ES2213706T3 - Bomba de engranajes. - Google Patents
Bomba de engranajes.Info
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Abstract
Bomba de engranajes - con una carcasa (1), -- que presenta un lado de aspiración (24) y un lado de presión (25), - con dos rotores de engranaje (2, 3) que se engranan entre sí dispuestos en la carcasa (1), que -- bombean un medio de bombeo desde el lado de aspiración (24) hacia el lado de presión (25) y -- presentan secciones de cojinete (15 a 18) en sus extremos - con cojinetes de deslizamiento (11 a 14), que -- alojan una sección de cojinete (15 a 18) formando una holgura, -- pueden lubricarse mediante el medio de bombeo y -- presentan, al menos, un canal de refrigeración (39), caracterizada porque, el al menos un canal de refrigeración (39) está configurado de manera que tiene lugar una refrigeración distinta en el contorno y/o en dirección longitudinal y/o en dirección radial del cojinete de deslizamiento (11 a 14), de forma que en la zona de menor anchura de la holgura, la refrigeración es más intensiva.
Description
Bomba de engranajes.
La invención se refiere a una bomba de engranajes
según el preámbulo de la reivindicación 1.
En bombas de engranajes de este tipo, la
temperatura de los cojinetes tiene vital importancia para la
velocidad máxima permitida y, con ello, para el rendimiento de la
bomba. Puesto que los cojinetes de deslizamiento se lubrican,
normalmente, mediante el medio de bombeo, en medios de bombeo de
gran viscosidad tiene lugar una elevada introducción de energía en
la holgura del cojinete. Puesto que el medio de bombeo, normalmente,
presenta una temperatura superior máxima permitida, la velocidad y,
con ella, el rendimiento de la bomba de engranajes está limitada.
Esto es especialmente importante, cuando el medio de bombeo está
formado por una masa fundida de plásticos, cuyas temperaturas
máximas permitidas se encuentran, habitualmente, entre 300 y
350ºC.
Del documento EP 0715078 A2 se conoce una bomba
de engranajes de tipo genérico, que presenta canales de
refrigeración configurados en el cojinete de deslizamiento en forma
de meandros. Incluso si en el canal de refrigeración quisiera
distinguirse la diferencia de temperatura entre el medio de bombeo y
el refrigerante mediante el incremento de temperatura del medio
refrigerante, tampoco sería posible de este modo influir en el
comportamiento refrigerador.
Del documento GB 264105 A se conocen cojinetes,
cuyo semicojinete superior presenta canales de refrigeración a
distancias iguales unidos entre sí en forma de meandros. Los canales
de refrigeración están dispuestos a distancias iguales. El
semicojinete inferior está unido con una escotadura circundante, en
la que desembocan las aberturas de los canales de entrada y salida
del refrigerante.
Del documento GB 1124147 A se conocen cojinetes
de husillo que pueden refrigerarse, en los que los anillos
exteriores de los cojinetes están dispuestos en un casquillo
pasante, que presenta un canal de refrigeración circundante en forma
helicoidal, que presenta una sección transversal continua igual.
Únicamente en la zona de entrada y salida se produce una
sección ampliada o reducida, respectivamente, mediante el corte en un pequeño punto.
sección ampliada o reducida, respectivamente, mediante el corte en un pequeño punto.
Del documento DE 349786 C se conocen cojinetes
deslizantes refrigerados, que presentan canales de refrigeración
paralelos al eje dispuestos a distancias iguales, que están unidos
entre sí en forma de meandros.
Del documento EP 0607999 B1 se conoce la dotación
de canales de refrigeración a los árboles de los rotores de
engranaje.
La invención se basa en el reconocimiento de que
la generación de calor en el cojinete de deslizamiento es distinta
en su contorno y en su extensión en dirección del eje longitudinal
central.
La invención se basa, por tanto, en el objetivo
de configurar una bomba de engranajes de tipo genérico, de forma que
se optimice la evacuación de calor en el cojinete de
deslizamiento.
Este objetivo se alcanza según la invención
mediante las características de la parte caracterizadora de la
reivindicación 1.
La mayor introducción de energía tiene lugar,
normalmente, allí donde la holgura del cojinete, es decir, la
holgura entre la sección del cojinete del árbol y la zona llamada
cojinete de deslizamiento del semicojinete es menor, puesto que aquí
el cizallamiento del medio de bombeo de elevada viscosidad es mayor.
Aquí se transforma en una medida especialmente grande la energía
mecánica en energía calorífica. En esta zona la refrigeración debe
ser particularmente intensiva.
Las reivindicaciones subordinadas reproducen
numerosas configuraciones ventajosas y, en parte, inventivas.
Otras características, ventajas y detalles de la
invención resultan de la descripción siguiente de ejemplos de
realización mediante el dibujo. Se muestran:
Fig. 1 una bomba de engranajes en una sección
según la línea de corte I-I en la fig. 2,
Fig. 2 una sección de la bomba de engranajes
según la línea de corte II-II en la fig. 1,
Fig. 3 una vista en planta desde arriba de un
primer ejemplo de realización de cojinetes de deslizamiento según la
flecha III en la fig. 2,
Fig. 4 una sección longitudinal del cojinete de
deslizamiento según la línea de corte IV-IV en la
fig. 3,
Fig. 5 una vista en planta desde arriba de un
segundo ejemplo de realización de cojinetes de deslizamiento en una
representación según la fig. 3,
Fig. 6 un tercer ejemplo de realización de
cojinetes de deslizamiento en una vista en planta desde arriba según
la fig. 3,
Fig. 7 un cuarto ejemplo de realización de
cojinetes de deslizamiento en una vista en planta desde arriba según
la fig. 3,
Fig. 8 un quinto ejemplo de realización de
cojinetes de deslizamiento en una vista en planta desde arriba según
la fig. 3,
Fig. 9 un sexto ejemplo de realización de
cojinetes de deslizamiento en una vista en perspectiva,
Fig. 10 un séptimo ejemplo de realización de
cojinetes de deslizamiento en una vista en perspectiva,
Fig. 11 una sección del cojinete de deslizamiento
según la línea de corte XI-XI en la fig. 10 y
Fig. 12 un octavo ejemplo de realización de un
cojinete de deslizamiento en una representación en perspectiva.
La bomba de engranajes representada en las fig. 1
y 2 presenta una carcasa 1, en la que están dispuestos dos rotores
de engranaje 2,3. Cada rotor 2, 3 presenta una sección de engranaje
4, 5 que se engranan entre sí. Cada rotor 2, 3 presenta, además, un
árbol 8, 9 dispuesto de forma coaxial respecto al eje longitudinal
central 6, 7 del rotor 2, 3 unido con la sección de engranaje 4 ó 5
de manera firme frente a giro, que está provisto en un extremo con
un pivote de accionamiento 10.
A ambos lados de las secciones de engranaje 4, 5
están dispuestos y apoyados en la carcasa 1 cojinetes de
deslizamiento 11, 12, 13, 14, en los que las hélices 8, 9 con
secciones de cojinete 15, 16, 17, 18 están apoyados de forma
giratoria. La carcasa 1 está cerrada en sus lados frontales mediante
dos cubiertas 19, 20 que están sujetas de forma desmontable sólo
mediante los tornillos indicados 21, de forma que pueden liberarse.
Los árboles 8, 9 se dirigen través de aberturas 22 en las cubiertas
19, 20 hacia fuera de la carcasa. Para la estanqueidad entre el
árbol respectivo 8, 9 y la abertura 22 está prevista una junta
23.
En el plano representado en la fig. 2, que
discurre perpendicular al plano fijado por ambos ejes 6, 7, se
encuentra en un lado de los rotores 2, 3 el lado de aspiración 24 de
la bomba; en el lado opuesto se encuentra el lado de presión 25. Los
rotores 2, 3 son accionados en sentido contrario conforme a las
flechas de sentido de giro 26, 27; sus engranajes 28, 29 marchan
casi sin juego respecto a la parte interior 30 del cuerpo 1. Bombean
el medio que debe bombearse desde el lado de aspiración 24 hacia el
lado de presión 25 según la flecha de sentido de bombeo 31.
La Carcasa 1 presenta canales 33 para un medio de
templado. Los cojinetes de deslizamiento 11 a 14 se lubrican con el
medio de bombeo, normalmente, un medio de bombeo de elevada
viscosidad y, dado el caso, también, de viscosidad intrínseca como,
por ejemplo, de una masa fundida de plástico. Para ello, los canales
de desviación del medio de bombeo 34 salen del lado de presión 25 de
la bomba y se dirigen hacia las holguras del cojinete de
deslizamiento 35 que discurren paralelas al eje respectivo 6 ó 7,
desde donde el medio de bombeo, normalmente, sirve para la
lubricación entre la sección del cojinete respectiva 15 a 18 del
árbol 8 ó 9 y el cojinete de deslizamiento 11 a 14 respectivo. El
medio de bombeo se dirige desde los cojinetes de deslizamiento 11 a
14 a través de los canales de retorno del medio de bombeo 36, que
están configurados, en parte, en la cubierta respectiva 19, 20 y, en
parte, en la carcasa 1, de regreso hacia el lado de aspiración 24.
El medio de bombeo circula a través de los cojinetes de
deslizamiento 11 a 14, según la flecha de sentido de corriente 37,
desde el lado de presión 25 hacia el lado de aspiración 24 de la
bomba.
Los cojinetes de deslizamiento 11 a 14 están
refrigerados. Para ello, en las cubiertas 19 ó 20 está configurado
un canal de suministro de refrigerante 38, que está unido a uno o
varios canales de refrigeración 39 en el cojinete de deslizamiento
13 ó 14. Entre los árboles 9, 8 está configurado en cada cubierta
19, 20 un canal de derrame 40, que a su vez está unido a canales de
refrigeración 39 correspondientes en el cojinete deslizante 11, 12.
Del canal de refrigeración 39 de los cojinetes de deslizamiento 11,
12 sale el refrigerante a través de un canal de salida del
refrigerante 41. El refrigerante circula a través de los canales en
sentido de corriente 42.
A continuación, se describen distintas
configuraciones de los canales de refrigeración 39. Puesto que la
configuración en los cojinetes de deslizamiento individuales 11 a 14
es idéntica o especialmente simétrica, la configuración y la
disposición se describe, básicamente, sólo para un cojinete de
deslizamiento 12.
En la configuración según las fig. 3 y 4, los
cojinetes de deslizamiento 12a, 14a presentan canales de
refrigeración 39a continuos, que discurren en forma de meandros y
paralelamente al eje 6 ó 7, cuya sección es idéntica, pero que están
dispuestos en distribución distinta en el contorno del cojinete de
deslizamiento 12a, 14a. Como se desprende de la fig. 3, los
cojinetes de deslizamiento presentan una zona 43 de estanqueidad
relativa de los canales de refrigeración 39a. En esta zona la
evacuación de calor del cojinete de deslizamiento es mucho mayor que
del resto de zonas, en las que los canales de refrigeración 39a
contiguos presentan una distancia considerablemente mayor. La
superficie de evacuación de calor de los canales de refrigeración
39a por unidad de dilatación del contorno, es decir por unidad
angular a, es por tanto mayor en la zona 43 que en las zonas del
contorno restantes.
En otra configuración adicional según la fig. 5,
los canales de refrigeración 39b están configurados en forma de
meandros, como se indica en la fig. 4. No obstante, tienen
distribuidas en su contorno superficies de intercambio de calor de
distinto tamaño por unidad de dilatación del contorno, es decir por
unidad angular a. Los canales de refrigeración 39b tienen, por
tanto, distintas formas en sección. Puede tratarse de un canal de
refrigeración 39b' con sección cilíndrica, o de un canal de
refrigeración 39b'' con sección ovalada o en forma de riñón, o de un
canal de refrigeración 39b''' con sección de multicuña o de un canal
de refrigeración 39b'''' con sección cuadrada. Estos canales de
refrigeración 39b tienen superficies de intercambio de calor que
varían entre sí por la forma y/o dimensión.
En el ejemplo de realización según la fig. 6
están configurados canales de refrigeración 39a en los cojinetes de
deslizamiento 12c, 14c, cuyo recorrido es en forma de meandros, como
en la configuración según la fig. 4. Además, en la zona de
introducción de energía relativamente menor están previstos canales
de refrigeración 39c, que presentan superficies configuradas de
manera distinta, con las que se influye en el paso de calor por
unidad de superficie del canal de refrigeración 39c desde el
cojinete de deslizamiento 12c o 14c al refrigerante. Puede tratarse
de rugosidad distinta que influye en la cantidad de paso de calor.
También pueden utilizarse distintos materiales conductores de calor.
En un canal de refrigeración 39c' se monta un casquillo aislante 44,
que se trata de un casquillo de material macizo. En un canal de
refrigeración 39c'' se monta un casquillo aislante 45, entre el cual
y el material del cojinete de deslizamiento 14c está configurada
además una holgura 46.
En el ejemplo de realización según la fig. 7
están configurados canales de refrigeración 39a en los cojinetes de
deslizamiento 12d y 14d, cuyo recorrido es en forma de meandros,
como en el ejemplo según la fig. 4. Así mismo, presentan canales de
refrigeración individuales 39d' en una parte de su contorno y un
aislante 47 en el lado alejado del eje 6 ó 7, de forma que tiene
lugar una buena evacuación de calor de la zona del árbol 8, 9,
mientras que de la zona exterior del cojinete de deslizamiento - es
decir desde la carcasa 1 - tiene lugar sólo una aportación o
evacuación de calor reducida.
En el ejemplo de realización según la fig. 8
están previstos dos canales de refrigeración 39e' y 39e'' en forma
de meandros en el cojinete de deslizamiento 12e, 14e. A estos
canales de refrigeración 39e' y 39e'' se suministra el refrigerante
por separado y, dado el caso, distinto refrigerante con distinta
capacidad calorífica. Este circula a través de los canales de
refrigeración 39e', 39e'' en sentido de corriente 42e' y 42e''. Los
refrigerantes conducidos por separado a través de ambos canales de
refrigeración 39e' y 39e'' pueden controlarse o regularse
individualmente y, también, respecto a su temperatura y/o respecto a
su cantidad por unidad de tiempo.
Según la fig. 9, los canales de refrigeración 39f
pueden estar configurados no sólo en serie, es decir, conectados uno
tras otro - como en los ejemplos de realización descritos
anteriormente - sino, también, atravesados en una disposición
paralela. Para ello, en el cojinete de deslizamiento 12f están
dispuestos canales de refrigeración 39f, que son atravesados en el
mismo sentido de corriente 42f. En la zona de ambos extremos de un
cojinete de deslizamiento 12f están configurados canales de unión
48, 49. Desde el canal de unión 49, en el que se junta el
refrigerante después de pasar a través de los canales de
refrigeración 39f, un canal de retorno 50 conduce, entonces, a la
unión con el canal de derrame 40 o con el canal de salida 41. Por
supuesto, aquí, los canales de refrigeración 39f, también, pueden
tener formas y disposiciones, como se ha indicado en los ejemplos de
realización según las fig. 3 a 8.
En la forma de realización según las fig. 10 y
11, el cojinete de deslizamiento 12g está construido de dos piezas;
se compone de un casquillo interior de cojinete 51 y un casquillo
exterior 52, entre los que está configurado un canal de
refrigeración cilíndrico anular 39g, que está subdividido mediante
una pared de separación 53, que discurre paralela al eje 6, de forma
que el refrigerante es conducido obligatoriamente en sentido de
corriente 42g a través del canal de refrigeración 39g y descargado
en sentido de corriente 42''''. Para reducir el suministro de calor,
es decir, la introducción de energía, desde el cuerpo 1, el
casquillo exterior 52 está recubierto de un revestimiento aislante
54. De forma correspondiente, tiene lugar una evacuación de calor
sobreproporcional desde el
\hbox{árbol 8.}
También en el ejemplo de realización según la
fig. 12 se trata de un llamado casquillo de cojinete húmedo - como
en el ejemplo de realización según las fig. 10 y 11. Así mismo, el
cojinete de deslizamiento 12h está formado por un casquillo exterior
52'' y un casquillo interior de cojinete 51'. En el casquillo
interior 52' están configurados canales helicoidales 39h' y 39h'',
que forman circuitos de refrigeración distintos. A estos se
suministran refrigerantes distintos, según la temperatura y/o
cantidad por unidad de tiempo y, en sentido de corriente 42h' y
42h''.
A pesar de que en los ejemplos de realización
expuestos anteriormente se describen principalmente configuraciones
de cojinetes de deslizamiento, en los que los canales de
refrigeración 39 de ambos cojinetes de deslizamiento 11, 13 ó 12, 14
dispuestos a un lado de los rotores 2,3 están conectados uno tras
otro, por supuesto, también es posible una circulación separada y
paralela de ambos canales de refrigeración individuales con
refrigerante. En este caso, se reemplaza, por ejemplo, el canal de
derrame 40 por una salida o entrada para refrigerante.
Claims (15)
1. Bomba de engranajes
- con una carcasa (1),
-- que presenta un lado de aspiración (24) y un
lado de presión (25),
- con dos rotores de engranaje (2, 3) que se
engranan entre sí dispuestos en la carcasa (1), que
-- bombean un medio de bombeo desde el lado de
aspiración (24) hacia el lado de presión (25) y
-- presentan secciones de cojinete (15 a 18) en
sus extremos
- con cojinetes de deslizamiento (11 a 14),
que
-- alojan una sección de cojinete (15 a 18)
formando una holgura,
-- pueden lubricarse mediante el medio de bombeo
y
-- presentan, al menos, un canal de
refrigeración (39),
caracterizada porque,
el al menos un canal de refrigeración (39) está
configurado de manera que tiene lugar una refrigeración distinta en
el contorno y/o en dirección longitudinal y/o en dirección radial
del cojinete de deslizamiento (11 a 14), de forma que en la zona de
menor anchura de la holgura, la refrigeración es más intensiva.
2. Bomba de engranajes según la reivindicación 1,
caracterizada porque están dispuestos canales de
refrigeración (39a) en mayor número por unidad del contorno (a) en
una zona de estanqueidad relativa, que en otras zonas del contorno
de los cojinetes de deslizamiento (12a, 14a).
3. Bomba de engranajes según la reivindicación 1
ó 2, caracterizada porque canales de refrigeración (39b',
39b'', 39b''', 39b'''') presentan superficies de distinto
tamaño.
4. Bomba de engranajes según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque canales de
refrigeración (39b', 39b'', 39b''', 39b'''') presentan distintas
secciones.
5. Bomba de engranajes según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque canales de
refrigeración individuales (39c', 39c'', 39d') presentan, al menos
parcialmente, superficies con conductividad térmica reducida.
6. Bomba de engranajes según la reivindicación 5,
caracterizada porque en un canal de refrigeración (39c',
39c'') está montado un casquillo aislante (44, 45).
7. Bomba de engranajes según la reivindicación 6,
caracterizada porque entre el casquillo de aislamiento (45) y
el cojinete de deslizamiento (14c) está prevista una holgura
(46).
8. Bomba de engranajes según la reivindicación 5,
caracterizada porque, al menos, un canal de refrigeración
(39d) está aislado parcialmente mediante un aislante (47) en el lado
que se encuentra fuera radialmente respecto al eje longitudinal
central (6, 7).
9. Bomba de engranajes según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque están previstos
canales de refrigeración (39e', 39e'') unidos hacia, al menos, dos
circuitos de refrigeración separados entre sí.
10. Bomba de engranajes según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque los canales de
refrigeración (39a, 39b, 39c, 39d, 39e) están conectados en serie
uno tras otro.
11. Bomba de engranajes según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque los canales de
refrigeración (39f) están conectados de forma paralela entre sí en
un cojinete de deslizamiento (12f).
12. Bomba de engranajes según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque los canales de
refrigeración (39a, 39b, 39c, 39d, 39e, 39f) están configurados
extendidos.
13. Bomba de engranajes según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque, el al menos,
un canal de refrigeración (39g) está configurado de forma cilíndrica
anular.
14. Bomba de engranajes según la reivindicación
13, caracterizada porque, el al menos, un canal de
refrigeración (39g) está provisto de un revestimiento aislante (54)
en su lado exterior.
15. Bomba de engranajes según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque, el al menos,
un canal de refrigeración (39h', 39h'') está configurado de forma
helicoidal.
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