ES2258532T3 - Bomba. - Google Patents

Abstract

Bomba con una carcasa (2), que presenta una escotadura (3) en la que está dispuesta una unidad de bombeo (4) dotada de al menos una cámara de bombeo (5) formada por un anillo de cámara de bombeo (6) y al menos una placa de presión (9, 10) situada sobre el anillo de cámara de bombeo apoyada en el anillo de cámara de bombeo, y un elemento de bombeo (13) accionado por rotación, dispuesto en la cámara de bombeo (5), y con una cámara de presión (12) delimitada por la escotadura y la cámara de presión, caracterizada porque entre la superficie de apoyo (7) del anillo de cámara de bombeo (6) y la superficie de apoyo (18'') del anillo de cámara de bombeo (10) del lado de la cámara de presión se encuentra dispuesto un elemento distanciador (10) circunvalante, cuya extensión radial es menor que cada una de las extensiones radiales de la placa de presión (10) del lado de la cámara de presión y de la cámara de presión (12).

Description

Bomba.

La presente invención se refiere a una bomba con una carcasa que presenta una escotadura en la que se encuentra dispuesta una unidad de bombeo, compuesta por un anillo de cámara de bombeo y como mínimo una cámara de bombeo formada sobre una placa de presión apoyada sobre el anillo de la cámara de bombeo y un elemento de bomba, accionable de manera giratoria, dispuesto en la cámara de bombeo, y con una cámara de presión delimitada por la escotadura y la placa de presión.

Bombas de la clase mencionada al comienzo son conocidas. Para contrarrestar la combadura de la placa de presión del lado de la cámara de presión, de acuerdo con el estado actual de la técnica, se ha conformado esta placa de presión de forma especialmente rígida. Por consiguiente, esta placa de presión conocida presenta un espesor de material relativamente grande, con lo que aumenta correspondientemente el tamaño de la bomba. Sin embargo, este hecho hasta ahora fue aceptado para mantener la rendija de fugas entre la placa de presión del lado de presión y el elemento de bombeo lo más reducida posible y conseguir un rendimiento volumétrico suficiente de la bomba.

Un ejemplo para una bomba, en particular una bomba de paletas, se presenta, según el actual estado de la técnica, en el documento EP 0 758 716 A2. Este documento muestra una bomba con características de arranque en frío mejoradas, donde, de la manera conocida, se utiliza para la reducción de la combadura de la placa de presión una placa de presión de gran espesor de material.

Por el documento US 2,477,797 se conoce una bomba de engranajes con un mecanismo para la reducción del desgaste mecánico en el interior de la bomba. Con este fin, la bomba presenta una placa de presión para el alojamiento de los ejes de los engranajes, dotada de escotaduras. Las escotaduras le otorgan a la placa de presión un grado de libertad adicional para posibilitar movimientos reductores del desgaste mecánico.

Por el documento DE 199 00 927 A1 también se conoce soportar mediante un elemento distanciador la placa de presión del lado de la cámara de presión frente al fondo de la escotadura dispuesto en la carcasa. Por cierto, para la reducción de la rendija de fugas, entre la placa de presión asignada al fondo de la escotadura y el elemento de bombeo, toda la unidad de bombeo debe estar montada en dirección axial de modo flotante.

Por lo tanto, la invención tiene el cometido de proponer una bomba de la clase mencionada al comienzo, sencilla en su construcción y que tenga, sin embargo, un buen rendimiento volumétrico.

Este objetivo se consigue mediante una bomba que comprende una carcasa en la que se ha formado una escotadura. En la escotadura se encuentra dispuesta una unidad de bombeo, dotada de una cámara de bombeo formada por un anillo de cámara de bombeo y, como mínimo, una placa de presión apoyada sobre el anillo de cámara de bombeo y un elemento de bombeo accionado por rotación. Este último se encuentra dispuesto en la cámara de bombeo. Además, la bomba presenta una cámara de presión delimitada por una escotadura y una de las placas de presión. Según la invención, la bomba destaca porque entre las superficies de apoyo del anillo de cámara de bombeo y la placa de presión del lado de la cámara de presión se encuentra dispuesto un elemento distanciador. Debido a la carga de la superficie lateral de la placa de presión, orientada hacia la cámara de presión con la presión del fluido, la fuerza actúa por un lado sobre la superficie elíptica o circular del lado de la cámara de presión de la placa de presión, opuesta directamente a la abertura de paso del anillo de cámara de bombeo; por otro lado, debido a la fuerza del fluido, actúa una fuerza sobre la superficie anular del lado de la cámara de presión de la placa de presión, de manera que se constituye una fuerza antagónica que en la zona de la superficie anular actúa en contra de la combadura de la placa de presión. Por consiguiente, en la bomba, según la invención, al menos se reduce la combadura de la placa de presión, de manera que la rendija de fugas una vez ajustada, permanece esencialmente invariable también en funcionamiento, es decir, bajo presión, temperatura, etc., con lo que esta rendija de fugas puede elegirse respectivamente estrecha o delgada, de manera que mejora el rendimiento volumétrico de la bomba. Debido a que la combadura de la placa de presión es ampliamente compensada, no es necesario que esta placa de presión sea especialmente robusta, con lo que la longitud axial de la bomba puede reducirse.

Este cometido se soluciona también con una bomba en la que en lugar de una unidad distanciadora rotatoria se prevé, según la invención, elegir una extensión radial del anillo de cámara de bombeo menor que la extensión radial de la placa de presión del lado de la cámara de presión. De esta manera, la placa de presión sobresale de la superficie exterior perimetral del anillo de cámara de bombeo, de manera que nuevamente, como se ha mencionado anteriormente, la superficie anular radial exterior de la placa de presión es cargada con una fuerza que actúa en contra de la combadura de la placa de presión en la zona opuesta a la zona de anillo de la placa de presión opuesta a la abertura de paso. Por consiguiente, también en esta bomba configurada según la invención, se mejora el rendimiento volumétrico debido a que puede elegirse una rendija de fugas muy reducida.

Para sellar la cámara de presión frente al resto de la zona de escotadura se dispone entre la pared lateral de la escotadura en la carcasa y la placa de presión del lado de la cámara de presión una junta circular que, por lo tanto, se encuentra situada entre la pared lateral de la escotadura y la superficie lateral de la placa de presión. De este modo, también se asegura que el espacio hueco, situado detrás de la placa de presión, entre el anillo de cámara de bombeo y la superficie anular de la placa de presión, no sea cargada con la presión del fluido.

Un ejemplo de realización especialmente preferente destaca porque la unidad distanciadora está conformada en una sola pieza con el anillo de cámara de bombeo y/o la placa de presión del lado de la cámara de presión. Mediante procesos de fabricación adecuados, por ejemplo, procesos con arranque de viruta, la unidad distanciadora puede fabricarse fácilmente de una sola pieza con el anillo de cámara de bombeo o bien la placa de presión. De esta manera, la bomba, según la invención, destaca por su fabricación económica, donde, sin embargo, el rendimiento volumétrico está mejorado.

En un ejemplo de realización, en la cámara de presión se encuentra situado entre la placa de presión del lado de la cámara de presión y el fondo de la escotadura.

La invención se explica a continuación en detalle, en base a ejemplos de realización referidos al dibujo, donde muestran:

la figura 1, un primer ejemplo de realización de una bomba,

la figura 2, un segundo ejemplo de realización de una bomba,

la figura 3, en forma esquemática el soporte de la placa de presión del lado de la cámara de presión de una bomba, y

la figura 4, un tercer ejemplo de realización de una bomba.

La bomba descrita a continuación puede estar configurada como bomba de paletas, bomba de pistón radial o bomba de engranajes, en las que el elemento de bombeo accionado por rotación puede estar formado por un rotor en el que hay dispuestos, según el tipo de bomba, paletas o rodillos, o que en la conformación de una bomba de paletas está realizado como un elemento de contorno. Sin embargo, también podría imaginarse configurar la bomba como una bomba de engranajes. Bombas de este tipo o bien su función son por sí conocidas, de manera que a continuación no se explica en detalle la configuración precisa del elemento de bombeo accionado por rotación.

La figura 1 muestra, muy simplificada y sólo parcialmente, una bomba 1 en sección, comprendiendo una carcasa 2. En esta carcasa 2 se encuentra incorporado una escotadura 3 que, en este caso no se muestra, se encuentra cerrado por una tapa de carcasa sujetable a la carcasa 2 de la bomba 1.

En la escotadura 3 se encuentra dispuesta una unidad de bombeo 4 que está dotada de una cámara de bombeo 5, delimitada por un anillo de cámara de bombeo 6 y dos placas de presión 9 y 10 asentadas sobre las superficies de apoyo circulares 7 y 8 del mismo. En lugar de la placa de presión 9, la carcasa 2 también puede estar configurada de manera que la misma limite la cámara de bombeo 5. Sin embargo, al menos está dispuesta la placa de presión 10. Una de las placas de presión 10 se encuentra distanciada del fondo 11 de la escotadura 3, esencialmente cilíndrico circular. Esta placa de presión 10 forma de este modo con la escotadura una cámara de presión 12 al que se incorpora el fluido transportado por un elemento de bombeo 13 accionado por rotación. La cámara de presión 12 presenta una unión, en este caso no mostrada, a una conexión de consumidor (no mostrada). En el elemento de bombeo 13, accionado por rotación, se trata del rotor de una bomba de paletas, bomba de pistón radial o bomba de engranajes, mencionado anteriormente, o bien de una rueda dentada de una bomba de engranajes. Para poder accionar por rotación este elemento de bombeo 13, el mismo está dispuesto en el extremo 14 de un eje de accionamiento 15 montado de forma giratoria en la carcasa 2. En el otro extremo del mismo, aquí no mostrado, puede incorporarse un momento de torsión de accionamiento.

El eje de accionamiento 15 atraviesa la cámara de presión 12 y pasa una abertura 16, preferentemente central, formada en la placa de presión 10. Dentro de la abertura 16 se encuentra dispuesto en forma periférica un elemento sellador 17. La estanqueidad se consigue mediante una rendija de junta. Entre la superficie exterior del eje de accionamiento 15 y la abertura 18 para el eje de accionamiento configurado en la carcasa 2 se encuentra igualmente dispuesto, preferentemente, un elemento sellador 17 para sellar hacia el exterior, tal como lo hace el elemento sellador 17. Este elemento sellador puede estar conformado como un retén 16'.

Entre la superficie de apoyo 7 presente en el anillo de cámara de bombeo 6 y la superficie de apoyo 18' de la placa de presión 10 del lado de la cámara de presión, opuesta a la superficie de apoyo 7, se encuentra dispuesto un elemento distanciador perimetral 19 que, en el ejemplo de realización presente está conformado, según la figura 1, de una sola pieza con el anillo de cámara de bombeo 6. Para ello, en la superficie frontal 7' del anillo de cámara de bombeo 6 se encuentra dispuesta una ranura 20, preferentemente abierta en forma perimetral radial exterior, de manera que entre la placa de presión 10 y el anillo de cámara de bombeo 6 se encuentre, al menos en zonas parciales, una cavidad 21. El elemento distanciador 19 se encuentra dispuesto en el anillo de cámara de bombeo 6 de forma tal que divide la superficie de la placa de presión 22 orientada hacia el anillo de cámara de bombeo 6 en dos zonas parciales, o sea, en la superficie circular o elíptica 24 orientada hacia la abertura 23 del anillo de cámara de bombeo 6 y la superficie del anillo de la placa de presión 24' situada radialmente en forma externa. La superficie circular o elíptica 24 de la placa de presión se encuentra, por consiguiente, en la zona de anillo o elíptica 24'', mientras que la superficie del anillo de la placa de presión 24' se encuentra en la zona del anillo 24''' de la placa de presión 10. El elemento distanciador 19 se encuentra situado a distancia de la pared lateral 25 de la cavidad 3. Una superficie elíptica de la placa de presión resulta cuando la abertura 23 se presenta esencialmente en forma elíptica. El elemento de bombeo 13 presenta, entonces, preferentemente un eje de giro en el que se encuentra el centro de la elipse. Sin embargo, en su sección la abertura 23 también puede ser circular, con lo que, entonces, el elemento de bombeo tiene un eje de giro situado desplazado respecto del centro de la abertura 23. Además, en la figura 1 puede verse que entre la pared lateral 25 y la superficie perimetral 26 de la placa de presión 10 se encuentra dispuesta una junta 27 circundante, preferentemente dispuesta en una ranura anular 28 que, en el ejemplo de realización mostrado, se encuentra incorporada a la superficie perimetral 26. No obstante, sería imaginable disponer la junta 27 en una ranura anular a practicar en la carcasa 2 que, de este modo, estaría conformada en la pared lateral 25 de la escotadura 3.

La figura 2 muestra un segundo ejemplo de realización de una bomba 1. En la bomba mostrada en corte en la figura 2, las piezas iguales o de igual función tienen las mismas referencias que en la figura 1. Por este motivo, a continuación se abordan solamente las diferencias entre las bombas 1 según la figura 1 y la figura 2. En la bomba 1 de la figura 2, el elemento distanciador 19 está conformado en una sola pieza con la placa de presión 10 del lado de la cámara de presión y forma de este modo una prominencia en la superficie de la placa de presión 22. Con este fin, está previsto que en esta superficie de la placa de presión 22 se practique en la zona anular 24''' una ranura circular 29, preferentemente radial exterior abierta, de forma que el elemento distanciador 19, visto en planta, está conformado como un disco circular plano. El elemento distanciador 19 también puede presentarse como una pieza para insertar separada que, entonces, se dispone entre la placa de presión 10 y el anillo de cámara de bombeo 6.

La figura 4 muestra un tercer ejemplo de realización de una bomba 1. Así como en las figura 1 y 2, en la figura 4 las piezas iguales o de igual función tienen las mismas referencias, de modo que en este sentido puede remitirse a su descripción. El anillo de la cámara de bombeo 6 no se apoya, al contrario de los ejemplos de realización según las figuras 1 y 2, en la pared lateral 25 de la escotadura 3. Más bien, es sostenido centrado en la placa de presión 9. Para ello, pueden estar dispuestos elementos de unión 31 o bien pernos de centrado que pueden estar configurados como pernos de unión. Estos elementos de unión 31 pueden estar dispuestos tanto entre el anillo de la cámara de bombeo 6 y la placa de presión 9 y, en la forma en que por este motivo no se vea entorpecida una combadura de la placa de presión 10, también entre el anillo de la cámara de bombeo 6 y la placa de presión 10 del lado de la cámara de presión. Elementos de unión 31 de este tipo también pueden utilizarse en las bombas 1, según la figura 1 y figura 2.

Por consiguiente, la extensión radial, en particular el diámetro exterior A del anillo de la cámara de bombeo 6 es en el ejemplo de realización de la bomba 1, según la figura 4, más pequeño que la extensión radial, o sea por ejemplo del diámetro exterior B, de la placa de presión 10 del lado de la cámara de presión.

En base a la figura 3, se describe a continuación en detalle el modo de acción del elemento distanciador 19, según la invención, y del soporte de la placa de presión 10, según la figura 4. En la figura 3, la bomba 1 es más simplificada y sólo mostrada en forma esquemática. Las piezas iguales o de igual función, como en las figuras 1, 2 y 4, tienen las mismas referencias. Con la bomba 1 en funcionamiento, el fluido transportado por medio del elemento de bombeo 13 se encuentra en la cámara de presión 12 con una presión p. De este modo, sobre las superficies exteriores 32 de las placas de presión orientadas hacia el fondo 11, actúan fuerzas K que, en su zona circular 24'' orientada a la abertura 23 del anillo de cámara de bombeo 6, empujan la placa de presión 10 en dirección del elemento de bombeo 13 accionado por rotación. Radialmente por fuera, o sea en la zona de anillo 24''' de la superficie de placa de presión 32, actúan fuerzas K' con la misma dirección de acción que las fuerzas K, sin embargo, las mismas causan en la placa de presión 10 una contraflexión dentro de la zona circular 24'', de manera tal que se reduce la formación de la convexidad de la placa de presión 10 en dirección del elemento de bomba 13. Contrariamente, la zona de anillo 24''' de la placa de presión 10 situado radialmente hacia fuera respecto del elemento distanciador 19 es empujada a la escotadura 21. Las flexiones producidas por las fuerzas K y K' se sobreponen, de modo que la flexión resultante de la placa de presión 10 se encuentra al menos reducida.

La formación de convexidad debida a la flexión de la placa de presión en la zona circular se produce en las bombas conocidas porque en el interior de la cámara de bombeo se presentan zonas de presiones de fluidos diferentes, debido a que en el interior de la cámara de bombeo 5 están formadas al menos una zona de impulsión y una zona de aspiración en las que, por consiguiente, imperan diferentes presiones de fluido, de manera que las fuerzas actuantes en la zona circular sobre la superficie de la placa de presión no sólo pueden ser compensadas mediante las fuerzas resultantes de las presiones de los fluidos.

Debido a que en la bomba 1 se encuentra dispuesto el elemento distanciador 19, según la invención, sin embargo, las fuerzas de presión K actuantes en la superficie de la placa de presión 22 desde la cámara de bombeo 5 son secundadas por las fuerzas K' actuantes sobre la superficie circular 24' de la placa de presión, de manera que se evita, en la aplicación del caso, una flexión no deseada de la placa de presión 10. De este modo, también con la bomba 1 en funcionamiento, el intersticio de escape que se encuentra entre la superficie circular del anillo de cámara de bombeo 24 y el elemento de bomba 13 no es modificado en lo esencial; por consiguiente, puede tener un diseño muy estrecho, lo que mejora la eficiencia volumétrica de la bomba 1.

La convexidad del anillo de cámara de bombeo 10 sería, sin el elemento distanciador 10, una consecuencia de la carga de presión asimétrica de las fuerzas K'' sobre la superficie circular 24 del anillo de cámara de bombeo y sobre la zona de superficie del anillo de cámara de bombeo 10, orientada hacia el fondo 11, sobre la que actúan las fuerzas K.

Debido al elemento distanciador 19 para el anillo de cámara de bombeo 10 apoyado en el mismo actuando como borde basculante 33 o bien, tal como mostrado en la figura 4, debido a la menor extensión radial A del anillo de cámara de bombeo 6 se produce, sin embargo, respecto de la extensión radial B del anillo de cámara de bombeo 10, un momento de flexión contrario que se opone al momento de flexión producido por la carga de fuerzas K. Este momento de flexión opuesto produce una deformación que se contrapone a la deformación por flexión en la zona circular 24'' radial interior del anillo de cámara de bombeo 10, resultante de la fuerza de presión K y, de este modo, secunda las fuerzas K'' actuantes provenientes de la cámara de bombeo 5. En total, con la disposición del borde basculante 33 se encuentra asociada una disminución de la flexión del anillo de cámara de bombeo 10. Queda claro que, mediante la elección del diámetro exterior A (figura 4) del anillo de cámara de bombeo 6 el brazo de palanca 34 (figura 3) situado entre la pared lateral 25 y el borde basculante 33 puede variarse en su longitud L, para modificar el momento de flexión contraria, en particular adaptarla a las condiciones de presión en la cámara de presión 12 y en la cámara de bombeo 5. Cuando el anillo de cámara de bombeo 6 se apoya con su superficie perimetral exterior en la pared lateral 25, tal como se muestra en las figuras 1 y 2, puede ajustarse la longitud L del brazo de palanca 34 en el anillo de cámara de bombeo 10 mediante una distancia correspondiente de la pared lateral 25 del elemento distanciador 19.

Claims (5)

1. Bomba con una carcasa (2), que presenta una escotadura (3) en la que está dispuesta una unidad de bombeo (4) dotada de al menos una cámara de bombeo (5) formada por un anillo de cámara de bombeo (6) y al menos una placa de presión (9, 10) situada sobre el anillo de cámara de bombeo apoyada en el anillo de cámara de bombeo, y un elemento de bombeo (13) accionado por rotación, dispuesto en la cámara de bombeo (5), y con una cámara de presión (12) delimitada por la escotadura y la cámara de presión, caracterizada porque entre la superficie de apoyo (7) del anillo de cámara de bombeo (6) y la superficie de apoyo (18') del anillo de cámara de bombeo (10) del lado de la cámara de presión se encuentra dispuesto un elemento distanciador (10) circunvalante, cuya extensión radial es menor que cada una de las extensiones radiales de la placa de presión (10) del lado de la cámara de presión y de la cámara de presión (12).

2. Bomba con una carcasa (2), que presenta una escotadura (3) en la que está dispuesta una unidad de bombeo (4) dotada de al menos una cámara de bombeo (5) formada por un anillo de cámara de bombeo (6) y al menos una placa de presión (9, 10) situada sobre el anillo de cámara de bombeo apoyada en el anillo de cámara de bombeo, y un elemento de bombeo (13) accionado por rotación, dispuesto en la cámara de bombeo (5), y con una cámara de presión (12) delimitada por la escotadura y la cámara de presión, caracterizada porque la extensión radial del anillo de cámara de bombeo (6) es menor que cada una de las extensiones radiales del anillo de cámara de bombeo (10) del lado de la cámara de presión y de la cámara de presión (12).

3. Bomba, según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque entre la pared lateral de la escotadura en la carcasa (2) y la placa de presión (10) del lado de la cámara de presión se encuentra dispuesta una junta circunvalante (27).

4. Bomba, según una de las reivindicaciones 1 ó 3, caracterizada porque el elemento distanciador (19) está conformado de una sola pieza con el anillo de cámara de bombeo (6) y/o con la placa de presión (19) del lado de la cámara de presión (19).

5. Bomba, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la cámara de presión (12) se encuentra situada entre el fondo de la escotadura (3) y la placa de presión (10) del lado de la cámara de presión.