loro. Il secondo gruppo di magneti permanenti 21, che ? disposto sul secondo lato 101? della seconda asta 101 del pistone 10, comprende a sua volta due magneti 210, 211 rivolti con la stessa polarit?.

[0039] Pertanto, la disposizione magnetica della figura 4 consente al pistone 10 di essere supportato durante il suo movimento poich? non vengono create interferenze magnetiche dovute a campi o flussi magnetici indesiderati attorno ai magneti 200, 201, 210, 211.

[0040] Facendo ora riferimento alla figura 5, ? illustrata una terza forma di realizzazione dei cuscinetti magnetici, in cui il primo gruppo di magneti 20 comprende una pluralit? di elettromagneti 200, 201 disposti sul primo lato 101? della seconda asta 101 del pistone 10, in cui il campo magnetico viene generato da una corrente elettrica che scorre attraverso questi. Ciascun elettromagnete 200, 201 comprende un nucleo di materiale ferromagnetico su cui ? avvolto un solenoide, ovvero una bobina costituita da diversi anelli di filo elettrico. Tuttavia, in alcune altre forme di realizzazione, il tipo e la posizione degli elettromagneti 200, 201 possono essere differenti.

[0041] Inoltre, il secondo gruppo di magneti 21 comprende due magneti permanenti 210, 211. I due magneti permanenti 210, 211 sono rivolti l'uno verso l'altro in modo da contrapporre la stessa polarit?. Quindi, il secondo gruppo di magneti 21 ? disposto sul secondo lato 101? della seconda asta 101 del pistone 10.

[0042] Pertanto, con tali cuscinetti magnetici 2 attivi ? possibile modulare e regolare l'intensit? del campo magnetico generato per mezzo di una variazione della corrente elettrica. D'altra parte, i magneti 210, 211 sono rivolti con la stessa polarit? magnetica, per respingersi tra loro, vale a dire, vi ? una forza di repulsione tra i due magneti 210, 211.

[0043] Una quarta forma di realizzazione ? mostrata nella figura 6, in cui gli elettromagneti 200, 201 sono disposti sul primo lato 101? della seconda asta 101 del pistone 10, mentre il secondo lato 101? della seconda asta 101 del pistone 10 ? privo di magneti. In particolare, gli elettromagneti 200, 201 controllano attivamente la posizione del pistone 10 e operano sulla superficie piatta del pistone 10.

[0044] Come mostrato nella figura 7, secondo una quinta forma di realizzazione, il cuscinetto magnetico 2 ? un cuscinetto magnetico 2 passivo che circonda la seconda asta 101 del pistone 10 in modo da garantire la stabilit? radiale. In particolare, il cuscinetto magnetico 2 passivo comprende una coppia di magneti cilindrici 200, 201 rivolti con la stessa polarit?. Il primo magnete 200 ? disposto sullo statore 102 del cilindro 1, mentre il secondo magnete 201 ? montato o installato sulla seconda asta 101 del pistone 10. In alcune forme di realizzazione, il magnete 200 installato su parti di statore pu? anche essere installato su cavit? create sulla camicia del cilindro (non mostrata nelle figure) o nel supporto del magnete esterno. In questi casi, devono essere create sedi o geometrie sagomate dedicate sul cilindro per evitare interferenze durante i movimenti del pistone. Il magnete di statore 200 pu? anche essere installato incorporato su componenti statici sotto le superfici interne del cilindro.

[0045] La forza di repulsione tra i due magneti 200, 201 ? omogenea, consentendo in tal modo l'allineamento radiale, garantendo al contempo il movimento del pistone 10 lungo l'asse X.

[0046] Come mostrato nella figura 8, secondo una sesta forma di realizzazione dei cuscinetti magnetici 2, la seconda asta 101 ? sostanzialmente a forma di U. Tuttavia, in altre forme di realizzazione, la forma del pistone 10 pu? essere differente. Il primo gruppo di magneti attivi 20 ? disposto su una prima porzione laterale 104 della parte superiore dello statore di pistone 102, mentre un secondo gruppo di magneti attivi 21 ? disposto su una seconda porzione laterale 105 della parte superiore dello statore di pistone 102. In particolare, gli elettromagneti 20, 21 controllano attivamente la posizione della seconda asta 101 durante il movimento assiale, mentre la forma a U della seconda asta 101 garantisce la guida laterale.

[0047] Come mostrato nella figura 9, secondo un'altra forma di realizzazione, una pluralit? di magneti permanenti 210, 211 ? disposta in una configurazione ad array Halbach, che ? una disposizione di magneti permanenti che rende pi? forte il campo magnetico su un lato dell'array, annullando al contempo il campo fino a quasi zero sull'altro lato.

[0048] Pertanto, i magneti permanenti 210, 211 sono disposti con un vettore di campo magnetico rotante spazialmente, che ha l'effetto di concentrare e aumentare il campo magnetico su un lato, annullandolo al contempo sull'altro lato. In particolare, l'orientamento del campo magnetico dei singoli magneti 210, 211 ? alternato in un modo tale da raddoppiare la forza magnetica sul lato desiderato annullando la forza sul lato opposto. Inoltre, i magneti permanenti 210, 211 sono posizionati in corrispondenza della parte inferiore e hanno lo scopo di supportare l'asta di pistone durante il movimento assiale. Inoltre, l'array Halbach ? installato sul secondo lato 101? della seconda asta 101 del pistone 10.

[0049] Pertanto, questa disposizione rende possibile aumentare la forza magnetica su un lato dei magneti 210, 211 e annullarla sull'altro lato. In particolare, vi ? una pluralit? di bobine chiuse 4 installate sulla parte inferiore dello statore di pistone 102. Le bobine 4 sono rivolte verso l'array Halbach montato sulla parte inferiore del secondo lato 101? della seconda asta 101 del pistone 10, in modo tale che, quando la posizione dei magneti permanenti 210, 211 cambia, vengano create correnti parassite che scorrono su queste bobine 4 che tendono a opporsi al movimento della serie di magneti 210, 211 e l'effetto ? quello di sollevare l'asta di pistone 10.

[0050] In particolare, facendo riferimento alla figura 9, ? illustrata una forma di realizzazione di un magnete permanente 20 (o 21) per un cuscinetto magnetico passivo basato su un array Halbach. Il magnete permanente 20 ha la forma di una barra costituita da un array di blocchi magnetici 203, disposti in uno schema speciale come mostrato nella figura. Ciascun blocco magnetico 203 ? ad angolo retto rispetto agli orientamenti del blocco magnetico 203 adiacente. Quando i blocchi magnetici 203 sono posizionati in questa configurazione, le linee di campo magnetico si combinano per produrre un campo molto forte sotto l'array. Sopra l'array, le linee di campo si annullano tra loro, come si pu? vedere nella figura 10, in cui sono illustrati il flusso magnetico dei diversi blocchi magnetici 203 e la loro polarit? di disposizione. Questa forma di realizzazione dei blocchi magnetici 203 risulta essere pi? potente dei comuni magneti permanenti, con un flusso magnetico pi? limitato.

[0051] Facendo ora riferimento alla figura 11, sono mostrate le fasi di un metodo 6 per assemblare il cuscinetto magnetico 2 sul pistone 10, secondo una prima forma di realizzazione.

[0052] Nel metodo di assemblaggio 6, viene eseguita una prima fase di disposizione 60 di un primo gruppo di magneti 20 su un primo lato 101? dell'asta di estensione 101 del pistone 10. Quindi, viene eseguita una fase di disposizione 61 di un secondo gruppo di magneti 21 su un secondo lato 101? dell'asta di estensione 101 del pistone 10, opposto al primo lato 101?.

[0053] In particolare, i magneti 200, 201, 210, 211, che sono compresi nel primo e nel secondo gruppo di magneti, sono orientati in modo tale da esercitare una forza di attrazione o di repulsione sull'albero a seconda della configurazione o di come sono disposti. In alcune forme di realizzazione, i magneti 200, 201, 210, 211 possono essere alloggiati su cavit? dedicate (non mostrate nelle figure) create sull'asta 101 del pistone 10 o sul pistone 10.

[0054] Inoltre, il metodo di assemblaggio 6 consente di supportare il movimento del pistone 10 per mezzo delle forze magnetiche esercitate rispettivamente dal primo gruppo di magneti 20 e dal secondo gruppo di magneti 21.

[0055] Un vantaggio della presente divulgazione ? la riduzione dell'usura dei componenti, come la riduzione o la rimozione dell'usura delle fasce elastiche che introducono un dispositivo senza attrito.

[0056] Un altro vantaggio della presente divulgazione ? la riduzione della manutenzione del componente e un aumento della disponibilit? della macchina.

[0057] ? inoltre un vantaggio della presente divulgazione la riduzione dei costi operativi.

[0058] Un ulteriore vantaggio della presente divulgazione ? il fatto di estendere l'applicabilit? dei compressori bilanciati orizzontalmente in applicazioni a secco.

[0059] Un altro vantaggio della presente divulgazione ? la possibilit? di aumentare il numero di anelli di pistone per servizi ad alta pressione e a secco.

[0060] ? un vantaggio della presente divulgazione la riduzione e il miglior controllo delle vibrazioni del pistone durante il suo movimento assiale, il che pu? contribuire a ridurre i giochi tra il foro del cilindro e il pistone, consentendo l'installazione di altri tipi di tenuta del pistone che richiedono tale gioco ridotto.

[0061] Sebbene aspetti dell'invenzione siano stati descritti in termini di varie forme di realizzazione specifiche, risulter? evidente ai tecnici del ramo che numerose modifiche, variazioni e omissioni sono possibili senza discostarsi dall?ambito delle rivendicazioni. Inoltre, salvo diversamente qui specificato, l?ordine o la sequenza di una qualsiasi fase di processo o metodo possono essere variati o risequenziati secondo forme di realizzazione alternative.

[0062] ? stato fatto riferimento in dettaglio a forme di realizzazione della divulgazione, di cui uno o pi? esempi sono illustrati nei disegni. Ciascun esempio ? fornito a titolo esplicativo della divulgazione, non limitativo della divulgazione. Di fatto, risulter? evidente ai tecnici del ramo che varie modifiche e variazioni possono essere apportate alla presente divulgazione senza discostarsi dall?ambito o dallo spirito della divulgazione. Il riferimento in tutta la descrizione a ?una forma di realizzazione? o ?alcune forme di realizzazione? indica che il particolare aspetto, struttura o caratteristica descritti in correlazione a una forma di realizzazione sono inclusi in almeno una forma di realizzazione dell?oggetto divulgato. Pertanto, l?occorrenza dell'espressione ?in una forma di realizzazione? o ?in alcune forme di realizzazione? in vari punti nella descrizione non fa necessariamente riferimento alla/e stessa/e forma/e di realizzazione. Inoltre, i particolari aspetti, strutture o caratteristiche possono essere combinati in qualsiasi modalit? idonea in una o pi? forme di realizzazione.

[0063] Quando elementi di varie forme di realizzazione vengono introdotti, gli articoli ?un?, ?uno?, ?una?, ?il?, ?lo?, ?la?, e ?detto/a? intendono indicare che vi sono uno o pi? degli elementi. I termini ?comprendente?, ?includente? e ?avente? intendono essere inclusivi e indicano che vi possono essere elementi aggiuntivi diversi dagli elementi elencati.

Claims

Cuscinetto magnetico per supportare un pistone RC RIVENDICAZIONI

1. Cuscinetto magnetico (2) configurato per supportare il movimento di un pistone (10) che scorre in un cilindro (1) compreso in un compressore (C), in cui il pistone (10) comprende una prima asta (100) che collega il pistone (10) a un gruppo basamento (3) del compressore (C) e un'asta di estensione (101), che ? collegata alla prima asta (100), in cui il cuscinetto magnetico (2) comprende:

un primo gruppo di magneti (20) disposti su un primo lato (101?) dell'asta di estensione (101) del pistone (10), e

un secondo gruppo di magneti (21) disposti su un secondo lato (101?) dell'asta di estensione (101) del pistone (10), opposto al primo lato (101?),

in cui le forze magnetiche esercitate rispettivamente dal primo gruppo di magneti (20) e dal secondo gruppo di magneti (21) consentono al pistone (10) di essere supportato durante il suo movimento.

2. Cuscinetto magnetico (2) secondo la rivendicazione precedente, in cui il primo gruppo di magneti (20) comprende due magneti permanenti (200, 201) rivolti con polarit? opposta, in modo da generare una forza di attrazione tra i due magneti (200, 201), e

in cui il secondo gruppo di magneti (21) comprende due magneti permanenti (210, 211) rivolti con la stessa polarit?, in modo da generare una forza di repulsione tra i due magneti (210, 211).

3. Cuscinetto magnetico (2) secondo la rivendicazione 1,

in cui il primo gruppo di magneti (20) comprende due magneti permanenti (200, 201) rivolti con la stessa polarit?, in modo da generare una forza di repulsione tra i due magneti (200, 201), e

4. Cuscinetto magnetico (2) secondo la rivendicazione 1,

in cui il primo gruppo di magneti (20) comprende una pluralit? di elettromagneti (200, 201), e

5. Cuscinetto magnetico (2) secondo la rivendicazione 1, in cui il primo gruppo di magneti (20) comprende una pluralit? di elettromagneti (200, 201).

6. Cuscinetto magnetico (2) secondo la rivendicazione 1,

in cui il cuscinetto magnetico (2) ? un cuscinetto magnetico passivo che circonda l'asta di estensione (101) del pistone (10),

in cui il cilindro (1) comprende uno statore (102) e un rotore (103), e in cui il cuscinetto magnetico passivo comprende due magneti cilindrici (200, 201) rivolti con la stessa polarit?, il primo magnete cilindrico (200) essendo disposto sullo statore (102) del cilindro (1) e il secondo magnete (201) essendo disposto sull'asta di estensione (101) del pistone (10).

7. Cuscinetto magnetico (2) secondo la rivendicazione 1,

in cui l'asta di estensione (101) ? sostanzialmente a forma di U, e

in cui il primo gruppo di magneti (20) ? disposto su una prima porzione laterale (104) di uno statore di cuscinetto a forma di U (102) e il secondo gruppo di magneti (21) ? disposto su una seconda porzione laterale (105) dello statore di cuscinetto a forma di U (102).

8. Cuscinetto magnetico (2) secondo la rivendicazione 1, comprendente

una pluralit? di magneti permanenti (210, 211) installati su un secondo lato (101?) dell'asta di estensione (101) del pistone (10) e disposti in una configurazione ad array Halbach con un vettore di campo magnetico rotante spazialmente in modo da aumentare la forza magnetica su un lato dei magneti (210, 211) e annullare la forza magnetica sull'altro lato dei magneti (210, 211), e

una pluralit? di bobine chiuse (C) rivolte verso i magneti (210, 211), in modo tale che, quando la posizione dei magneti (210, 211) dovuta al movimento assiale del pistone cambia, vengano create correnti parassite che scorrono sulle bobine (4) che tendono a opporsi al movimento dei magneti (200, 201, 210, 211) che sollevano il pistone (10).

9. Cuscinetto magnetico (2) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il cilindro (1) ? un cilindro orizzontale e il compressore (C) ? un compressore alternativo.

10. Cuscinetto magnetico (2) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il primo gruppo di magneti (20) e/o il secondo gruppo di magneti (21) sono costituiti da un array di blocchi magnetici (203) disposti secondo lo schema Halbach.

11. Metodo (6) per assemblare un cuscinetto magnetico (2) configurato per supportare il movimento di un pistone (10) che scorre in un cilindro (1) compreso in un compressore (C), in cui il pistone (10) comprende una prima asta (100), che collega il pistone (10) a un gruppo basamento (3) del compressore (C) e un'asta di estensione (101), che ? collegata alla prima asta (100), comprendente le fasi di:

disporre (60) un primo gruppo di magneti (20) su un primo lato (101?) dell'asta di estensione (101) del pistone (10); e

disporre (61) un secondo gruppo di magneti (21) su un secondo lato (101?) dell'asta di estensione (101) del pistone (10), opposto al primo lato (101?);

in cui il movimento del pistone (10) ? supportato per mezzo delle forze magnetiche esercitate rispettivamente dal primo gruppo di magneti (20) e dal secondo gruppo di magneti (21).