ES2957935T3

ES2957935T3 - Control de la geometría de intersticio en una bomba tornillo excéntrico

Info

Publication number: ES2957935T3
Application number: ES18701291T
Authority: ES
Inventors: Paul Krampe; Michael Rolfes
Original assignee: Vogelsang GmbH and Co KG
Current assignee: Vogelsang GmbH and Co KG
Priority date: 2017-01-16
Filing date: 2018-01-16
Publication date: 2024-01-30
Anticipated expiration: 2038-01-16
Also published as: JP7015839B2; WO2018130718A1; EP4137698A1; US11286928B2; AU2018208543B2; AU2018208543A1; EP3568596B1; KR20190105632A; CN113107835B; EP3568596C0; CA3050182A1; US20200124046A1; CN110392785B; EP3568596A1; MX2019008481A; JP2020504266A; BR112019014558A2; BR112019014558B1; KR102356133B1; PL3568596T3

Abstract

Bomba excéntrica de tornillo (1) para impulsión de líquidos cargados de sólidos, que tiene un rotor (4) enrollado helicoidalmente, un estator (2), que tiene una entrada (10) y una salida (12), en la que el rotor (4) está dispuesto de manera giratoria alrededor de un eje longitudinal (L1) del estator, y que tiene una pared interior (8) similar a un tornillo correspondiente al rotor (4), en donde el rotor tiene una forma que se estrecha hacia la salida (12). o la entrada (10), preferiblemente una forma cónica y/o una excentricidad variable (e1, e2), y en donde el rotor (4) y el estator (2) están dispuestos entre sí y formados de manera que al menos una cámara (5) que sirve para el transporte del líquido y la cámara está separada por un estrechamiento (7), en particular por un conducto de obturación (D). La invención se caracteriza por un dispositivo de ajuste para ajustar una posición relativa axial del rotor (4) y el estator (2), en el que el dispositivo de ajuste (39) está diseñado para ensanchar el estrechamiento (7) entre el rotor (4) y el estator (2).). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Control de la geometría de intersticio en una bomba tomillo excéntrico

La invención se refiere a una bomba de tornillo excéntrico para el transporte de líquidos cargados con sólidos, con un rotor con devanado helicoidal, un estator cónico, con una entrada y una salida, en la que el rotor está dispuesto de forma giratoria alrededor de un eje longitudinal del estator, y que comprende una pared interior helicoidal correspondiente al rotor, presentando el rotor una forma que se estrecha hacia la salida o la entrada, preferiblemente cónica, y/o una excentricidad variable, y donde el rotor y el estator están dispuestos entré sí y configurados de tal manera que se forma al menos una cámara que sirve para el transporte del líquido y la cámara está separada por un estrechamiento, en particular una línea de obturación. La invención se refiere además a un procedimiento para operar una bomba de tornillo excéntrico de este tipo.

Las bombas de tornillo excéntricas del tipo mencionado al principio se conocen desde hace varios años y se utilizan en particular para transportar y dosificar con cuidado líquidos cargados con sólidos, líquidos abrasivos o, en general, líquidos con alta viscosidad. Utilizan un rotor helicoidal de arranque único o múltiple, que está dispuesto en la correspondiente cámara de arranque único o múltiple de un estator y gira en ella. En una bomba de tornillo excéntrico, la rotación del tornillo se realiza alrededor de un eje de rotación del tornillo, que a su vez gira alrededor de un eje longitudinal del estator, generalmente paralelo al mismo, lo que resulta en un movimiento de rotación guiado excéntricamente del tornillo a lo largo de una trayectoria circular, y de donde se deriva el término bomba de tornillo "excéntrico". El tornillo de una bomba de tornillo excéntrico suele ser accionado por un árbol oscilante, que está formado por un árbol con juntas cardán en ambos extremos entre el motor de accionamiento y el rotor. Una configuración adecuada del perfil exterior del rotor y del perfil interior del estator conduce a un estrechamiento, en particular a una línea de obturación, que sella entre sí al menos una cámara, pero preferentemente cámaras individuales de una pluralidad de cámaras. El rotor y el estator pueden estar en contacto directo entre sí y formar una línea de obturación o también pueden presentar en el estrechamiento que separa las cámaras un intersticio de obturación. Por regla general, el rotor está diseñado como tornillo de arranque simple y el estator como tornillo de arranque doble con paso doble, lo que provoca la estanqueidad de las distintas cámaras.

Por el documento DE2632716 se conoce una bomba de tornillo que tiene un tornillo cónico y una camisa de presión cónica. En esta realización el tornillo tiene una conicidad de aproximadamente 30° de ángulo de cono, cuyo objetivo es aumentar la presión de transporte en una longitud de tornillo corta. El tornillo y la camisa de presión se pueden mover axialmente entre sí, porque la camisa de presión está guiada de manera móvil axialmente en un manguito. Esto tiene como objetivo mantener una presión constante moviendo la camisa de presión bajo la influencia de la presión del líquido sobre una parte anular de la camisa de presión en la bomba. De manera sistemática, sin embargo, un aumento de la presión en la salida sólo puede provocar un desplazamiento vertical y, con ello, una presión de la camisa de presión sobre el tornillo. Otra desventaja de este sistema conocido es que su objetivo debe diseñarse únicamente para la constancia del aumento de presión, que se genera por la reducción del área de la sección transversal en la dirección de transporte del espacio cónico de la bomba y no permite el desplazamiento axial dependiendo sobre otras variables influyentes.

Por AT223042 también se conoce una bomba de tornillo que tiene un estator y un rotor cónicos. Por medio de un manguito de tornillo insertado entre el rotor y el eje de salida, el rotor de esta bomba de tornillo se puede ajustar axialmente en relación con el estator mediante un usuario que gira manualmente el manguito usando una herramienta a través de un orificio manual cuando la bomba está parado. De esta manera se pueden compensar tanto el bloqueo como el juego excesivo entre el estator y el rotor, provocado por el hinchamiento del estator o el desgaste del rotor y/o del estator.

Por el documento DE 102015112248 A1 se conoce hasta ahora una bomba de tornillo excéntrico en la que se puede modificar la geometría del intersticio o espacio entre rotor y estator ajustando la precarga o pretensión del estator. Una precarga elevada provoca que el estator, que está diseñado como pieza elastomérica, se comprima y, con ello, se pueda reducir la geometría del intersticio. Sin embargo, la desventaja de esta bomba de tornillo excéntrico es que los espesores de elastómero del estator son diferentes debido a su geometría tanto en dirección circunferencial como en dirección longitudinal y, por tanto, una precarga elevada conduce a una deformación elástica desigual. Por lo tanto, no se garantiza un funcionamiento fiable de la bomba de tornillo excéntrico y la geometría de intersticio irregular que provoca este ajuste puede provocar un mayor desgaste local.

El documento DE 102014117483 A1 da a conocer una unidad de bomba ajustable para una bomba de tornillo excéntrico. Para su ajuste, el estator está formado al menos parcialmente por un material eléctricamente y/o térmicamente activo y/o está acoplado o equipado con al menos un medio eléctricamente y/o térmicamente activo, pudiendo utilizarse los medios como sensores, de modo que los parámetros de la bomba volumétrica se pueden determinar mediante un dispositivo de control y se pueden ajustar en base a los sensores. Además, al activar los medios eléctricamente activos, el estator se puede mover en una dirección deseada dependiendo de la configuración.

Para bombas de tomillo excéntrico también se conocen bombas de tomillo excéntrico cónicas, ya que permiten tanto un fácil montaje como un ajuste del rotor con respecto al estator en caso de desgaste. Una bomba de tornillo excéntrico de este tipo se conoce, por ejemplo, por el documento WO 2010/100134 A2. Para evitar o compensar el desgaste, en este documento se propone una bomba de tornillo excéntrica con rotor cónico, que está diseñada de tal manera que todas las cámaras individuales tienen el mismo volumen. Si durante el funcionamiento aparecen signos de desgaste, en particular las llamadas cavitaciones, es posible mover el rotor axialmente con respecto al estator, de modo que los volúmenes de la cámara vuelvan a tener el mismo tamaño y se consiga la estanqueidad.

Una desventaja de estas soluciones conocidas es que estas soluciones por sólo pueden compensar el desgaste que ya se ha producido en el estator debido al movimiento del rotor. Las bomba de tornillo y bombas de tornillo excéntrico conocidas en el estado de la técnica no pueden evitar la aparición de desgaste como tal.

Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar una bomba de tornillo excéntrico del tipo mencionado al principio, que no sólo compense el desgaste que se ha producido, sino que también reduzca la aparición de desgaste y, por tanto, aumente la vida útil de la bomba de tornillo excéntrico y reduzca el esfuerzo de mantenimiento.

Esta tarea se resuelve en una bomba de tornillo excéntrico del tipo mencionado en el objeto de la reivindicación 1. La invención comprende un dispositivo de ajuste para ajustar una posición relativa axial del rotor y el estator, que está diseñado para optimizar la geometría del intersticio entre el rotor y el estator al estar configurado para expandir el estrechamiento entre el rotor y el estator.

La invención se basa en el conocimiento de que la geometría del intersticio, es decir, la geometría del estrechamiento que separa la(s) cámara(s), es, por un lado, importante para formar el sello de manera suficiente para que sea posible el bombeo, y por el otro, durante el funcionamiento de la bomba de tornillo excéntrico se produce fricción, lo que significa que las piezas individuales, en particular el rotor y el estator, se calientan y, debido a la dilatación del material, aumenta la precarga entre el rotor y el estator o el estrechamiento se vuelve demasiado pequeño. El aumento de la precarga provoca entonces un mayor desgaste.

La invención ha reconocido que se puede evitar o reducir cualquier desgaste si el estrechamiento se expande durante el funcionamiento y, de este modo, la geometría del intersticio se puede adaptar a las condiciones de funcionamiento y, por tanto, optimizarse. Por lo tanto, la presente invención propone un dispositivo de ajuste diseñado para expandir el estrechamiento entre el rotor y el estator. Si se vuelve a ampliar el estrechamiento, se produce un contacto con menor precarga o ningún contacto y, por tanto, menos fricción entre el rotor y el estator, lo que a su vez conduce a un menor desgaste. Al bombear líquido también se produce un efecto de enfriamiento, de modo que las piezas pueden volver a enfriarse cuando se reduce la precarga. Esto también permite, por ejemplo, ajustar un intersticio mayor al arrancar la bomba de tornillo excéntrico para mantener la fricción baja en estado seco. También es posible operar la bomba de tornillo excéntrico ahorrando energía ajustándola a la eficiencia general óptima, teniendo en cuenta la eficiencia volumétrica y las pérdidas por fricción. Sin embargo, sólo se recomienda una ligera expansión del estrechamiento para medios sensibles al corte. La invención permite adaptar la bomba de tornillo excéntrico al medio a transportar.

El rotor presenta una forma cónica hacia la salida o la entrada. La forma está determinada por la curva envolvente que encierra el rotor. La forma es preferentemente cónica. Por lo tanto, el rotor tiene un diámetro que se reduce en la dirección de salida o de entrada. Preferiblemente, el rotor se estrecha linealmente. Sin embargo, también se prefiere que el rotor tenga una forma que se estreche según una función predeterminada, por ejemplo una función de segundo, tercer o cuarto grado. El diámetro entonces disminuye progresiva o regresivamente. Dependiendo de la carga sobre el rotor, esto tiene ventajas para evitar un desgaste excesivo. La elección de si el rotor se estrecha hacia la entrada o hacia la salida depende en particular de las condiciones estructurales y debería depender del tipo de montaje. La dirección de la reducción determina la dirección en la que se inserta el rotor en el estator.

Alternativa o adicionalmente, el rotor presenta una excentricidad que cambia en la dirección de entrada o de salida. Preferiblemente, la excentricidad cambia linealmente, es decir, aumenta o disminuye linealmente. Sin embargo, también se prefiere que el rotor tenga una excentricidad que cambie según una función predeterminada, por ejemplo una función de segundo, tercer o cuarto grado. La excentricidad entonces disminuye progresiva o regresivamente.

En ambos casos el estator está adaptado al rotor y, por tanto, presenta un contorno interior correspondiente.

En principio se prefiere que la conicidad y/o la excentricidad que cambia longitudinalmente del rotor en la dirección de transporte sea tan pequeña que esto no cause una reducción significativa en la sección transversal del intersticio en la dirección de transporte, para evitar un efecto indeseable de aumento de presión. Esto se puede conseguir, por ejemplo, eligiendo el cono de tal manera que dos líneas rectas que promedian la envoltura en ambos lados en una sección longitudinal formen un ángulo de cono de menos de 20°, preferiblemente menos de 10° y en particular menos de 5° unos respecto de otros. En particular, se prefiere que la diferencia de área provocada por el estrechamiento entre el área de la sección transversal del intersticio en la salida del estator y el área de la sección transversal del intersticio en la entrada del estator sea inferior al 10%, preferentemente inferior al 5%. % del área de la sección transversal del intersticio en la entrada del estator.

Incluso con una excentricidad variable con un diámetro constante, es posible ampliar un estrechamiento mediante un desplazamiento axial. De este modo se puede llevar una parte del rotor con menor excentricidad a una parte del estator con mayor excentricidad, ampliando así el estrechamiento. También se prefiere una combinación de un rotor cónico y un rotor con excentricidad variable.

En una realización preferida, el dispositivo de ajuste está configurado para expandir o ampliar el estrechamiento entre el rotor y el estator hasta tal punto que se forme un intersticio de fuga entre el rotor y el estator. En este caso, el estrechamiento no se forma por el contacto entre el rotor y el estator, sino por un pequeño espacio, el intersticio de fuga, que aún proporciona cierta estanqueidad. En este caso, el caudal de transporte disminuye, pero debido a que ya no existe contacto físico entre el rotor y el estator y la película de líquido entre estas piezas, se produce un enfriamiento adicional y se reduce aún más el desgaste. Puede estar previsto que un intersticio de fuga de este tipo no esté permanentemente presente durante el funcionamiento, sino que sólo se establezca durante o después de determinadas cargas.

Además, se prefiere que el dispositivo de ajuste esté configurado para llevar a cabo la expansión del estrechamiento en función de uno o más parámetros operativos predeterminados. Es imaginable, por ejemplo, que una expansión del estrechamiento se detenga automáticamente después de un cierto tiempo de funcionamiento. También es posible medir el consumo de energía de un motor de accionamiento y expandir el estrechamiento a medida que aumenta el consumo de energía. La expansión del estrechamiento se realiza preferentemente en función de varios parámetros de funcionamiento. Aunque también es concebible y preferible utilizar sólo un único parámetro de operación, el desgaste se puede reducir de forma más eficaz utilizando múltiples parámetros operativos.

Se prefiere especialmente uno de los parámetros de funcionamiento, la temperatura del estator y/o del rotor. Preferentemente se mide la temperatura del estator. Para ello, la bomba de tornillo excéntrico presenta preferentemente al menos un sensor dispuesto en o sobre el estator y que mide la temperatura del estator. La temperatura se mide preferentemente en varios puntos para poder reducir el desgaste de forma especialmente eficaz. Preferiblemente se produce una expansión continua del estrechamiento dependiendo de la temperatura. Alternativamente, se predeterminan uno o más valores umbral, y cuando se superan uno o más valores umbral, se lleva a cabo una expansión gradual del estrechamiento.

Preferiblemente uno, en particular otro, de los parámetros operativos es el volumen de líquido transportado. Preferiblemente, el volumen de líquido transportado es el volumen de líquido por revolución. Si el volumen de líquido transportado por revolución disminuye, esto significa que se está entregando más gas o aire. Al bombear gas o aire, el efecto de enfriamiento que el medio tiene sobre la bomba de tornillo excéntrico es menor que cuando se bombea líquido. Por lo tanto, en este caso también se prefiere expandir el estrechamiento para evitar el desgaste. Para ello es imaginable que en la entrada o en la salida del estator esté dispuesto un caudalímetro.

Según otra realización preferida, uno de los parámetros operativos es un nivel de líquido en la entrada del estator. Para ello están previstos preferentemente uno o varios sensores de líquido. Puede ser preferible medir únicamente un nivel específico como valor umbral. Alternativamente también se prefiere una medición continua del nivel en la entrada del estator. Si hay un nivel de líquido bajo en la entrada del estator, la probabilidad de que la bomba de tornillo excéntrico funcione en seco es mayor, lo que significa que la fricción es mayor y el enfriamiento de la bomba de tornillo excéntrico es menor. Esto, a su vez, conduce a un calentamiento más rápido y, por tanto, a una expansión del material, lo que reduce aún más el estrechamiento y puede aumentar la precarga. Por lo tanto, se prefiere que en el caso de que se mida un nivel bajo de líquido en la entrada del estator, se amplíe el estrechamiento entre el rotor y el estator.

Otro parámetro imaginable es la presión en la salida. Si esta permanece igual o disminuye mientras el torque aumenta al mismo tiempo, esto es un indicador de una mayor fricción entre el rotor y el estator y, por tanto, un signo de hinchamiento del material del estator. Incluso en tal caso se prefiere expandir el estrechamiento para adaptar la geometría del intersticio a las condiciones estructurales modificadas.

En otra realización preferida, el estator está montado de manera desplazable axialmente y el dispositivo de ajuste está configurado para desplazar el estator axialmente para expandir al menos parcialmente el estrechamiento entre el rotor y el estator. El rotor suele estar acoplado a un accionamiento y el estator está fijo en el sentido de giro. Si se produce desgaste, lo primero que se debe hacer es sustituir el estator, ya que normalmente está hecho de un material más blando que el rotor. Puesto que por esta razón el estator debe estar dispuesto de manera que pueda ser reemplazado fácilmente, en esta realización se propone montar el estator de tal manera que sea desplazable axialmente para expandir al menos parcialmente el estrechamiento entre el rotor y el estator. Para ello, el dispositivo de ajuste está acoplado preferentemente al estator para poder moverlo. Para ello, el dispositivo de ajuste puede estar acoplado a un accionamiento del estator previsto para ello. Un accionamiento del estator de este tipo está configurado en una forma de realización preferida como accionamiento hidráulico, accionamiento de cremallera, accionamiento por cadena, accionamiento por husillo o similar. Preferiblemente, el accionamiento del estator está diseñado de tal manera que se pueda mantener una posición axial del estator. Esto se consigue preferentemente porque el accionamiento del estator está configurado de forma autoblocante.

Según la invención, el rotor está montado de manera desplazable axialmente y el dispositivo de ajuste está configurado para desplazar el rotor axialmente con el fin de expandir al menos parcialmente el estrechamiento entre el rotor y el estator. Debe entenderse que también es posible y preferida una combinación de los dos desplazamientos, es decir, que tanto el rotor como el estator se desplacen axialmente. Esto hace posible mantener pequeñas las trayectorias de desplazamiento absolutas.

En una variante, un tren de accionamiento del rotor, compuesto por un motor de accionamiento y un árbol de accionamiento, es desplazable junto con el rotor. El rotor suele estar acoplado mediante un árbol a un motor de accionamiento, que normalmente está configurado como motor eléctrico. Dado que el rotor gira excéntricamente alrededor de un eje central del estator, es decir, su eje central describe una trayectoria circular alrededor del eje central del estator, un árbol de accionamiento de este tipo normalmente también incluye al menos una articulación cardán o varilla de flexión para permitir la transferencia de un torque excéntrico. En esta configuración, tanto el motor de accionamiento como el árbol de accionamiento, que pertenecen al tren de accionamiento, están montados junto con el rotor de forma desplazable. Esto simplifica la construcción del tren de transmisión y, por ejemplo, está previsto un cojinete lineal para el motor de accionamiento, que puede estar provisto de un accionamiento previsto para ello, como se describió anteriormente con referencia al estator.

En otra variante, que también se puede configurar además de la variante descrita anteriormente, el rotor junto con el árbol de accionamiento es desplazable con respecto al motor de accionamiento. En esta variante se prefiere que entre el árbol de accionamiento y el motor de accionamiento esté dispuesto un engranaje que permita un desplazamiento axial del árbol de accionamiento. Por ejemplo, los engranajes de la transmisión están diseñados de manera que se permita el desplazamiento axial. En esta variante, la disposición del motor de accionamiento se simplifica, mientras que la construcción de la transmisión es más compleja que en la realización descrita anteriormente. Otra ventaja es que la masa de las piezas móviles es menor. También es posible montar el motor de accionamiento por separado.

Como variante o adicionalmente, el árbol de accionamiento está realizado al menos en dos partes y presenta un miembro de expansión, con el que se puede alargar y acortar el árbol de accionamiento para el desplazamiento axial del rotor. En este ejemplo de realización, el árbol de accionamiento puede estar configurado de forma telescópica y ejercer automáticamente la extensión, o para el rotor está previsto un accionamiento separado para el movimiento del rotor. Por ejemplo, es imaginable que en el árbol de accionamiento esté dispuesto un elemento de expansión accionado hidráulicamente, que permita un ajuste axial mediante presión hidráulica. Como alternativa a un elemento de expansión hidráulico también puede estar previsto un elemento de expansión que actúe mecánicamente, por ejemplo en el sentido de un accionamiento de husillo.

De forma alternativa o adicional, para el rotor está prevista una unidad de accionamiento separada, que desplaza el rotor axialmente, mientras que el elemento de expansión es pasivo y permite este desplazamiento. Esto simplifica aún más la construcción.

Según otra forma de realización preferida, el eje longitudinal del estator durante el funcionamiento es esencialmente vertical o erguido y la salida del estator está dispuesta en la parte superior. Esto da como resultado otras ventajas. Por un lado, el estrechamiento o la precarga entre rotor y estator no se reduce ni aumenta en la zona inferior del estator debido al peso adicional del rotor. Otra ventaja surge del hecho de que cuando la geometría del intersticio cambia a un intersticio de fuga, el líquido vuelve a fluir hacia la entrada, consiguiéndose así un efecto de refrigeración adicional. Lo que resulta especialmente ventajoso en esta variante es que, si se transporta no sólo líquido sino también gas, el líquido siempre está presente en la zona de los puntos de contacto, es decir, en la zona de la línea de obturación y, por tanto, en la zona de los puntos de contacto. La línea de obturación siempre está refrigerada, incluso cuando se transporta una alta proporción de gas. Esto evita eficazmente el calentamiento y, por tanto, un aumento de la fricción y la precarga, o una reducción excesiva del estrechamiento. Esto evita un mayor desgaste. Además, la disposición vertical ahorra espacio y la bomba de tornillo excéntrico es especialmente fácil de instalar en sistemas existentes. La disposición vertical es posible porque el estrechamiento se puede expandir.

En otra forma de realización preferida, al menos en la zona de la pared interior, el estator está formado de un material flexible, en particular de un elastómero. Esto simplifica, por un lado, la fabricación del estator y, por otro lado, también crea una buena estanqueidad entre el estator y el rotor. Como variante, puede estar previsto que la pared interior del estator esté cubierta con una capa de material elastómero de espesor esencialmente uniforme. En otra variante, todo el estator está fabricado de material elastomérico y está provisto exteriormente de un manguito para su estabilización.

Según otra forma de realización preferida está previsto que el dispositivo de ajuste esté configurado para expandir el estrechamiento entre el rotor y el estator antes del inicio de un proceso de arranque o durante, o después de, un proceso de parada de un motor de accionamiento para hacer girar el rotor, y para contraer el estrechamiento entre el rotor y el estator antes de comenzar durante el proceso de arranque del motor de accionamiento. Según esta realización, el estrechamiento entre el rotor y el estator se ajusta desde un estrechamiento extendido hasta un estrechamiento alargado durante el inicio de un proceso de transporte de la bomba de tornillo excéntrico, es decir, al arrancar o después de arrancar un motor de accionamiento que genera el movimiento de rotación del rotor con respecto al estator. Esto cambia la bomba de tornillo excéntrico de un flujo de fuga interno inicialmente alto a un flujo de fuga reducido. Este movimiento de ajuste sirve para no aumentar repentinamente el volumen de transporte y/o la presión de transporte de la bomba de tornillo excéntrico al iniciar el proceso de transporte, lo que provocaría una carga elevada en la bomba de tornillo excéntrico y los conductos conectados, sino más bien para aumentarlo continuamente durante un período de inicio. Este período de inicio puede estar en el intervalo de un segundo a varios segundos. En particular, esta realización es ventajosa cuando se utiliza un motor de accionamiento que no tiene un control de velocidad controlado por un convertidor de frecuencia, sino que tiene un aumento inmediato de la velocidad nominal al arrancar.

Básicamente, debe entenderse que, a los efectos de esta regulación, el estrechamiento entre el estator y el rotor se puede expandir al final de un proceso de transporte, de modo que esté en un estado expandido al inicio de un proceso de transporte posterior, o que antes de que se ponga en marcha el motor de accionamiento al iniciar un proceso de transporte, se realice una expansión correspondiente del estrechamiento para luego arrancar este motor de accionamiento después de que se haya realizado esta expansión. De ambas maneras se puede garantizar que al arrancar el motor de accionamiento no se produzca un estrechamiento reducido o incluso un contacto de sellado directo entre el estator y el rotor, lo que provocaría un volumen de transporte elevado y una presión de transporte elevada desde el principio e inmediatamente.

Es incluso más preferido si el dispositivo de ajuste tiene una interfaz de entrada para recibir una señal de presión y está configurado para expandir o contraer el estrechamiento entre el rotor y el estator dependiendo de la señal de presión. Según este desarrollo, el dispositivo de ajuste, que en principio puede presentar una unidad de control correspondiente, que puede estar configurada como unidad de control electrónica, está diseñado para modificar el estrechamiento entre el rotor y el estator en función de una señal de presión. La señal de presión puede ser una presión en el lado de entrada, una presión dentro del estator o una presión en el lado de salida del estator, es decir, en particular también una presión en el lado de presión de la bomba de tornillo excéntrico. De esta manera se puede realizar un ajuste exacto de una presión y también se puede ajustar un perfil de presión predeterminado como perfil de valor real mediante el ajuste correspondiente del estrechamiento. Este ajuste o control se realiza según la invención expandiendo o contrayendo la extensión entre el rotor y el estator, lo que, en comparación con cualquier posible regulación de la velocidad del rotor y del estator, da como resultado un ajuste o ajuste mucho más preciso, espontáneo y menos inercial. En particular, esta realización también se puede utilizar para proporcionar protección contra sobrepresión. En este caso, cuando se alcanza o se sobrepasa una determinada presión el estrechamiento entre el rotor y el estator se expande y, por lo tanto, evita que la presión aumente por encima de una determinada presión máxima.

Además, la bomba de tornillo excéntrico según la invención se puede perfeccionar porque el dispositivo de ajuste tiene una interfaz de entrada para recibir una señal de cantidad de volumen y está configurado para expandir el estrechamiento entre el rotor y el estator en función de la señal de cantidad de volumen de tal manera que para un valor de la señal de cantidad de volumen que indica que un volumen transportado desde el inicio de un proceso de transporte corresponde a un volumen específico, el estrechamiento entre el rotor y el estator se expande de tal manera que no se produce un transporte adicional de un volumen desde la salida del estator. Según esta realización, el dispositivo de ajuste está diseñado para recibir una señal de cantidad de volumen. En principio, esta señal de cantidad de volumen puede caracterizar un volumen objetivo que debe ser transportado por la bomba de tornillo excéntrico. Esto significa que desde el principio hasta el final de un proceso de suministro continuo, es decir, un funcionamiento continuo de la bomba de tornillo excéntrico, la bomba de tornillo excéntrico debería transportar un cierto volumen. Básicamente, los inventores han reconocido que una dosificación tan exacta de una cantidad transportada específica no se puede lograr de una manera suficientemente precisa controlando y regulando el motor de accionamiento que acciona el rotor debido a los efectos de inercia y seguimiento. Según la invención, por el contrario, el estrechamiento entre el rotor y el estator se ajusta de tal manera que con ello se puede ajustar o regular la dosificación exacta. Esto significa especialmente que cuando se alcanza la cantidad de volumen deseada, es decir el valor nominal de cantidad de volumen, el estrechamiento se expande de tal manera que no se transporta más volumen a través de la bomba de tornillo excéntrico. En particular, el estrechamiento entre rotor y estator se puede ajustar o controlar de tal manera que cuando sólo se debe transportar una pequeña proporción del volumen nominal deseado, se ajusta una extensión del estrechamiento entre rotor y estator y de esta forma se reduce la cantidad transportada y de esta forma se reduce en una o dos etapas o de forma continua. El volumen real puede registrarse mediante un medidor de volumen correspondiente o calcularse matemáticamente a partir del número de revoluciones de la bomba de tornillo excéntrico y del grado de estrechamiento entre el rotor y el estator durante el período de suministro. Como señal de cantidad de volumen, una señal de valor nominal puede ser detectada por el dispositivo de ajuste o introducida en el dispositivo de ajuste. En este caso, el cálculo de la cantidad de ajuste para el estrechamiento entre el rotor y el estator se realiza dentro del dispositivo de ajuste y puede llevarse a cabo mediante cálculo interno o introducción adicional de valores reales en el dispositivo de ajuste. La señal de volumen también puede ser una señal diferencial, que se determina a partir del valor nominal y real para permitir directamente un cálculo de la cantidad de ajuste dentro del dispositivo de ajuste. Se prefiere además que el dispositivo de ajuste esté configurado para ajustar la posición relativa axial del rotor con respecto al estator mientras el rotor gira con respecto al estator. Esta configuración para el ajuste axial durante el funcionamiento de la bomba se puede realizar, por ejemplo, mediante un dispositivo de ajuste accesible desde el exterior o controlable desde el exterior. El dispositivo de ajuste puede estar configurado como actuador accionado por energía y así permitir el ajuste durante la rotación del rotor, por ejemplo previendo en la bomba un actuador accionado hidráulica, neumática o eléctricamente para el ajuste axial entre el rotor y el estator.

Según un segundo aspecto de la invención, el objetivo antes mencionado se consigue mediante un procedimiento para operar una bomba de tornillo excéntrico según al menos una de las realizaciones preferidas descritas anteriormente de una bomba de tornillo excéntrico según el primer aspecto de la invención, con los pasos: accionar el rotor para transportar un líquido; expandir el estrechamiento entre el rotor y el estator moviendo el rotor y el estator relativamente axialmente entre sí. Debe entenderse que la bomba de tornillo excéntrico según un primer aspecto de la invención y el procedimiento según el segundo aspecto de la invención tienen realizaciones preferidas iguales y similares, como se establece en particular en las reivindicaciones dependientes. A este respecto, se hace referencia completa a la descripción anterior del primer aspecto de la invención.

El procedimiento también tiene preferiblemente el paso: ajustar un intersticio de fuga entre el rotor y el estator. El ajuste del intersticio de fuga se lleva a cabo preferiblemente mientras se acciona el rotor para transportar un líquido. Esto significa que el desplazamiento del rotor y del estator entre sí, así como el ajuste de un intersticio de fuga, se produce preferentemente durante el funcionamiento, concretamente preferentemente cuando un parámetro de operación alcanza o supera un valor umbral.

Preferentemente, el procedimiento comprende además la etapa: medir la temperatura del rotor y/o del estator; y dependiendo de la temperatura medida, desplazar axialmente relativamente el rotor y el estator. Si se supera, por ejemplo, una temperatura umbral predeterminada, el rotor y el estator se desplazan axialmente entre sí en función de este exceso, de modo que se expande el estrechamiento. También puede estar previsto que al bajar la temperatura se reduzca de nuevo el estrechamiento hasta un contacto bajo precarga, para mantener bajas las fugas. La temperatura del rotor y/o del estator se mide preferentemente de forma permanente, preferentemente en intervalos de tiempo pequeños predeterminados. En función de estas mediciones se realiza entonces preferentemente un desplazamiento entre rotor y estator de forma dinámica, de modo que el estrechamiento entre rotor y estator y, por tanto, la geometría del intersticio siempre está acorde con la temperatura medida, de modo que se puede evitar el desgaste.

Preferiblemente también se llevan a cabo las siguientes etapas: determinar un nivel de líquido en la entrada del estator; y dependiendo del nivel de líquido específico, desplazar axialmente relativamente el rotor y el estator. El nivel de líquido se determina preferentemente mediante un sensor de líquido. Puede estar previsto que el nivel de líquido se determine sólo con respecto a un umbral determinado, por ejemplo la mitad del flujo de entrada máximo. Partiendo del nivel de líquido determinado se realiza entonces un desplazamiento axial relativo del rotor y del estator, preferentemente según un valor fijo predeterminado. Esto amplía el estrechamiento y evita así el desgaste. También puede estar previsto que cuando el nivel de líquido vuelva a aumentar, se reduzca de nuevo el estrechamiento, es decir, se establezca un pequeño intersticio o contacto para conseguir una geometría de intersticio y un suministro óptimos.

En una realización adicional preferida, el procedimiento comprende además: determinar un volumen de líquido transportado por revolución del rotor; y dependiendo del volumen de líquido específico desplazar axialmente relativamente el rotor y el estator. Un pequeño volumen de líquido transportado por revolución del rotor indica que se está transportando una proporción relativamente alta de gas. El bombeo de gas impide, por un lado, la lubricación entre las piezas en contacto y, por otro lado, también evita el enfriamiento. En este caso, cuando se transporta una cantidad relativamente grande de gas y poco líquido por revolución del rotor, se prefiere expandir el estrechamiento para evitar el desgaste.

El procedimiento se puede desarrollar aún más expandiendo el estrechamiento entre el rotor y el estator al inicio de un arranque de motor de accionamiento para girar el rotor, y contrayendo el estrechamiento entre el rotor y el estator después del inicio de un arranque de motor de accionamiento. Con este desarrollo del procedimiento se consigue un comportamiento de arranque suave con un aumento no repentino del volumen y la presión de transporte. En cuanto a las ventajas, variantes y aspectos de este desarrollo, se hace referencia a la descripción anterior del diseño correspondiente de la bomba de tornillo excéntrico.

Se prefiere además que se detecte una presión mediante un sensor de presión y que el estrechamiento entre el rotor y el estator se expanda o reduzca dependiendo de la presión. Con esta configuración del procedimiento se consigue una regulación precisa de una presión, una curva de presión o el cumplimiento de una presión mínima y/o una presión máxima ajustando correspondientemente el estrechamiento entre el rotor y el estator. Esto permite un control de presión espontáneo y preciso. Para ello se hace referencia a la correspondiente construcción de la bomba de tornillo excéntrico y a la descripción anterior.

Se prefiere aún más si se detecta una cantidad de volumen objetivo y el estrechamiento entre el rotor y el estator se expande o reduce dependiendo de la cantidad de volumen objetivo. Según esta configuración, la bomba de tornillo excéntrico se controla o regula como una bomba dosificadora exacta. Para ello, la bomba de tornillo excéntrico introduce o registra una cantidad de volumen objetivo y en función de esta cantidad de volumen objetivo se expande o contrae el estrechamiento entre el rotor y el estator. Esta expansión o contracción del estrechamiento entre el rotor y el estator se establece de tal manera que cuando se alcanza la cantidad de volumen objetivo, el volumen de transporte se reduce a 0. Esto se puede hacer expandiendo apropiadamente el estrechamiento o se puede hacer junto con dicho expansión y deteniendo la rotación del rotor. En particular, se puede lograr una dosificación exacta a la cantidad de volumen objetivo deseada a través de una expansión o contracción gradual o continuo si tal expansión se lleva a cabo cuando sólo es necesario transportar una pequeña proporción de la cantidad de volumen objetivo para alcanzar la cantidad de volumen objetivo. Respecto a esta realización, también se hace referencia a la explicación anterior de la realización correspondiente de la bomba de tornillo excéntrico.

La invención se explica a continuación con más detalle a partir de cinco ejemplos de realización con ayuda de las figuras adjuntas. En estas se muestra

Fig. 1 una sección transversal esquemática a través de una bomba de tornillo excéntrico según un primer ejemplo de realización;

Fig. 2a una sección transversal esquemática de una bomba de tornillo excéntrico a lo largo del eje longitudinal con la línea de obturación ajustada;

Fig. 2b una sección transversal esquemática perpendicular al eje longitudinal según la Figura 2a;

Fig. 2c una sección transversal esquemática perpendicular al eje longitudinal según la Figura 2a;

Fig. 3a una sección transversal esquemática de una bomba de tornillo excéntrico a lo largo del eje longitudinal con el intersticio de fuga ajustado;

Fig. 3b una sección transversal esquemática perpendicular al eje longitudinal según la Figura 3a;

Fig. 3c una sección transversal esquemática perpendicular al eje longitudinal según la Figura 3a;

Fig. 4 una sección transversal esquemática a través de una bomba de tornillo excéntrico según un segundo ejemplo de realización;

Fig. 5 una sección transversal esquemática a través de una bomba de tornillo excéntrico según un tercer ejemplo de realización;

Fig. 6 una sección transversal esquemática a través de una bomba de tornillo excéntrico según un cuarto ejemplo de realización;

Fig. 7 una sección transversal esquemática a través de una bomba de tornillo excéntrico según un quinto ejemplo de realización; y

Fig. 8 un diagrama de flujo de una realización ejemplar de un procedimiento para operar una bomba de tornillo excéntrico.

Una bomba de tornillo excéntrico 1 comprende un estator 2 y un rotor 4. El estator tiene un eje central L1, que se extiende centralmente a través de una cavidad interior 6 del estator 2. El estator 2 tiene una pared interior 8 que delimita la cavidad 6 y está hecha de un material elastomérico. El contorno interior de la pared 8 está formado de manera que define una doble hélice. El rotor 4 también está formado helicoidalmente en su conjunto, teniendo la pendiente de la forma helicoidal del estator 2 una doble pendiente con respecto al rotor 4. De este modo se forman cámaras individuales 5, que están separadas por un estrechamiento 7.

El estator 2 también tiene una entrada 10 y una salida 12. La entrada 10 está conectada a una carcasa de entrada 14, que tiene una brida de entrada 16 a la que está bridado un tubo de entrada 18. La salida 12 está provista además de una carcasa de salida 20, que tiene una brida de salida 22 a la que está bridado un tubo de salida 24.

Un árbol de accionamiento 26 se extiende a través de la carcasa de entrada 14 y está conectado al rotor 4 a través de una primera junta cardán 28 y está conectado a un árbol de salida 32 de una transmisión 34 mediante una segunda junta cardán 30. En lugar de un árbol de accionamiento 26 de este tipo con dos articulaciones cardán 28, 30, se prefiere también utilizar un árbol flexible delgado que permita el accionamiento excéntrico. La transmisión 34 está conectada en el lado de entrada con un motor de accionamiento 36, que según este ejemplo de realización está configurado como motor eléctrico.

Según la invención, la bomba de tornillo excéntrico 1 tiene un dispositivo de ajuste 39 para expandir el estrechamiento 7 entre el rotor 4 y el estator 2 para ajustar una geometría de intersticio óptima. Según este ejemplo de realización (figura 1), el dispositivo de ajuste 39 está diseñado de modo que el estator 2 esté montado de forma desplazable axialmente. El estator 2 es desplazable a lo largo del eje longitudinal L1, como indica la flecha 38. Para ello, el estator 2 está alojado en secciones de la carcasa de entrada 14 y de la carcasa de salida 20, que están cerradas con una junta 40, 42. Para mover el estator 2, el dispositivo de ajuste 39 presenta una sección de ataque 44 que se puede conectar con un accionamiento previsto para ello.

Las figuras 2a, 2b y 2c, así como 3a, 3b y 3c ilustran de forma esquemática la modificación de la geometría del intersticio, es decir, la expansión del estrechamiento 7.

Mientras que las figuras 2a-2c muestran una geometría de intersticio con un intersticio de sellado en el que hay contacto entre el rotor 4 y el estator 2, las figuras 3a-3c ilustran una expansión del estrechamiento 7 de modo que se establece un intersticio de fuga S. La Fig. 2b muestra una sección a lo largo del eje longitudinal L1, como también se muestra en la Fig. 1. El rotor 4 se encuentra en una posición máximamente superior con respecto a las figuras 2a-2c, lo que se puede ver en particular en las figuras 2a y 2c, que muestran cada una secciones perpendiculares al eje longitudinal L1. La Fig. 2a muestra una sección cerca de la entrada 10 y la Fig. 2c una sección en la salida 12. Como se desprende especialmente de las figuras 2a y 2c, el rotor 4 se apoya con una sección de su superficie periférica 3 en una pared interior 9 del estator 2. Mediante el contacto se forma una línea de obturación D en el estrechamiento 7. Por regla general está previsto que el rotor 4 esté posicionado axialmente en el estator 2 de tal manera que exista precarga en dirección radial. El estator 2 está formado por un material flexible, como en particular un elastómero. Por consiguiente, una precarga en dirección radial conduce a una deformación elástica del estator 4 en la zona de la línea de obturación D. En este caso, la fricción es relativamente alta. Una alta fricción también provoca un mayor desgaste. Durante el funcionamiento, esta precarga radial puede aumentar aún más, por ejemplo debido al hinchamiento del material del estator 2 o debido a la expansión de los materiales debido al aporte de calor.

Incluso en el caso de medios sensibles al cizallamiento se prefiere, por ejemplo, formar una línea de obturación D y al mismo tiempo lograr una precarga radial relativamente alta, de modo que el medio esté claramente separado en las líneas de sellado D entre las cámaras 5 y hay poco cizallamiento.

Ajustando axialmente todo el rotor cónico 4 es posible expandir el estrechamiento 7 y así reducir una precarga radial o incluso establecer un intersticio de fuga S en lugar de una línea de obturación D. Debe entenderse que un intersticio de fuga S también sella; En este estado, el rotor 4 flota sobre una película líquida en el estrechamiento 7. La expansión del estrechamiento se consigue desplazando el rotor 4 en la dirección del ensanchamiento cónico, es decir, hacia la izquierda en relación con las Figuras 2a - 3c. Esto expande el estrechamiento 7 y permite que se forme un intersticio de fuga S.

En el caso contrario, también es posible reducir o contraer el estrechamiento 7, es decir estrecharlo aún más, por ejemplo para eliminar un intersticio de fuga S y establecer una línea de obturación. Esto puede resultar útil, por ejemplo, a altas presiones. Las presiones elevadas pueden hacer que el estator 2 se expanda radialmente y se forme automáticamente un intersticio de fuga S. Para seguir obteniendo la geometría óptima del intersticio, en tal caso es necesario un desplazamiento axial en la dirección del estrechamiento cónico, es decir hacia la derecha con respecto a las figuras 2a - 3c.

La excentricidad e1, e2 es constante en este ejemplo de realización (figuras 2a-3c), mientras que el diámetro D1, D2 del rotor 4 disminuye en dirección a la salida 12. Es decir, e1 y e2 son idénticos, mientras que D1 es mayor que D2. Sin embargo, también se incluyen realizaciones en las que el diámetro es constante, es decir, D1 es idéntico a D2, y la excentricidad cambia, es decir, por ejemplo, que e1 es mayor que e2. El efecto del desplazamiento axial es entonces correspondiente.

La figura 4 muestra una realización ejemplar que ha sido modificada en comparación con la figura 1, designándose elementos similares con los mismos números de referencia. A este respecto, se hace referencia en su totalidad a la descripción anterior del primer ejemplo de realización (Fig. 1) referenciado. Con respecto a la geometría del intersticio en el estrechamiento 7, se hace referencia a las Figuras 2a a 3c.

A diferencia del primer ejemplo de realización, en este ejemplo de realización (figura 4) el dispositivo de ajuste 39 está diseñado de tal manera que el rotor 4 es desplazable axialmente junto con todo el tren de accionamiento 25, que según este ejemplo de realización se compone del árbol de accionamiento, el engranaje 34 y el motor de accionamiento 36. A este respecto, la flecha 37 indica que el motor de accionamiento 36 también se mueve. Para ello, la carcasa 46 del engranaje 34 está montada de forma desplazable en una sección 48 de la carcasa de entrada 14 opuesta a la entrada 10 del estator 2 y está sellada del entorno mediante una junta 50.

Para mover el rotor 4 en dirección axial está previsto un accionamiento separado 52, que puede mover el tren de accionamiento 25 a través de un accionamiento de husillo 54 (mostrado sólo esquemáticamente) de tal manera que el estrechamiento 7 entre el rotor 4 y el estator 2 se expande. Si esto es necesario, el estrechamiento 7 se puede expandir hasta tal punto que en la zona de la línea de obturación D se produzca un intersticio de fuga S entre el rotor 4 y el estator 2. En este caso normalmente no se elimina por completo una precarga entre el rotor 4 y el estator 2, porque existe una contrapresión del líquido que se transporta.

Para ello, el accionamiento 52 está conectado preferentemente a través de una línea de señal 56 con un controlador. Preferiblemente, el control está integrado o conectado con un control 58, por ejemplo a través de la línea de señal 60. El control presenta preferentemente una interfaz de entrada a través de la cual se introducen datos de control o regulación y está configurado para realizar el control o regulación en función de estos datos de control o regulación. Por ejemplo, a través de esta interfaz se puede introducir en el control un volumen objetivo o una diferencia entre un volumen objetivo y un volumen real. La interfaz puede ser una interfaz de usuario o una interfaz para conectar un sensor o interruptor. El control 58 se utiliza para determinar si y en qué medida se debe cambiar la geometría del intersticio, es decir, se debe expandir el estrechamiento 7 entre el rotor 4 y el estator 2. En este ejemplo de realización el controlador 58 está conectado en primer lugar con un sensor 62 dispuesto en el estator 2. El sensor 62 está diseñado como sensor de temperatura y sirve para registrar la temperatura del estator 2. Debe entenderse que el sensor 62 también puede estar dispuesto para detectar la temperatura del rotor 4. Para ello, el sensor 62 puede detectar la superficie exterior del rotor 4 o este sensor o uno adicional puede estar dispuesto en el rotor 4. Luego, el controlador 58 determina si se ha alcanzado una temperatura umbral en función de la temperatura medida por el sensor 62 y en función de si se debe cambiar la geometría del intersticio y en qué medida. Este resultado se envía al accionamiento 52 en forma de una señal de ajuste a través de las líneas 60 y 56, de modo que el tren de accionamiento 25 se desplace para expandir el estrechamiento 7 entre el rotor 4 y el estator 2.

En este ejemplo de realización (figura 4), la bomba de tornillo excéntrico 1 también tiene un sensor de nivel de llenado 64, que determina el nivel de llenado de líquido en la entrada 10 del estator 2. Este sensor 64 también está conectado al controlador 58. Basándose en el nivel de llenado recibido, el controlador 58 determina un desplazamiento del rotor 4 con respecto al estator 2 y envía una señal correspondiente al accionamiento 52 para ajustar el tren de accionamiento 25.

Además, la bomba de tornillo excéntrico 1 según este ejemplo de realización (figura 4) tiene un sensor de flujo o caudalímetro 66 que mide un flujo de líquido a través del estator 2. Este sensor 66 también está conectado al controlador 58, el controlador 58 determina el caudal o el volumen de flujo por revolución en función de la señal del sensor 66 y la velocidad del rotor 4. Si este es bajo, esto también significa que se está transportando una cantidad relativamente grande de gas, por lo que aumenta la fricción entre el rotor 4 y el estator 2 y al mismo tiempo se reduce la refrigeración. Esto conduce por regla general a una mayor dilatación del material y con ello a una mayor precarga entre el rotor 4 y el estator 2 y, con ello, a un mayor desgaste. Entonces es preferible un ajuste de la geometría del intersticio. En lugar del sensor de flujo 66, también puede estar previsto un sensor de presión 66, que permite regular la presión ajustando el estrechamiento entre el rotor y el estator. Con un sensor de presión de este tipo, el mantenimiento de una presión mínima o una presión máxima también se puede ajustar o controlar ajustando el estrechamiento. En principio, debería entenderse que un sensor de presión de este tipo también puede estar previsto además del sensor de flujo 66. El sensor de presión también puede estar dispuesto en la zona del estator o en el lado de entrada.

Debe entenderse que también se prefieren realizaciones en las que sólo uno de los tres sensores 62, 64, 66 está presente. También debe entenderse que el control 58 también puede integrarse en el control del accionamiento 52 y/o en el control del motor de accionamiento 36.

La figura 5 muestra otro ejemplo de realización, que es básicamente similar al ejemplo de realización de la figura 4. Los elementos idénticos y similares están provistos a su vez de los mismos símbolos de referencia, de modo que se hace referencia en su totalidad a la descripción anterior. Debe entenderse que los sensores 62, 64, 66 descritos con referencia a la Figura 4 también se pueden usar en las realizaciones ejemplares de las Figuras 1,5, 6 y 7, por separado o en combinación.

Según este ejemplo de realización (figura 5), el rotor 4 está nuevamente dispuesto de forma desplazable con respecto al estator estacionario 2. Sin embargo, en esta realización ejemplar, el motor de accionamiento 36 también está estacionario y no se puede mover. En conjunto, el árbol de accionamiento 26 está acoplado a su vez con el árbol de salida 32 del motor de accionamiento 36 a través de una articulación cardán 30. Para poder desplazar el rotor 4 y el árbol de accionamiento 26, en la rueda dentada de salida 68 del engranaje 34 está montado de forma desplazable axialmente un árbol de salida 32. El engranaje 68 está acoplado al eje de salida 32 con una conexión eje-cubo desplazable axialmente. Por lo tanto, la transmisión 34 está equipada con un engranaje 68 configurado como árbol hueco, en el que se puede mover el árbol 32. El árbol de salida 32 está guiado a su vez a través de una junta 70, de modo que ningún fluido pueda penetrar desde la carcasa de entrada de accionamiento 14 al engranaje 34. Un accionamiento 52 (véase Fig. 4) puede disponerse para permitir el desplazamiento axial del eje de salida 32 y, como resultado, del rotor 4.

En la figura 6 se muestra otra realización modificada. De nuevo, elementos iguales y similares están provistos de los mismos símbolos de referencia, de modo que se hace referencia en su totalidad a la descripción anterior.

En el ejemplo de realización según la figura 6 también el rotor 4 es desplazable, mientras que el estator 2 está alojado de forma fija en la carcasa de entrada 4 y en la carcasa de salida 20. Según este ejemplo de realización, el árbol de accionamiento 26 está realizado en dos partes y presenta una primera parte 74 y una segunda parte 76. Las dos partes 74, 76 son desplazables telescópicamente entre sí y entre las dos partes 74, 76 se forma un miembro de expansión 80 en un rebaje 78 del primer miembro 74. El miembro de expansión 80 sirve para permitir la longitud axial del árbol de accionamiento 26 moviendo la segunda parte del eje 76 hacia la primera parte del eje 74. Expandiendo el miembro de expansión 80 o reduciendo el tamaño del miembro de expansión 80, se puede mover el rotor 4.

Es imaginable configurar el elemento de expansión 80 como elemento de expansión pasivo, en particular como sistema hidráulico. Se utiliza un sistema hidráulico para mantener una precarga entre el rotor 4 y el estator 2 aproximadamente igual, de modo que la fuerza de precarga que actúa sobre el rotor 4 sea esencialmente constante. Cuando el material del estator 2 y/o del rotor 4 se expande, es posible que el rotor 4 se mueva hacia la izquierda en relación con la Fig. 4, compensación por medio del sistema hidráulico en el miembro de expansión 80. Esto evita un desgaste excesivo, al igual que un ajuste activo del rotor 4 y/o del estator 2 controlado por un accionamiento. La presión que actúa en el sistema hidráulico se puede adaptar entonces a la presión de la bomba.

Finalmente, la figura 7 muestra una realización ejemplar de la bomba de tornillo excéntrico 1, que a su vez permite que el rotor 4 se desplace con respecto al estator 2. En este ejemplo de realización, el árbol de accionamiento 26 está formado nuevamente de una sola pieza, como en los tres primeros ejemplos de realización de las figuras 1, 4 y 5. El árbol de accionamiento 26 está conectado al árbol de salida 32 por medio de una junta cardán 30.

Como se muestra en la figura 7, el muñón de eje 82, que conecta la junta cardán 28 con el rotor 4, está diseñado en dos partes y tiene una primera parte 84, que está unida rígidamente al rotor 4 y una segunda parte 86, que está conectada a la junta cardán. Las piezas 84 y 86 están encajadas telescópicamente una dentro de otra y en la pieza 84 está formado un elemento de expansión 80, correspondiente al elemento de expansión 80 según la figura 4. Este elemento de expansión 80 puede ser a su vez activo o pasivo, por ejemplo pasivo en forma hidráulica. Alternativamente también puede estar previsto que un accionamiento actúe sobre la cara frontal 88 del rotor 4 y desplace axialmente el rotor 4.

La figura 8 muestra una secuencia ejemplar de un procedimiento para operar una bomba de tornillo excéntrico según una de las realizaciones preferidas descritas anteriormente de una bomba de tornillo excéntrico según una de las realizaciones ejemplares 1 a 7. En el paso 100, se pone en marcha la bomba de tornillo excéntrico 1 y se pone en rotación el rotor 4. El paso 102 se refiere al transporte de líquido desde la entrada 10 a la salida 12 del estator 2 girando el rotor 4. Durante este paso de transporte 102, la temperatura del estator 2 se mide usando un sensor de temperatura en el paso 104.

Esta temperatura medida se compara con uno o más valores umbral en el paso 106. En el paso 108 se determina entonces si se ha superado uno o cuál de los diversos valores umbral se ha superado y si no se ha superado ningún valor umbral, o si la precarga, es decir, también la posición axial del rotor con respecto al estator y, por tanto, la geometría de intersticio, es decir, la geometría del estrechamiento 7 corresponde al valor umbral determinado en el paso 106, en el paso 108 se toma la decisión de continuar transportando líquido y se vuelve al paso 102. De lo contrario, se establece una precarga correspondiente en el paso 110. Después de reajustar opcionalmente la geometría del intersticio S110, el proceso puede volver al paso S102.

Por ejemplo, es concebible que en el paso 106 la temperatura medida en el paso 104 se determine frente a una pluralidad de valores umbral, representando cada valor umbral un equivalente a una posición relativa axial del rotor 4 y el estator 2 entre sí. A continuación, en el paso 110 se establece la posición axial correspondiente, que se proporciona para el valor umbral determinado en 106. Al mismo tiempo, se continúa transportando líquido en el paso 102.

Básicamente, al comienzo de un proceso de transporte, es decir, antes de que comience el movimiento de rotación del rotor con respecto al estator, el estrechamiento entre el rotor y el estator se expande hasta tal punto que debido a la fuga interna no haya o solo haya una pequeña tasa de transporte. A continuación el estrechamiento se reduce en un proceso de arranque de duración limitada de aprox. 1,5 segundos hasta tal punto que se logra una velocidad de entrega deseada o una presión de entrega deseada.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Bomba de tomillo excéntrico (1) para el transporte de líquidos cargados con sólidos que comprende - un rotor con devanado helicoidal (4),

- un estator (2) con una entrada (10) y una salida (12), en el que el rotor (4) está dispuesto de forma giratoria alrededor de un eje longitudinal (L1) del estator (2), y que comprende una pared interior helicoidal (8) correspondiente al rotor (4),

donde el rotor (4) presenta una forma que se estrecha hacia la salida (12) o la entrada (10), preferiblemente cónica, y/o una excentricidad variable (e1, e2), y

donde el rotor (4) y el estator (2) están dispuestos entre sí y configurados de tal manera que se forma al menos una cámara (5) para el transporte del líquido, y la cámara (5) está separada por un estrechamiento (7), en particular una línea de obturación (D),

y que comprende un dispositivo de ajuste para ajustar una posición relativa axial del rotor (4) y el estator (2), donde el dispositivo de ajuste (39) está configurado para expandir el estrechamiento (7) entre el rotor (4) y el estator (2),

donde el rotor (4) está montado de forma desplazable axialmente y el dispositivo de ajuste (39) está adaptado para desplazar axialmente el rotor (4) para expandir al menos parcialmente el estrechamiento (7) entre el rotor (4) y el estator (2),

caracterizado por que:

a) un tren de accionamiento (25), que comprende un motor de accionamiento (36) y un árbol de accionamiento (26) del rotor (4), es desplazable junto con el rotor (4), o

b) el rotor (4) junto con el árbol de accionamiento (26) o una segunda parte (76), acoplada al rotor (4) de un árbol de accionamiento (26) de dos partes es desplazable con respecto a un motor de transmisión (36).

2. Bomba de tornillo excéntrico según la reivindicación 1, donde el dispositivo de ajuste (39) está configurado para expandir el estrechamiento (7) entre el rotor y el estator hasta el punto de que se forma un intersticio de fuga (S) entre el rotor (4) y el estator (2).

3. Bomba de tornillo excéntrico según la reivindicación 1 o 2, donde el dispositivo de ajuste (39) está configurado para realizar la expansión del estrechamiento (7) dependiendo de uno o más parámetros de operación predeterminados, donde el parámetro de operación se selecciona preferiblemente entre: temperatura del estator (2) y/o del rotor (4); volumen de líquido transportado; y/o nivel de líquido en la entrada (10) del estator (2).

4. Bomba de tornillo excéntrico según una de las reivindicaciones anteriores, donde el estator (2) está adicionalmente montado de forma desplazable axialmente y el dispositivo de ajuste (39) está configurado adicionalmente para desplazar axialmente el estator (2) para expandir al menos parcialmente el estrechamiento (7) entre el rotor (4) y el estator (2).

5. Bomba de tornillo excéntrico según la variante b) de la reivindicación 1, donde un engranaje (34) está dispuesto entre el árbol de accionamiento (26) y el motor de accionamiento (36), y el engranaje (34) permite el desplazamiento axial del árbol de accionamiento (26).

6. Bomba de tornillo excéntrico según la variante b) de la reivindicación 1, donde el árbol de accionamiento (26) tiene al menos dos partes y comprende un miembro de expansión (80) que permite alargar y acortar el árbol de accionamiento (26) para desplazar axialmente el rotor (4).

7. Bomba de tornillo excéntrico según una de las reivindicaciones anteriores, donde el dispositivo de ajuste está configurado para

- expandir el estrechamiento entre el rotor y el estator antes de comenzar un proceso de arranque o durante, o después de, un proceso de parada de un motor de accionamiento para hacer girar el rotor, y

- contraer el estrechamiento entre el rotor y el estator antes de comenzar durante el proceso de arranque del motor de accionamiento.

8. Bomba de tornillo excéntrico según una de las reivindicaciones anteriores, donde el dispositivo de ajuste comprende una interfaz de entrada para recibir una señal de presión y está configurado para expandir o contraer el estrechamiento entre el rotor y el estator dependiendo de la señal de presión.

9. Bomba de tornillo excéntrico según una de las reivindicaciones anteriores, donde el dispositivo de ajuste comprende una interfaz de entrada para recibir una señal de cantidad de volumen y está configurado para expandir el estrechamiento entre el rotor y el estator dependiendo de la señal de cantidad volumen, de modo que para un valor de la señal de cantidad de volumen que indica que un volumen transportado desde el comienzo de un proceso de transporte corresponde a un volumen específico, el estrechamiento entre el rotor y el estator se expande de tal manera que no se produce transporte adicional de un volumen fuera de la salida del estator.

10. Bomba de tomillo excéntrico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el dispositivo de ajuste está configurado para ajustar la posición axial del rotor con respecto al estator mientras el rotor gira con respecto al estator.

11. Procedimiento para operar una bomba de tornillo excéntrico (1) para el transporte de líquidos cargados con sólidos, que comprende

- un rotor con devanado helicoidal (4),

caracterizado por que:

b) el rotor (4) junto con el árbol de accionamiento (26) o una segunda parte (76), acoplada al rotor (4) de un árbol de accionamiento (26) de dos partes es desplazable con respecto a un motor de transmisión (36),

en donde el procedimiento comprende las etapas de:

- accionar el rotor (4) para transportar un líquido;

- expandir el estrechamiento (7) entre el rotor (4) y el estator (2) mediante un desplazamiento axial del rotor (4) y del estator (2) entre sí por medio del dispositivo de ajuste, y

- ajustar una precarga radial del estator (2) mediante un desplazamiento axial del rotor (4) y del estator (2) entre sí por medio del dispositivo de ajuste.

12. El procedimiento según la reivindicación 11, donde la etapa de expandir el estrechamiento (7) comprende: - ajustar un intersticio de fuga (S) entre el rotor (4) y el estator (2).

13. El procedimiento según la reivindicación 11 o 12, que comprende, además:

- medir una temperatura del rotor (4) y/o del estator (2);

- desplazar axialmente relativamente el rotor (4) y el estator (2) dependiendo de la temperatura medida; y/o:

- determinar un nivel de líquido en la entrada (10) del estator (2);

- desplazar axialmente relativamente el rotor (4) y el estator (2) dependiendo del nivel de líquido determinado; y/o: - determinar un volumen de líquido transportado por revolución del rotor (4); y

- desplazar axialmente relativamente el rotor (4) y el estator (2) dependiendo del volumen de líquido determinado.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 13,

caracterizado por que

- el estrechamiento entre el rotor y el estator se expande al inicio de un arranque de un motor de accionamiento para hacer girar el rotor, y

- el estrechamiento entre el rotor y el estator se contrae después del inicio de un arranque del motor de accionamiento.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque el rotor se ajusta con respecto al estator en dirección axial a lo largo del eje de rotación, mientras que el rotor se acciona con un movimiento giratorio alrededor del eje de rotación para transportar el líquido con respecto al estator.