ES3069715T3 - Bearing arrangement for guiding a motor shaft of a vertical turbine pump - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un sistema de cojinetes (17) para guiar un eje de motor (6) para soportar fuerzas axiales y/o radiales de una bomba de turbina vertical (1) con un cojinete (18) que comprende un anillo interior (19) y un anillo exterior (20) que está conectado de forma giratoria al eje del motor (6), una bandeja de aceite (21) llena de aceite en la que el cojinete (18) está al menos parcialmente sumergido en el aceite, y un deflector de aceite interior (22) que está conectado de forma giratoria al anillo interior (19) y que desvía el aceite transportado entre el anillo interior (19) y el anillo exterior (20) de vuelta a la bandeja de aceite (21) debido a una rotación del cojinete (18). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0003] Disposición de cojinete para guiar un árbol de motor de una bomba de turbina vertical

[0004] Campo técnico

[0005] La invención se refiere a una disposición de cojinete para guiar un árbol de motor para soportar fuerzas axiales y/o radiales de una bomba de turbina vertical con un cojinete que presenta un anillo interior que puede unirse al árbol de motor de forma no giratoria y un anillo exterior y un cárter de aceite lleno de un aceite, en el que el cojinete está dispuesto de forma al menos en parte sumergida en el aceite. La invención se refiere además a la bomba de turbina vertical con un tubo ascendente que se extiende a lo largo de un eje, un árbol de motor dispuesto en el tubo ascendente, un motor que está dispuesto en un extremo superior de tubo ascendente y que acciona el árbol de motor, un rodete dispuesto en un extremo inferior de tubo ascendente opuesto y accionado por el árbol de motor para transportar un fluido al tubo ascendente, y la disposición de cojinete que guía el árbol de motor.

[0006] Antecedentes de la invención

[0007] Como bombas de turbina verticales, también denominadas “vertical turbine” en inglés, o como bombas semiaxiales o como bombas de perforación, se denominan bombas verticales que se utilizan, por ejemplo, para extraer agua de ríos, pozos y perforaciones y se emplean en particular en el abastecimiento de agua y en el ámbito industrial. Se pueden alcanzar alturas de transporte de, por ejemplo, 40 a 250 metros, conectando en serie varios rodetes.

[0008] Las bombas de turbina verticales comprenden generalmente un motor montado sobre un tipo de zócalo o soporte de motor. Un árbol de motor puede estar fijado directamente al motor o estar acoplado a él, y se extiende hacia abajo, en dirección hacia un rodete, a través de un soporte de columna o una disposición de tubo vertical, también denominado tubo ascendente. El rodete contiene varias palas de rodete que giran con el motor y el árbol de motor y de este modo transportan el fluido abajo hacia el tubo ascendente.

[0009] En las bombas de turbina verticales conocidas, el árbol de motor está montado en el tubo ascendente generalmente por debajo del motor por medio de un rodamiento. Para evitar el sobrecalentamiento del rodamiento, que reduce drásticamente su vida útil, la mayoría de los rodamientos se refrigeran mediante un sistema auxiliar externo. El sistema auxiliar refrigera un aceite de rodamiento del rodamiento por medio de serpentines de refrigeración que están dispuestos en el aceite de rodamiento y a través de las cuales fluye un refrigerante. El aceite refrigerado enfría a su vez el rodamiento.

[0010] Sin embargo, este tipo de sistemas auxiliares externos para refrigeración son caros de adquirir y requieren un mantenimiento regular durante su funcionamiento, lo que encarece los costes de funcionamiento de este tipo de sistemas auxiliares externos. Aunque ya se han probado aplicaciones sin refrigeración externa, los resultados obtenidos hasta ahora no permiten un funcionamiento estable y sin mantenimiento de las bombas de turbina verticales, por ejemplo porque el flujo de aceite se detiene con el tiempo o entra demasiado aire en el aceite, lo que tiene un efecto negativo en la refrigeración.

[0011] El documento EP0233593A2 describe un soporte autobombeante para máquinas con un árbol vertical, en el que los elementos de soporte están rodeados por un depósito de aceite que rota con el árbol.

[0012] El documento WO2007/040427A1 describe un dispositivo de cojinete para soportar un árbol de un separador ciclónico, en el que el árbol es giratorio alrededor de un eje de giro en un cuadro. El documento DE3214030A1 describe un acoplamiento de árbol entre el motor de accionamiento eléctrico y el árbol de bomba de una bomba centrífuga montada verticalmente y provista de una linterna de soporte.

[0013] El documento US2014093201A1 describe un soporte autobombeante para árboles de bomba verticales, en el que la refrigeración del aceite está asegurada por un deflector de aceite dispuesto en un cárter de aceite.

[0014] Descripción de la invención

[0015] Partiendo de esta situación, es un objetivo de la presente invención proporcionar una disposición de cojinete para guiar un árbol de motor para soportar fuerzas axiales y/o radiales de una bomba de turbina vertical, que asegure una refrigeración fiable de un cojinete de la disposición de cojinete sin un sistema de refrigeración externo.

[0016] El objetivo de la invención se consigue mediante las características de las reivindicaciones independientes. Realizaciones ventajosas se indican en las reivindicaciones subordinadas.

[0017] Por lo tanto, el objetivo se consigue mediante una disposición de cojinete para guiar un árbol de motor de una bomba de turbina vertical, con

[0018] un cojinete que presenta un anillo interior que puede unirse al árbol de motor de forma no giratoria y un anillo exterior,

[0019] un cárter de aceite lleno de aceite, en el que el cojinete está dispuesto de forma al menos parcialmente sumergida en el aceite, y

[0020] un deflector de aceite interior que está unido de forma no giratoria al anillo interior y que, a causa de un giro del cojinete, desvía de vuelta al cárter de aceite el aceite transportado entre el anillo interior y el anillo exterior . Un punto esencial de la solución propuesta consiste en la refrigeración pasiva del rodamiento, de modo que no se requiere ningún sistema auxiliar externo y generalmente costoso para refrigerar el cojinete. De esta manera se pueden reducir los costes de funcionamiento de la bomba de turbina vertical. Además, el deflector de aceite interno propuesto permite una temperatura homogénea en el cojinete, lo que optimiza la vida útil del cojinete y del aceite usado para la refrigeración. Como resultado, la solución propuesta reduce el riesgo de fallos y aumenta así la estabilidad operativa de la bomba de turbina vertical. Además, en experimentos se ha demostrado que, en comparación con otros diseños de refrigeraciones pasivas conocidos en el estado de la técnica, en la solución propuesta no se produce ninguna ruptura del flujo de aceite, lo que conduce a una mejor transferencia de calor y, por tanto, a la refrigeración del cojinete. En otras palabras, los diseños conocidos del estado de la técnica con refrigeración pasiva simplemente no funcionan de forma fiable.

[0021] Como bombas de turbina verticales se denominan generalmente bombas verticales que pueden usarse para pozos o perforaciones. Estas bombas de turbina verticales a menudo presentan un tubo ascendente, dentro del cual está previsto el árbol de motor y en el que puede estar sujeto el cojinete. El tubo ascendente puede tener varios metros de longitud, de modo que la bomba de turbina vertical a menudo es mucho más larga axialmente a lo largo de un eje del tubo ascendente o del árbol de motor, que radialmente ancha. El tubo ascendente suele extenderse en gran medida por debajo de una placa de fondo a la que puede estar fijada la bomba de turbina vertical. El tubo ascendente es preferiblemente de metal y/o tiene una sección transversal circular o a modo de círculo.

[0022] El anillo interior puede estar unido al árbol de motor directa o indirectamente, por ejemplo mediante espaciadores, en particular por unión geométrica y/o forzada. Asimismo, el anillo exterior puede estar unido directa o indirectamente, por ejemplo mediante espaciadores, a una pared exterior de la disposición de cojinete descrita más adelante, al tubo ascendente y/o a una carcasa acodada descrito más adelante, en particular por unión geométrica y/o forzada. El cárter de aceite se extiende preferiblemente, en vista axial en planta, alrededor del árbol de motor y/o está dispuesto en vista axial lateral o verticalmente espaciado por debajo del anillo interior y/o del anillo exterior. En la medida en que se mencionan axial y/o radial en el marco de la solicitud, estos términos se refieren en particular al árbol de motor o a una extensión axial del mismo a lo largo de un eje.

[0023] El cárter de aceite está preferiblemente cerrado axialmente hacia abajo y, en particular, en parte abierto axialmente hacia arriba, de modo que el aceite pueda introducirse por un lado entre el anillo interior y el anillo exterior y, por otro lado, pueda ser desviado por el deflector de aceite interior de vuelta al cárter de aceite. Preferiblemente, el cojinete está sumergido por completo en el aceite. Para refrigerar el cojinete puede utilizarse cualquier aceite conocido en el estado de la técnica. La ventaja del aceite como refrigerante es que es aislante eléctricamente, tiene un buen efecto lubricante e inhibe la corrosión de los metales. Por el giro del cojinete, como cuando el anillo interior gira con respecto al anillo exterior debido a un giro del árbol de motor, actúa una fuerza centrífuga sobre el aceite situado entre el anillo interior y el anillo exterior, que de esta manera es transportado por bombeo hacia fuera del cárter de aceite por el cojinete.

[0024] El deflector de aceite interior está previsto preferiblemente axialmente por encima del anillo interior y/o del anillo exterior, en particular como prolongación axial de un eje de cojinete definido por un elemento rodante previsto entre el anillo interior y el anillo exterior. El eje de cojinete así definido puede extenderse paralelamente al eje del árbol de motor. Preferiblemente, el cojinete está realizado como un rodamiento de rodillos cónicos con elementos rodantes inclinados como se describe a continuación, de modo que el eje de cojinete definido de este modo está inclinado con respecto al eje del árbol de motor, extendiéndose en particular alejándose radialmente de él axialmente hacia arriba. El aceite transportado a través del cojinete es desviado preferiblemente por una superficie interior del deflector de aceite interior, orientada hacia abajo en relación con la bomba de turbina vertical, es decir, no fluye sobre una superficie exterior del deflector de aceite interior, orientada hacia arriba. De esta manera, se evita que se añada aire al aceite desviado, lo que tendría un efecto negativo en el efecto de refrigeración.

[0025] Existen diversas posibilidades de realizar el deflector de aceite interior. Según una realización preferible, el deflector de aceite interior se extiende radialmente hacia fuera desde el anillo interior y/o, en vista axial en planta, de forma anular alrededor del anillo interior. En particular, el deflector de aceite interior se extiende alejándose radialmente del árbol de motor. El deflector de aceite interior está realizado preferiblemente en forma de disco, en particular a modo de una arandela dimensionada correspondientemente para la bomba de turbina vertical. El deflector de aceite interior está hecho preferiblemente de metal, en particular de un metal noble.

[0026] Según otra realización preferible, el deflector de aceite interior está dispuesto por encima del cárter de aceite, en particular por encima del cojinete, en vista lateral axial, y se extiende desde el anillo interior en forma de paraguas, en forma de arco y/o de forma axialmente oblicua hacia abajo y alejándose radialmente en dirección al cárter de aceite. En este sentido, el deflector de aceite interior, en vista lateral axial, puede extenderse inicialmente alejándose radialmente del árbol de motor y, a continuación, estar doblado hacia abajo en dirección al cárter de aceite, en particular en forma de arco. Es particularmente preferible una línea tangencial del deflector de aceite interior aproximadamente perpendicularmente a la extensión axial del eje de rodamiento definido por los elementos rodantes previstos entre el anillo interior y el anillo exterior, de modo que el aceite transportado a través del rodamiento incide de forma aproximadamente perpendicular a la línea tangencial y es desviado correspondientemente por el deflector de aceite interior.

[0027] Según otra realización preferible, está prevista una pared exterior que delimita radialmente el cárter de aceite y en cuyo lado exterior está realizada una pluralidad de aletas de refrigeración. Preferiblemente, la pared exterior constituye también la pared exterior de la disposición de cojinete. Las aletas de refrigeración se extienden preferiblemente en dirección axial y están dispuestas a una distancia entre sí. Preferiblemente, las aletas de refrigeración están dispuestas radialmente alrededor de la pared exterior. Mediante las aletas de refrigeración, el aceite desviado por el deflector de aceite interior y que posteriormente vuelve al cárter de aceite, en particular por la pared exterior, puede enfriarse de manera efectiva sin necesidad de un dispositivo de refrigeración externo, como se conoce en el estado de la técnica. Como se ha descrito anteriormente, el deflector de aceite interior está previsto de forma no giratoria en el anillo interior de manera que el deflector de aceite interior también gira cuando gira el árbol de motor. Según otra realización preferible, también está previsto un deflector de aceite exterior que está unido de forma no giratoria al anillo exterior y que está dispuesto axialmente por encima del deflector de aceite interior en relación con el cárter de aceite. Según otra realización preferible, el deflector de aceite exterior se extiende en particular desde la pared exterior radialmente hacia dentro y/o se extiende de forma anular alrededor del anillo interior en vista axial en planta. Este deflector de aceite exterior adicional está dispuesto preferiblemente a una distancia pero de forma contigua al deflector de aceite interior dispuesto por debajo. El deflector de aceite exterior puede estar unido directamente al anillo exterior o indirectamente, por ejemplo por medio de la pared exterior, a la que el anillo exterior está unido preferiblemente de forma estacionaria. Por lo tanto, el deflector de aceite exterior se extiende preferiblemente desde la pared exterior y alrededor del árbol de motor en dirección al árbol de motor, pero no lo toca. Al igual que el deflector de aceite interior, el deflector de aceite exterior puede estar hecho de un disco de un metal. El deflector de aceite exterior permite que el aceite no desviado por el deflector de aceite interior se desvíe de vuelta al cárter de aceite. Preferiblemente, el deflector de aceite interior no toca la pared exterior, de modo que el aceite desviado por el deflector de aceite exterior pueda fluir a través de un hueco entre el deflector de aceite interior y la pared exterior.

[0028] Según otra realización preferible, la disposición de cojinete presenta una pared exterior que delimita radialmente el cárter de aceite y en la que está previsto el anillo exterior, estando prevista entre la pared exterior y el anillo exterior una bandeja colectora que se extiende, en vista axial en planta, alrededor del anillo exterior para recoger el aceite desviado por el deflector de aceite interior. La pared exterior puede estar hecha de aluminio, mientras que el resto del rodamiento puede estar hecho de otro metal. A este respecto, en cuanto al resto de la disposición de cojinete, la pared exterior puede estar realizada en dos partes con ésta, aunque también es concebible un diseño de una sola pieza. La bandeja colectora está realizada preferiblemente de forma abierta hacia arriba y/o se extiende de forma anular alrededor del árbol de motor. La bandeja colectora está dispuesta preferiblemente por debajo de un extremo radial del deflector de aceite interior, de modo que el aceite desviado pueda gotear desde el deflector de aceite interior hacia la bandeja colectora.

[0029] Según otra realización preferible, entre la bandeja colectora y el cárter de aceite está prevista una pluralidad de aberturas de conexión espaciadas que se extienden axialmente para drenar el aceite recogido en la bandeja colectora al cárter de aceite. Las aberturas de conexión pueden estar realizadas como canales que presentan un desnivel radialmente hacia dentro en dirección al cárter de aceite.

[0030] Según otra realización preferible, el cojinete está realizado como cojinete radial, cojinete axial y/o como rodamiento de bolas de contacto angular. Además, el cojinete está realizado preferiblemente como rodamiento de rodillos. Como elementos rodantes pueden estar previstas bolas, conos o cilindros. Asimismo, son posibles otras realizaciones del cojinete. Preferiblemente, las superficies orientadas una hacia otra del anillo interior y del anillo exterior están dispuestas oblicuamente con respecto al eje del árbol de motor, en particular en un ángulo de 45°.

[0031] El objetivo de la invención se consigue además mediante la bomba de turbina vertical con

[0032] un tubo ascendente que se extiende a lo largo de un eje,

[0033] el árbol de motor dispuesto dentro del tubo ascendente,

[0034] un motor que está dispuesto en el extremo superior de tubo ascendente y que acciona el árbol de motor, un rodete dispuesto en un extremo inferior de tubo ascendente opuesto y accionado por el árbol de motor para transportar un fluido al tubo ascendente, y

[0035] una disposición de cojinete que guía el árbol de motor, según una de las reivindicaciones anteriores.

[0036] Según una variante adicional preferible, la bomba de turbina vertical presenta en el lado de presión un codo unido al tubo ascendente en un primer extremo de codo orientado hacia el rodete, que presenta una curvatura que parte continuamente del eje y una salida en un segundo extremo de codo opuesto para el fluido transportado, y un diámetro radial como altura del codo disminuye inicialmente desde el primer extremo de codo hasta el segundo extremo de codo y después aumenta.

[0037] El codo está realizado preferiblemente como un arco tubular o a modo de arco tubular y/o tiene una forma de arco de círculo o elíptica, en vista lateral. El codo se extiende preferiblemente sobre un arco de círculo o a modo de arco de círculo de más de 90°, aunque también son posibles otros valores como por ejemplo 80° o 100°. A este respecto, la característica de que el codo tiene una curvatura que parte continuamente del eje no significa que el codo se extienda inicialmente en una dirección opuesta al segundo extremo de codo, por ejemplo que tenga una forma en S, sino que se extiende linealmente y/o continuamente, en particular en vista lateral, en forma de arco de círculo o elíptica, partiendo continuamente del eje o del tubo ascendente con respecto a su línea central radial. Además, la característica de que el codo tiene una curvatura continua partiendo del eje debe entenderse en particular como sinónimo de la característica de que el codo se extiende continuamente partiendo del eje con respecto a su línea central radial, en particular en forma de arco de círculo. En el caso de una forma elíptica que se extiende en particular por encima de 90°, el eje secundario de la elipse discurre preferiblemente en paralelo al eje y/o el eje principal discurre horizontalmente.

[0038] La característica de que el diámetro radial como altura del codo disminuye inicialmente desde el primer extremo de codo hacia el segundo extremo de codo y después aumenta, significa en particular que en al menos una posición entre el primer extremo de codo y el segundo extremo de codo la altura del codo es menor que la altura en el primer extremo de codo y/o en el segundo extremo de codo. Visto lateralmente, el codo tiene una forma especialmente "aplanada". En particular, el codo puede volver a tener una forma "abollada" en su lado exterior, visto lateralmente, por lo que en la "abolladura" la altura en particular se reduce al máximo. Por diámetro radial se entiende en particular un diámetro interior radial del codo, que define una altura libre dentro del codo, a través de la cual puede fluir el fluido. Por lo tanto, cuando se habla de una reducción o un aumento del diámetro, también se puede referir al diámetro exterior además del diámetro interior.

[0039] El motor y el codo están dispuestos preferiblemente por encima de la placa de fondo, de modo que el tubo ascendente está conectado al primer extremo de codo justo por encima o en la placa de fondo, en particular de manera estanca al fluido, y el motor está dispuesto verticalmente por encima del codo. El árbol de motor se extiende preferiblemente en dirección axial a lo largo de la línea central del tubo ascendente y, para ello, atraviesa el codo tubular en un lado exterior, como prolongación axial del tubo ascendente. En este lado exterior puede estar prevista por tanto una abertura en el codo, a través de la cual pasa el árbol de motor. Preferiblemente, está prevista una junta, en particular una junta radial, que está dispuesta en la abertura y estanqueiza el árbol de motor de forma radialmente circunferencial alrededor del codo de forma estanca al fluido.

[0040] Un aspecto esencial de la realización que se describe con más detalle a continuación, es que el codo puede estar realizado a modo de una "cabeza de cobra", es decir, estando reducida la altura del codo entre los dos extremos de codo. De esta manera, se puede reducir la distancia entre el motor y una placa de fondo, lo que repercute positivamente en la rigidez y la frecuencia propia y, evidentemente, también en los costes de fabricación de la bomba de turbina vertical. En otras palabras, la bomba de turbina vertical propuesta es menos susceptible a las vibraciones, lo que mejora la estabilidad de funcionamiento de la bomba de turbina vertical. Por la menor altura vertical, la bomba de turbina vertical es más fácil de mantener o reparar, ya que, en caso de necesidad, es más fácil acceder al motor y/o al codo, especialmente en caso de rotura por encima del suelo. Además, el codo con altura reducida entre los dos extremos de codo reduce las posibles turbulencias en la salida, lo que repercute positivamente en la precisión de medición de la presión y el flujo de un sensor previsto en la salida. Por último, el codo propuesto también mejora las propiedades hidráulicas de la bomba de turbina vertical.

[0041] Según una variante preferible, el diámetro radial disminuye inicialmente y después aumenta de manera constante. El diámetro radial puede disminuir y/o aumentar continuamente, aunque también es posible que el diámetro radial permanezca constante durante tramos para disminuir y/o aumentar posteriormente. De forma particularmente preferible, el diámetro radial disminuye y/o aumenta no bruscamente, sino en particular linealmente.

[0042] Según una realización particularmente preferible, un diámetro axial como anchura del codo aumenta inicialmente desde el primer extremo de codo hasta el segundo extremo de codo y después disminuye. En particular, esto significa que en al menos una posición entre el primer extremo de codo y el segundo extremo de codo, la anchura del codo es mayor que la anchura en el primer extremo de codo y/o en el segundo extremo de codo. En vista en planta desde arriba, en particular en la dirección de un radio del codo, el codo tiene una forma ensanchada en particular en el centro de su extensión. En particular, el codo puede presentar a su vez una protuberancia, visto desde arriba, en cuyo caso, en la "protuberancia" axial la anchura está aumentada particular al máximo. Por diámetro axial se entiende en particular un diámetro interior axial del codo, que define una anchura libre dentro del codo a través de la cual puede fluir el fluido. En otra realización preferible está previsto que una sección transversal del codo sea siempre del mismo tamaño en el curso entre el primer extremo de codo y el segundo extremo de codo. Esto significa que si la altura del codo disminuye entre el primer extremo de codo y el segundo extremo de codo, aumenta correspondientemente la anchura del codo. Según otra realización preferible, entre el motor y el codo está dispuesta una linterna de accionamiento con un acoplamiento previsto entre el motor y el árbol de motor, estando realizados en una o varias piezas, en particular en dos piezas, la linterna de accionamiento y el codo, incluyendo una carcasa de codo que preferiblemente presenta el codo. Preferiblemente, la linterna de accionamiento y/o la carcasa de codo tienen una sección transversal rectangular en vista en planta desde arriba y/o están realizadas de forma paralelepipédica. La carcasa de codo preferiblemente está montada de forma estacionaria, en particular atornillada, sobre la placa de fondo o similar. Preferiblemente, el tubo ascendente se extiende vertical y/o axialmente por debajo de la placa de fondo y, preferiblemente, también está montado de forma estacionaria, en particular atornillado, a la placa de fondo y/o a la carcasa de codo. La linterna de accionamiento está fijada, preferiblemente como prolongación axial del tubo ascendente, entre la carcasa de codo y el motor, en particular atornillada a la carcasa de codo y al motor.

[0043] Según otra variante preferible, el codo tiene una sección transversal elíptica, que varía de forma continua en particular, entre el primer extremo de codo, que tiene una sección transversal circular en particular, y el segundo extremo de codo, que tiene una sección transversal circular en particular. Preferiblemente, el eje segundario de la sección transversal elíptica se extiende en dirección radial con respecto al codo como la altura del codo, mientras que el eje principal de la sección transversal elíptica se extiende ortogonalmente a ello como la anchura del codo. Según otra realización preferible, el primer extremo de codo y el segundo extremo de codo tienen una sección transversal del mismo tamaño, en particular circular.

[0044] Según otra variante preferible, un radio de un borde de codo interior radial aumenta en particular de forma continua desde el primer borde de codo hasta el segundo borde de codo. En otras palabras, la curvatura del borde de codo interior radial, es decir, en particular también del codo, se aplana o reduce desde el primer borde de codo hasta el segundo borde de codo, en particular de forma continua. De este modo, el codo puede realizarse con una altura reducida en relación con el eje del tubo ascendente, por lo que el motor se sitúa más cerca de la placa de fondo, de modo que se reducen las vibraciones, dando como resultado un funcionamiento más estable de la bomba de turbina vertical.

[0045] Breve descripción de los dibujos

[0046] En lo sucesivo, la invención se explica con más detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos con la ayuda de ejemplos de realización preferibles.

[0047] En los dibujos, muestran

[0048] La figura 1 una vista en sección esquemática de una bomba de turbina vertical según un ejemplo de realización preferible de la invención,

[0049] la figura 2 una vista en sección esquemática de una disposición de cojinete para guiar un árbol de motor de la bomba de turbina vertical según la figura 1 de acuerdo con el ejemplo de realización preferible de la invención, y

[0050] la figura 3 una vista en sección esquemática parcial en perspectiva de la disposición de cojinete para guiar el árbol de motor de la bomba de turbina vertical según la figura 2 de acuerdo con el ejemplo de realización preferible de la invención.

[0051] Descripción detallada de los ejemplos de aplicación

[0052] La figura 1 muestra una vista en sección esquemática de una bomba de turbina vertical 1 con una carcasa de codo 2 que presenta un codo 3 según un ejemplo de realización preferible de la invención.

[0053] La bomba de turbina vertical 1 presenta un tubo ascendente 5 que se extiende a lo largo de un eje 4, con una sección transversal exterior circular, que presenta varios segmentos unidos entre sí. En el centro del tubo ascendente 5 metálico, un árbol de motor 6 se extiende a lo largo del eje 4 y a lo largo de toda la longitud del tubo ascendente 5, de manera que se forma radialmente alrededor del árbol de motor 6 un espacio libre entre éste y el tubo ascendente 5, a través del cual el fluido transportado por la bomba de turbina vertical 1 asciende axialmente hacia arriba. Con este fin, en el extremo inferior de tubo ascendente 7 están previstos varios rodetes 8 dispuestos axialmente uno encima de otro, que son accionados por el árbol de motor 6 y aspiran el fluido y lo transportan al espacio libre.

[0054] El extremo superior de tubo ascendente 9 del tubo ascendente 5 está unido a una placa de fondo 10, de modo que el tubo ascendente 5 se extiende verticalmente hacia abajo alejándose de la placa de fondo 10. Por encima de la placa de fondo 5, está situada a continuación, verticalmente o hacia arriba en la dirección del eje 4, la carcasa de codo 2, a continuación de la cual se encuentran a su vez axialmente una linterna de accionamiento 11 y finalmente un motor 12 que acciona el árbol de motor 6. En la linterna de accionamiento 11 está dispuesto un acoplamiento 13 que está conectado entre el motor 12 y el árbol de motor 6. La carcasa de codo 2 y la linterna de accionamiento 11 están realizadas en dos piezas y atornilladas entre sí. El extremo superior de tubo ascendente 9 está unido de forma estanca a los fluidos a un primer extremo de codo 14 del codo 3, que está orientado correspondientemente hacia el rodete 8. El codo 3 presenta en un segundo extremo de codo 15 dispuesto de forma opuesta al primer extremo de codo 14 una salida 16 para el fluido transportado. El codo 3 tubular desvía el fluido transportado de la vertical a la horizontal, de modo que las superficies de sección transversal del primer extremo de codo 14 y del segundo extremo de codo 15 están dispuestas de forma desplazada 90° entre sí. Para ello, las superficies de sección transversal interiores de los dos extremos de codo 14, 15 están configurados con el mismo tamaño, por un lado, y de forma circular, por otro lado.

[0055] Dentro de la carcasa de codo 2, el árbol de motor 6 está guiado a través de una disposición de cojinete mostrada con más detalle en las figuras 2 y 3, que está unida de forma estacionaria a la carcasa de codo 2. La disposición de cojinete 17 presenta un cojinete 18, que en el presente caso está realizado como rodamiento de rodillos o alternativamente como rodamiento de bolas de contacto angular, en particular como rodamiento de rodillos cónicos. Un anillo interior 19 del cojinete 18 está unido de forma no giratoria al árbol de motor 6 y gira en consecuencia con el árbol de motor 6 que no se muestra en las figuras 2 y 3. El cojinete 18 se extiende radialmente alrededor del árbol de motor 6. Un anillo exterior 20 está unido de forma no giratoria a la carcasa de codo 2.

[0056] La disposición de cojinete 17 presenta además un cárter de aceite 21 que está dispuesto vertical, o axialmente por debajo del cojinete 18 en relación con el eje 4, y que también se extiende radialmente alrededor del árbol de motor 6. El cárter de aceite 21 está llenada de aceite no mostrado, de modo que el cojinete 18, incluidos el anillo interior 19 y el anillo exterior 20, queda completamente cubierto de aceite.

[0057] Finalmente, la disposición de cojinete 17 presenta un deflector de aceite interior 22 que está unido de forma no giratoria al anillo interior 19 y se extiende alejándose radialmente del árbol de motor 6. El deflector de aceite interior 22 está dispuesto verticalmente o, en relación con el eje 4, axialmente por encima y a distancia del cojinete 18 y, en vista axial en planta, tiene forma de disco, encerrando centralmente el árbol de motor 6. En alzado lateral axial, el deflector de aceite interior 22 tiene forma de paraguas, como puede verse en la figura 2, ya que el deflector de aceite interior 22 inicialmente se extiende radialmente alejándose del árbol de motor 6, cubriendo axialmente el cojinete 18, y después está doblado hacia abajo en dirección al cárter de aceite 21, a modo de cuarto de círculo.

[0058] Por un movimiento giratorio del árbol de motor 6 giran los rodillos cónicos del cojinete 18. A causa de la fuerza centrífuga, el aceite situado dentro del cojinete 18 es transportado oblicuamente hacia arriba o a modo de bombeo, alejándose del árbol de motor 6, por los rodillos cónicos sobre el cárter de aceite 21 entre el anillo interior 19 y el anillo exterior 20, lo que se indica en la figura 3 por las flechas 23. Dado que el deflector de aceite interior 22, que está doblado a modo de un paraguas o un plato hondo, está dispuesto axialmente por encima del cojinete 18, el aceite transportado de esta manera incide en el deflector de aceite interior 22, que desvía el aceite axialmente hacia abajo, de modo que el aceite desviado gotea hacia abajo en el extremo en forma de cuarto de círculo del deflector de aceite interior 22.

[0059] Axialmente por debajo de la zona doblada del deflector de aceite interior 22, está prevista una bandeja colectora 24 anular que se extiende alrededor del árbol de motor 6, visto en planta axial, para recoger el aceite desviado por el deflector de aceite interior 18. La bandeja colectora 24 se extiende en dirección axial entre el anillo exterior 20 y una pared exterior 25 de la disposición de cojinete 17, que delimita radialmente el cárter de aceite 21.

[0060] Entre la bandeja colectora 24 y el cárter de aceite 21 está prevista una pluralidad de aberturas de conexión espaciadas 26 en forma de canales, que se extienden axialmente hacia dentro en dirección al árbol de motor 23 y descienden ligeramente en dirección al eje 4 y a través de las cuales el aceite recogido en la bandeja colectora 26 puede fluir de vuelta al cárter de aceite 21, como se indica mediante las flechas 23. Desde allí, el aceite puede ser transportado de nuevo a través del cojinete 18 como se ha descrito anteriormente.

[0061] Además del deflector de aceite interior 22, está previsto otro deflector de aceite en forma de un deflector de aceite exterior 27 que está dispuesto de forma no giratoria con el anillo exterior 20 o de esta manera con la pared exterior 25 y se extiende radialmente alejándose de esta última en la dirección del eje 4. Con referencia al cárter de aceite 21, el deflector de aceite exterior 27 está dispuesto axialmente por encima del deflector de aceite interior 22. Al igual que el deflector de aceite interior 22, el deflector de aceite exterior 27 está realizado en forma de disco y se extiende alrededor del árbol de motor 6, pero no tiene ninguna curvatura. El deflector de aceite exterior 27 sirve para desviar al cárter de aceite 21 el aceite no desviado por el deflector de aceite interior 22.

[0062] Finalmente, alrededor de la disposición de cojinete 17 en la pared exterior 25 de la misma está realizada una pluralidad de aletas de refrigeración 27 que se extienden axialmente, a través de las cuales se enfría el aceite, en particular el aceite que fluye de vuelta al cárter de aceite 21. Para ello, la pared exterior 26 o la disposición de cojinete 17 están hechas de metal, mientras que las aletas de refrigeración 27 pueden estar formadas por aluminio.

[0063] Los ejemplos de realización descritos son tan sólo ejemplos que pueden modificarse y/o complementarse de diversas maneras dentro del alcance de las reivindicaciones.

[0064] Lista de signos de referencia

[0065] Bomba de turbina vertical 1

[0066] Carcasa de codo 2

[0067] Codo 3

[0068] Eje 4

[0069] Tubo ascendente 5

[0070] Árbol de motor 6

[0071] Extremo inferior del tubo ascendente 7

[0072] Rodete 8

[0073] Extremo superior de tubo ascendente 9

[0074] Placa de fondo 10

[0075] Linterna de accionamiento 11

[0076] Motor 12 Acoplamiento 13

[0077] Primer extremo de codo 14

[0078] Segundo extremo de codo 15

[0079] Salida 16

[0080] Disposición de cojinete 17

[0081] Cojinete 18

[0082] Anillo interior 19

[0083] Anillo exterior 20

[0084] Cárter de aceite 21

[0085] Deflector de aceite interior 22

[0086] Flechas 23

[0087] Bandeja colectora 24

[0088] Pared exterior 25

[0089] Abertura de conexión 26

[0090] Deflector de aceite exterior 27

[0091] Aletas de refrigeración 28

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

1. Disposición de cojinete (17) para guiar un árbol de motor (6) y/o para soportar fuerzas axiales y/o radiales de una bomba de turbina vertical (1), con

un cojinete (18) que presenta un anillo interior (19) que puede unirse al árbol de motor (6) de forma no giratoria y un anillo exterior (20),

un cárter de aceite (21) lleno de aceite, en el que el cojinete (18) está dispuesto de forma al menos parcialmente sumergida en el aceite, y

un deflector de aceite interior (22) que está unido de forma no giratoria al anillo interior (19) y que, a causa de un giro del cojinete (18), desvía de vuelta al cárter de aceite (21) el aceite transportado entre el anillo interior (19) y el anillo exterior (20).

2. Disposición de cojinete (17) según la reivindicación anterior, en la que el deflector de aceite interior (22) se extiende radialmente hacia fuera desde el anillo interior (19) y/o, en vista axial en planta, de forma anular alrededor del anillo interior (19).

3. Disposición de cojinete (17) según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el deflector de aceite interior (22) está dispuesto por encima del cárter de aceite (21), en vista lateral axial, y se extiende desde el anillo interior (19) en forma de paraguas y/o de forma axialmente oblicua hacia abajo y alejándose radialmente en dirección al cárter de aceite (21).

4. Disposición de cojinete (17) según una de las reivindicaciones anteriores, con una pared exterior (25) que delimita radialmente el cárter de aceite (21) y en cuyo lado exterior está realizada una pluralidad de aletas de refrigeración (28).

5. Disposición de cojinete (17) según una de las reivindicaciones anteriores, con un deflector de aceite exterior (27) que está unido de forma no giratoria al anillo exterior (20) y que está dispuesto axialmente por encima del deflector de aceite interior (22) en relación con el cárter de aceite (21).

6. Disposición de cojinete (17) según la reivindicación anterior, en la que el deflector de aceite exterior (27) se extiende en particular desde la pared exterior (25) según la reivindicación 4 anterior, radialmente hacia dentro y/o se extiende de forma anular alrededor del anillo interior (19) en vista axial en planta.

7. Disposición de cojinete (17) según una de las reivindicaciones anteriores, con una pared exterior (25) que delimita radialmente el cárter de aceite (21) y en la que está previsto el anillo exterior (20), estando prevista entre la pared exterior (25) y el anillo exterior (20) una bandeja colectora (24) que se extiende, en vista axial en planta, alrededor del anillo exterior (20) para recoger el aceite desviado por el deflector de aceite interior (11).

8. Disposición de cojinete (17) según la reivindicación anterior, en la que entre la bandeja colectora (24) y el cárter de aceite (21) está prevista una pluralidad de aberturas de conexión (26) espaciadas que se extienden axialmente para drenar el aceite recogido en la bandeja colectora (24) al cárter de aceite (21).

9. Disposición de cojinete (17) según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el cojinete (18) está realizado como cojinete radial, cojinete axial y/o como rodamiento de bolas de contacto angular.

10. Bomba de turbina vertical (1) con

un tubo ascendente (5) que se extiende a lo largo de un eje (4),

el árbol de motor (6) dispuesto dentro del tubo ascendente (5),

un motor (12) que está dispuesto en el extremo superior de tubo ascendente (9) y que acciona el árbol de motor (6),

un rodete (8) dispuesto en un extremo inferior de tubo ascendente (7) opuesto y accionado por el árbol de motor (6) para transportar un fluido al tubo ascendente (5), y

una disposición de cojinete (17) que guía el árbol de motor (6), según una de las reivindicaciones anteriores.

11. Bomba de turbina vertical (1) según la reivindicación anterior, con un codo (3) situado en el lado de presión y unido al tubo ascendente (5) en un primer extremo de codo (14) orientado hacia el rodete (8), que presenta una curvatura que parte continuamente del eje (4) y una salida (16) en un segundo extremo de codo (15) opuesto para el fluido transportado, y en el que un diámetro radial como altura del codo (3) disminuye inicialmente desde el primer extremo de codo (14) hasta el segundo extremo de codo (15) y después aumenta.

12. Bomba de turbina vertical (1) según la reivindicación anterior, en la que el diámetro radial disminuye inicialmente de forma constante y después aumenta de forma constante.

13. Bomba de turbina vertical (1) según una de las dos reivindicaciones anteriores, en la que un diámetro axial como anchura del codo (3) aumenta inicialmente desde el primer extremo de codo (14) hasta el segundo extremo de codo (15) y después disminuye.

14. Bomba de turbina vertical (1) según una de las tres reivindicaciones anteriores, en la que una sección transversal del codo (3) es siempre del mismo tamaño en el curso entre el primer extremo de codo (14) y el segundo extremo de codo (15).

15. Bomba de turbina vertical (1) según una de las cuatro reivindicaciones anteriores, con una linterna de accionamiento (11) prevista entre el motor (12) y el codo (3) con un acoplamiento (13) previsto entre el motor (12) y el árbol de motor (16), estando realizados en una o varias piezas, en particular en dos piezas, la linterna de accionamiento (11) y el codo (3), incluyendo una carcasa de codo (2) que preferiblemente presenta el codo (3).