ES2902419T3

ES2902419T3 - Bomba de engranajes autoalineables

Info

Publication number: ES2902419T3
Application number: ES19194371T
Authority: ES
Inventors: Thomas Michael Wollmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-08-29
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2022-03-28
Anticipated expiration: 2039-08-29
Also published as: DK3786416T3; EP3786416A1; EP3786416B1

Abstract

Una bomba de engranajes (100) para bombear un fluido (404), en donde la bomba de engranajes comprende: - una cámara interna sellada (102); - una cámara de bombeo (104) dentro de la cámara interna sellada; - un primera lumbrera de bomba (122) conectada de forma fluida a la cámara de bombeo; - un segunda lumbrera de bomba (114) conectada de forma fluida a la cámara de bombeo; - un engranaje de accionamiento (120) dentro de la cámara de bombeo; - un engranaje loco (122) dentro de la cámara de bombeo, en donde el engranaje de accionamiento y el engranaje loco están configurados para bombear el fluido entre la primera lumbrera de bomba y la segunda lumbrera de bomba; - un eje de accionamiento (124) acoplado al engranaje de accionamiento, en donde el eje de accionamiento está configurado para accionar rotativamente el engranaje de accionamiento, en donde el eje de accionamiento está dentro de la cámara interna sellada; - un eje loco (126) acoplado al engranaje loco, en donde el eje loco está dentro de la cámara interna sellada, en donde el engranaje loco está acoplado al eje loco; - una carcasa de bomba (106, 108, 110) formada por un primer elemento de carcasa (106), un elemento de carcasa central (108) y un segundo elemento de carcasa (110), en donde el elemento de carcasa central está situado entre el primer elemento de carcasa y el segundo elemento de carcasa, en donde el primer elemento de carcasa, el segundo elemento de carcasa y el elemento de carcasa central forman al menos una parte de la cámara interna sellada, en donde la cámara de bombeo está formada completamente dentro del carcasa central; - un primer cojinete de eje de accionamiento (128), en donde el primer cojinete del eje de accionamiento está montado parcialmente dentro del primer elemento de carcasa; - un primer cojinete de eje loco (132), en donde el primer cojinete de eje loco está montado parcialmente dentro de la primera carcasa; caracterizada por que la bomba de engranajes comprende además: - un segundo cojinete de eje de accionamiento (130), en donde el segundo cojinete del eje de accionamiento está montado parcialmente dentro del segundo elemento de carcasa, en donde el primer cojinete de eje de accionamiento y el segundo cojinete de eje de accionamiento se extienden ambos parcialmente y alinean el engranaje de accionamiento con la cámara de bombeo; - un segundo cojinete de eje loco (134), en donde el segundo cojinete del eje loco está montado parcialmente dentro del segundo elemento de carcasa, en donde el primer cojinete del eje loco y el segundo cojinete del eje loco se extienden ambos parcialmente en la cámara de bombeo y alinean el engranaje loco con la cámara de bombeo.

Description

DESCRIPCIÓN

Bomba de engranajes autoalineables

Campo de la invención

La presente invención se refiere a bombas y sistemas de bombeo, en particular a bombas de engranajes.

Antecedentes

Las bombas de engranajes utilizan un engranaje de accionamiento y un engranaje loco para bombear un fluido entre una primera lumbrera de bomba y una segunda lumbrera de bomba.

La patente europea EP 2282059 describe una bomba con un conjunto de bomba de engranajes que tiene un carrete adaptador montado en un motor eléctrico. El conjunto de la bomba está diseñado para reducir los costes de fabricación y para proporcionar acceso para realizar muchas tareas de servicio y mantenimiento sin romper ninguna de las conexiones de las tuberías. El conjunto de bomba también incluye un sistema de eje estriado y un sistema de circulación de fluido lubricante con ranuras en espiral ubicadas dentro de un par de cojinetes dispuestos en lados opuestos de los vuelos del engranaje. El conjunto también incluye un revestimiento de precisión reemplazable que rodea los vuelos del engranaje para mantener una tolerancia ajustada para un rendimiento óptimo de la bomba. Además, una junta tórica dispuesta dentro de la cubierta frontal del conjunto permite el funcionamiento de la bomba en una amplia variación de temperaturas con tolerancias de fabricación relativamente holgadas.

La patente de EE.UU 10.189.005 B2 divulga una bomba que incluye una cámara de bombeo dentro de una cámara interna sellada, una entrada de bomba conectada a la cámara de bombeo, una salida de bomba conectada a la cámara de bombeo y un elemento de bombeo rotacional configurado para bombear el fluido corrosivo desde la entrada de la bomba a la salida de la bomba. El elemento de bombeo rotacional está dentro de la cámara de bombeo. La bomba incluye un eje de accionamiento para accionar el elemento de bombeo rotacional. El eje de accionamiento está completamente dentro de la cámara interna sellada. El eje de accionamiento está configurado para acoplarse magnéticamente a un motor externo. Una carcasa de bomba forma la cámara interna sellada. El elemento giratorio, la cámara de bombeo y la carcasa de la bomba están formados por un plástico conductor, un plástico no conductor con partículas conductoras, una cerámica semiconductora y combinaciones de los mismos. El eje de accionamiento está formado a partir de cerámica semiconductora.

Compendio

La invención proporciona una bomba de engranajes, un sistema de alimentación de productos químicos para una planta de tratamiento de aguas residuales y una planta de tratamiento de aguas residuales en las reivindicaciones independientes. Las realizaciones se proporcionan en las reivindicaciones dependientes.

Un problema que presentan la mayoría de las bombas de engranajes es la necesidad de mantener estrechas tolerancias entre los engranajes y la pared de la cámara de bombeo. Si los engranajes están demasiado cerca, entrarán en contacto con la pared y los engranajes y/o la cámara de bombeo se desgastarán. Si los engranajes están demasiado lejos de la pared, la bomba no funcionará de manera eficiente o no bombeará bien. En la Patente Europea EP 2 282 059 un revestimiento reemplazable rodea los vuelos del engranaje para mantener esta tolerancia. El revestimiento es un componente estándar en tales bombas de engranajes.

Las realizaciones pueden proporcionar una bomba que mantenga una tolerancia ajustada entre los engranajes de la bomba de engranajes sin el uso de un revestimiento reemplazable. Esto se logra modificando el diseño de la bomba de engranajes. La carcasa está dividida en tres partes: el primer elemento de carcasa, el elemento de carcasa central y el segundo elemento de carcasa.

El engranaje de accionamiento está montado en un eje de accionamiento y el engranaje loco está montado en un eje loco. El eje de accionamiento está soportado por un primer cojinete del eje de accionamiento y un segundo cojinete del eje de accionamiento. El primer cojinete del eje de accionamiento y el segundo cojinete del eje de accionamiento establecen las tolerancias entre el engranaje de accionamiento y la pared de la cámara de bombeo. El primer cojinete del eje de accionamiento está parcialmente montado en el primer elemento de carcasa y el segundo cojinete del eje de accionamiento está parcialmente montado en el segundo elemento de carcasa. Una parte de la cámara de bombeo tiene un perfil que coincide con el perfil del primer cojinete del eje de accionamiento y del segundo cojinete del eje de accionamiento. El primer cojinete del eje de accionamiento y el segundo cojinete del eje de accionamiento se extienden ambos parcialmente hacia la cámara de bombeo. Esto tiene dos efectos. En primer lugar, alinea el primer elemento de carcasa, el elemento de carcasa central y el segundo elemento de carcasa. Más importante aún, esto hace que se fije la tolerancia entre el engranaje de accionamiento y la pared de la cámara de bombeo. Esto elimina el desgaste entre el engranaje de accionamiento y la pared de la cámara de bombeo y elimina la necesidad de un revestimiento reemplazable. Del mismo modo, el eje loco está soportado por el primer cojinete del eje loco y un segundo cojinete del eje loco. El primer cojinete del eje loco y el segundo cojinete del eje loco controlan la tolerancia entre el engranaje loco y la pared de la cámara de bombeo de una manera análoga.

En un aspecto, la invención proporciona una bomba de engranajes para bombear un fluido. La bomba comprende una cámara interna sellada. La bomba de engranajes comprende además una cámara de bombeo dentro de la cámara interna sellada. La bomba de engranajes comprende además una primera lumbrera de bomba conectada de forma fluida a la cámara de bombeo. La bomba de engranajes comprende además una segunda lumbrera de bomba conectada de forma fluida a la cámara de bombeo. La bomba de engranajes comprende además un engranaje de accionamiento dentro de la cámara de bombeo. La bomba de engranajes comprende además un engranaje loco dentro de la cámara de bombeo. El engranaje de accionamiento y el engranaje loco están configurados para bombear fluido entre la primera lumbrera de bomba y la segunda lumbrera de bomba. La dirección del bombeo puede depender de la dirección de rotación del engranaje de accionamiento y del engranaje loco.

La bomba de engranajes comprende además un eje de accionamiento acoplado al engranaje de accionamiento. El eje de accionamiento está configurado para accionar rotativamente el engranaje de accionamiento. El eje de accionamiento está dentro de la cámara interna sellada. La bomba de engranajes comprende además un eje loco que está acoplado al engranaje loco. El eje loco está dentro de la cámara interna sellada. El engranaje loco está acoplado al eje loco. Cuando el eje de accionamiento gira, hace que el engranaje de accionamiento también gire. El engranaje de accionamiento y el engranaje loco se engranan juntos y la rotación del engranaje de accionamiento hace que el engranaje loco también gire.

La bomba de engranajes comprende además una carcasa de bomba formada por un primer elemento de carcasa, un elemento de carcasa central y un segundo elemento de carcasa. El elemento de carcasa central está situado entre el primer elemento de carcasa y el segundo elemento de carcasa. Por ejemplo, puede haber pernos que atraviesen los tres elementos de la carcasa y hagan que el primer elemento de la carcasa y el segundo elemento de la carcasa compriman el elemento de la carcasa central.

El primer elemento de carcasa, el segundo elemento de carcasa y el elemento de carcasa central forman al menos una parte de la cámara interna sellada. La cámara de bombeo está formada dentro de la carcasa central.

La bomba de engranajes comprende además un primer cojinete del eje de accionamiento. El primer cojinete del eje de accionamiento está montado parcialmente dentro del primer elemento de carcasa. La bomba de engranajes comprende además un segundo cojinete del eje de accionamiento. El segundo cojinete del eje de accionamiento está montado parcialmente dentro del segundo elemento de carcasa. El primer cojinete del eje de accionamiento y el segundo cojinete del eje de accionamiento se extienden parcialmente y alinean el engranaje de accionamiento con la cámara de bombeo. La bomba de engranajes comprende además un primer cojinete del eje loco. El primer cojinete del eje loco está montado parcialmente dentro de la primera carcasa. La bomba de engranajes comprende además un segundo cojinete de eje loco. El segundo cojinete del eje loco está montado parcialmente dentro del segundo elemento de carcasa. El primer cojinete del eje loco y el segundo cojinete del eje loco se extienden parcialmente hacia la cámara de bombeo y alinean el eje loco con la cámara de bombeo.

La bomba de engranajes puede tener la ventaja de que se reduce el desgaste entre el engranaje de accionamiento y el engranaje loco con otros componentes de la bomba de engranajes. Cuando se fabrican bombas de engranajes, generalmente utilizan un revestimiento para rodear y llenar la cámara de bombeo. Esta es una pieza que se puede retirar cuando se desgasta. Para que funcione una bomba de engranajes, es necesario que exista una tolerancia estricta entre el engranaje de accionamiento y el engranaje loco y la cámara de bombeo circundante. Esto es para que haya suficiente presión de bombeo. Si el espacio entre el engranaje de accionamiento y el engranaje loco y la cámara de bombeo es demasiado grande, la bomba de engranajes no podrá bombear fluido de manera efectiva. Para garantizar esto, normalmente se instala un revestimiento. Sin embargo, las tolerancias dentro de la bomba significan que el revestimiento de engranajes se puede desgastar y puede ser necesario reemplazarla. Las realizaciones de la bomba de engranajes pueden no tener este problema porque los diversos cojinetes del eje alinean los engranajes de accionamiento y locos con la cámara de bombeo. Esto permite tener tolerancias extremadamente estrechas que evitarán el problema del engranaje de accionamiento y el engranaje loco desgastando la cámara de bombeo. Esto puede, por ejemplo, eliminar la necesidad del uso de un revestimiento. Esto, a su vez, puede reducir los costes de mantenimiento en el mantenimiento de la bomba de engranajes.

En otra realización, el primer cojinete del eje de accionamiento tiene un perfil cilíndrico. El segundo cojinete del eje de accionamiento tiene el perfil cilíndrico. El primer cojinete del eje loco tiene el perfil cilíndrico. El segundo cojinete del eje loco tiene el perfil cilíndrico. El elemento de carcasa central tiene un primer corte cilíndrico configurado para recibir el primer cojinete del eje de accionamiento y el segundo cojinete del eje de accionamiento. El elemento de carcasa central tiene un segundo corte cilíndrico configurado para recibir el primer cojinete del eje loco y el segundo cojinete del eje loco. El perfil cilíndrico define la holgura entre el engranaje de accionamiento y la cámara de bombeo y entre el engranaje loco y la cámara de bombeo. En esta realización, la relación de los cojinetes con la cámara de bombeo permite mantener estrechas tolerancias para el engranaje de accionamiento y el engranaje loco con respecto a la cámara de bombeo.

En otra realización, el primer cojinete del eje de accionamiento comprende una primera superficie plana paralela a un eje de rotación del eje de accionamiento. El segundo cojinete del eje de accionamiento comprende una segunda superficie plana paralela al eje de rotación del eje de accionamiento. El primer cojinete del eje loco comprende una tercera superficie plana paralela al eje de rotación del eje loco. El segundo cojinete del eje loco comprende una cuarta superficie plana paralela al eje de rotación del eje loco. La primera superficie plana se acopla con la tercera superficie plana. La segunda superficie plana se acopla con la cuarta superficie plana. Esta realización puede ser beneficiosa porque cada extremo tanto del eje de accionamiento como del eje loco tiene cojinetes independientes. Sin embargo, estos cojinetes tienen superficies planas que se acoplan entre sí. Esto permite que los cojinetes y los ejes tengan una ligera desalineación dentro del primer elemento de carcasa y del segundo elemento de carcasa. Sin embargo, esta flexibilidad en las tolerancias permite que las tolerancias entre el engranaje de accionamiento y el engranaje loco en la cámara de bombeo sean muy precisas y se mantengan. La bomba está construida de tal manera que las tolerancias entre la cámara de bombeo y el engranaje de accionamiento y el engranaje loco son muy precisas y cualquier desalineación se compensa en los otros componentes de la bomba.

En otra realización, la primera superficie plana comprende al menos un canal de fluido. La segunda superficie plana comprende al menos un canal de fluido. La tercera superficie plana comprende al menos un canal de fluido. La cuarta superficie plana comprende al menos un canal de fluido.

En otra realización, la primera lumbrera de bomba y la segunda lumbrera de bomba están montadas en uno del primer elemento de carcasa y el segundo elemento de carcasa. Uno del primer elemento de carcasa y del segundo elemento de carcasa comprende un primer conducto de fluido que conecta la primera lumbrera de bomba con la cámara de bombeo. Uno del primer elemento de carcasa y del segundo elemento de carcasa comprende un segundo canal de conducto que conecta la segunda lumbrera de bomba con la cámara de bombeo. Esta realización puede ser beneficiosa porque el primer elemento de carcasa o el segundo elemento de carcasa puede ser más grande o estructuralmente más estable que el elemento de carcasa central. Esto también puede permitir el montaje de la primera lumbrera de la bomba y de la segunda lumbrera de la bomba en una ubicación más conveniente.

En otra realización, el primer elemento de carcasa está formado por un cilindro. El elemento de carcasa central también está formado por un cilindro. El segundo elemento de carcasa también está formado por un cilindro. Por ejemplo, la cámara de bombeo y/o partes de la cámara interna sellada se pueden mecanizar a partir del primer elemento de carcasa, el elemento de carcasa central y el segundo elemento de carcasa.

En otra realización, una primera junta tórica sella el primer elemento de carcasa y el elemento de carcasa central para formar al menos una parte de la cámara interior sellada. Una segunda junta tórica sella el segundo elemento de carcasa y el elemento de carcasa central para formar al menos parcialmente la cámara interior sellada. El uso de juntas tóricas puede proporcionar un medio conveniente de sellar el primer elemento de carcasa, el elemento de carcasa central y el segundo elemento de carcasa para formar la cámara interior sellada.

En otra realización, el elemento de carcasa central está comprimido entre el primer elemento de carcasa y el segundo elemento de carcasa mediante pernos para sellar el primer sello de junta tórica y el segundo sello de junta tórica. Esto puede proporcionar un medio conveniente para ensamblar la bomba de engranajes.

En otra realización, la carcasa de la bomba comprende además un bote de contención para formar un receptáculo de acoplador magnético con la cámara interna sellada. La carcasa de la bomba comprende además un acoplador magnético interno ubicado dentro del receptáculo del acoplador magnético. El acoplador magnético interno es cilíndrico. El acoplador magnético interno está conectado al eje de accionamiento. La carcasa de la bomba comprende además un acoplador magnético externo ubicado fuera de la cámara interna sellada. El acoplador magnético externo comprende una cavidad cilíndrica. Al menos una parte de bote de contención está ubicada dentro de la cavidad cilíndrica. El acoplador magnético externo está configurado para acoplarse rotacionalmente al acoplador magnético interno. La bomba de engranajes comprende además un motor configurado para hacer girar el acoplador magnético externo.

En otra realización, la bomba de engranajes está configurada para bombear un fluido corrosivo. El uso de una bomba de engranajes puede ser beneficioso porque el caudal de la bomba de engranajes se puede controlar fácilmente controlando la velocidad de rotación del engranaje de accionamiento y del engranaje loco. Esto significa que la bomba de engranajes puede ser útil para dispensar tanto cantidades muy pequeñas de fluido como grandes cantidades.

En otra realización, el primer cojinete de eje de accionamiento, el segundo cojinete de eje de accionamiento, el primer cojinete del eje loco y el segundo cojinete del eje loco están formados por cualquiera de los siguientes: un plástico conductor, un plástico, un plástico no conductor con partículas conductoras, una cerámica semiconductora y grafito de carbono. El uso de cualquiera de estos materiales puede resultar beneficioso porque son conductores de electricidad. Esto puede significar que la bomba de engranajes se puede utilizar en un lugar donde exista el peligro de que las chispas inflamen gases u otros fluidos.

En otra realización, el primer elemento de carcasa, el segundo elemento de carcasa, el elemento de carcasa central, la el engranaje de accionamiento, el engranaje loco están formados por cualquiera de los siguientes: el plástico conductor, un plástico no conductor con partículas conductoras, la cerámica semiconductora y combinaciones de los mismos. El uso de estos materiales también puede ser útil para reducir las posibilidades de que una chispa provoque un incendio o una explosión.

En otra realización, el eje de accionamiento y el eje loco se forman a partir de cerámica semiconductora. De nuevo, esto puede ser beneficioso para reducir las posibilidades de que una chispa provoque un incendio o una explosión debido al uso de la bomba de engranajes.

En otra realización, el plástico no conductor es teflón. El teflón también se conoce como PTFE o politetrafluoroetileno. El uso de teflón o PTFE puede ser beneficioso porque el teflón tiene una resistencia extremadamente alta a los materiales corrosivos.

En otra realización, el plástico no conductor es polipropileno. El polipropileno no es tan resistente a una mayor variedad de fluidos corrosivos como el teflón, pero puede tener la ventaja de ser menos costoso.

De acuerdo con realizaciones de la invención, el plástico no conductor es un polímero termoplástico. En general, los polímeros termoplásticos pueden tener cierto grado de resistencia a la corrosión a una variedad de fluidos corrosivos tales como amoníaco, ácido sulfúrico, cloro, solución de hidróxido de sodio, químicos orgánicos o inorgánicos, catalizadores y/o agua de mar. Los polímeros termoplásticos comprenden polipropileno (PP), poli (metacrilato de metilo) (PMMA), acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), ácido poliláctico (polilactida), policarbonato (PC), poliétersulfona (PES), polietercetona (PEEK), polieterimida (PEI), Polietileno (PE), en particular polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE), Policloruro de vinilo (PVC) Óxido de henileno (PPO), sulfuro de polifenileno (PPS) y polímero politetrafluoroetileno (PTFE) que también se conoce como Teflón, o una combinación de los mismos. Dependiendo de las propiedades eléctricas del termoplástico seleccionado o de la mezcla de termoplásticos, la adición de partículas conductoras puede ser necesaria o no para la prevención de explosiones.

En otra realización, las partículas conductoras comprenden grafito. En particular, el plástico no conductor puede ser un teflón con un 25% de grafito suspendido o disperso dentro de la superficie. El grafito también se puede mezclar en polipropileno o en polímeros termoplásticos en general. La combinación del grafito puede proporcionar un material que tenga una alta resistencia a los fluidos corrosivos y que también sea capaz de conducir la electricidad para dispersar la acumulación de electricidad estática.

En otra realización, las partículas conductoras pueden comprender nanotubos de carbono. El uso de nanotubos de carbono es comparable con el uso de grafito, ya que los nanotubos de carbono tienen una alta conductividad y, por lo tanto, permiten una descarga de electricidad estática.

En otra realización, la cerámica semiconductora es un material de carburo de silicio, tal como carburo de silicio sinterizado y/o reforzado con fibra de carbono y/o compuesto de carburo de silicio reforzado con fibra de carbono. El uso de cerámicas de carburo de silicio puede ser beneficioso porque el carburo de silicio es un semiconductor que permite la dispersión de la electricidad estática y también tiene una resistencia extremadamente alta a una amplia variedad de fluidos corrosivos. Esto permite la construcción de una bomba que sea más segura que las bombas conocidas.

Los acopladores magnéticos internos y externos se pueden formar de diversas formas. En muchos casos, el acoplador magnético interno y el acoplador magnético externo utilizan imanes permanentes. Sin embargo, esto no es necesario. Por ejemplo, puede haber imanes permanentes solo en el acoplador magnético interno o en el acoplador magnético externo y el otro utiliza un material que se pueda magnetizar. En otros ejemplos más, el acoplador magnético externo utiliza un acoplador electromagnético que luego se acopla a un imán permanente en el acoplador magnético interno o a un material magnetizable.

En algunos ejemplos, los imanes permanentes, particularmente dentro del acoplador magnético interno, tienen la forma de imanes de tierras raras y/o imanes de cerámica. El uso de un imán de tierras raras y/o de cerámica puede ser beneficioso porque puede tener más resistencia al fluido corrosivo.

En un ejemplo, se utiliza un imán permanente de NdFeB dentro del acoplador magnético interno y/o del acoplador magnético externo.

En un ejemplo, el imán permanente dentro del acoplador magnético interno es Samario-Cobalto (SmCo).

Estos tipos de imanes pueden ser ventajosos debido a su alta resistencia a la corrosión y también a su alta resistencia al calor. El uso de un imán de tierras raras y/o un imán de cerámica, tal como un imán permanente de NdFeB y/o un imán de samario-cobalto, dentro del acoplador magnético interno puede permitir un mayor rango de temperaturas operativas y también el uso de fluidos corrosivos mejores o más agresivos que se bombean con o incluso sin encapsulación de los imanes.

En otra realización, el bote de contención no es metálico. Esto puede tener la ventaja de que no se producen pérdidas magnéticas o de corriente que producirían una entrada de calor a la bomba.

En otra realización, el receptáculo del acoplador magnético tiene forma cilíndrica. El eje de rotación cilíndrico puede ser, por ejemplo, idéntico al eje de rotación del eje de accionamiento. El receptáculo magnético comprende una tapa de extremo. La tapa del extremo puede tener forma de cúpula. Esta realización puede ser beneficiosa porque la forma de cúpula puede proporcionar presiones operativas más altas dentro de la bomba.

En otra realización, la carcasa de la bomba se forma mediante mecanizado. Esto puede ser beneficioso porque puede proporcionar un medio para reducir el coste de producción personalizada para bombas individuales.

En otra realización, el elemento de bombeo rotacional se forma mediante mecanizado. Esto también puede ser beneficioso porque puede reducir el coste de producción de bombas personalizadas o en cantidades reducidas. En otra realización, la cámara de bombeo se forma mediante mecanizado. Esta realización puede ser beneficiosa porque puede proporcionar un medio rentable de reducir el coste de un número reducido de bombas personalizadas. En otra realización, la cámara interna sellada se forma mediante mecanizado. Esta realización puede ser beneficiosa porque puede proporcionar un medio para reducir el coste de producir un número reducido de bombas o bombas personalizadas.

En otra realización, el al menos un cojinete se puede construir mediante mecanizado. Esto puede tener la ventaja de poder proporcionar un coste reducido cuando se fabrican bombas especiales o en cantidades reducidas.

En otra realización, la bomba tiene una capacidad de bombeo de 1 litro por hora o superior.

En otra realización, la bomba tiene una capacidad de bombeo de 100 litros por minuto o superior.

En otra realización, la bomba tiene una temperatura de funcionamiento de al menos 65 ° C. En algunas realizaciones, esta temperatura puede ser mucho más alta.

En otra realización, la presión del sistema de la cámara de bombeo puede ser de n bares o menos.

En otra realización, la presión del sistema o de funcionamiento puede ser de 15 bares o menos.

En otra realización, la presión del sistema puede ser de 16 bares o menos.

En otra realización, la presión del sistema puede ser de 20 bares o menos.

En otra realización, la diferencia de presiones entre la entrada de la bomba y la salida de la bomba puede ser de 5 bares o menos.

En otra realización, la diferencia de presiones puede ser de 10 bares o menos.

En otra realización, la diferencia de presiones puede ser de 20 bares o menos.

En otra realización, el caudal o la velocidad de bombeo de la bomba puede ser de 4,5 m3 por hora o menos.

En otra realización, el caudal o la velocidad de bombeo puede ser de 10 m3 por hora o menos.

En otro aspecto, la invención proporciona un sistema de alimentación de productos químicos para una planta de tratamiento de aguas residuales que comprende una bomba de acuerdo con una realización y un depósito de productos químicos configurado para almacenar un producto químico fluido. La bomba está configurada para bombear el producto químico en forma fluida desde el depósito de productos químicos a una corriente de flujo de la planta de tratamiento de aguas residuales. Esta realización puede ser beneficiosa porque la bomba de engranajes puede tener la capacidad de bombear una gran diferencia en el volumen de la sustancia química en forma fluida. Por ejemplo, si el engranaje de accionamiento gira a una velocidad baja, se produce una velocidad de flujo muy lenta de la sustancia química en forma fluida. Sin embargo, si aumenta la velocidad de rotación del engranaje de accionamiento, aumentará esta velocidad de bombeo del producto químico en forma fluida.

Esto es útil en plantas de tratamiento de aguas residuales porque durante la lluvia u otras situaciones en las que hay un aumento en el agua que pasa por la planta, es posible que sea necesario aumentar considerablemente la cantidad de producto químico en forma fluida. Por lo general, esto se logra al tener una gran cantidad de bombas disponibles para la planta de tratamiento de aguas residuales que no se utilizan con mucha frecuencia. El uso de la bomba de engranajes puede permitir que se instalen menos bombas en una planta de tratamiento de aguas residuales. El uso de un menor número de bombas también es beneficioso porque reduce la cantidad de mantenimiento necesario para mantener las bombas en un estado operativo.

En otro aspecto, la invención proporciona una planta de tratamiento de aguas residuales que comprende el sistema de alimentación química.

Breve descripción de los dibujos

En lo que sigue, se explican con mayor detalle realizaciones de la invención, solo a modo de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos en los que:

la Fig. 1 ilustra un ejemplo de una bomba de engranajes;

la Fig. 2 ilustra un ejemplo de un cojinete que se utiliza en la bomba de engranajes;

la Fig. 3 muestra una representación idealizada de la cámara de bombeo de la bomba de engranajes; y

la Fig. 4 ilustra un ejemplo de una planta de tratamiento de aguas residuales.

Descripción detallada

Los elementos con los mismos números de referencia en estas figuras son elementos equivalentes o realizan la misma función. Los elementos que se han expuesto anteriormente no se expondrán necesariamente en figuras posteriores si la función es equivalente.

La Fig. 1 ilustra un ejemplo de una bomba de engranajes 100. La bomba de engranajes 100 comprende una cámara interior sellada 102. Dentro de la cámara interior sellada 102 hay una cámara de bombeo 104. La cámara interior sellada 102 está formada por un primer elemento de carcasa 106, un elemento de carcasa central 108, y un segundo elemento de carcasa 110 al menos parcialmente. Se muestra una primera lumbrera de bomba 112 y una segunda lumbrera de bomba 114. La segunda lumbrera de bomba 114 no es visible. La primera lumbrera de bomba 112 está conectada a la cámara de bombeo 104 por el primer conducto de fluido 116. La segunda lumbrera de bomba 114 está conectada a la cámara de bombeo 104 a través de un segundo conducto de fluido 118.

La bomba de engranajes 100 comprende además un engranaje de accionamiento 120 y un engranaje loco 122. La rotación del engranaje de accionamiento 120 y del engranaje loco 122 proporciona la acción de bombeo entre la primera lumbrera de bomba 122 y la segunda lumbrera de bomba 114. El engranaje de accionamiento 120 está montado en un eje de accionamiento 124. El engranaje loco 122 está montado en un eje loco 126.

La bomba de engranajes 100 se muestra además comprendiendo un primer cojinete de eje de accionamiento 128 y un segundo cojinete de eje de accionamiento 130. El primer cojinete de eje de accionamiento 128 y el segundo cojinete de eje de accionamiento 130 permiten que el eje de accionamiento 124 gire. La bomba de engranajes 100 también se muestra conteniendo un primer cojinete de eje loco 132 y un segundo cojinete de eje loco 134. El primer cojinete de eje loco 132 y el segundo cojinete de eje loco 134 permiten que el eje loco 126 gire. El primer cojinete de eje de accionamiento 128 y el primer cojinete de eje loco 132 están montados al menos parcialmente dentro del primer elemento de carcasa 106. El segundo cojinete de eje de accionamiento 130 y el segundo cojinete de eje loco 134 están montados al menos parcialmente dentro del segundo elemento de carcasa 110. Una parte del primer cojinete de eje de accionamiento 128, del segundo cojinete de eje de accionamiento 130, del primer cojinete de eje loco 132 y del segundo cojinete de eje loco 134 se extienden hacia la cámara de bombeo 104. Esto hace que el primer elemento de carcasa 106, el elemento central de carcasa 108, y el segundo elemento de carcasa 110 estén alineados entre sí. En particular, la extensión de los cojinetes 128, 130, 132, 134 dentro de la cámara de bombeo 104 produce una alineación y un control muy precisos de las tolerancias entre el engranaje de accionamiento 120 y la cámara de bombeo 104, así como entre el engranaje loco 122 y la cámara de bombeo 104.

La cámara de bombeo 104 tiene un primer corte cilíndrico 160 que coincide con el perfil del primer cojinete de eje de accionamiento 128 y con el segundo cojinete de eje de accionamiento 130. La cámara de bombeo 104 también tiene un segundo corte cilíndrico 162 que coincide con el perfil del primer cojinete de eje loco 132 y con el segundo cojinete 134 del eje loco.

El primer cojinete de eje de accionamiento 128 tiene una primera superficie plana 136. El segundo cojinete de eje de accionamiento 130 tiene una segunda superficie plana 138. El primer cojinete de eje loco 132 tiene una tercera superficie plana 140 y el segundo cojinete de eje loco 134 tiene una cuarta superficie plana 142. En muchas bombas de engranajes, los cojinetes 128 y 132 estarían combinados como una sola pieza, así como también las piezas 130 y 134. En esta bomba, en cambio, estos cojinetes están separados. La primera y tercera superficies planas 136 y 140 están en contacto cuando la bomba está ensamblada. La segunda superficie plana 138 y la cuarta superficie plana 142 también están en contacto cuando la bomba está ensamblada. Esto permite un mayor grado de juego o desalineación entre los diversos cojinetes 128, 130, 132, 134 y los ejes 124 y 126. Sin embargo, esto permite una tolerancia muy ajustada entre el engranaje de accionamiento 120 y el engranaje loco 122 con la cámara de bombeo 104.

Se utiliza una primera junta tórica 144 para sellar el primer elemento de carcasa 106 con el elemento de carcasa central 108. Se utiliza una segunda junta tórica 146 para sellar el elemento de carcasa central 108 con el segundo elemento de carcasa 110. También se puede ver en el dibujo que hay dos espaciadores 148. Los espaciadores están insertados en el mismo espacio en el que están insertados los cojinetes 128 y 132, así como los cojinetes 130 y 134 en el segundo carcasa 110. Estos se utilizan para evitar que los cojinetes 128, 130, 132, 134 estén completamente al ras contra el primer elemento de carcasa 106 o el segundo elemento de carcasa 110. La bomba 110 se muestra además comprendiendo un motor 150 y una brida de montaje 152. La brida de montaje 152 se adapta a los otros componentes de la bomba de engranajes 100 para su montaje en el motor 150.

La bomba de engranajes 100 se muestra además comprendiendo un receptáculo acoplador magnético 154 formado a partir de un bote de contención 156 y un acoplador magnético interno 156. El bote de contención 155 está sellado al segundo elemento de carcasa 110 mediante una junta tórica 158. El eje de accionamiento 124 se extiende y está conectado al acoplador magnético interno 156. Se muestra un acoplador magnético externo 160 conectado al motor 150. Cuando el acoplador magnético externo 160 gira, hace que el acoplador magnético interno 156 también gire, lo que a su vez hace que el eje de accionamiento 124 y el engranaje de accionamiento 120 giren. El engranaje de accionamiento 120 a su vez hace que el engranaje loco 122 y el eje loco 126 también giren. Esto proporciona la acción de bombeo. Los pernos 162 atraviesan los elementos de carcasa 106, 108, 110 y se conectan a los orificios roscados 164 en la brida de montaje 152. Esto comprime los elementos 106, 108, 110 y los sella con las juntas tóricas 144 y 146.

La brida 152 de montaje se conecta al motor 150 utilizando los pernos 166. Los pernos atraviesan la brida 152 y se atornillan en los orificios roscados 168.

La Fig. 2 muestra una figura que ilustra un ejemplo de un cojinete. Este cojinete se puede utilizar como el primer cojinete de eje de accionamiento 128, el segundo cojinete de eje de accionamiento 130, el primer cojinete de eje loco 132 y el segundo cojinete del eje loco 134. Todos los cojinetes tienen una superficie plana 136, 138, 140, 142. Hay un receptáculo de cojinete cilíndrico 202 para recibir el eje de accionamiento 124 o el eje loco 126. Hay canales de fluido 204 cortados en la superficie plana 136, 138, 140, 142 que permiten que la presión del fluido se libere fácilmente a través del cojinete 128, 130, 132, 134. Esto puede ser beneficioso, por ejemplo, cuando la bomba está funcionando en un estado seco. Dentro del receptáculo de cojinete 202 hay también ranuras de lubricación 206. Las ranuras de lubricación 206 permiten que el fluido alcance la superficie del receptáculo de cojinete 202 y ayuden a los ejes 124 y 126 a girar.

La Fig. 3 muestra un diagrama idealizado de una bomba de engranajes 100. El dibujo no está a escala y no se muestran todos los detalles. La Fig. 3 ilustra cómo los cojinetes 128, 130, 132, 134 controlan las tolerancias entre los engranajes 120, 122 y la pared de la cámara de bombeo 170, 172.

Se muestra que el eje de accionamiento 124 tiene un eje de rotación 300. El eje loco 126 tiene un eje de rotación 302.

La cámara de bombeo 104 tiene un primer corte cilíndrico 170 que coincide con el perfil del primer cojinete de eje de accionamiento 128 y con el segundo cojinete de eje de accionamiento 130. La cámara de bombeo 104 también tiene un segundo corte cilíndrico 172 que coincide con el perfil del primer cojinete de eje loco 132 y con el segundo cojinete 134 del eje loco. El primer cojinete de eje de accionamiento 128, el segundo cojinete de eje de accionamiento 130, y el primer cojinete de eje loco 132, y el segundo cojinete de eje loco 134 se extienden todos parcialmente hacia la cámara de bombeo 104. Esto hace que el primer elemento de carcasa 106, el elemento de carcasa central 108 y el segundo elemento de carcasa 110 se alineen. Además, los cojinetes 128, 130, 132, 134 hacen que los engranajes 120, 122 tengan una tolerancia precisa con la pared 170, 172 de la cámara de bombeo 104.

La Fig. 4 ilustra un ejemplo de una planta de tratamiento de aguas residuales. La planta de tratamiento de aguas residuales comprende un sistema de alimentación de productos químicos 402. El sistema de alimentación de productos químicos 402 está configurado para suministrar un producto químico en forma fluida 404 desde un depósito a una corriente 406 de flujo de la planta de tratamiento de aguas residuales 400. El sistema de alimentación de productos químicos 402 comprende una bomba 100 según un ejemplo. Una ventaja de utilizar la bomba de engranajes 100 es que controlando la velocidad de rotación del motor 150 se puede dispensar una cantidad muy grande o pequeña del producto químico en forma fluida 404.

Las plantas de tratamiento de aguas residuales pueden tener una gran variación en la cantidad de tratamiento o limpieza de la planta de tratamiento de aguas residuales. Un gran aumento en el volumen de agua a tratar puede ser producido, por ejemplo, por lluvias u otras oleadas de agua en el sistema. Para hacer frente a estas variaciones, las plantas de tratamiento de aguas residuales suelen tener bombas adicionales en espera. Esto puede ser muy costoso porque las bombas deben recibir mantenimiento para garantizar que funcionen cuando haya una oleada de agua para tratar. El uso de una bomba de engranajes puede reducir la cantidad de bombas necesarias. Una bomba de engranajes puede bombear a una caudal bajo o, si es necesario, la velocidad de rotación del motor se puede aumentar para bombear un volumen mayor de la sustancia química en forma fluida según se requiera.

Lista de referencias numéricas

100 bomba de engranajes

102 cámara interior sellada

104 cámara de bombeo

106 primer elemento de carcasa

108 elemento de carcasa central

110 segundo elemento de carcasa

112 primera lumbrera de bomba

segunda lumbrera de bomba

primer conducto de fluido

segundo conducto de fluido

engranaje de accionamiento

engranaje loco

eje de accionamiento

eje loco

primer cojinete de eje de accionamiento segundo cojinete de eje de accionamiento primer cojinete del eje loco

segundo cojinete de eje loco

primera superficie plana

segunda superficie plana

tercera superficie plana

cuarta superficie plana

primera junta tórica

segunda junta tórica

espaciador

motor

brida de montaje

receptáculo de acoplador magnético bote de contención

acoplador magnético interno

junta tórica

acoplador magnético externo

pernos

orificios roscados

pernos

orificios roscados

primer corte cilíndrico

segundo corte cilíndrico

superficie exterior cilíndrica

receptáculo de cojinete

canal de fluido

eje de rotación de eje de accionamiento eje de rotación de eje loco

planta de tratamiento de aguas residuales sistema de alimentación química

depósito de producto químico en forma fluida corriente de flujo

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una bomba de engranajes (100) para bombear un fluido (404), en donde la bomba de engranajes comprende:

- una cámara interna sellada (102);

- una cámara de bombeo (104) dentro de la cámara interna sellada;

- un primera lumbrera de bomba (122) conectada de forma fluida a la cámara de bombeo;

- un segunda lumbrera de bomba (114) conectada de forma fluida a la cámara de bombeo;

- un engranaje de accionamiento (120) dentro de la cámara de bombeo;

- un engranaje loco (122) dentro de la cámara de bombeo, en donde el engranaje de accionamiento y el engranaje loco están configurados para bombear el fluido entre la primera lumbrera de bomba y la segunda lumbrera de bomba;

- un eje de accionamiento (124) acoplado al engranaje de accionamiento, en donde el eje de accionamiento está configurado para accionar rotativamente el engranaje de accionamiento, en donde el eje de accionamiento está dentro de la cámara interna sellada;

- un eje loco (126) acoplado al engranaje loco, en donde el eje loco está dentro de la cámara interna sellada, en donde el engranaje loco está acoplado al eje loco;

- una carcasa de bomba (106, 108, 110) formada por un primer elemento de carcasa (106), un elemento de carcasa central (108) y un segundo elemento de carcasa (110), en donde el elemento de carcasa central está situado entre el primer elemento de carcasa y el segundo elemento de carcasa, en donde el primer elemento de carcasa, el segundo elemento de carcasa y el elemento de carcasa central forman al menos una parte de la cámara interna sellada, en donde la cámara de bombeo está formada completamente dentro del carcasa central;

- un primer cojinete de eje de accionamiento (128), en donde el primer cojinete del eje de accionamiento está montado parcialmente dentro del primer elemento de carcasa;

- un primer cojinete de eje loco (132), en donde el primer cojinete de eje loco está montado parcialmente dentro de la primera carcasa;

caracterizada por que la bomba de engranajes comprende además:

- un segundo cojinete de eje de accionamiento (130), en donde el segundo cojinete del eje de accionamiento está montado parcialmente dentro del segundo elemento de carcasa, en donde el primer cojinete de eje de accionamiento y el segundo cojinete de eje de accionamiento se extienden ambos parcialmente y alinean el engranaje de accionamiento con la cámara de bombeo;

- un segundo cojinete de eje loco (134), en donde el segundo cojinete del eje loco está montado parcialmente dentro del segundo elemento de carcasa, en donde el primer cojinete del eje loco y el segundo cojinete del eje loco se extienden ambos parcialmente en la cámara de bombeo y alinean el engranaje loco con la cámara de bombeo.

2. La bomba de engranajes de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el primer cojinete de eje de accionamiento tiene un perfil cilíndrico (200), en la que el segundo cojinete de eje de accionamiento tiene el perfil cilíndrico, en la que el primer cojinete de eje loco tiene el perfil cilíndrico, en la que el segundo cojinete del eje loco tiene un perfil cilíndrico, en la que el elemento de carcasa central tiene un primer corte cilíndrico (170) configurado para recibir el primer cojinete del eje de accionamiento y el segundo cojinete del eje de accionamiento, en la que el elemento de carcasa central tiene un segundo corte cilíndrico (172) configurado para recibir el primer cojinete del eje loco y el segundo cojinete del eje loco, en la que el perfil cilíndrico define una holgura entre el engranaje de accionamiento y la cámara de bombeo y entre el engranaje loco y la cámara de bombeo.

3. La bomba de engranajes de acuerdo con la reivindicación 2, en la que el primer cojinete del eje de accionamiento comprende una primera superficie plana (136) paralela a un eje de rotación del eje de accionamiento, en la que el segundo cojinete del eje de accionamiento comprende una segunda superficie plana (138) paralela al eje de rotación del eje de accionamiento, en la que el primer cojinete de eje loco comprende una tercera superficie plana (140) paralela a un eje de rotación de eje loco, en la que el segundo cojinete de eje loco comprende una cuarta superficie plana (142) paralela al eje de rotación del eje loco, en la que la primera superficie plana se acopla con la tercera superficie plana, y en la que la segunda superficie plana se acopla con la cuarta superficie plana.

4. La bomba de engranajes de la reivindicación 3, en donde la primera superficie plana comprende al menos un canal de fluido (204), en donde la segunda superficie plana comprende al menos un canal de fluido, en donde la tercera superficie plana comprende al menos un canal de fluido, y en donde la cuarta superficie plana comprende el al menos un canal de fluido.

5. La bomba de engranajes de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la primera lumbrera de bomba y la segunda lumbrera de bomba están montadas en uno del primer elemento de carcasa y del segundo elemento de carcasa, en donde uno del primer elemento de carcasa y del segundo elemento de carcasa comprende un primer conducto de fluido (116) que conecta la primera lumbrera de bomba con la cámara de bombeo, y en donde el primer elemento de carcasa y el segundo elemento de carcasa comprenden un segundo conducto de fluido (118) que conecta la segunda lumbrera de bomba con la cámara de bombeo.

6. La bomba de engranajes de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el primer elemento de carcasa está formado por un cilindro, en la que el elemento de carcasa central está formado por un cilindro y en la que el segundo elemento de carcasa está formado por un cilindro.

7. La bomba de engranajes de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que una primera junta tórica (144) sella el primer elemento de carcasa y el elemento de carcasa central para formar al menos una parte de la cámara interior sellada, y en la que una segunda junta tórica (146) sella el segundo elemento de carcasa y el elemento de carcasa central para formar al menos parcialmente la cámara interior sellada.

8. La bomba de engranajes de acuerdo con la reivindicación 7, en la que el elemento de carcasa central está comprimido entre el primer elemento de carcasa y el segundo elemento de carcasa mediante pernos para sellar la primera junta tórica y la segunda junta tórica.

9. La bomba de engranajes de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la carcasa de bomba comprende además:

- un bote de contención (155) para formar un receptáculo de acoplador magnético (154) dentro de la cámara interna sellada,

- un acoplador magnético interno (156) ubicado dentro del receptáculo de acoplador magnético, en donde el acoplador magnético interno es cilíndrico, en donde el acoplador magnético interno está conectado al eje de accionamiento;

- un acoplador magnético externo (160) ubicado fuera de la cámara interna sellada, en donde el acoplador magnético externo comprende una cavidad cilíndrica, en donde al menos una parte del bote de contención está ubicada dentro de la cavidad cilíndrica, en donde el acoplador magnético externo está configurado para el acoplamiento rotacional con el acoplador magnético interno; y

- un motor (150) configurado para hacer girar el acoplador magnético externo.

10. La bomba de engranajes de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la bomba de engranajes está configurada para bombear un fluido corrosivo.

11. La bomba de engranajes de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el primer cojinete de eje de accionamiento, el segundo cojinete de eje de accionamiento, el primer cojinete de eje loco y el segundo cojinete de eje loco están formados por cualquiera de los siguientes: un plástico conductor, un plástico, un plástico no conductor con partículas conductoras, una cerámica semiconductora y grafito de carbono.

12. La bomba de engranajes de acuerdo con la reivindicación 11, en la que el primer elemento de carcasa, el segundo elemento de carcasa, el elemento de carcasa central, el engranaje de accionamiento, el engranaje loco están formados por cualquiera de los siguientes elementos: plástico conductor, plástico no conductor con partículas, cerámica semiconductora y combinaciones de los mismos.

13. La bomba de engranajes de acuerdo con la reivindicación 12, en la que el eje de accionamiento y el eje loco están formados a partir de cerámica semiconductora.

14. Un sistema de alimentación química (402) para una planta de tratamiento de aguas residuales que comprende:

- una bomba de engranajes (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores; y

- un depósito químico configurado para almacenar un producto químico en forma fluida (404), en donde la bomba está configurada para bombear el producto químico en forma fluida desde el depósito químico hasta una corriente de flujo (406) de la planta de tratamiento de aguas residuales.

15. Una planta de tratamiento de aguas residuales (400) que comprende el sistema de alimentación de productos químicos (402) de la reivindicación 14.