ES2286306T3 - Bomba hibrida autoaspirante. - Google Patents
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Abstract
Bomba híbrida (1) con una carcasa (2) en la que desembocan al menos una acometida de aspiración (10) y una acometida de impulsión (11) y en cuyo espacio interior (3) rodeado en forma sustancialmente circular está dispuesto excéntricamente un rotor (5) que presenta en su perímetro una pluralidad de álabes de rotor (6) distanciados uno de otro, dispuestos radialmente al menos en ciertos tramos y hechos de un material deformable con elasticidad de muelle, caracterizada porque la excentricidad (14) del rotor (5) con relación al espacio interior (3) de la carcasa y la elasticidad de los álabes (6) del rotor se han elegido de tal manera que cada álabe (6) del rotor, en un primer rango de pequeño número de revoluciones, no se aplica en absoluto, o sólo se aplica temporalmente, con su zona extrema radialmente sobresaliente (7) a tramos periféricos (4) del espacio interior (3) de la carcasa en el curso de una revolución del rotor (5), mientras que en un segundo rango de mayor número de revolucionestodos los álabes (6) del rotor se aplican con sus zonas extremas radialmente sobresalientes (7), bajo la influencia de la fuerza centrífuga, a la pared interior (4) del espacio interior (3) de la carcasa durante sustancialmente toda la revolución del rotor (5).
Description
Bomba híbrida autoaspirante.
La invención concierne a una bomba híbrida según
el preámbulo de la reivindicación 1.
En la construcción de bombas para el transporte
de fluidos, especialmente de líquidos, el problema consiste en que
con las bombas centrífugas conocidas se pueden lograr ciertamente un
alto rendimiento y un pequeño ruido de funcionamiento de la bomba,
pero estas bombas no son autoaspirantes, es decir que no pueden
aspirar ellas mismas una columna de líquido partiendo de su estado
de parada cuando la bomba centrífuga está ventilada. Esto
constituye una desventaja especialmente cuando tales bombas tienen
solamente cortos tiempos de funcionamiento y la columna de líquido
transportada sale nuevamente del interior de la bomba en su estado
de parada a consecuencia de una diferencia de altura. Por tanto,
las bombas centrífugas presentan frecuentemente grupos adicionales
con los cuales se puede transportar la columna de líquido hacia
dentro el espacio interior de la carcasa antes del funcionamiento
propiamente dicho de la bomba centrífuga y, por tanto, esta bomba
centrífuga no funciona en seco, sino que el espacio interior de la
carcasa está lleno de líquido desde el principio.
Otras formas de construcción de bombas, como,
por ejemplo, bombas de rodete de clase de construcción conocida,
son ciertamente autoaspirantes, pero presentan tan sólo un pequeño
rendimiento, ya que, por ejemplo, se tiene que vencer el rozamiento
interior de la bomba.
Otra forma de construcción de bombas está
representada por la bomba celular de paletas en la que unas paletas
radialmente sobresalientes dispuestas sobre un rotor separan
volúmenes parciales del espacio interior de la carcasa y se
transporta líquido en cada uno de ellos durante la rotación del
rotor. Aquí es desventajoso sobre todo el hecho de que las paletas
de las bombas celulares de paletas tienen que estar ajustadas con
mucha exactitud, ya que están dispuestas en forma relativamente
desplazable con respecto al rotor y en las bombas celulares de
paletas se presenta un alto desgaste de la bomba a consecuencia del
rozamiento entre las paletas y la pared interior de la carcasa. En
cambio, las bombas celulares de paleta son autoaspirantes incluso en
su estado ventilado.
Una bomba celular de paletas perfeccionada de
esta clase se muestra en el documento DE 195 45 045 A1, en el que
las paletas de la bomba celular de paletas están fijadas sobre un
rotor y son de construcción elástica, de modo que las paletas
aerodinámicamente curvadas del rotor se mueven a lo largo de la
superficie interior del espacio interior de la carcasa durante todo
el movimiento de rotación del rotor y se aplican a este espacio
bajo un pretensado variable. Las paletas del rotor separan así
volúmenes individuales uno de otro dentro del espacio interior de
la carcasa, siendo posibles de manera básicamente conocida para
bombas celulares de paletas, debido a la excentricidad entre el
rotor y el espacio interior de la carcasa, un transporte
correspondiente de un fluido y una acumulación de presión. La
flexibilidad de las paletas aerodinámicamente conformadas del rotor
tiene aquí la ventaja de que solamente se presenta un desgaste
reducido entre la pared interior de la carcasa y las paletas del
rotor, ya que las paletas se adaptan bajo pretensado elástico a las
diferentes distancias con respecto a la pared interior de la
carcasa y se aplican a esta pared. No obstante, el rendimiento de
esta bomba no es tampoco especialmente alto debido a su clase de
construcción y el desgaste resulta también sensiblemente mayor en
comparación con, por ejemplo, bombas centrífugas.
Por tanto, el cometido de la presente invención
consiste en desarrollar una bomba que, por un lado, sea
autoaspirante y, al mismo tiempo, pueda trabajar con altos
rendimientos y, además, se pueda fabricar a bajo coste.
La solución del problema según la invención se
obtiene por medio de las particularidades caracterizantes de la
reivindicación 1 en cooperación con las características del
preámbulo. Otras ejecuciones ventajosas de la invención se
desprenden de las reivindicaciones subordinadas.
La invención parte de una bomba con una carcasa
en la que desembocan al menos una acometida de aspiración y una
acometida de impulsión y en cuyo espacio interior circundado
sustancialmente en forma circular está dispuesto excéntricamente un
rotor que presenta en su perímetro una pluralidad de álabes de rotor
distanciados uno de otro, dispuestos radialmente al menos por
tramos y hechos de un material deformable con elasticidad de muelle
bajo la influencia de la fuerza centrífuga. Se perfecciona una bomba
de esta clase eligiendo la excentricidad del rotor con relación al
espacio interior de la carcasa y la elasticidad de los álabes del
rotor de tal manera que cada álabe del rotor, en un primer rango de
pequeño número de revoluciones, no se aplique en absoluto o sólo se
aplique temporalmente con su zona extrema radialmente sobresaliente
a tramos periféricos del espacio interior de la carcasa en el curso
de una revolución del rotor, mientras que en un segundo rango de
mayor número de revoluciones todos los álabes del rotor se aplican
bajo la influencia de la fuerza centrífuga con sus zonas extremas
radialmente sobresalientes a la pared interior del espacio interior
de la carcasa durante sustancialmente toda la revolución del rotor.
Es posible así hacer que la bomba híbrida funcione en el primer
rango de pequeño número de revoluciones de modo que trabaje
predominantemente como una bomba pura de flujo sustancialmente
correspondiente a una bomba centrífuga. Sin embargo, después de
sobrepasar un valor umbral para el número de revoluciones la bomba
híbrida cambia su comportamiento de funcionamiento, ya que los
álabes del rotor se deforman elásticamente bajo la influencia de la
fuerza centrífuga hasta el punto de que se aplican con sus zonas
extremas radialmente sobresalientes a la pared interior del espacio
interior de la carcasa durante sustancialmente toda la revolución
del rotor y, por tanto, separan volúmenes parciales del interior de
la carcasa uno de otro en forma estanca al líquido. Es así posible
que con la bomba híbrida que trabaja aquí de manera sustancialmente
correspondiente a una bomba celular de paletas convencional se
garantice una autoaspiración de una columna de líquido, incluso
aunque la bomba híbrida se haya encontrado previamente en estado
ventilado, por ejemplo a consecuencia de una parada. Cuando la bomba
híbrida ha funcionado en vacío, por ejemplo a consecuencia de esta
parada, un motor de accionamiento hará entonces que la bomba
híbrida que trabaja sin contenido de líquido sea acelerada entonces
muy rápidamente hasta su número de revoluciones máximo, con lo que
la bomba híbrida es hecha funcionar casi inmediatamente en el
segundo rango de mayor número de revoluciones y en este estado de
funcionamiento trabaja, por así decirlo, autoaspirando como una
bomba celular de paletas y transporta líquido hacia el espacio
interior de la carcasa. Cuando la bomba se ha llenado así de
líquido, disminuirá el número de revoluciones del motor de
accionamiento por efecto de los pares de giro actuantes en sentidos
contrarios y de la influencia del líquido hasta el punto de que el
estado de funcionamiento de la bomba híbrida pase al primer rango
de pequeño número de revoluciones, en el que la bomba híbrida
trabaja casi de manera correspondiente a una bomba centrífuga y
transporta el líquido con alto rendimiento. Por tanto, esta
transición entre los dos estados de funcionamiento asegura el
funcionamiento de la bomba híbrida incluso frente a perturbaciones
que puedan establecerse al desprenderse la columna de líquido, por
ejemplo en bombas centrífugas puras. En este caso, la bomba
híbrida, después de que se haya producido una ventilación, hace
transición de nuevo automáticamente a mayores números de
revoluciones, con lo que se restablece el estado de funcionamiento
autoaspirante correspondiente a una bomba celular de paletas, con el
cual se puede aspirar nuevamente el líquido y, tras un llenado
renovado de la bomba híbrida, se vuelve a presentar la caída del
número de revoluciones.
Por tanto, la bomba híbrida según la invención
ofrece en una única forma de construcción de la misma dos funciones
esenciales de bombas, a saber, la autoaspiración y el funcionamiento
con rendimientos lo más altos posible. Por tanto, la bomba híbrida
según la invención es muy ventajosa especialmente para campos de
aplicación en los que con frecuencia se requiere sólo por breve
tiempo el funcionamiento a plena capacidad de transporte, pero al
mismo tiempo, debido a paradas frecuentes, no se puede evitar que la
columna de líquido se descargue de la bomba. En construcciones de
bomba conocidas tienen que preverse para ello construcciones
complicadas con válvulas de retención o similares para mantener la
columna de líquido en la bomba, las cuales son caras y delicadas y,
además, influyen también negativamente sobre el rendimiento de la
bomba, puesto que, debido a tales estructuras internas, la tubería
de aspiración ya no puede configurarse en forma continua con tanta
libertad. Por lo demás, tales medidas no pueden evitarse, por
ejemplo, para bombas destinadas al llenado esporádico de
recipientes, con las cuales se extrae, por ejemplo, carburante de un
recipiente de reserva en cantidades relativamente pequeñas para el
repostaje de vehículos. Por supuesto, son imaginables un gran número
de aplicaciones correspondientes de la bomba híbrida según la
invención.
Una ejecución ventajosa prevé que se elija la
deformabilidad elástica de los álabes del rotor de tal manera que a
partir de un número de revoluciones determinado del rotor la
deformación de los álabes del rotor debida a la fuerza centrífuga
compense la excentricidad, con lo que sustancialmente todo los
extremos de los álabes del rotor se aplican a la pared interior del
espacio interior de la carcasa y forman espacios de compresión
separados uno de otro. El comportamiento de transporte resultante a
consecuencia de la excentricidad de la bomba híbrida puede
ajustarse aquí en función de la elasticidad de los álabes del rotor
de modo que a partir de un número límite de revoluciones los álabes
del rotor no sólo se apliquen a partes de la superficie periférica
del espacio interior de la carcasa, sino que estén en contacto con
esta superficie durante toda la rotación y, por tanto, separen los
volúmenes parciales del espacio interior de la carcasa uno de otro,
tal como es conocido en principio para bombas celulares de paletas
convencionales. Por tanto, durante el funcionamiento de la bomba
híbrida como bomba pura de flujo correspondiente a una bomba
centrífuga se tiene que, por debajo del número límite de
revoluciones, no existe el desgaste o éste es solamente muy pequeño
debido a la amplia falta de rozamiento entre los álabes del rotor y
la pared interior de la carcasa, y solamente para llenar el espacio
interior de la carcasa con el líquido por efecto de la
autoaspiración durante el funcionamiento correspondiente a una
bomba celular de paletas se aplican los álabes del rotor a la pared
interior de la carcasa. Se minimiza así el desgaste de los álabes
del rotor durante el funcionamiento. Además, la bomba híbrida puede
transportar también medios ensuciados con partículas, ya que la
deformabilidad de los álabes del rotor admite deformaciones
correspondientes al pasar partículas incluso bastante grandes, con
las cuales llegarían a romperse álabes de rotor rígidos.
Es ventajoso que cada álabe del rotor presente
una forma de sección transversal aerodinámicamente curvada en la
que cada álabe del rotor, incluso al girar lentamente el rotor, haga
contacto al menos en un sitio con la pared interior del espacio
interior de la carcasa bajo pretensado elástico. Se subdivide así el
interior de la bomba híbrida en dos zonas separadas una de otra, y
al mismo tiempo, debido a la forma de la sección transversal, tanto
la elasticidad de los álabes del rotor como su contacto con la pared
interior de la carcasa pueden adaptarse bajo pretensado, dentro de
amplios límites, a condiciones de funcionamiento diferentes. Es
ventajoso a este respecto que los álabes del rotor presenten una
curvatura de forma de pala y sean deformables con elasticidad de
muelle en dirección periférica.
Se puede conseguir una acción mejorada respecto
de la deformación elástica de los álabes del rotor cuando, durante
el funcionamiento de la bomba híbrida en el primer rango del pequeño
número de revoluciones, actúan sobre cada álabe del rotor unas
fuerzas tribológicas del fluido a transportar que deforman los
álabes del rotor en dirección al eje de giro del rotor. De este
modo, a pesar de materiales relativamente elásticos de los álabes
del rotor, se impide que éstos se apliquen ya a la pared interior de
la carcasa con un número de revoluciones relativamente pequeño,
puesto que las fuerza tribológicas del fluido a transportar
contrarrestan la deformación elástica bajo las fuerzas centrífugas
debidas a la rotación del rotor. Por tanto, el número límite de
revoluciones puede estar en un valor relativamente alto, con lo que
en el estado de funcionamiento de la bomba híbrida correspondiente
a una bomba centrífuga se pueden materializar también capacidades de
transporte adecuadas. Además, el comportamiento de funcionamiento
de la bomba híbrida depende también del medio transportado a causa
de la deformabilidad de los álabes del rotor. En fluidos de baja
viscosidad se establecerá, a consecuencia de una tenacidad
diferente, una deformación diferente de los álabes del rotor a igual
número de revoluciones que en el caso de fluidos de alta viscosidad
o incluso en el caso de gases, desempeñando también su cometido los
efectos de la fuerza centrífuga.
Una ejecución imaginable prevé que los álabes
del rotor estén formados de un material plástico, preferiblemente
materiales termoplásticos o poliuretano o EPDM o nitrilo o neopreno.
Tales materiales ofrecen una deformabilidad suficiente junto con,
al mismo tiempo, una alta estabilidad de forma incluso bajo carga
permanente. Al mismo tiempo, tales materiales se pueden elaborar a
bajo coste, por ejemplo por medio de procedimientos de fundición
inyectada, y, por tanto, los álabes del rotor o bien el rotor
completo se pueden fabricar a bajo coste. El comportamiento de
funcionamiento de la bomba híbrida es también muy pobre en
ruido.
Esto puede conseguirse en una primera ejecución
haciendo que el rotor y los álabes del mismo estén configurados
formando una sola pieza. Se pueden conformar aquí al mismo tiempo y
en una sola pieza, por ejemplo, el rotor y los álabes del mismo en
una operación de elaboración, por ejemplo por medio de fundición
inyectada u otros procedimientos de fabricación. Se reduce así
drásticamente el número de piezas de la bomba, con lo que, además,
se disminuyen los costes de montaje y se aumenta la seguridad de
funcionamiento. Es imaginable también en otra ejecución que los
álabes del rotor hechos del material dotado de elasticidad de muelle
estén instalados en rebajos asociados del rotor e inmovilizados en
éste. Esto hace posible que el propio rotor pueda consistir en un
material diferente del de los álabes del rotor, por ejemplo en
atención a propiedades de resistencia u otras condiciones
marginales.
Asimismo, es ventajoso que en los extremos de
los álabes del rotor que sobresalen radialmente de dicho rotor
estén dispuestos unos engrosamientos sustancialmente cilíndricos que
se apliquen herméticamente a la pared interior del espacio interior
de la carcasa y que en el estado de funcionamiento correspondiente a
una bomba celular de paletas separen celdas individuales de la
bomba híbrida una de otra. Por tanto, estos engrosamientos, que en
el estado de funcionamiento correspondiente a una bomba celular de
paletas están sometidos a un desgaste correspondiente debido al
rozamiento en la pared interior de la carcasa, alargan la vida útil
del rotor debido a sus voluminosas masas en relación con los
propios álabes del rotor, y al mismo tiempo forman para las fuerzas
centrífugas atacantes una distribución de masas correspondiente y
una superficie de contacto agrandada de los álabes del rotor con la
pared interior del espacio interior de la carcasa.
Es ventajoso que la excentricidad de la
disposición del rotor esté en el rango de hasta 20%, preferiblemente
hasta 2% del diámetro interior del rotor, incluyendo los álabes de
éste. Este valor para la excentricidad puede ser puenteado sin
problemas y sin poner en peligro las propiedades de resistencia de
los álabes del rotor por medio de la deformación de dichos
álabes.
Se puede materializar una construcción
especialmente sencilla de la bomba híbrida cuando el rotor y la
carcasa consisten en formas básicas sustancialmente a modo de
discos que se pueden unir una a otra con sellado para fluidos. Es
posible realizar así un montaje simplificado de piezas normalizas
prefabricadas y también se puede materializar de manera sencilla el
sellado para fluidos de las distintas piezas una respecto de otra
por medio de las grandes superficies de contacto de las distintas
formas básicas a modo de discos.
Asimismo, es imaginable que la entrada y/o la
salida del fluido en el espacio interior de la carcasa tengan lugar
perpendicularmente al eje de giro del rotor de la bomba híbrida. El
fluido afluye entonces al perímetro de los álabes del rotor en
dirección sustancialmente tangencial. En otra ejecución es
imaginable también que la entrada y/o la salida del fluido en el
espacio interior de la carcasa tengan lugar al menos con una
componente paralela al eje de giro del rotor de la bomba
híbrida.
Es imaginable también que se pueda utilizar como
accionamiento de la bomba híbrida un motor universal.
El dibujo muestra una forma de realización
especialmente preferida de la bomba híbrida según la invención.
Muestran:
La figura 1, una primera sección a través de una
bomba híbrida según la invención en representación esquemática, a
pequeño número de revoluciones, en el estado de funcionamiento
correspondiente a una bomba centrífuga,
La figura 2, una sección a lo largo de la línea
AB a través de la bomba híbrida según la figura 1,
La figura 3, una sección a través de una bomba
híbrida de la invención según la figura 1, a mayor número de
revoluciones, en el estado de funcionamiento correspondiente a una
bomba celular de paletas,
La figura 4, una variación de la bomba híbrida
de la invención según la figura 1 con entrada oblicuamente
inclinada con respecto al eje de rotación del rotor,
La figura 5, una vista de la bomba híbrida según
la figura 4 con dos disposiciones imaginables del canal de
aspiración.
En la figura 1 se muestra en una representación
esquemática una sección a través de una bomba híbrida 1 según la
invención, discurriendo la sección aproximadamente en el plano de
división de la carcasa 2 de forma de placa de la bomba híbrida 1.
Se pueden apreciar así el canal de aspiración 10 y el canal de
salida 11, así como el espacio interior 3 de la carcasa en el que
está alojado un rotor 5 que lleva álabes 6 dispuesto en él y que
puede girar alrededor de un eje de giro 8. El eje de giro 8 presenta
aquí una disposición excéntrica con respecto al eje de simetría 9
del espacio interior 3 de la carcasa, estando representada la
magnitud de la excentricidad bajo el número de posición 14. La
disposición del eje de giro 8 o del eje de simetría 9 y la
construcción esencial de una bomba híbrida 1 de esta clase son
básicamente conocidas, por ejemplo por el documento DE 195 45 045
A1, y, por tanto, sólo se explicarán aquí hasta donde sea de interés
para la presente invención.
Sin embargo, en la bomba híbrida 1 según la
invención es diferente con respecto a las bombas celulares de
paletas conocidas el hecho de que los álabes 6 del rotor 5, en el
estado de reposo de la bomba híbrida 1 o por debajo de un número
límite de revoluciones, no se aplican o sólo se aplican parcialmente
a la pared interior 4 del espacio interior 3 de la carcasa. Los
álabes 6 del rotor están formados aquí de un material elásticamente
deformable que, bajo la acción de la fuerza centrífuga durante la
rotación del rotor 5 a lo largo de la dirección de giro 17, se
puede deformar desde la configuración a manera de álabe según la
figura 1 de tal modo que los engrosamientos cilíndricos 7
dispuestos en los extremos de los álabes 6 del rotor se muevan más y
más radialmente hacia fuera al aumentar el número de revoluciones
y, durante la rotación, se apliquen a la pared interior 4 del
espacio interior 3 de la carcasa a lo largo de una longitud
periférica cada vez mayor. Después de sobrepasar el número límite
de revoluciones, los engrosamientos 7 de los álabes 6 del rotor
están entonces en contacto permanente con la pared interior 4 del
espacio interior 3 de la carcasa, tal como puede apreciarse con
detalle en la figura 3.
Bajo la influencia de la fuerza centrífuga se
tiene que, hablando en sentido figurado, los álabes 6 del rotor se
despliegan desde el eje de giro 8 en dirección radial hacia fuera y
se aplican entonces cada vez más a la pared interior 4. Los álabes
6 del rotor varían aquí también un poco la forma curvada de su
sección transversal, ya que en las zonas a lo largo de la dirección
periférica de la pared interior 4 de la carcasa que están más
separadas del eje de giro 8 del rotor 5, los álabes 6 del rotor
hacen transición a una configuración estirada. En las zonas a lo
largo de la dirección periférica de la pared interior 4 de la
carcasa que están dispuestas nuevamente más cerca del eje de giro 8
del rotor 5, esta configuración estirada se contraerá entonces de
nuevo elásticamente y volverá a la configuración que puede
apreciarse en esta zona en la figura 1 o en la figura 3.
El material de los álabes 6 del rotor puede
consistir, por ejemplo, en materiales termoplásticos, poliuretanos,
EPDM, nitrilo o neopreno, presentando tales materiales tanto una
deformabilidad elástica relativamente grande como altas
resistencias y pequeña abrasión bajo carga por contacto afectado de
rozamiento.
Como puede apreciarse mejor en la figura 2, el
rotor 5 con los álabes 6 dispuestos en él está inmovilizado aquí
sobre un árbol de accionamiento 13 en el que puede estar embridado
un motor de accionamiento no representado.
El funcionamiento de la bomba híbrida 1 según la
invención puede describirse aquí como sigue en comparación con los
principios de bomba centrífuga y bomba celular de paletas combinados
en la bomba híbrida 1.
Una bomba centrífuga convencional no es
autoaspirante, de modo que, antes de la puesta en funcionamiento de
una bomba centrífuga de esta clase, se tiene que introducir un
fluido en el lado de aspiración 10 y, a través de la entrada 12, en
la bomba centrífuga. Si se pone entonces en funcionamiento la bomba
centrífuga, se sigue transportando entonces una corriente
volumétrica del fluido a través del lado de aspiración 10 en la
dirección de entrada 15 por medio del rotor 5 y sus álabes 6, con
lo que la bomba centrífuga ya no cae al estado seco. Esta corriente
volumétrica sale nuevamente de la bomba centrífuga por el lado de
impulsión 11 en la dirección de salida 16 después de recorrer el
espacio interior de la carcasa. A números de revoluciones
relativamente pequeños por debajo del número límite de
revoluciones, la bomba híbrida según la invención muestra
sustancialmente estas propiedades, ya que los álabes 6 del rotor,
al igual que en una bomba centrífuga, no presentan ningún contacto
con la pared interior 4 de la carcasa o sólo presentan un contacto
temporal con ella.
Sin embargo, debido a la disposición excéntrica
del rotor 5 en la bomba híbrida 1 según la invención se forman a un
número de revoluciones mayor, como puede apreciarse mejor en la
figura 3, los espacios de compresión 18 por efecto de la
deformación de los álabes 6 del rotor, presentándose el volumen más
pequeño en el espacio de compresión V1 y haciéndose los volúmenes
de los espacios de compresión V2, V3 y V4 cada vez mayores hasta
que se vuelve a reducir el volumen desde el espacio de compresión V5
hasta el espacio de compresión V8. Debido a la variación de forma
de los álabes 6 del rotor a consecuencia de la acción de la fuerza
centrífuga resultan así una construcción y un estado de
funcionamiento de la bomba híbrida como en el caso de una bomba
celular de paletas cuando el número de revoluciones del rotor 5
sobrepasa un valor límite de revoluciones al cual todos los álabes
6 del rotor se aplican a la pared interior 4 del espacio interior 3
de la carcasa a lo largo de toda la circunferencia de una
revolución. La bomba híbrida 1 según la invención es así
autoaspirante en este estado de funcionamiento, es decir que se
aspira por sí solo el fluido en la dirección de entrada 15 dentro
de ciertos límites, con lo que el espacio interior 3 de la carcasa 2
se puede llenar de fluido por sí
solo.
solo.
Este comportamiento básicamente conocido por las
bombas celulares de paletas convencionales se establece también en
la bomba híbrida según la invención, si bien únicamente cuando el
número de revoluciones del rotor 5 sobrepasa un valor límite.
Previamente, debido a la excentricidad relativamente grande 14 y a
la configuración de partida de los álabes 6 del rotor no está
garantizada en el estado descargado la formación de los espacios de
compresión 18, ya que los engrosamientos 7 previstos en los
extremos de los álabes 6 del rotor no se aplican herméticamente a
la pared interior 4 del espacio interior 3 de la carcasa, tal como
puede apreciarse claramente en la figura 1. Por tanto, en este
estado de funcionamiento, del cual se representa en la figura 1
solamente un estado dependiente del número de revoluciones, no está
garantizado un transporte del fluido como en el caso de una bomba
celular de paletas convencional. Sin embargo, en este estado de
funcionamiento el rotor 5 y sus álabes 6 trabajan como en una bomba
de flujo convencional correspondiente a una bomba centrífuga.
Únicamente al sobrepasarse el número límite de
revoluciones al cual se hacen tan grandes las fuerzas centrífugas
sobre los álabes 6 del rotor que los extremos 7 de los álabes 6 del
rotor se aplican durante toda la revolución a la pared interior 4
del espacio interior 3 de la carcasa, se asume entonces el
funcionamiento autoaspirante de la bomba híbrida 1 correspondiente
a una bomba celular de paletas.
Esta propiedad autoaspirante de la bomba híbrida
1 según la invención tiene la ventaja esencial de que la
utilización de la bomba híbrida 1 no requiere un llenado previo del
espacio interior de la bomba, el cual, en caso contrario, tiene que
realizarse por vía manual o con dispositivos adicionales. Sin que un
usuario de una bomba híbrida 1 de esta clase lo aprecie, en el
estado ventilado de la bomba híbrida 1 se succiona fluido durante
el estado de funcionamiento de la bomba híbrida 1 de una manera
correspondiente a una bomba celular de paletas, ya que el motor de
accionamiento casi funciona en vacío y, por tanto, alcanza un alto
número de revoluciones por encima del número límite de revoluciones,
y la bomba híbrida 1, después de realizada la aspiración, pasa
automáticamente al funcionamiento de transporte correspondiente a
una bomba centrífuga, que hace posible un alto rendimiento junto
con un reducido desgaste. Esto es especialmente práctico siempre y
cuando tales bombas estén en funcionamiento sólo durante un breve
tiempo y se pongan luego de nuevo en funcionamiento tras una
prolongada parada. Las bombas convencionales funcionan
frecuentemente en vacío durante este tiempo, de modo que se tienen
que tomar previamente las medidas necesarias para el llenado de la
bomba. Tales campos de utilización resultan, por ejemplo, en el
rellenado de recipientes, por ejemplo en el repostaje de vehículos
desde bidones o barriles correspondientes, pero también en un gran
número de otros sectores de aplicación imaginables.
En la figura 4 se muestra en una representación
en sección y en la figura 5 correspondiente en un alzado lateral
una bomba híbrida correspondiente 1 según la invención, en la que el
canal de aspiración 10 no discurre dentro del plano perpendicular
al eje de giro del rotor 5. Es así posible realizar la entrada del
fluido a través del canal de aspiración 10 en la dirección de
entrada 15 del modo que se representa en la figura 5 con líneas
continuas bajo un ángulo de, por ejemplo, 45 grados, siendo posible
también, por supuesto, materializar una dirección de entrada 15' a
través de un canal de aspiración 10', representado con línea de
trazos, sustancialmente paralela al eje de giro 8 del rotor 5. Esto
puede ser interesante en el aspecto reotécnico para determinadas
aplicaciones.
\global\parskip0.500000\baselineskip
1
\tabulBomba híbrida
2
\tabulCarcasa
3
\tabulEspacio interior de la carcasa
4
\tabulPared interior de la carcasa
5
\tabulRotor
6
\tabulAlabe de rotor
7
\tabulEngrosamientos
8
\tabulEje de giro del rotor
9
\tabulEje de simetría del espacio interior de la carcasa
10
\tabulCanal de aspiración
11
\tabulCanal de impulsión
12
\tabulEntrada
13
\tabulArbol de accionamiento
14
\tabulExcentricidad
15
\tabulDirección de entrada
16
\tabulDirección de salida
17
\tabulDirección de giro del rotor
18
\tabulEspacios de compresión.
\global\parskip0.000000\baselineskip
Claims (19)
1. Bomba híbrida (1) con una carcasa (2) en la
que desembocan al menos una acometida de aspiración (10) y una
acometida de impulsión (11) y en cuyo espacio interior (3) rodeado
en forma sustancialmente circular está dispuesto excéntricamente un
rotor (5) que presenta en su perímetro una pluralidad de álabes de
rotor (6) distanciados uno de otro, dispuestos radialmente al menos
en ciertos tramos y hechos de un material deformable con
elasticidad de muelle, caracterizada porque la excentricidad
(14) del rotor (5) con relación al espacio interior (3) de la
carcasa y la elasticidad de los álabes (6) del rotor se han elegido
de tal manera que cada álabe (6) del rotor, en un primer rango de
pequeño número de revoluciones, no se aplica en absoluto, o sólo se
aplica temporalmente, con su zona extrema radialmente sobresaliente
(7) a tramos periféricos (4) del espacio interior (3) de la carcasa
en el curso de una revolución del rotor (5), mientras que en un
segundo rango de mayor número de revoluciones todos los álabes (6)
del rotor se aplican con sus zonas extremas radialmente
sobresalientes (7), bajo la influencia de la fuerza centrífuga, a la
pared interior (4) del espacio interior (3) de la carcasa durante
sustancialmente toda la revolución del rotor (5).
2. Bomba híbrida (1) según la reivindicación 1,
caracterizada porque la deformabilidad elástica de los álabes
(6) del rotor se ha elegido de tal manera que a partir de un número
de revoluciones determinado del rotor (5) la deformación de los
álabes (6) del rotor debido a la fuerza centrífuga compensa la
excentricidad (14), con lo que sustancialmente todos los extremos
(7) de los álabes (6) del rotor se aplican al mismo tiempo a la
pared interior (4) del espacio interior (3) de la carcasa y forman
unos espacios de compresión (18) separados uno de otro
correspondientes a una bomba celular de paletas.
3. Bomba híbrida (1) según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque cada álabe (6)
del rotor presenta una forma de sección transversal
aerodinámicamente curvada en la que cada álabe (6) del rotor,
incluso bajo un giro lento del rotor (5), hace contacto bajo
pretensado elástico, al menos en un sitio, con la pared interior
(4) del espacio interior (3) de la carcasa.
4. Bomba híbrida (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en el
primer rango del pequeño número de revoluciones la bomba híbrida
(1) trabaja exclusiva o predominantemente como una bomba de flujo
análoga a una bomba centrífuga.
5. Bomba híbrida (1) según la reivindicación 4,
caracterizada porque el funcionamiento de la bomba híbrida
(1) en el primer rango del pequeño número de revoluciones no permite
una autoaspiración de un medio líquido.
6. Bomba híbrida (1) según una de las
reivindicaciones 4 ó 5, caracterizada porque durante el
funcionamiento de la bomba híbrida (1) en el primer rango del
pequeño número de revoluciones actúan sobre cada álabe (6) del
rotor unas fuerzas tribológicas del fluido a transportar que
deforman los álabes (6) del rotor en dirección al eje de giro (8)
del rotor (5).
7. Bomba híbrida (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en el
segundo rango del mayor número de revoluciones la bomba híbrida (1)
trabaja exclusiva o predominantemente como bomba volumétrica
semejante a una bomba celular de paletas.
8. Bomba híbrida (1) según la reivindicación 7,
caracterizada porque el funcionamiento de la bomba híbrida
(1) en el primer rango del pequeño número de revoluciones permite un
alto rendimiento.
9. Bomba híbrida (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los álabes
(6) del rotor presentan una curvatura de forma de pala y son
deformables con elasticidad de muelle en la dirección periférica
(17).
10. Bomba híbrida (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los álabes
(6) del rotor están formados de un material plástico,
preferiblemente de materiales termoplásticos o poliuretano o EPDM o
nitrilo o neopreno.
11. Bomba híbrida (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el rotor
(5) y sus álabes (6) están dispuestos formando una sola pieza.
12. Bomba híbrida (1) según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque los álabes (6)
del rotor hechos del material dotado de elasticidad de muelle están
instalados en rebajos asociados del rotor (5) e inmovilizados en
éste.
13. Bomba híbrida (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en los
extremos de los álabes (6) del rotor (5) que sobresalen radialmente
de éste están dispuestos unos engrosamientos sustancialmente
cilíndricos (7) que se aplican herméticamente a la pared interior
(4) del espacio interior (3) de la carcasa y separan celdas
individuales (18) una de otra.
14. Bomba híbrida (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la
excentricidad (14) de la disposición del rotor (5) está en el rango
de hasta 20%, preferiblemente hasta 2% del diámetro del rotor
(5).
15. Bomba híbrida (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los
volúmenes de los espacios de compresión (18) varían desde un mínimo
en la zona del lado de aspiración (10) hasta, pasando por un
máximo, un mínimo en la zona del lado de impulsión (11) de la bomba
híbrida (1).
16. Bomba híbrida (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el rotor
(5) y la carcasa (2) consisten en formas básicas sustancialmente a
modo de discos que se pueden unir una a otra con acción de sellado
para fluidos.
17. Bomba híbrida (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la entrada
(10) y/o la salida (11) del fluido en el espacio interior (3) de la
carcasa se efectúan en dirección perpendicular al eje de giro (8)
del rotor (5) de la bomba híbrida (1).
18. Bomba híbrida (1) según la reivindicación
17, caracterizada porque la entrada (10) y/o la salida (11)
del fluido en el espacio interior (3) de la carcasa se efectúan al
menos con una componente paralela al eje de giro (8) del rotor (5)
de la bomba híbrida (1).
19. Bomba híbrida (1) según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque se puede
utilizar como accionamiento de la bomba híbrida (1) un motor
universal.
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