ES2264601A1 - Bomba y su rotor correspondiente. - Google Patents

Abstract

Bomba y su rotor correspondiente. Consiste en una bomba accionada mediante un motor síncrono, refiriéndose también la invención a un rotor para esa bomba. Partimos de un rotor para una bomba con un eje (1), un rodete (5) fijado en el eje con juego de torsión y un elemento da frenado (10, 15) encerrado entre el eje (1) y el rodete (5), que está en contacto con el rodete (5) y con el eje (1) que puede girar con rozamiento, al menos con relación al eje o con relación al rodete. El objetivo es crear un rotor para una bomba, en particular para una bomba accionada por un motor síncrono, en el que se prolongue la vida útil del elemento de frenado. Para ello este elemento de frenado (10), (15), está inmovilizado tanto en la dirección radial como axial del eje (1) entre una superficie del eje (1) por una parte y una superficie del rodete (5) por otra. De esta forma, el desgaste por rozamiento se reparte sobre una superficie grande.

Description

Bomba y su rotor correspondiente.

La presente invención se refiere a una bomba, en particular a una bomba accionada por un motor síncrono y a un rotor para esa bomba.

Los motores eléctricos síncronos tienen la peculiaridad de que al aplicarles una tensión de alimentación no arrancan inmediatamente, sino que su eje realiza en un principio únicamente un movimiento vibratorio, por la influencia del campo magnético oscilante generado en su interior, cuya amplitud aumenta a lo largo de unos segundos, para pasar finalmente a un movimiento de giro. Mientras persiste el movimiento vibratorio ese motor suministra sólo un par de giro muy escaso, y si sobre el eje actúa un par de carga demasiado alto puede retrasar considerablemente el arranque del motor síncrono, o incluso llegar a impedirlo.

Por su sencillez y economía los motores síncronos se emplean preferentemente como accionamientos para bombas de baja potencia, que se pueden emplear por ejemplo como bombas de colada o similares. Si en una bomba de esta clase, el eje del motor está acoplado rígidamente al rotor de la bomba y éste está sumergido en el líquido que se trata de bombear, el par de carga causado por este motivo puede impedir el arranque del motor. Para evitar esto se han desarrollado unas así denominadas ayudas de arranque para motores síncronos que comprenden, respectivamente, un arrastrador unido a prueba de torsión con el eje y un arrastrador unido a prueba de torsión con la carga, que entre ellos pueden girar libremente dentro de un determinado ángulo de giro, de manera que dentro de este ángulo el movimiento vibratorio puede tener lugar sin ningún impedimento, y sólo cuando el motor comienza a girar de forma estable los arrastradores tropiezan entre sí, estableciendo así una unión de par entre el motor y la carga.

El empleo de esta clase de ayudas para el arranque da lugar a fuertes ruidos durante el funcionamiento. El motivo de ello es que el rotor de la bomba tiende a girar uniformemente debido a su propia inercia y la de la carga, mientras que la velocidad de giro del eje del motor síncrono oscila a lo largo de una reducción. Cuando el eje gira más lento, se pierde el contacto entre los arrastradores de la ayuda para el arranque, y el rotor en un principio sigue girando libremente, pero en cuanto el motor vuelve a acelerar, los arrastradores tropiezan entre sí de forma ruidosa.

Los ruidos de marcha de una bomba accionada por un motor síncrono se pueden amortiguar disponiendo en el rotor de la bomba, del que forman parte un eje accionado por el motor y un rodete fijado sobre el eje por medio de una ayuda para el arranque con una holgura de giro, un elemento de frenado entre el eje y el rodete, que está en contacto con el rodete y con el eje, y que puede girar al menos con relación a uno de ellos, acoplando los dos elementos entre sí con un rozamiento tan grande que, si bien no llega a amortiguar apreciablemente el movimiento vibratorio de un motor síncrono que acciona la bomba, durante su arranque, sin embargo cuando el motor está en marcha y su velocidad de giro disminuye periódicamente, se impide que se adelante el rodete.

Este elemento de frenado está sometido a un desgaste por rozamiento cada vez que arranca el motor. Cuando este desgaste haya alcanzado un nivel tal que estando en marcha el motor ya no se pueda impedir que el rotor se adelante respecto al eje, entonces el desgaste prosigue también con el motor en funcionamiento, de manera que se llega rápidamente a una fase en la que el elemento de frenado ya no es eficaz y los ruidos de marcha de la bomba aumentan en grado sumo.

El objetivo de la invención es el de crear un rotor para una bomba, en particular para una bomba accionada por un motor síncrono, en el que se prolongue la vida útil del elemento de frenado.

Este objetivo se resuelve mediante un rotor que presenta las características de la reivindicación 1 o una bomba con las características de la reivindicación 11. Al estar pillado el elemento de frenado en dos direcciones en el espacio entre el rodete por una parte y el eje por otra, el desgaste por rozamiento que se vaya produciendo se reparte sobre una superficie grande, de manera que sólo después de un gran número de procesos de arranque el desgaste alcance una magnitud crítica.

Para mantener reducido el desgaste por rozamiento es también deseable que las velocidades relativas que surgen durante el arranque y las carreras de movimiento entre el elemento de frenado y la superficie que se desliza con relación al mismo, tanto del eje como del rodete, se mantengan reducidas. Para ello, el elemento de frenado debería estar situado sobre un radio lo más reducido posible con relación al eje, preferentemente directamente en el eje.

Un arrastrador perteneciente al eje va alojado preferentemente en un espacio interior central del rodete, quedando de esta manera protegido del contacto con el líquido que se trata de bombear. Al mismo tiempo esta limitado el ángulo de giro por el contacto entre el arrastrador y el tope. Con este diseño, el elemento de frenado puede servir convenientemente al mismo tiempo como junta para un orificio del rodete, a través del cual penetra el eje en la cámara interior.

El arrastrador comprende preferentemente un casquillo calado fijo sobre el vástago del eje, alojado también en el espacio interior, y el apriete del elemento de frenado en dirección axial es un apriete entre una superficie frontal del casquillo y una pared del rotor que rodea el orificio.

Un arrastrador del rodete, que junto con el arrastrador del eje forma la ayuda para el arranque, va orientado radialmente hacia el espacio interior del rodete.

Con el fin de evitar un choque duro y ruidoso entre los arrastradores, incluso durante el movimiento de vibración, están colocados unos topes elásticos en sus respectivos flancos opuestos entre sí.

El elemento de frenado es preferentemente un anillo de un material elastómero. Ese anillo puede estar también inyectado sobre el eje o sobre el rodete. Si esto es así, el elemento de frenado y el tope pueden estar realizados convenientemente de una sola pieza.

Otras características y ventajas de la invención se deducen de la siguiente descripción de ejemplos de realización, haciendo referencia a las figuras adjuntas. Estas muestran:

Fig. 1 una sección axial a través de una primera realización de un rotor objeto de la invención;

Fig. 2 una vista frontal del rotor, estando quitada la tapa;

Fig. 3 una sección a través del buje del rotor en el plano designado por III-III en la figura 1;

Fig. 4 una sección axial a través de una segunda realización del rotor objeto de la invención; y

Fig. 5 una sección a través del buje del rotor de la figura 4 a lo largo del plano designado por V-V.

El rotor representado en la figura 1 comprende un eje 1, que puede ser al mismo tiempo el eje del motor síncrono que sirve para el accionamiento del rotor o que puede estar acoplado rígidamente a aquel. Sobre el extremo libre del eje 1, dotado de un moleteado, va calado un casquillo 2 de plástico, con ajuste positivo y por rozamiento. Sobre el casquillo 2 esencialmente cilíndrico está conformado formando una misma pieza un arrastrador 3 que sobresale radialmente (véase la figura 2 o 3) en forma de un nervio que se extiende en la dirección longitudinal del eje 1. El casquillo 2 con el arrastrador 3 se aloja en una cámara interior 4 de un rodete 5 formado de plástico, coaxial con el eje 1. Las paletas 6 sobresalen radialmente de una pared periférica 7 de la cámara 4. Una primera pared frontal 8 con un orificio central, a través del cual pasa el eje 1, está formada de una misma pieza con la pared 7. Una segunda pared frontal opuesta está formada por una caperuza 9 que está fijada estanca a la pared 7 por un procedimiento de pegado, soldadura por ultrasonido o de otra forma. En un alojamiento situado en la cara interior de la pared frontal 8 va alojada una junta tórica 10. Esta va pillada en dirección radial entre una pared periférica del alojamiento y el eje 1, y en dirección axial entre la pared frontal 8 y el casquillo 2, sellando la cámara 4 contra el líquido que se trata de bombear, dentro del cual penetra el rodete 5. La fijación a presión de la junta tórica 10 es por una parte suficientemente débil como para permitir el giro del rodete 5 respecto al eje 1, cuando éste realiza un movimiento vibratorio cuando arranca el motor síncrono de accionamiento, y por otra parte es suficientemente fuerte como para impedir que se adelante el rodete cuando el eje 1 es accionado por el motor síncrono en movimiento con una velocidad oscilante.

En la Figuras 2 y 3 se reconoce el arrastrador 11 que sobresale de la pared 7, formando una misma pieza con ésta, en el interior de la cámara 4. El arrastrador 11 tiene la forma de un nervio hueco, de cuya cresta sobresalen dos aletas 12 en dirección periférica. Entre las aletas 12 y la pared 7 van pillados dos topes 13 de material elastómero, que van firmemente sujetos por medio de unos dientes 14 que sobresalen de la pared 7 o de las aletas 12. En la orientación representada en las figuras 2 y 3, un flanco lateral del arrastrador 3 asienta contra uno de los topes 13, de manera que el rodete 5 es arrastrado por el eje 1 que gira en el sentido de las agujas del reloj. En cambio, en sentido contrario a las agujas del reloj, el eje 1 podría dar algo más de media vuelta antes de que el arrastrador 3 tropiece con el segundo tope 13, accionando de esta manera el rodete 5.

La Figura 4 muestra una realización modificada del rotor, en una sección análoga a la de la figura 1. En esta realización, la junta tórica 10 está sustituida por un anillo 15 inyectado sobre el rodete 5, que ejerce la misma función que la junta tórica de la figura 1. En la sección de la figura 5 puede verse el anillo 15 en planta, pudiendo observarse aquí que el anillo 5 está realizado de una sola pieza con los topes 13 que protegen los flancos laterales del arrastrador 11, a través de material elastómero que rellena dos canales radiales 16 en la pared frontal 8. Por lo tanto, los topes 13 se obtienen en una misma operación junto con el anillo 15, evitándose la inserción laboriosa de los topes prefabricados entre las aletas 12 y la pared 7.

Mientras que en la realización según la figura 1, tanto el eje 1 podría deslizarse en uno u otro sentido dentro de la junta tórica 10, como también la junta tórica 10 junto con el eje 1 en el alojamiento de la pared frontal 8, en esta segunda realización el anillo 15 solamente se puede desplazar con relación al eje 1, pero no con relación al rotor 5. En principio se podría imaginar también conformar un anillo elastómero semejante al anillo 15 en el eje 1, realizándolo eventualmente de una sola pieza con los topes soportados por su arrastrador, pero esto implicaría un movimiento de deslizamiento en el perímetro exterior del anillo y consecuentemente con mayor velocidad y mayor desgaste por fricción que en el caso de la figura 4, donde el desgaste por rozamiento se reparte entre el perímetro interior del anillo 15, donde el anillo 15 y el eje 1 están en contacto entre sí con una radio mínimo, y la cara frontal del anillo orientada hacia el casquillo 2.

Claims (11)

1. Rotor para una bomba con un eje (1), un rodete (5) fijado en el eje con juego de torsión y un elemento de frenado (10, 15) encerrado entre el eje (1) y el rodete (5), que está en contacto con el rodete (5) y con el eje (1) y que puede girar con rozamiento, al menos con relación al eje o con relación al rodete, caracterizado porque el elemento de frenado (10, 15) va pillado tanto en la dirección radial como axial del eje (1) entre una superficie del eje (1) por una parte y una superficie del rodete (5) por otra.

2. Rotor según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de frenado (10, 15) toca directamente un vástago cilíndrico del eje.

3. Rotor según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el rodete (5) presenta una cámara interior central (4) que rodea a un arrastrador (3) del eje (1).

4. Rotor según la reivindicación 3, caracterizado porque el elemento de frenado (10, 15) forma una junta para un orificio del rodete (5), a través del cual penetra el eje (1) en la cámara interior (4).

5. Rotor según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque el arrastrador (3) está formado en un casquillo (2) calado sobre un vástago del eje (1), y porque el elemento de frenado (10, 15) va pillado entre una superficie frontal del casquillo (2) y una pared del rodete (5) que rodea al orificio.

6. Rotor según una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque el arrastrador (3) del eje (2) está en interacción con un arrastrador (11) del rodete (5) dirigido radialmente hacia la cámara interior.

7. Rotor según la reivindicación 6, caracterizado porque entre los flancos laterales opuestos entre sí de los dos arrastradores (3, 11) van colocados sendos topes elásticos (13).

8. Rotor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento de frenado (10, 15) es un anillo de un material elastómero.

9. Rotor según la reivindicación 8, caracterizado porque el elemento de frenado (15) va inyectado sobre el eje (1) o contra el rodete (5).

10. Rotor según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque el elemento de frenado y los topes (13) están realizados de una misma pieza.

11. Bomba con un rotor según una de las reivindicaciones anteriores y un motor eléctrico síncrono para el accionamiento del rotor.