ES2943485T3 - Bomba volumétrica con pistón excéntrico - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a una bomba volumétrica de pistones excéntricos (1) que comprende: - un tubo (2) que tiene un primer extremo (21) y un segundo extremo (22) que terminan en un cilindro (24) solidario con una zona de descarga (4), comprendiendo la tubería (2) una abertura de succión (23) y una abertura de descarga (41), - un eje de transmisión (5) que se extiende entre la zona de transmisión 3 y la tubería, - un pistón (6) dispuesto en la zona de entrega (4) y montado de forma deslizante en el extremo (53) del eje (5) mientras es presionado contra el cilindro (24) por medios elásticos (7) para bloquear el movimiento del fluido entre la tubería (2) y la zona de descarga (4) cuando la bomba está vacía, caracterizado porque los medios elásticos están dispuestos para presionar el pistón contra el cilindro cuando la bomba funciona bajo carga. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Bomba volumétrica con pistón excéntrico
La invención se refiere a campo de las bombas, en particular a las bombas volumétricas con pistón excéntrico.
Una bomba volumétrica con pistón excéntrico comprende generalmente un cilindro que comprende una abertura de aspiración y que comparte un extremo con una zona de impulsión. A nivel de este extremo un pistón está montado deslizante sobre el término de un árbol de transmisión y es presionado por medios de presionado, tales como resortes, contra el cilindro bloqueando así el paso de fluido. Durante el funcionamiento de la bomba en carga, la presión ejercida sobre el pistón puede doblar el árbol de transmisión. La fuerza de presión correspondiente puede causar entonces un desprendimiento del pistón del cilindro provocando a continuación fugas que deterioran el rendimiento de la bomba.
Un ejemplo de bomba volumétrica con pistón excéntrico se describe y representa en el documento WO97/36107. Un pistón circular efectúa un movimiento orbital en el interior de un cilindro delimitado por dos paredes circulares de diámetros diferentes. El diámetro del pistón está comprendido, evidentemente, entre estos dos diámetros. El cilindro está provisto de una pared que permite aislar las cámaras de aspiración y de impulsión. El faldón del pistón se interrumpe justo debajo de esta pared también llamada tabique. El centro del pistón está animado por un movimiento circular mientras que el pistón no gira sobre sí mismo, es decir que los ejes de abscisas y de ordenadas siguen siendo permanentemente paralelos a su orientación inicial.
Un objetivo de la presente invención es responder a los inconvenientes del documento de la técnica anterior mencionada anteriormente y en particular reducir e incluso suprimir las fugas entre el pistón y el cilindro de la bomba durante el funcionamiento en carga.
Para ello, un primer aspecto de la invención se refiere a una bomba volumétrica con pistón excéntrico que comprende, una tubería que presenta un primer extremo solidario a una zona de transmisión y un segundo extremo que termina en un cilindro solidario a una zona de impulsión, comprendiendo la tubería una abertura de aspiración y comprendiendo la zona de impulsión una abertura de impulsión, un árbol de transmisión que se extiende entre la zona de transmisión y la tubería con un término situado a nivel del cilindro, un pistón dispuesto en la zona de impulsión y montado deslizante en el término del árbol estando presionado contra el cilindro mediante medios elásticos para bloquear un desplazamiento de fluido entre la tubería y la zona de impulsión cuando la bomba está en vacío, en la que el cilindro (24) está delimitado por dos paredes circulares de diámetros diferentes, estando el diámetro del pistón (6) comprendido entre estos dos diámetros y caracterizada por que los medios elásticos están dispuestos para presionar el pistón contra el cilindro cuando la bomba funciona en carga, y por que los medios elásticos comprenden al menos un resorte radial montado en el extremo del pistón, la dirección de la fuerza de retroceso del resorte forma un ángulo no nulo con una recta que pasa por los dos puntos de contacto entre el pistón y el cilindro cuando la bomba está en vacío.
El desfase angular del resorte radial permite asegurarse de que la dirección de la fuerza de retroceso será sustancialmente paralela con la recta que une los puntos de contacto entre el pistón y el cilindro cuando la bomba está en carga.
Según un modo de realización de la invención, el ángulo está comprendido entre 1 y 30°.
Según un modo de realización de la invención, los medios elásticos comprenden una primera porción del árbol de transmisión cuya superficie de la sección es inferior a las superficies de las secciones de las porciones adyacentes para poder deformarse elásticamente durante la rotación del árbol de transmisión.
La deformación elástica de la primera porción del árbol permite mantener presionado el pistón contra el cilindro de la bomba con una fuerza de presionado conocida.
Según un modo de realización de la invención, la primera porción forma una lámina flexible.
Según un modo de realización de la invención, la superficie de la sección de la primera porción es un rectángulo.
Según otras características ventajosas:
- el pistón efectúa un movimiento orbital en el interior del cilindro cuando la bomba funciona;
- el cilindro está provisto de una pared que permite aislar la abertura de aspiración y la zona de impulsión; - el faldón del pistón se interrumpe justo debajo de dicha pared.
Otras características y ventajas de la presente invención surgirán más claramente al leer la siguiente descripción detallada de un modo de realización de la invención dado a modo de ejemplo no limitativo e ilustrado por los dibujos adjuntos, en los que:
[Fig. 1] representa una vista en corte longitudinal de una bomba volumétrica excéntrica de acuerdo con un primer modo de realización de la invención,
[Fig. 2] representa una vista del árbol de transmisión de la bomba según el primer modo de realización de la invención, [Fig. 3] representa una vista una vista esquemática de un segundo modo de realización de la invención,
[Fig. 4] representa una vista en corte longitudinal de una bomba volumétrica excéntrica de acuerdo con un segundo modo de realización de la invención,
-La figura 1 representa una bomba 1 volumétrica con pistón excéntrico de acuerdo con la invención tal como se ve en corte longitudinal.
La bomba 1 comprende una tubería 2 que tiene un primer extremo 21 y un segundo extremo 22 así como una abertura de aspiración 23.
El primer extremo 21 de la tubería 2 está solidario a una zona de transmisión 3 que comprende medios de transmisión de la bomba 1. El segundo extremo 22 comprende un cilindro 24 y es solidario a una zona de impulsión 4 que comprende una abertura de impulsión 41.
Un árbol de transmisión 5 se extiende desde la zona de transmisión 3 en la tubería 2. Un extremo 53 del árbol 5 está situado a nivel del cilindro 24.
Como es visible en la figura 1, en este ejemplo de realización, un manguito 8 está dispuesto en la tubería 2 alrededor del árbol 5. El manguito 8 comprende un fuelle metálico en dos partes 81, 82, por ejemplo, de acero. El manguito 8 está fijado herméticamente mediante primeros medios de fijación 83 al primer extremo 21 de la tubería 2 y mediante segundos medios de fijación 84 al extremo 53 del árbol 5. Dicho manguito es conocido per se por el experto en la materia. Se describe, por ejemplo, en detalle en el documento WO97/36107.
Los segundos medios de fijación 84 del manguito, son también solidarios al pistón y pueden, por lo tanto, deslizarse sobre el extremo 53 del árbol 5 al mismo tiempo que el pistón.
Un pistón 6 está dispuesto en la zona de impulsión 4 y montado deslizante en el extremo 53 del árbol 5. Medios elásticos 7, 70 están presentes en el pistón de modo que estos lo presionan contra el cilindro 24 para bloquear cualquier desplazamiento de fluido entre la tubería 2 y la zona de impulsión 4. El funcionamiento de dicha bomba es conocido por el experto en la materia.
Los medios elásticos comprenden, por ejemplo, una primera porción 70 del árbol de transmisión 5 cuya superficie de la sección es inferior a las superficies de las secciones de las porciones adyacentes. En otras palabras, la primera sección está adelgazada con respecto a las secciones. Este adelgazamiento permite una deformación elástica del árbol 5 de transmisión durante el funcionamiento de la bomba 1. La orientación de la primera sección 70 se selecciona para que el pistón 6 sea presionado contra el cilindro 24 por la fuerza de flexión ejercida por la primera sección 70.
Según el modo de realización representado en la figura 2, la primera sección 70 tiene forma de lámina flexible por ejemplo de sección rectangular. La deformación elástica se ejerce sobre la parte de la lámina más delgada y ejerce una fuerza de retroceso según la dirección F. La parte mayor grosor garantiza la asunción de fuerza asociada a la presión que se ejerce sobre el pistón.
El cilindro 24 está equipado con un tabique (no representado) que separa la zona de aspiración y la zona de impulsión de la bomba 1. El disco del pistón presenta en este punto una abertura para dejar pasar al tabique. Esta discontinuidad en el ciclo de bombeo provoca temporalmente fuerzas que contribuyen a recentrar el pistón.
La utilización de una primera porción 70 adelgazada de árbol de transmisión 5 tal como una lámina flexible permite tener un pistón más reactivo que se recentrará más rápidamente. Por otro lado, la primera porción 70 adelgazada permite suprimir resortes radiales montados en el extremo 53 del árbol de transmisión. Estos resortes aseguran de manera conocida el presionado del pistón 6 sobre el cilindro. Las fuerzas de los resortes son asumidos por un cojinete que roza con un anillo de deslizamiento solidario al pistón. Durante el recentrado del pistón, el rozamiento del anillo sobre el cojinete ralentizará el movimiento de recentrado del pistón lo que deteriora el rendimiento de la bomba 1.
Según otra variante de realización, los medios elásticos comprenden al menos un resorte radial 54 montado en el extremo del árbol de transmisión 5. El(los) resorte(s) radial(es) está(n) dispuesto(s) para asegurar el presionado del pistón 6 sobre el cilindro 24 a la vez cuando la bomba funciona en vacío y cuando la bomba funciona en carga. En otras palabras, la orientación del(de los) resorte(s) radial(es) en el extremo del árbol de transmisión 5 se selecciona para compensar la fuerza de presión que se ejerce sobre el pistón 6 y que tiende a doblar el árbol 5 de transmisión.
La figura 3 representa esquemáticamente la orientación del(de los) resorte(s) radial(es) en el extremo del árbol de transmisión (5) mientras que la bomba está en vacío. Según la invención, el(los) resorte(s) radial(es) están montados con un desfase angular con respecto a una recta A que pasa por los puntos de contacto P1 y P2 entre el pistón 6 y el cilindro 24. Este desfase angular permite a la dirección D de la fuerza de retroceso del(de los) resorte(es) radial(es) formar un ángulo no nulo con la recta A. El ángulo se determina de modo que en vacío la componente de la fuerza de retroceso paralela a la recta A sea suficiente para mantener el presionado del pistón 6 contra el cilindro tal como se representa en la figura 3.
Cuando la bomba 1 funciona en carga la fuerza de presión que se ejerce sobre el pistón 6 tiende a doblar el eje y, por lo tanto, a desplazar los puntos de contacto P1 y P2 entre el pistón 6 y el cilindro. La recta A cambia, por lo tanto, de orientación. Según la invención, el desfase angular se selecciona para que, cuando la bomba 1 está en carga, la dirección de la fuerza de retroceso del(de los) resorte(s) radial(es) coincida con la nueva recta que une los puntos de contacto entre el pistón 6 y el cilindro 24. De este modo, en funcionamiento en carga, la componente de la fuerza de retroceso es máxima en el alineamiento de los puntos de contacto con el pistón 6 y el cilindro 24.
Según un modo de realización, el ángulo entre la recta A que une los puntos de contacto P1 y P2 cuando la bomba está en vacío y la dirección D de la fuerza de retroceso del(de los) resorte(s) radial(es) está comprendido entre 1 y 30°.
Según la invención, los dos modos de realización se pueden combinar. De este modo, el árbol de transmisión 5 que comprende la primera porción 70 adelgazada puede comprender uno o varios radiales montados en el extremo del árbol de transmisión 5 con un desfase angular con respecto a la recta A.
Se entenderá que diversas modificaciones y/o mejoras evidentes para los expertos en la técnica pueden aportarse a los diversos modos de realización de la invención descritos en la presente descripción a condición de permanecer dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Bomba (1) volumétrica con pistón excéntrico que comprende:
- una tubería (2) que presenta un primer extremo (21) solidario a una zona de transmisión (3) y un segundo extremo (22) que termina en un cilindro (24) solidario a una zona de impulsión (4), comprendiendo la tubería (2) una abertura de aspiración (23) y comprendiendo la zona de impulsión una abertura de impulsión (41),
- un árbol de transmisión (5) que se extiende entre la zona de transmisión 3 y la tubería con un extremo (53) situado a nivel del cilindro (24),
- un pistón (6) dispuesto en la zona de impulsión (4) y montado deslizante en el extremo (53) del árbol (5) estando presionado contra el cilindro (24) mediante medios elásticos (7) para bloquear un desplazamiento de fluido entre la tubería (2) y la zona de impulsión (4) cuando la bomba está en vacío, en la que el cilindro (24) está delimitado por dos paredes circulares de diámetros diferentes, estando el diámetro del pistón (6) comprendidos entre estos dos diámetros y caracterizada por que los medios elásticos están dispuestos para presionar el pistón contra el cilindro cuando la bomba funciona en carga, y por que los medios elásticos comprenden al menos un resorte (54) montado en el extremo del pistón, formando la dirección (D) de la fuerza de retroceso del resorte (54) un ángulo no nulo con una recta (A) que pasa por los dos puntos de contacto entre el pistón (6) y el cilindro (24) cuando la bomba (1) está en vacío.
2. Bomba (1) volumétrica con pistón excéntrico según la reivindicación 1, en la que el ángulo está comprendido entre 1 y 30°.
3. Bomba (1) volumétrica con pistón excéntrico según la reivindicación 1 o 2, en la que los medios elásticos comprenden una primera porción (70) del árbol de transmisión (5) cuya superficie de la sección es inferior a las superficies de las secciones de las porciones adyacentes para poder deformarse elásticamente durante la rotación del árbol de transmisión (5).
4. Bomba (1) volumétrica con pistón excéntrico según la reivindicación anterior, en la que la primera porción (70) forma una lámina flexible.
5. Bomba (1) volumétrica con pistón excéntrico según una de las reivindicaciones 3 o 4, en la que la superficie de la sección de la primera porción es un rectángulo.
6. Bomba (1) volumétrica con pistón excéntrico según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el pistón (6) efectúa un movimiento orbital en el interior del cilindro (24) cuando la bomba (1) funciona.
7. Bomba (1) volumétrica con pistón excéntrico según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el cilindro (24) está provisto de una pared que permite aislar la abertura de aspiración (23) y la zona de impulsión (4).
8. Bomba (1) volumétrica con pistón excéntrico según la reivindicación anterior, en la que el faldón del pistón (6) se interrumpe justo debajo de dicha pared.
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