BR112019022110A2

BR112019022110A2 - bomba acoplada magneticamente

Info

Publication number: BR112019022110A2
Application number: BR112019022110A
Authority: BR
Inventors: James Sandore Brian; Leopold Christopher; Shafer Clark; Michael Libby Loren; William Ortega Nicholas; George Schwartz Robert; Blankemeier William
Original assignee: Wilden Pump And Eng Llc
Priority date: 2017-04-26
Filing date: 2018-04-11
Publication date: 2020-05-05
Also published as: US10502208B2; CA3061478A1; US20190277283A1; US20190024660A1; EP3601802B1; CN110573742A; WO2018200205A1; AU2018260580B2; US10436195B2; AU2018260580A1; JP2020520428A; JP6900506B2; CA3061478C; CN110573742B; EP3601802A1; EP3601802A4; US10240600B2; US20180313352A1

Abstract

a presente invenção refere-se a uma bomba acoplada magneticamente, que inclui um alojamento de bomba (10) com um conjunto de acionamento magnético rotativo (28), um recipiente cilíndrico (52) e um conjunto de ímãs de acionamento rotativo (34). este acoplamento magnético é associado com um rotor de bomba (58) e uma roda de engrenagem de acionamento, lateralmente posicionada (64) para definir uma bomba de engrenagem. este acoplamento magnético é alternativamente associado com um rotor de bomba (58), com um impulsor (118) para definir uma bomba centrífuga. cada bomba inclui uma haste estacionária (40), para montar a montagem de ímãs de acionamento (34) e o rotor de bomba (58). um transportador rotativo (68) com buchas (80, 82) e bombas de empuxo (88, 90), coaxialmente suporta a montagem de ímãs de acionamento rotativo (34) e o rotor de bomba (58).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para BOMBA ACOPLADA MAGNETICAMENTE.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [0001] O campo da presente invenção são bombas, que são magneticamente acopladas a uma fonte de alimentação.

[0002] A Patente Norte Americana N° 7.137.793 para Shater et aí., a Patente Norte Americana N° 7.183.683 para Shater et al. e a Patente Norte Americana N° 7.549.205 para Shater, estão dirigidas para bombas acopladas magneticamente, cujas descrições estão incorporadas aqui no presente por referência.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0003] A presente invenção refere-se a bombas que têm um alojamento de bomba. Um eixo é fixado dentro do alojamento da bomba. Um rotor de bomba é rotativamente montado em torno do eixo fixo. Um acoplamento magnético, incluindo um conjunto de acionamento magnético, um conjunto de acionamento magnético associado com o rotor da bomba e um recipiente entre a montagem de acionamento e a montagem de acionamento, fornecem um acoplamento sem vedação entre a montagem de acionamento e o rotor da bomba. A bomba ainda inclui um transportador rotativo em torno do eixo estacionário. Esse transportador inclui um flange de acoplamento radial, que pode ser fixado à montagem magnética de acionamento. O transportador rotativo é axialmente removível através de um rotor de bomba. O transportador inclui uma posição de rolamento liso para receber uma bucha. O arranjo do transportador rotativo, desse modo, possibilita a recolocação do suporte de rolamento, sem exigir que a bomba seja retirada de sua montagem, ou a montagem de acoplamento magnético seja rompida. O transportador pode também incluir posições de buchas de empuxo (pressão), que

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2/10 podem estar voltadas para um ressalto no eixo fixo, e voltadas para a extremidade do recipiente.

[0004] Nas modalidades preferidas, múltiplas categorias de bombas são reveladas. Além disso, integrações seletivas de componentes são descritas nas modalidades. É pretendido e ensinado aqui, que as variações independentes em cada modalidade, podem ser empregadas em outra modalidade com igual aplicabilidade. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0005] A Figura 1 é uma vista lateral de uma bomba de engrenagem acoplada magneticamente, mostrada em corte transversal através do eixo principal da bomba;

[0006] A Figura 2 é uma vista isométrica também em corte transversal, através do eixo principal da bomba de engrenagem acoplada magneticamente ilustrando o rotor da bomba, a montagem magnética acionada por rotação e a montagem de transporte rotativo;

[0007] A Figura 3 é um corte transversal isométrico, tirado através do eixo principal da bomba dos três conjuntos da Figura 2 em montagem explodida;

[0008] A Figura 4 é uma vista de frente de uma bomba centrífuga magneticamente acoplada;

[0009] A Figura 5 é uma vista lateral da bomba centrífuga magneticamente acoplada, mostrada no corte transversal do eixo principal da bomba; e [0010] A Figura 6 é um corte transversal isométrico tirado através do eixo principal da bomba centrífuga magneticamente acoplada do rotor de bomba, a montagem magnética acionada rotativamente, e a montagem de transporte rotativo da Figura 5 na montagem explodida.

[0011] Os números de referência nas Figuras correspondem entre modalidades, em que os elementos ilustrados são os mesmos.

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DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA [0012] Voltando em detalhes para as Figuras, uma bomba de engrenagem com um acoplamento magnético é descrita na modalidade preferida das Figuras 1 até 3. A bomba de engrenagem inclui um alojamento de bomba, geralmente designado 10, definido por uma primeira porção de alojamento 12 e uma segunda porção de alojamento 14. As porções são aparafusadas juntas. O alojamento da bomba 10 ainda inclui uma tampa de rolamento 16, fechando a primeira extremidade do alojamento da tampa 10, por estar aparafusado à primeira porção de alojamento 12, e um suporte do eixo da bomba 18 fechando uma segunda extremidade do alojamento da bomba 10, e aparafusado à segunda porção ao alojamento 14. A tampa de rolamento 16 inclui um acoplamento de energia, através de um eixo de acionamento 20 montado em rolamentos 22. O eixo de acionamento 20 é capaz de ser ligado a uma fonte de alimentação rotativa (não mostrada). O suporte do eixo da bomba 18 inclui uma tampa 24. A entrada de fluido (não mostrada) e uma saída de fluido 26, convencionalmente se estendem no alojamento de bomba 10.

[0013] Um conjunto de acionamento magnético rotativo, inclui um membro de acionamento em forma de tampa 28. Os ímãs 30 são mantidos em um arranjo anular em torno do recesso axial, definido pelo membro em forma de tampa 28. Um cubo 32 no membro 28, é montado para o eixo de acionamento 20 e ligado para girar com isto. A porção em forma de tampa é em balanço do cubo 32, dentro do alojamento de bomba 10 formando um campo periférico cilíndrico para o acoplamento magnético.

[0014] Um conjunto de acionamento magnético rotativo inclui uma montagem de ímã geralmente cilíndrica 34, com ímãs 36 ao redor da periferia, para definir uma porção de ímã fisicamente disposto, substancialmente em alinhamento com os ímãs 30, para o

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4/10 alinhamento magnético possibilitar um acoplamento magnético. Com a montagem de acionamento magnético rotativo, e a montagem magnético de acionamento rotativo, o acoplamento magnético é convencionalmente disposto.

[0015] Um eixo de montagem estacionário complexo 38, fixado ao alojamento da bomba no suporte da haste de bomba 18, define duas hastes cilíndricas 40 e 42, com hastes axialmente e lateralmente deslocadas. Um flange de montagem radial 44 é localizado entre a duas hastes 40 e 42. O eixo de montagem 38 é montado para o suporte da haste 18 pelos prendedores 46, para o flange de montagem 44 e por uma extremidade de topo 48, na haste cilíndrica 42 posicionado dentro de uma cavidade 50 no suporte da haste 18. Este arranjo estruturalmente escora a haste 40 no acoplamento magnético. O flange de montagem 44 ainda define um ressalto em uma extremidade da haste cilíndrica 40, voltada para a extremidade de acionamento da bomba de engrenagem.

[0016] A fim de dividir o acoplamento magnético sem vedação definido pelos ímãs 30 e 36, um recipiente cilíndrico se estende entre os ímãs 30 e 36, dentro do recesso axial do membro de acionamento em forma de tampa 28. O recipiente é emparedado fino entre os ímãs 30 e 36 e é de material não ferromagnético, para evitar interferência com o acoplamento magnético. O recipiente 52 é fixado ao alojamento da bomba 10 através de um flange de montagem radial 54 para efetuar um engajamento de vedação.

[0017] O flange de montagem 54 é convenientemente fixado entre a primeira e a segunda porções de alojamento 12 e 14. Na outra extremidade do recipiente 52, uma tampa do recipiente 56 fecha o recipiente 52. A tampa do recipiente 56 recebe a extremidade da haste cilíndrica 40, que ajuda a posicionar a parede fina do recipiente 52. A tampa do recipiente 56 também define um ressalto, voltado para a

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5/10 segunda extremidade de suporte da haste da bomba do alojamento da bomba 10. Um botão central na tampa do recipiente 56 se estende para perto do alojamento da bomba. Isto vai evitar a tampa do recipiente 56 de desvio excessivo, se o ressalto definido for impulsionado para muito longe.

[0018] Um rotor de bomba 58 pode ser fixado à montagem de ímã 34, da montagem de ímã de acionamento rotativo na bomba de engrenagem. O rotor de bomba 58 é principalmente posicionado dentro da primeira porção do alojamento 12 do alojamento de bomba 10, e inclui uma engrenagem anular com 60 dentes, como é visto melhor nas Figura 2 e 3. Um flange de montagem radial 62 se estendendo internamente no rotor da bomba 58, confina com a extremidade próxima do suporte do ímã 34 da montagem de ímã de acionamento rotativo. Uma roda de engrenagem 64 é rotativamente montada ao redor do eixo cilíndrico 42 deslocado lateralmente ao redor de uma bucha 66. A roda de engrenagem rotativa 64 é entrelaçada com o dente 60 da engrenagem anular do rotor de bomba 58. Esta engrenagem então define uma bomba de engrenagem, em comunicação com e a entrada de fluido e a saída de fluido 26 da bomba.

[0019] Um transportador rotativo 68 é montado ao redor da haste cilíndrica 40. O suporte de ímã 34 inclui uma cavidade cilíndrica concêntrica, se estendendo totalmente através dela para receber o transportador rotativo 68. O suporte de ímã 34 e o transportador rotativo 68 são mostrados para definir uma cavidade anular entre eles, a fim de reduzir material e peso. Anéis-o podem ser colocados nas superfícies de contato entre os dois componentes, como visto na Figura 3, para isolar a cavidade anular dos fluidos de trabalho.

[0020] Um flange de acoplamento radial 70 é localizado na extremidade do transportador rotativo 68, adjacente ao rotor de bomba

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58. Este flange de acoplamento radial 70 é para fora do flange de montagem 62, se estendendo para dentro do rotor de bomba 58. Três prendedores 72 de equiângulos espaçados se estendem através de orifícios de montagem no flange de acoplamento 70, o flange de montagem radial 62 se estendendo para dentro, e a extremidade do suporte de ímã 34 para reter esses três elementos juntos de tal maneira que eles são capazes de girar como um conjunto, em torno do eixo cilíndrico 40.

[0021] O transportador rotativo 68 inclui um furo 74 através dele para receber o eixo 40. Na bomba de engrenagem, o furo 74 inclui duas posições de rolamentos planos 76 e 78 para reter as buchas 80 e 82, a fim de concentricamente montar o suporte de ímã 34, e o rotor de bomba 58 ao redor do eixo 40. As extremidades do transportador rotativo 68 ao redor do furo 74 incluem posições de rolamento de empuxo 84 e 86, para reter as buchas de empuxo 88 e 90, para revestir o ressalto no flange de montagem 44 do eixo 40, e a tampa do recipiente 56, respectivamente.

[0022] O transportador rotativo 68 tem o atributo de fornecer um mecanismo para a retenção positiva e disposição das buchas 80, 82, 88 e 90. Além disso, o subconjunto rotativo inteiro, como ilustrado nas Figuras 2 e 3, pode ser acessado sem remover a bomba de sua montagem e canalização. Através da remoção do suporte 18 da haste da bomba, a haste de montagem 38 pode ser retirada com a roda de engrenagem 64. Isto expõe os prendedores 72. Opcionalmente, a montagem inteira, como ilustrado nas Figuras 2 e 3, pode ser retirada com os prendedores 72 no lugar. Mais importante, os prendedores 72 podem ser removidos, permitindo o transportador rotativo 68 ser retirado enquanto deixa o restante da bomba, incluindo o rotor 58 e o suporte de ímã 34, no lugar. Todas as buchas na bomba e no transportador rotativo 68, podem ser inspecionadas e substituídas. As

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7/10 buchas principais de acoplamento magnético de tolerância estreita podem ser recebidas como uma unidade e instaladas como tal.

[0023] Uma bomba centrífuga com um acoplamento magnético, é descrito na modalidade preferida das figuras 4 até 6. A bomba inclui um alojamento de bomba, geralmente designado 10, definido por uma primeira porção de alojamento 12, e uma segunda porção de alojamento 100, variando da porção de alojamento 14 da bomba de engrenagem, de maneiras convencionais para acomodar um mecanismo e fluxo de bomba centrífuga. As porções 12 e 100 são aparafusadas juntas. O alojamento da bomba 10 ainda inclui uma tampa de rolamento 16 fechando uma primeira extremidade do alojamento da bomba 10, por estar sendo aparafusada à primeira porção do alojamento 12, e um suporte de eixo da bomba 102 em uma segunda extremidade do alojamento da bomba 10 e aparafusado à segunda porção de alojamento 100. A primeira extremidade do alojamento 10 permanece como na bomba de engrenagem com a tampa de rolamento 16, o eixo de acionamento 20e os rolamentos 22. O suporte do eixo da bomba 102 inclui uma entrada de fluido 104 para a bomba. Uma saída de fluido convencionalmente se estende do alojamento de bomba 10. Um eixo de montagem estacionária 108 é fixado ao alojamento da bomba no suporte do eixo da bomba 102. Este arranjo estruturalmente escora o eixo 108, através do rotor da bomba no acoplamento magnético. O eixo de montagem estacionário 108 também engata a tampa do recipiente 56 como na bomba de engrenagem.

[0024] O acoplamento magnético na bomba centrífuga é idêntico àquele da bomba de engrenagem. Isto inclui a montagem de acionamento magnético rotativo, a montagem magnética de acionamento rotativo e o recipiente cilíndrico. O suporte magnético 112 da montagem magnético de acionamento rotativo, mostrado na bomba

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8/10 de engrenagem para ser um elemento cilíndrico separado 34, é, entretanto, integralmente formado com um rotor de bomba 114, na bomba centrífuga das Figuras 4 a 6, como uma aba estendida do mesmo. O suporte magnético 112 inclui um ressalto 116 se estendendo para dentro, voltado para o rotor da bomba 114. Esta configuração integral se aplica igualmente bem à modalidade preferida da bomba de engrenagem.

[0025] A porção do rotor de bomba 114 deste elemento rotativo integrado, se estendendo do suporte magnético 112, é posicionada principalmente dentro da primeira porção de alojamento 12 do alojamento de bomba 10, e inclui uma roda de impulsor anular envolta 118, como melhor visto nas Figuras 5 e 6, para operar como uma bomba centrífuga. Uma roda de impulsor interno 122 é montada para o elemento rotativo integrado. A roda de impulsor interna 122 tem um diâmetro que possibilita que ela passe através da abertura central, na proteção dianteira 124, fixada à ou integrada com a roda de impulsor anular 118. A roda de impulsor anular 118 e a roda de impulsor interno 122 incluem ventoinhas, que são alinhadas de tal maneira que as duas operam como uma unidade, quando montadas para ter continuidade de fluxo através da montagem impulsor.

[0026] Um transportador rotativo 126, que tem um furo central 128, é montado ao redor do eixo de montagem estacionário 108. A montagem magnética 112 por sua vez inclui uma cavidade cilíndrica concêntrica se estendendo totalmente através dela, para receber o transportador rotativo 126. A montagem magnética 112 e o transportador rotativo 126, são mostrados para definir uma cavidade anular entre eles a fim de reduzir material e peso. Os anéis-o podem ser colocados nas superfícies de contato entre os dois componentes, como visto na Figura 6, para isolar a cavidade anular dos fluidos de trabalho.

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9/10 [0027] Um flange de acoplamento radial 130 está localizado na extremidade do transportador rotativo 126. Este flange de acoplamento radial 130 se estende para se associar contra o ressalto 116 se estendendo radialmente. A roda de impulsor interna 122 da roda de impulsor 118, se associa contra o outro lado do flange anular radial. O flange de acoplamento radial 130 tem um diâmetro não maior do que o diâmetro da roda de impulsor interno 122 da roda de impulsor 118, possibilitando que ele passe através da roda de impulsor 118 e da abertura central na proteção central 124. Três prendedores 132 espaçados equiangularmente se estendem através de orifícios de montagem na roda do impulsor interno 122, o flange de acoplamento radial 130 e no ressalto 116 se estendendo internamente para manter esses três elementos juntos. Removendo os prendedores 132, a roda de impulsor interno 122 da roda de impulsor 118 e o transportador rotativo 126 podem ser retirados do alojamento de bomba 10.

[0028] O transportador rotativo 126 na segunda modalidade das Figuras 4 até 6, inclui duas posições de rolamento planas 134 e 138, no furo central 128. Nesta bomba centrífuga, as buchas 136, 140 são integralmente formadas com o transportador rotativo 126 nas posições de suporte simples 134, 138. Essas buchas 136 e 140, rotativamente e concentricamente criam a montagem magnética 112 e o rotor de bomba 114, ao redor do eixo de montagem estacionária 108. A extremidade do transportador rotativo 126, ao redor do furo 128 em direção à extremidade de acionamento da bomba centrífuga, inclui uma posição de mancai de empuxo 142. Além disso, na bomba centrífuga, uma bucha de empuxo 144 é formada integralmente com o transportador rotativo 126, na posição do mancai de empuxo 142. Esta bucha de empuxo 144 é voltada para a tampa de recipiente 56.

[0029] Como verdadeiro na bomba de engrenagem, o transportador rotativo 126 tem a característica de fornecer um

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10/10 mecanismo para a retenção e disposição positivas das buchas 136, 140 e 144. Além disso, a sub-montagem rotativa inteira, como ilustrado nas Figuras 5 e 6, pode ser acessada sem desmontagem do acoplamento magnético ou remoção do rotor de bomba 114 da bomba, e por sua vez a bomba de sua montagem. Através da remoção do suporte do eixo da bomba 102, os prendedores 132 são expostos. Os prendedores 132 podem ser removidos, permitindo o transportador rotativo 126 ser retirado, enquanto deixa o restante da bomba, incluindo o rotor 114 e a montagem magnética 112 no lugar.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Bomba acoplada magneticamente, caracterizada pelo fato de que compreende:

um alojamento de bomba incluindo um eixo no alojamento;

um acoplamento magnético no alojamento da bomba, incluindo um acionamento magnético rotativo, uma montagem de ímã de acionamento rotativo, interiormente do acionamento magnético rotativo, e um recipiente cilíndrico se estendendo entre o acionamento magnético rotativo e a montagem de ímãs de acionamento rotativo, a montagem de ímãs de acionamento rotativo tendo uma cavidade concêntrica;

um rotor de bomba engatado com a montagem de ímã de acionamento rotativo e incluindo uma passagem axial;

um transportador que inclui um furo rotativamente disposto ao redor do eixo, pelo menos uma bucha simples no rolamento de furo no eixo, e um flange de fixação radial acoplável para girar com a montagem de imã acionado por rotação, o transportador estando dentro da cavidade concêntrica e encaixando e montagem através da passagem axial para remoção da bomba com o rotor de bomba acoplado com a montagem de ímã de acionamento rotativo, e a montagem de ímã de acionamento rotativo acoplada com o acionamento magnético rotativo.
2. Bomba acoplada magneticamente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que ainda compreende uma roda impulsora interna rotativa, com a montagem de ímãs de acionamento rotativo, e axialmente removível através do rotor da bomba, o rotor da bomba incluindo uma roda do impulsor anular, que tem uma continuidade de fluxo com a roda do impulsor interno.
3. Bomba acoplada magneticamente, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o rotor da bomba inclui

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2/2 um flange de extensão interna, o flange de fixação radial encostado ao flange de extensão interna do rotor da bomba, o flange de fixação radial estando entre o flange de extensão interna do rotor da bomba e a roda do impulsor interno.
4. Bomba acoplada magneticamente, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que ainda compreende elementos de fixação que se estendem através da roda interna do impulsor, o flange de fixação radial e o flange de extensão interna do rotor da bomba e engatando com a montagem de imã de acionamento rotativo, sucessivamente.
5. Bomba acoplada magneticamente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma bucha simples é separável do transportador.
6. Bomba acoplada magneticamente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que ainda compreende uma roda de engrenagem rotativa que é montada no alojamento da bomba e que envolve o rotor para constituir bomba de engrenagem.
7. Bomba acoplada magneticamente, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a roda de engrenagem rotativa e o eixo são axialmente removíveis a partir do alojamento da bomba para permitir que o transportador rotativo se move através o rotor da bomba a partir da montagem de imã acionamento rotativo.