ES2327795T3 - Bomba celular. - Google Patents

Abstract

Bomba celular con una carcasa de bomba (1), un estator (2) dispuesto en la carcasa de bomba (1), un árbol de impulsión (3) dispuesto en la carcasa de bomba (1) con una excéntrica (4) unida de forma solidaria en rotación al árbol de impulsión (3), un anillo interior dispuesto de forma giratoria sobre la envuelta exterior (5) de la excéntrica (4), con ojos de biela (6) dispuestos distribuidos uniformemente sobre el perímetro interior del estator (2), en los que están dispuestas las cabezas (7) de péndulos que cooperan con guías asociadas, dispuestas uniformemente sobre el perímetro exterior del anillo interior, y dividen el espacio entre el estator (2) y el anillo interior en las cámaras de bomba (8), en donde los vástagos (11) de péndulos de obturación (13) se guían en ranuras de deslizamiento (14) montadas de forma basculante y en donde están dispuestas aberturas de trabajo (15) en el orbitador (9), de forma adyacente a estas ranuras de deslizamiento (14) en la dirección de trabajo de los vástagos 11, en donde el anillo interior es un orbitador (9), que dispone de una ranura de guiado (10) en la que está dispuesto el vástago (11) de uno de los péndulos de guiado (12) exclusivamente de forma desplazable, en donde en el orbitador (9) está dispuesta una abertura de trabajo (15), de forma adyacente a esta ranura de guiado (10) en la dirección de trabajo del vástago (11), caracterizada - porque cada una de las cámaras de bomba (8) dispone al menos de una abertura de aspiración (17) dispuesta en la pared lateral o en las paredes laterales adyacente(s) al espacio de trabajo del orbitador (9), así como de al menos una abertura de salida de corriente (18) controlada por válvula dispuesta en la pared lateral o las paredes laterales adyacente(s) al espacio de trabajo del orbitador (9), y - porque en el orbitador (9) están dispuestas aberturas de circulación (16) entre los apoyos de los péndulos, y - porque está dispuesta una ranura anular de rebose (36), en el lado opuesto a las aberturas de aspiración (17), en la otra pared lateral en el espacio de trabajo del orbitador (9).

Description

Bomba celular.

La invención se refiere a una bomba celular según el preámbulo de la reivindicación 1.

En el estado de la técnica se conocen desde hace años las ejecuciones más diferentes de bombas celulares. De este modo por ejemplo el documento DE 103 34 672 B3 describe una máquina de corredera oscilante, en la que en el rotor interior están dispuestos péndulos conformados especialmente de forma desplazable y basculante, cuyas cabezas de péndulo están montadas al mismo tiempo de forma basculante en el anillo de carcasa. A ambos lados del rotor interior están dispuestas por un lado una cámara de succión en forma de riñón y por otro lado, desplazada 180º respecto a ésta, una cámara de presión en forma de riñón. En esta forma constructiva el rotor interior ejecuta en el anillo de carcasa un movimiento circulante y bombea con ello la corriente volumétrica de alimentación desde la cámara de succión en forma de riñón a la cámara de presión en forma de riñón.

La circunstancia de que el control de los espacios de desplazamiento en ésta y también muchas otras soluciones conocidas en el estado de la técnica se produce a través de rendija sobre el perímetro de la excéntrica, exige por un lado un gran diámetro de excéntrica para presentar una superficie de sección transversal de corriente suficiente para el medio de alimentación y por otro lado, a causa de los requisitos de estanqueidad entre la cámara de succión en forma de riñón y la cámara de presión en forma de riñón, un juego de ajuste muy estrecho entre la excéntrica y el rotor interior.

Ambas particularidades conducen en consecuencia a elevadas pérdidas por fricción en la hendidura de cojinete de deslizamiento entre la excéntrica y el rotor interior.

Aparte de esto existe el riesgo, en el caso de una bomba de aceite de lubricación, de que las partículas de suciedad suspendidas en el aceite lleguen a la hendidura de cojinete de deslizamiento y provoquen desgaste.

Conforme aumenta el desgaste se modifica en consecuencia la medida de ajuste entre la excéntrica y el rotor interior, el ajuste ya no puede ejecutar la función de obturación y desciende el grado de eficacia volumétrico de la bomba.

En el documento DE 101 55 875 A1 se ha presentado en la figura 10 una solución, en la que se ha eliminado el llenado en el lado de succión desde el perímetro de la excéntrica. En lugar de ello el control de desplazamiento en el lado de succión se realiza a través de rendijas de control con pequeña sección transversal en una de las superficies limitadoras laterales.

En esta bomba celular presentada en el documento DE 101 55 875 A1 se trata de una bomba oscilante con un rotor interior montado sobre un árbol de excéntrica, sobre suyo perímetro exterior están montadas bielas mediante las cuales están montadas cabezas de biela de forma basculante, y cuyos vástagos de biela están montados de forma desplazable en las ranuras de deslizamiento de pernos de guiado de biela, y en donde ellas mismas están montadas a su vez de forma basculante en los alojamientos de perno de un anillo de carcasa, de tal modo que el rotor interior en el anillo de carcasa ejecuta un movimiento circulante excéntrico y con ello bombea la corriente volumétrica de alimentación a través de aberturas de salida de corriente, dispuestas en el anillo exterior y sometidas a la acción de una válvula.

En la disertación de A. Fassbender "Investigaciones teóricas y experimentales de controles de resistencia en el lado de succión de bombas de desplazamiento" (RWTH Aachen, 1995), se describe en detalle un control de desplazamiento en el lado de succión.

El llenado de los espacios de desplazamiento se realiza con ello en la región del punto muerto inferior de la excéntrica mediante rendijas laterales.

En esta clase de control de desplazamiento en el lado de succión existe el inconveniente de la pérdida de capacidad de desplazamiento ligada a ello.

Mientras los espacios de desplazamiento puedan estar unidos a las rendijas de llenado laterales, no puede producirse ninguna presión en la cámara de desplazamiento.

Las rendijas de llenado laterales recortan una parte de la fase de desplazamiento, con ello se habla también de un control de comienzo de corte de fase.

Con la solución mostrada en el documento DE 101 55 875 A1 no es posible, a causa de las pequeñas secciones transversales de rendija obligadas funcionalmente, aprontar las secciones transversales de llenado necesarias para alimentar una corriente volumétrica de aceite lubricante suficiente.

Otro inconveniente de las formas constructivas antes citadas consiste en que ligado al movimiento circulante excéntrico del rotor interior en el anillo de carcasa, en especial con números de revoluciones elevados y con el uso de esta bomba por ejemplo como una bomba de aceite accionada por el árbol de compensación de un motor de vehículo de motor, se producen pérdidas del grado de eficacia muy elevadas, en donde estas formas constructivas provocan además en las condiciones marginales comparables siempre unos elevados desarrollos de ruidos.

En el estado de la técnica se conoce asimismo del documento DE 41 17 936 C2 una máquina de émbolo de rotación en la que, entre dos rotores dispuestos excéntricamente uno con relación al otro y paralelos al eje, están dispuestas placas de paleta que están todas unidas mediante articulaciones giratorias y de empuje, por un lado, al rotor exterior, y por otro lado al rotor interior.

En el caso de la máquina de desplazamiento presentada en este derecho de protección gira a su vez, como se ha explicado, un rotor exterior sincrónicamente con el rotor interior (análogamente al modo de funcionamiento de la máquina de corredera oscilante).

Por ello también en esta solución se genera, en especial como consecuencia del apoyo deslizante del rotor exterior a elevadas velocidades de deslizamiento, un momento de fricción elevado que influye muy negativamente en el grado de eficacia, en donde también esta solución provoca además una elevada carga acústica.

Aparte de esto se conoce del documento US 1 828 245 A una bomba celular con un péndulo de guiado desplazable exclusivamente de forma lineal, en el que el llenado o el vaciado de las cámaras de alimentación de la bomba celular se realiza exclusivamente a través de ranuras especiales dispuestas en el árbol de excéntrica y taladros paralelos al eje de árbol correspondiente. Aparte de los inconvenientes tanto de la técnica de fabricación como de la técnica de circulación de esta solución para llenar o vaciar las cámaras de alimentación, en esta forma constructiva se produce sin embargo también a elevadas velocidades de deslizamiento, de nuevo como consecuencia del apoyo deslizante del rotor exterior, un elevado momento de fricción que tiene todos los inconvenientes explicados anteriormente.

La tarea de la invención consiste ahora en desarrollar una bomba celular novedosa, que elimine los inconvenientes antes citados del estado de la técnica, en especial haga posible un elevado volumen de alimentación específico de la bomba de aceite, con ello apronte las mayores secciones transversales de llenado posibles y además al mismo tiempo "regale" la menor carrera de desplazamiento posible, aparte de esto reduzca notablemente las potencias disipadas, en especial minimice las pérdidas por fricción, además de esto pueda fabricarse y montarse en cuanto a técnica de fabricación, por medio de esto reduzca notablemente los costes de fabricación, al mismo tiempo sea "insensible a las partículas" y también por medio de esto minimice el desgaste de los grupos constructivos, de tal modo que incluso con números de revoluciones muy elevados puedan garantizarse una elevada fiabilidad y una larga vida útil, en el caso de un elevado volumen de alimentación específico con un elevado grado de eficacia; aparte de esto la novedosa bomba celular a desarrollar debe destacar además por un funcionamiento bajo en ruidos, incluso con números de revoluciones muy altos.

Esta tarea es resuelta conforme a la invención mediante una bomba celular según las particularidades de la reivindicación principal de la invención.

Se deducen ejecuciones, detalles y particularidades ventajosos de la invención de las reivindicaciones subordinadas y de la siguiente descripción del ejemplo de ejecución conforme a la invención, en unión a los dibujos relativos a la solución conforme a la invención.

A continuación se pretende explicar con más detalle la invención con base en un ejemplo de ejecución, en unión a tres figuras.

Con ello muestran:

la figura 1: la bomba celular conforme a la invención en una vista lateral, sin tapa (corte A-A conforme a la
figura 2);

la figura 2: la bomba celular conforme a la invención en un corte según B-B, conforme a la figura 1 con una tapa;

la figura 3: la bomba celular conforme a la invención en un corte según C-C, conforme a la figura 2.

En la figura 1 se ha representado la bomba celular conforme a la invención en una vista lateral, sin tapa (en el corte A-A conforme a la figura 2).

En una carcasa de bomba está dispuesto de forma solidaria en rotación un estator 2. Aparte de esto está montado en la carcasa de bomba de forma giratoria un árbol de impulsión 3, sobre el que está dispuesta de forma solidaria en rotación una excéntrica 4. Sobre la envuelta exterior 5 de esta excéntrica 4 está dispuesto de forma giratoria un orbitador 9.

Sobre el perímetro interior del estator 2 están dispuestos distribuidos uniformemente ojos de biela 6. En estos están dispuestas las cabezas 7 de péndulo, las cuales cooperan con guías asociadas, dispuestas uniformemente sobre el perímetro exterior del orbitador 9, en donde los péndulos dividen el espacio entre el estator 2 y el orbitador 9 en cámaras de bomba 8.

Con ello es esencial para la invención que el orbitador 9 disponga de una ranura de guiado 10, en la que esté montado el vástago 11 de un péndulo de guiado 12 exclusivamente de forma desplazable linealmente.

Los vástagos 11 del otro péndulo, el péndulo de obturación 13, son también desplazables linealmente, pero están montados en ranuras de deslizamiento 14 montadas de forma basculante en el orbitador 9.

Con ello estas ranuras de deslizamiento 14 están formadas en cada caso por dos semicarcasas de guiado 32 montadas giratoriamente en el orbitador 9, que obturan óptimamente las cámaras de bomba sobre hendiduras de obturación largas.

Con relación esto es característico también que estén dispuestas de forma adyacente a las ranuras de deslizamiento 14, pero también a la ranura de guiado 10, en la dirección de trabajo de los vástagos 11 en el orbitador 9, unas aberturas de trabajo 15 que hacen posible a los vástagos 11 sumergirse en estas aberturas de trabajo 15 durante el juego de trabajo.

Como consecuencia de la presente disposición conforme a la invención las semicarcasas de guiado 32 están descargadas hidrostáticamente.

Asimismo es esencial para la invención que en el orbitador 9, entre los apoyos del péndulo, estén dispuestas aberturas de circulación 16.

Cada una de las cámaras de bomba 8 dispone conforme a la invención de al menos una abertura de aspiración 17 concéntrica circularmente que está dispuesta en la pared lateral de la carcasa de bomba 1, adyacente al espacio de trabajo del orbitador 9. Estas aberturas de aspiración 17 conforme a la invención concéntrica circularmente interaccionan, como consecuencia de la cinemática orbital conforme a la invención, en el punto muerto inferior con el perímetro del orbitador 9 y generan con ello la máxima sección transversal de afluencia posible.

Las aberturas de circulación 16 dispuestas en el orbitador 9 entre los apoyos del péndulo hacen posible al mismo tiempo, en unión a la ranura anular de rebose 36 conforme a la invención, representada en la figura 3 y opuesta a las aberturas de aspiración 17 concéntricas circularmente, un llenado por ambos lados de las cámaras de bomba 8.

Mediante este llenado por ambos lados conforme a la invención (a causa de la disposición conforme a la invención de las aberturas de circulación 16 y de la ranura anular de rebose 36) se duplica la máxima sección transversal de afluencia posible, ya explicada.

Mediante la disposición conforme a la invención se logra de este modo, por cada recorte de fase con rendijas de succión concéntricas circularmente en el caso de una cinemática orbital optimizada, materializar un llenado "doble" para, de este modo, aprontar grandes secciones transversales de llenado, que pueden utilizarse también para un control de desplazamiento en el lado de aspiración así como para "regalar" al mismo tiempo la menor carrera de desplazamiento posible.

Otra particularidad de la invención consiste en que cada una de las cámaras de bomba 8 dispone al mismo tiempo de al menos una abertura de salida de corriente 18 controlada por válvula, que también está dispuesta en la carcasa de bomba 1 en la pared lateral adyacente al espacio de trabajo del orbitador 9.

La figura 2 muestra ahora la bomba celular conforme a la invención con una tapa 33 en un corte según B-B, conforme a la representación de la figura 1.

Como consecuencia de la disposición conforme a la invención, las aberturas de aspiración 17 concéntricas circularmente garantizan, en el punto muerto inferior del orbitador 9, siempre la máxima sección transversal de afluencia posible.

Con ello estas aberturas de aspiración 17, como puede verse en la figura 2, están unidas entre sí a un canal de aspiración 19 anular.

Del mismo modo también las aberturas de salida de corriente 18 están unidas entre sí a un canal acumulador de presión anular 20.

El canal de aspiración 19 y el canal acumulador de presión 20 están dispuestos en cuanto a técnica de fabricación en una ranura anular de la carcasa de bomba 1 y están separados uno del otro mediante un anillo angular 34, de forma que pueden fabricarse y montarse fácilmente en cuanto a técnica de fabricación.

El árbol de impulsión 3 está montado, como se ha representado en la figura 2, también de forma sencilla en cuanto a técnica de fabricación en cojinetes de deslizamiento 21, en donde está dispuesta una hendidura anular 22 de forma adyacente a los mismos.

En la tapa 33 está dispuesto otro cojinete de deslizamiento 21 para el árbol de impulsión 3. En el extremo está dispuesto en la tapa 33 un anillo de estanqueidad 35, para evitar la imbibición de aire.

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Aparte de esto está dispuesta en la tapa 33, de forma sencilla en cuanto a técnica de fabricación y montaje, la ranura anular de rebose 36.

Esta ranura anular de rebose 36 hace posible, como ya se ha explicado, en unión a las aberturas de circulación 16 disponibles en el orbitador 9 desplazado, un llenado por ambos lados de las cámaras de bomba 8, con las ventajas ya citadas de la disposición conforme a la invención aquí presentada.

Con ello se garantiza además, como consecuencia de este llenado por ambos lados (doble) de las cámaras de bomba 8, una afluencia con pocas pérdidas por fricción y bajo en ruidos de la corriente volumétrica de alimentación desde el canal de aspiración 19 a las cámaras de bomba 8.

Mediante el péndulo de guiado 12, montado de forma desplazable con traslación en la ranura de guiado 10 del orbitador 9, el orbitador 9 no puede rotar y ejecuta de forma oscilante un "movimiento de elevación y descenso", con lo que la corriente volumétrica de transporte no sólo puede circular óptimamente, como ya se ha explicado, hasta dentro de las cámaras de bomba 8, sino que también puede bombearse desde estas cámaras de bomba 8 a través de las aberturas de salida de corriente 18, con pocas pérdidas, hasta el canal de acumulación de presión 20, de tal modo que incluso con unos números de revoluciones muy elevados se garantizan una elevada fiabilidad y una larga vida útil con un elevado grado de eficacia.

Como consecuencia de las pequeñas superficies de guiado laterales entre el orbitador 9 y la carcasa de bomba 1 o entre el orbitador 9 y la tapa 33 también se minimizan allí las pérdidas por fricción.

Entre las aberturas de salida de corriente 18 y el canal de acumulación de presión 20 están dispuestas unas válvulas de lengüeta 37 dotadas de limitaciones de carrera 38, que trabajan de forma insensible a las partículas y con ello garantizan, de forma económica y al mismo tiempo muy fiable, la presión de trabajo deseada en cada caso.

En la figura 3 se ha representado a continuación la bomba celular conforme a la invención, según la figura 2, en un corte según C-C. A causa de las grandes secciones transversales de llenado, aprontadas por la solución conforme a la invención, pueden utilizarse éstas para el control de desplazamiento en el lado de aspiración. Como puede deducirse de esta representación se controla la corriente volumétrica de alimentación de la bomba celular conforme a la invención aquí representada, en el lado de afluencia, mediante un émbolo de válvula 23 bajo presión de un muelle dispuesto en la carcasa de bomba 1.

Este émbolo de válvula 23 bajo presión de un muelle varía con su frontal de émbolo 24 una rendija de control 25, que controla la alimentación desde un taladro de entrada 26. Para esto está dispuesto sobre el pie de émbolo 27 del émbolo de válvula 23 un espacio anular 28, en el que a través de una pantalla de control 29 desemboca un taladro de control 30, que está unido por ejemplo al volumen de aceite de la galería.

Por medio de esto puede activarse directamente, por ejemplo con la presión de control del volumen de aceite de la galería, la alimentación a través del taladro de entrada 26 desde el cárter.

Al mismo tiempo el taladro de control 30 está unido a través de un taladro de pantalla 31 a la hendidura anular 22 y garantiza, de este modo, una lubricación óptima del cojinete de deslizamiento 21 con el aceite filtrado.

Este control de aspiración conforme a la invención hace posible a continuación el apoyo del orbitador 9 sobre un diámetro de excéntrica pequeño con suficiente juego de cojinete. Esto conduce a su vez a otra minimización de fricción.

Con la solución conforme a la invención se logra de este modo el desarrollo de una bomba celular novedosa, que reduce claramente las potencias disipadas y hace posible un volumen de alimentación específico elevado de la bomba de aceite, con ello apronta las máximas secciones transversales de llenado posibles y al mismo tiempo "regala" la mínima carrera de desplazamiento posible, con ello reduce claramente las potencias disipadas, en especial minimiza las pérdidas por fricción, además de esto puede fabricarse y montarse fácilmente en cuanto a técnica de fabricación, por medio de esto reduce claramente los costes de fabricación, aparte de esto es "insensible a las partículas" y minimiza el desgaste de los grupos constructivos, de tal modo que incluso con números de revoluciones muy altos puede garantizarse una elevada fiabilidad y una larga vida útil, en el caso de un volumen de alimentación específico elevado, con un alto grado de eficacia; aparte de esto la bomba celular novedosa a desarrollar destaca, incluso con números de revoluciones muy altos, por un funcionamiento bajo en ruidos.

Lista de símbolos de referencia

1

Carcasa de bomba

2

Estator

3

Arbol de impulsión

4

Excéntrica

5

Envuelta exterior

6

Ojo de biela

7

Cabeza

8

Cámara de bomba

9

Orbitador

10

Ranura de guiado

11

Vástago

12

Péndulo de guiado

13

Péndulo de obturación

14

Ranuras de deslizamiento

15

Aberturas de trabajo

16

Aberturas de circulación

17

Aberturas de aspiración

18

Aberturas de salida de corriente

19

Canal de aspiración

20

Canal de acumulación de presión

21

Cojinete de deslizamiento

22

Hendidura anular

23

Émbolo de válvula

24

Frontal de émbolo

25

Rendija de control

26

Taladro de entrada

27

Pie de émbolo

28

Espacio anular

29

Pantalla de control

30

Taladro de control

31

Taladro de pantalla

32

Semicarcasas de guiado

33

Tapa

34

Anillo angular

35

Anillo de estanqueidad

36

Ranura anular de rebose

37

Válvula de lengüetas

38

Limitación de carrera

Claims (7)

1. Bomba celular con una carcasa de bomba (1), un estator (2) dispuesto en la carcasa de bomba (1), un árbol de impulsión (3) dispuesto en la carcasa de bomba (1) con una excéntrica (4) unida de forma solidaria en rotación al árbol de impulsión (3), un anillo interior dispuesto de forma giratoria sobre la envuelta exterior (5) de la excéntrica (4), con ojos de biela (6) dispuestos distribuidos uniformemente sobre el perímetro interior del estator (2), en los que están dispuestas las cabezas (7) de péndulos que cooperan con guías asociadas, dispuestas uniformemente sobre el perímetro exterior del anillo interior, y dividen el espacio entre el estator (2) y el anillo interior en las cámaras de bomba (8), en donde los vástagos (11) de péndulos de obturación (13) se guían en ranuras de deslizamiento (14) montadas de forma basculante y en donde están dispuestas aberturas de trabajo (15) en el orbitador (9), de forma adyacente a estas ranuras de deslizamiento (14) en la dirección de trabajo de los vástagos 11, en donde el anillo interior es un orbitador (9), que dispone de una ranura de guiado (10) en la que está dispuesto el vástago (11) de uno de los péndulos de guiado (12) exclusivamente de forma desplazable, en donde en el orbitador (9) está dispuesta una abertura de trabajo (15), de forma adyacente a esta ranura de guiado (10) en la dirección de trabajo del vástago (11), caracterizada

-

porque cada una de las cámaras de bomba (8) dispone al menos de una abertura de aspiración (17) dispuesta en la pared lateral o en las paredes laterales adyacente(s) al espacio de trabajo del orbitador (9), así como de al menos una abertura de salida de corriente (18) controlada por válvula dispuesta en la pared lateral o las paredes laterales adyacente(s) al espacio de trabajo del orbitador (9), y

-

porque en el orbitador (9) están dispuestas aberturas de circulación (16) entre los apoyos de los péndulos, y

-

porque está dispuesta una ranura anular de rebose (36), en el lado opuesto a las aberturas de aspiración (17), en la otra pared lateral en el espacio de trabajo del orbitador (9).

2. Bomba celular según la reivindicación 1, caracterizada porque las aberturas de aspiración (17) están unidas entre sí a un canal de aspiración anular (19) y las aberturas de salida de corriente (18) a un canal acumulador de presión anular (20).

3. Bomba celular según la reivindicación 1, caracterizada porque el árbol de impulsión (3) está montado en cojinetes de deslizamiento (21), estando dispuesta una hendidura anular (22) de forma adyacente a los mismos.

4. Bomba celular según la reivindicación 1, caracterizada porque la corriente volumétrica de alimentación se controla en el lado de entrada mediante un émbolo de válvula (23) bajo presión de un muelle dispuesto en la carcasa de bomba, de tal modo que éste con su frontal de émbolo (24) puede variar una rendija de control (25) que controla la alimentación desde un taladro de entrada (26), en donde sobre el pie de émbolo (27) del émbolo de válvula (23) está dispuesto un espacio anular (28), en el que desemboca a través de una pantalla de control (29) un taladro de control (30), que está unido al volumen de aceite de la galería, es decir, del canal de aceite principal.

5. Bomba celular según las reivindicaciones 3 y 4, caracterizada porque el taladro de control (30) está unido a través de un taladro de pantalla (31) a la hendidura anular (22).

6. Bomba celular según la reivindicación 1, caracterizada porque las ranuras de deslizamiento (14) están formadas en cada caso por dos semicarcasas de guiado (32) montadas de forma giratoria en el orbitador (9).

7. Bomba celular según la reivindicación 1, caracterizada porque la bomba celular dispone de una tapa (33), en la que están dispuestos un cojinete de deslizamiento (21) para el árbol de impulsión (3), un anillo de estanqueidad (35) y la ranura anular de rebose (36).