ES2341179T3 - Engranaje de bomba. - Google Patents
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Abstract
Mecanismo (10) de bomba que tiene múltiples cilindros (ll), cuyos ejes están situados alrededor de un cigüeñal (12) para formar ángulos predeterminados (Wz), y cuyos pistones (13) están cada uno funcionalmente conectados con una biela (15) montada en su propia muñequilla (14) sobre el cigüeñal (12), Teniendo las muñequillas (14) una desviación angular predeterminada (Wk) entre sí, y estando seleccionada esta desviación angular (WK) de acuerdo con el ángulo (WZ), que forman los ejes de cilindro, de manera tal que los desfases entre cada dos pistones (13) de los cilindros (11) actuados en secuencia durante una rotación del cigüeñal (12) son de igual magnitud, caracterizado porque la suma de los ángulos (Wz) formados por los ejes de los cilindros es menor o igual a 180º y porque todos los ejes de cilindro están situados en un plano perpendicular al cigüeñal (12) o su desplazamiento en altura de uno con otro en la dirección del cigüeñal corresponde al espesor de una biela.
Description
Engranaje de bomba.
La presente invención se refiere a un mecanismo
de bomba que tiene cilindros múltiples, cuyos ejes están situados
alrededor de un cigüeñal para encerrar ángulos predeterminados, y
cuyos pistones o diafragmas están cada uno conectado funcionalmente
a una biela montada en su propia muñequilla sobre el cigüeñal,
teniendo las muñequillas una desviación angular predeterminada la
una respecto a la otra, y siendo la desviación angular seleccionada
de acuerdo con el ángulo que encierran los ejes del cilindro, de tal
manera que los desfases entre cada dos pistones de los cilindros
actuados en secuencia durante una rotación del cigüeñal sea de igual
magnitud.
Se utilizan los mecanismos de bombas de
cilindros múltiples en las bombas de proceso para proporcionar
caudales de gran magnitud a altas presiones. Generalmente se
utilizan en este caso cabezas de bomba de diafragma como cabezas de
bomba. Puesto que los diafragmas usados en las mismas son solamente
capaces de una desviación limitada, se requieren cabezas de bomba
de diafragma que tengan diámetros muy grandes para volúmenes grandes
de suministro. Si se va a hacer funcionar grandes cabezas de
diafragma de este tipo usando un mecanismo de cilindros múltiples,
los intervalos de los sujetadores de las cabezas de bomba y/o de los
cilindros deben también ser por tanto suficientemente grandes. En
mecanismos típicos de bomba, los cilindros individuales están
situados típicamente de manera paralela y se montan horizontalmente
en un cigüeñal que también se extienda horizontalmente. En este
caso, un intervalo grande de cilindros en el área de la conexión
para las cabezas de bomba requiere también un gran intervalo de
montaje en el cigüeñal. En el caso de cilindros múltiples y de
grandes cabezas de bomba, el cigüeñal se debe diseñar
correspondientemente largo. Esto a su vez requiere unas
características especiales del cigüeñal, particularmente con vistas
a su estabilidad y resistencia a la flexión. Debido a esto y al gran
volumen de espacio requerido, se originas unos altos costes de
producción y de almacenamiento. De ahí que se hayan realizado
esfuerzos por desarrollar unos mecanismos de bomba de altas
prestaciones que requieran menos espacio.
En el modelo para uso general alemán DE 8521520
Ul se da a conocer una bomba de diafragma múltiple de cilindros
múltiples, en la cual los pistones del cilindro se montan en una
sola excéntrica en un cigüeñal. En este caso los cilindros
individuales están situados radialmente alrededor del cigüeñal. El
propio cigüeñal es por consiguiente comparativamente corto. Para
alcanzar la superposición uniforme de las corrientes parciales de su
de suministro de los cilindros individuales, los ángulos en los
cuales los cilindros se colocan el uno respecto al otro se
distribuyen uniformemente alrededor de 360º. Sin embargo, la
disposición radial de los cilindros está en el origen de
desventajas significativas. En primer lugar, la bomba en su conjunto
es así relativamente sobresaliente, y el espacio requerido por la
bomba es todavía insatisfactorio, siendo adicionalmente la
accesibilidad de los cilindros posteriores significativamente
restringida cuando se instala la bomba. Además, la tubería requiere
un trazado especial.
A partir del documento US 4.264.286 que se
considera como la técnica anterior más cercana, se conoce una bomba
de pistón de alta presión, en un sistema para diferentes líquidos y
una bomba de pistón de baja presión, cada una de las cuales
comprende varios cilindros con cabezas de bomba dispuestas en una
fila, donde ambos grupos de cabezas de bomba son accionados por
medio de unas muñequillas y bielas respectivas de diferente longitud
y un cigüeñal común. Todos los ejes de cilindro de la bomba son
paralelos entre sí y están un plano. En este caso, las muñequillas
del cigüeñal están dispuestas para cada grupo de bomba con ángulos
iguales y equidistantes las unas de las otras a lo largo del eje
del cigüeñal, proporcionando una reducción de la vibración del
cigüeñal. La fase del pistón de baja presión de la bomba está
desplazada en 30º con respecto a la fase de la válvula de pistón de
alta presión en este
caso.
caso.
El documento DE 199 18 161 A1 describe un
compresor de un sistema de compresor de líquido refrigerante, en el
que los cilindros están dispuestos en forma de V con un ángulo de
menos de 90º el uno respecto al otro. El eje de compresor se monta
en sus dos extremos en unos cojinetes respectivos. Las levas están
dispuestas entre las secciones de los cojinetes del eje del
compresor, donde para cada uno de los pistones individuales se
proporciona una leva respectiva, que está a su vez dispuesta a
cierta distancia con respecto a las otras levas individuales de los
otros pistones. Aquí de nuevo no se han alcanzado todavía un uso
óptimo del espacio y un carácter compacto, respectivamente, y no se
había alcanzado ninguna optimización en cuanto a la suavidad de
marcha del engranaje de la bomba.
A partir de estos antecedentes, es el objeto de
la presente invención especificar un mecanismo de la bomba que sea
especialmente compacto y tenga un cigüeñal corto así como un
funcionamiento de marcha óptimo mientras que tenga simultáneamente
una buena accesibilidad a los cilindros individuales.
Este objeto se consigue por un mecanismo de
bomba que tiene múltiples cilindros, cuyos ejes están situados
alrededor de un cigüeñal formando unos ángulos predeterminados, y
cada uno de cuyos pistones está conectado a una biela montada sobre
una muñequilla de un cigüeñal, estando montada cada biela en su
propia muñequilla y teniendo las muñequillas una desviación angular
predeterminada la una con la otra. La desviación angular de estas
muñequillas se selecciona según la presente invención en función del
ángulo que forman los ejes de cilindro, de manera tal que los
desfases entre cada dos pistones de cilindros actuados en secuencia
durante una rotación del cigüeñal sean de igual magnitud. Según la
invención, la suma de todos los ángulos formados por los ejes de
cilindro es inferior o igual a 180º y todos los ejes de cilindro
están comprendidos en un plano perpendicular al cigüeñal o
correspondiendo su desviación en altura de uno respecto a otro en la
dirección del cigüeñal al espesor de una biela.
Los ángulos que forman los ejes de cilindro
deben ser vistos en este caso en proyección sobre un plano
perpendicular al eje longitudinal del cigüeñal. Los ejes de
cilindro no se intersecan realmente, puesto que los puntos de
ataque de las bielas en las muñequillas concretas se compensan a lo
largo del eje longitudinal del cigüeñal. En la proyección, sin
embargo, los ejes de cilindro se intersecan en el cigüeñal y se
extienden desde el mismo radialmente. La distribución angular entre
los ejes de cilindro se puede seleccionar casi arbitrariamente
alrededor del cigüeñal. Solamente el ángulo mínimo entre dos ejes de
cilindro vecinos es predefinido por las dimensiones del cilindro y
de las cabezas de bomba que se a conectar, y la suma de todos los
ángulos incluidos no debe ser superior a 180º. Ambas disposiciones
simétricas tienen intervalos angulares de cilindros regulares y
también son posibles disposiciones asimétricas. Las múltiples
posibilidades de disposición geométrico ofrecen la ventaja de que
la bomba se puede adaptar a muchas condiciones de construcción
diferentes, por ejemplo, cuando se vaya a integrar en una
instalación más compleja.
Los cilindros del mecanismo de la bomba según la
presente invención están preferiblemente situados de manera que los
ángulos formados por los ejes de cilindro sea inferior o igual a
180º. Los ejes de cilindro no se distribuyen por tanto alrededor
del cigüeñal, sino que más bien se proyectan desde el cigüeñal
solamente en la mitad del espacio. Esto significa que hay
preferiblemente dos cilindros exteriores, cuyos ejes forman un
ángulo inferior a 180º el uno con el otro, o que se extienden
paralelos en direcciones opuestas desde el cigüeñal. Para el caso
en el que el mecanismo de la bomba tenga más de estos dos cilindros
exteriores, se distribuyen en forma de abanico entre los dos
cilindros exteriores, aunque ninguno de los ejes de cilindro se
proyecta dentro de la segunda mitad del espacio. La distribución
asimétrica de los cilindros es tomada en consideración por la
desviación angular de las muñequillas, de modo que no obstante se
produzca un flujo de suministro uniforme. Cuando la bomba se coloca
en una instalación, la restricción del espacio para las conexiones
de cilindros a 180º tiene la ventaja de que todos los cilindros son
accesibles desde un lado, por ejemplo para los trabajos de
mantenimiento.
Para lograr la curva más uniforme posible de par
durante la rotación del cigüeñal a pesar de una disposición
asimétrica de los cilindros alrededor del cigüeñal, los ángulos en
los cuales se colocan las muñequillas entre sí se adaptan a la
distribución angular de los cilindros. Las muñequillas, en las
cuales montan las bielas individuales de los cilindros, deben por
tanto estar desplazadas la una respecto a la otra alrededor del eje
del cigüeñal con un ángulo específico en cada caso. Entonces se
selecciona el desplazamiento angular entre las muñequillas para
que los desfases entre los ciclos de trabajo de dos pistones
actuados secuencialmente sean cada uno de igual magnitud. En un
mecanismo de tres cilindros, la diferencia de fase entre los ciclos
del trabajo de dos cilindros, independientemente de la disposición
espacial de los cilindros, es así de 120º en cada caso. En un
mecanismo de cuatro cilindros, la diferencia de fase de dos
cilindros secuencialmente actuados es de 90'' en cada caso. De esta
manera, se asegura que los flujos parciales proporcionados por los
cilindros individuales se sobreponen uniformemente y no se producen
pulsaciones de presión que sean demasiado fuertes. Se puede
producir así un flujo proporcionado más uniforme usando los ángulos
arbitrarios de los ejes de los cilindros por medio de la desviación
angular de las muñequillas.
El mecanismo de la bomba según la presente
invención es especialmente conveniente para la colocación de cabezas
de bomba de diafragma del pistón. Para un funcionamiento sin
problemas de las cabezas de bomba de diafragma de pistón, se
prefieren unos ejes horizontales de pistón que tengan conexiones de
válvula situadas la una encima de la otra, que estén orientados
perpendicular a los mismos. El cigüeñal se monta así fácilmente
mientras está situado verticalmente, apuntando los ejes de cilindro
horizontalmente apartándose radialmente del mismo.
El acoplamiento de los pistones por la biela se
realiza preferiblemente por medio de una cruceta, que absorbe las
componentes transversales del movimiento rotatorio de las bielas que
se originan en el cigüeñal.
Las muñequillas para las bielas individuales y
los cilindros se distribuyen a lo largo del eje longitudinal del
cigüeñal. Con un cigüeñal montado verticalmente, esto significa que
los cojinetes principales de biela, usando los cuales se monta cada
una de las bielas en su propia muñequilla, están desplazados en
altura los unos respecto a los otros. En una variación preferida de
la realización, este desplazamiento en altura corresponde
exactamente al espesor de las bielas. Las muñequillas están
colocadas tan próximas la una a la otra que las bielas se deslizan
la una en la otra sin una separación espacial sensible. Si las
conexiones de las bielas a la cruceta y de la cruceta a los
pistones del cilindro son centrales, de ahí surge un desplazamiento
correspondiente de altura de los ejes de cilindro en el espesor de
una biela. Los ejes de cilindro entonces se extienden, hablando
estrictamente, en forma de abanico o de manera semejante a los
peldaños de una escalera de caracol desde el cigüeñal.
El mecanismo de la bomba según la presente
invención tiene preferiblemente tres cilindros. Si los ejes de
cilindro están distribuidos en 180º, estos cilindros pueden estar
formando cada uno un ángulo de 90º con los otros.
Según un refinamiento especialmente preferido,
los tres ejes de cilindro se distribuyen solamente sobre un
intervalo angular de 90º, sin embargo, y los cilindros individuales
están entonces formando cada uno un ángulo de 45º uno con otro.
Esta disposición permite una realización aún más compacta de la
bomba. La accesibilidad desde un lado resulta incluso mejorada
adicionalmente. Dependiendo de requisitos especiales, por ejemplo,
disposiciones en ángulos de 30º y de 60º u otras combinaciones de
ángulos son también posibles.
El mecanismo de la bomba se puede accionar
usando un par de engranaje de tornillo sin fin o un motor externo
de engranajes que se puede acoplar directamente al cigüeñal. Por lo
tanto, el cigüeñal tiene tanto un acoplamiento para la transmisión
externa como también un dispositivo de conexión para un par de
engranajes de tornillo sin fin en un refinamiento preferido. Si el
mecanismo de la bomba está dentro de una carcasa, ambas
posibilidades de la accionamiento son fácilmente posibles usando la
misma variación básica de carcasa. Los pares de engranaje de
tornillo sin fin se pueden integrar en la carcasa, mientras que la
transmisión externa se puede montar externamente en la carcasa en
una prolongación del cigüeñal. El motor de accionamiento se monta
entonces lateralmente de forma directa en la carcasa para el
accionamiento vía los pares de engranajes de tornillo sin fin, o
situar junto a la carcasa para el accionamiento por medio de la
transmisión externa. Se puede generar una frecuencia de tiempos
adecuada para las bombas de diafragma puede ser generada usando
ambos tipos de accionamiento. Tal frecuencia es típicamente de
menos de 250 revoluciones por minuto. El accionamiento del mecanismo
de la bomba vía un par de engranajes de tornillo sin fin tiene la
ventaja de que los mecanismos múltiples de bomba se pueden
encadenar horizontalmente mediante una conexión de los ejes del
tornillo sin fin. Es posible un encadenamiento vertical de
mecanismos múltiples con ambos tipos de accionamiento. Con esta
finalidad, los cigüeñales de bombas múltiples se pueden acoplar
entre sí. En este caso, es posible colocar las cabezas de bomba en
el mismo lado o también alternativamente.
En una variación preferida de realización del
mecanismo de bomba que tiene tres cilindros, los cuales forman un
ángulo general de 90º, el cigüeñal es accionado mediante un par de
engranajes de tornillo sin fin. El motor de accionamiento, cuyo eje
es perpendicular al cigüeñal, por supuesto, se monta preferiblemente
de tal manera que su eje forma un ángulo menor o igual a 135º con
el eje del cilindro central. Los cilindros y el motor accionamiento
se sitúan entonces en forma de abanico alrededor del cigüeñal. Si el
tornillo sin fin encaja en el cigüeñal en la proximidad de las
muñequillas, el cigüeñal se puede ejecutar corto de manera
correspondiente, y es posible una construcción plana especialmente
compacta de la bomba.
En todas las variaciones anteriormente
mencionadas de la realización, estos cilindros están cada uno
desplazados por un espesor de biela en la dirección del eje
longitudinal del cigüeñal y no están situados en un plano. Esto
puede hacer necesaria una complejidad creciente durante la conexión
de la bomba, por ejemplo en la tubería. Se puede evitar esta
desventaja constructiva en una realización preferida si una o varias
bielas están dobladas de una manera tal que los extremos externos
de todas las bielas que estén orientados apartándose del cigüeñal
se sitúan en un plano, mientras que los otros extremos se montan uno
al lado del otro y/o, con un cigüeñal vertical, uno encima del otro
en el cigüeñal, por supuesto. Para una bomba de tres cilindros, son
necesarias por lo menos dos de tales bielas dobladas de modo que
todos los extremos de biela orientados apartándose del cigüeñal
puedan situarse en un plano. En otra variación preferida, se evita
la desviación de altura de las ejes de cilindro haciendo que bien
las bielas encajen excéntricamente o bien las crucetas las crucetas
encajen excéntricamente en los pistones. De esta manera, las pistas
de cruceta, o al menos las culatas de los cilindros, se puedan
colocar en un plano. También es procedente una combinación de ambas
medidas citadas.
Para el montaje de las bielas en el cigüeñal, el
cigüeñal está ensamblado preferiblemente con al menos dos partes a
lo largo de su longitud. La división se establece convenientemente
en el área de las muñequillas. Entonces se asegura La transmisión
de par por una conexión eje-cubo de ajuste de forma.
Las posibles realizaciones son, entre otras, un perfil de múltiples
dientes o poligonal o una chaveta con chavetero. Un cigüeñal
divisible permite el uso de múltiples bielas idénticas, o al menos
de bielas que tengan cojinetes principales cerrados idénticamente
conformados, para todos los cilindros. De este modo se pueden bajar
los costes de almacenamiento y de producción y/o mantenerlos bajos.
Para los mecanismos de bomba de tres cilindros o de cuatro
cilindros, se puede ensamblar el cigüeñal con este fin al menos de
dos partes. Para un número mayor de cilindros, se requieren
correspondientemente más piezas.
Si se utiliza un cigüeñal sin dividir para un
mecanismo de bomba que tiene al menos tres cilindros, por lo menos
un cojinete principal de la biela tiene preferiblemente una
envolvente de cojinete dividida. En un mecanismo de tres cilindros,
el cojinete principal de la biela central se ejecuta conveniente
como dividido. El montaje de más de dos bielas en un cigüeñal sin
dividir se puede también hacer posible alternativamente mediante
diferentes diámetros de los cojinetes principales de la biela. En
particular para los mecanismos de bomba que tienen un número mayor
de cilindros, puede ser recomendable la combinación de un cigüeñal
dividido con cojinetes principales de biela divididos o con
cojinetes principales de biela de diferentes diámetros. El propio
cigüeñal se monta preferiblemente en al menos dos cojinetes
principales en sus extremos, a ambos lados de las muñequillas. Para
esta finalidad, se puede utilizar tanto la tecnología de cojinetes
de fricción y como la de cojinetes de rodillos.
El mecanismo de bomba se instala conveniente en
una carcasa. La carcasa se fabrica preferiblemente en una pieza y
se equipa con una abertura que se puede cerrar en cada una de las
paredes de suelo y posterior para el montaje. La elaboración
interior de la bomba, es decir, el cigüeñal de una pieza o de varias
piezas y las bielas, se pueden montar entonces a través de estas
aberturas.
En un refinamiento preferido, las pistas de
cruceta de los cilindros y los sujetadores de cabeza de bomba se
integran en la carcasa. Los sujetadores individuales de cabeza de
bomba pueden estar entonces conectados entre sí. Esto tiene la
ventaja de que las diferencias de presión sobre en la carcasa que se
presentan debido a los movimientos oscilantes de las crucetas y los
pistones se pueden compensar incluso con las aberturas de la caja
selladas, puesto que la requerida igualación de las masas de aire
puede producirse entre los cilindros. Además, los volúmenes de
carcasa conectados entre sí se pueden utilizar como un depósito para
el aceite hidráulico en variaciones de construcción especial de las
cabezas de bomba de diafragma.
También se logra el objeto de la presente
invención por una bomba que tiene un mecanismo de bomba según la
presente invención. Las cabezas de bomba de diafragma se conectan
preferiblemente a los sujetadores de cabeza de bomba de los
cilindros.
A continuación, se explica con mayor detalle la
presente invención en base a realizaciones a título de ejemplo
ilustradas en el dibujo.
La Fig. 1 muestra esquemáticamente un mecanismo
de bomba que tiene tres cilindros en distribución angular alrededor
del cigüeñal indicado;
la Fig. 2 muestra esquemáticamente un mecanismo
de bomba y un cigüeñal vertical en corte horizontal;
la Fig. 3 muestra esquemáticamente el mecanismo
de bomba de la Fig. 2 en corte vertical;
la Fig. 4 muestra esquemáticamente un cigüeñal
que tiene muñequillas en sección vertical a lo largo del eje
longitudinal del cigüeñal;
la Fig. 5 muestra esquemáticamente un cigüeñal
en una vista desde arriba con una desviación angular de las
muñequillas indicadas;
la Fig. 6 muestra esquemáticamente un mecanismo
de bomba de tres cilindros que tiene una distribución angular
simétrica de los ejes de cilindro y de las cabezas de bomba de
diafragma instaladas en una vista en alzado frontal de la parte
delantera del cilindro central;
la Fig. 7 muestra esquemáticamente un cigüeñal
que tiene bielas dobladas en corte a lo largo del eje longitudinal
del cigüeñal;
la Fig. 8 muestra esquemáticamente un cigüeñal
que tiene bielas dobladas en una vista desde arriba de la parte
delantera del cigüeñal;
la Fig. 9 muestra esquemáticamente una sección
vertical a través de un mecanismo de bomba de cilindros múltiples
que tiene un cigüeñal vertical y unos cilindros situados
horizontalmente en un plano;
la Fig. 10 muestra esquemáticamente una vista en
detalle de la conexión de las bielas a la cruceta en tres
diferentes posiciones;
la Fig. 11 muestra esquemáticamente una vista en
detalle de la conexión de la cruceta a los pistones en tres
posiciones diferentes;
la Fig. 12 muestra esquemáticamente una sección
vertical a través de un mecanismo de bomba que tiene un cigüeñal
vertical y una transmisión externa y un motor de accionamiento
acoplado directamente al cigüeñal;
la Fig. 13 muestra esquemáticamente un cigüeñal
divisible en corte vertical a través del eje longitudinal;
la Fig. 14 muestra esquemáticamente un mecanismo
de bomba que tiene pistas de cruceta y sujetadores de cabeza de
bomba integrados en la carcasa en corte horizontal.
\vskip1.000000\baselineskip
La Fig. 1 muestra una disposición geométrica
posible del mecanismo 10 de bomba según la presente invención que
tiene tres cilindros 11 vistos desde arriba. Los cilindros 11 están
orientados horizontalmente apartándose radialmente del cigüeñal 12
orientado verticalmente. Están situados simétricamente en esta
realización y forman un ángulo de cada uno con otro en la
proyección mostrada en un plano perpendicular al cigüeñal 12. en la
Fig. 2 se muestra con mayor detalle un mecanismo 10 de bomba que
tiene la misma geometría. El plano de corte del dibujo pasa a
través de la biela 15 montada superiormente. Las otras dos bielas 15
se montan sin espaciamiento directamente debajo de la biela
superior 15 en el cigüeñal 12. El cigüeñal vertical 12 es accionado
por medio de un par de engranajes de tornillo sin fin 18
horizontales usando un motor de accionamiento 19. Las tres bielas
15 se montan cada una en su propia muñequilla 14 del cigüeñal 12. En
su otro extremo, orientadas apartándose del cigüeñal 12 se conectan
a una cruceta 16. Esto convierte el movimiento rotatorio de las
bielas 15 en un movimiento linear. Este movimiento se transmite a
un pistón 13 mediante una biela de pistón. Esto a su vez conecta
los diafragmas de las cabezas 22 de bomba ligadas. La misma
realización a título de ejemplo se muestra en la Fig. 3 en corte
vertical. Las bielas 15, que se montan sin espaciamiento la una
encima de la otra en el cigüeñal 12, son visibles aquí. El cigüeñal
12, que tiene las muñequillas 14 situadas directamente la una
encima de la otra, se muestra de nuevo en la Fig. 4 detalladamente
en una vista lateral. Las muñequillas aparecen desplazadas
horizontalmente en esta vista, pero tienen realmente una desviación
angular W_{K} entre sí, como se puede ver en la Fig. 5 en la
vista superior. Esta desviación angular W_{K} se adapta al ángulo
entre los cilindros W_{Z}. En la variación de la realización
simétrica que tiene tres cilindros mostrados en las Figs. 1 y 2, se
aplica la relación W_{K}=120º-W_{z}, identificando W_{k} la
desviación angular de las muñequillas 14 y e identificando W_{z}
el ángulo intermedio de los cilindros 11. Con bielas idénticamente
formadas y una disposición idéntica de las pistas de cruceta 25,
pistones 13, y cabezas 22 de bomba, las cabezas 22 de bomba tienen
un desplazamiento en altura entre sí que corresponde al espesor de
las bielas. La fig. 6 muestra este desplazamiento en altura en una
variación de la realización como se muestra en las Figs. 1 y 2
desde el punto de vista de la cabeza de bomba central. Este
desplazamiento en altura de los cilindros hace la instalación del
mecanismo de bomba según la presente invención más difícil y causa
además una mayor exigencia de espacio en la dirección vertical
innecesariamente. Para evitar esta desventaja, se puede diseñar una
o varias bielas como dobladas, de modo que los extremos de biela
orientados apartándose del cigüeñal 12 se sitúen en un plano
horizontal. La Fig. 7 muestra un cigüeñal vertical 12 que tiene tres
bielas montadas sobre el mismo, estando ejecutada la biela central
como recta y estando dobladas la biela superior y la inferior 15 de
manera tal que todos los extremos estén situados en el plano
A-A de la biela 15 central. En la Fig. 8, de nuevo
se muestra esto en una vista desde arriba del cigüeñal vertical 12.
Las curvas en las otras dos bielas exteriores se muestran por las
líneas 24.
Otra posibilidad de compensar el desplazamiento
en altura b se utiliza en los refinamientos mostrados en las Figs.
9 a 11. La Fig. 9 muestra nuevamente un mecanismo de bomba en corte
vertical. En el centro, se muestra una pista 25 de cruceta en corte
y se muestra la abertura a una pista vecina de cruceta detrás de la
misma en perspectiva. Ambas pistas de cruceta están situadas a la
misma altura a pesar de las bielas 15 no dobladas montadas la una
encima de la otra en el cigüeñal 12. El desplazamiento en altura b
se compensa aquí puesto que las bielas no encajan centralmente en
la cruceta, sino antes bien, dependiendo de la posición sobre el
cigüeñal, bien debajo o bien encima del centro de cruceta 16. La
biela 15 montada más abajo en la muñequilla inferior 14 encaja
entonces también debajo del centro en la cruceta 16. Esto se muestra
detalladamente en la Fig. 10 en el extremo izquierdo. La biela
central 15, que encaja en el centro de la cruceta 16, se muestra en
la Fig. 10 en el centro. A la derecha, la biela superior 15 encaja
por consiguiente por encima del centro en la cruceta 16.
La Fig. 11 muestra otra variación de la
realización en la cual las pistas 25 de cruceta también tienen un
desplazamiento en altura. Esto se compensa primeramente durante la
transmisión del movimiento al pistón 13, puesto que éste está
conectado por consiguiente por encima o por debajo del centro de la
cruceta.
El mecanismo 10 de bomba puede ser accionado
alternativamente mediante un par 18 de engranajes de tornillo sin
fin o mediante una transmisión externa 17 que tiene un motor de
accionamiento 19 que puede ser acoplado directamente al cigüeñal
12. La Fig. 12 muestra un mecanismo de bomba que corresponde a la
realización de las Figs. 2 y 3 en corte vertical, pero aquí con una
transmisión externa 17. Ésta se acopla al extremo superior del
cigüeñal 12 montado verticalmente. El motor de accionamiento 19 está
adyacente sobre la misma.
A fin de que se pueda montar más de dos bielas
15 idénticas sobre el cigüeñal 12, el cigüeñal 12 se ejecuta como
divisible en una realización especial. La Fig. 13 muestra un
cigüeñal 12 de este tipo en corte longitudinal. La división está en
el área de las muñequillas 14. El cigüeñal 12 mostrado es ensamblado
a partir de tres partes 12.1, 12.2, y 12.3.
La Fig. 14 muestra un mecanismo compacto 10 de
bomba en una carcasa 20. Las pistas 25 de cruceta individuales
están conectadas entre sí mediante las aberturas 23 de la carcasa.
Esta variación de la realización tiene una distribución angular
simétrica de los cilindros sobre 90º, como se muestra en las Figs. 1
a 3. El motor de accionamiento se sitúa además en un ángulo de 135º
con respecto al cilindro central. Esta disposición especial permite
una realización especialmente compacta del mecanismo de bomba según
la presente invención. Dependiendo del tamaño de las cabezas de
bomba usadas, los ángulos entre los cilindros y el motor de
accionamiento se pueden también seleccionar incluso con valores
menores.
Claims (19)
1. Mecanismo (10) de bomba que tiene múltiples
cilindros (ll), cuyos ejes están situados alrededor de un cigüeñal
(12) para formar ángulos predeterminados (W_{z}), y cuyos pistones
(13) están cada uno funcionalmente conectados con una biela (15)
montada en su propia muñequilla (14) sobre el cigüeñal (12),
Teniendo las muñequillas (14) una desviación
angular predeterminada (W_{k}) entre sí, y estando seleccionada
esta desviación angular (W_{K}) de acuerdo con el ángulo
(W_{Z}), que forman los ejes de cilindro, de manera tal que los
desfases entre cada dos pistones (13) de los cilindros (11) actuados
en secuencia durante una rotación del cigüeñal (12) son de igual
magnitud,
caracterizado porque la suma de los
ángulos (W_{z}) formados por los ejes de los cilindros es menor o
igual a 180º y porque todos los ejes de cilindro están situados en
un plano perpendicular al cigüeñal (12) o su desplazamiento en
altura de uno con otro en la dirección del cigüeñal corresponde al
espesor de una biela.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Mecanismo de bomba según la reivindicación
1,
caracterizado porque los pistones (13)
están conectados con las bielas (15) mediante una cruceta (16).
\vskip1.000000\baselineskip
3. Mecanismo de bomba según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque las bielas vecinas
(15) se montan en la dirección del eje longitudinal del cigüeñal
(12) de una manera tal que deslizan la uno sobre la otra sin
separación espacial.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Mecanismo de bomba según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque tiene tres cilindros
(11).
\vskip1.000000\baselineskip
5. Mecanismo de bomba según la reivindicación
4,
caracterizado porque los ejes de dos
cilindros contiguos (11) forman entre sí un ángulo (W_{Z}) de 45º
y los ejes de los dos cilindros exteriores (11) forman un ángulo de
90º.
\vskip1.000000\baselineskip
6. Mecanismo de bomba según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque el cigüeñal (12)
tiene tanto un acoplamiento con el accionamiento mediante una
transmisión externa (17) a un motor exterior (19) de accionamiento
como también un dispositivo de conexión para su accionamiento
usando un par de engranajes de tornillo sin fin (18).
\vskip1.000000\baselineskip
7. Mecanismo de bomba según la reivindicación
6,
caracterizado porque está equipado con un
par de engranajes (18) de tornillo sin fin para accionar el cigüeñal
(12), cuyo motor de accionamiento (19) se monta de manera tal que
su eje es perpendicular al eje longitudinal del cigüeñal y forma un
ángulo menor o igual a 135º con el eje del cilindro central.
\vskip1.000000\baselineskip
8. Mecanismo de bomba según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque al menos una biela
(15) está doblada de manera tal que los extremos de al menos dos
bielas (15) orientadas apartándose del cigüeñal (12) están situados
en un plano perpendicular al eje longitudinal del cigüeñal.
\vskip1.000000\baselineskip
9. Mecanismo de bomba según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque al menos una biela
(15) se conecta a la cruceta (16) fuera del centro de la
cruceta.
\vskip1.000000\baselineskip
10. Mecanismo de bomba según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque al menos un pistón
(13) se une a la cruceta fuera del centro de la cruceta.
\vskip1.000000\baselineskip
11. Mecanismo de bomba según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque el cigüeñal (12)
puede ser ensamblado a lo largo de su longitud de al menos dos
partes, las cuales se pueden conectar entre sí por un sistema de
ajuste de forma en la zona de las muñequillas.
\vskip1.000000\baselineskip
12. Mecanismo de bomba según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque al menos un cojinete
principal de una biela tiene la envolvente del cojinete
dividida.
\vskip1.000000\baselineskip
13. Mecanismo de bomba según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque los cojinetes
principales de biela tienen diámetros diferentes.
\vskip1.000000\baselineskip
14. Mecanismo de bomba según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque el cigüeñal (12)
tiene al menos dos cojinetes principales que están situados a ambos
lados de las muñequillas (14).
\vskip1.000000\baselineskip
15. Mecanismo de bomba según una de las
reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque está instalado en
una carcasa (20).
\vskip1.000000\baselineskip
16. Mecanismo de bomba según la reivindicación
15,
caracterizado porque la carcasa (20) se
fabrica de una pieza y está equipada con una abertura que se puede
cerrar en cada una de las paredes del inferior y posterior para su
montaje.
\vskip1.000000\baselineskip
17. Mecanismo de bomba según una de las
reivindicaciones 5 ó 16,
caracterizado porque las pistas de la
cruceta (25) y los sujetadores de cabeza de bomba (2l) se integran
en la carcasa (20) y los volúmenes de los sujetadores (21) de
cabezas de bomba individuales están conectados entre sí.
\vskip1.000000\baselineskip
18. Bomba que tiene un mecanismo de bomba según
una de las reivindicaciones precedentes.
19. Bomba según la reivindicación 18,
caracterizada porque las cabezas (22) de bomba de diafragma
están conectadas a los sujetadores (21) de cabeza de bomba.
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