ES2905378T3 - Bomba y dispositivo de bloqueo - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de bloqueo para una bomba que tiene un rotor que es giratorio alrededor de un eje de rotación en un ducto de bomba y comprende un cubo de rotor y un collar de rotor que se extiende desde el cubo de rotor en la dirección radial y lo rodea de una manera ondulada, caracterizado porque el dispositivo de bloqueo comprende una pluralidad de elementos de bloqueo que se configuran para bloquear el ducto de bomba en la dirección axial en ambos lados del collar de rotor, donde cada uno de la pluralidad de elementos de bloqueo tiene una ranura con un perfil de sellado en forma de U para unirse a tope contra el collar de rotor, una superficie de sellado para unirse a tope contra el cubo de rotor, y dos superficies de contacto para unirse a tope contra un asiento del ducto de bomba y/o contra una superficie de contacto de otro elemento de bloqueo de la pluralidad de elementos de bloqueo, donde el dispositivo de bloqueo tiene un primer asiento para la pluralidad de elementos de bloqueo en el lado del primer espacio de entrada/salida, contra el cual un primer elemento de los elementos de bloqueo se une a tope por medio de una primera superficie de contacto de extremo en una primera dirección de operación para bombeo desde el primer espacio de entrada/salida al segundo espacio de entrada/salida, y tiene un segundo asiento para la pluralidad de elementos de bloqueo en el lado del segundo espacio de entrada/salida, contra el cual un último elemento de los elementos de bloqueo se une a tope por medio de una segunda superficie de contacto de extremo en una segunda dirección de operación para bombeo desde el segundo espacio de entrada/salida al primer espacio de entrada/salida, y el espaciamiento entre el primer asiento y el segundo asiento en la dirección circunferencial es mayor que el espaciamiento entre las respectivas primera y segunda superficies de contacto de extremo de la pluralidad de elementos de bloqueo en la dirección circunferencial.
Description
DESCRIPCIÓN
Bomba y dispositivo de bloqueo
La invención se refiere a una bomba que tiene un rotor que es giratorio alrededor de un eje de rotación y comprende un cubo de rotor y un collar de rotor que se extiende desde el cubo de rotor en la dirección radial y lo rodea de una manera ondulada.
Estas bombas se conocen como bombas sinusoidales. En un ducto de bomba, un fluido que se va a bombear se bombea desde una entrada a una salida por rotación del rotor. Se proporciona un dispositivo de bloqueo que impide que el fluido que se va a bombear se transporte de regreso desde la salida a la entrada. El dispositivo de bloqueo tiene un elemento de bloqueo que comprende el collar de rotor y bloquea el ducto de bomba en la dirección axial en ambos lados del collar de rotor. El elemento de bloqueo se monta en una guía que permite un movimiento unidimensional en la dirección axial de una manera que corresponde al collar de rotor que rodea el cubo de rotor de una manera ondulada.
EP 1637740 A1 muestra una bomba sinusoidal en la cual una guía y una leva funcionan conjuntamente como elementos de bloqueo, la leva que se desliza con una ranura en la guía y que sella el canal de bomba. WO 2006/054 159 A1 divulga una bomba de álabe de suministro variable, en particular para aceite, que se proporciona con un estator montado excéntricamente alrededor de un rotor, y en donde los álabes se proporcionan en el exterior del rotor de tal forma que puedan deslizarse en una dirección radial del rotor y permanecer en contacto con el estator. US 1796535 A describe una cuchilla de pistón para un compresor, en donde la cuchilla se monta de manera deslizable en una ranura. GB 1467578 A muestra una bomba con un canal de bomba sinusoidalmente enrollado en dos discos de rotor arreglados en la dirección axial, por lo que en esta bomba un bloque no giratorio arreglado centralmente entre los elementos de rotor cumple la función del collar de rotor. Un deslizador de bloqueo se arregla en la dirección axial en una abertura en el bloque.
El objeto de la invención es proporcionar un dispositivo de bloqueo y una bomba que permitan mejor sellado del dispositivo de bloqueo.
Este objeto se logra por un dispositivo de bloqueo que tiene las características de la reivindicación 1 y una bomba que tiene las características de la reivindicación 7. Los desarrollos ventajosos de la invención se pueden obtener de las reivindicaciones dependientes.
Se proporciona un dispositivo de bloqueo de acuerdo con la invención para una bomba que tiene un rotor que es giratorio alrededor de un eje de rotación en un ducto de bomba y comprende un cubo de rotor y un collar de rotor que se extiende desde el cubo de rotor en la dirección radial y lo rodea de una manera ondulada. El dispositivo de bloqueo comprende una pluralidad de elementos de bloqueo que se configuran para bloquear el ducto de bomba en la dirección axial en ambos lados del collar de rotor. Cada uno de la pluralidad de elementos de bloqueo tiene una ranura con un perfil de sellado en forma de U para unirse a tope contra el collar de rotor, una superficie de sellado para unirse a tope contra el cubo de rotor y dos superficies de contacto para unirse a tope contra un asiento del ducto de bomba y, o a una superficie de contacto de otro elemento de bloqueo de la pluralidad de elementos de bloqueo. La pluralidad de elementos de bloqueo forman una pluralidad de líneas de sellado en el rotor, con el resultado de que se mejora la acción de sellado del elemento de bloqueo. Puesto que los elementos de bloqueo pueden unirse a tope entre sí mediante las superficies de contacto, no es necesario el montaje complejo de los diferentes elementos de bloqueo.
Preferentemente, se proporciona un número impar de elementos de bloqueo. De esta manera, un elemento de bloqueo intermedio puede definir un eje o plano central, con respecto al cual se arreglan los elementos de bloqueo adicionales.
Al menos dos elementos de bloqueo se pueden formar cada uno de manera uniforme. Como resultado del uso de elementos de bloqueo uniformes, se simplifica el diseño del dispositivo de bloqueo y se pueden impedir errores de montaje y se pueden reducir los costos de producción. Preferentemente, todos los elementos de bloqueo se forman de una manera uniforme. También es posible, por ejemplo, que dos respectivos elementos de bloqueo se formen de manera uniforme y se monten en diferentes orientaciones en el dispositivo de bloqueo, permitiendo de este modo, por ejemplo, una configuración simétrica del dispositivo de bloqueo.
De acuerdo con una primera realización preferida, los elementos de bloqueo tienen cada uno superficies de contacto paralelas. De esta manera, el dispositivo de bloqueo se puede configurar de una manera compacta. Además, esto permite, por ejemplo, el empleo del dispositivo de bloqueo de acuerdo con la invención en alojamientos de bomba conocidos.
De acuerdo con una realización alternativa, los elementos de bloqueo pueden tener cada uno superficies de contacto que se arreglan en un ángulo y cada uno es paralelo a la dirección radial del rotor. Esto simplifica la geometría de los elementos de bloqueo y de las superficies y perfiles de sellado, puesto que los elementos de bloqueo que se unen a tope entre sí se arreglan cada uno en la dirección radial del rotor.
Preferentemente, los elementos de bloqueo tienen cada uno un perfil de sellado que comprende un reborde de sellado que se extiende en la dirección radial del rotor. Esto permite una buena función de sellado de los respectivos elementos de bloqueo.
La invención se refiere además a una bomba que tiene un rotor que es giratorio alrededor de un eje de rotación y comprende un cubo de rotor y un collar de rotor que se extiende desde el cubo de rotor en la dirección radial y lo rodea de una manera ondulada, un alojamiento de bomba que tiene un ducto de bomba que conecta un primer espacio de entrada/salida a un segundo espacio de entrada/ salida, y un dispositivo de bloqueo descrito anteriormente.
Otras características y ventajas de la invención se pueden obtener de la siguiente descripción y de los dibujos a los cuales se hace referencia. En los dibujos:
La figura 1 muestra una bomba de acuerdo con la invención en una vista en perspectiva con separación de partes que tiene un dispositivo de bloqueo de acuerdo con la invención;
La figura 2 muestra la bomba de la figura 1 en una vista lateral con separación de partes;
La figura 3 muestra una vista en sección de la bomba desde la figura 1 en la dirección axial;
La figura 4 muestra una vista en sección de la bomba de la figura 3 en el plano de sección IV-IV;
La figura 5 muestra vistas esquemáticas del ducto de bomba de una bomba de acuerdo con la invención;
La figura 6 muestra una vista en sección del componente de alojamiento central de la bomba de la figura 3 en el plano de sección VI-VI;
La figura 7 muestra una vista en sección del componente de alojamiento central de acuerdo con una realización alternativa;
La figura 8 muestra vistas detalladas de un elemento de bloqueo y un rotor de acuerdo con una primera realización de la invención;
La figura 9 muestra una vista detallada de un elemento de bloqueo y un rotor de acuerdo con una segunda realización de la invención;
La figura 10 muestra una vista en sección de una bomba que tiene un elemento de bloqueo de acuerdo con una tercera realización de la invención;
La figura 11 muestra vistas detalladas de un rotor de la bomba de la figura 1; y
La figura 12 muestra vistas del dispositivo de bloqueo de acuerdo con la invención en una bomba que tiene un componente guía.
Las figuras 1 y 2 muestran cada una, una bomba 10 en una vista con separación de partes. La bomba 10 comprende una unidad de montaje de árbol 12 que soporta un árbol 14. Unido a la unidad de montaje de árbol 12 está un alojamiento de bomba 16 que tiene un primer componente de alojamiento axial 18, un componente de alojamiento anular central 20 y un segundo componente de alojamiento axial 22.
Entre el primer componente de alojamiento axial 18 y la unidad de montaje de árbol 12 se proporciona un elemento de sellado 24.
El árbol 14 sobresale en el alojamiento de bomba 16 de una manera soportada en un lado. Un rotor 26 comprende un cubo de rotor 28 y un collar de rotor 30 que se extiende desde el cubo de rotor 28 en la dirección radial y lo rodea de una manera ondulada. El rotor 26 se sujeta al árbol 14 mediante un perno de sujeción 36. El soporte unilateral permite una configuración simple del alojamiento de bomba 16, puesto que en particular no es necesario soportar el árbol 14 en el segundo componente de alojamiento axial 22. También se puede proporcionar algún otro tipo de soporte del árbol 14, por ejemplo, un soporte en ambos lados.
En el siguiente texto, las referencias a una dirección axial se refieren al eje de rotación del rotor 26 y las referencias a una dirección radial se refieren a una correspondiente dirección radial centrada en el eje de rotación. “Axialmente hacia atrás” se refiere a la dirección que apunta hacia la unidad de montaje de árbol 12 y “axialmente hacia adelante” se refiere a la dirección que apunta hacia el alojamiento de bomba 16. El primer componente de alojamiento axial 18 es por lo tanto, el componente de alojamiento axialmente posterior y el segundo componente de alojamiento axial 22 es por lo tanto, el componente de alojamiento axialmente frontal.
Entre el rotor 26 y el primer componente de alojamiento axial 18 se proporciona un sello de superficie mecánica 34. En lugar del sello de superficie mecánica, también se puede proporcionar algún otro elemento de sellado.
El montaje del árbol 14, el elemento de sellado 24 y el sello de superficie mecánica 34 y la sujeción del rotor 26 al árbol
14 también se pueden configurar de alguna otra manera.
En la realización mostrada, el alojamiento de bomba 16 se mantiene unido mediante cuatro pernos 38, arandelas 40 y tuercas 42, en donde los pernos 38 se extienden cada uno desde la unidad de montaje de árbol 12 a través de los tres componentes de alojamiento 18, 20, 22. Sin embargo, también se puede proporcionar algún otro método de sujeción. Por ejemplo, se puede proporcionar sujeción independiente de los componentes de alojamiento 18, 20, 22 entre sí y del alojamiento de bomba 16 a la unidad de montaje de árbol 12 o se puede proporcionar sujeción independiente del segundo componente de alojamiento axial 22. Esto permite montaje y desmontaje modular de la bomba 10. También se pueden proporcionar maneras alternativas de sujeción de los componentes de alojamiento 18, 20, 22. Por ejemplo, el componente de alojamiento 18 se puede sujetar a la unidad de montaje de árbol 12 y los componentes de alojamiento 20 y 22 se pueden sujetar al componente de alojamiento 18 mediante tornillos sin cabeza en el componente de alojamiento 18.
El componente de alojamiento anular central 20 tiene un primer espacio de entrada/salida 44 y un segundo espacio de entrada/salida 46, que se forman cada uno con un elemento de conexión 48 para la conexión a una tubería.
Un dispositivo de bloqueo 50 comprende una pluralidad de elementos de bloqueo 52 y se configura para bloquear un ducto de bomba en la dirección axial en ambos lados del collar de rotor 30. Cada uno de la pluralidad de elementos de bloqueo 52 tiene una ranura 72 con un perfil de sellado en forma de U 70 para unirse a tope contra el collar de rotor 30, una superficie de sellado 68 para unirse a tope contra el cubo de rotor 28 y dos superficies de contacto 62, 66 para unirse a tope contra un asiento del ducto de bomba y/o a una superficie de contacto de otro elemento de bloqueo 52 de la pluralidad de elementos de bloqueo 52.
La figura 3 muestra la bomba 10 en una vista en sección en un plano de sección perpendicularmente a través del eje de rotación A del rotor 26 y el árbol 14. Los componentes de alojamiento 18, 20 y 22 forman un ducto de bomba 32 junto con el cubo de rotor 28, este ducto de bomba 32 que se extiende de manera anular alrededor del cubo de rotor 28. El collar de rotor 30 divide el ducto de bomba 32 en diferentes cámaras de fluido 55 por medio de su forma ondulada, en donde el extremo radialmente exterior del collar de rotor ondulado 30 se une a la pared exterior radial, formada por el componente de alojamiento anular 18, del ducto de bomba 32 de una manera selladora.
El dispositivo de bloqueo 50 se arregla en un sector superior, en la realización mostrada, del ducto de bomba 32. Cada uno de los elementos 52 se une tope de una manera selladora contra las dos superficies laterales axiales del collar de rotor 30 y contra el cubo de rotor 28. En la rotación del rotor 26, los elementos de bloqueo 52 pueden moverse cada uno independientemente entre sí en la dirección axial dentro de una cámara 54 según la forma ondulada del collar de rotor giratorio 30.
La cámara 54 se forma por el alojamiento de bomba 16 en la realización mostrada y tiene un asiento 60 que forma la transición entre la cámara 54 y el ducto de bomba anular 31.
La figura 4 muestra una sección a través de la cámara 54 de la bomba 10 en el plano de sección IV-IV en la figura 3 en el caso de una dirección de rotación en el sentido contrario de las manecillas del reloj del rotor 26.
Un primer elemento de bloqueo 52a se une a tope contra el asiento 60 de la cámara 54 con una primera superficie de contacto 62 en cada posición axial, y se une a tope contra el collar de rotor 30 con el perfil de sellado en forma de U y contra el cubo de rotor 28 con la superficie de sellado 68. Un segundo elemento de bloqueo 52b se une a tope con la segunda superficie de contacto del primer elemento de bloqueo 52a con una primera superficie de contacto y forma una segunda línea de sellado en el collar de rotor 30 y el cubo de rotor 28 con el perfil de sellado en forma de U y la superficie de sellado 68. Un tercer elemento de bloqueo 52c se une a tope con la segunda superficie de contacto del segundo elemento de bloqueo 52b con una primera superficie de contacto y forma una tercera línea de sellado en el collar de rotor 30 y el cubo de rotor 28 de una manera análoga. Por lo tanto, la pluralidad de elementos de bloqueo 52 bloquea el ducto de bomba anular 31 e impide que el fluido que se va a bombear se transporte de regreso a través del ducto de bomba anular 31.
La segunda superficie de contacto 66 del tercer elemento de bloqueo 52c se configura, en la realización mostrada, para unirse a tope contra un segundo asiento 64 en una segunda dirección de operación, en la cual el rotor gira en el sentido de las manecillas del reloj, y por lo tanto para bloquear el ducto de bomba anular. Esto se describe adicionalmente más adelante en conjunto con la figura 5.
Un ducto de intercambio 58 se forma dentro de la cámara 54 y permite que el fluido fluya en la dirección axial entre la cámara de fluido axialmente frontal y la cámara de fluido axialmente posterior. De esta manera, se evita la compresión del fluido por un cambio en el volumen durante un movimiento axial del elemento de bloqueo y el collar del rotor.
También es posible que los elementos de bloqueo 52 formen un ducto de intercambio 58 que se extiende en la dirección axial entre una cámara de fluido axialmente frontal 55 y una cámara de fluido axialmente posterior 55 en el lado opuesto del collar de rotor 30. Esto se puede formar, por ejemplo, como una ranura en uno o más elementos de bloqueo o entre dos superficies de contacto, que se unen a tope entre sí, de dos elementos de bloqueo 52.
La cámara 54 tiene cuatro paredes interiores. Una pared radialmente interna de la cámara 54 se forma en la forma de un
arco circular alrededor del eje de rotación del rotor 26 axialmente en ambos lados del rotor 26 y tiene el mismo radio que o un radio ligeramente más pequeño que el cubo de rotor 28 para asegurar un buen ajuste de los elementos de bloqueo 52 en el cubo de rotor 28.
Una pared radialmente externa de la cámara 54 tiene un perfil que tiene la forma de un arco circular alrededor del eje de rotación del rotor 26. También es posible que la pared radialmente externa de la cámara 54 se forme, de modo que se separa de los elementos de bloqueo 52, de modo que el fluido que se va a bombear en el lado de presión pueda pasar entre la pared radialmente externa de la cámara 54 y los elementos de bloqueo 52 y por lo tanto, presiona los elementos de bloqueo 52 contra el cubo de rotor 26.
En la dirección circunferencial, la cámara 54 se forma por dos paredes planas que se ubican en la dirección circunferencial y cada una circunda el ducto de flujo en forma de U y forman un primer y segundo asientos 60, 64 para los elementos de bloqueo 52 en la realización mostrada. De esta manera, la bomba 10 se puede operar en ambos lados.
En la realización mostrada, los elementos de bloqueo 52 se forman cada uno con superficies de contacto 62, 66 que se extienden de manera paralela y se separan cada uno entre sí por un espesor d de cada elemento de bloqueo particular 52. Las dos paredes planas que se ubican en la dirección circunferencial se forman en esta realización de modo que el elemento de bloqueo 52 se puede desplazar por un ángulo y en la dirección circunferencial dentro de la cámara 54 entre el primer y segundo asientos 60, 64. En la realización mostrada, el ángulo y es 10°.
El ángulo y puede estar en un intervalo de 5° a 40°, en donde el ángulo está preferentemente en un intervalo de 5° a 20°.
Con este fin, las dos paredes planas que se ubican en la dirección circunferencial están en la dirección radial con respecto a un punto central que se desplaza en un eje central de la bomba por la distancia L, en donde L = (D/2)/sen(Y/2) y D es el espesor total de todos los elementos de bloqueo 52 (en este caso D=3d). De esta manera, la línea central del elemento de bloqueo intermedio 52b se orienta en cada caso en la dirección radial con respecto al eje de rotación A cuando el primer o segundo elemento de bloqueo 52a o 52b se une a tope respectivamente contra el primer o segundo asiento 60, 64 de la cámara 54 por medio de sus superficies de contacto 62 o 66. Por lo tanto, el primer y segundo asientos se forman cada uno en planos que se orientan en el ángulo y entre sí.
A fin de compensar un cambio en el volumen debido al movimiento axial del collar de rotor 30 y de los elementos de bloqueo 52, se forma el ducto de intercambio 58 en el dispositivo de bloqueo 50. Esto permite que se bombee un flujo de fluido entre la cámara de fluido axialmente frontal y la cámara de fluido axialmente posterior dentro del dispositivo de bloqueo. Por lo tanto, se permite una configuración compacta del dispositivo de bloqueo 50, puesto que la cámara 54 del dispositivo de bloqueo no se tiene que conectar a uno de los espacios de entrada/salida 44, 46.
En la cámara 54, la relación del área de la sección transversal de flujo axial del ducto de intercambio 58 al área de saliente axial del collar de rotor 30 y de aquellas partes de los elementos de bloqueo 52 que sobresalen más allá del collar de rotor es preferentemente al menos 0,2 y está, por ejemplo, en el intervalo de 0,2 a 0,6. Esto permite suficiente compensación de volumen con una construcción compacta del dispositivo de bloqueo 50.
Las subfiguras (a) a (c) de la figura 5 muestran cada una, una vista esquemática del ducto de bomba 31 con el rotor 26 y el dispositivo de bloqueo 50.
En la realización mostrada, el ducto de bomba se forma por el alojamiento de bomba 16 en sí, es decir, a partir de los tres componentes de alojamiento 18, 20, 22. De esta manera, como se puede ver en la figura 5, se puede ahorrar espacio de instalación en la región del ducto de bomba. Además, se simplifica el montaje y desmontaje y también la limpieza de la bomba 10.
La entrada y la salida del fluido que se va a bombear tiene lugar mediante espacios de entrada/salida radialmente externos 44, 46 que se muestran por medio de líneas discontinuas. En la realización mostrada, los espacios de entrada/salida se forman de una manera simétrica entre sí, a fin de permitir la operación bidireccional de la bomba 10.
El ducto de bomba 32 se forma de una manera anular y se extiende con una sección transversal constante desde el primer espacio de entrada/salida radialmente externo 44 hasta el segundo espacio de entrada/salida radialmente externo 46. El dispositivo de bloqueo 50 se arregla en el ducto de bomba anular 32 entre los dos espacios de entrada/salida 44, 46 e impide que se bombee un reflujo del fluido contra la dirección de operación de la bomba. En la región de los espacios de entrada/salida radialmente externos 44, 46, el fluido que se va a bombear puede fluir en la dirección radial hacia las cámaras de fluido 55 formadas por el rotor 26 y el alojamiento de bomba. Cuando se gira el rotor 26, las cámaras de fluido se mueven adicionalmente a lo largo del ducto de bomba anular 32, en donde una respectiva cámara de fluido 56 se cierra y permite el transporte de fluido en la dirección de bombeo. En el lado de salida de la bomba 10, las cámaras de fluido se mueven hacia la región del dispositivo de bloqueo 50, que bloquea el ducto de bomba 32, con el resultado de que el fluido que se va a bombear fluye en la dirección radial fuera de las cámaras de fluido y hacia el espacio de entrada/salida radialmente externo del lado de salida.
Por lo tanto, la bomba 10 es una bomba de desplazamiento positivo que transporta un volumen fijo atrapado en la cámara de fluido cerrada 56.
La función del dispositivo de bloqueo 50 se explica en el siguiente texto. El dispositivo de bloqueo 50 se arregla entre el primer espacio de entrada/salida 44 y el segundo espacio de entrada/salida 46 y comprende una pluralidad de elementos de bloqueo 52, que bloquean el ducto de bomba 31 en la dirección axial en ambos lados del collar de rotor 30. En la realización mostrada en la figura 5, se proporcionan tres elementos de bloqueo 52.
El dispositivo de bloqueo 50 se configura para operación bidireccional de la bomba 10. Con este fin, el dispositivo de bloqueo 50 tiene un primer asiento 60 para el primer elemento de bloqueo 52a en el lado del primer espacio de entrada/salida 44, contra el cual el primer elemento de bloqueo 52a se une a tope por medio de una primera superficie de contacto 62 en una primera dirección de operación para bombeo desde el primer espacio de entrada/salida 44 al segundo espacio de entrada/salida 46, ver la figura 5 (a) y (b).
El dispositivo de bloqueo también tiene un segundo asiento 64 para el tercer elemento de bloqueo 52c en el lado del segundo espacio de entrada/salida 46, contra el cual el tercer elemento de bloqueo 52c se une a tope por medio de una segunda superficie de contacto 66 en una segunda dirección de operación para bombeo desde el segundo espacio de entrada/salida 46 al primer espacio de entrada/salida, ver figura 5 (c).
El espaciamiento entre el primer asiento 60 y el segundo asiento 64 en la dirección circunferencial es mayor que el espaciamiento entre la primera superficie de contacto 62 y la segunda superficie de contacto 66 en la dirección circunferencial.
Cuando se cambia la dirección de operación de la bomba bidireccional 10, los tres elementos de bloqueo 52 se mueven desde el primer asiento 60 al segundo asiento 64 de modo que el tercer elemento de bloqueo 52c se une a tope contra el segundo asiento 64 por medio de su segunda superficie de contacto 66, el segundo elemento de bloqueo 52b se une a tope contra la primera superficie de contacto, que hacia el primer espacio de entrada/salida 44, del tercer elemento de bloqueo 52c mediante su segunda superficie de contacto que da hacia el segundo espacio de entrada/salida 46, y el primer elemento de bloqueo 52a se une a tope contra la primera superficie de contacto, que da hacia el primer espacio de entrada/salida 44, del segundo elemento de bloqueo 52b mediante su segunda superficie de contacto que da hacia el segundo espacio de entrada/salida 46, y la otra superficie de contacto 66, 62 se separa respectivamente del alojamiento de bomba 16. Además, se reduce la resistencia en el fluido que se va a bombear y por lo tanto, se reduce la fuerza de presión desde los elementos de bloqueo hasta el rotor, con el resultado de que se reducen las fuerzas de fricción y por lo tanto, también el desgaste a los elementos de bloqueo 52.
Como se puede ver claramente en la figura 5 (a) y (b), el volumen en la cámara 54 cambia cuando el rotor 26 gira (de derecha a izquierda en el dibujo) debido a la forma ondulada del collar de rotor y los elementos de bloqueo 52 que se mueven en la dirección axial. Puesto que el dispositivo de bloqueo 50 se arregla entre los dos espacios de entrada/salida 44, 46, es al menos algunas veces posible que una porción axial de la cámara 54 del dispositivo de bloqueo 50 no se conecte al espacio de salida asociado 44, 46.
A fin de permitir que este cambio en el volumen se compense, se forma el ducto de intercambio 58 entre la cámara de fluido axialmente frontal y la cámara de fluido axialmente posterior. Un flujo de fluido se muestra en la dirección axial por la flecha en la figura 5 (b).
La figura 6 muestra una vista en sección a través del componente de alojamiento central 20 de acuerdo con el plano de sección VI-VI en la figura 3. El componente de alojamiento 20 se arregla de modo que el dispositivo de bloqueo 50 con la cámara 54 se arregla de una manera girada 90° en comparación con la realización mostrada en la figura 3, es decir, en el eje central horizontal del ducto de bomba anular 32. Preferentemente, la bomba 10 se forma de modo que el alojamiento de bomba 16 se puede unir a la unidad de montaje de árbol 12 en diferentes ángulos.
Los espacios de entrada/salida 44, 46 se forman de manera externamente radial en el ducto de bomba anular 32, en donde una primera parte de los espacios de entrada/salida 44, 46 se forma sobre toda la altura axial del ducto de bomba en el que el componente de alojamiento central 20 se separa del ducto de bomba 32 en la dirección radial en la región de los espacios de entrada/salida 44, 46. En la realización mostrada, el espaciamiento radial del componente de alojamiento 20 se estrecha en la dirección circunferencial en la respectiva región de extremo de los espacios de entrada/salida 44, 46, de modo que la primera parte de los espacios de entrada/salida 44, 46 es aproximadamente triangular en vista axial. Una segunda parte de los espacios de entrada/salida 44, 46 se forma en el componente de alojamiento 20 y forma una transición a los elementos de conexión 48.
Los espacios de entrada/salida 44, 46 se forman en el cuadrante superior izquierdo y en el cuadrante inferior izquierdo en el componente de alojamiento 20 en la realización mostrada y cada uno se extiende hasta el eje central vertical del ducto de bomba anular 32. Esto permite el vaciado de residuos de la bomba.
La figura 7 muestra una vista en sección a través del componente de alojamiento central 20 según la realización
alternativa. La realización difiere de la realización mostrada en la figura 6 en que el componente de alojamiento 20 no se separa del ducto de bomba 32 en la dirección radial en la región de los espacios de entrada/salida 44, 46.
La subfigura (a) de la figura 8 muestra una vista en planta axial del rotor 26 y los elementos de bloqueo 52. La subfigura (b) muestra una vista en sección a través de los elementos de bloqueo 52 de acuerdo con el plano de sección b-b en la subfigura (a), y la subfigura (c) muestra una vista en perspectiva de los componentes de la subfigura (a).
Como se puede ver en la subfigura 8 (a), la primera y segunda superficies de contacto de los elementos de bloqueo 52a, 52b y 52c se forman cada una de una manera paralela entre sí. El elemento de bloqueo intermedio 52b se forma de una manera simétrica a su plano central, en particular con respecto a la superficie de sellado 68 que se une a tope contra el cubo de rotor. El primer y tercer elementos de bloqueo 52a y 52c se forman cada uno de una manera simétrica en espejo entre sí con respecto al plano central del elemento de bloqueo intermedio 52b. Puesto que los elementos de bloqueo 52a, 52b, 52c también se forman cada uno de una manera simétrica en espejo a un respectivo plano central ubicado paralelo al plano de rotor, se pueden usar dos elementos de bloqueo uniformes para los dos elementos de bloqueo exteriores 52a y 52b, estos que se montan por consiguiente en el collar de rotor 30 de una manera girada por 180° con respecto entre sí.
Como se puede ver en la subfigura 8 (b), los perfiles de sellado en forma de U 70 en la ranura 72 de los elementos de bloqueo 52 se configuran cada uno como rebordes de sellado convexos 74. A fin de permitir el contacto óptimo de los elementos de bloqueo 52 contra el collar de rotor 30, los rebordes de sellado 74 se extienden cada uno en la dirección radial del rotor. Por lo tanto, el reborde de sellado 74 del elemento de bloqueo intermedio 52b se extiende paralelo a las superficies de contacto laterales, en tanto que los rebordes de sellado 74 de los elementos de bloqueo exteriores 52a y 52c se extienden de una manera inclinada a un ángulo con respecto a las superficies de contacto laterales.
Los elementos de bloqueo 52 también pueden tener cada uno una superficie inclinada que se dirige al menos parcialmente en la dirección axial y se configura para presionar el elemento de bloqueo particular 52 contra el cubo de rotor 28 en el caso de un movimiento axial en el fluido que se va a bombear. Por ejemplo, la superficie remota del cubo de rotor 28 se puede formar de una manera similar a un techo. De manera alternativa, se puede formar una superficie inclinada en una ranura en un elemento de bloqueo 52 o en una ranura entre dos elementos de bloqueo 52.
La figura 9 muestra una segunda realización de un dispositivo de bloqueo 50 que tiene cinco elementos de bloqueo 52a a 52e. De una manera análoga a la realización anterior, la primera y segunda superficies de contacto de cada elemento de bloqueo 52a a 52e se extienden paralelas entre sí. El reborde de sellado 74 del elemento de bloqueo intermedio 52c se extiende paralelo a las superficies de contacto, en tanto que los rebordes de sellado 74 de los elementos de bloqueo exteriores 52a, 52b, 52d y 52e se extienden cada uno de una manera inclinada con respecto a las superficies de contacto. De una manera análoga a la realización anterior, los elementos de bloqueo 52a y 52e y los elementos de bloqueo 52b y 52d se forman cada uno de una manera uniforme. En contraste con la realización anterior, los diferentes elementos de bloqueo 52a a 52e se forman con diferentes espesores, es decir, los elementos de bloqueo exteriores tienen un espaciamiento mayor entre las superficies de contacto que los elementos de bloqueo interiores. De esta manera, se puede ahorrar espacio de instalación para los elementos de bloqueo interiores, en el caso de lo cual, el reborde de sellado se extiende paralelo o a un pequeño ángulo con respecto a las superficies de contacto, en tanto que se requiere un espesor correspondiente mayor para los elementos de bloqueo exteriores 52a y 52e a causa del perfil de los rebordes de sellado 74 con un ángulo relativamente grande con respecto a las superficies de contacto.
La figura 10 muestra una tercera realización de un dispositivo de bloqueo 50, en la cual los elementos de bloqueo 52 se configuran de modo que la primera y segunda superficies de contacto 62, 66 se arreglan a un ángulo y cada una se extiende en la dirección radial del rotor 26. De esta manera, todos los elementos de bloqueo 52 se pueden formar de una manera idéntica, con el resultado de que se reducen los costos de producción y se simplifica el montaje de la bomba y el reemplazo de los elementos de bloqueo 52.
En la figura 10, las dos paredes planas de la cámara 54 que se ubican en la dirección circunferencial se arreglan del mismo modo en la dirección radial del rotor 26. Por lo tanto, el primer y segundo asientos se forman cada uno en planos que se orientan en el ángulo y entre sí.
El alojamiento de bomba y el rotor se forman de otro modo de una manera análoga a las realizaciones anteriores.
De manera alternativa, también es posible que las dos paredes que se ubican en la dirección circunferencial y las superficies de contacto 62, 66 de los elementos de bloqueo 52 tengan cada una formas en general cilíndricas, en particular formas curva, que se coordinan entre sí. Además, las superficies de contacto exteriores 62, 66, en la dirección circunferencial, de los elementos de bloqueo respectivamente exteriores 52, que se configuran para unirse a tope contra el primer y segundo asientos 60, 64, pueden tener una forma diferente de las superficies de contacto por medio de lo cual los elementos de bloqueo 52 se unen a tope entre sí, por ejemplo, por medio de una forma de cuña o forma arqueada del elemento de bloqueo 52.
Las formas de las dos paredes que se ubican en la dirección circunferencial y de las superficies de contacto 62, 66 de los
elementos de bloqueo 52 se pueden seleccionar de modo que los elementos de bloqueo se presionen contra el cubo de rotor 26 por la diferencia de presión cuando la bomba está en operación.
Las subfiguras (a) y (b) de la figura 11 muestran cada una, una vista del rotor 26, en donde la subfigura (a) muestra una vista en planta axial del rotor 26 y la subfigura (b) muestra una vista en planta radial del rotor 26.
El collar de rotor 30 se extiende en la dirección radial desde el cubo de rotor 28 y rodea el cubo de rotor 28 de una manera ondulada. En la realización mostrada, el collar de rotor 30 está en las dos posiciones extremas axiales en dos puntos opuestos cada una. Por lo tanto, el collar de rotor forma dos cámaras de fluido en cada uno de los dos lados axiales del collar de rotor.
En la realización mostrada, el collar de rotor 30 se extiende de una manera aplanada en las posiciones extremas axiales 76, con el resultado de que el sellado se mejora en las superficies de extremo axial del ducto de bomba 32, que se forman por los dos componentes de alojamiento axial 18 y 22. Esto permite, en particular, un alargamiento de un separación entre el collar de rotor 30 y las superficies de extremo axial del ducto de bomba 32. Esto permite que la bomba genere mayores presiones con dimensiones de separación más grandes.
En la realización mostrada, el rotor 26 se produce a partir de una aleación anti-retención.
Preferentemente, se proporciona una superficie de sellado, en la forma de una ranura circunferencial, para un sello mecánico en el cubo de rotor 26.
También es posible que se usen otras formas de rotor para la bomba.
El alojamiento de bomba también se puede formar de alguna otra manera. Por ejemplo, el dispositivo de bloqueo 50 también se puede proporcionar en un alojamiento de bomba conocido que proporciona solo operación de bombeo de solo un lado. La pluralidad de elementos de bloqueo 52 en particular también se puede guiar en una guía que permite solo un movimiento unidireccional en la dirección axial. En la figura 12, un dispositivo de bloqueo 50 de acuerdo con la invención está en un componente de guía 90 que permite un movimiento lineal de los elementos de bloqueo 52 en la dirección axial y forma un asiento 92 para uno de los elementos de bloqueo 52. Los elementos de bloqueo se forman de una manera análoga a la realización mostrada en la figura 4 y figura 8. La figura 12 (A) muestra una vista en sección a través del dispositivo de bloqueo 50. La figura 12 (B) muestra una vista del lado de alta presión de la bomba. La figura 12 (C) muestra una vista en la dirección axial, en donde el lado de alta presión de la bomba se arregla a la derecha y el lado de baja presión de la bomba se arregla a la izquierda. Las figuras 12 (D) y 12 (E) muestran vistas en perspectiva.
Claims (7)
1. Dispositivo de bloqueo para una bomba que tiene un rotor que es giratorio alrededor de un eje de rotación en un ducto de bomba y comprende un cubo de rotor y un collar de rotor que se extiende desde el cubo de rotor en la dirección radial y lo rodea de una manera ondulada,
caracterizado porque el dispositivo de bloqueo comprende una pluralidad de elementos de bloqueo que se configuran para bloquear el ducto de bomba en la dirección axial en ambos lados del collar de rotor, donde cada uno de la pluralidad de elementos de bloqueo tiene una ranura con un perfil de sellado en forma de U para unirse a tope contra el collar de rotor, una superficie de sellado para unirse a tope contra el cubo de rotor, y dos superficies de contacto para unirse a tope contra un asiento del ducto de bomba y/o contra una superficie de contacto de otro elemento de bloqueo de la pluralidad de elementos de bloqueo, donde el dispositivo de bloqueo tiene un primer asiento para la pluralidad de elementos de bloqueo en el lado del primer espacio de entrada/salida, contra el cual un primer elemento de los elementos de bloqueo se une a tope por medio de una primera superficie de contacto de extremo en una primera dirección de operación para bombeo desde el primer espacio de entrada/salida al segundo espacio de entrada/salida, y tiene un segundo asiento para la pluralidad de elementos de bloqueo en el lado del segundo espacio de entrada/salida, contra el cual un último elemento de los elementos de bloqueo se une a tope por medio de una segunda superficie de contacto de extremo en una segunda dirección de operación para bombeo desde el segundo espacio de entrada/salida al primer espacio de entrada/salida,
y el espaciamiento entre el primer asiento y el segundo asiento en la dirección circunferencial es mayor que el espaciamiento entre las respectivas primera y segunda superficies de contacto de extremo de la pluralidad de elementos de bloqueo en la dirección circunferencial.
2. Dispositivo de bloqueo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde se proporciona un número impar de elementos de bloqueo.
3. Dispositivo de bloqueo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, donde dos elementos de bloqueo se forman cada uno de manera uniforme.
4. Dispositivo de bloqueo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, donde los elementos de bloqueo tienen cada uno superficies de contacto paralelas.
5. Dispositivo de bloqueo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, donde los elementos de bloqueo tienen cada uno superficies de contacto que se arreglan en un ángulo y cada uno es paralelo a la dirección radial del rotor.
6. Dispositivo de bloqueo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, donde los elementos de bloqueo tienen cada uno un perfil de sellado que comprende un reborde de sellado que se extiende en la dirección radial del rotor.
7. Bomba que tiene un rotor que es giratorio alrededor de un eje de rotación y comprende un cubo de rotor y un collar de rotor que se extiende desde el cubo de rotor en la dirección radial y lo rodea de una manera ondulada, un alojamiento de bomba que tiene un ducto de bomba que conecta un primer espacio de entrada/salida a un segundo espacio de entrada/salida, y un dispositivo de bloqueo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.
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