ES2296701T3 - Bomba rotativa con un caudal variable, particularmente para aceite. - Google Patents

Abstract

Bomba (1) rotativa con un caudal variable, particularmente para aceite, que comprende: un cuerpo (2) de soporte con una abertura (3) de aspiración que puede conectarse a un depósito para un fluido, y una abertura (4) de suministro que puede conectarse a un circuito para el suministro del propio fluido; un rotor (6) conductor dentado y un rotor (7) conducido que se acoplan entre sí y están alojados en dicho cuerpo (2) de soporte de modo que rotan alrededor de sus propios ejes (12, 13) para, durante su funcionamiento, transportar dicho fluido desde dicha abertura (3) de aspiración a dicha abertura (4) de suministro; medios (25) de regulación automáticos para variar la dimensión axial de dichos rotores (6, 7) según la presión de suministro actual de dicho fluido; un árbol (16) de transmisión que está conectado a dicho cuerpo (2) de soporte en una posición axial fija y de una manera rotativa y es coaxial con respecto a dicho rotor (6) conductor dentado; caracterizada porque comprende dos conjuntos (6, 7) de ruedas (10, 11) dentadas, estando superpuesta cada rueda de manera coaxial sobre las ruedas (10, 11) del mismo conjunto (6, 7), estando situadas en una posición axialmente fija y acoplándose con una rueda (11, 10) correspondiente del otro conjunto (7, 6); comprendiendo dichos medios (25) de regulación automáticos: primeros medios (20) angulares para limitar, con el fin de conseguir una integración angular, en cada uno de dichos conjuntos (6, 7), una primera pluralidad de ruedas (A) que define un dicho rotor correspondiente movido por dicho árbol (16) de transmisión, segundos medios (26) angulares para la limitación, que están soportados por dicho cuerpo (2) de soporte, para bloquear angularmente con respecto a dicho cuerpo (2) de soporte la segunda pluralidad de ruedas (B) restante, medios (29) de accionamiento para variar la cantidad de ruedas (10, 11) que pertenecen a dicha primera y segunda pluralidad de ruedas (A, B) según la presión de suministro real.

Description

Bomba rotativa con un caudal variable, particularmente para aceite.

La presente invención se refiere a una bomba rotativa con un caudal variable, y particularmente a una bomba de engranajes tal como se especifica en el preámbulo de la reivindicación 1. Una bomba de este tipo es para aceite, conocida por ejemplo por cualquiera de los documentos GB-A-1152188 o BE-A-443167. Tal como se conoce, una bomba de engranajes comprende un cuerpo de soporte que delimita una abertura de aspiración que, durante su funcionamiento, está conectada a un depósito de aceite y una abertura de suministro que durante su funcionamiento, está conectada a un circuito de suministro y aloja dos rotores dentados que se acoplan entre sí y delimitan una pluralidad de orificios para transportar aceite desde la abertura de aspiración hasta la abertura de suministro.

Las bombas de engranajes conocidas del tipo anteriormente descrito se utilizan por ejemplo en vehículos de motor para transportar el aceite al circuito de lubricación de un motor de combustión interna correspondiente, cuyo árbol de transmisión acciona uno de los rotores de la bomba y por tanto ajusta la velocidad de rotación de los propios rotores.

Durante su funcionamiento, es necesario cumplir con los requisitos tanto de garantizar un caudal suficiente del aceite al circuito de lubricación en unas condiciones mínimas de rotación como de limitar el caudal, y por tanto la presión de aceite a altas velocidades de rotación.

A este efecto las bombas conocidas del tipo anteriormente descrito están dotadas de una válvula de desvío correspondiente que puede hacer recircular el exceso de aceite desde la abertura de suministro al depósito según la presión presente en el circuito de suministro.

Aunque se utilizan en gran medida, las bombas conocidas del tipo anteriormente descrito no son satisfactorias, ya que el aceite que se hace recircular a través de la válvula de desvío se comprime mediante la bomba que por tanto absorbe la energía de compresión mecánica correspondiente del eje del motor sin utilizar entonces realmente esta energía.

El documento GB-A-1152188 da a conocer una bomba de desplazamiento positivo rotativa que tiene ruedas que se engranan exteriormente. Está previsto un pistón para mover un engranaje con respecto a otra rueda engranada, variando así la salida de la bomba en respuesta a la presión de aceite real en el lado de presión de los engranajes. El documento BE-A-443167 da a conocer un circuito hidráulico que presenta una bomba similar. Según una variación, el documento BE-A-443167 también da a conocer una bomba y un motor previstos en un único dispositivo hidráulico que presenta un árbol de transmisión y un eje de salida que son coaxiales y acoplan grupos respectivos de engranajes que forman parte de una serie de engranajes axialmente fijos. Los ejes de entrada y salida pueden deslizarse axialmente para acoplar un número mayor o menor de engranajes para variar la velocidad angular del eje de salida.

El objeto de la presente invención es proporcionar una bomba rotativa con un caudal variable, particularmente para aceite, que hace posible solucionar de manera sencilla y económica los problemas anteriormente descritos.

Según la presente invención está prevista una bomba rotativa con una capacidad variable, particularmente para aceite, tal como define la reivindicación 1.

Ahora se describirá la invención haciendo referencia a los dibujos adjuntos que representan una forma de realización no limitativa, en los que:

- la figura 1 representa en perspectiva y con partes eliminadas con el fin de claridad, una forma de realización preferida de la bomba con un caudal variable, particularmente para aceite, producida según la presente invención;

- la figura 2 es una vista en perspectiva de un detalle de la bomba en la figura 1; y

- la figura 3 es una vista en perspectiva adicional de la bomba en la figura 1 con partes representadas en una sección transversal, según la línea III-III en la figura 2.

En la figura 1, 1 representa una bomba con un caudal variable, en particular una bomba que puede montarse en un vehículo de motor (no representado) para transportar aceite a un circuito de lubricación de un motor de combustión interna (no representado) del propio vehículo de motor.

Con respecto a las figuras adjuntas, la bomba 1 es de tipo engranaje y comprende un cuerpo 2 de soporte que puede estar conectado de manera solidaria, de una manera conocida y no descrita en detalle, a una parte del motor, y tiene una abertura 3 de aspiración (figura 2) que puede estar conectada a un depósito de aceite (no representado) y una abertura 4 de suministro que puede estar conectada al circuito de lubricación o suministro. El cuerpo 2 delimita una cavidad 5 que se comunica con el exterior mediante las aberturas 3 y 4 y aloja dos conjuntos 6 y 7 de ruedas, 10 y 11, respectivamente, que están dentadas en el exterior.

Las ruedas 10, 11 de cada conjunto 6, 7 están superpuestas unas sobre otras a lo largo de ejes 12 y 13 respectivos que son paralelos entre sí, y cada uno se acopla con una rueda 11, 10 correspondiente del otro conjunto. Las ruedas 10, 11 tienen todas el mismo grosor axial, están dispuestas en posiciones axiales fijas y pueden rotar alrededor de los ejes 12 y 13 correspondientes para transportar aceite desde la abertura 3 a la abertura 4 mediante una pluralidad de compartimientos 14 que están delimitados por el cuerpo 2 y por las propias ruedas 10, 11. Las ruedas 11 están encajadas de manera libre sobre un vástago 15 cilíndrico (figura 2) que está conectado al cuerpo 2, mientras que al menos algunas de las ruedas 10 se hacen rotar por un árbol 16 coaxial que está conectado al cuerpo 2 en una posición axial fija y de una manera rotativa.

El árbol 16 comprende una sección 17 de extremo exterior sobre la que está encajado en una posición fija un engranaje 18 que se acciona por un árbol de transmisión (no representado) del vehículo de motor mediante una cadena (no representada) que está bobinada alrededor del propio engranaje 18.

El árbol 16 comprende adicionalmente una sección de extremo ranurada (no visible), sobre la que está encajado un cuerpo 20 coaxial que tiene forma de copa y está conectado a la propia sección ranurada de una manera axialmente deslizante y angularmente fija. El cuerpo 20 está delimitado exteriormente por una superficie 21 lateral que tiene dos partes 22 aplanadas, es complementaria a asientos 23 axiales pasantes previstos en las ruedas 10 y se acopla a los propios asientos 23 de una manera axialmente deslizante y angularmente fija.

El cuerpo 20 forma parte de una unidad 25 de regulación para variar el caudal de la bomba 1 según la presión de suministro del aceite.

La unidad 25 también comprende un vástago 26 que es coaxial con respecto al cuerpo 20, dispuesto en el lado opuesto al árbol 16 y comprende un extremo 27 axial que está en contacto con el cuerpo 20, tiene en su sección transversal el mismo perfil exterior que el cuerpo 20 y comprende dos salientes 28 integrales que son opuestos al propio cuerpo 20.

El vástago 26 define la unidad móvil de un accionador 29 hidráulico de efecto único que forma parte de la unidad 25 y comprende un resorte 30 precargado que está interpuesto axialmente entre el cuerpo 20 y un resalte 31 axial del árbol 16. El accionador 29 comprende adicionalmente una cámara 32 de control que está prevista en una parta 33 hueca que en su interior tiene una sección transversal que es complementaria a la del extremo 27, está delimitada por el propio extremo 27 y se comunica con la abertura 4 a través un conducto 34. Por tanto, con respecto a la parte 33, el vástago 26 es angularmente fijo y se desliza axialmente de una manera sellada contra los fluidos bajo la acción de la presión en la cámara 32 para empujar el cuerpo 20 contra la acción elástica del resorte 30.

Con respecto a la figura 1, la bomba 1 comprende adicionalmente un dispositivo 35 acumulador hidráulico que a su vez comprende una cavidad 36 cilíndrica prevista en el cuerpo 2 a lo largo de un eje 38. La cavidad 36 está acoplada de una manera axialmente deslizante y sellada contra los fluidos por una placa 39 que, en lados axiales opuestos, delimita dos cámaras 40 y 41, de las que la cámara 40 tiene un volumen variable y se comunica con la abertura 4 a través de un conducto no representado, mientras que la cámara 41 está comunicada preferiblemente con el depósito y aloja un resorte 42 precargado que está interpuesto axialmente entre la propia placa 39 y un anillo 43 limitador fijo. La placa 39 está sometida a los empujes opuestos de la presión en la cámara 40 y la acción elástica del resorte 42 para transferir aceite entre la cámara 40 y la abertura 4, según la presión de suministro y compensar cualquier variación en la propia presión de suministro.

Partiendo de un borde exterior, en parte de la superficie lateral que delimita la cámara 41 está prevista una ranura 45 que también confiere al dispositivo 35 la función de una válvula de desvío de seguridad. Durante su funcionamiento, a medida que aumenta la presión de suministro, la placa 39 comprime progresivamente el resorte 42 y el volumen de la cámara 40 aumenta hasta un valor límite que corresponde a un nivel de presión de suministro máximo cuando la cámara 40 entra en comunicación con la ranura 45, y el aceite fluye desde la cámara 40 hacia el exterior.

Partiendo de un estado inicial en el que el motor funciona en condiciones de rotación mínima, la acción elástica del resorte 30 mantiene al cuerpo 20 y al vástago 26 en una posición de final de desplazamiento en la que los salientes 28 están apoyados en una pared base de la cámara 32, y el vástago 26 está desconectado de las ruedas 10, mientras que el cuerpo 20 está conectado con todas las ruedas 10 y rota completamente los conjuntos 6 y 7, que por tanto definen respectivamente el rotor conductor y el rotor conducido de la bomba 1.

A medida que aumenta la velocidad de rotación del motor, y por tanto del árbol 16, aumenta el caudal de la bomba 1, de modo que también aumenta la presión de suministro. Cuando la presión en la cámara 32 alcanza un valor umbral que depende de la precarga por el resorte 30 el vástago 26 y el cuerpo 20 se mueven axialmente contra la acción del propio resorte 30. Durante este desplazamiento el cuerpo 20 se separa de algunas ruedas 10, mientras que simultáneamente el vástago 26 se acopla a los asientos 23 de las ruedas 10 que están liberados por el cuerpo 20. Cuando se ha alcanzado una posición de equilibrio (indicada esquemáticamente mediante la línea discontinua en la figura 3), sólo una parte A de los conjuntos 6, 7 se hace rotar por el cuerpo 20 y define el rotor conductor y el rotor conducido de la bomba 1, mientras que una parte B restante de los propios conjuntos 6, 7 se mantiene en una posición fija por el vástago 26, de modo que el volumen de cada compartimiento 14 que transporta el aceite disminuye con respecto al estado inicial anteriormente descrito.

En caso de que la presión en la cámara 32 disminuya, por ejemplo debido a un aumento del aceite utilizado por el circuito de suministro o a una disminución de la velocidad del árbol 16, el vástago 26 y el cuerpo 20 se retiran bajo el empuje del resorte 30, de modo que el cuerpo 20 se acopla con otras ruedas 10, de modo que aumenta el número de ruedas de la parte A y el volumen de los compartimientos 14, mientras que disminuye el número de ruedas de la parte B.

Resulta evidente con respecto a lo anterior que la capacidad del cilindro de la bomba 1 es variable debido a la unidad 25, que por tanto hace posible de manera sencilla y eficaz una regulación de la salida del caudal desde la abertura 4 según la presión de suministro sin desperdiciar energía que entonces no se utiliza realmente, en comprimir caudales de aceite, lo que por otro lado es el caso en las soluciones conocidas que están dotadas de válvulas de desvío.

De hecho la unidad 25 regula el número de ruedas 10 y 11 que pertenecen a las partes A y B de los conjuntos 6 y 7, y por tanto el grosor axial del rotor conductor y el rotor conducido que están realmente definidos por la parte A rotativa de los propios conjuntos 6 y 7. Por tanto la unidad 25 varía la dimensión axial de los compartimientos 14 móviles, cuyo volumen es proporcional al caudal del aceite distribuido por la bomba 1. Al bloquear angularmente la parte B de los conjuntos 6 y 7, el vástago 26 evita que esta parte B se conduzca por fricción por la parte A.

Adicionalmente, el caudal está regulado de manera precisa, ya que los conjuntos 6, 7 comprenden un número relativamente grande de ruedas 10, 11 que tienen el mismo grosor axial y simultáneamente, la unidad 25 es muy sencilla y compacta.

Finalmente el dispositivo 35 hace posible compensar cualquier pico y caída temporal y relativamente repentinos de la presión en el circuito de suministro y simultáneamente, permitir que el aceite se ventee cuando la presión de suministro alcanza un nivel de seguridad máximo.

Finalmente, resulta evidente de la descripción anterior que pueden realizarse modificaciones y variantes de la bomba 1 descrita y representada, que no se apartan del campo de protección de la presente invención tal como se definió en las reivindicaciones adjuntas.

En particular, la bomba 1 podría ser de tipo lóbulo en vez de de tipo engranaje y/o podría utilizarse para aplicaciones diferentes a las indicadas.

Adicionalmente el número y las dimensiones de las ruedas 10 y 11 y la forma del vástago 26 y del cuerpo 20 podrían ser diferentes de las representadas y/o podría estar previsto un conductor diferente del de tipo cadena.

Claims (14)

1. Bomba (1) rotativa con un caudal variable, particularmente para aceite, que comprende: un cuerpo (2) de soporte con una abertura (3) de aspiración que puede conectarse a un depósito para un fluido, y una abertura (4) de suministro que puede conectarse a un circuito para el suministro del propio fluido; un rotor (6) conductor dentado y un rotor (7) conducido que se acoplan entre sí y están alojados en dicho cuerpo (2) de soporte de modo que rotan alrededor de sus propios ejes (12, 13) para, durante su funcionamiento, transportar dicho fluido desde dicha abertura (3) de aspiración a dicha abertura (4) de suministro; medios (25) de regulación automáticos para variar la dimensión axial de dichos rotores (6, 7) según la presión de suministro actual de dicho fluido; un árbol (16) de transmisión que está conectado a dicho cuerpo (2) de soporte en una posición axial fija y de una manera rotativa y es coaxial con respecto a dicho rotor (6) conductor dentado; caracterizada porque comprende dos conjuntos (6, 7) de ruedas (10, 11) dentadas, estando superpuesta cada rueda de manera coaxial sobre las ruedas (10, 11) del mismo conjunto (6, 7), estando situadas en una posición axialmente fija y acoplándose con una rueda (11, 10) correspondiente del otro conjunto (7, 6); comprendiendo dichos medios (25) de regulación automáticos: primeros medios (20) angulares para limitar, con el fin de conseguir una integración angular, en cada uno de dichos conjuntos (6, 7), una primera pluralidad de ruedas (A) que define un dicho rotor correspondiente movido por dicho árbol (16) de transmisión, segundos medios (26) angulares para la limitación, que están soportados por dicho cuerpo (2) de soporte, para bloquear angularmente con respecto a dicho cuerpo (2) de soporte la segunda pluralidad de ruedas (B) restante, medios (29) de accionamiento para variar la cantidad de ruedas (10, 11) que pertenecen a dicha primera y segunda pluralidad de ruedas (A, B) según la presión de suministro
real.

2. Bomba según la reivindicación 1, caracterizada porque dichos primeros medios angulares para la limitación comprenden un primer cuerpo (20) que está conectado a dicho árbol (16) de transmisión de una manera axialmente deslizante y angularmente fija y acopla la primera pluralidad de ruedas (A) que definen dicho rotor conductor dentado de una manera axialmente deslizante y angularmente fija.

3. Bomba según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque dichos medios (20, 26) primeros y segundos para la limitación angular están asociados con un único dicho conjunto (6) de ruedas (10); y porque dichos medios de accionamiento comprenden un único accionador (29) para regular ambos dichos medios (20, 26) primeros y segundos para la limitación angular.

4. Bomba según la reivindicación 3, caracterizada porque dicho accionador (29) único es un accionador hidráulico de efecto único y comprende medios (30) elásticos precargados para mantener dichos segundos medios (26) para la limitación angular desconectados del dicho conjunto (6) correspondiente de ruedas (10).

5. Bomba según las reivindicaciones 4 y 2, caracterizada porque dichos medios (30) elásticos comprenden un resorte precargado interpuesto axialmente entre dicho primer cuerpo (20) y un resalte (31) axial de dicho árbol (16) de transmisión.

6. Bomba según la reivindicación 4 o 5, caracterizada porque dichos medios (20, 26) primeros y segundos para la limitación angular comprenden respectivamente un primer (20) y un segundo (26) cuerpo que se acoplan a través de asientos axiales hechos en las ruedas del dicho conjunto (6) correspondiente de una manera angularmente fija y axialmente deslizante; formando dicho segundo cuerpo (26) parte de dicho accionador (29) único y definiendo una unidad de empuje axial de dicho primer cuerpo (20).

7. Bomba según la reivindicación 6, caracterizada porque dicho segundo cuerpo (26) está conectado, de modo que está sellado contra fluidos de una manera axialmente deslizante y angularmente fija, a una parte (33) hueca de dicho cuerpo (2) de soporte que se comunica con dicha abertura (4) de suministro.

8. Bomba según la reivindicación 6 o 7, caracterizada porque dicho segundo cuerpo (26) comprende una parte (27) de extremo que en una sección transversal tiene el mismo perfil exterior que dicho primer cuerpo (20) y al menos un saliente (28) de extremo opuesto al propio primer cuerpo (20).

9. Bomba según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dichas ruedas (10, 11) tienen la misma dimensión axial.

10. Bomba según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende adicionalmente medios (35) acumuladores hidráulicos que comprenden una cámara (40) con un volumen variable que se comunica con dicha abertura (4) de suministro.

11. Bomba según la reivindicación 10, caracterizada porque dicha cámara (40) con un volumen variable está prevista dicho cuerpo (2) de soporte y está delimitada por una placa (39) que se desliza de manera sellada contra los fluidos en un asiento (36) previsto en el propio cuerpo (2) de soporte.

12. Bomba según la reivindicación 10 u 11, caracterizada porque comprende adicionalmente medios (45) para ventear dicho fluido que forman parte de dichos medios (35) acumuladores hidráulicos.

13. Bomba según la reivindicación 12, caracterizada porque dichos medios (45) para ventear comprenden un canal (45) que se comunica con dicha cámara (40) con un volumen variable cuando el propio volumen alcanza un valor límite máximo.

14. Bomba según las reivindicaciones 12 y 13, caracterizada porque dicho canal (45) está previsto en parte de la superficie de delimitación lateral de dicho asiento (36).