BR112016019769B1

BR112016019769B1 - Bomba e método de transferência de fluido de um primeiro orifício para um segundo orifício de uma bomba incluindo um invólucro de bomba

Info

Publication number: BR112016019769B1
Application number: BR112016019769-0A
Authority: BR
Inventors: Thomas Afshari
Original assignee: Project Phoenix, LLC
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2022-11-16
Also published as: CA2940679C; EP3879107A1; EP3111092B1; EP3111092A1; IL247455B; CN206206150U; IL285741B2; IL285741A; US9920755B2; US20160138588A1; IL247455A0; IL285741B1; JP2017506721A; MX2016011024A; SG11201607066SA; US20220220959A1; JP2021021398A; WO2015131196A1; RU2016138361A; CN208487010U

Abstract

BOMBA INTEGRADA COM DOIS IMPULSIONADORES PRINCIPAIS INDEPENDENTEMENTE ACIONADOS. Uma bomba tendo pelo menos dois acionadores de fluido e um método de distribuição de fluido de uma admissão da bomba para uma descarga da bomba usando os pelo menos dois acionadores de fluido. Cada um dos acionadores de fluido inclui um impulsionador principal e um membro de deslocamento de fluido. O impulsionador principal+ aciona o membro de deslocamento de fluido para transferir fluido. Os acionadores de fluido são independentemente operados. Contudo, os acionadores de fluido são operados tal que o contato entre os acionadores de fluido é sincronizado. Isto é, a operação dos acionadores de fluido é sincronizada tal que o membro de deslocamento de fluido em cada acionador de fluido faz contato com outro membro de deslocamento de fluido. O contato pode incluir pelo menos um ponto de contato, linha de contato, ou área de contato.

Description

Prioridade

[0001] O presente pedido reivindica prioridade aos Pedidos de Patente Provisório dos Estados Unidos Nos. 61/946.374; 61/946.384; 61/946.395; 61/946.405; 61/946.422; e 61/946.433, depositados em 28 de fevereiro de 2015, que são aqui incorporados por referência em sua totalidade.

Campo Técnico

[0002] A presente invenção se relaciona geralmente a bombas e metodologias de bombeio da mesma, e, mais particularmente, a bombas usando dois acionadores de fluido cada integrado com um impulsionador principal independentemente acionado.

Antecedentes da Invenção

[0003] As bombas que bombeiam um fluido podem se apresentarem em uma variedade de configurações. Por exemplo, bombas de engrenagem são bombas de deslocamento positivo (ou de deslocamento fixo), isto é, elas bombeiam uma quantidade constante de fluido por cada rotação, e elas são particularmente adequadas para bombear fluidos de alta viscosidade, tal como óleo bruto. As bombas de engrenagem tipicamente compreendem um invólucro (ou alojamento) tendo uma cavidade em que um par de engrenagens é disposto, um do qual é conhecido como uma engrenagem de acionamento, que é acionada por um eixo de acionamento fixado a um acionador externo, tal como um motor ou um motor elétrico, e o outro do qual é conhecido como uma engrenagem acionada (ou engrenagem inativa), que enreda com a engrenagem de acionamento. Bombas de engrenagem, em que uma engrenagem é externamente dentada, e a outra engrenagem é internamente dentada, são referidas como bombas de engrenagem interna. Qualquer engrenagem internamente ou externamente dentada é o acionamento ou engrenagem de acionamento. Tipicamente, os eixos de rotação das engrenagens na bomba de engrenagem interna são afastados, e a engrenagem externamente dentada é ode diâmetro menor do que a engrenagem internamente dentada. Alternativamente, bombas de engrenagem, em que ambas engrenagens são externamente dentadas, são referidas como bombas de engrenagem externa. As bombas de engrenagem externa usam tipicamente engrenagens de impulso, engrenagens helicoidais, ou engrenagens de espinha, dependendo da aplicação pretendida. As bombas de engrenagem externa da técnica relacionada são equipadas com uma engrenagem de acionamento e uma engrenagem acionada. Quando a engrenagem de acionamento fixada a um rotor é rotativamente acionada por um motor, ou por um motor elétrico, a engrenagem de acionamento se enreda com e gira a engrenagem acionada. Este movimento rotativo das engrenagens de acionamento e acionadas conduz fluido a partir da admissão da bomba para a descarga da bomba. Nas bombas da técnica relacionada acima, o acionador de fluido consiste do motor ou motor elétrico, e o par de engrenagens.

[0004] Contudo, à medida que os dentes de engrenagem dos acionadores de fluido intertravam entre si de modo a acionar a engrenagem a girar a engrenagem acionada, os dentes de engrenagem se trituram entre si, e problemas de contaminação podem ocorre no sistema, se ele está em um sistema de fluido aberto ou fechado, devido a materiais cisalhados a partir da trituração das engrenagens e/ou contaminação de outras fontes. Estes materiais cisalhados são conhecidos por serem prejudiciais a funcionalidade do sistema, por exemplo, um sistema hidráulico, em que a bomba de engrenagem opera. Os materiais cisalhados podem ser dispersos no fluido, se deslocam através do sistema, e danificam os componentes operativos cruciais, tais como anéis em O e mancais. Acredita-se que uma maioria de bombas falha devido a problemas contaminação, por exemplo, os sistemas hidráulicos. Se a engrenagem de acionamento ou o eixo de acionamento falham devido a um problema de contaminação, o sistema total, por exemplo, o sistema hidráulico total, pode falhar. Desse modo, configurações de bomba de engrenagem acionada por acionador conhecidas, que funcionam para bombear fluido conforme discutido acima, têm problemas indesejáveis devido a problemas de contaminação.

[0005] Adicionalmente, limitação e desvantagens de abordagens convencionais, tradicionais, e propostas tornar-se-ão aparentes a um técnico na área através de comparação de tais abordagens com concretizações da presente invenção conforme colocada no restante da presente descrição com referência aos desenhos.

Sumário da Invenção

[0006] As concretizações exemplares da invenção são direcionadas a uma bomba tendo pelo menos dois acionadores de fluido e um método de distribuição de fluido de uma admissão da bomba a uma descarga da bomba usando os pelo menos dois acionadores de fluido. Cada um do acionador de fluido inclui um impulsionador principal e um membro de deslocamento de fluido. O impulsionador principal aciona o membro de deslocamento de fluido e pode ser, por exemplo, um motor elétrico, um motor hidráulico, outro motor acionado por fluido, um motor de combustão interna, um motor a gás, ou outro tipo de motor, ou outro dispositivo similar que pode acionar um membro de deslocamento de fluido. Os membros de deslocamento de fluido transferem fluido quando acionados pelos impulsionadores principais. Os membros de deslocamento de fluido são independentemente acionados e, desse modo, têm uma configuração acionada por acionador. A configuração acionada por acionador elimina ou reduz os problemas de contaminação de configurações acionadas por acionador conhecidas.

[0007] O membro de deslocamento de fluido pode operar em combinação com um elemento fixo, por exemplo, parede de bomba, crescente, ou outro componente similar, e/ou um elemento de movimento, tal como, por exemplo, outro membro de deslocamento de fluido quando da transferência de fluido. O membro de deslocamento de fluido pode ser, por exemplo, uma engrenagem interna ou externa com dentes de engrenagem, um cubo (por exemplo, um disco, cilindro, ou outro componente similar) com projeções (por exemplo, impactos, extensões, bojos, protrusões, outras estruturas similares, ou combinações destes), um cubo (por exemplo, um disco, cilindro, ou outro componente similar) com entalhes (por exemplo, cavidades, depressões, vazios, ou estruturas similares), um corpo de engrenagem com lóbulos, ou outras estruturas similares que podem deslocar fluido quando acionadas. A configuração dos acionadores de fluido na bomba não necessita ser idêntica. Por exemplo, um acionador de fluido pode ser configurado como acionador de fluido tipo engrenagem externa, e outro acionador de fluido pode ser configurado como um acionador de fluido tipo engrenagem interna. Os acionadores de fluido são independentemente operados, por exemplo, um motor elétrico, um motor hidráulico, ou outro motor acionado por fluido, um motor de combustão interna, um motor a gás, ou outro tipo de motor, ou outro dispositivo similar que pode independentemente operar seu membro de deslocamento de fluido. Contudo, os acionadores de fluido são operados tal que o contato entre os acionadores de fluido é sincronizado, por exemplo, de modo a bombear o fluido e/ou vedar uma trajetória de fluxo reversa. Isto é, a operação dos acionadores de fluido é sincronizada tal que o membro de deslocamento de fluido em cada acionador de fluido faz contato com outro membro de deslocamento de fluido. O contato pode incluir pelo menos um ponto de contato, linha de contato, ou área de contato.

[0008] Em algumas concretizações exemplares do acionador de fluido, o acionador de fluido pode incluir motor com um estator e rotor. O estator pode ser fixadamente fixado a um eixo de suporte, e o rotor pode circundar o estator. O acionador de fluido pode também incluir uma engrenagem tendo uma pluralidade de dentes de engrenagem que se projetam radialmente para fora a partir do rotor e suportados pelo rotor. Em algumas concretizações, um membro de suporte pode ser disposto entre o rotor e a engrenagem para suportar a engrenagem.

[0009] Em concretizações exemplares, bombas e métodos de bombeio proporcionam um desenho compacto de uma bomba. Em uma concretização exemplar, uma bomba inclui um par de acionadores de fluido. Em cada um do par de acionadores de fluido, um membro de deslocamento de fluido é integrado com um impulsionador principal. Cada um do par de acionadores de fluido é rotativamente acionado independentemente entre si. Em algumas concretizações exemplares, por exemplo, bombas tipo engrenagem externa, os membros de deslocamento de fluido dos acionadores de fluido são girados em direções opostas. Em outras concretizações exemplares, por exemplo, bombas tipo engrenagem interna, os membros de deslocamento de fluido dos acionadores de fluido são girados na mesma direção. Em qualquer esquema de rotação, as rotações são sincronizadas para proporcionar contato entre os acionadores de fluido. Em algumas concretizações, o contato de sincronização inclui acionar rotativamente um do par de acionadores de fluido a uma taxa maior do que o outro, de modo que uma superfície de um acionador de fluido contata uma superfície de outro acionador de fluido.

[0010] Em outra concretização exemplar, uma bomba inclui um invólucro que define um volume interior. O invólucro inclui um primeiro orifício em comunicação de fluido com o volume interior, e um segundo orifício em comunicação de fluido com o volume interior. Um primeiro membro de deslocamento de fluido de um primeiro acionador de fluido é disposto dentro do volume interior. Um segundo membro de deslocamento de fluido de um segundo acionador de fluido é também disposto dentro do volume interior. O segundo membro de deslocamento de fluido é disposto tal que o segundo membro de deslocamento de fluido contata o primeiro membro de deslocamento. Um primeiro motor gira o primeiro membro de deslocamento de fluido em uma primeira direção para transferir o fluido a partir do primeiro orifício para o segundo orifício ao longo de uma primeira trajetória de fluxo. Um segundo motor gira o segundo membro de deslocamento de fluido, independentemente do primeiro motor, em uma segunda direção para transferir o fluido a partir do primeiro orifício para o segundo orifício ao longo de uma segunda trajetória de fluxo. O contato entre o primeiro membro de deslocamento e o segundo membro de deslocamento é sincronizado por sincronização da rotação dos primeiro e segundo motores. Em algumas concretizações, o primeiro motor e segundo motor são girados em revoluções diferentes por minuto (rpm). Em algumas concretizações, o contato sincronizado veda uma trajetória de fluxo reversa (ou uma trajetória de fluxo traseira) entre a descarga e admissão da bomba. Em algumas concretizações, o contato sincronizado pode ser entre uma superfície de pelo menos uma projeção (impacto, extensão, bojo, protrusão, outra estrutura similar, ou combinações destes) no primeiro membro de deslocamento de fluido e uma superfície de pelo menos uma projeção (impacto, extensão, bojo, protrusão, outra estrutura similar, ou combinações destes), ou um entalhamento (cavidade, depressão, vazio, ou outra estrutura similar) no segundo membro de deslocamento de fluido. Em algumas concretizações, o contato sincronizado auxilia no bombeio de fluido a partir da admissão para a descarga da bomba. Em algumas concretizações, o contato sincronizado ambos veda uma trajetória de fluxo reversa (ou trajetória de fluxo traseira), e auxilia no bombeio do fluido. Em algumas concretizações, a primeira direção e a segunda direção são as mesmas. Em outras concretizações, a primeira direção é oposta à segunda direção. Em algumas concretizações, pelo menos uma porção da primeira trajetória de fluxo e a segunda trajetória de fluxo são as mesmas. Em outras concretizações, pelo menos uma porção da primeira trajetória de fluxo e da segunda trajetória de fluxo são diferentes.

[0011] Em outra concretização exemplar, uma bomba inclui um invólucro que define um volume interior, o invólucro incluindo um primeiro orifício em comunicação de fluido com o volume interior, e um segundo orifício em comunicação de fluido com o volume interior. A bomba também inclui um primeiro acionador de fluido com o primeiro acionador de fluido incluindo um primeiro membro de deslocamento de fluido disposto dentro do volume interior, e tendo uma pluralidade de primeiras projeções (ou pelo menos uma primeira projeção), e um primeiro impulsionador principal para girar o primeiro membro de deslocamento de fluido sobre uma primeira linha de centro axial do primeiro membro de deslocamento de fluido em uma primeira direção para transferir um fluido a partir do primeiro orifício para o segundo orifício ao longo de uma primeira trajetória de fluxo. Em algumas concretizações, o primeiro membro de deslocamento de fluido inclui uma pluralidade de primeiros entalhes (ou pelo menos um primeiro entalhamento). A bomba também inclui um segundo acionador de fluido com o segundo acionador de fluido incluindo um segundo membro de deslocamento de fluido disposto dentro do volume interior. O segundo membro de deslocamento de fluido tem pelo menos uma de uma pluralidade de segundas projeções (ou pelo menos uma segunda projeção), e uma pluralidade de segundos entalhes (ou pelo menos um segundo entalhamento), a segunda engrenagem é disposta tal que uma primeira superfície de pelo menos uma da pluralidade de primeiras projeções (ou a pelo menos uma primeira projeção) se alinha com uma segunda superfície de pelo menos uma da pluralidade de segundas projeções (ou a pelo menos uma segunda projeção), ou uma terceira superfície de pelo menos um da pluralidade de segundos entalhes (ou o pelo menos um segundo entalhamento). A bomba também inclui um segundo impulsionador principal para girar o segundo membro de deslocamento de fluido, independentemente do primeiro impulsionador principal, sobre uma segunda linha de centro axial da segunda engrenagem em uma segunda direção para contatar a primeira superfície com a correspondente segunda superfície ou terceira superfície, e para transferir o fluido a partir do primeiro orifício para o segundo orifício ao longo de uma segunda trajetória de fluxo.

[0012] Em outra concretização exemplar, uma bomba inclui um invólucro definindo um volume interior. O invólucro inclui um primeiro orifício em comunicação de fluido com o volume interior, e um segundo orifício em comunicação de fluido com o volume interior. Uma primeira engrenagem é disposta dentro do volume interior com a primeira engrenagem tendo uma pluralidade de primeiros dentes de engrenagem. Uma segunda engrenagem é também disposta dentro do volume interior com a segunda engrenagem tendo uma pluralidade de segundos dentes de engrenagem. A segunda engrenagem é disposta tal que uma superfície de pelo menos um dente da pluralidade de segundos dentes de engrenagem contata com uma superfície de pelo menos um dente da pluralidade de primeiros dentes de engrenagem. Um primeiro motor gira a primeira engrenagem sobre uma primeira linha de centro axial da primeira engrenagem. A primeira engrenagem é girada em uma primeira direção para transferir o fluido a partir do primeiro orifício para o segundo orifício ao longo de uma primeira trajetória de fluxo. Um segundo motor gira a segunda engrenagem, independentemente do primeiro motor, sobre uma segunda linha de centro axial da segunda engrenagem em uma segunda direção para transferir o fluido a partir do primeiro orifício para o segundo orifício ao longo de uma segunda trajetória de fluxo. O contato entre a superfície de pelo menos um dente da pluralidade de primeiros dentes de engrenagem e a superfície de pelo menos um dente da pluralidade de segundos dentes de engrenagem é sincronizado por sincronização da rotação dos primeiro e segundo motores. Em algumas concretizações, o primeiro motor e segundo motor são girados em rpms diferentes. Em algumas concretizações, a segunda direção é oposta à primeira direção, e o contato sincronizado veda uma trajetória de fluxo reversa entre a admissão e descarga da bomba. Em algumas concretizações, a segunda direção é a mesma conforme a primeira direção, e o contato sincroniza pelo menos uma das vedações de uma trajetória de fluxo reversa entre a admissão e descarga da bomba, e auxilia no bombeio do fluido.

[0013] Outra concretização exemplar direcionada a um método de distribuição de fluido de uma admissão para uma descarga de uma bomba tendo um invólucro para definir um volume interior no mesmo, e um primeiro acionador de fluido e um segundo acionador de fluido. O método inclui acionar rotativamente o primeiro acionador de fluido em uma primeira direção e, simultaneamente acionar rotativamente o segundo acionador de fluido independentemente do primeiro acionador de fluido em uma segunda direção. Em algumas concretizações, o método também inclui contato de sincronização entre o primeiro acionador de fluido e o segundo acionador de fluido.

[0014] Outra concretização exemplar é direcionada a um método de distribuição de fluido de uma admissão a uma descarga de uma bomba tendo um invólucro para definir um volume interior no mesmo, e um primeiro membro de deslocamento de fluido e um segundo membro de deslocamento de fluido. O método inclui girar o primeiro membro de deslocamento de fluido e girar o segundo membro de deslocamento de fluido. O método também inclui contato de sincronização entre o primeiro membro de deslocamento de fluido e o segundo membro de deslocamento de fluido. Em algumas concretizações, os primeiro e segundo membros de deslocamento de fluido são girados na mesma direção e, em outras concretizações, os primeiro e segundo membros de deslocamento de fluido são girados em direções opostas.

[0015] Outra concretização exemplar é direcionada a um método de transferência de fluido de um primeiro orifício para um segundo orifício de uma bomba incluindo um invólucro de bomba que define um volume interior no mesmo, a bomba adicionalmente incluindo um primeiro impulsionador principal, um segundo impulsionador principal, um primeiro membro de deslocamento de fluido tendo uma pluralidade de primeiras projeções (ou pelo menos uma primeira projeção), e um segundo membro de deslocamento de fluido tendo pelo menos uma de uma pluralidade de segundas projeções (ou pelo menos uma segunda projeção), e uma pluralidade de segundos entalhes (ou pelo menos um segundo entalhamento). Em algumas concretizações, o primeiro membro de deslocamento de fluido pode ter uma pluralidade de primeiros entalhes (ou pelo menos um primeiro entalhamento). O método inclui girar o primeiro impulsionador principal para girar o primeiro membro de deslocamento de fluido em uma primeira direção para transferir um fluido a partir do primeiro orifício para o segundo orifício ao longo de uma primeira trajetória de fluxo, e girar o segundo impulsionador principal, independentemente do primeiro impulsionador principal, para girar o segundo membro de deslocamento de fluido em uma segunda direção para transferir o fluido a partir do primeiro orifício para o segundo orifício ao longo de uma segunda trajetória de fluxo. O método também inclui sincronizar uma velocidade do segundo membro de deslocamento de fluido para estar em uma faixa de 99 porcento a 100 porcento de uma velocidade do primeiro membro de deslocamento de fluido, e sincronizar contato entre o primeiro membro de deslocamento e o segundo membro de deslocamento, tal que uma superfície de pelo menos uma da pluralidade de primeiras projeções (ou pelo menos uma primeira projeção) contata uma superfície de pelo menos uma da pluralidade de segundas projeções (ou pelo menos uma segunda projeção), ou uma superfície de pelo menos um da pluralidade de entalhes (ou pelo menos um segundo entalhamento). Em algumas concretizações, a segunda direção é oposta à primeira direção, e o contato sincronizado veda uma trajetória de fluxo reversa entre a admissão e descarga da bomba. Em algumas concretizações, a segunda direção é a mesma como a primeira direção e o contato sincroniza pelo menos uma das vedações de uma trajetória de fluxo reversa entre a admissão e descarga da bomba, e auxilia no bombeio do fluido.

[0016] Outra concretização exemplar é direcionada a um método de transferência de um fluido de um primeiro orifício a um segundo orifício de uma bomba que inclui um invólucro de bomba, que define um volume interior. A bomba adicionalmente inclui um primeiro motor, um segundo motor, uma primeira engrenagem tendo uma pluralidade de primeiros dentes de engrenagem, e uma segunda engrenagem tendo uma pluralidade de segundos dentes de engrenagem. O método inclui girar o primeiro motor para girar a primeira engrenagem sobre uma primeira linha de centro axial da primeira engrenagem em uma primeira direção. A rotação da primeira engrenagem transfere o fluido a partir do primeiro orifício para o segundo orifício ao longo de uma primeira trajetória de fluxo. O método também inclui girar o segundo motor, independentemente do primeiro motor, para girar a segunda engrenagem sobre uma segunda linha de centro axial da segunda engrenagem em uma segunda direção. A rotação da segunda engrenagem transfere o fluido do primeiro orifício para o segundo orifício ao longo de uma segunda trajetória de fluxo. Em algumas concretizações, o método adicionalmente inclui contato de sincronização entre uma superfície de pelo menos um dente da pluralidade de segundos dentes de engrenagem, e uma superfície de pelo menos um dente da pluralidade de primeiros dentes de engrenagem. Em algumas concretizações, a sincronização do contato inclui girar os primeiro e segundo motores em rpms diferentes. Em algumas concretizações, a segunda direção é oposta à primeira direção, e o contato sincronizado veda uma trajetória de fluxo reversa entre a admissão e descarga da bomba. Em algumas concretizações, a segunda direção é a mesma conforme a primeira direção, e o contato sincroniza pelo menos uma das vedações de uma trajetória de fluxo reversa entre a admissão e descarga da bomba, e auxilia no bombeio do fluido.

[0017] O resumo da invenção é provido como uma introdução geral a algumas concretizações da invenção, e não é pretendido para ser limitante a qualquer configuração acionada por acionador particular ou sistema tipo acionado por acionador. É para ser compreendido que várias características e configurações das características descritas no Resumo podem ser combinadas de qualquer modo para formar qualquer número de concretizações da invenção. Algumas concretizações de exemplo adicionais incluindo variações e configurações alternativas são aqui proporcionadas.

Breve Descrição dos Desenhos

[0018] Os desenhos acompanhantes, que são aqui incorporados, e constituem parte deste relatório descritivo, ilustram concretizações exemplares da invenção, e, juntos com a descrição geral dada acima, e a descrição detalhada dada abaixo, servem para explanar as características da invenção.

[0019] A Figura 1 ilustra uma vista explodida de uma concretização de uma bomba de engrenagem externa que é consistente com a presente invenção.

[0020] A Figura 2 mostra uma vista em corte transversal superior da bomba de engrenagem externa da Figura 1.

[0021] A Figura 2A mostra uma vista em corte transversal lateral tomada ao longo de uma linha A-A na Figura 2 da bomba de engrenagem externa.

[0022] A Figura 2B mostra uma vista em corte transversal lateral tomada ao longo de uma linha B-B na Figura 2 da bomba de engrenagem externa.

[0023] A Figura 3 ilustra trajetórias de fluxo exemplares do fluido bombeado pela bomba de engrenagem externa da Figura 1.

[0024] A Figura 3A mostra uma vista em corte transversal ilustrando contato de um lado entre duas engrenagens em uma área de contato na bomba de engrenagem externa da Figura 3.

[0025] As Figuras 4-8 mostram vistas em corte transversal lateral de várias concretizações de bombas de engrenagem externa que são consistentes com a presente invenção. Descrição Detalhada de Concretizações Exemplares

[0026] As concretizações exemplares da presente invenção são direcionadas a uma bomba com acionadores de fluido acionados independentemente. Conforme discutido em detalhes adicionais abaixo, várias concretizações exemplares incluem configurações de bomba em que pelo menos um impulsionador principal é disposto interno a um membro de deslocamento de fluido. Em outras concretizações exemplares, pelo menos um impulsionador principal é disposto externo a um membro de deslocamento de fluido, mas ainda dentro do invólucro da bomba, e, em ainda adicionais concretizações exemplares, pelo menos um impulsionador principal é disposto fora do invólucro de bomba. Estas concretizações exemplares serão descritas usando concretizações em que a bomba é uma bomba de engrenagem externa com dois impulsionadores principais, os impulsionadores principais são motores, e os membros de deslocamento de fluido são engrenagens de impulsão externas com dentes de engrenagem. Contudo, aqueles técnicos na área reconhecerão prontamente que os conceitos, funções, e características descritas abaixo com relação a bomba de engrenagem externa acionada por motor com dois acionadores de fluido podem ser prontamente adaptados a bombas de engrenagem externas com outros desenhos de engrenagem (engrenagens helicoidais, engrenagens de espinha, ou outros desenhos de dentes de engrenagem que podem ser adaptados para acionar fluido), bombas de engrenagem internas com vários desenhos de engrenagem, a bombas com mais do que dois acionadores de fluido, a impulsionadores principais outros do que motores elétricos, por exemplo, motores hidráulicos, ou outros motores acionados por fluido, motores de combustão interna, motores a gás, ou outro tipo de motores ou outros dispositivos similares que podem acionar um membro de deslocamento de fluido, e a membros de deslocamento de fluido outros do que engrenagem externa com dentes de engrenagem, por exemplo, engrenagem interna com dentes de engrenagem, um cubo (por exemplo, um disco, cilindro, ou outro componente similar) com projeções (por exemplo, bombas, extensões, bojos, protrusões, outras estruturas similares, ou combinações destes), um cubo (por exemplo, um disco, cilindro, ou outro componente similar) com entalhes (por exemplo, cavidades, depressões, vazios, ou estruturas similares), um corpo de engrenagem com lóbulos, ou outras estruturas similares que podem deslocar fluido quando acionadas.

[0027] A Figura 1 mostra uma vista explodida de uma concretização de uma bomba 10 que é consistente com a presente descrição. A bomba 10 inclui dois acionadores de fluido 40, 70 que respectivamente incluem motores 41, 61 (impulsionadores principais) e engrenagens 50, 70 (membros de deslocamento de fluido). Nesta concretização, ambos motores de bomba 41, 61 são dispostos dentro das engrenagens de bomba 50, 70. Conforme visto na Figura 1, a bomba 10 representa uma bomba de engrenagem de deslocamento positivo (ou deslocamento fixo). A bomba 10 tem um invólucro 20 que inclui placas terminais 80, 82 e um corpo de bomba 83. Estas duas placas 80, 82 e o corpo de bomba 83 podem ser conectados por uma pluralidade de parafusos atravessantes 113 e porcas 115, e a superfície interna 26 define um volume interno 98. Para impedir vazamento, anéis em O ou outros dispositivos similares podem ser dispostos entre as placas terminais 80, 82 e o corpo de bomba 83. O invólucro 20 tem um orifício 22 e um orifício 24 (ver também Figura 2), que estão em comunicação de fluido com o volume interno 98. Durante operação e baseado na direção de fluxo, um dos orifícios 22, 24 é o orifício de admissão da bomba, e o outro é o orifício de descarga da bomba. Em uma concretização exemplar, os orifícios 22, 24 do invólucro 20 são furos atravessantes redondos nas paredes laterais opostas do invólucro 20. Contudo, a forma não é limitante, e os furos atravessantes podem ter outras formas. Em adição, um ou ambos dos orifícios 22, 44 podem estar localizados, ou no topo ou no fundo do invólucro. Naturalmente, os orifícios 22, 24 devem estar localizados tal que um orifício está no lado de admissão da bomba, e um orifício está no lado de descarga da bomba.

[0028] Conforme visto na Figura 1, um par de engrenagens 50, 70 é disposto no volume interno 98. Cada uma das engrenagens 50, 70 tem uma pluralidade de dentes de engrenagem 52, 72 que se prolongam radialmente para fora a partir dos respectivos corpos de engrenagem. Os dentes de engrenagem 52, 72, quando girados por, por exemplo, motores elétricos, 41, 61, transferem fluido a partir da admissão para a descarga. Em algumas concretizações, a bomba 10 é bidirecional. Desse modo, qualquer orifício 22, 24 pode ser o orifício de admissão, dependendo da direção de rotação das engrenagens 50, 70, e o outro orifício será o orifício de descarga. As engrenagens 50, 70 têm aberturas cilíndricas 51, 71 ao longo de uma linha de centro axial dos respectivos corpos de engrenagem. As aberturas cilíndricas 51, 71 podem se prolongarem ou parcialmente através ou no comprimento total dos corpos de engrenagem. As aberturas cilíndricas são dimensionadas para aceitar o par de motores 41, 61. Cada motor 41, 61 respectivamente inclui um eixo 42, 62, um estator 44, 64, um rotor 46, 66.

[0029] A Figura 2 mostra uma vista em corte transversal de topo da bomba de engrenagem externa 10 da Figura 1. A Figura 2A mostra uma vista em corte transversal lateral tomada ao longo de uma linha A-A na Figura 2 da bomba de engrenagem externa 10, e a Figura 2 mostra uma vista em corte transversal lateral tomada ao longo de uma linha B-B na Figura 2A da bomba de engrenagem externa 10. Conforme visto nas Figuras 2-2B, os acionadores de fluido 40, 60 são dispostos no invólucro 20. Os eixos de suporte 42, 62 dos acionadores de fluido 40, 60 são dispostos entre o orifício 22 e o orifício 24 do invólucro 20, e são suportados pela placa superior 80 em uma extremidade 84, e pela placa inferior 82 na outra extremidade 86. Contudo, os meios para suportar os eixos 42, 62 e, desse modo, os acionadores de fluido 40, 60, não são limitados a este desenho, e outros desenhos que suportam o eixo, podem ser usados. Por exemplo, os eixos 42, 62 podem ser suportados por blocos que são fixados ao invólucro 20 preferivelmente do que diretamente pelo invólucro 20. O eixo de suporte 42 do acionador de fluido 40 é disposto em paralelo com o eixo de suporte 62 do acionador de fluido 60, e os dois eixos são separados por uma distância apropriada de modo que os dentes de engrenagem 52, 72 das respectivas engrenagens 50, 70 contatam entre si quando girados.

[0030] Os estatores 44, 64 dos motores 41, 61 são dispostos radialmente entre os respectivos eixos de suporte 42, 62 e os rotores 46, 66. Os estatores 44, 64 são fixadamente conectados aos respectivos eixos de suporte 42, 62, que são fixadamente conectados ao invólucro 20. Os rotores 46, 66 são dispostos radialmente para fora dos estatores 44, 64, e circundam os respectivos estatores 44, 64. Desse modo, os motores 41, 61 nesta concretização são de um desenho de motor de rotor externo (ou um desenho de um motor de rotor externo), que significa que o exterior do motor gira, e o centro do motor é estacionário. Em contraste, em um desenho de motor de rotor interno, o rotor é fixado a um eixo central que gira. Em uma concretização exemplar, os motores elétricos 41, 61 são motores multidirecionais. Isto é, qualquer motor pode operar para criar movimento rotativo ou horário ou anti-horário, dependendo das necessidades operacionais. Ainda, em uma concretização exemplar, os motores 41, 61 são motores de velocidade variável em que a velocidade do rotor e, desse modo, a engrenagem fixada, podem ser variadas para criar vários fluxos de volume e pressões de bomba.

[0031] Conforme discutido acima, os corpos de engrenagem podem incluir aberturas cilíndricas 51, 71 que recebem os motores 41, 61. Em uma concretização exemplar, os acionadores de fluido 40, 60 podem respectivamente incluir membros de suporte externo 48, 68 (ver Figura 2) que auxiliam no acoplamento dos motores 41, 61 às engrenagens 50, 70, e no suporte das engrenagens 50, 70 nos motores 41,61. Cada um dos membros de suporte 48, 68 pode ser, por exemplo, uma luva que é inicialmente fixada a ou um invólucro externo dos motores 41,61, ou a uma superfície interna das aberturas cilíndricas 51, 71. As luvas podem ser fixadas pelo uso de um ajuste de interferência, um ajuste por pressão, um adesivo, roscas, parafusos, um método de soldagem ou de soldadura, ou outros meios que podem fixar os membros de suporte às aberturas cilíndricas. Similarmente, o acoplamento final entre os motores 41, 61 e as engrenagens 50, 70 usando os membros de suporte 48, 68, pode ser pelo uso de um ajuste de interferência, um ajuste por pressão, roscas, parafusos, um método de soldagem ou de soldadura, ou outros meios para fixar os motores aos membros de suporte. As luvas podem ser de espessuras diferentes para, por exemplo, facilitar a fixação dos motores 41, 61 com tamanhos físicos diferentes às engrenagens 50, 70, ou vice-versa. Em adição, se os invólucros do motor e as engrenagens são produzidas de materiais que não são compatíveis, por exemplo, quimicamente ou, de outro modo, as luvas podem ser produzidas de materiais que são compatíveis com ambas a composição da engrenagem e composição do invólucro do motor. Em algumas concretizações, os membros de suporte 48, 68 podem ser projetados como uma peça de sacrifício. Isto é, membros de suporte 48, 68 são projetados para serem os primeiros a falharem, por exemplo, devido a tensões excessivas, temperaturas, ou outras causas de falha, em comparação às engrenagens 50, 70 e motores 41, 61. Isto permite um reparo mais econômico da bomba 10 no caso de falha. Em algumas concretizações, os membros de suporte externo 48, 68 não são uma peça separada, mas uma parte integral do invólucro para os motores 41, 61, ou parte da superfície interna das aberturas cilíndricas 51, 71 das engrenagens 50, 70. Em outras concretizações, os motores 41, 61 podem suportar as engrenagens 50, 70 (e a pluralidade de primeiros dentes de engrenagem 52, 72) em suas superfícies externas sem a necessidade dos membros de suporte externo 48, 68. Por exemplo, os invólucros do motor podem ser diretamente acoplados à superfície interna da abertura cilíndrica 51, 71 das engrenagens 50, 70 pelo uso de um ajuste de interferência, um ajuste por pressão, roscas, parafusos, um adesivo, um método de soldagem ou de soldadura, ou outros meios para fixar o invólucro do motor à abertura cilíndrica. Em algumas concretizações, os invólucros externos dos motores 41, 61 podem ser, por exemplo, usinados, fundidos, ou outros meios para moldar o invólucro externo para formar um molde dos dentes de engrenagem 52, 72. Em ainda outras concretizações, a pluralidade de dentes de engrenagem 52, 72 pode ser integrada com os respectivos rotores 46, 66, tal que cada combinação de engrenagem/rotor forma um corpo rotativo.

[0032] Nas concretizações exemplares discutidas acima, ambos acionadores de fluido 40, 60, incluindo motores elétricos 41, 61 e engrenagens 50, 70, são integrados em um invólucro de bomba único 20. Esta nova configuração da bomba de engrenagem externa 10 da presente descrição capacita um desenho compacto que proporciona várias vantagens. Primeiro, o espaço ou pegada ocupado pelas concretizações de bomba de engrenagem acima discutidas é significantemente reduzido por integração de componentes necessários em um invólucro de bomba único, quando comparado a bombas de engrenagem convencionais. Em adição, o peso total de um sistema de bomba consistente com as concretizações acima é também reduzido por remoção de partes desnecessárias, tal como um eixo que conecta um motor a uma bomba, e montagens separadas para um motor/acionador de engrenagem. Adicionalmente, desde que a bomba 10 da presente descrição tem um desenho compacto e modular, ela pode ser prontamente instalada, mesmo em localizações onde bombas de engrenagem convencionais não podem ser instaladas, e pode ser facilmente substituída. A descrição detalhada da operação da bomba é proporcionada em seguida.

[0033] A Figura 3 ilustra uma trajetória de fluxo de fluido exemplar de uma concretização exemplar da bomba de engrenagem externa 10. Os orifícios 22, 24, e uma área de contato 78 entre a pluralidade de primeiros dentes de engrenagem 52 e a pluralidade de segundos dentes de engrenagem 72, são substancialmente alinhados ao longo de uma trajetória reta única. Contudo, os alinhamentos dos orifícios não são limitados a esta concretização exemplar, e outros alinhamentos são permissíveis. Para proposta explanatória, a engrenagem 50 é rotativamente acionada no sentido horário 74 pelo motor 41, e a engrenagem 70 é rotativamente acionada no sentido anti- horário 76 pelo motor 61. Com esta configuração em rotação, o orifício 22 é o lado de admissão da bomba de engrenagem 10, e o orifício 24 é o lado de descarga da bomba de engrenagem 10. Em algumas concretizações exemplares, ambas engrenagens 50, 70 são respectivamente independentemente acionadas pelos motores separadamente providos 41, 61.

[0034] Conforme visto na Figura 3, o fluido a ser bombeado é retirado no invólucro 20 no orifício 22, conforme mostrado por uma seta 92, e sai na bomba 10, via orifício 24, conforme mostrado pela seta 96. O bombeio do fluido é acompanhado pelos dentes de engrenagem 52, 72. À medida que os dentes de engrenagem 52, 72 giram, os dentes de engrenagem que giram fora da área de contato 78 formam volumes de expansão de interdente entre dentes adjacentes em cada engrenagem. À medida que estes volumes interdente se expandem, os espaços entre dentes adjacentes em cada engrenagem são preenchidos com fluido a partir do orifício de admissão, que é o orifício 22 nesta concretização exemplar. O fluido é, em seguida, forçado a se mover com cada engrenagem ao longo da parede interior 90 do invólucro 20, conforme mostrado pelas setas 94 e 94'. Isto é, os dentes 52 de engrenagem 50 forçam o fluido a escoar ao longo da trajetória 94, e os dentes 72 da engrenagem 70 forçam o fluido a escoar ao longo da trajetória 94'. Folgas muito pequenas entre as pontas dos dentes de engrenagem 52, 72 em cada engrenagem e a parede interior 90 correspondente do invólucro 20, mantêm o fluido nos volumes interdente preso, que impede o fluido de vazar de volta em direção ao orifício de admissão. À medida que os dentes de engrenagem 52, 72 giram ao redor e de volta na área de contato 128, volumes de encolhimento interdente se formam entre os dentes adjacentes em cada engrenagem devido a um dente correspondente da outra engrenagem entrar no espaço entre dentes adjacentes. Os volumes de encolhimento interdente forçam o fluido a sair do espaço entre os dentes adjacentes, e escoam para fora da bomba 10 através do orifício 24, conforme mostrado pela seta 96. Em algumas concretizações, os motores 41, 61 são bidirecionais, e a rotação dos motores 41, 61 pode ser revertida para reverter a direção de fluxo de fluido através da bomba 10, isto é, o fluido escoa a partir do orifício 24 para o orifício 22.

[0035] Para impedir refluxo, isto é, vazamento de fluido a partir do lado de descarga para o lado de admissão através da área de contato 78, o contato entre um dente da primeira engrenagem 50 e um dente da segunda engrenagem 70 na área de contato 78 proporciona vedação contra o refluxo. A força de contato é suficientemente grande bastante para proporcionar vedação substancial, mas, diferente dos sistemas da técnica relacionada, a força de contato não é assim grande de modo a acionar significantemente a outra engrenagem. Nos sistemas acionados por acionador da técnica relacionada, a força aplicada pela engrenagem do acionar gira a engrenagem acionada. Isto é, a engrenagem do acionador enreda com (ou intertrava com) a engrenagem acionada para acionar mecanicamente a engrenagem acionada. Enquanto que a força a partir da engrenagem do acionador proporciona vedação no ponto de interface entre os dois dentes, esta força é muito mais alta do que necessária para vedação devido a esta força dever ser suficiente bastante para acionar mecanicamente a engrenagem acionada para transferir o fluido no fluxo desejado e pressão. Esta grande força faz com que o material cisalhe a partir dos dentes nas bombas da técnica relacionada. Estes materiais cisalhados podem ser dispersos no fluido, se deslocam através do sistema hidráulico, e danificam componentes operativos cruciais, tais como anéis em O e mancais. Como um resultado, um sistema de bomba total pode falhar, e pode interromper a operação da bomba. Esta falha e interrupção da operação da bomba podem conduzir a tempo de parada significante para reparar a bomba.

[0036] Nas concretizações exemplares da bomba 10, contudo, as engrenagens 50, 70 da bomba 10 não acionam mecanicamente a outra engrenagem a qualquer grau significante quando os dentes 52, 72 formam uma vedação na área de contato 78. Ao invés, as engrenagens 50, 70 são rotativamente acionadas independentemente, tal que os dentes de engrenagem 52, 72 não se trituram entre si. Isto é, as engrenagens 50, 70 são sincronamente acionadas para proporcionar contato, mas não se trituram entre si. Especificamente, a rotação das engrenagens 50, 70 é sincronizada a taxas de rotação adequadas de modo que um dente da engrenagem 50 contata um dente da segunda engrenagem 70 na área de contato 128 com força bastante suficiente para proporcionar vedação substancial, isto é, vazamento de fluido a partir do lado do orifício de descarga para o lado do orifício de admissão através da área de contato 128, é substancialmente eliminado. Contudo, diferente das configurações acionadas por acionador discutidas acima, a força de contato entre as duas engrenagens é insuficiente para ter uma engrenagem que aciona mecanicamente a outra a qualquer grau significante. O controle de precisão dos motores 41, 61, assegurará que as posições da engrenagem permanecem sincronizadas entre si durante operação. Desse modo, os problemas acima descritos causados pelos materiais cisalhados em bombas de engrenagem convencionais são efetivamente evitados.

[0037] Em algumas concretizações, a rotação das engrenagens 50, 70 é pelo menos 99% sincronizada, onde 100% sincronizada significa que ambas engrenagens 50, 70 são giradas na mesma rpm. Contudo, a percentagem de sincronização pode ser variada considerando-se que vedação substancial é provida, via o contato entre os dentes de engrenagem das duas engrenagens 50, 70. Nas concretizações exemplares, a taxa de sincronização pode ser em uma faixa de 95,0% a 100%, baseado em um relacionamento de folga entre os dentes de engrenagem 52 e os dentes de engrenagem 72. Em outras concretizações exemplares, a taxa de sincronização é em uma faixa de 99,0% a 100%, baseado em um relacionamento de folga entre os dentes de engrenagem 52 e os dentes de engrenagem 72, e, em ainda outras concretizações exemplares, a taxa de sincronização é em uma faixa de 99,5% a 100%, baseado em um relacionamento de folga entre os dentes de engrenagem 52 e os dentes de engrenagem 72. Novamente, o controle de precisão dos motores 41, 61, assegurará que as posições da engrenagem permanecem sincronizadas entre si durante operação. Pela sincronização apropriadamente das engrenagens 50, 70, os dentes de engrenagem 52, 72 podem proporcionar vedação substancial, por exemplo, um refluxo ou taxa de vazamento com um coeficiente de deslizamento em uma faixa de 5% ou menos. Por exemplo, para fluido hidráulico típico a cerca de 120 graus F, o coeficiente de deslizamento pode ser 5% ou menos para pressões de bomba em uma faixa de 3000 psi a 5000 psi, 3% ou menos para pressões de bomba em uma faixa de 2000 psi a 3000 psi, 2% ou menos para pressões de bomba em uma faixa de 1000 psi a 2000 psi, e 1% ou menos para pressões de bomba em uma faixa até 1000 psi. Naturalmente, dependendo do tipo de bomba, o contato sincronizado pode auxiliar no bombeio de fluido. Por exemplo, em certos desenhos de gerador de engrenagem interno, o contato sincronizado entre os dois acionadores de fluido também auxilia no bombeio do fluido, que é preso entre os dentes de engrenagens opostas. Em algumas concretizações exemplares, as engrenagens 50, 70 são sincronizadas por sincronização apropriadamente dos motores 41, 61. A sincronização de múltiplos motores é conhecida na técnica relevante; desse modo, explanação detalhada é omitida aqui.

[0038] Em uma concretização exemplar, a sincronização das engrenagens 50, 70 proporciona contato de um lado entre um dente da engrenagem 50 e um dente da engrenagem 70. A Figura 3A mostra uma vista em corte transversal ilustrando este contato de um lado entre as duas engrenagens 50, 70 na área de contato 78. Para proposta ilustrativa, a engrenagem 50 é rotativamente acionada no sentido horário 74, e a engrenagem 70 é rotativamente acionada no sentido anti-horário 76, independentemente da engrenagem 50. Adicionalmente, a engrenagem 70 é rotativamente acionada mais rápida do que a engrenagem 50 por uma fração de um segundo, 0,01 s/revolução, por exemplo. Esta diferença de velocidade rotacional entre a engrenagem 50 e a engrenagem 70 capacita um contato de um lado entre as duas engrenagens 50, 70, que proporciona vedação substancial entre os dentes de engrenagem das duas engrenagens 50, 70 para vedar entre o orifício de admissão e o orifício de descarga, conforme descrito acima. Desse modo, conforme mostrado na Figura 4, um dente 142 na engrenagem 70 contata um dente 144 na engrenagem 50 em um ponto de contato 152. Se uma face de um dente de engrenagem que está faceando para frente na direção rotacional 74, 76 é definida como um lado dianteiro (F), o lado dianteiro (F) do dente 142 contata o lado traseiro (R) do dente 144 em um ponto de contato 152. Contudo, as dimensões do dente de engrenagem são tais que o lado dianteiro (F) do dente 144 não está em contato com (isto é, equidistante de) o lado traseiro (R) do dente 146, que é um dente adjacente ao dente 142 na engrenagem 70. Desse modo, os dentes de engrenagem 52, 72 são desenhados tal que existe contato de um lado na área de contato 78 à medida que as engrenagens 50, 70 são acionadas. À medida que o dente 142 e o dente 144 se movem distante da área de contato 78 à medida que as engrenagens 50, 70 giram, o contato de um lado formado entre os dentes 142 e 144 está fora de fase. Considerando-se que existe uma diferença de velocidade rotacional entre as duas engrenagens 50, 70, este contato de um lado é formado intermitentemente entre um dente na engrenagem 50 e um dente na engrenagem 70. Contudo, devido a conforme as engrenagens 50, 70 giram, os próximos dois seguintes dentes nas respectivas engrenagens formam o próximo contato de um lado, tal que existe sempre contato, e a trajetória de fluxo de retorno na área de contato 78 permanece substancialmente vedada. Isto é, o contato de um lado proporciona vedação entre os orifícios 22 e 24, tal que o fluido conduzido a partir da admissão da bomba para a descarga da bomba é impedido (ou substancialmente impedido) de escoar de volta para a admissão da bomba através da área de contato 78.

[0039] Na Figura 3A, o contato de um lado entre o dente 142 e o dente 144 é mostrado como estando em um ponto particular, isto é, ponto de contato 152. Contudo, um contato de um lado entre dentes de engrenagem nas concretizações exemplares não é limitado a contato a um ponto particular. Por exemplo, o contato de um lado pode ocorrer em uma pluralidade de pontos, ou ao longo de uma linha de contato entre o dente 142 e o dente 144. Para outro exemplo, o contato de um lado pode ocorre entre áreas superficiais dos dois dentes de engrenagem. Desse modo, uma área de vedação pode ser formada quando uma área na superfície do dente 142 está em contato com uma área na superfície do dente 144 durante o contato de um lado. Os dentes de engrenagem 52, 72 de cada engrenagem 50, 70 podem ser configurados para ter um perfil de dente (ou curvatura) para alcançar contato de um lado entre os dois dentes de engrenagem. Desse modo, o contato de um lado na presente descrição pode ocorrer em um ponto, ou pontos, ao longo de uma linha, ou sobre áreas superficiais. Consequentemente, o ponto de contato 152 acima discutido pode ser proporcionado como parte de uma localização (ou localizações) de contato, e não limitado a um ponto único de contato.

[0040] Em algumas concretizações exemplares, os dentes das respectivas engrenagens 50, 70 são projetados de modo a não reter pressão de fluido excessiva entre os dentes na área de contato 128. Conforme ilustrado na Figura 3A, o fluido 160 pode ser retido entre os dentes 142, 144, 146. Enquanto que o fluido retido 160 proporciona um efeito de vedação entre a admissão da bomba e a descarga da bomba, pressão excessiva pode se acumular à medida que as engrenagens 50, 70 giram. Em uma concretização preferida, o perfil dos dentes de engrenagem é tal que um pequeno espaço (ou folga) 154 é provido entre os dentes de engrenagem 144, 146 para liberar fluido pressurizado. Tal projeto retém o efeito de vedação, enquanto que assegura que pressão excessiva não é formada. Naturalmente, o ponto, linha ou área de contato não é limitado ao lado de uma face de dente que contata o lado de outra face de dente. Dependendo do tipo de membro de deslocamento de fluido, o contato sincronizado pode ser entre qualquer superfície de pelo menos uma projeção (por exemplo, impacto, extensão, abaulamento, protrusão, outra estrutura similar, ou combinações destes) no primeiro membro de deslocamento de fluido, e qualquer superfície de pelo menos uma projeção (por exemplo, impacto, extensão, abaulamento, protrusão, outra estrutura similar, ou combinações destes), ou um entalhamento (por exemplo, cavidade, depressão, vazio, ou estrutura similar) no segundo membro de deslocamento de fluido. Em algumas concretizações, pelo menos um dos membros de deslocamento de fluido pode ser produzido de ou incluir um material resiliente, por exemplo, borracha, um material elastomérico, ou outro material resiliente, de modo que a força de contato proporciona uma área de vedação mais positiva.

[0041] Nas concretizações acima discutidas, os impulsionadores principais são dispostos dentro dos membros de deslocamento de fluido, isto é, ambos motores 41, 61 são dispostos dentro das aberturas do cilindro 51, 71. Contudo, características vantajosas do desenho de bomba da invenção não são limitadas a uma configuração em que ambos impulsionadores principais são dispostos dentro dos corpos dos membros de deslocamento de fluido. Outras configurações acionadas por acionador também caem dentro do escopo da presente descrição. Por exemplo, a Figura 4 mostra uma vista em corte transversal lateral de outra concretização exemplar de uma bomba de engrenagem externa 1010. A concretização da bomba 1010 mostrada na Figura 4 difere da bomba 10 (Figura 1) em que um dos dois motores nesta concretização é externo ao corpo de engrenagem correspondente, mas está ainda no invólucro de bomba. A bomba 1010 inclui um invólucro 1020, um acionador de fluido 1040, e um acionador de fluido 1060. A superfície interna do invólucro 1020 define um volume interno que inclui uma cavidade de motor 1084 e uma cavidade de engrenagem 1086. O invólucro 1020 pode incluir placas terminais 1080, 1082. Estas duas placas 1080, 1082 podem ser conectadas por uma pluralidade de parafusos (não mostrados).

[0042] O acionador de fluido 1040 inclui o motor 1041 e uma engrenagem 1050. O motor 1041 é um desenho de motor de rotor externo, e é disposto no corpo de engrenagem 1050, que é disposto na cavidade de engrenagem 1086. O motor 1041 inclui um rotor 1044 e um estator 1046. A engrenagem 1050 inclui uma pluralidade de dentes de engrenagem 1052 que se prolongam radialmente para fora de seu corpo de engrenagem. Deve ser compreendido que aqueles técnicos na área reconhecerão que o acionador de fluido 1040 é similar ao acionador de fluido 40, e que as configurações e funções do acionador de fluido 40, conforme discutido acima, podem ser incorporadas no acionador de fluido 1040. Consequentemente, para brevidade, o acionador de fluido 1040 não será discutido em detalhe, exceto conforme necessário para descrever esta concretização.

[0043] O acionador de fluido 1060 inclui um motor 1061 e uma engrenagem 1070. O acionador de fluido 1060 é disposto próximo ao acionador de fluido 1040, tal que os respectivos dentes de engrenagem 1072, 1052 contatam entre si em uma maneira similar ao contato dos dentes de engrenagem 52, 72 na área de contato 78 discutida acima com relação à bomba 10. Nesta concretização, o motor 1061 é um projeto de motor de rotor interno, e é disposto na cavidade do motor 1084. Nesta concretização, o motor 1061 e a engrenagem 1070 têm um eixo comum 1062. O rotor 1064 do motor 1061 é disposto radialmente entre o eixo 1062 e o estator 1066. O estator 1066 é disposto radialmente para fora do rotor 1064, e circunda o rotor 1064. O projeto de rotor interno significa que o eixo 1062, que é conectado ao rotor 1064, gira, enquanto que o estator 1066 é fixadamente conectado ao invólucro 1020. Em adição, a engrenagem 1070 é também conectada ao eixo 1062. O eixo 1062 é suportado por, por exemplo, um mancal na placa 1080 a uma extremidade 1088, e por um mancal na placa 1082 na outra extremidade 1090. Em outras concretizações, o eixo 1062 pode ser suportado por blocos de mancal que são fixadamente conectados ao invólucro 1020 preferivelmente do que diretamente pelos mancais no invólucro 1020. Em adição, preferivelmente do que um eixo comum 1062, o motor 1061 e a engrenagem 1070 podem incluir seus próprios eixos que são acoplados juntos por meios conhecidos.

[0044] Conforme mostrado na Figura 4, a engrenagem 1070 é disposta adjacente ao motor 1061 no invólucro 1020. Isto é, diferente do motor 1041, o motor 1061 não é disposto no corpo de engrenagem da engrenagem 1070. A engrenagem 1070 é equidistante do motor 1061 em uma direção axial no eixo 1062. O rotor 1064 é fixadamente conectado ao eixo 1062 em um lado 1088 do eixo 1062, e a engrenagem 1070 é fixadamente conectada ao eixo 1062 no outro lado 1090 do eixo 1062, tal que o torque gerado pelo motor 1061 é transmitido para a engrenagem 1070, via o eixo 1062.

[0045] O motor 1061 é projetado para assentar em sua cavidade com tolerância suficiente entre o invólucro do motor e o invólucro da bomba 1020, de modo que o fluido é impedido (ou substancialmente impedido) de entrar na cavidade durante operação. Em adição, existe espaço suficiente entre o invólucro do motor e a engrenagem 1070 para a engrenagem 1070 girar livremente, mas o espaço é tal que o fluido pode ainda ser bombeado eficientemente. Desse modo, com relação ao fluido, nesta concretização, o invólucro do motor é projetado para realizar a função da porção apropriada das paredes do invólucro de bomba da concretização da Figura 1. Em algumas concretizações, o diâmetro externo do motor 1061 é menor do que o diâmetro rotor para os dentes de engrenagem 1072. Desse modo, nestas concretizações, mesmo o lado do motor dos dentes de engrenagem 1072 será adjacente a uma parede do invólucro de bomba 1020 à medida que eles giram. Em algumas concretizações, um mancal 1095 pode ser inserido entre a engrenagem 1070 e o motor 1061. O mancal 1095, que pode ser, por exemplo, um mancal tipo arruela, diminui a fricção entre a engrenagem 1070 e o motor 1061 à medida que a engrenagem 1070 gira. Dependendo do fluido sendo bombeado e do tipo de aplicação, o mancal pode ser metálico, um não metálico, ou um composto. O material metálico pode incluir, mas não é limitado a, aço, aço inoxidável, alumínio anodizado, alumínio, titânio, magnésio, latão, e suas respectivas ligas. Material não metálico pode incluir nas não é limitado a, cerâmica, plástico, composto, fibra de carbono, e material nano-composto. Em adição, o mancal 1095 pode ser dimensionado para assentar a abertura da cavidade do motor 1084 para ajudar na vedação da cavidade do motor 1084 a partir da cavidade da engrenagem 1086, e as engrenagens 1052, 1072 serão capazes de bombear o fluido mais eficientemente. Deve ser compreendido que aqueles técnicos na área reconhecerão que, em operação, o acionador de fluido 1040 e o acionador de fluido 1060 operarão em uma maneira similar àquela revelada acima com relação à bomba 10. Consequentemente, para brevidade, os detalhes de operação da bomba 1010 não serão adicionalmente discutidos.

[0046] Na concretização exemplar acima, a engrenagem 1070 é mostrada como sendo equidistante do motor 1061 ao longo da direção axial do eixo 1062. Contudo, outras configurações caem dentro do escopo da presente descrição. Por exemplo, a engrenagem 1070 e motor 1061 podem ser completamente separados entre si (por exemplo, sem um eixo comum), sobrepondo parcialmente entre si, posicionados lado a lado, no topo de cada outro, ou afastados de cada outro. Desse modo, a presente descrição cobre todos dos relacionamentos posicionais acima discutidos e quaisquer outras variações de um relacionamento posicional relativamente próximo entre uma engrenagem e um motor no interior do invólucro 1020. Em adição, em algumas concretizações exemplares, o motor 1061 pode ser um projeto de motor de rotor externo que é apropriadamente configurado para girar a engrenagem 1070.

[0047] Adicionalmente, na concretização exemplar acima descrita, o torque do motor 1061 é transmitido para a engrenagem 1070, via o eixo 1062. Contudo, os meios para transmitir torque (ou energia) de um motor para uma engrenagem não é limitado a um eixo, por exemplo, o eixo 1062 na concretização exemplar acima discutida. Ao invés, qualquer combinação de dispositivos de transmissão de energia, por exemplo, eixos, subeixos, correias, correntes, acoplamentos, engrenagens, hastes de conexão, cames, ou outros dispositivos de transmissão de energia, podem ser usados sem fugir do espírito da presente descrição.

[0048] A Figura 5 mostra uma vista em corte transversal lateral de outra concretização exemplar de uma bomba de engrenagem externa 1110. A concretização da bomba 1110 mostrada na Figura 5 difere da bomba 10 em que cada um dos dois motores nesta concretização é externo ao corpo de engrenagem, mas ainda disposto no invólucro de bomba. A bomba 1110 inclui um invólucro 1120, um acionador de fluido 1140, e um acionador de fluido 1160. A superfície interna do invólucro 1120 define um volume interno que inclui cavidades do motor 1184 e 1184' e cavidade de engrenagem 1186. O invólucro 1120 pode incluir placas terminais 1180, 1182. Estas duas placas 1180, 1182 podem ser conectadas por uma pluralidade de parafusos (não mostrados).

[0049] Os acionadores de fluido 1140, 1160 respectivamente incluem motores 1141, 1161 e engrenagens 1150, 1170. Os motores 1141, 1161 são de um projeto de rotor interno, e são respectivamente dispostos nas cavidades de motor 1184, 1184'. O motor 1141 e engrenagem 1150 do acionador de fluido 1140 têm um eixo comum 1142, e o motor 1161 e engrenagem 1170 do acionador de fluido 1160 têm um eixo comum 1162. Os motores 1141, 1161 respectivamente incluem rotores 1144, 1164 e estatores 1146, 1166, e as engrenagens 1150, 1170 respectivamente incluem uma pluralidade de dentes de engrenagem 1152, 1172 que se prolongam radialmente para fora a partir dos respectivos corpos de engrenagem. O acionador de fluido 1140 é disposto próximo ao acionador de fluido 1160, tal que os respectivos dentes de engrenagem 1152, 1172 contatam entre si em uma maneira similar ao contato de dentes de engrenagem 52, 72 na área de contato 78 discutida acima com relação à bomba 10. Os mancais 1195 e 1195' podem ser respectivamente dispostos entre os motores 1141, 1161 e as engrenagens 1150, 1170. Os mancais 1195 e 1195' são similares em projeto, e funcionam para o mancal 1095 discutido acima. Deve ser compreendido que aqueles técnicos na área reconhecerão que os acionadores de fluido 1140, 1160 são similares ao acionador de fluido 1060, e que as configurações e funções do acionador de fluido 1060, discutido acima, podem ser incorporadas nos acionadores de fluido 1140, 1160 dentro da bomba 1110. Desse modo, para brevidade, os acionadores de fluido 1140, 1160 não serão discutidos em detalhe. Similarmente, a operação de bomba 1110 é similar àquela da bomba 10 e, desse modo, para brevidade, não será adicionalmente discutida. Em adição, similar ao acionador de fluido 1060, os meios para transmitir torque (ou energia) a partir do motor para a engrenagem não são limitados a um eixo. Ao invés, qualquer combinação de dispositivos de transmissão de energia, por exemplo, eixos, subeixos, correias, correntes, acoplamentos, engrenagens, hastes de conexão, cames, ou outros dispositivos de transmissão de energia, podem ser usados sem fugir do espírito da presente descrição. Em adição, em algumas concretizações exemplares, os motores 1141, 1161 podem ser projetos de motor de rotor externo que são apropriadamente configurados para respectivamente girarem as engrenagens 1150, 1170.

[0050] A Figura 6 mostra uma vista em corte transversal lateral de outra concretização exemplar de uma bomba de engrenagem externa 1210. A concretização da bomba 1210 mostrada na Figura 6 difere da bomba 10 em que um dos dois motores é disposto fora do invólucro de bomba. A bomba 1210 inclui um invólucro 1220, um acionador de fluido 1240, e um acionador de fluido 1260. A superfície interna do invólucro 1220 define um volume interno. O invólucro 1220 pode incluir placas terminais 1280, 1282. Estas duas placas 1280, 1282 podem ser conectadas por uma pluralidade de parafusos.

[0051] O acionador de fluido 1240 inclui motor 1241 e uma engrenagem 1250. O motor 1241 é um projeto de motor de rotor externo, e é disposto no corpo da engrenagem 1250, que é disposta no volume interno. O motor 1241 inclui um rotor 1244 e um estator 1246. A engrenagem 1250 inclui uma pluralidade de dentes de engrenagem 1252 que se prolongam radialmente para fora de seu corpo de engrenagem. Deve ser compreendido que aqueles técnicos na área reconhecerão que o acionador de fluido 1240 é similar ao acionador de fluido 40, e que as configurações e funções do acionador de fluido 40, conforme discutido acima, podem ser incorporadas no acionador de fluido 1240. Consequentemente, para brevidade, o acionador de fluido 1240 não será discutido em detalhe, exceto conforme necessário para descrever esta concretização.

[0052] O acionador de fluido 1260 inclui um motor 1261 e uma engrenagem 1270. O acionador de fluido 1260 é disposto próximo ao acionador de fluido 1240, tal que os respectivos dentes de engrenagem 1272, 1252 contatam entre si em uma maneira similar ao contato dos dentes de engrenagem 52, 72 na área de contato 78 discutida acima com relação a bomba 10. Nesta concretização, o motor 1261 é um projeto de motor de rotor interno e, conforme visto na Figura 6, o motor 1261 é disposto fora do invólucro 1220. O rotor 1264 do motor 1261 é disposto radialmente entre o eixo do motor 1262' e o estator 1266. O estator 1266 é disposto radialmente para fora do rotor 1264, e circunda o rotor 1264. O projeto de rotor interno significa que o eixo 1262', que é acoplado ao rotor 1264, gira, enquanto que o estator 1266 é fixadamente conectado ao invólucro da bomba 1220, ou diretamente, ou indiretamente, via, por exemplo, o alojamento do motor 1287. A engrenagem 1270 inclui um eixo 1262 que pode ser suportado pela placa 1282 em uma extremidade 1290, e a placa 1280 na outra extremidade 1291. O eixo de engrenagem 1262, que se prolonga para fora do invólucro 1220, pode ser acoplado ao eixo do motor 1262' via, por exemplo, um acoplamento 1285, tal como um cubo de eixo para formar um eixo que se prolonga do ponto 1290 ao ponto 1288. Uma ou mais vedações 1293 podem ser dispostas para proporcionar vedação necessária do fluido. O projeto dos eixos 1262, 1262' e os meios para acoplar o motor 1261 à engrenagem 1270, podem ser variados sem fugir do espírito da presente invenção.

[0053] Conforme mostrado na Figura 6, a engrenagem 1270 é disposta próxima ao motor 1261. Isto é, diferente do motor 1241, o motor 1261 não é disposto no corpo de engrenagem da engrenagem 1270. Ao invés, a engrenagem 1270 é disposta no invólucro 1220, enquanto que o motor 1261 é disposto próximo à engrenagem 1270, mas fora do invólucro 1220. Na concretização exemplar da Figura 6, a engrenagem 1270 é equidistante do motor 1261 em uma direção axial ao longo dos eixos 1262 e 1262'. O rotor 1266 é fixadamente conectado ao eixo 1262', que é acoplado ao eixo 1262, tal que o torque gerado pelo motor 1261 é transmitido para a engrenagem 1270, via o eixo 1262. Os eixos 1262 e 1262' podem ser suportados por mancais em uma ou mais localizações. Deve ser compreendido que aqueles técnicos na área reconhecerão que a operação da bomba 1210, incluindo acionadores de fluido 1240, 1260, será similar àquela da bomba 10 e, desse modo, para brevidade, não será adicionalmente discutida.

[0054] Na concretização acima, a engrenagem 1270 é mostrada equidistante do motor 1261 ao longo da direção axial dos eixos 1262 e 1262' (isto é, equidistante, mas axialmente alinhado). Contudo, outras configurações podem cair dentro do escopo da presente descrição. Por exemplo, a engrenagem 1270 e o motor 1261 podem ser posicionados lado a lado, no topo de cada outro, ou afastados entre si. Desse modo, a presente descrição cobre todos dos relacionamentos posicionais acima discutidos, e quaisquer outras variações de um relacionamento posicional relativamente próximo entre uma engrenagem e um motor fora do invólucro 1220. Em adição, em algumas concretizações exemplares, o motor 1261 pode ser um projeto de motor de rotor externo que é apropriadamente configurado para girar a engrenagem 1270.

[0055] Adicionalmente, na concretização exemplar acima descrita, o torque do motor 1261 é transmitido para a engrenagem 1270, via os eixos 1262, 1262'. Contudo, os meios para transmitir torque (ou energia) de um motor para uma engrenagem, não são limitados aos eixos. Ao invés, qualquer combinação de dispositivos de transmissão de energia, por exemplo, eixos, subeixos, correias, correntes, acoplamentos, engrenagens, hastes de conexão, cames, ou outros dispositivos de transmissão de energia, podem ser usados sem fugir do espírito da presente descrição. Em adição, o alojamento do motor 1287 pode incluir um isolador de vibração (não mostrado) entre o invólucro 1220 e o alojamento do motor 1287. Adicionalmente, a montagem do alojamento do motor 1287 não é limitada àquela ilustrada na Figura 6, e o alojamento do motor pode ser montado em qualquer localização apropriada no invólucro 1220, ou pode ainda ser separado a partir do invólucro 1220.

[0056] A Figura 7 mostra uma vista em corte transversal lateral de outra concretização exemplar de uma bomba de engrenagem externa 1310. A concretização da bomba 1310 mostrada na Figura 7 difere da bomba 10 em que os dois motores são dispostos externos ao corpo de engrenagem com um motor ainda sendo disposto dentro do invólucro de bomba, enquanto que o outro motor é disposto fora do invólucro da bomba. A bomba 1310 inclui um invólucro 1320, um acionador de fluido 1340, e um acionador de fluido 1360. A superfície interna do invólucro 1320 define um volume interno que inclui uma cavidade de motor 1384 e uma cavidade de engrenagem 1386. O invólucro 1320 pode incluir placas terminais 1380, 1382. Estas duas placas 1380, 1382 podem ser conectadas a um corpo do invólucro 1320 por uma pluralidade de parafusos.

[0057] O acionador de fluido 1340 inclui um motor 1341 e uma engrenagem 1350. Nesta concretização, o motor 1341 é um projeto de motor de rotor interno e, conforme visto na Figura 7, o motor 1341 é disposto fora do invólucro 1320. O rotor 1344 do motor 1341 é disposto radialmente entre o eixo do motor 1342' e o estator 1346. O estator 1346 é disposto radialmente para fora do rotor 1344, e circunda o rotor 1344. O projeto de rotor interno significa que o eixo 1342', que é conectado ao rotor 1344, gira, enquanto que o estator 1346 é fixadamente conectado ao invólucro de bomba 1320, ou diretamente ou indiretamente, via, por exemplo, alojamento do motor 1387. A engrenagem 1350 inclui um eixo 1342 que pode ser suportado pela placa inferior 1382 em uma extremidade 1390, e a placa superior 1380 na outra extremidade 1391. O eixo da engrenagem 1342, que se prolonga para fora do invólucro 1320, pode ser acoplado ao eixo do motor 1342' via, por exemplo, um acoplamento 1385, tal como um cubo de eixo para formar um eixo que se prolonga do ponto 1384 ao ponto 1386. Uma ou mais vedações 1393 podem ser dispostas para proporcionar vedação necessária do fluido. O projeto dos eixos 1342, 1342', e os meios para acoplar o motor 1341 à engrenagem 1350 podem ser variados sem fugir do espírito da presente invenção. Deve ser compreendido que aqueles técnicos na área reconhecerão que o acionador de fluido 1340 é similar ao acionador de fluido 1260, e que as configurações e funções do acionador de fluido 1260, conforme discutido acima, podem ser incorporadas no acionador de fluido 1340. Consequentemente, para brevidade, o acionador de fluido 1340 não será discutido em detalhe, exceto conforme necessário para descrever esta concretização.

[0058] Em adição, a engrenagem 1350 e o motor 1341 podem estar posicionados lado a lado, no topo de cada outro, ou afastados entre si. Desse modo, a presente descrição cobre todos dos relacionamentos posicionais acima discutidos, e quaisquer outras variações de um relacionamento posicional relativamente próximo entre uma engrenagem e um motor fora do invólucro 1320. Também, em algumas concretizações exemplares, o motor 1341 pode ser um projeto de motor de rotor externo que são apropriadamente configurados para girarem a engrenagem 1350. Adicionalmente, os meios para transmitir torque (ou energia) de um motor para uma engrenagem não são limitados aos eixos. Ao invés, qualquer combinação de dispositivos de transmissão de energia, por exemplo, eixos, subeixos, correias, correntes, acoplamentos, engrenagens, hastes de conexão, cames, ou outros dispositivos de transmissão de energia, podem ser usados sem fugir do espírito da presente descrição. Em adição, o alojamento do motor 1387 pode incluir um isolador de vibração (não mostrado) entre o invólucro 1320 e o alojamento do motor 1387. Adicionalmente, a montagem do alojamento do motor 1387 não é limitada àquela ilustrada na Figura 7, e o alojamento do motor pode ser montado em qualquer localização apropriada no invólucro 1320, ou pode ainda ser separado a partir do invólucro 1320.

[0059] O acionador de fluido 1360 inclui um motor 1361 e uma engrenagem 1370. O acionador de fluido 1360 é disposto próximo ao acionador de fluido 1340, tal que os respectivos dentes de engrenagem 1372, 1352 contatam entre si em uma maneira similar ao contato dos dentes de engrenagem 52, 72 na área de contato 128 discutida acima com relação à bomba 10. Nesta concretização, o motor 1361 é um projeto de motor de rotor interno, e é disposto na cavidade do motor 1384. Nesta concretização, o motor 1361 e a engrenagem 1370 têm um eixo comum 1362. O rotor 1364 do motor 1361 é disposto radialmente entre o eixo 1362 e o estator 1366. O estator 1366 é disposto radialmente para fora do rotor 1364, e circunda o rotor 1364. O mancal 1395 pode ser disposto entre o motor 1361 e a engrenagem 1370. O mancal 1395 é similar em desenho e função ao mancal 1095 discutido acima. O projeto de rotor interno significa que o eixo 1362, que é conectado ao rotor 1364, gira, enquanto que o estator 1366 é fixadamente conectado ao invólucro 1320. Em adição, a engrenagem 1370 é também conectada ao eixo 1362. Deve ser compreendido que aqueles técnicos na área reconhecerão que o acionador de fluido 1360 é similar ao acionador de fluido 1060, e que as configurações e funções do acionador de fluido 1060, conforme discutido acima, podem ser incorporadas no acionador de fluido 1360. Consequentemente, para brevidade, o acionador de fluido 1360 não será discutido em detalhe, exceto conforme necessário para descrever esta concretização. Também, em algumas concretizações exemplares, o motor 1361 pode ser um projeto de motor de rotor externo que é apropriadamente configurado para girar a engrenagem 1370. Em adição, deve ser compreendido que aqueles técnicos na área reconhecerão que a operação da bomba 1310, incluindo acionadores de fluido 1340, 1360, será similar àquela da bomba 10 e, desse modo, para brevidade, não será adicionalmente discutida. Em adição, os meios para transmitir torque (ou energia) a partir do motor para a engrenagem, não são limitados a um eixo. Ao invés, qualquer combinação de dispositivos de transmissão de energia, por exemplo, eixos, subeixos, correias, correntes, acoplamentos, engrenagens, hastes de conexão, cames, ou outros dispositivos de transmissão de energia, podem ser usados sem fugir do espírito da presente descrição.

[0060] A Figura 8 mostra uma vista em corte transversal lateral de outra concretização exemplar de uma bomba de engrenagem externa 1510. A concretização da bomba 1510 mostrada na Figura 8 difere da bomba 10 em que ambos os motores são disposto fora de um invólucro de bomba. A bomba 1510 inclui um invólucro 1520, um acionador de fluido 1540, e um acionador de fluido 1560. A superfície interna do invólucro 1520 define um volume interno. O invólucro 1520 pode incluir placas terminais 1580, 1582. Estas duas placas 1580, 1582 podem ser conectadas a um corpo do invólucro 1520 por uma pluralidade de parafusos.

[0061] Os acionadores de fluido 1540, 1560 respectivamente incluem motores 1541, 1561 e engrenagens 1550, 1570. O acionador de fluido 1540 é disposto próximo ao acionador de fluido 1560, tal que os respectivos dentes de engrenagem 1552, 1572 contatam entre si em uma maneira similar ao contato de dentes de engrenagem 52, 72 na área de contato 78 discutida acima com relação à bomba 10. Nesta concretização, os motores 1541, 1561 são de um projeto de motor de rotor interno e, conforme visto na Figura 8, os motores 1541, 1561 são dispostos fora do invólucro 1520. Cada um dos rotores 1544, 1564 dos motores 1541, 1561 são dispostos radialmente entre os respectivos eixos do motor 1542', 1562' e os estatores 1546, 1566. Os estatores 1546, 1566 são dispostos radialmente para fora dos respectivos rotores 1544, 1564, e circundam os rotores 1544, 1564. Os projetos de rotor interno significam que os eixos 1542', 1562', que são respectivamente acoplados aos rotores 1544, 1564, giram, enquanto que os estatores 1546, 1566 são fixadamente conectados ao invólucro da bomba 1220, ou diretamente ou indiretamente, via, por exemplo, o alojamento do motor 1587. A engrenagens 1550, 1570 respectivamente inclui eixos 1542, 1562 que podem ser suportados pela placa 1582 nas extremidades 1586, 1590, e a placa 1580 nas extremidades 1591, 1597. Os eixos da engrenagem 1542, 1562, que se prolongam fora do invólucro 1520, podem ser respectivamente acoplados aos eixos do motor 1542', 1562', via, por exemplo, acoplamentos 1585, 1595, tais como cubos de eixo a respectivamente eixos que se prolongam de pontos 1591, 1590 a pontos 1584, 1588. Uma ou mais vedações 1593 podem ser dispostas para proporcionar vedação necessária do fluido. O projeto dos eixos 1542, 1542', 1562, 1562' e os meios para acoplar os motores 1541, 1561 às respectivas engrenagens 1550, 1570, podem ser variados sem fugir do espírito da presente descrição. Deve ser compreendido que aqueles técnicos na área reconhecerão que os acionadores de fluido 1540, 1560 são similares ao acionador de fluido 1260, e que as configurações e funções do acionador de fluido 1260, conforme discutido acima, podem ser incorporadas nos acionadores de fluido 1540, 1560. Consequentemente, para brevidade, os acionadores de fluido 1540, 1560 não serão discutidos em detalhe, exceto conforme necessário para descrever esta concretização. Em adição, deve ser compreendido que aqueles técnicos na área também reconhecerão que a operação da bomba 1510, incluindo acionadores de fluido 1540, 1560, será similar àquela da bomba 10 e, desse modo, para brevidade, não será adicionalmente discutida. Em adição, os meios para transmitir torque (ou energia) a partir do motor à engrenagem não são limitados a um eixo. Ao invés, qualquer combinação de dispositivos de transmissão de energia, por exemplo, eixos, subeixos, correias, correntes, acoplamentos, engrenagens, hastes de conexão, cames, ou outros dispositivos de transmissão de energia, pode ser usados sem fugir do espírito da presente descrição. Também, em algumas concretizações exemplares, os motores 1541, 1561 podem ser de um projeto de motor de rotor externo que são apropriadamente configurados para respectivamente girar as engrenagens 1550, 1570.

[0062] Em uma concretização exemplar, o alojamento do motor 1587 pode incluir um isolador de vibração (não mostrado) entre a placa 1580 e o alojamento do motor 1587. Na concretização exemplar acima, o motor 1541 e o motor 1561 são dispostos no mesmo alojamento do motor 1587. Contudo, em outras concretizações, o motor 1541 e o motor 1561 podem ser dispostos em alojamentos separados. Adicionalmente, a montagem do alojamento do motor 1587 e localizações do motor não são limitadas àquelas ilustradas na Figura 8, e os motores e alojamento do motor, ou alojamentos, podem ser montados em qualquer localização apropriada no invólucro 1520, ou podem ainda serem separados a partir do invólucro 1520.

[0063] Embora as concretizações acima fossem descritas com relação a um projeto de bomba de engrenagem externa com engrenagens de impulso tendo dentes de engrenagem, deve ser compreendido que aqueles técnicos na área reconhecerão prontamente que os conceitos, funções, e características descritas abaixo podem ser prontamente adaptadas às bombas de engrenagem externas com outros desenhos de engrenagem (engrenagens helicoidais, engrenagens de espinha, ou outros desenhos de dentes de engrenagem que podem ser adaptados para acionar fluido), bombas de engrenagem internas com vários desenhos de engrenagem, a bombas tendo mais do que dois impulsionadores principais, a impulsionadores principais outros do que motores elétricos, por exemplo, motores hidráulicos, ou outros motores acionados por fluido, motores de intercombustão, motores a gás, ou outro tipo de motores, ou outros dispositivos similares que podem acionar um membro de deslocamento de fluido, e a membros de deslocamento de fluido outros do que uma engrenagem externa com dentes de engrenagem, por exemplo, engrenagem interna com dentes de engrenagem, um cubo (por exemplo um disco, cilindro, outro componente similar) com projeções (por exemplo impactos, extensões, bojos, protrusões, outras estruturas similares, ou combinações destes), um cubo (por exemplo, um disco, cilindro, ou outro componente similar) com entalhes (por exemplo, cavidades, depressões, vazios, ou outras estruturas similares), um corpo de engrenagem com lóbulos, ou outras estruturas similares que podem deslocar fluido quando acionado. Consequentemente, para brevidade, a descrição detalhada dos vários desenhos de bomba é omitida. Em adição, aqueles técnicos na área reconhecerão que, dependendo do tipo de bomba, o contato de sincronização pode auxiliar no bombeio do fluido, ao invés de, ou em adição a, vedação de uma trajetória de fluxo reversa. Por exemplo, em certos desenhos de gerador de engrenagem interna, o contato sincronizado entre os dois acionadores de fluido também auxilia no bombeio do fluido, que é retido entre os dentes engrenagem opostos. Adicionalmente, enquanto que as concretizações acima têm membros de deslocamento de fluido com desenho de engrenagem externa, aqueles técnicos na área reconhecerão que, dependendo do tipo de membro de deslocamento de fluido, o contato sincronizado não é limitado a um contato de face de lado a face de lado, e pode ser entre qualquer superfície de pelo menos uma projeção (por exemplo, impacto, extensão, bojo, protrusão, outra estrutura similar, ou combinações destes) em um membro de deslocamento de fluido, e qualquer superfície de pelo menos uma projeção (por exemplo, impacto, extensão, bojo, protrusão, outra estrutura similar, ou combinações destes), ou entalhamento (por exemplo, cavidade, depressão, vazio, ou outra estrutura similar) em outro membro de deslocamento de fluido. Adicionalmente, enquanto que dois impulsionadores principais são usados para independentemente e respectivamente acionar dois membros de deslocamento de fluido nas concretizações acima, deve ser compreendido que aqueles técnicos na área reconhecerão que algumas vantagens (por exemplo, contaminação reduzida conforme comparada à configuração acionada por acionador) das concretizações acima descritas, podem ser alcançadas pelo uso de um impulsionador principal único para independentemente acionar dois membros de deslocamento de fluido. Em algumas concretizações, um impulsionador principal único pode independentemente acionar os dois membros de deslocamento de fluido pelo uso de, por exemplo, engrenagens de regulação, correntes de regulação, ou qualquer dispositivo ou combinação de dispositivos que independentemente acionam dois membros de deslocamento de fluido, enquanto que mantendo sincronização entre si durante operação.

[0064] Os membros de deslocamento de fluido, por exemplo, engrenagens nas concretizações acima, podem ser produzidos totalmente de qualquer um de um material metálico ou um material não metálico. O material metálico pode incluir, mas não é limitado a, aço, aço inoxidável, alumínio anodizado, alumínio, titânio, magnésio, latão, e suas respectivas ligas. O material não metálico pode incluir, mas não é limitado a, cerâmica, plástico, composto, fibra de carbono, e material nanocomposto. O material metálico pode ser usado para uma bomba que requer robustez para suportar alta pressão, por exemplo. Contudo, para uma bomba a ser usada em uma aplicação de baixa pressão, material não metálico pode ser usado. Em algumas concretizações, os membros de deslocamento de fluido podem ser produzidos de um material resiliente, por exemplo, borracha, material elastomérico, etc., para, por exemplo, adicionalmente intensificar a área de vedação.

[0065] Alternativamente, o membro de deslocamento de fluido, por exemplo, engrenagens nas concretizações acima, podem ser produzidos de uma combinação de materiais diferentes. Por exemplo, o corpo pode ser produzido de alumínio, e a porção que faz contato com outro membro de deslocamento de fluido, por exemplo, dentes de engrenagem nas concretizações exemplares acima, pode ser produzido de aço para uma bomba que requer robustez para suportar alta pressão, um plástico para uma bomba para uma aplicação de baixa pressão, um material elastomérico, ou outro material apropriado baseado no tipo de aplicação.

[0066] As bombas consistentes com as concretizações exemplares acima pode bombear uma variedade de fluidos. Por exemplo, as bombas podem ser projetadas para bombear fluido hidráulico, óleo de motor, óleo bruto, sangue, remédio líquido (xarope), tintas, resinas, adesivos, termoplásticos fundidos, betume, piche, melaços, chocolate fundido, água, acetona, benzeno, metanol, ou outro fluido. Conforme visto pelo tipo de fluido que pode ser bombeado, concretizações exemplares da bomba podem ser usadas em uma variedade de aplicações, tais como máquinas pesadas e industriais, indústria química, indústria alimentícia, indústria médica, aplicações comerciais, aplicações residenciais, ou outra indústria que usa bombas. Fatores tais como viscosidade do fluido, pressões e fluxos desejados para a aplicação, o desenho do membro de deslocamento de fluido, o tamanho e energia dos motores, considerações de espaço físico, peso da bomba, ou outros fatores que afetam o desenho da bomba, desempenharão um papel no desenho da bomba. É contemplado que, dependendo do tipo de aplicação, as bombas consistentes com as concretizações discutidas acima podem ter faixas de operação que caem com uma faixa geral de, por exemplo, 1 a 5000 rpm. Naturalmente, esta faixa não é limitante, e outras faixas são possíveis.

[0067] A velocidade de operação da bomba pode ser determinada levando-se em conta fatores tais como viscosidade do fluido, a capacidade do impulsionador principal (por exemplo, capacidade do motor elétrico, motor hidráulico, outro motor acionado por fluido, motor de combustão interna, motor a gás, ou outro tipo de motor ou outro dispositivo similar que pode acionar um membro de deslocamento de fluido), dimensões de membro de deslocamento de fluido (por exemplo, dimensões da engrenagem, cubo com projeções, cubo com entalhes, ou outras estruturas similares que podem deslocar fluido quando acionadas), taxa de fluxo desejada, pressão de operação desejada, e carga de mancal de bomba. Em concretizações exemplares, por exemplo, aplicações direcionadas a aplicações de sistema hidráulico industrial típico, a velocidade de operação da bomba pode ser, por exemplo, em uma faixa de 300 rpm a 900 rpm. Em adição, a faixa de operação pode também ser selecionada, dependendo da proposta pretendida da bomba. Por exemplo, no exemplo de bomba hidráulica acima, uma bomba projetada para operar dentro de uma faixa de 1-300 rpm pode ser selecionada como bomba de espera, que proporciona fluxo suplementar conforme necessário no sistema hidráulico. Uma bomba projetada para operar em uma faixa de 300-600 rpm pode ser selecionada para operação contínua no sistema hidráulico, enquanto que uma bomba projetada para operar em uma faixa de 600-900 rpm pode ser selecionada para operação de fluxo de pico. Naturalmente, uma bomba geral única pode ser projetada para proporcionar todos os três tipos de operação.

[0068] Em adição, as dimensões dos membros de deslocamento de fluido podem variar, dependendo da aplicação da bomba. Por exemplo, quando engrenagens são usadas como os membros de deslocamento de fluido, o passo circular das engrenagens pode variar de menos do que 1 mm (por exemplo, um material nanocomposto de náilon), a uns poucos metros de largura em aplicações industriais. A espessura das engrenagens dependerá das pressões e fluxos desejados para a aplicação.

[0069] Em algumas concretizações, a velocidade do impulsionador principal, por exemplo, um motor, que gira os membros de deslocamento de fluido, por exemplo, um par de engrenagens, pode ser variada para controlar o fluxo a partir da bomba. Em adição, em algumas concretizações, o torque do impulsionador principal, por exemplo, motor, pode ser variado para controlar a pressão de descarga da bomba.

[0070] Enquanto que a presente invenção foi revelada com referência a certas concretizações, numerosas modificações, alterações, e mudanças às concretizações descritas são possíveis sem fugir da esfera e escopo da presente invenção, conforme definida nas reivindicações em anexo. Consequentemente, é pretendido que a presente invenção não seja limitada às concretizações descritas, mas que ela tenha o escopo total definido pela linguagem das seguintes reivindicações, e equivalentes das mesmas.

Claims

1. Bomba (10, 1010), compreendendo: um invólucro (20, 1020) definindo um volume interior (98), o invólucro (20, 1020) incluindo um primeiro orifício (22) em comunicação de fluido com o volume interior (98), e um segundo orifício (24) em comunicação de fluido com o volume interior (98); uma primeira engrenagem (50, 1050) disposta dentro do volume interior (98), a primeira engrenagem (50, 1050) possuindo um primeiro corpo de engrenagem e uma pluralidade de primeiros dentes de engrenagem (52); uma segunda engrenagem (70, 1070) disposta dentro do volume interior (98), a segunda engrenagem (70, 1070) possuindo um segundo corpo de engrenagem e uma pluralidade de segundos dentes de engrenagem (72) que se projetam radialmente externamente a partir do segundo corpo de engrenagem, a segunda engrenagem (70, 1070) é disposta de modo que uma segunda face de pelo menos um dente da pluralidade de segundos dentes de engrenagem (72) se alinhe com uma primeira face de pelo menos um dente da pluralidade de primeiros dentes de engrenagem (52); um primeiro motor (41, 1041) que gira a primeira engrenagem (50, 1050) sobre uma primeira linha de centro axial da primeira engrenagem (50, 1050) em uma primeira direção para transferir um fluido a partir do primeiro orifício (22) para o segundo orifício (24) ao longo de uma primeira trajetória de fluxo; e um segundo motor (61, 1061) que gira a segunda engrenagem (70, 1070), independentemente do primeiro motor (41, 1041), sobre uma segunda linha de centro axial da segunda engrenagem (70, 1070) em uma segunda direção para contatar a segunda face com a primeira face, e transferir o fluido a partir do primeiro orifício (22) para o segundo orifício (24) ao longo de uma segunda trajetória de fluxo, caracterizado pelo fato de que: o primeiro motor (41, 1041) inclui um primeiro invólucro de motor e o segundo motor (61, 1061) inclui um segundo invólucro de motor, em que o primeiro corpo de engrenagem inclui uma primeira abertura cilíndrica (51) ao longo da primeira linha de centro axial que é configurada para aceitar o primeiro motor (41, 1041), incluindo o primeiro invólucro de motor, em que o primeiro motor (41, 1041) é um motor de rotor externo e é disposto na primeira abertura cilíndrica (51), o primeiro motor (41, 1041) compreendendo um primeiro rotor (46, 1046), e em que o primeiro rotor (46, 1046) é acoplado à primeira engrenagem (50, 1050) através do primeiro invólucro de motor para girar a primeira engrenagem (50, 1050) sobre a primeira linha de centro axial na primeira direção, em que o segundo corpo de engrenagem inclui uma segunda abertura cilíndrica ao longo da segunda linha de centro axial que é configurada para aceitar o segundo motor (61, 1061), incluindo o segundo invólucro de motor, em que o segundo motor (61, 1061) é um motor de rotor externo e é disposto na segunda abertura cilíndrica, o segundo motor (61, 1061) compreendendo um segundo rotor (66), e em que o segundo rotor (66) é acoplado a segunda engrenagem (70) através do segundo invólucro de motor para girar a segunda engrenagem (70) ao redor da segunda linha do centro axial na segunda direção.

2. Bomba, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o segundo motor (1061) é um motor de rotor interno compreendendo um segundo rotor (1064) acoplado a um eixo de motor (1062) de modo que o eixo do motor (1062) gire com o segundo rotor (1064), e em que o eixo de motor (1062) é acoplado à segunda engrenagem (1070) para girar a segunda engrenagem (1070) sobre a segunda linha de centro axial na segunda direção.

3. Bomba, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o segundo motor (1061) é disposto no volume interno.

4. Bomba, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o segundo motor (1061) é disposto fora do invólucro (1020).

5. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o contato veda uma trajetória de fluido entre o segundo orifício (24) e o primeiro orifício (22) de modo que o coeficiente de deslizamento da bomba seja de 5% ou menos.

6. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o fluido é um fluido hidráulico.

7. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o fluido é água.

8. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que a bomba (10, 1010) opera em uma faixa de 1 rpm a 5000 rpm.

9. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que o primeiro motor (41, 1041) e o segundo motor (61, 1061) são bidirecionais.

10. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que o primeiro motor (41, 1041) e o segundo motor (61, 1061) são motores de velocidade variável.

11. Método de transferência de fluido de um primeiro orifício (22) para um segundo orifício (24) de uma bomba (10, 1010) incluindo um invólucro de bomba (20, 1020) que define um volume interior (98) no mesmo, a bomba (10, 1010) ainda incluindo um primeiro motor (41, 1041) tendo um primeiro invólucro, um segundo motor (61, 1061) tendo um segundo invólucro, uma primeira engrenagem (50, 1050) possuindo uma pluralidade de primeiros dentes de engrenagem (52), e uma segunda engrenagem (70, 1070) possuindo uma pluralidade de segundos dentes de engrenagem (72), o método compreendendo: girar o primeiro motor (41, 1041) para girar a primeira engrenagem (50, 1050) sobre uma primeira linha de centro axial da primeira engrenagem (50, 1050) em uma primeira direção para transferir um fluido a partir do primeiro orifício (22) para o segundo orifício (24) ao longo de uma primeira trajetória de fluxo; girar o segundo motor (61, 1061), independentemente do primeiro motor (41, 1041), para girar a segunda engrenagem (70, 1070) sobre uma segunda linha de centro axial da segunda engrenagem (70, 1070) em uma segunda direção para transferir o fluido a partir do primeiro orifício (22) para o segundo orifício (24) ao longo de uma segunda trajetória de fluxo; sincronizar uma velocidade da segunda engrenagem (70, 1070) para estar em uma faixa de 99 porcento a 100 porcento de uma velocidade da primeira engrenagem (50, 1050); sincronizar contato entre uma face de pelo menos um dente da pluralidade de segundos dentes de engrenagem (72), e uma face de pelo menos um dente da pluralidade de primeiros dentes de engrenagem (52); caracterizado pelo fato de que compreende: proporcionar uma primeira abertura cilíndrica (51) que é configurada para aceitar o primeiro motor (41, 1041), incluindo o primeiro invólucro de motor, ao longo da primeira linha de centro axial em um corpo de engrenagem da primeira engrenagem (50, 1050); dispor o primeiro motor (41, 1041), incluindo o primeiro invólucro, dentro da primeira abertura cilíndrica (51); acoplar um primeiro rotor do primeiro motor (41, 1041) à primeira engrenagem (50, 1050); e girar a primeira engrenagem (50, 1050) sobre a primeira linha de centro axial na primeira direção, em que o primeiro motor (41, 1041) é um motor de rotor externo, proporcionar uma segunda abertura cilíndrica que é configurada para aceitar o segundo motor (61, 1061), incluindo o segundo invólucro de motor, ao longo da segunda linha de centro axial em um corpo de engrenagem da segunda engrenagem (70, 1070); dispor o segundo motor (61, 1061), incluindo o segundo invólucro de motor, dentro da segunda abertura cilíndrica; acoplar um segundo rotor do segundo motor (61, 1061) à segunda engrenagem (70, 1070); e girar a segunda engrenagem (70, 1070) sobre a segunda linha de centro axial na primeira direção, em que o segundo motor (61, 1061) é um motor de rotor externo.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o contato veda uma trajetória de fluido entre o segundo orifício (24) e o primeiro orifício (22) de modo que o coeficiente de deslizamento da bomba seja de 5% ou menos.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que ainda compreende bombear um fluido hidráulico.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que ainda compreende bombear água.

15. Método, de acordo com qualquer umas das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que o bombeio é feito em uma faixa de operação de 1 rpm a 5000 rpm.

16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 15, caracterizado pelo fato de que o primeiro motor (41, 1041) e o segundo motor (61, 1061) podem ser girados em qualquer direção.

17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 16, caracterizado pelo fato de que o primeiro motor (41, 1041) e o segundo motor (61, 1061) são de velocidade variável.