ES2219956T3 - Maquina volumetrica para medios comprimibles. - Google Patents

Abstract

Bomba de vacío que funciona en seco para medios comprimibles con, al menos, dos ejes (3) con rotores (4) que están configurados como cuerpos perfilados helicoidales (4) y cuyos perfiles engranan en el giro unos con otros a modo de rueda dentada y que funcionan sin entrar en contacto entre sí, reduciéndose el paso de los cuerpos perfilados helicoidales desde la entrada hacia la salida y siendo constantes los pasos (S1, S3) en el extremo de admisión y el extremo de salida de los cuerpos perfilados helicoidales (4) y reduciéndose entre ellos el paso (S2) de forma continua desde el paso mayor (S1) en el extremo de admisión al paso menor (S3) en el extremo de salida, caracterizada porque los cuerpos perfilados helicoidales (4) están configurados con dos entradas.

Description

Máquina volumétrica para medios comprimibles.

La invención se refiere a una bomba de vacío que funciona en seco para medios comprimibles según el preámbulo de la reivindicación 1.

En una máquina volumétrica conocida de este tipo (DE 195 30 662 A) se emplean dos cuerpos perfilados que engranan uno en otro. Mediante estos cuerpos se encierra en el extremo de admisión un volumen determinado que se mueve al girar los rotores hacia el extremo de salida. En este caso tiene lugar una compresión, dado que el paso disminuye y, por consiguiente, el volumen desplazado encerrado se reduce hacia el extremo de salida. De esta manera, el medio comprimible se transporta del extremo de admisión al extremo de salida y se comprime. El paso que varía de forma continua provoca la compresión, no obstante presenta los siguientes inconvenientes.

Dado que en el extremo de admisión el paso se reduce inmediatamente, el volumen desplazado es menor que el que correspondería a el paso directamente en el extremo de admisión. Esto conduce a una limitación de la capacidad de aspiración. En la cara de salida tiene lugar, a causa de el paso decreciente y la disminución del volumen desplazado que dura hasta el extremo de los rotores, una compresión, de modo que existen diferencias de presión entre el volumen desplazado aún no abierto que momentáneamente es el último y el volumen desplazado siguiente que a través de rendijas no evitables entre los rotores y las paredes motivan el reflujo del medio al volumen desplazado que sigue desde el lado de admisión o el volumen desplazado siguiente, por lo que se reduce también el rendimiento. Para la absorción de potencia resulta decisivo el volumen de la cámara en el momento de abrirse el extremo de salida. Dado que como consecuencia de el paso que se reduce constantemente aún no ha llegado al valor correspondiente a el paso en el extremo de salida, se produce una pérdida de potencia considerable.

Una máquina volumétrica antes conocida (GB 2030227A) es de doble corriente con cuerpos perfilados de una entrada. Es evidente que esta máquina volumétrica se prevé fundamentalmente como compresor.

El objetivo de la invención consiste en crear una máquina volumétrica del tipo inicialmente señalado que muestre un comportamiento de bombeo más favorable y que tenga un mayor rendimiento.

La solución según la invención radica en que los cuerpos perfilados helicoidales se realizan con dos entradas.

El paso es, por lo tanto, constante en el extremo de admisión. Como consecuencia, el volumen original tiene una magnitud que corresponde a el paso por el extremo de admisión. Sin embargo, este volumen desplazado no se reduce porque el paso disminuye de forma inmediata. Convenientemente el área de elevación constante por el extremo de admisión se extiende a través de, al menos, una espira (360º). Por el extremo de salida se vuelve a prever una elevación constante que es menor que el paso en el extremo de admisión. De esta manera los problemas mencionados del reflujo se reducen fuertemente dado que a través de una o incluso varias espiras la presión es fundamentalmente constante. Así se reduce también la presión final de la bomba. Al mismo tiempo disminuye la absorción de potencia gracias al menor volumen de desplazamiento.

Entre las dos áreas con pasos constantes se encuentra la sección en la que el paso del extremo de admisión se reduce a el paso claramente menor del extremo de salida. Este desarrollo es el más favorable bajo aspectos termodinámicos.

Se conocen máquinas volumétricas en las que los rotores poseen en el extremo de admisión y el extremo de salida respectivamente, pasos constantes (GB 2 227 057 B, EP 0 183 380 BI). No obstante, estas máquinas volumétricas no están previstas para el transporte de líquidos que pueden contener inclusiones gaseosas. Dado que los líquidos no se pueden comprimir en una medida digna de mención, es preciso dimensionar las anchuras de rendija entre los rotores y la pared de la cámara de transporte, de modo que el líquido pueda fluir de vuelta a la cara de admisión durante la compresión a través de la rendija de acuerdo con la diferencia de presión. Por consiguiente, a pesar de que se alcanza un efecto de bombeo razonable, están previstas en el extremo de admisión y el extremo de salida, áreas con una elevación constante que transportan el líquido normalmente sin compresión, dado que en caso contrario no se podría obtener un efecto de bombeo razonable a causa de las grandes anchuras de rendija necesarias ya mencionadas. Dado que estas bombas son ajenas a las genéricas y que la problemática en el transporte de líquido es completamente distinta que en medios comprimibles, estas bombas no pueden proporcionar ningún tipo de indicación con respecto a las máquinas volumétricas según la invención.

Por lo que se puede ver, los rotores de las máquinas volumétricas ya conocidas son, además, de una entrada. En la máquina volumétrica según la invención, los rotores helicoidales son de dos entradas, a fin de poder compensarlos mejor, lo que es absolutamente necesario para velocidades de giro elevadas. Por otra parte, gracias a las corrientes fraccionales mejor repartidas se aumenta la disipación del calor. En las máquinas volumétricas que transportan líquido del estado de la técnica, esta disipación del calor no representa ningún problema.

Ventajosamente, los pasos en el extremo de admisión y el extremo de salida son constantes a través de, al menos, una espira. Para la compresión de gases o bien la obtención de un buen vacío resulta especialmente ventajoso si el paso en el extremo de salida es constante a través de, al menos, dos espiras. De esta forma no sólo se obtiene una mejor obturación y un menor reflujo, sino también una mejor evacuación del calor de compresión. En una bomba de vacío que funciona en seco, el calor de compresión provocado por la reducción del volumen y el calor de compresión provocado por la penetración de aire exterior en el extremo de salida ya no se producen en el mismo punto y, por este motivo, se pueden evacuar mejor.

El número de espiras a través de las cuales el paso es constante, depende de las condiciones de servicio de la bomba deseadas.

Se obtiene un comportamiento especialmente favorable de la máquina volumétrica, especialmente en el área de vacío, si está previsto que los ejes se
accionen respectivamente por medio de motores eléctricos propios, determinándose las posiciones angulares de los ejes con resolutores, sincronizándose electrónicamente los motores en virtud de sus señales y presentando los ejes ruedas dentadas que engranan unas con otras y cuyo juego angular es menor que el de los cuerpos perfilados. Por consiguiente, los rotores no se accionan mediante engranajes, sino que se accionan totalmente sin contacto mediante motores eléctricos propios, siendo la única finalidad de las ruedas dentadas evitar que, en caso de un fallo en la sincronización electrónica, entren en contacto y se deterioren las superficies sensibles de los rotores. En lugar de esto, primero entran en contacto las ruedas dentadas, lo que no representa ningún problema, especialmente si éstas están dotadas de la superficie correspondiente.

Si está prevista una regulación diferencial para el número de revoluciones de los motores, se aumenta aún más la capacidad de bombeo y la fiabilidad de la bomba. Si, por ejemplo, entra líquido en la bomba se influye en ambos rotores de forma uniforme; la diferencia sólo varía levemente. Si, por el contrario, la regulación se llevara a cabo a un valor preestablecido independientemente para los dos rotores, sería necesario realizar modificaciones de velocidad muy grandes en ambos rotores si éstos se frenan repentinamente como consecuencia de la entrada de líquido.

Como accionamiento, los motores de corriente trifásica con rotor magnético permanente han demostrado resultar especialmente convenientes.

La invención se describe a continuación por medio de una forma de realización ventajosa con referencia a los dibujos adjuntos. Las distintas figuras muestran:

Fig. 1 de forma esquemática, la estructura de una máquina volumétrica en la que se puede utilizar la invención; y

Fig. 2 cuerpos perfilados según la invención que se pueden utilizar en combinación con la máquina volumétrica de la figura 1.

Como se muestra en la figura 1, en una carcasa de bomba 1 con cojinetes 2 construida a partir de varias piezas están alojados dos ejes 3 en los que están fijados cuerpos perfilados 4 que encajan unos con otros y en la cámara de bombas 5 aspiran desde arriba a través de una conexión 13 el medio a transportar y lo expulsan por abajo a través de orificios no mostrados. Los ejes 3 y los cuerpos perfilados 4 se accionan por medio de motores eléctricos 6, estando previsto para cada eje 3 un motor eléctrico separado 6. Por debajo en los ejes 3 están previstas dos ruedas dentadas 7 que engranan una con otra. Los motores 6 se sincronizan electrónicamente con ayuda de resolutores 8. En caso de condiciones de servicio desfavorables, cuando no es suficiente la sincronización electrónica, en primer lugar las ruedas dentadas 7 entran en contacto, dado que éstas presentan un juego angular menor que los rotores 4. Sin embargo, las ruedas dentadas 7 normalmente no entran en contacto, de modo que se puede suprimir una lubricación de dichas ruedas dentadas.

En la figura 2 se muestran rotores según la invención en los que el paso se reduce desde arriba (extremo de admisión) hacia abajo (extremo de salida). En el área de admisión, el paso S_{1} posee un valor constante a través de, al menos, una vuelta. Lo mismo se aplica a el paso S_{3} en el extremo de salida que también es constante pero considerablemente menor que el paso S_{1} en el extremo de admisión. El área de elevación constante S_{3} se extiende ventajosamente a través de, al menos, dos espiras de los rotores 4. Entre el extremo de admisión con elevación S_{1} y el extremo de salida con elevación S_{3}, el paso S_{2} varía de forma continua del valor de S_{1} al valor de S_{3}.

Claims (6)

1. Bomba de vacío que funciona en seco para medios comprimibles con, al menos, dos ejes (3) con rotores (4) que están configurados como cuerpos perfilados helicoidales (4) y cuyos perfiles engranan en el giro unos con otros a modo de rueda dentada y que funcionan sin entrar en contacto entre sí, reduciéndose el paso de los cuerpos perfilados helicoidales desde la entrada hacia la salida y siendo constantes los pasos (S_{1}, S_{3}) en el extremo de admisión y el extremo de salida de los cuerpos perfilados helicoidales (4) y reduciéndose entre ellos el paso (S_{2}) de forma continua desde el paso mayor (S_{1}) en el extremo de admisión al paso menor (S_{3}) en el extremo de salida, caracterizada porque los cuerpos perfilados helicoidales (4) están configurados con dos entradas.

2. Bomba de vacío según la reivindicación 1, caracterizada porque los pasos (S_{1}, S_{3}) en el extremo de admisión y el extremo de salida son constantes a través de, al menos, una espira.

3. Bomba de vacío según la reivindicación 2, caracterizada porque el paso (S_{3}) en el extremo de salida es constante a través de, al menos, dos espiras.

4. Bomba de vacío según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque los ejes (3) se accionan respectivamente por medio de motores eléctricos propios (6), determinándose las posiciones angulares de los ejes (3) con resolutores (8), sincronizándose electrónicamente los motores (6) en virtud de sus señales y presentando los ejes (3) ruedas dentadas (7) que engranan unas con otras y cuyo juego angular es menor que el de los cuerpos perfilados (4).

5. Bomba de vacío según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque ésta presenta una regulación diferencial para el número de revoluciones de los motores (6).

6. Bomba de vacío según las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque los motores (6) son motores de corriente trifásica con un rotor magnético permanente.