ES2320377T3 - Bomba de diafragma de accionamiento hidraulico con dispositivo de compensacion de las fugas. - Google Patents

Abstract

Una bomba de diafragma (3) comprendiendo, en un cuerpo (1, 2), una cámara (7) de control hidráulico dispuesta entre un pistón (8) para el movimiento alternativo y el diafragma (3), la bomba comprendiendo medios (14, 15) para compensar las fugas de la cámara hidráulica (7) dichos medios comprendiendo un conducto (14) de realimentación que desemboca dentro de la cámara hidráulica (7) a través de un obturador (15) de compensación normalmente cerrado, accionado para la abertura por el diafragma (3), caracterizada porque el obturador (15) de compensación anteriormente mencionado es maniobrado por el apoyo del diafragma (3) sobre un extremo libre (16a) de un vástago (16) de su accionamiento, el diafragma (3) estando sometido al esfuerzo de un resorte (13) de ayuda a la aspiración, que coopera con el obturador (15) anteriormente mencionado para devolverlo a su estado de cierre, que empuja el extremo libre (16a) del vástago (16) de accionamiento en la dirección del diafragma (3), este resorte (13) formando con el obturador (15) un conjunto móvil que se desplazará sin ser deformado por el diafragma (3) durante una sobrecarrera de aspiración.

Description

Bomba de diafragma de accionamiento hidráulico con dispositivo de compensación de las fugas.

La presente invención se refiere a una bomba de diafragma de accionamiento hidráulico con protección del diafragma en caso de fugas hidráulicas en la Cámara de accionamiento del tipo del documento US 5 707 219.

Antecedentes de la invención

Una sobrecarrera de la aspiración es debida a un déficit de líquido en la cámara hidráulica de accionamiento del diafragma. En realidad, en ciertos tipos de bombas, esta sobrecarrera no se produce puesto que el diafragma al final de la aspiración se apoya sobre una superficie de limitación de la carrera. Por lo tanto se pueden producir cavitaciones en la cámara hidráulica y, de todas formas, el cilindro de la bomba se ve afectado en la bajada. En ciertos tipos de bomba en las que no existen limitaciones mecánicas a la carrera de aspiración del diafragma, una sobrecarrera, además del debilitamiento de los comportamientos, puede engendrar una deformación y una fatiga excesiva del diafragma perjudiciales para su duración.

Una sobrecarrera en el retroceso tiene por causa un exceso de líquido en la cámara hidráulica de accionamiento del diafragma. Esta situación se encuentra por ejemplo cuando la bomba está en paro prolongado cuando se instala una depresión en la cámara de trabajo. La cámara de accionamiento hidráulico ve que su volumen aumenta poco a poco, llenada por el fluido que proviene del depósito por los canales capilares que resultan de los juegos mecánicos de funcionamiento. En el arranque siguiente, el diafragma se puede desgarrar.

Estos fenómenos son muy conocidos y existen numerosos dispositivos para remediarlos. Se citarán las bombas que presentan una placa o una rejilla de apoyo detrás del diafragma y una chapela unidireccional de realimentación tarada, que se abre cuando se espera un umbral de depresión en la cámara hidráulica. Si este umbral es importante, la detención del aceite de la cámara hidráulica es demasiado importante y la estabilidad del caudal se ve afectada. Se constata igualmente un pico de la depresión al principio de la fase de aspiración debido al hecho de las inercias de los elementos en movimiento y a una abertura prematura de la chapela tarada y conduce a una sobrecompensación perjudicial para el retroceso.

El documento FR 2 557 928 incluye medios de compensación de las fugas que son tenidos en cuenta automáticamente por el que propio principio de funcionamiento de la bomba. Este sistema está sometido igualmente a una sobrecompensación.

Se mencionará igualmente el documento EP 547 404. El dispositivo descrito pone en práctica chapelas en las que la abertura o el cierre está asociado a una posición alcanzada por el diafragma.

Así, para suprimir la sobrecarrera de retroceso, una chapela interrumpe la comunicación entre dos partes de la cámara hidráulica aislando de ese modo el fluido en contacto con el diafragma del fluido en contacto con el pistón en el momento en el que la membrana alcanza una posición de consigna al final del retroceso. El excedente de fluido de accionamiento es entonces desviado hacia un depósito a través de una válvula de descarga.

Igualmente, para suprimir una sobrecarrera de aspiración, una chapela se abre en el momento en el que el diafragma alcanza una posición de consigna al final de la aspiración. Esta abertura pone en comunicación la cámara hidráulica con un depósito de aceite por un conducto de realimentación y un movimiento complementario del pistón provoca la aspiración de un volumen de aceite de compensación dentro de la cámara hidráulica.

En cuanto concierne a la chapela de compensación controlada o dirigida por el diafragma es necesario, para hacerla cambiar de estado, que el diafragma desarrolle un esfuerzo destinado a vencer el esfuerzo opuesto de un resorte que mantiene la chapela en su estado de obturación del conducto de realimentación. Este esfuerzo de vencimiento limita la altura de aspiración de la bomba. En otros términos, en el caso de funcionamiento de la bomba con una depresión en la aspiración, se puede producir una falta de funcionamiento del dispositivo de compensación, apareciendo entonces una cavitación en la cámara hidráulica de accionamiento sin que pueda intervenir la abertura de la chapela. Se comprenderá que existe gran interés en disminuir la fuerza del resorte de referencia de la chapela en su ubicación para no penalizar demasiado el funcionamiento de la bomba en la aspiración. Pero apenas es posible disminuir esta fuerza por debajo de un valor que corresponde a una presión de 0,3 bar (3 metros de columna de agua o 300 hPa).

Las bombas de diafragma equipadas con un sistema de compensación de fugas dirigidas por el diafragma tienen por lo tanto un poder de aspiración mediocre.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a una bomba en la cual la compensación de las fugas de la cámara hidráulica está dirigida y el poder de aspiración está claramente mejorado.

Breve descripción de la invención

La invención por lo tanto tiene por objeto una bomba de diafragma que contiene, en un cuerpo, una cámara de accionamiento hidráulico dispuesta entre un pistón de movimiento alternativo y el diafragma, la bomba comprendiendo medios de compensación de las fugas de la cámara hidráulica con un conducto de realimentación que desemboca en la cámara hidráulica a través de un obturador de compensación dirigido por la abertura del diafragma.

Según una característica principal de la invención, el obturador de compensación anteriormente mencionado está maniobrado por el apoyo del diafragma sobre un extremo libre de un vástago de su accionamiento mientras que el diafragma está sometido al esfuerzo de un resorte de ayuda a la aspiración que coopera con el obturador anteriormente mencionado para hacerlo retroceder a su estado de cierre reposando en el extremo libre del vástago en dirección del diafragma, este resorte formando con el obturador un conjunto móvil que se desplaza sin ser deformado por el diafragma en el momento de una sobrecarrera de aspiración.

El resorte de ayuda a la aspiración se apoya, en el lado opuesto del obturador, sobre un saliente situado en el extremo de un vástago solidario con el diafragma y se extiende a partir de éste dentro de la cámara hidráulica de la bomba.

Esta disposición particular tiene como ventaja liberar la abertura del obturador de compensación de todo esfuerzo que es necesario para mantenerlo en su estado de cierre. Se aumenta así la altura de aspiración que se convierte en próxima a los diez metros de columna de agua frente a los siete metros habituales. El obturador y el saliente se desplazan a lo largo de una dirección que es la del desplazamiento del diafragma.

En funcionamiento, la fuerza de mantenimiento del obturador de compensación en su estado de cierre varía en función de la compresión más o menos grande del resorte puesto que tiene un movimiento relativo entre el saliente de apoyo del resorte y el obturador de compensación.

Además, el efecto de este resorte que tiende a devolver la membrana a su posición atrás, añade un esfuerzo para vencer por lo tanto la carrera de retroceso. Esta adición conduce al hecho de que en la cámara de mando hidráulico reina una presión siempre más elevada que aquella de la cámara de trabajo, lo que presenta ventajas especialmente al nivel de la desgasificación del aceite de trabajo que es más débil.

Son posibles dos modos de realización del obturador de compensación, a saber, una realización bajo la forma de distribuidor y una realización bajo la forma de chapela. Además, el saliente de apoyo del resorte solidario del diafragma podrá servir de limitador de la carrera de retroceso del diafragma, ya sea bajo la forma de un tope, ya sea bajo la forma de una chapela de aislamiento de una parte de la cámara de accionamiento adyacente al diafragma de la otra parte de esta cámara adyacente al pistón y provista de una válvula de descarga.

Otras características y ventajas se pondrán de manifiesto a partir de la descripción que se proporciona a continuación de ejemplos de realización de la bomba de diafragma según la invención.

Breve descripción de los dibujos

Se hará referencia a los dibujos adjuntos en los cuales:

- la figura 1 es una vista en corte de una bomba según la invención,

- la figura 2 ilustra mediante una vista parcial una variante de realización en la cual el diafragma está protegido contra las sobrecarreras de retroceso,

- la figura 3 es una ilustración de una variante de realización del obturador de compensación.

Descripción detallada de la invención

De manera conocida, una bomba de diafragma de accionamiento hidráulico está compuesta de un cuerpo de la bomba en dos partes 1 y 2, entre las cuales está apretado en la periferia un diafragma 3.

Con la parte 1 del cuerpo, el diafragma delimita una cámara de bombeo 4 en la cual termina un conducto de aspiración 5, un conducto de retroceso 6 equipado de chapelas unidireccionales no representadas.

Con la parte 2 del cuerpo, este diafragma delimita una cámara 7 y llena de un fluido hidráulico que puede ser cíclicamente desplazado hacia delante (a la derecha de la figura) o hacia atrás por medio de un pistón 8 accionado con un movimiento alternativo. Se realiza también un accionamiento hidráulico de la variación del volumen de la cámara 4 de bombeo.

Esta cámara 7 está equipada igualmente de manera conocida con una válvula de descarga 9 que permite limitar la presión de retroceso a un valor determinado de seguridad y que a menudo está combinada con un dispositivo de desgasificación del fluido de accionamiento.

Sobre la figura 1 se remarca que la cámara 7 presenta dos partes. Una parte 7a globalmente cilíndrica del lado del pistón 8, y una parte 7b que se ensancha hacia el lado del diafragma 3. Las partes 7a y 7b están unidas a través de un mamparo 2a por un conducto de unión 10.

Un conducto de realimentación 14 está dispuesto en el cuerpo 2 (el mamparo 2a) y proviene de un depósito de aceite 14a que comprende una chapela antiretroceso 14b. Este conducto 14 desemboca en una cámara 7 en la que esta salida se descubre mediante un órgano de obturación 15 que, normalmente, aísla el conducto 14 de esta cámara 7.

El órgano de obturación 15 es aquí una chapela equipada con un vástago de maniobra 16 tubular, montado de forma deslizantemente estanca en el mamparo 2a de la parte 2 del cuerpo y cuyo extremo 16a, opuesto a la chapela 15, está adyacente al diafragma 3, por lo que éste llega cerca de una posición de consigna que es alcanzada al final de la carrera de aspiración.

La chapela 15 obtura, apoyándose sobre la pared 2a, la salida de un canal anular 17 dispuesto por lo menos parcialmente alrededor del vástago 16 de la chapela y dentro del cual desemboca el extremo del conducto 14. El vástago 16 de la chapela 15 forma un casquillo dentro del cual desliza un vástago 12 solidario del diafragma 3. Este vástago 12 está equipado en su extremo libre con un saliente 11 (aquí en forma de campana) para formar un apoyo para un resorte 13 de ayuda a la aspiración del diafragma 3 y el cual en el otro extremo se apoya sobre la chapela 15 que tiende a sujetarla contra la pared 2a.

Cuando la membrana 3 alcanza su posición de consigna, posición que corresponde a la conformación en reposo del diafragma en la que la rigidez es tal que en ausencia de toda aspiración tiende a abrir la chapela 15, puede por lo tanto haber desplazado ya esta chapela 15 y abrir la comunicación entre el conducto 14 y la cámara 7. Esta abertura se realiza sin esfuerzo de vencimiento puesto que en el momento del contacto de la membrana con el vástago de accionamiento 16 de la chapela 15, el esfuerzo del resorte sobre la chapela 15 está neutralizado. En efecto, este esfuerzo se ejerce entonces entre el resalte 11 y el diafragma 3 que forman un conjunto móvil indeformable que embarca la chapela 15. La abertura de la chapela de compensación no requiere por lo tanto esfuerzo alguno y la presión en la cámara 7 es sensiblemente igual, durante la fase de aspiración, a la presión de la cámara 4 de bombeo, lo que permite realizar aspiraciones sobre un vacío importante en todo caso inferior a 0,3 bar.

Al inicio de la carrera de retroceso, la chapela 15 se cierra y hace falta entonces vencer el esfuerzo del resorte 13 antes de poder desplazar el diafragma 3 hacia delante. En la cámara 7 reina entonces una presión siempre superior a la que reina en la cámara de bombeo 4, lo cual es más bien favorable para el buen funcionamiento de la bomba (menos desgasificación de los gases disueltos por ejemplo). Al final de la carrera de retroceso, el saliente 11 puede limitar la carrera del diafragma 3 tomando apoyo sobre la chapela 15 o sobre la pared 2a.

En la variante representada en la figura 2, el saliente 11 tiene la forma de campana 11a que forma una chapela susceptible de cerrar la salida del canal 10 en la parte 7a de la cámara hidráulica y que aísla la parte 7b de esta parte 7a en el momento en el que el diafragma 3 sobrepasa una posición de consigna al final del retroceso. Esta parte 7a está en comunicación permanente con la chapela de descarga 9, de manera que si bien un seguimiento de la carrera del pistón 8, cuando la posición final de retroceso es alcanzada por el diafragma 3, conduce a derivar el exceso de fluido a través de la chapela de descarga 9 hacia un depósito de aceite.

En la figura 3, el órgano de obturación 15 está constituido por un distribuidor 18 montado de forma deslizante en un taladro del mamparo 2a del cuerpo 2 de la bomba. El distribuidor 18 es tubular con un collar 19 en su extremo opuesto al diafragma, sobre el cual se aplica el resorte 13 que se apoya además debajo del saliente 11 (chapela 11a), que tiende así a retener el collar 19 contra el mamparo 2a del cuerpo 2 que está atravesado por el conducto de unión 10. El distribuidor 18 tiene un diámetro exterior escalonado de forma que una parte 18a de gran diámetro recubre la salida del conducto 14 en taladro en el momento en el que el collar 19 se apoya sobre el mamparo 2a. En el momento en el que el collar 19 se aleja del mamparo 2a, la parte 18b del diámetro pequeño del distribuidor 18 descubre la salida del conducto 14 y la cámara 7 puede ser realimentada por aspiración.

El distribuidor 18 forma un casquillo en el cual desliza el vástago 12 de la chapela 11a o del saliente 11. Su extremo 18c opuesto al collar 19 está situado cerca de la posición de consigna alcanzada por el diafragma 3 al final de la carrera de aspiración.

La salida del conducto 14 en el taladro del mamparo 2a se descubre tan pronto como el diafragma 3 ha alcanzado su posición de consigna al final de la aspiración, es decir tan pronto como entra en contacto con el extremo 18c del distribuidor 18 con los mismos efectos que aquellos descritos con respecto a las figuras 1 y 2.

Volviendo a la figura 1, se constata que la parte 2 del cuerpo de la bomba constituye el recinto de la cámara hidráulica 7. Este recinto pertenece a una estructura general 20 que forma igualmente el soporte para un motor de accionamiento 21 y el cárter para un mecanismo de transmisión del motor 21 al pistón 8, mecanismo que no está representado y que generalmente consiste en un sistema de rueda y tornillo sin fin, estando equipada la rueda con una excéntrica de accionamiento alternativo del pistón.

Este cárter contiene igualmente un baño de aceite 22 de lubricación del mecanismo de transmisión. El cárter 20 comunica con el depósito 14a de la parte 2 del cuerpo de la bomba por medio de un filtro 23. Así, en el momento en que hay una demanda de compensación en la cámara 7, el fluido sale del depósito 14a que, en consecuencia, se completa con el aceite de lubricación extraído del filtro 23 que proviene, él mismo, del baño 22 en el cárter 20. Se observará sobre esta figura que el fluido de la cámara 7 derivado por la válvula de descarga 9 vuelve al cárter 20 en el baño 22.

Esta disposición permite una construcción simple de la bomba. En efecto, las bombas del estado de la técnica ponen en práctica una chapela de compensación dirigida por el diafragma todas ellas poseyendo un fluido separado por la cámara de accionamiento hidráulico, para garantizar la pureza puesto que un fluido de lubricación se carga progresivamente de partículas que provienen de las piezas lubricadas en movimiento. Para poder preservar una altura de aspiración aceptable, la chapela tarada debe estar tarada al mínimo, en donde se ponen en juego esfuerzos muy débiles para obtener los desplazamientos. Estos esfuerzos pueden ser inferiores a aquellos necesarios para vencer los esfuerzos de rozamiento inoportunos generados por partículas eventuales que vendrían a bloquear la chapela. Los medios de la invención pueden liberarse del resorte de retroceso de la chapela y de su fuerza para la compensación: esto ha permitido poder admitir un fluido menos purificado.

Claims (7)

1. Una bomba de diafragma (3) comprendiendo, en un cuerpo (1, 2), una cámara (7) de control hidráulico dispuesta entre un pistón (8) para el movimiento alternativo y el diafragma (3), la bomba comprendiendo medios (14, 15) para compensar las fugas de la cámara hidráulica (7) dichos medios comprendiendo un conducto (14) de realimentación que desemboca dentro de la cámara hidráulica (7) a través de un obturador (15) de compensación normalmente cerrado, accionado para la abertura por el diafragma (3), caracterizada porque el obturador (15) de compensación anteriormente mencionado es maniobrado por el apoyo del diafragma (3) sobre un extremo libre (16a) de un vástago (16) de su accionamiento, el diafragma (3) estando sometido al esfuerzo de un resorte (13) de ayuda a la aspiración, que coopera con el obturador (15) anteriormente mencionado para devolverlo a su estado de cierre, que empuja el extremo libre (16a) del vástago (16) de accionamiento en la dirección del diafragma (3), este resorte (13) formando con el obturador (15) un conjunto móvil que se desplazará sin ser deformado por el diafragma (3) durante una sobrecarrera de aspiración.

2. Bomba de diafragma según la reivindicación 1 caracterizada porque el obturador de compensación es una chapela (15).

3. Bomba de diafragma según la reivindicación 1 o la reivindicación 2 caracterizada porque el obturador de compensación es un distribuidor (18).

4. Bomba de diafragma según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque el resorte (13) de ayuda a la aspiración está dispuesto entre el obturador (15) y un saliente (11) transportado por el extremo de un vástago (12) solidario con el diafragma y coaxial con el obturador (15).

5. Bomba de diafragma según la reivindicación 4 caracterizada porque el saliente (11) constituye un tope de limitación del desplazamiento de la membrana (3) al final de la carrera de retroceso.

6. Bomba de diafragma según la reivindicación 3 o la reivindicación 5 caracterizada porque la cámara hidráulica (7) tiene dos partes, una (7a) que está adyacente al pistón y la otra (7b) que está adyacente al diafragma, unidas por un canal (10), el tope (11) formando una chapela de obturación (11a) de la salida del canal (10) en la parte (7a) de la cámara adyacente al pistón.

7. Bomba de diafragma según cualquiera de las reivindicaciones anteriores comprendiendo una estructura general (20) que forma el soporte para un motor de accionamiento (21) y el cárter para un mecanismo de transmisión de movimiento entre el motor y el pistón (8) de la bomba y para un baño de aceite (22) de lubricación de este mecanismo caracterizada porque la cámara hidráulica (7) está en comunicación permanente con el cárter (20) a través del conducto (14) de realimentación y de un filtro (23).