BR112015028023B1

BR112015028023B1 - Disposição de bomba de embreagem magnética

Info

Publication number: BR112015028023B1
Application number: BR112015028023-4A
Authority: BR
Inventors: Patrick Drechsel; Markus Lay
Original assignee: KSB SE & Co. KGaA
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2022-03-15
Also published as: SG11201508902VA; AU2014264828B2; ZA201508072B; BR112015028023A2; KR102088479B1; JP2016518550A; DE102013208536A1; EP2994641B1; JP6423864B2; ES2642339T3; US9869316B2; RU2674296C2; KR20160006713A; AU2014264828A1; HUE034645T2; CN105408632B; MX2015015298A; CN105408632A; WO2014180711A1; MX364925B

Abstract

DISPOSIÇÃO DE BOMBA A presente invenção refere-se a uma disposição de bomba (1), mais particularmente uma disposição de bomba de embreagem magnética, que compreende uma câmara interna (11) formada por um revestimento de bomba (2) na disposição de bomba (1); um invólucro de contenção (10) que veda hermeticamente uma câmara envolvida (12) em relação à câmara interna (11) formada pelo revestimento de bomba (2); um eixo propulsor (13) que pode ser acionado em rotação ao redor de um eixo geométrico de rotação (A); um propulsor (16) montado em uma extremidade do eixo propulsor (13); um rotor interno (17) montado na outra extremidade do eixo propulsor (13); um motor de acionamento (9); um eixo de acionamento (20) que pode ser acionado em rotação ao redor do eixo geométrico de rotação (A) pelo motor de acionamento (9); e um rotor externo (22) que é montado no eixo de acionamento (20) e coopera com o rotor interno (17); em que o rotor externo (22) tem um cubo (23) e um primeiro elemento de suporte (28). De acordo com a invenção, o rotor externo (22) tem uma porção cilíndrica oca (25) entre o cubo (23) e o primeiro elemento de sustentação (28).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a uma disposição de bomba, em particular uma disposição de bomba de embreagem magnética, que tem um espaço interno formado por um revestimento de bomba da disposição de bomba, que tem uma lata de contenção que veda hermeticamente uma câmara envolvida pela dita lata de contenção em relação ao espaço interno formado pelo revestimento de bomba, que tem um eixo propulsor que pode ser acionado em rotação ao redor de um eixo geométrico de rotação, que tem um propulsor que é disposto em uma extremidade do eixo propulsor, que tem um rotor interno disposto sobre a outra extremidade do eixo propulsor, que tem um motor de acionamento, que tem um eixo de acionamento que pode ser acionado de forma giratória ao redor do eixo geométrico de rotação pelo motor de acionamento, e que tem um rotor externo que é disposto sobre o eixo de acionamento e que interage com o rotor interno, em que o rotor externo tem um cubo e um primeiro elemento de suporte.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Um arranjo de bomba é conhecido a partir do documento WO2005/017362A1.

[003] As disposições de bomba do dito tipo são amplamente usadas e podem ser encontradas em quase todos os setores da indústria. As máquinas do presente tipo também são usadas em ambientes explosivos. Para instalações de produção e transporte diferentes, em particular no setor químico, existem diretrizes particuladas relacionadas à proteção contra explosão. Nessas instalações, é feito uso, por um lado, de máquinas de trabalho, por exemplo, bombas ou turbinas, como dispositivos não elétricos, e por outro lado, de máquinas de potência, por exemplo, motores de acionamento, como dispositivos elétricos. Padrões de segurança provados existiram por um longo tempo para dispositivos elétricos. Os ditos padrões especificam as medidas estruturais que devem ser implantadas para que um dispositivo elétrico possa ser usado nos vários ambientes explosivos. Nas áreas em que a geração de uma atmosfera explosiva é possível, fontes de ignição, isto é, a geração de fagulhas como um resultado de atrito ou impacto, calor de atrito e carga elétrica, devem ser evitadas, e possíveis efeitos de uma explosão devem ser permitidos por meio de medidas estruturais e preventivas. Os motores de bloco protegidos contra explosão, em particular motores padrão do projeto similar a flange, somente permitem uma determinada introdução de calor no motor nas interfaces, em particular flange e eixo, de modo que as temperaturas admissíveis máximas do motor não sejam excedidas.

[004] Recentemente se tornou conhecido, no caso de disposições de bomba de embreagem magnética, que a introdução principal de calor no motor de acionamento acontece através do eixo de acionamento do mesmo, conforme o suporte de ímã externo da embreagem magnética é exposto tanto à temperatura do meio quanto ao aumento de temperatura resultante das perdas de corrente de Foucault. A dissipação de calor insatisfatória do suporte de ímã externo devido ao revestimento de bomba aquecido da mesma forma tem o efeito de que a energia de calor é introduzida de forma predominante diretamente no eixo de acionamento.

[005] No documento DE 298 14 113 U1, o dito problema é contornado em virtude do rotor externo, chamado de acionador, e o motor de acionamento sendo conectados em termos de acionamento por meio de um meio de acionamento composto de um material com condutividade térmica baixa. Uma desvantagem aqui é a realização dispendiosa com um rotor externo interposto. Isso acontece porque, apesar do requisito por componentes adicionais, não somente o mancal de rolamento de motor, mas também os mancais de esfera com ranhura profunda que servem para a montagem do rotor externo precisam de manutenção. Ademais, a função de barreira de calor somente existe na interface para o ponto do eixo de motor. Entretanto, visto que o valor é introduzido diretamente no anel interno dos mancais de esfera com ranhura profunda, a expansão do anel interno e então reforço do mancal ocorrem, resultando consequentemente em uma redução na vida útil. No caso de uma realização que age com refrigerante, o rotor externo funciona no refrigerante, dando origem a perdas de atrito consideráveis, o que reduz consideravelmente a eficácia da bomba.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[006] É um objetivo da invenção fornecer uma disposição de bomba que, no caso de uma temperatura maior do meio a ser entregue, enquanto mantém simultaneamente a proteção contra explosão do motor de acionamento, permite uma redução no espaço estrutural radial e axial e uma simplificação do processo de montagem.

[007] O objetivo sobre o qual a invenção é baseada é alcançado pelo fato de que o rotor externo tem uma seção cilíndrica oca entre o cubo e o primeiro elemento de suporte.

[008] Em virtude do fato de que o cubo é disposto não diretamente sobre o primeiro elemento de suporte, mas é conectado por meio da seção cilíndrica oca ao eixo de acionamento, a introdução de calor a partir do suporte de ímã externo no eixo de acionamento, e então no motor de acionamento, é reduzida.

[009] Em um aprimoramento da invenção, a seção cilíndrica oca e o cubo são de forma de parede fina em relação ao primeiro elemento de suporte. Cada um dentre a seção cilíndrica oca e o tem uma parede com uma determinada espessura de parede, em que a espessura de parede da parede da seção cilíndrica oca e a espessura de parede da parede do cubo são menores do que o raio do eixo de acionamento, e são selecionadas de modo que, em todas as situações, a resistência à fadiga de torção e a deformação confiável sejam garantidas. Isso leva a uma redução adicional da introdução de calor a partir do suporte de ímã externo para o interior do eixo de acionamento do motor de acionamento.

[010] Um aprimoramento vantajoso que fornece a fixação axial do suporte de ímã externo ao eixo de acionamento é concretizado por meio de um elemento de fixação.

[011] No presente contexto, idealmente, o elemento de fixação tem uma primeira rosca externa em uma extremidade e tem uma segunda rosca externa na extremidade situada oposta à primeira rosca externa, em que, entre a primeira rosca externa e a segunda rosca externa, está situada uma seção espaçadora, cujo diâmetro externo é maior do que o diâmetro externo da primeira rosca externa e da segunda rosca externa.

[012] O que se provou ser particularmente vantajoso é um aprimoramento em que a seção espaçadora tem, no lado próximo à primeira rosca externa, um colar de diâmetro externo maior, através do qual o elemento de fixação pode ser posicionado axialmente de forma exata e preso de forma não complicada.

[013] Alternativamente, a seção espaçadora pode afunilar conicamente no lado próximo à primeira rosca externa.

[014] É conveniente desde que, no cubo, seja formado um furo rosqueado radial no interior do qual um elemento de parafuso é aparafusado. Portanto, quando a disposição de bomba está em uma paralisação, o cubo fica em contiguidade com o eixo de acionamento no ponto que fica em contiguidade com o cubo durante a operação. Um nível alto de precisão de execução real é alcançado desta forma.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[015] As realizações exemplificativas da invenção são ilustradas nos desenhos e serão descritas em maiores detalhes abaixo. Nos desenhos: A Figura 1 mostra a seção longitudinal através de uma disposição de bomba de embreagem magnética que tem um rotor externo de acordo com a invenção, A Figura 2 mostra um rotor externo correspondente à Figura 1 em uma ilustração ampliada, e A Figura 3 mostra uma seção ao longo da linha III-III da Figura 2.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[016] A Figura 1 mostra uma disposição de bomba 1 na forma de uma disposição de bomba de embreagem magnética que tem uma parte de bomba e que tem uma parte elétrica. A parte de bomba da disposição de bomba 1 tem um revestimento de bomba de múltiplas partes 2 de uma bomba centrífuga, cujo revestimento de bomba compreende um revestimento hidráulico 3 projetado como um revestimento helicoidal, uma cobertura de revestimento 4, um envoltório de suporte de mancal 5 e um elemento de conexão 6.

[017] O revestimento hidráulico 3 tem uma abertura de entrada 7 para a admissão de um meio de entrega e tem uma abertura de saída 8 para descarga do meio de entrega. A cobertura de revestimento 4 é disposta sobre aquele lado do revestimento hidráulico 3 que está situado oposto à abertura de entrada 7. O envoltório de suporte de mancal 5 é fixado àquele lado da cobertura de revestimento 4 que é desviado do revestimento hidráulico 3. O elemento de conexão 6 é montado sobre aquele lado do envoltório de suporte de mancal 5 que está situado oposto à cobertura de revestimento 4. Um motor de acionamento 9, que forma a parte elétrica, é disposto no elemento de conexão 6 no lado situado oposto ao envoltório de suporte de mancal 5.

[018] A lata de contenção 10 é presa àquele lado da cobertura de revestimento 4 que é desviado do revestimento hidráulico 3, e a dita lata de contenção se estende pelo menos parcialmente através de um espaço interno 11 delimitado pelo revestimento de bomba 2, em particular pela cobertura de revestimento 4, pelo envoltório de suporte de mancal 5 e pelo elemento de conexão 6. A lata de contenção 10 veda hermeticamente uma câmara 12, que é envolvida pela dita lata de contenção, em relação ao espaço interno 11.

[019] Um eixo propulsor 13 que é giratório ao redor de um eixo geométrico de rotação A se estende a partir de uma câmara de fluxo 14, que é delimitada pelo revestimento hidráulico 3 e pela cobertura de revestimento 4, no interior da câmara 12 através de uma abertura 15 fornecida na cobertura de revestimento 4.

[020] Um propulsor 16 é preso a uma extremidade de eixo, situada dentro da câmara de fluxo 14, do eixo propulsor 13, e um rotor interno 17 disposto dentro da câmara 12 é disposto sobre uma extremidade de eixo oposta, que tem duas seções de eixo 13a, 13b com diâmetros crescentes em cada caso. O rotor interno 17 é equipado com múltiplos ímãs 18 que são dispostos naquele lado do rotor interno 17 que está voltado para a lata de contenção 10.

[021] Entre o propulsor 16 e o rotor interno 17 é disposta uma disposição de mancal 19 que é conectada de forma operacional ao eixo propulsor 13, que pode ser acionado em rotação ao redor do eixo geométrico de rotação A.

[022] O motor de acionamento 9 compreende um eixo de acionamento 20. O eixo de acionamento 20, que pode ser acionado em rotação ao redor do eixo geométrico de rotação A, é disposto de forma substancialmente coaxial em relação ao eixo propulsor 13. O eixo de acionamento 20 se estende para o interior do elemento de conexão 6 e possivelmente pelo menos parcialmente no interior do envoltório de suporte de mancal 5. Na extremidade livre do eixo de acionamento 20 é disposto um rotor externo 22, que sustenta múltiplos ímãs 21. Os ímãs 21 são dispostos naquele lado do rotor externo 22 que está voltado para a lata de contenção 10. O rotor externo 22 se estende pelo menos parcialmente sobre a lata de contenção 10 e interage com o rotor interno 17 de modo que o rotor externo giratório 22, por meio das forças magnéticas, ajuste o rotor interno 17 e, portanto, da mesma forma o eixo propulsor 13 e o propulsor 16 em rotação.

[023] O rotor externo 22, que é ilustrado em uma escala ampliada na Figura 2, compreende um cubo 23 com uma superfície de invólucro externo 24, e uma seção cilíndrica oca 25 formada naquele lado do cubo 23 que está voltado na direção oposta ao motor de acionamento 9, cuja seção cilíndrica oca tem uma célula 27 delimitada por uma parede 26. O rotor externo 22, além disso, compreende um primeiro elemento de suporte similar a flange 28, que é formado ou disposto sobre aquele lado da seção cilíndrica oca 25 que está voltado para a lata de contenção 10, e um segundo elemento de suporte cilíndrico oco 29, que é formado ou disposto sobre o primeiro elemento de suporte 28 e que circunda pelo menos parcialmente a lata de contenção 10 e sobre o qual os ímãs 21 são dispostos. O primeiro e o segundo elementos de suporte 28, 29 são ilustrados como duas partes interconectáveis, embora possam ser produzidos como uma parte.

[024] A seção cilíndrica oca 25 tem uma parede 25a com uma espessura de parede S1, e o cubo 23 tem uma parede 23a com uma espessura de parede S2. A seção cilíndrica oca 25 e o cubo 23 são de forma com parede fina em relação ao primeiro elemento de suporte 28. As espessuras de parede S1, S2 são muito menores do que a espessura d1 do primeiro elemento de suporte 28. A espessura de parede S1 da parede 25a da seção cilíndrica oca 25 e a espessura de parede S2 da parede 23a do cubo 23 são selecionadas de modo que, em todas as situações, a resistência à fadiga de torção e a deformação confiável sejam garantidas. As espessuras de parede S1, S2 são, além disso, menores do que o raio r do eixo de acionamento 20. A espessura de parede S1 da parede 25a é, de preferência, menor do que a espessura de parede S2 da parede 23a.

[025] Um furo de passagem 30 se estende através do cubo 23 para o interior da célula 27 da seção cilíndrica oca 25 disposta entre o cubo 23 e o primeiro elemento de suporte 28, sendo que o dito furo de passagem forma uma superfície interna de cubo 31. Uma ranhura axial 32 que se estende em paralelo ao eixo geométrico de rotação A é fornecida na superfície interna de cubo 31. No eixo de acionamento 20 é formada uma ranhura de chaveta 33 que é orientada para a ranhura axial 32 e no interior da qual uma chaveta 34 é inserida para a transmissão do torque de motor para o cubo 23 do rotor externo 22. A fixação axial do rotor externo 22 ao eixo de acionamento 20 é concretizada por meio de um elemento de fixação 35.

[026] O elemento de fixação 35 tem, em uma extremidade, uma primeira rosca externa 37, que pode ser aparafusada em um furo rosqueado 36 formado sobre o lado de face do eixo de acionamento 20 com a finalidade de ser coaxial com o eixo geométrico de rotação A, e, na extremidade situada oposta à primeira rosca externa 37, uma segunda rosca externa 38. Entre a primeira rosca externa 37 e a segunda rosca externa 38 é formada uma seção espaçadora 39, cujo diâmetro externo é maior do que o diâmetro externo da primeira rosca externa 37 e da segunda rosca externa 38.

[027] O elemento de fixação 35 é aparafusado por meio da primeira rosca externa 37 no interior do furo rosqueado 36 até que a seção espaçadora 39 fique em contiguidade com o lado de face do eixo de acionamento 20. Na realização mostrada nas Figuras 1 e 2, a seção espaçadora 39 tem, no lado próximo à primeira rosca externa 37, um colar 40 de maior diâmetro externo, cujo colar encosta no eixo de acionamento 20. O colar 40 é, de preferência, de forma hexagonal, ou tem pelo menos duas faces da plana. Alternativamente, a seção espaçadora 39 pode afunilar conicamente no lado próximo à primeira rosca externa 37 e ficar em contiguidade com a região de entrada cônica do furo rosqueado 36.

[028] A segunda rosca externa 38 se estende através de uma abertura 41 na parede 26, em que a seção espaçadora 39 do elemento de fixação 35 está em contiguidade com a parede 26. A fixação axial do rotor externo 22 ao eixo de acionamento 20 é concretizada por meio de uma porca rosqueada 42 aparafusada na segunda rosca externa 38. Desta forma, o rotor externo 22 pode ser posicionado axialmente de forma exata e preso de forma simples. Além disso, um furo de passagem 43 se estende a partir de um lado de face do elemento de fixação 35 para o outro a fim de minimizar o material que transmite o calor do rotor externo 22 para o eixo de acionamento 20. Alternativamente, ao invés do furo de passagem 43, um furo cego pode ser fornecido, o qual se estende a partir da face próxima à primeira rosca externa 37 tão longe quanto um ponto próximo a ou na seção espaçadora 39, ou a partir do lado de face próximo à segunda rosca externa 38 tão longe quanto o colar 40 ou além.

[029] A Figura 3 mostra que, no cubo 23, é formado um furo rosqueado radial 44 no qual um elemento de parafuso 45, em particular um parafuso de fixação, é aparafusado. Aquela extremidade do elemento de parafuso 45 que está voltada para o eixo de acionamento 20 é, de preferência, de forma frustocônica. O furo rosqueado 44 é sempre disposto em um ângulo α de aproximadamente 35° a aproximadamente 55°, e de preferência em um ângulo α de 40° a 50°, e de preferência em um ângulo α de aproximadamente 45°, em relação à ranhura axial 32 na direção de rotação do eixo de acionamento acionado 20, indicado aqui pela seta M. Se necessário, furos rosqueados adicionais 44 (não ilustrados) são fornecidos no cubo 23 ao longo de sua extensão axial. LISTA DE DESIGNAÇÕES DE REFERÊNCIA 1 Disposição de bomba 2 Revestimento de bomba 3 Revestimento hidráulico 4 Cobertura de revestimento 5 Envoltório de suporte de mancal 6 Elemento de conexão 7 Abertura de entrada 8 Abertura de saída 9 Motor de acionamento 10 Lata de contenção 11 Espaço interno 12 Câmara 13 Eixo propulsor 13a Seção de eixo 13b Seção de eixo 14 Câmara de fluxo 15 Abertura 16 Propulsor 17 Rotor interno 18 Ímã 19 Disposição de mancal 20 Eixo de acionamento 21 Ímã 22 Rotor externo 23 Cubo 23a Parede 24 Superfície de invólucro externo 25 Seção cilíndrica oca 25a Parede 26 Parede 27 Célula 28 Primeiro elemento de suporte 29 Segundo elemento de suporte 30 Furo de passagem 31 Superfície interna de cubo 32 Ranhura axial 33 Ranhura de chaveta 34 Chaveta 35 Elemento de fixação 36 Furo rosqueado 37 Primeira rosca externa 38 Segunda rosca externa 39 Seção de espaçador 40 Colar 41 Abertura 42 Porca rosqueada 43 Furo de passagem 44 Furo rosqueado 45 Elemento de parafuso A Eixo geométrico de rotação S1 Espessura de parede de seção cilíndrica oca S2 Espessura de parede de cubo r Raio de eixo de acionamento

Claims

1. DISPOSIÇÃO DE BOMBA DE EMBREAGEM MAGNÉTICA (1), que tem um espaço interno (11) formado por um revestimento de bomba (2) da disposição de bomba de embreagem magnética (1), uma lata de contenção (10) que veda hermeticamente uma câmara (12) que é envolvida pela lata de contenção (10), em relação ao espaço interno (11) formado pelo revestimento de bomba (2), um eixo propulsor (13) que pode ser acionado em rotação ao redor de um eixo geométrico de rotação (A), um propulsor (16) que é disposto em uma extremidade do eixo propulsor (13), um rotor interno (17) disposto sobre a outra extremidade do eixo propulsor (13), um motor de acionamento (9), um eixo de acionamento (20) que pode ser acionado de forma giratória ao redor do eixo geométrico de rotação (A) pelo motor de acionamento (9), e um rotor externo (22) que interage com o rotor interno (17) e é disposto sobre o eixo de acionamento (20) e, o rotor externo (22) tem um cubo (23) e um primeiro elemento de suporte (28), o rotor externo (22) tem uma seção cilíndrica oca (25) entre o cubo (23) e o primeiro elemento de suporte (28), e a fixação axial do rotor externo (22) ao eixo de acionamento (20) sendo concretizada por meio de um elemento de fixação (35), caracterizada pelo elemento de fixação (35) compreender uma primeira rosca externa (37) em uma extremidade e tem uma segunda rosca externa (38) na extremidade situada oposta à primeira rosca externa (37), uma seção espaçadora (39) situada entre a primeira rosca externa (37) e a segunda rosca externa (38), cujo diâmetro externo é maior do que o diâmetro externo da primeira rosca externa (37) e da segunda rosca externa (38).

2. DISPOSIÇÃO DE BOMBA (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela seção cilíndrica oca (25) e o cubo (23) serem de forma de parede fina em relação ao primeiro elemento de suporte (28).

3. DISPOSIÇÃO DE BOMBA (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada pela seção espaçadora (39) ter, no lado próximo à primeira rosca externa (37), um colar (40) de maior diâmetro externo.

4. DISPOSIÇÃO DE BOMBA (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pela seção espaçadora (39) se afunilar conicamente no lado próximo à primeira rosca externa (37).

5. DISPOSIÇÃO DE BOMBA (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por, no cubo (23), ser formado um furo rosqueado radial (44) no qual um elemento de parafuso (45) é aparafusado.