ES2283416T3 - Bomba. - Google Patents

Abstract

Bomba (1) provista de una carcasa (2) que presenta una cavidad (3) en la que se dispone una unidad de bomba (6), la cual posee una cámara de bomba (7) formada por un anillo de cámara de bomba (8) y al menos una placa de presión (12) situada sobre dicho anillo de cámara de bomba (8), y un elemento de bomba (15) accionable por giro, el cual está dispuesto dentro de la cámara de bomba (7), provista la bomba también de una tapa de carcasa (4), que está fijada a la carcasa (2) y que cierra la cavidad (3), y de un espacio de presión (14) delimitado por la cavidad (3) y la placa de presión (12), estando la tapa de carcasa (4) y la placa de presión (12) fabricadas en una sola pieza, la bomba caracterizada por el hecho de que entre la tapa de carcasa (4) y la placa de presión (12) existe una pieza separadora (27) de mayor o menor grosor, que el perfil de dicha pieza separadora (27) es menor al de la tapa de carcasa (4) y al de la placa de presión (12) y que, por tanto, entre la tapa (4) y la placa de presión (12) se forma al menos una bolsa (19) abierta y al menos parcialmente circular o un espacio hueco (19'') al menos parcialmente circular, correspondiéndose la profundidad de la bolsa (19) o del espacio hueco (19'') aproximadamente con el grosor del anillo de cámara de bomba (8).

Description

Bomba.

El presente invento hace referencia a una bomba provista de una carcasa, que presenta una cavidad en la que se dispone una unidad de bomba, la cual posee una cámara de bomba compuesta por un anillo de cámara de bomba y por al menos una placa de presión colocada sobre el anillo de bomba, y un elemento de bomba accionable por giro que está dispuesto dentro de la cámara de bomba, la bomba provista también de una tapa de carcasa, que está fijada a la carcasa y que cierra la cavidad, y de un espacio de presión delimitado por la cavidad y la placa de presión.

Las bombas del tipo discutido en el presente documento ya son conocidas. Presentan una carcasa dentro de la cual se forma una cavidad. En dicha cavidad se inserta una unidad de bomba. Esta unidad de bomba posee una cámara de bomba que está compuesta por un anillo de cámara de bomba y al menos una placa de presión situada sobre dicho anillo de cámara de bomba. También pueden preverse dos placas de presión. La unidad de bomba comprende además un elemento de bomba que puede accionarse por giro y que está dispuesto dentro de la cámara de bomba. La cavidad situada en el interior de la carcasa se cierra mediante una tapa de carcasa. En una bomba ya conocida (US 2765745) una de las placas de presión forma un todo con la tapa de carcasa y se ve empujada contra el anillo de cámara de bomba por medio de la tapa de carcasa. Además, la bomba posee un espacio de presión que está delimitado por la otra placa de presión y la cavidad o directamente por la pared de la cavidad. Al funcionar la bomba, dentro del espacio de presión se encuentra bajo presión el medio transportado por el elemento de bomba accionado por giro. Este presiona la placa de presión, que a su vez transmite esa fuerza al anillo de cámara de bomba, el cual aplica radialmente hacia fuera una fuerza de componente axial sobre la placa de presión, deformándose así la placa de presión y la tapa de carcasa. Asimismo, la presión que se encuentra dentro del elemento de bomba actúa de tal modo que la placa de presión y la tapa se deforman arqueándose hacia fuera. De este modo, entre el elemento de bomba de accionamiento giratorio y la placa de presión del lado de la tapa se forma una rendija de fuga que resulta perjudicial para el rendimiento volumétrico de la bomba.

Por tanto, el presente invento tiene por objetivo proporcionar una bomba que pueda fabricarse fácilmente y que, pese a ello, se caracterice por poseer un buen rendimiento volumétrico.

Este objetivo se resuelve mediante una bomba que comprende una carcasa, dentro de la cual se forma una cavidad. En esa cavidad se coloca una unidad de bomba, que posee una cámara de bomba formada por un anillo de cámara de bomba y al menos una placa de presión colocada sobre dicho anillo de cámara de bomba. Además, la unidad de bomba posee un elemento accionable por giro que está situado dentro de la cámara de bomba. La bomba comprende asimismo una tapa de carcasa que cierra la cavidad y un espacio de presión, delimitado por la cavidad al menos por una zona. Se prevé que la tapa de carcasa y la placa de presión situada en el lado de la tapa estén fabricadas en una sola pieza. La bomba se caracteriza por el hecho de que entre la tapa de carcasa y la placa de presión existe una pieza separadora de mayor o menor grosor y que entre la tapa de carcasa y dicha placa de presión se forma al menos una bolsa, abierta hacia los lados de la placa de presión y con un recorrido parcialmente circular, o un espacio hueco parcialmente circular. Al estar la bomba del presente invento en funcionamiento, las fuerzas de compresión axiales que se ejercen desde la placa de presión pasando por el anillo de cámara de bomba hasta la placa de presión situada en la tapa actúan en un diámetro mayor que las fuerzas que se ejercen en sentido contrario desde la tapa hacia la placa de presión, las cuales se transmiten a través de la tapa hacia la placa de presión fabricada en una sola pieza con aquélla. Ello hace que la placa de presión situada junto a la tapa se curve en la dirección de la bomba, reduciendo así la rendija de fuga.

En un ejemplo de realización preferente, la profundidad de la bolsa o del espacio hueco es básicamente tan grande como el grosor del anillo de cámara de bomba. De esta manera, en la transmisión de fuerzas entre el anillo de cámara de bomba y la placa de presión situada junto a la tapa de carcasa interviene la superficie o lado de contacto o el brazo de palanca del anillo de cámara de bomba en la zona de la bolsa o el espacio hueco, de tal modo que la combadura de la placa de presión es tan grande como la profundidad de dicha bolsa o dicho espacio hueco. Esto verifica que la combadura de la placa de presión puede modificarse a partir de la profundidad de la bolsa o del espacio hueco.

En un ejemplo de realización preferente, las paredes laterales de la bolsa o el espacio hueco son prácticamente paralelas a la superficie anular de la placa de presión orientada hacia el anillo de cámara de bomba. Una bolsa de tales características es fácil de fabricar.

En un ejemplo de realización, la profundidad de la bolsa o del espacio hueco es constante. En otro ejemplo de realización, la profundidad de la bolsa o del espacio hueco puede variar en dirección circular, pudiéndose así modificar o adaptar la combadura en función del número de zonas de presión de la unidad de bomba.

Cuando la bomba no tiene presión, la placa de presión que forma una sola pieza con la tapa de carcasa es plana en su superficie circular orientada hacia el elemento de bomba. Las superficies planas son particularmente fáciles de fabricar.

En una forma de realización se prevé que, estando la bomba en reposo o sin recibir presión, la superficie anular y la superficie circular de la placa de presión se encuentran en un plano. De este modo, toda la superficie de la placa de presión orientada hacia la unidad de bomba tiene un diseño plano, por lo que la fabricación de la tapa de carcasa, que forma una única pieza con la placa de presión, puede llevarse a cabo de una manera especialmente económica.

A continuación, se expondrá con mayor detalle el invento a partir de un ejemplo de realización con referencia a los dibujos. Las figuras muestran:

La figura 1 muestra una sección transversal de una bomba muy simplificada con una tapa de carcasa según un primer ejemplo de realización;

La figura 2 muestra la tapa de carcasa de la bomba de la figura 1, fabricada en una sola pieza junto con una placa de presión;

La figura 3 muestra una sección transversal de una bomba muy simplificada con una tapa de carcasa según un segundo ejemplo de realización.

La tapa de carcasa según el presente invento que se describe a continuación puede utilizarse junto con la placa de presión para bombas de aletas celulares, bombas de aletas de bloqueo o bombas celulares de rodillos, en las que el elemento accionable por giro está formado por un rotor en el que se insertan -según el tipo de bomba- las aletas o los rodillos o está realizado como elemento de contorno. No obstante, también sería concebible utilizar la tapa de carcasa del presente invento en una bomba de rueda dentada. Este tipo de bombas y su funcionamiento ya son conocidos de por sí, por lo que no se describirá con mayor detalle la forma exacta del elemento de bomba accionable por giro.

La figura 1 muestra en sección transversal una bomba 1 muy simplificada que comprende una carcasa 2. En la carcasa 2 se forma una cavidad 3 que queda cerrada por la tapa de carcasa 4. La tapa de carcasa 4 está unida a la carcasa 2 a través de medios de fijación 5, por ejemplo tornillos.

En la cavidad 3 se sitúa una unidad de bomba 6, la cual posee una cámara de bomba 7 que está formada por un anillo de cámara de bomba 8 y dos placas de presión 11 y 12 apoyadas sobre dos superficies anulares 9 y 10 situadas sobre éste. En lugar de la placa de presión 11, la cámara de bomba 7 también puede estar cerrada por una lado por la base 13 de la cavidad 3. Una de las placas 11 se encuentra junto a la base 13 de la cavidad 3. Entre esta placa de presión 11 y la base 13 existe en la bomba 1 un espacio de presión 14.

En el espacio de presión 14, que presenta una unión no representada a una conexión de un consumidor en el lado de la bomba, se introduce un medio transportado por un elemento de bomba 15 accionable por giro. El elemento de bomba 15 accionable por giro es, como se ha mencionado anteriormente, el rotor de una bomba de aletas celulares, una bomba de aletas de bloqueo o una bomba celular de rodillos o la rueda dentada de una bomba de rueda dentada. Este elemento de bomba 15 se acciona por giro mediante un eje de transmisión no representado que está sostenido sobre la carcasa 2. Entre el elemento de bomba 15 dispuesto en la cámara de bomba 7 y la placa de presión 12 del lado de la tapa alejada del espacio de presión 14 se forma una denominada rendija de fuga 16, que en la bomba según el presente invento esencialmente sólo se presenta estando la bomba 1 en reposo.

La tapa de carcasa 4 y la placa de presión 12 están fabricadas en una sola pieza, siendo el diámetro de la tapa de carcasa 4 mayor que el de la placa de presión 12. La tapa de carcasa 4 se apoya sobre el borde de la carcasa gracias a su zona periférica 17 radialmente exterior. En dicha zona periférica 17 existen orificios 18 en los que se insertan los medios de fijación 5. En la pieza conjunta de tapa de carcasa 4 y placa de presión 12 se crea una bolsa circular 19 que queda abierta hacia el borde 20 de la placa de presión. Las paredes laterales de la bolsa 21 y 22 se extienden esencialmente en paralelo a una de las superficies anulares 23 de la placa de presión 12 orientada hacia el anillo de cámara de bomba 8. La superficie anular 23 descansa sobre la superficie anular 10 del anillo de cámara de bomba. En el ejemplo de realización, la profundidad T de la bolsa circular 19 es algo mayor que el grosor S del anillo de cámara de bomba 8. La profundidad T de la bolsa es constante en el ejemplo de realización mostrado. Sin embargo, debe quedar claro que la profundidad T de la bolsa también puede variar en dirección circular o en dirección periférica, sobre todo cuando la bomba presenta más de una zona de presión, como suele ser el caso en las clases de bombas mencionadas anteriormente o cuando el anillo de cámara de bomba 8 no tiene una forma completamente circular. En el caso particular de las bombas de aletas celulares, de aletas de bloqueo y de bombas celulares de rodillos, pueden existir dos zonas de aspiración y dos zonas de presión. La zona o las zonas de presión están conectadas por medio de fluido con el espacio de presión 14 de tal modo que éste recibe presión de parte del medio transportado.

La figura 1 también muestra que la superficie circular 26 de la placa de presión 12 del lado de la tapa, orientada hacia el elemento de bomba 15 accionable por giro, presenta esencialmente una forma plana. También queda claro que tanto la superficie anular 23 como la superficie circular 26 de la placa de presión están en un plano, es decir que básicamente se fabrican planas. "Básicamente" significa que en la superficie circular 26 de la placa de presión pueden existir, entre otros, cavidades de presión o de aspiración que, en cualquier caso, también pueden formarse en la superficie de la placa de presión 11 orientada al elemento de bomba 15.

En función de la anchura B de la bolsa 19, se forma entre la tapa de carcasa 4 y la placa de presión 12 una pieza separadora 27 más o menos gruesa cuyo perfil es más pequeño que el de la tapa de carcasa 4 y la placa de presión 12. De esta manera, es posible transmitir una fuerza de apoyo (flechas 28) desde la tapa de carcasa 4 a través de la pieza intermedia o separadora 27 hasta la placa de presión 12 únicamente en una zona de transmisión de fuerzas K, opuesta al orificio 29 del anillo de cámara de bomba 8.

Estando la bomba en funcionamiento, el espacio de presión 14 recibe presión del medio transportado. Por ello, sobre la placa de presión 11 actúan fuerzas que empujarían dicha placa de presión 11 fuera de la base 13 de la cavidad 3. Estas fuerzas (flecha 31) se transmiten desde la placa de presión 11 a través de una superficie anular 30 esencialmente con forma circular hasta una superficie anular 9 del anillo de cámara de bomba 8. El anillo de cámara de bomba 8, a su vez, transmite a través de su superficie anular 10 estas fuerzas (flecha 31) a la superficie anular 23 de la placa de presión 12. Resulta evidente que la superficie de contacto entre el anillo 8 y la placa de presión 11 o 12 no tiene por qué ser circular. También puede adoptar forma de elipse. Además, entre la placa de presión 11 o 12 y el anillo 8 pueden existir, en la zona de sus superficies de contacto, cavidades que, por ejemplo, pueden constituir la conexión de aspiración. Estas fuerzas 31 actúan sobre una zona con un diámetro mayor que las fuerzas 28 en la zona K que transmite la fuerza de apoyo desde la tapa de carcasa 4 hasta la placa de presión 12.

En la figura 2 se representa de forma muy exagerada la deformación de la tapa de carcasa 4 y la placa de presión 12 derivada de las fuerzas 31 y 38 y de las fuerzas procedentes de la cámara de bomba 7. Queda claro que la placa de presión 12 forma por su superficie circular 26 una combadura cuya curva sobresale por la rendija de fuga 16 reduciendo así la anchura de la rendija de fuga 16 y aumentando el rendimiento volumétrico de la bomba 1. Mediante las fuerzas 31 transmitidas desde la placa de presión 11 y el anillo de cámara de bomba 8 hasta la placa de presión 12, la tapa 4 se comba hacia fuera, puesto que sólo está fijada a la carcasa 2 con medios de fijación 5 por su zona periférica 17.

Así pues, mediante la tapa de carcasa 4, también denominada tapa de abolladura o tapa de lámina vibrante, y la placa de presión 12 fabricada en una sola pieza junto con la tapa de carcasa 4 se realiza una única pieza con dos formas de curvatura diferenciadas, siendo ambas formas contrarias, es decir, una curva se comba en la dirección contraria de la otra. Sin embargo, estas dos formas de curvatura se originan a partir de un mismo componente de fuerza, en concreto la fuerza 31, que se contrapone a la fuerza de sujeción de los medios de fijación 5.

La figura 3 muestra otro ejemplo de realización de una tapa de carcasa 4 con una placa de presión 12 fabricada en una misma pieza con aquélla. Las piezas iguales o con la misma función que en las figuras 1 y 2 se representan con los mismos números de referencia en la figura 3. En esta tapa de carcasa 4, en lugar de una bolsa 19, se forma un espacio hueco 19', el cual -a diferencia de la bolsa 19- no está abierto por los lados. Un espacio hueco 19' de dichas características puede fabricarse, por ejemplo, a partir de un núcleo perdido de fundición, cuando la pieza unitaria de tapa de carcasa 4 y placa de presión 12 se funden o, en su caso, se sinterizan. Evidentemente, la profundidad T del espacio hueco 19'y su anchura B son variables para poder modificar la combadura. También es concebible, al igual que para la bolsa 19, situar el espacio hueco 19' de la placa de presión 12 más o menos distanciado de la superficie 10 del anillo de cámara de bomba 8. Además, la placa de presión 12 -como se muestra en la figura 3- sobresale de la superficie periférica exterior del anillo 8. Menciónese también expresamente que las formas y las colocaciones mencionadas anteriormente en relación con la bolsa 19 también son aplicables al espacio hueco 19'.

Así, queda demostrado que con esta pieza unitaria compuesta de tapa de carcasa 4 y placa de presión 12 se obtiene una forma fácil y económica de reducir la rendija de fuga 16. Por tanto, la tapa de carcasa 4 y la placa de presión 12 no deben ser especialmente gruesas ni firmes. Es más, para el invento resulta provechoso que pueda predefinirse la curvatura elástica del material de la tapa 4 y de la placa de presión. La bomba 1, por tanto, se caracteriza por una mejora del rendimiento volumétrico.

Las reivindicaciones presentadas junto con la solicitud de patente son propuestas de formulaciones que no excluyen una protección de patente más amplia. La solicitante se reserva el derecho de reclamar combinaciones de características aún no mencionadas en la descripción y/o los dibujos.

Las referencias empleadas en las reivindicaciones subordinadas indican un desarrollo del objeto de la reivindicación principal mediante las características de la reivindicación subordinada correspondiente; no suponen una renuncia a la obtención de una protección independiente y concreta para las combinaciones de características de la reivindicación subordinada.

Claims (6)

1. Bomba (1) provista de una carcasa (2) que presenta una cavidad (3) en la que se dispone una unidad de bomba (6), la cual posee una cámara de bomba (7) formada por un anillo de cámara de bomba (8) y al menos una placa de presión (12) situada sobre dicho anillo de cámara de bomba (8), y un elemento de bomba (15) accionable por giro, el cual está dispuesto dentro de la cámara de bomba (7), provista la bomba también de una tapa de carcasa (4), que está fijada a la carcasa (2) y que cierra la cavidad (3), y de un espacio de presión (14) delimitado por la cavidad (3) y la placa de presión (12), estando la tapa de carcasa (4) y la placa de presión (12) fabricadas en una sola pieza, la bomba caracterizada por el hecho de que entre la tapa de carcasa (4) y la placa de presión (12) existe una pieza separadora (27) de mayor o menor grosor, que el perfil de dicha pieza separadora (27) es menor al de la tapa de carcasa (4) y al de la placa de presión (12) y que, por tanto, entre la tapa (4) y la placa de presión (12) se forma al menos una bolsa (19) abierta y al menos parcialmente circular o un espacio hueco (19') al menos parcialmente circular, correspondiéndose la profundidad de la bolsa (19) o del espacio hueco (19') aproximadamente con el grosor del anillo de cámara de bomba (8).

2. Bomba según la reivindicación 1 caracterizada por el hecho de que las paredes (21, 22) de la bolsa o del espacio hueco, según corresponda, son básicamente paralelas a la superficie anular (23) de la placa de presión (12) orientada hacia el anillo de cámara de bomba (8).

3. Bomba según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada por el hecho de que la profundidad de la bolsa (19) o del espacio hueco (19'), según corresponda, es constante.

4. Bomba según la reivindicación 1 o 2 caracterizada por el hecho de que la profundidad de la bolsa (19) o del espacio hueco (19'), según corresponda, varía en dirección perimétrica.

5. Bomba según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada por el hecho de que, estando la bomba (1) en reposo, la superficie circular (26) de la placa de presión orientada hacia el elemento de bomba (15) es plana.

6. Bomba según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada por el hecho de que, estando la bomba (1) en reposo, la superficie anular (23) y la superficie circular (26) de la placa de presión están en un plano.