ES2782383T3 - Cárter de motor para bombas, en particular bombas centrífugas y bombas centrífugas periféricas - Google Patents

Cárter de motor para bombas, en particular bombas centrífugas y bombas centrífugas periféricas Download PDF

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Abstract

Bomba centrífuga (11, 111), que comprende un cárter de motor (10, 110), que contiene un motor (12,112) asociado a una parte hidráulica (13,113), provisto por lo menos de un rodete (14), por medio de un árbol de transmisión de rotación (15,115), y estando dicho cárter de motor (10, 110) provisto de por lo menos una superficie (17, 117) que es golpeada por un líquido de bombeo que llega de dicha parte hidráulica (13, 113), estando la bomba caracterizada por que dicho cárter de motor (10, 110) está realizado en aluminio y dicha superficie (17, 117) golpeada por el líquido de bombeo es proporcionada por deposición de un revestimiento (18, 118) resistente a la oxidación, estando dicha superficie (17, 117) proporcionada por deposición de dicho revestimiento (18, 118) resistente a la oxidación dispuesta sobre el lado hidráulico, en la interfaz (19, 119) entre dicha parte hidráulica (13, 113) y dicho motor (12, 112), siendo dicho revestimiento (18, 118) proporcionado por: un revestimiento de politetrafluoroetileno (PTFE); depósito de un material cerámico; o sobremoldeo de un material plástico.

Description

DESCRIPCIÓN
Cárter de motor para bombas, en particular bombas centrífugas y bombas centrífugas periféricas
La presente invención se refiere a un cárter de motor para bombas, en particular a bombas centrífugas y bombas centrífugas periféricas.
Actualmente, se conocen unas bombas centrífugas que están compuestas sustancialmente de un cuerpo hueco provisto de unos conductos de entrada y de descarga, que contienen uno o más rodetes intercalados con unos difusores y enchavetados en el eje de un motor eléctrico encerrado dentro de un cárter de motor que lo aísla del líquido de bombeo.
Estas bombas, normalmente, también están provistas de un dispositivo electrónico que comprende un inversor y un sistema electrónico de accionamiento y control de funcionamiento, típicamente encerrado en un cuerpo de tipo caja asociado al lado externo del cárter de motor.
Como es sabido, con el fin de asegurar el correcto funcionamiento y conservación de las mejores condiciones de uso de la bomba, dicha bomba debe estar provista de un sistema de refrigeración de motor, para asegurar la estabilidad de la temperatura limitando su aumento más allá de los límites previstos.
También se debe proporcionar un control de temperatura para el sistema electrónico y el inversor.
Actualmente, está extendido el uso de sistemas de refrigeración por aire y sistemas de refrigeración por líquido para mantener la temperatura del motor dentro de los límites del diseño.
En el primer caso, la refrigeración se debe a la ventilación forzada por aire mediante un ventilador de refrigeración instalado en el cárter de motor.
En el segundo caso, el cárter de motor es golpeado por lo menos por una fracción del líquido movido por la parte hidráulica, que después asciende hacia el conducto de descarga.
El dispositivo electrónico también se refrigera mediante un ventilador de refrigeración adaptado o por medio del mismo líquido que golpea el cárter de motor con el que está asociado el dispositivo.
La refrigeración por líquido es preferible, en particular, para las bombas de superficie, en donde es más necesario reducir el ruido de los dispositivos de bombeo mediante la eliminación del ventilador de refrigeración externo. Sin embargo, este sistema no carece de inconvenientes, siendo el primero la necesidad de fabricar el cárter de motor de acero inoxidable, con el fin de protegerlo de la oxidación causada por el paso del líquido, típicamente, agua.
Aunque los materiales metálicos en general son muy aptos para conducir calor, el acero inoxidable no proporciona un resultado óptimo en la refrigeración de motores.
Además, su uso requiere métodos de producción onerosos como, por ejemplo, la fundición a la arena y contribuye significativamente al peso de la bomba.
La provisión de cárteres de motor realizados en acero inoxidable por presión en frío, estirado de láminas metálicas o deformación por calandrado está más extendida.
Sin embargo, incluso estos últimos métodos de producción adolecen de inconvenientes, siendo el primero de ellos el control de las tolerancias geométricas y dimensionales del producto.
Además, existe también la desventaja, como en el caso del proceso de fundición, de los altos costes de producción. En el documento GB1434226, se divulga una unidad de bomba de flujo axial provista de un paso anular de flujo líquido formado entre un alojamiento exterior tubular y una carcasa interior plástica de dos partes con un motor de inducción eléctrico diseñado para funcionar con corrientes multifásicas de CA de 25 voltios o menos y una frecuencia superior a 50 hercios, por ejemplo 75-400 hercios. El motor está provisto de un rotor en jaula montado en dos cojinetes de carbono y la carcasa está ubicada coaxialmente en el alojamiento por unos conjuntos de palas guía que eliminan el remolino de líquido en el paso de flujo. La corriente es suministrada a las bobinas de inducción mediante unos conductores en un elemento aislante. Las palas con forma de hidroala del rodete de flujo axial de la bomba presentan un ángulo de 95' en la punta y 1038' en la base. El motor eléctrico y el rodete de bomba están montados en una camisa que está soportada por un material elástico dentro de un elemento de alojamiento principal, de modo que la disposición reduce la transmisión de vibraciones a un sistema de calefacción central en el que funciona la unidad de bomba. El material plástico para el alojamiento, la carcasa o el rodete puede ser polióxido de fenileno reforzado con vidrio.
En el documento EP1635064, se divulga un conjunto de bomba que incluye un motor eléctrico, un elemento de bombeo montado en una cámara de bomba, estando el motor conectado al elemento de bombeo de manera que el accionamiento del motor provoca el movimiento del elemento de bombeo que, a su vez, provoca el bombeo del fluido en la cámara de bomba, y un controlador de motor que incluye al menos un componente eléctrico o electrónico y que controla el funcionamiento del motor, en el que al menos un componente eléctrico o electrónico del controlador de motor está montado en o dentro de una pared de la cámara de bomba.
En el documento US20040022647, se divulga una bomba centrífuga que comprende una carcasa provista de un motor y un rodete montado en un extremo del árbol del motor colocado dentro de la carcasa. Las mitades del cárter de motor están fabricadas a partir de un material resistente a la herrumbre, como diferentes grados de acero inoxidable, incluido el 304 SS.
El objetivo de la presente invención es proporcionar un cárter de motor para una bomba centrífuga que sea capaz de asegurar el nivel correcto de refrigeración del motor sin el ventilador de refrigeración y que pueda fabricarse con unos costos bajos.
Dentro de este objetivo, un objeto de la invención es concebir un cárter de motor que sea más ligero que los tipos conocidos, lo que asegura que toda la bomba centrífuga sea más ligera en general.
Otro objetivo de la invención es concebir un cárter de motor al tiempo que se asegura un buen control de las tolerancias geométricas y dimensionales del producto acabado.
De conformidad con la invención, se proporciona una bomba centrífuga con un cárter de motor como la definida en las reivindicaciones adjuntas.
Otras características y ventajas de la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción de dos formas de realización preferidas, aunque no exclusivas, del cárter de motor según la invención, ilustrado a título de ejemplo no limitativo en los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una vista en sección del cárter de motor según la invención, en una primera forma de realización del mismo, instalado en una bomba centrífuga.
La figura 2 es una vista en sección del cárter de motor según la invención, en una segunda forma de realización del mismo, instalado en una bomba centrífuga mostrada esquemáticamente en la presente memoria.
La figura 3 es una vista en perspectiva del cárter de motor según la invención, de nuevo en su segunda forma de realización.
Haciendo referencia a la figura 1, el cárter de motor según la invención, en su primera forma de realización, está indicado en general por la referencia numérica 10.
El cárter pertenece a una bomba centrífuga 11, cuyas partes restantes se muestran con líneas intermitentes. El cárter de motor 10 contiene un motor 12 asociado a la parte hidráulica 13, provisto de un rodete 14, por medio de un árbol 15 de transmisión de rotación. En el caso mostrado, se prevé un solo rodete 14; sin embargo, se pueden prever múltiples rodetes intercalados con difusores y enchavetados al mismo árbol de transmisión.
En el lado externo del cárter de motor 10, está previsto un dispositivo electrónico 16, encerrado en un cuerpo de tipo caja, que comprende un inversor y un sistema electrónico de control.
En otros casos, el dispositivo electrónico 16 puede ser sustituido convenientemente por una conexión eléctrica. El cárter de motor 10 puede proporcionarse mediante aluminio moldeado por inyección o a presión. Está realizado preferentemente en aluminio moldeado a presión y presenta una superficie 17, que es golpeada por el líquido de bombeo que llega de la parte hidráulica 13, que está provista ventajosamente de un revestimiento resistente a la oxidación 18.
El revestimiento 18 puede obtenerse preferentemente por deposición de un material resistente a la oxidación — por ejemplo, un revestimiento de teflón—, por deposición de un material cerámico o por sobremoldeo de un material plástico. El material plástico consiste preferentemente en goma elastomérica con una alta conductividad térmica, sujeto al cárter de motor 10 por vulcanización en caliente.
En particular, como se muestra claramente en los dibujos adjuntos, la superficie 17 está dispuesta en la interfaz 19 entre la parte hidráulica 13 y el motor 12, en el lado hidráulico y sustancialmente en la cabeza del motor 12.
El cárter de motor 10 está también provisto de una tapa 20 que lo cierra del lado opuesto al lado hidráulico 13. En su segunda forma de realización, el cárter de motor según la invención está indicado en general con la referencia numérica 110 y se muestra en la figura 2 y la figura 3. De acuerdo con la primera de estas figuras, está instalada en una bomba centrífuga 111, que se muestra esquemáticamente en el presente documento.
Como en la forma de realización anterior, el cárter de motor 110 contiene un motor 112 asociado a la parte hidráulica 113, que puede estar provisto de uno o más rodetes 14, como se ha ilustrado y descrito en relación con la forma de realización anterior. La asociación se produce por medio de un árbol de transmisión de rotación 115.
En el lado externo del cárter de motor 110, la bomba centrífuga 111 está provista de un dispositivo electrónico 116, encerrado en un cuerpo de tipo caja, que comprende un inversor y un sistema electrónico de control.
En otros casos, el dispositivo electrónico 116 puede ser sustituido convenientemente por una conexión eléctrica. También en esta forma de realización, el cárter de motor 110 está cerrado en el lado opuesto al lado hidráulico con una tapa 120.
El cárter de motor 110 está provisto, en este caso, de un compartimiento 121 que está definido alrededor del motor 112 y cuya superficie 117, golpeada por el líquido de bombeo, está provista ventajosamente de un revestimiento resistente a la oxidación 118.
Al igual que en la forma de realización descrita anteriormente, el cárter de motor 110 puede obtenerse mediante aluminio moldeado por inyección o a presión. Preferentemente, está realizado en aluminio moldeado a presión y el revestimiento 118 puede obtenerse por deposición de un material resistente a la oxidación — por ejemplo, un revestimiento de teflón— , por deposición de un material cerámico o por sobremoldeo de un material plástico. El material plástico es preferentemente goma elastomérica con una alta conductividad térmica, sujeto al cárter de motor 110 mediante vulcanización en caliente.
El compartimiento 121 está abierto por el lado hidráulico, es decir, en la parte de asociación con la parte hidráulica 113, y se extiende también alrededor del motor 112 sustancialmente con unos interespacios 122, mostrados más claramente en la figura 3.
Los interespacios 122 están dispuestos un al lado del otro y separados por unas separaciones 123 que se extienden radialmente desde la pared interna 124 del cárter de motor 110, que rodea el motor 113, hasta la pared externa 125.
El revestimiento 118 cubre la interfaz 119 entre la parte hidráulica 113 y el motor 112 y cubre los interespacios 122, incluidas las separaciones 123.
El funcionamiento del cárter de motor, según la invención, es claro a partir de lo que se ha descrito e ilustrado y, en particular, es evidente que el líquido de bombeo es capaz de transportar el calor generado por el motor hacia el exterior, a través de la interfaz 19 con la parte hidráulica 13 o a través de tanto la interfaz 119 como del compartimiento 121, convenientemente provisto de unas separaciones 123, que además de conectar estructuralmente la pared interna 124 a la pared externa 125, crean unos puentes térmicos entre las dos.
El revestimiento 18 o 118 permite proporcionar unos cárteres de motor de aluminio sin que dicho aluminio se oxide por el flujo de agua.
Cabe señalar también que el uso del aluminio para proporcionar la cubierta de motor 10 y 110 permite primeramente mejorar la conducción de calor hacia el exterior con respecto al acero inoxidable, debido a la mayor conductividad térmica de dicho material, y también reducir el peso total de la bomba 11 o 111.
En ambas formas de realización, el calor generado tanto por el motor 12 o 112 como por el dispositivo electrónico 16 o 116 es disipado fácilmente por el cárter de motor 11 y 111, no solo por medio del flujo del líquido, sino también por el uso del aluminio y opcionalmente el revestimiento 18 o 118, si está realizado en caucho con alta conductividad térmica.
Además, el proceso de fundición a presión permite obtener el cárter de motor con bajos costos y también realizar operaciones de acabado para obtener mejores tolerancias dimensionales y geométricas que las que se pueden obtener con los procesos más extendidos de estirado y calandrado de láminas metálicas.
En la práctica, se ha constatado que la invención alcanza el objetivo y los objetos previstos, al proporcionar un cárter de motor capaz de mejorar la transmisión del calor generado por el motor hacia el exterior de la bomba centrífuga, con unos costes de producción reducidos.
La invención concebida de este modo es susceptible de numerosas modificaciones y variaciones, todas ellas comprendidas en el alcance de las reivindicaciones anexas; todos los detalles además pueden ser sustituidos por otros elementos técnicamente equivalentes.
En la práctica, los materiales utilizados, siempre que sean compatibles con el uso específico, así como las formas y dimensiones contingentes, pueden ser cualesquiera acordes a los requisitos y el estado de la técnica.
Cuando las características técnicas mencionadas en cualquier reivindicación vayan seguidas de referencias, estas referencias han sido incluidas con el único propósito de mejorar la inteligibilidad de las reivindicaciones y, por consiguiente, estas referencias no tienen ningún efecto limitativo en la interpretación de cada elemento identificado a título de ejemplo por estas referencias.

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Bomba centrífuga (11, 111), que comprende un cárter de motor (10, 110), que contiene un motor (12,112) asociado a una parte hidráulica (13,113), provisto por lo menos de un rodete (14), por medio de un árbol de transmisión de rotación (15,115), y estando dicho cárter de motor (10, 110) provisto de por lo menos una superficie (17, 117) que es golpeada por un líquido de bombeo que llega de dicha parte hidráulica (13, 113), estando la bomba caracterizada por que dicho cárter de motor (10, 110) está realizado en aluminio y dicha superficie (17, 117) golpeada por el líquido de bombeo es proporcionada por deposición de un revestimiento (18, 118) resistente a la oxidación, estando dicha superficie (17, 117) proporcionada por deposición de dicho revestimiento (18, 118) resistente a la oxidación dispuesta sobre el lado hidráulico, en la interfaz (19, 119) entre dicha parte hidráulica (13, 113) y dicho motor (12, 112), siendo dicho revestimiento (18, 118) proporcionado por:
un revestimiento de politetrafluoroetileno (PTFE);
depósito de un material cerámico; o
sobremoldeo de un material plástico.
2. Bomba centrífuga según la reivindicación 1, caracterizada por que dicho cárter de motor (10, 110) está realizado en aluminio moldeado a presión.
3. Bomba centrífuga según la reivindicación 1, caracterizada por que dicha superficie (117) pertenece asimismo a por lo menos un compartimiento (121) definido alrededor de dicho motor (112).
4. Bomba centrífuga según la reivindicación 3, caracterizada por que dicho compartimiento (121) está definido alrededor de dicho motor (112) con unos interespacios (122) dispuestos uno al lado del otro y separados por unas separaciones (123) que se extienden radialmente desde una pared interna (124) de dicho cárter de motor (110), que rodea dicho motor (113), hasta una pared externa (125).
5. Bomba centrífuga según la reivindicación 1, caracterizada por que dicho material plástico consiste en goma elastomérica.
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