ES2214191T3 - Maquina de desplazamiento positivo para medios compresibles. - Google Patents

Abstract

Máquina de desplazamiento positivo para medios compresibles, en particular bomba de vacío de funcionamiento sin engrase, con al menos dos ejes (3) con rotores (4) que están conformados como cuerpos perfilados (4) y cuyos perfiles se engranan entre sí a modo de ruedas dentadas en la rotación y se mueven sin tocarse entre sí, en la que cada uno de los ejes (3) está accionado por medio de motores eléctricos (6) propios, en la que las posiciones angulares de los ejes (3) se determinan con resolutores (8), a partir de cuyas señales se sincronizan los motores (6) de modo electrónico, y en la que los ejes (3) presentan ruedas dentadas (7) que se engranan entre sí y cuya holgura angular es menor que la de los cuerpos perfilados (4), caracterizada porque al menos una de las ruedas dentadas (7) está unida directamente con el rotor (11) del resolutor (8) de su eje (3), y las dos están unidas conjuntamente como una unidad con el eje (3) de modo que se pueden soltar.

Description

Máquina de desplazamiento positivo para medios compresibles.

La invención se refiere a una máquina de desplazamiento positivo para medios compresibles, en particular a una bomba de vacío de funcionamiento sin engrase, con al menos dos ejes con rotores que están conformados como cuerpos perfilados y cuyos perfiles se engranan entre sí a modo de ruedas dentadas en la rotación y se mueven sin tocarse entre sí, en la que cada uno de los ejes está accionado por medio de motores eléctricos propios, en la que las posiciones angulares de los ejes se determinan con resolutores, a partir de cuyas señales se sincronizan los motores de modo electrónico, y en la que los ejes presentan ruedas dentadas que se engranan entre sí y cuya holgura angular es menor que la de los cuerpos perfilados.

Durante mucho tiempo ha sido habitual el hecho de sincronizar los rotores de este tipo de máquinas de desplazamiento positivo por medio de ruedas dentadas, en las que normalmente sólo se preveía un motor. Sin embargo, las ruedas dentadas tenían que estar lubricadas, de manera que una impureza del medio bombeado sólo se podía evitar de un modo muy costoso obturando el engranaje contra los rotores y contra el propio espacio de la bomba. Sin embargo, las obturaciones correspondientes se desgastaban, de manera que había que desmontar las bombas en intervalos más o menos regulares para reemplazar las obturaciones.

Estos problemas se evitan en una bomba del tipo mencionado al comienzo (documento US-5 836 746) gracias al hecho de que cada uno de los rotores se acciona por medio de un motor eléctrico propio, que están sincronizados de modo electrónico. Por medio de resolutores se determinan las posiciones angulares de los dos ejes en todo momento. Las señales del resolutor se introducen en un sistema electrónico que opera los dos motores eléctricos de modo síncrono entre sí de tal modo que los rotores no se pueden tocar. Para que en el caso de estados de funcionamiento desfavorables con una sincronización que trabaje de un modo impreciso no se toquen los rotores, lo que llevaría a daños de las superficies de los mismos, en esta bomba está prevista una rueda dentada en cada eje. Las dos ruedas dentadas se engranan entre sí, y tienen una holgura angular menor que los cuerpos perfilados. Debido a esto, en caso de que falle la sincronización electrónica, entonces se tocan en primer lugar las ruedas dentadas que en funcionamiento normal rotan sin tocarse. Sin embargo, los cuerpos perfilados siguen sin poder tocarse, ya que tienen una mayor holgura angular que las ruedas dentadas.

En una máquina de desplazamiento positivo de este tipo, un problema reside en el hecho de ajustar los rotores y las ruedas dentadas de tal modo que durante el funcionamiento tanto los flancos de los rotores como los flancos de las ruedas dentadas tengan la mayor distancia posible entre sí. En el caso ideal, la posición de los rotores y de las ruedas dentadas ha de ser tal que los rotores adopten una posición angular entre sí que esté situada en el centro entre las dos posiciones angulares en las que se produce el contacto. Lo mismo es válido para las ruedas dentadas. Con esta "posición cero", por tanto, se operaría la máquina de desplazamiento positivo en el funcionamiento normal. Sin embargo, este ajuste es muy difícil de realizar. Un ajuste con medios mecánicos es costoso e impreciso, ya que la holgura angular de las ruedas dentadas y de los rotores es muy pequeña y ha de ser muy pequeña únicamente para que la ranura entre los cuerpos perfilados a través de la que se produce una corriente inversa en el bombeado sea lo más pequeña posible.

En una máquina de desplazamiento positivo del tipo mencionado al comienzo (documento US-5,417,551 A) se realiza, ciertamente, un ajuste de las ruedas dentadas al valor medio de las posiciones angulares en las que se tocan las ruedas dentadas. Sin embargo, a partir de esta citación no se puede extraer el modo en el que se puede alcanzar el ajuste crítico que hace coincidir el valor medio de las dos posiciones angulares en las que se tocan los flancos de los rotores con el valor medio de las posiciones angulares correspondientes de las ruedas dentadas. Sin embargo, sólo en este caso es posible un funcionamiento sin problemas. Únicamente se describe cómo se ajusta el valor medio de las posiciones angulares de las ruedas dentadas. En ese caso se presupone que coinciden los valores medios para los rotores y los valores medios para las ruedas dentadas. Ciertamente se hablaba de que la holgura de las ruedas dentadas por un lado no podía ser mayor que por el otro, ya que en otro caso los rotores se tocaban. Sin embargo, un problema de este tipo se produce únicamente cuando no coinciden los puntos medios de los rotores y de las ruedas dentadas. Cuando se produce este problema, entonces esto sólo puede suceder por medio de un desplazamiento angular relativo entre los rotores y las ruedas dentadas, para cuyo desplazamiento, sin embargo, no se puede extraer ninguna indicación de la citación. Sin embargo, un desplazamiento de este tipo no debería ser posible, ya que las ruedas dentadas se encuentran en el interior de la máquina, los sensores angulares están dispuestos más o menos en el extremo del eje correspondiente, y la rueda dentada y el rotor del sensor angular correspondiente no están unidos directamente.

El objetivo de la invención reside en el hecho de conseguir una máquina de desplazamiento positivo del tipo mencionado al comienzo en la que la "posición cero" de los rotores y de las ruedas dentadas se pueda ajustar de un modo sencillo, rápido y preciso con la ayuda del resolutor.

La solución conforme a la invención viene dada por el hecho de que al menos una de las ruedas dentadas está unida directamente con el rotor del resolutor de su eje, y que las dos están unidas conjuntamente como una unidad con el eje de modo que se pueden soltar.

El ajuste de la "posición cero" o la holgura de los flancos, se produce según la invención de la siguiente manera. En primer lugar, se sujeta un rotor al que están fijados la rueda dentada y el resolutor de modo que se pueden soltar. En esta situación, la rueda dentada puede realizar un movimiento de rotación relativo respecto al eje de este rotor. El otro rotor es girado entonces en las dos direcciones de giro hasta una posición en la que se tocan los flancos de los cuerpos perfilados. Los dos ángulos de contacto son medidos, y el rotor es ajustado y sujetado con su rueda dentada fijada a él a la posición media entre estos dos ángulos.

Así mismo, el primer rotor se sigue sujetando. Sin embargo, ahora sólo se gira la rueda dentada del primer rotor en las dos direcciones respectivamente hasta el punto de contacto con la rueda dentada del otro rotor. Así mismo, los ángulos de contacto se vuelven a fijar. A continuación, se ajusta la rueda dentada al valor medio de estos dos puntos de contacto y se une de modo fijo con el eje correspondiente, en particular se aprieta mediante el apretado de tornillos. Con ello, tanto los rotores o cuerpos perfilados como las ruedas dentadas se encuentran exactamente en la posición central entre las dos posiciones en las que se tocan o se tocarían. Ésta es la posición cero, con cuyo valor se lleva a cabo entonces la sincronización, haciendo para ello que la regulación se lleve a cabo de tal manera que la posición relativa de los dos ejes, rotores y ruedas dentadas se corresponda en la mayor medida posible a este valor durante el funcionamiento.

De un modo ventajoso, las ruedas dentadas están dispuestas en un extremo del eje, ya que en este caso es especialmente fácil acceder a ellas, lo cual facilita la fijación a su eje de la rueda dentada que en un primer lugar está suelta.

De un modo ventajoso, la máquina de desplazamiento positivo presenta una regulación diferencial para el número de revoluciones por unidad de tiempo de los motores. Por medio de la sincronización conforme a la invención con el ajuste de la holgura de los flancos o bien con la "posición cero" se consigue ya un buen funcionamiento síncrono. El comportamiento de funcionamiento se mejora todavía más cuando los dos rotores no se sincronizan a un valor teórico prefijado de manera independiente, sino cuando la sincronización se lleva a cabo fundamentalmente a partir de diferencias de las posiciones angulares. Por ejemplo, en el caso de que penetre líquido en el espacio de bombeo, entonces, debido a la densidad del líquido que es aproximadamente mil veces mayor que la de los gases, se frenan fuertemente los rotores, produciéndose la frenada, sin embargo, más o menos igual para los dos rotores. Las diferencias que eventualmente se pueden dar pueden ser entonces compensadas por medio de la sincronización. Esto no sería el caso si la sincronización se realizara a un valor prefijado exteriormente. Sin embargo, naturalmente, se produce una regulación adicional desde el exterior para poder introducir el número de revoluciones por unidad de tiempo al que se ha de tender. Sin embargo, esta regulación, que afecta a los dos motores de la misma manera, es lenta en comparación, de manera que se pueden eliminar rápidas diferencias en el número de revoluciones por unidad de tiempo por medio de la regulación diferencial.

Se ha revelado como algo especialmente adecuado para el accionamiento el hecho de que los motores sean motores de corriente trifásica con rotor magnético permanente.

A continuación, se describe la invención a partir de una forma de realización ventajosa tomando como referencia los dibujos anexos. Se muestra:

Fig. 1 una máquina de desplazamiento positivo en una sección transversal; y

Fig. 2 una representación aumentada de la disposición conforme a la invención del resolutor.

Tal y como se muestra en la Fig. 1, en una carcasa de la bomba 1 construida a partir de varias piezas están alojados dos cojinetes 2 con ejes 3, en los cuales están fijados cuerpos perfilados 4 que se engranan entre sí y que en el espacio de bombeado 5 succionan desde arriba a través de una conexión 14 el medio que se ha de transportar y lo expulsan por abajo a través de aperturas no mostradas. Los ejes 3 y los cuerpos perfilados 4 son accionados por medio de motores eléctricos 6, en los que para cada eje 3 se prevé un motor eléctrico 6 separado. En la parte inferior de los ejes 3 se prevén dos ruedas dentadas 7 que se engranan entre sí. Los motores 6 se sincronizan de modo electrónico con la ayuda de resolutores 8. En caso de condiciones de funcionamiento desfavorables, cuando no es suficiente la sincronización electrónica, se tocan en primer lugar las ruedas dentadas 7, ya que presentan una menor holgura angular que los rotores 4. Sin embargo, normalmente no se tocan las ruedas dentadas 7, de manera que se puede prescindir de una lubricación de estas ruedas dentadas.

La Fig. 2 muestra una sección de la representación de la Fig. 1 en una escala ampliada. En el eje derecho 3, la rueda dentada 7 está unida con el rotor del resolutor 9 que puede girar respecto al eje 3. La rueda dentada 7, por su lado, se puede fijar con la ayuda del elemento de fijación 13 al eje 3. En el manguito 9 está dispuesto el rotor 11 del resolutor 8, mientras que el estator 12 del resolutor 8 está dispuesto de modo fijo en la carcasa.

Para el ajuste de la posición ideal, o posición cero, tanto de los rotores 4 como de las ruedas dentadas 3, en primer lugar se fija el rotor 4 que se encuentra a la derecha en la Fig. 1 con su eje 3, en el que el tornillo 10 está suelto, de manera que la rueda dentada 7 pueda girar. El eje izquierdo 3 es girado entonces en las dos direcciones hasta tal punto que los rotores 4 se tocan, en el que estos dos ángulos de contacto se determinan con la ayuda del resolutor 8. El eje izquierdo 3 se ajusta entonces al valor medio entre estos dos puntos de contacto. El eje derecho 3 del rotor derecho se sigue sujetando. Entonces, la rueda dentada 7 que se encuentra a la derecha, se mueve en las dos direcciones hasta el punto en el que toca la rueda dentada izquierda. Los dos ángulos de contacto se miden con el resolutor derecho 8. La rueda dentada 7 se ajusta entonces al valor medio entre estos dos ángulos, y se aprieta con ayuda del tornillo 10. Con ello, los dos rotores 4 y las dos ruedas dentadas 3 se encuentran en la posición media entre los puntos de contacto. El funcionamiento se sincroniza entonces con este valor del ángulo relativo.

Claims (4)

1. Máquina de desplazamiento positivo para medios compresibles, en particular bomba de vacío de funcionamiento sin engrase, con al menos dos ejes (3) con rotores (4) que están conformados como cuerpos perfilados (4) y cuyos perfiles se engranan entre sí a modo de ruedas dentadas en la rotación y se mueven sin tocarse entre sí, en la que cada uno de los ejes (3) está accionado por medio de motores eléctricos (6) propios, en la que las posiciones angulares de los ejes (3) se determinan con resolutores (8), a partir de cuyas señales se sincronizan los motores (6) de modo electrónico, y en la que los ejes (3) presentan ruedas dentadas (7) que se engranan entre sí y cuya holgura angular es menor que la de los cuerpos perfilados (4), caracterizada porque al menos una de las ruedas dentadas (7) está unida directamente con el rotor (11) del resolutor (8) de su eje (3), y las dos están unidas conjuntamente como una unidad con el eje (3) de modo que se pueden soltar.

2. Máquina de desplazamiento positivo según la reivindicación 1, caracterizada porque las ruedas dentadas (7) están dispuestas en un extremo del eje.

3. Máquina de desplazamiento positivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque presenta una regulación diferencial para el número de revoluciones por unidad de tiempo de los motores (6).

4. Máquina de desplazamiento positivo según la reivindicación 1 a 3, caracterizada porque los motores (6) son motores de corriente trifásica con rotor magnético permanente.