ES2410264B1 - Bomba de pistones axiales con aprovechamiento energético - Google Patents

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Abstract

Bomba que comprende una carcasa (1) con: - un tambor (2) accionado por un eje motriz (21) y que dispone de unos cilindros (3) axiales, - un plato inclinado (4) enfrentado con un primer extremo del tambor (2); - unos pistones (5) alojados en los cilindros (3), - una placa distribuidora de fluido (6), fija, enfrentada a un extremo del tambor (2), con una entrada (61) y una salida (62) del fluido a impulsar. Los pistones (5) están conformados respectivamente en un émbolo (51) anterior, un vástago (52) intermedio y un pie (53) de deslizamiento sobre un plato inclinado (4), conformándose unas cámaras posteriores (23) en los citados cilindros (3). Los cilindros (3) presentan en sus extremos posteriores una pared por la que están dispuestos pasantes de forma estanca los vástagos (52), definiéndose las citadas cámaras posteriores (23), comunicadas con unas entradas y salidas auxiliares (71, 72) de fluido residual de presión, provocando el llenado de dichas cámaras posteriores (23) el empuje parcial del pistón en la impulsión del fluido.

Description

lOMBA DE PISTONES AXIALES CON APROVECHAMIENTO ENERGtnCO.
Objeto de 111 Invención
La preS&L11e invención se refiere a una bomba de pistones axiales oon aprovechamiento ell8igético, que pe ...ile reducir su consumo energético medianle el aprovecharriento de la presión que pu&Lula un lIuido residual en el accionamiento de la bomba.
Campo de aplaclón de la Invención.
La bomba de la inYalCión es aplicable en ins1alaciones que requieren suministro de Ouidos a presión, y especialmente en aquéllas aplicaciones o instalaciones que utilizan el fluido a presión suministrado por la bomba y desechan un lluido residual a una presión inferior a la de trabajo; por eje~ en instalaciones deselinizadoras de agua mañna por ósmosis inversa.
Antecedentea de le Invención.
Actualliletlle son ampliamente conocidas las bombee de pistoo es axiales que cfosponen de una carcasa en la que se encuentra alojados:
un tambor de cilindros que es accionado de forma giratoria por un ejemolriz y que dispone de un grupo de cilindros axiales, en dispoeición circular en tomo al eje geoméIrico del mencionado tambor.
un pla10 inclinado etl~ehlado oon un primer exbetuo del tambor de ciNndros y dispuesto en una posición obNcua respecto a la dirección axial del eje moIriz,
una pluralidad de pistones alojados en los respectivos cilindros del lanobor oon posibilidad de desplazamiento en direoci6n axial Y
provistos en uno de sus extremos de un pie o apoyo para su deslizamiento sobre el plato inclinado y,
una placa distribuidora de fluido, fija, efifi8t,tada y paralela a un exbemo del tambor de cilindros; disponiendo dicha placa distribuidora de una entrada de fluido y de una salida de fluido, desfasadas angularmenle y situadas en la trayectoria de giro de los cinndros del tambor.
Dado que el plano de rotación de los pistoMs forma un ángulo con el plano de la placa distribuidora y que dichos pistoMs tienden a mantenerse en contacto con el plato inclinado por la acción de unos resortes
o medios de empuje, la distancia entre uno cualquiera de los pislo(jes y la placa distribuidora cambia constalltemellte durante la rotación del tambor de cilindros, de forma que durante media revolución los pisto.-se alejan de la placa distribuidora y durante la media revolución siguiente se _can a dicha placa distribuidora.
Las bocas de entrada y saflda de fluido definidas en la placa distribuidora se encuentran situadas convenielllslilefite para que el movimiento alternativo de los pistOlles provoque en una determinada zona de giro, en la que se disponen mas alejados de la placa distribuidora el llenado de los cilindros COI' espond"oentas con fluido prooedenta de la boca de entrada y en una zona de giro diamatralmante opuesto la impulsión a presión del fluido contenido en los cilindros oonespondientes hacia la boca de saRda.
Cabe noencionar que estas bontIas son ulirozadas en múltiples máquinas e instalaciones que requieren el suministro de fluido a presión siendo suministrada al eje motriz la IotaAdad de la potencia ~para su funcionamiento deede un elemento motor externo.
En determinadas aplicacio.-, tales de mIloquinas o instalacio.desatadoras de agua marina por osrnosis inversa, se suministra el agua marina a una presión elevada, del orden de 70 a 90 kilogramos por centlmatro cuadrado, liberando la instalación a una presión inferior pero suficiente para justificar su aprovechamiento en la recuperación de energla.
Con la finalidad de recuperar parte de la energla utilizada
inicialmente para el suministro de ftuido a presión, a partir del ftuido de rechazo-utilizado previamente y liberado a una presiOn inferior, se han dise/lado hasta la fecha diferentes disp0sitiv08 Y circuitos hidráulicos, que ademés de p_tar unos ele'illdos costes y COf11)lejidad constructiva da fabricaci6n, proporcionan un rendimiento reducido.
El solicitanta da la PI il6ilIB invenci6n desconoce la existencia de antecedentes que nesuelvan de fonna satisfactoo ia la problemática expuesta.
Descripción da la InvenclOn
La bomba de pis1o'-axiales con aprovechamiento energético, objeto da esta invenciOn, PI 6 B6illa unas particularidadea técnicas destinadas a proporcionar un funcionamiento més eficieillB y con un menor consumo energético medianta una construoci6n sencilla y duradera que poaibilita el aprovechamiento da ftuidoa nesiduaies a presion, tal como suceda en plantas potabilizadoras, en las que se produce un caudal de fluido rechazado por la membrana de 6smosis inversa.
La bomba de pistones axiales ea del tipo de las que COf11)renden una carcasa en la que se encuentran alojadoa: -un lambor de cilindros que ea accionado de forma girs10ria por un eje motriz Y que dispone de un grupo de cilindros axiales, en disposiciOn circular en torno al eje geoméIJico del mencionado tambor, -un pls10 indinado enllentado con un primer extremo del tarmor de cilindros y dispues10 en una poaici6n oblicua respecto a la direcciOn axial del eje motriz; -una pluralidad de pistonea alojadoa en los nespectivos cilindros del tambor con poaibilidad de desplazamiento en diracci6n axial Y provistos en uno da sus extremos da un pie o apoyo para su deslizamiento sobre el plato inclinado Y -una placa distribuidora da ftuido, fija, enllBntada y paralela a un 6xbBl11O del tarmor da cilindros; disponiendo dicha placa disbibuidora de una eilbada del ftuido a i~ulsar y de una salida de ftuido a presión desfasadas angularmenta y situadas en la trayectoria da giro de loa cilindros del tambor.
De acuefdo con la invención: -los pistones esIlin confonnados respectivametlle en un émbolo anterior, conedacIo por un .éSlago i1ilBmledio, de conexión con el pie o apoyo de deslizamiento poeIerior, conforméndose unas cámaras poeI&riores en los citados cilindros; -los cilindros ~ntanen su exb amo posterior una pared por la que esIlin dispuestos pasantes de forma estanca los lIéslagos de los pistones, definiéndose las citadas cámaras posteriores, las cuales esIlin comunicadas con unas etlbadow y salidas auxiliares del fluido residual de presión, Yo -la salida auxiliar de flUdo residual, esIli desfasada angulannente respecto a la enbada auxiliar, siluadas ambas en una zona del8 ...jnada de la trayectoria de giro de las cornuni~ de las cámaras poeI&riores, proI/ocando la presión de este fluido residual introducido por la enbada auxiflllr el empuje parcial de los pistones al iJl1)Ulsar el ftuido principal.
De esta forma el agua de rechazo entra en la cámara pos1erior, por debés del émbolo del pistón, Y empuja dicho émbolo hacia delante duranle la iJl1)Ulsión del agua del ftujo principal al expandirse la cámara posterior duranle su llenado. AsI, por ejemplo en desaladoras de agua, el agua de rechazo o ftuido residual pt8setlla una presión elevada, de unos 8 kilogramos por oentlrnetro cuadrado aproximadametlle, que raduoen el esfuerzo de iJl1)Ulsar el ftuido principal a los 70 a 90 kilograrnos por cenllrnelro cuadrado de presión norrjnal que se suele utilizar.
Además, la oomplejidad anadida sobre una bomba de pistones axiales convencional sin ningún tipo de aprovechamiento de fluido residual a presión, y las partes móviles no se inaemenlan en número.
En una naalización las enbadas y sarillas auxilianas de fluido residual a las cámaras posIetiores esIlin definidas en una placa distribuidora adicional, la cual esIli colocada en el exbMIO opuesto dellarmor a la placa disllibUdora de ftuido principal. De esta forma los dos circuitos de ftuido que circulan por dentro de la bomba esIlin oomplelamanle separados por ambos lados del tarmor de cilindros.
En otra realizac:i6n, las eiltradas y salidas aulCiliares de ftuido residual a las cámaras posteriores de los cilindros están realizadas en la placa distribuidora de fluido principal. Con eRo todas las conexIOMS de los flujos de las dos ciroulaciOMS de ftuido se realizan por el mismo ememo de la 1loIrile.
Una ventaja técnice de esta invención consiste en que la cámara posterior y la cámara fOtlliada en la parte anterior del cilindto, se encuentran a una p<esión similar con lo que no se producen fugas de una cámara a otra cámara a través de la junta o espacio entra los émbolos y la pared circundanta del cilindro. AsI se evita la contaminación de agua salada de entrada en el cilindro con la salmuera o fluido residual de la cámara posterior. El ajuste mecánico entra énÍboIo y cilindro, y los materiales de fabñcaci6n del émbolo no son a11iCos.
Al no tener fugas en la reooperaci6n ~ca,el rendimiento alcanzado es mayor que con otros sistemes que utilizan una lloIrile y un motor hidráulico aplicado al mismo eje (COfI1lrendiendo 5 pistones en el motor y 5 pistones en la bomba, por ejelilplo) sometidos a p<esiones dIferentes muy altas, por ejemplo 60 bares contra presión abikl8férica.
DesCripción de 1..flIllU_.
Para compleliletilar la deecripdón que se está realizando y con objeto de f!¡cjlitar la comprensión de las caracterlsticas de la invención, se acompalla a la pre sente mamoria deaa1ptiva un juego de dibujos en los que, con carácber ilustrativo y no limitativo, se ha repre seillado lo siguiente:
-
La figura 1 muestra una vIste en alzado parcialmente seccionado de la 1loIrile.
-
La figura 2 muestra un detalle seccionado del pistón alojado en el ciHndro y la cámara posterior formada tras el émbolo de dicho pistón.
-
La figura 3 muestra una viste en alzado de la placa
distribuidora de ftuid
o con l as s alidas y e ntrad as de f tÚid o a impulsar.
-
La figura 4 muestra una vis1a en alzado de la placa
distribuidora adicional de fluido residual a presión, con las etibad ... y salidas
de ftuido residual con distintas configuraciones.
R••lluclón pNfe..nte de la Invención
Como se puede observar en las figuras ,ele.enciadas, la bomba de la invención comprende una carcasa (1) en que se encuentran alojado un tan"l:lor (2) que es accionado de fonna giratoria por un eje motriz (21) Y que dispone de un grupo de cilindros (3) axiales, en dispoeici6n cin:t-'ar en tomo al eje geolilébico del mencionado tambor (2). En el interior de la carcasa se encuentra un plato inclinado (4) enfrentado con un primer extremo del tan"l:lor
(2)
de cilindros (3) Y dispuesto en una posición oblicua respecto a la dirección axial del eje motriz (21). La bomba co~rende una pluralidad de pistones (5) alojados en los respectivos ciHndros (3) con posibilidad de desplazamiento en direcci6n axial. Cada uno de los pistones (5) está conformado por un émloIo
(51)
anterior, un ~éstago (52) iiiteiliiadio en disposición axila y un pie (53)
posterior de deslizamiento sobre el plato inclinado (4). El giro del tambor (2) Y el deslizamiento de los pies (53) por el plato inclinado (4) prowcan un movimiento de ~ance y , .. Iuxeso de los pistones (5) en el seno de los cilindros (3). Cada ciWndro (3) pre seilla en su parte posterior una pared de cierre, con un pasaje eslaneo (22) dispuesto axialmellba, y donde está inlroducido desplazable el ~áslago (52), definiéndose una cámara posterior
(23) Iras el émbolo (51) de dicho pistón (5), tal como se nspresenta en la figura 2.
El lan"l:lor (2) presenta una placa distribuidora de fluido (6) principal, fija, ellhe¡,lada y paralela a un extremo del tambor (2). La placa distribuidora (6) dispone de una entrada (61) del ftuido a impulsar y de una saNda (62) de fluido a presión, desfasadas angulamiBllba, tal como se puede obseIvar en la figura 3 y situadas en la trayectoria de giro de los cilindros (3) dellan"l:lor (2). En esIa caso la ellbada (61) y la salida (62) presentan una configuración arcoidal.
A su vez, en el primer extremo dellambor (2) se encuentra una placa disbibuidora adicional (7), colocada de fonna fija, ell"entada y paralela al primer extremo del tambor (2). Esta placa dislribuidora adicional (7) pi ea&nta una entrada (71) de fluido residual a presión y una salida (72) de fluido residual a presión hacia, y desde las cámaras posteriores (23) a través de unos conductos (24) oorrespondientes de cada cámara posterior (23). Esta entrada (71) y la salida (72) se comunican al exterior por unas bocas (13 y 14) de la carcasa (1). En la figura 4 se observa una realización, en la que la salida
(72) está conformada por un alineamiento de orificios circufares en arco.
Durante el giro del tambor (2) estos conductos (24) se ven &tlfietltados ron la entrada (71) Y la salida (72) de la placa distribuidora adicional (7) para que se produzca una entrada de fluido residual a presión por ejemplo de rechazo de una membrana (M) de ósl1lO6is inversa, alimentada por la propia bomba, asl mosbado en la figura 1.
La entrada (61) se encuentra conectada por el interior de la carcasa (1) ron una boca de entrada (11) definida en uno de los &Xbe{JIos de dicha carcasa (1) y a través de la cual acalde a la bomba el fluido a impulsar, por ejemplo ague marina en la figura 1.
La salida (62) en la placa distribuidora de fluido (6) se encuentra oonectada a una boca de salida (12) definida en la carcasa (1), ya través de la cual la bomba suninistra el fluido a presión hacia una méquina o aplicación, en este caso la membrana (M) de ósmosis in\/8fS8 anterionnente citada.
Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la invención, asl como un ejemplo de realización preferente, se hace constar a los efectos oportunos que los male;iales, forma, lamano y disposición de los elementos descritos podrén ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las caracterlsticas esenciales de la invención que se reivindican a continuación.

Claims (3)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Bomba de pistones axiales con aprovechamiento energético; del tipo de las que comprenden una carcasa (1) en la que se encuentran alojados: -un tambor (2) de cilindros (3) que as accionado de forma giratoria por un eje mob iz (21) Y que dispone de un grupo de cilindros (3) axiales, en disposición circular en tomo al eje geoniébloo del mencionado tambor (2), -un plato indinado (4) enfrentado con un primer extremo del tambor (2) de cilindros (3) y dispuesto en una posición oblicua respecID a la dirección axial del eje motriz (21); -una pluralidad de pistones (5) alojados en los respectivos cilindros (3) del tambor (2) con posibilidad de despJazamiento en dirección axial y provistos en uno de sus eldlehlos de un pie (53) o apoyo para su deslizamiento sobre el plato inclinado (4) Y -una placa distribuidora de fluido (6), fija, eilh8i.lada y paralela a un exbe ....o del tambor (2) de cilindros (3); disponiendo dicha placa distribuidora de fluido (6) de una entrada (61) del fluido a irnpulaar y de una salida (62) de fluido a preeión, desfasadas angularlilelite y situadas en la trayectoria de giro de los cilindros (3) del tambor (2): Cllraclleriucbi porque: -los pistOlias (5) están conformados respectivamelite en un émbolo (51) anterior, conectado por un VlIstago (52) ilite"..edio, de conexión con el pie
    (53) o apoyo de deslizamiento posterior, conformándose unas cémeras posteriores (23) en los citados cilindros (3); -los cilindros (3) preBBlilan en su extremo posterior una pared por la que están dispuestos pasantes de forma estanca los vástagos (52) de los pistones (5), definiéndose las citadas cémaras posteriores (23), las cuales están COIrunicadas con unas entradas y salidas auxiliares (71, 72) del fluido residual de preeión, y; -la salida auxiliar (72) de fluido residual, está desfasada angularmante respecID a la entrada auxiliar (71), situadas ambas en una zona determinada de la trayectOlia de giro de las COIrunicaciones de las cémaras posteriores (23), provocando la presión de este fluido residual introducido por la el .bada auxiliar (71) el empuje parciat de los pistones (5) al impulsar el fluido principal.
  2. 2.-Bomba, seg~n la reivindicación 1, caracterizad. porque las anlladas y salidas auxiliares (71, 72) de ftuido residual a las cémaras posteriores (23) están definidas en una placa dislribuidora adicional (7), la
    5 cual está colocada en el extremo opuesto del tambor (2) a la placa distribuidora da ftuido (6) principal.
  3. 3.-Bomba, seg~n cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracteriza. porque las eilbad... y salidas auxiliares (71, 72) de ftuido 10 residual a las cémaras posteriores (23) da los cilindros (3) están realizadas en la placa distribuidora de ftuido (6) principal.
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