ES2870801T3 - Bomba eléctrica - Google Patents

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ES2870801T3 ES16151193T ES16151193T ES2870801T3 ES 2870801 T3 ES2870801 T3 ES 2870801T3 ES 16151193 T ES16151193 T ES 16151193T ES 16151193 T ES16151193 T ES 16151193T ES 2870801 T3 ES2870801 T3 ES 2870801T3
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Abstract

Bomba eléctrica que comprende un cuerpo de bomba (2) y un cuerpo motor (3), comprendiendo dicho cuerpo motor (3) una tapa (4) mediante la que se acopla al cuerpo de bomba (2), un elemento impulsor (5) giratorio dispuesto a un lado de dicha tapa (4), y un motor eléctrico (20) dispuesto al otro lado de la tapa (4) que comprende un estator (6), al menos una bobina (6a) y un rotor (7), comprendiendo dicho rotor (7) un eje (7a) que coopera con el elemento impulsor (5), la bomba eléctrica comprendiendo también una cubierta (8) unida a la tapa (4) de manera que en su interior se forma una cámara estanca (9), disponiéndose el estator (6) y la bobina (6a) en el interior de dicha cámara estanca (9), y estando dicha cámara estanca (9) rellena de un material conductor térmico, caracterizada porque el material conductor térmico es un aceite, estando dicho material conductor térmico en contacto con la bobina del estator (6a), llenándose la cámara estanca (9) con el aceite proporcionando una cámara (9) sin oxígeno.

Description

DESCRIPCIÓN
Bomba eléctrica
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se relaciona con bombas eléctricas, y más concretamente con bombas que comprenden un motor con al menos una bobina.
ESTADO ANTERIOR DE LA TÉCNICA
Es conocido utilizar bombas eléctricas para impulsar un fluido, normalmente agua. Este tipo de bombas se utiliza por ejemplo en lavadoras o lavavajillas para evacuar, al final de un ciclo de lavado, el agua contenida en el tambor o cuba de lavado hacia el exterior o hacia un conducto de recirculación que vuelve a introducir dicha agua para que vuelva a ser tratada. En este tipo de bombas existen claramente dos partes funcionales, la primera se refiere a la parte donde se prepara el fluido para que este pueda ser expulsado a través de un elemento expulsor o rodete, y la segunda se refiere a la parte donde se propicia que dicho elemento gire para poder impulsar dicho fluido.
En este tipo de bombas normalmente se utilizan motores síncronos, preferiblemente sin escobillas, aunque también se pueden utilizar motores asíncronos. El motor síncrono es un tipo de motor de corriente alterna en el que la rotación del eje del rotor que mueve el rodete está sincronizada con la frecuencia de la corriente de alimentación. El campo magnético necesario para hacer girar el eje del rotor es generado al hacer circular una corriente eléctrica a través de una bobina dispuesta alrededor del estator.
Así, ES1101080 U divulga una bomba de desagüe que comprende un cuerpo de bomba, relacionado con la parte hidráulica, y un cuerpo motor, relacionado con la parte motorizada de la bomba. El cuerpo motor comprende una tapa que se acopla al cuerpo de bomba para cerrar la bomba por un extremo, un rodete dispuesto a un lado de la tapa y un motor síncrono dispuesto al otro lado de la tapa. El motor síncrono comprende un estator con un bobinado y un rotor con un eje que se acopla al rodete.
EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN
El objeto de la invención es el de proporcionar una bomba eléctrica, tal y como se define en las reivindicaciones.
La bomba eléctrica de la invención comprende un cuerpo de bomba y un cuerpo motor. El cuerpo motor comprende una tapa mediante la cual se acopla al cuerpo de bomba, un elemento impulsor giratorio, tal que un rodete, y un motor eléctrico, preferentemente síncrono. El elemento impulsor se dispone a un lado de la tapa mientras que el motor se dispone al otro lado. El motor eléctrico comprende un estator, al menos una bobina y un rotor que comprende un eje que coopera con el elemento impulsor.
La bomba también comprende una cubierta unida a la tapa de manera que en su interior se forma una cámara estanca. El estator y la(s) bobina(s) se disponen en el interior de la cámara estanca y dicha cámara está rellena de un material conductor térmico.
Con la bomba de la invención se mejora la disipación térmica de las pérdidas de calor del motor eléctrico de manera que se mejora el rendimiento del propio motor, ya que se optimiza la reducción de la temperatura del bobinado así como de otras partes del motor, lo cual hace posible reducir el dimensionamiento del motor eléctrico pudiéndose producir un ahorro en el coste de los materiales.
El ruido generado por el motor eléctrico también se reduce ventajosamente como resultado de la amortiguación de las vibraciones por el material conductor.
Estas y otras ventajas y características de la invención se harán evidentes a la vista de las figuras y de la descripción detallada de la invención.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de una primera realización de la bomba eléctrica según la invención, con el cuerpo de bomba y el cuerpo motor desacoplados.
La figura 2 muestra una vista en perspectiva del cuerpo motor de la bomba de la figura 1.
La figura 3 muestra una vista en perspectiva de la tapa del cuerpo motor de la figura 2.
La figura 4 es una vista en corte del cuerpo motor de la figura 2.
La figura 5 es un detalle del cuerpo motor de la figura 2.
La figura 6A es una vista en corte de un cuerpo motor de la bomba eléctrica según la invención que comprende una realización del casquillo.
La figura 6B es otra vista en corte de un cuerpo motor de la bomba eléctrica según la invención que comprende otra realización del casquillo.
La figura 7 muestra una vista en perspectiva de una segunda realización del cuerpo motor.
EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La bomba eléctrica 1 según la invención comprende un cuerpo de bomba 2, que está relacionado con la parte hidráulica de la bomba 1, y un cuerpo motor 3, que está relacionado con la parte motorizada de la bomba 1. El cuerpo motor 2 comprende una tapa 4 mediante la cual se acopla a un extremo del cuerpo de bomba 2, posibilitando el cierre del mismo por dicho extremo. El otro extremo del cuerpo de bomba 2 es cerrado con un filtro 2a que se dispone en el interior del cuerpo de bomba 2, tal y como se observa en la figura 1. La bomba 1 también comprende un elemento impulsor 5 giratorio, tal que un rodete, y un motor eléctrico, preferentemente síncrono. El elemento impulsor 5 se dispone a un lado de la tapa 4 mientras que el motor eléctrico se dispone al otro lado, tal y como se muestra en las figuras 1 y 2. El motor de la invención, de definición monofásica o polifásica, comprende al menos un conjunto formado por un estator 6 y al menos una bobina 6a, y un rotor 7 que comprende un eje 7a que coopera con el elemento impulsor 5.
La bomba 1 también comprende una cubierta 8 unida de manera estanca a la tapa 4 de manera que en su interior se forma una cámara estanca 9. El estator 6 y la bobina 6a se disponen en el interior de la cámara estanca 9 y dicha cámara 9 está rellena de un material conductor térmico, de manera que el calor generado en dicho motor, normalmente generado por el paso de una corriente eléctrica, es evacuado rápidamente al ser transferido principalmente por conducción a otro punto, normalmente a la atmósfera, evitando de este modo que el motor se caliente en exceso. Esto permite que la bobina 6a del motor pueda trabajar en un rango de temperaturas menor asegurando con creces que se cumple la normativa de seguridad correspondiente.
Además, según la presente invención, el material conductor térmico es un aceite, estando dicho material conductor térmico en contacto con la bobina del estator, llenándose la cámara estanca con el aceite proporcionando una cámara sin oxígeno. Pero por otro lado, si se desea trabajar en el mismo rango de temperaturas la bomba 1 según la invención permite reducir el volumen del conductor de la bobina 6a, es decir menos material en la bobina 6a, siendo también posible reducir el material del estator 6 (por ejemplo diseñando un estator 6 de menor espesor, etc.), de manera que se puede conseguir un ahorro importante en el coste de materiales y una reducción en peso.
La corriente que circula por la bobina 6a es inversamente proporcional a la impedancia que opone la propia bobina 6a, es decir, el hilo de la bobina 6a, cuanta más longitud de bobinado más se opone al paso de la corriente eléctrica por lo que la intensidad de la corriente es menor. Análogamente, cuanta menos longitud de bobinado menos se opone al paso de la corriente eléctrica por lo que la intensidad de la corriente es mayor, pero como la bomba 1 de la invención disipa las pérdidas de calor de manera eficiente y rápida, se evita que el motor se caliente en exceso, permitiendo que la bobina 6a pueda seguir trabajando en el mismo rango de temperaturas.
La bomba 1 según la invención comprende una única bobina 6a. Opcionalmente, la bomba 1 también puede comprender varias bobinas.
El motor eléctrico 20 de la invención también opera más silenciosamente como resultado del material conductor que amortigua las vibraciones generadas dentro del motor 20.
El material conductor térmico que se dispone en la cámara estanca 9 puede ser un fluido, preferentemente líquido, un gel o un sólido. De entre los fluidos utilizados no se aconseja el uso del aire, ya que la transferencia de calor por convección que proporciona el aire es muy lenta.
En la realización preferente de la invención el material conductor térmico es un aceite que proporciona un enfriamiento (por convección y conducción) más rápido que el enfriamiento producido exclusivamente por convección.
Según la invención, la bobina 6a está dispuesta en el interior de la cámara estanca 9 que está rellena de aceite, lo cual proporciona una cámara 9 sin oxígeno. Como no hay oxígeno, se evita la corrosión galvánica del cable de la bobina del estator 6a, así como la corrosión de cualquier componente dispuesto dentro de la cámara estanca 9. De hecho, en el hipotético caso de que el motor 20 se sobrecalentara, se evitaría la propagación de una posible llama por la ausencia de oxígeno.
Así mismo, en la realización preferente de la invención, dicho material conductor térmico es un material dieléctrico lo cual evita que se tengan que aislar elementos tales como la bobina 6a, el estator 6, etc.
En la realización preferente, la bomba 1 de la invención comprende además un protector térmico 17, por ejemplo un interruptor bimetálico, conectado en serie con la bobina 6a y la fuente de energía del motor eléctrico 20 de manera conocida. Dicho protector térmico 17 está configurado para interrumpir la corriente que circula por la bobina 6a en caso de sobrecalentamiento.
En la realización preferente, el protector térmico 17 está dispuesto en el interior de la cámara estanca 9 como puede verse en la figura 4, y por lo tanto está en contacto con el material conductor térmico. Ventajosamente, el protector térmico 17, dado que está en contacto con el material conductor térmico, es más sensible a las variaciones de temperatura de la bobina 6a y, por lo tanto, puede reaccionar más rápidamente para cortar la energía del motor 20 en caso de sobrecalentamiento.
Para garantizar el cierre hermético entre la tapa 4 y la cubierta 8, la tapa 4 comprende un perfil de cierre 4a, como el mostrado en la figura 3, que sobresale axialmente del lado donde se dispone el motor eléctrico, y la cubierta 8 comprende en el contorno del extremo libre un perfil de encaje 8a que coopera con el perfil de cierre 4a de la tapa 4, tal y como se muestra en el detalle de la figura 5.
En esta realización de la invención, dicho perfil de encaje 8a comprende una forma en U, de manera que el perfil de cierre 4a de la tapa 4 se introduce, encajándose por forma, quedándose de este modo alojado en su interior. Sin embargo, para asegurar la estanqueidad en toda la junta de unión una vez de haberse fijado el perfil de cierre 4a en el perfil de encaje 8a, en esta primera realización, se lleva a cabo una operación de sellado, como por ejemplo mediante láser, soldadura, ultrasonidos, planchado caliente, colado, siliconado, etc. De este modo, se asegura una unión estanca sin necesidad de utilizar juntas elásticas.
Opcionalmente, en una variante de esta realización no mostrada en los dibujos, entre el perfil de cierre 4a de la tapa 4 y el perfil de encaje 8a de la cubierta 8 se dispone una junta elástica que asegura la unión estanca entre dicho perfil de cierre 4a y dicho perfil de encaje 8a. De este modo, se evita el proceso de sellado descrito en el párrafo anterior.
Como es sabido, el motor eléctrico comprende unos terminales 12 que posibilitan la conexión de dicho motor a una fuente de alimentación externa. En la realización preferente, los terminales 12 de la bomba 1 de la invención están dispuestos al menos parcialmente dentro de la cámara estanca 9, preferentemente al menos la parte que está conectada con la bobina 6a y por lo tanto están en contacto con el material conductor térmico. De esta manera, en el caso de un cortocircuito en el que se pueda generar un sobrecalentamiento local cerca del área de conexión de los terminales 12 y la bobina 6a, el material conductor disipa más fácilmente el calor, reduciendo la probabilidad de deformación plástica de los componentes plásticos circundantes y la generación de llamas.
La tapa 4 comprende, preferentemente en la parte inferior delantera o posterior, una abertura 11 que permite el paso de dichos terminales 12. En esta realización de la invención sin embargo, es necesario sellar también dicha abertura 11 para conseguir que la cámara 9 sea realmente estanca.
Para ello, la bomba 1 de la primera realización de la invención comprende un casquillo 13 que se dispone de manera hermética en dicha abertura 11, tal y como se muestra en la figura 4. En la realización preferente, dicho casquillo 13 es de plástico, preferentemente rígido, que se fija a la tapa 4 realizando una operación de sellado posterior alrededor de la periferia de la abertura 11, tal y como se puede observar con más detalle en la figura 6A, por ejemplo mediante soldadura o encolado.
Para sellar los terminales 12, después de sellar el casquillo 13 y la abertura 11 de la tapa 4 de manera estanca, se montan los terminales 12 y luego se aplica una resina sobre el casquillo 13 y los terminales 12, de modo que se forma un sellado elástico 16 y, por lo tanto, los terminales 12 quedan sellados de manera estanca.
Alternativamente, en otra realización de la invención en la que no es necesaria una operación de sellado posterior, el casquillo 13, que también está dispuesto en dicha abertura 11 de manera estanca, comprende una pieza elástica, denominada casquillo de sellado 13', que se dispone en el extremo del casquillo 13 que queda dispuesto cerca del motor eléctrico 20, tal y como se muestra en el detalle de la figura 6B. Dicho casquillo de sellado 13' comprende una zona elástica que coopera con la abertura 11. En esta realización de la invención, dicha zona elástica está en contacto con la cara interna de la abertura 11, tal y como se aprecia en la figura 6B. Para asegurar el cierre hermético con la abertura 11 de la tapa 4, la zona elástica que coopera con el borde de la abertura 11 del casquillo 13 comprende cerca del extremo un perfil elástico 15 de mayor sección en toda la zona de contacto con la abertura 11. Cuando el casquillo 13 se introduce en la abertura 11, el perfil elástico 15 se deforma y ejerce una presión contra la cara interna de la abertura 11. Por tema de claridad, el perfil elástico 15 se ha representado dispuesto en la abertura 11 de la tapa 4 pero sin deformar para que se aprecie mejor la forma inicial de dicho perfil elástico 15. Opcionalmente, también se puede disponer una junta elástica entre el casquillo 13 y la abertura 11.
El casquillo de sellado 13' de esta realización alternativa también comprende una zona estrangulada y elástica 14 por cada terminal 12, representada en la figura 6B, que coopera con el terminal 12 correspondiente de manera que los terminales 12 pasen por ahí. El lado 21 por donde ha de ser introducido el terminal 12 correspondiente es el más ancho, para facilitar el guiado del terminal 12. El lado opuesto, es decir el lado por donde sale el terminal 12, está dimensionado para que pueda cerrarse alrededor de los correspondientes terminales 12. En el ejemplo no limitativo de la invención, dicho lado opuesto llega a juntarse formándose una membrana 22 delgada que se rompe cuando se introduce el terminal 12 correspondiente, de modo que cuando se introduce el terminal 12 la zona más estrecha de dicha zona estrangulada 14 hace contacto con dicho terminal 12, ejerciendo también presión contra el terminal 12.
En cualquiera de las realizaciones, el casquillo 13 es intercambiable por lo tanto, se puede adaptar a distintos tipos y posiciones de los terminales 12, permitiendo una mayor versatilidad de la bomba 1, ya que es capaz de adaptarse a distintos tipos de conexionado eléctrico.
En una realización preferente de la invención, la cubierta 8 está formada por una única pieza pero no se descarta que ésta pueda comprender varias piezas que se unen de forma estanca para configurar la cubierta 8, o incluso que comprenda una única pieza pero con diferentes materiales. Esta última variante puede ser útil por ejemplo para obtener una cubierta 8 con diferentes materiales y geometrías que ayuden a dirigir y optimizar la transferencia de calor hacia el exterior.
La cubierta 8 de la bomba 1 de la invención es preferentemente del mismo material que la tapa 4, siendo en el ejemplo no limitativo de la realización de la invención de plástico, preferentemente polipropileno. Tal y como ya se ha comentado en el párrafo anterior, tampoco se descarta que la cubierta 8 pueda comprender más de un material.
En otra realización de la invención en donde únicamente se diferencia de la primera realización en la configuración externa de la cubierta 8, dicha cubierta 8 comprende en su contorno exterior una pluralidad de aletas 10 que sobresalen perpendicularmente, tal y como se muestra en la figura 7, de manera que se aumenta la superficie de contacto, normalmente con la atmósfera. Esta configuración permite acelerar aún más la refrigeración es decir, la transferencia de calor, del motor eléctrico de la bomba 1 de la invención ya que por una parte se evacua rápidamente el calor del motor por conducción gracias al material conductor dispuesto en la cámara estanca 9, y por otra parte se optimiza la evacuación de dicho calor por convección a la atmósfera.
Este tipo de bombas, como el descrito para la invención, son utilizados para mover o impulsar un fluido, preferentemente agua, y son utilizados normalmente en ambientes secos. Una aplicación de este tipo puede ser por ejemplo en bombas de drenaje o bombas de recirculado en aparatos electrodomésticos, tal que una lavadora o un lavavajillas, o en secadoras.
Pero como en la bomba 1 de la invención la cámara 9 donde se aloja el estator 6 y la bobina 6a es estanca se posibilita la utilización de la bomba 1 en otro tipo de ambientes como por ejemplo ambientes con alto nivel de humedad, siendo también posible que la bomba 1 de la invención pueda trabajar de forma sumergida. Por lo tanto, la bomba 1 de la invención también es apta para ser utilizada en peceras, acuarios o dispositivos similares.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Bomba eléctrica que comprende un cuerpo de bomba (2) y un cuerpo motor (3), comprendiendo dicho cuerpo motor (3) una tapa (4) mediante la que se acopla al cuerpo de bomba (2), un elemento impulsor (5) giratorio dispuesto a un lado de dicha tapa (4), y un motor eléctrico (20) dispuesto al otro lado de la tapa (4) que comprende un estator (6), al menos una bobina (6a) y un rotor (7), comprendiendo dicho rotor (7) un eje (7a) que coopera con el elemento impulsor (5), la bomba eléctrica comprendiendo también una cubierta (8) unida a la tapa (4) de manera que en su interior se forma una cámara estanca (9), disponiéndose el estator (6) y la bobina (6a) en el interior de dicha cámara estanca (9), y estando dicha cámara estanca (9) rellena de un material conductor térmico, caracterizada porque el material conductor térmico es un aceite, estando dicho material conductor térmico en contacto con la bobina del estator (6a), llenándose la cámara estanca (9) con el aceite proporcionando una cámara (9) sin oxígeno.
2. Bomba eléctrica según la reivindicación 1, en donde el material conductor térmico es aceite vegetal.
3. Bomba eléctrica según la reivindicación 1 o 2, en donde dicho material es dieléctrico.
4. Bomba eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la tapa (4) comprende un perfil de cierre (4a) que sobresale axialmente del lado donde se dispone el motor eléctrico (20), comprendiendo la cubierta (8) en el contorno del extremo libre un perfil de encaje (8a) que coopera con el perfil de cierre (4a) de la tapa (4).
5. Bomba eléctrica según la reivindicación 4, en donde el perfil de encaje (8a) de la cubierta (8) comprende una forma en U para alojar en su interior el perfil de cierre (4a).
6. Bomba eléctrica según las reivindicaciones 4 o 5, en donde entre el perfil de cierre (4a) de la tapa (4) y el perfil de encaje (8a) de la cubierta (8) se dispone una junta elástica que asegura una unión hermética entre dicho perfil de cierre (4a) y dicho perfil de encaje (8a).
7. Bomba eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la tapa (4) comprende una abertura (11), preferentemente en la parte inferior delantera o posterior, para permitir el paso de los terminales (12) del motor eléctrico (20), alojándose un casquillo (13) de manera hermética en dicha abertura (11), sellando también herméticamente los terminales (12).
8. Bomba eléctrica según la reivindicación 7, en donde dicho casquillo (13) comprende un casquillo de sellado (13') que comprende una zona elástica que coopera con el borde de la abertura (11) y una zona estrangulada y elástica (14) por cada terminal (12) que coopera con el terminal (12) correspondiente.
9. Bomba eléctrica según la reivindicación 8, en donde la zona elástica que coopera con el borde de la abertura (11) del casquillo (13) comprende cerca del extremo un perfil elástico (15) de mayor sección en toda la zona de contacto con la abertura (11) para sellar de manera estanca dicha abertura (11).
10. Bomba eléctrica según las reivindicaciones 7 a 9, en donde en dicha abertura (11) es alojado un casquillo (13) de forma estanca tras realizar una operación de sellado posterior, como por ejemplo mediante soldadura o encolado, comprendiendo el casquillo (13) un sellado elástico (16) que se forma aplicando una resina sobre el casquillo (13) y los terminales (12), cooperando dicho sellado elástico (16) con los terminales (12) de manera que los terminales (12) son sellados de manera estanca.
11. Bomba eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en donde al menos parte de cada terminal (12) está dispuesta en el interior de la cámara estanca (9), preferentemente al menos la parte que está conectada con la bobina (6a), quedando por lo tanto en contacto con el material conductor térmico.
12. Bomba eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la cubierta (8) comprende en su contorno exterior una pluralidad de aletas (10) que sobresalen perpendicularmente.
13. Bomba eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la cubierta (8) es de plástico, preferentemente polipropileno, y/o es del mismo material que la tapa (4).
14. Bomba eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un protector térmico (17) configurado para interrumpir la corriente que circula por la bobina (6a) en caso de sobrecalentamiento, estando el protector térmico (17) conectado con la bobina (6a), estando dicho protector térmico (17) dispuesto en el interior de la cámara estanca (9) y por lo tanto en contacto con el material conductor térmico.
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