ES2294727T3 - Bomba de tornillo sin fin excentrica con accionamiento integrado. - Google Patents
Bomba de tornillo sin fin excentrica con accionamiento integrado. Download PDFInfo
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Abstract
Bomba de tornillo sin fin excéntrica, que incluye un estator (2) y un rotor (1) que corre dentro del mismo, así como un motor de accionamiento para accionar el rotor, que está unido con el rotor (1), incluyendo un devanado de estator (4), un inducido (3, 3a), que está configurado como inducido aproximadamente cilíndrico, caracterizada porque el inducido gira en una trayectoria circular excéntrica dentro de un pote (5) aproximadamente cilíndrico, en el que está dispuesto el devanado del estator (4), estando unidos rígidamente el inducido y el rotor.
Description
Bomba de tornillo sin fin excéntrica con
accionamiento integrado.
La invención se refiere a una bomba de tornillo
sin fin o bien bomba de tornillo sin fin excéntrica, tal como la
que se utiliza en particular para transportar medios de alta
viscosidad o bien mezclados con sólidos.
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Las bombas de tornillo sin fin excéntricas que
corresponden al estado de la técnica, presentan la mayoría de las
veces un estator exterior fijo y un rotor que corre dentro del
mismo. El accionamiento del rotor se realiza la mayoría de las
veces mediante un motor eléctrico externo, que está unido con el
rotor mediante un eje articulado o flexible. En las siguientes
explicaciones no se distinguirá ya entre bombas de tornillo sin fin
y bombas excéntricas de tornillo sin fin, ya que ello no tiene
ninguna repercusión sobre el principio que sirve de base a la
invención.
Las bombas de tornillo sin fin excéntricas
conocidas presentan no obstante una forma constructiva larga y
precisan de mantenimiento, debido a la elevada cantidad de piezas
móviles en el motor, eje articulado y bomba. Además, en un sistema
como el indicado es necesaria, al menos en un lado de la bomba, una
junta de estanqueidad respecto al eje articulado.
Una mejora esencial la representa aquí la
disposición indicada en el documento DE 102 51 846 A1. Aquí el rotor
de una bomba de tornillo sin fin excéntrica es a la vez también
parte del motor. Con ello puede suprimirse en particular el eje
articulado. Una disposición como la indicada tiene el inconveniente
de que sólo pueden utilizarse rotores especiales, equipados con
materiales magnéticos costosos. Además, debido a la disposición con
forma de tornillo del estator, resulta un devanado del estator
relativamente complejo, que también aquí da lugar a costes de
fabricación relativamente elevados.
Otro principio de solución se presenta en el
documento DE 43 13 442 A1. Así por ejemplo, tal como se da conocer
en la figura 24, se indica una bomba de tornillo sin fin excéntrica
con un estator elástico y un rotor que es accionado por un
acoplamiento magnético. Mediante este sistema puede apoyarse el
acoplamiento magnético con un cojinete sencillo, ya que la
compensación del movimiento del tornillo sin fin se realiza mediante
el estator elástico. Tales bombas no son adecuadas para elevadas
presiones debido a la elevada elasticidad de los estatores sin
envoltura.
El documento EP 0 357 317 B1 da a conocer un
motor que a la vez puede ejecutar un movimiento de giro así como un
movimiento de elevación, en relación con una bomba de tornillo sin
fin excéntrica. También aquí se utiliza un estator elástico sin
envoltura para compensar el movimiento excéntrico del tornillo sin
fin. Con ello esta bomba tampoco es adecuada para elevadas
presiones.
Otra solución se propone en el documento US 2
212 417, utilizándose un eje hueco.
\vskip1.000000\baselineskip
La invención tiene como tarea básica configurar
una bomba de tornillo sin fin excéntrica tal que el par de giro
necesario para el accionamiento de la bomba pueda aportarse sin
elementos adicionales que prolonguen la forma constructiva de la
bomba, así como sin juntas de eje o apoyos de eje y simultáneamente
la bomba sea adecuada también para elevadas presiones.
Una solución correspondiente a la invención a
esta tarea se indica en la reivindicación independiente 1.
Perfeccionamientos de la invención son objeto de las
reivindicaciones subordinadas.
El dispositivo correspondiente a la invención
incluye una bomba de tornillo sin fin excéntrica con un estator 2 y
un rotor 1 que corre dentro del mismo. Para el accionamiento del
rotor 1 está previsto un motor de accionamiento, que está unido con
el rotor. Este motor de accionamiento incluye un inducido 3, así
como un devanado de estator 4. El inducido está configurado como
inducido cilíndrico y gira, debido a su unión rígida con el rotor,
sobre una trayectoria circular excéntrica dentro de un pote 5
aproximadamente cilíndrico. Este pote 5 está rodeado al menos
parcialmente por un devanado de estator 4. Alternativamente puede
estar integrado también el devanado del estator en este pote.
Mediante una disposición como la indicada, tanto el accionamiento
como la bomba ocupan extremadamente poco espacio, integrados en una
sola unidad. A la vez, se simplifica bastante la estructura
mecánica. Así no es necesaria ninguna junta de eje susceptible de
fallo, ya que el rotor está completamente cerrado en el sistema
compuesto por el estator y las tuberías conectadas. No se necesita
ningún enlace o bien contacto del rotor con puntos situados fuera
del sistema. Con ello, la bomba compuesta por rotor y estator puede
embridarse sin uniones adicionales ni juntas de eje en una tubería
existente.
Mediante el dispositivo correspondiente a la
invención puede también suprimirse la etapa de conversión, como por
ejemplo un eje articulado o también un eje flexible para la
transformación de la rotación céntrica del motor de accionamiento
en el movimiento excéntrico del rotor.
En una configuración especialmente ventajosa de
la invención, se prevé un segundo inducido 3a como inducido
aproximadamente cilíndrico. El mismo está dispuesto en el extremo
del inducido 1 opuesto al primer inducido. También este inducido
está rígidamente unido con el rotor y corre por lo tanto igualmente
sobre una trayectoria circular excéntrica dentro de un segundo pote
5a. Este segundo pote está rodeado igualmente por un segundo
devanado estatórico o bien contiene un segundo devanado
estatórico.
Otro perfeccionamiento ventajoso de la invención
consiste en que el motor esté realizado como inducido 3 y devanado
de estator 4 en forma de un motor de reluctancia. Para ello presenta
el devanado del estator bobinas para generar un campo magnético
giratorio. En el rotor se encuentra una parte configurada
ventajosamente con forma dentada de material magnético conductor o
bien magnéticamente blando, como por ejemplo hierro. Al respecto se
orientan los dientes en función del campo magnético. Mediante el
giro del campo magnético puede lograrse así también un giro del
rotor.
Se prevé una unidad de control para el control
de las correspondientes partes del devanado del estator 4. La misma
controla ahora el flujo de corriente a través del devanado
estatórico tal que para generar un par de giro el flujo es
conducido preferentemente a través de aquellas zonas del pote 5 que
presentan una distancia mínima a la superficie del rotor 3.
Para el control correcto de las bobinas, se
prevé ventajosamente un sensor de posición, que señaliza la posición
exacta del rotor o inducido con respecto al estator. Un sensor de
posición como el indicado puede realizarse por ejemplo también con
ayuda de los imanes integrados en el rotor.
En otro perfeccionamiento ventajoso de la
invención, está diseñado el motor en forma de un motor asíncrono.
Para ello está configurado el inducido como inducido de resistencia
o bien preferentemente como rotor en cortocircuito. Además, se
prevén en el devanado del estator devanados para generar un campo
giratorio. Mediante el campo giratorio se inducen tensiones en los
devanados del rotor o bien en la estructura conductora del rotor,
que en función de la resistencia eléctrica de los devanados o bien
de la estructura conductora del rotor, dan lugar a las
correspondientes corrientes. Estas corrientes originan a su vez un
campo magnético y con ello un par de giro. Para el control de los
devanados se prevé un circuito de control opcional, ventajosamente
un convertidor de frecuencia, para generar las señales decaladas en
fase de frecuencia variable para generar un campo giratorio con la
frecuencia de giro deseada.
A elección pueden estar previstas en el rotor
ranuras para alojar devanados del rotor.
Otro perfeccionamiento de la invención prevé que
en el inducido 3 estén practicados agujeros ventajosamente axiales,
a través de los cuales puede fluir el medio. Con ello ya no es
necesario un canal de derivación para el medio. Resulta debido a
ello una configuración del sistema especialmente compacta y
ahorradora de espacio.
En otro perfeccionamiento ventajoso de la
invención están dispuestos los componentes magnéticos o bien imanes
permanentes en el inducido, así como las bobinas en el estator, tal
que se ejerza una fuerza predeterminada en dirección axial sobre el
rotor. Especialmente ventajoso es que la fuerza axial actúe
contraponiéndose con la misma intensidad a la presión de la bomba.
Para vigilar la posición del rotor, se utiliza ventajosamente un
regulador de posición, que controla la posición del rotor con ayuda
de al menos un sensor de posición.
Otro perfeccionamiento de la invención prevé un
rotor que puede deslizarse debido a la fuerza axial en dirección
axial. Mediante esta posibilidad de deslizamiento, puede lograrse en
la reducción del par de despegue en el arranque al arrancar la
bomba. Igualmente puede de esta manera por ejemplo obturarse la
salida de la bomba mediante el propio rotor. Alternativamente,
puede evidentemente también accionarse mediante el movimiento axial
del rotor un cuerpo de válvula. Esto permite en particular en bombas
de dosificación una dosificación especialmente fina y libre de
inercia.
En otro perfeccionamiento ventajoso de la
invención se encuentran en el inducido bobinas polarizadas en
contraposición a las bobinas que transmiten el par de giro al
rotor. Mediante esta polarización de inversión controlable se
genera en el rotor una fuerza que actúa en contraposición a la
dirección del flujo del medio bombeado y con ello compensa o reduce
las fuerzas hidráulicas generadas por el medio sobre las caras
frontales del rotor. La cantidad necesaria de bobinas polarizadas a
la inversa puede adaptarse de manera variable a la presión de
impulsión generada.
La invención se describirá a continuación sin
que ello limite la idea general de la invención, en base a ejemplos
de ejecución con referencia a los dibujos, modo de ejemplo.
La figura 1 muestra de forma general
esquemáticamente un dispositivo correspondiente a la invención.
La figura 2 muestra de forma general un
dispositivo correspondiente a la invención en vista en
perspectiva.
La figura 3 muestra un dispositivo
correspondiente a la invención con un segundo inducido.
La figura 4 muestra un dispositivo
correspondiente a la invención con un segundo inducido en vista en
perspectiva.
En la figura 1 se representa esquemáticamente un
dispositivo correspondiente a la invención en una sección
perpendicular al eje de giro. Una bomba de tornillo sin fin
excéntrica presenta un rotor 1, que se mueve en un estator 2. El
rotor 1 está unido rígidamente con un inducido 3. El rotor gira
sobre una trayectoria excéntrica dentro del pote 5. El medio a
impulsar recorre entonces el pote 5. Para generar el par de giro se
prevé al menos un devanado del estator 4. El devanado del estator
está integrado en el ejemplo de ejecución en el pote, pero puede
preferentemente estar dispuesto fuera del tope y con ello fuera del
medio. El mismo puede no obstante también estar integrado
opcionalmente en el pote, por ejemplo estar encapsulado. El devanado
del estator presenta bobinas individuales. Estas bobinas pueden
alimentarse de corriente opcionalmente mediante una unidad de
control.
Para un control correcto de las bobinas se prevé
ventajosamente un sensor de posición, que señaliza la posición
exacta del rotor o inducido respecto al estator o el pote. Un sensor
de posición como el indicado puede realizarse también por ejemplo
mediante o con ayuda de los imanes integrados en el rotor.
La figura 2 muestra el sistema antes
representado en vista en perspectiva.
En la figura 3 se representa otro dispositivo
correspondiente a la invención con un segundo inducido 3a. Este
segundo inducido está dispuesto en el extremo del rotor opuesto al
del primer inducido. Correspondientemente, está asociado al segundo
inducido también un segundo pote 5a, así como un segundo devanado
del estator 4a para generar el par de giro. En una configuración
como la indicada es ventajoso que ambos rotores estén configurados
tal que generen fuerzas de empuje axiales contrapuestas entre sí,
que mantengan ambos inducidos y el rotor en una posición
predeterminada. Para ello pueden estar configurados los inducidos
ventajosamente al menos ligeramente con forma de cono.
La figura 4 muestra el sistema antes
representado en vista en perspectiva.
- 1
- rotor
- 2
- estator
- 3, 3a
- inducidos
- 4, 4a
- devanado
- 5, 5a
- pote
Claims (12)
1. Bomba de tornillo sin fin excéntrica, que
incluye un estator (2) y un rotor (1) que corre dentro del mismo,
así como un motor de accionamiento para accionar el rotor, que está
unido con el rotor (1), incluyendo un devanado de estator (4), un
inducido (3, 3a), que está configurado como inducido aproximadamente
cilíndrico,
caracterizada porque
el inducido gira en una trayectoria circular
excéntrica dentro de un pote (5) aproximadamente cilíndrico, en el
que está dispuesto el devanado del estator (4), estando unidos
rígidamente el inducido y el rotor.
2. Bomba de tornillo sin fin excéntrica según la
reivindicación 1,
caracterizada porque
está dispuesto un segundo inducido (3a) como
inducido aproximadamente cilíndrico en el extremo del rotor (1)
opuesto al del primer inducido y que gira sobre una trayectoria
circular excéntrica dentro un pote (5a) aproximadamente cilíndrico,
en el que está dispuesto el segundo devanado del estator (4a).
3. Bomba de tornillo sin fin excéntrica según la
reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque
varios rotores (1), con en cada caso un inducido
(3) siguiente, están dispuestos en una cadena de inducidos y
rotores.
4. Bomba de tornillo sin fin excéntrica según
una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque
en el inducido (3) están previstos imanes
permanentes, imanes de reluctancia o materiales magnéticamente
blandos.
5. Bomba de tornillo sin fin excéntrica según
una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque
está prevista una unidad de control que controla
las correspondientes partes del devanado del estator (4) en función
de la posición del rotor (3) tal que se ejerce sobre el rotor un par
de giro, conduciéndose ventajosamente el flujo magnético a través
de aquellas zonas del pote (5) que presentan una distancia mínima a
la superficie del inducido
(3).
(3).
6. Bomba de tornillo sin fin excéntrica según
una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque
el inducido (3) presenta agujeros a través de
los que puede fluir el medio.
7. Bomba de tornillo sin fin excéntrica según
una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque
en el inducido (3) están dispuestos imanes
permanentes y además las bobinas (4) tal que se ejerce sobre el
rotor (1) una fuerza axial previamente determinada.
8. Bomba de tornillo sin fin excéntrica según
una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque
en el inducido (3) están dispuestos imanes
permanentes o bien bobinas (4) en grupos, actuando ventajosamente
las fuerzas axiales de los distintos grupos sobre el rotor en
direcciones contrapuestas.
9. Bomba de tornillo sin fin excéntrica según la
reivindicación 7 u 8,
caracterizada porque
el rotor puede deslizarse mediante la fuerza
axial en dirección axial.
10. Bomba de tornillo sin fin excéntrica según
la reivindicación 7 u 8,
caracterizada porque
para reducir el par de despegue al arrancar la
bomba, se ejerce una fuerza axial adicional o bien se ejecuta un
movimiento axial adicional.
11. Bomba de tornillo sin fin excéntrica según
la reivindicación 7 u 8,
caracterizada porque
se incluye un movimiento axial adicional para
obturar la salida de la bomba o para accionar un cuerpo de
válvula.
12. Bomba de tornillo sin fin excéntrica según
una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizada porque
se incluye un movimiento axial adicional para
obturar la salida de la bomba o para accionar un cuerpo de
válvula.
Applications Claiming Priority (2)
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