ES2866629T3 - Máquina de celdas de paletas - Google Patents

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Abstract

Máquina (1) de celdas de paletas que comprende un estator (2) y un rotor (3), teniendo dicho rotor (3) paletas (4) desplazables radialmente que se apoyan en un interior (5) del estator (2) y limitan, junto con el rotor (3), el estator (2), y una pared (7) lateral en cada extremo axial del rotor (3), cámaras (6) de trabajo cuyo volumen cambia durante una rotación de dicho rotor (3), en al menos una pared (7) lateral que lleva un inserto en forma de anillo (9), caracterizada porque dicho anillo comprende un orificio (10) central, en el que un elemento (19) auxiliar está situado radialmente fuera de dicho anillo (9), extendiéndose no más de 180° en la dirección circunferencial de dicho anillo (9) y se utiliza como rodamiento axial.

Description

DESCRIPCIÓN
Máquina de celdas de paletas
La presente invención se refiere a una máquina de celdas de paletas según el preámbulo de la reivindicación 1. Una máquina de celdas de paletas de este tipo se conoce, por ejemplo, por el documento US 2013/0108498 A1 o US 2013/0108459 A1.
Durante una rotación del rotor, las cámaras de trabajo deben aumentar y disminuir sus volúmenes. Con este fin, se conoce colocar el rotor excéntricamente en un orificio del estator. Las cámaras de trabajo tienen el volumen más pequeño en una región en la que la distancia entre un eje del rotor y el interior del estator es la más pequeña. En el documento mencionado anteriormente US 2013/0108498 A1 el anillo está posicionado en el centro con respecto al orificio del estator y tiene un orificio excéntrico que aloja un eje del rotor. El anillo puede servir como rodamiento axial para el rotor.
Sin embargo, el uso de un anillo asimétrico, es decir, un anillo con un orificio excéntrico para el rotor complica el montaje de la máquina ya que el anillo debe montarse con una posición angular exacta dentro de la pared lateral del estator. La asimetría también provoca que fuerzas no deseadas de la presión actúen sobre el anillo.
El documento US 2014/0234150 A1 muestra otra máquina de celda de paletas en forma de bomba de paletas. La bomba de paletas tiene dos ciclos de trabajo por revolución. Las partes extremas de la base de las paletas están soportadas por una superficie periférica exterior de un anillo de paletas que está unido a un lado interior de una placa lateral.
El objeto de la presente invención es proporcionar una construcción simple de la máquina de celdas de paletas. Esta tarea se resuelve con una máquina de celdas de paletas como se define en la reivindicación 1.
El anillo ahora es simétrico en todas las orientaciones angulares. Esto facilita el montaje del anillo en la pared lateral. Este anillo se puede utilizar para varias funciones. Una primera función es una función de sellado. Una segunda función es un rodamiento axial. Finalmente, el anillo se puede usar para mantener las fugas al mínimo. El elemento auxiliar se puede utilizar como rodamiento axial y como un medio para mantener bajas las fugas. Sin embargo, ya no es necesario que el elemento auxiliar se utilice para sellar.
Preferentemente, dicho elemento auxiliar comprende una anchura en dirección radial de dicho rotor decreciente en dirección circunferencial a partir de una parte central. El elemento auxiliar tiene forma de hoz o de luna creciente, de modo que los extremos del elemento auxiliar en dirección circunferencial tienen una menor anchura. La combinación del anillo simétrico y el elemento auxiliar sustituye al anterior anillo asimétrico.
En una realización preferida, dicho elemento auxiliar tiene una longitud en dirección circunferencial que es mayor que la anchura de dichas paletas en dirección circunferencial. Dado que las paletas están guiadas en ranuras o guías previstas en el rotor, esta construcción hace posible que el rotor siempre pueda contactar con el elemento auxiliar. El elemento auxiliar se puede utilizar entonces como rodamiento axial.
Preferentemente, dicho elemento auxiliar tiene una longitud en dirección circunferencial que es mayor que una distancia entre dos paletas en dirección circunferencial. Esto tiene el efecto de que el elemento auxiliar se solapa con el extremo axial de una cámara de trabajo.
En una realización preferida en dirección radial dicho elemento auxiliar tiene una distancia predeterminada a dicho anillo. El anillo y el elemento auxiliar se pueden montar por separado. Son dos elementos distintos que facilitan el montaje de la máquina.
Preferentemente, dicho elemento auxiliar sobresale de dicha pared lateral. Cuando el rotor entra en contacto con el elemento auxiliar, no hace contacto con la pared lateral, lo que minimiza el desgaste.
Preferentemente, dicho elemento auxiliar está conectado a dicha pared lateral. Por ejemplo, el elemento auxiliar se puede conectar a la pared lateral mediante uno o más tornillos o pernos.
Preferentemente, un canal de anillo está ubicado en un lado de dicho anillo opuesto a dicho rotor, dicho canal de anillo está conectado a una región en la que dichas cámaras de trabajo muestran una alta presión. Esto tiene el efecto de que una presión en el canal del anillo corresponde a la alta presión de las cámaras de trabajo. Esta alta presión actúa sobre el anillo en una dirección presionando el anillo contra el rotor. Dado que las fuerzas de prensado dependen de la presión en el área de alta presión de las cámaras de trabajo, se puede ajustar un equilibrio manteniendo el desgaste lo más pequeño posible.
Preferentemente, un primer anillo de sellado está ubicado en dicho canal de anillo, en el que dicho primer anillo de sellado genera una fuerza sobre dicho anillo en una dirección hacia dicho rotor. El primer anillo de sellado está hecho de un material elastomérico, como una junta tórica. El primer anillo de sellado genera una especie de pretensión para que se facilite el arranque de la máquina de paletas o la presurización del fluido de trabajo en un circuito de fluido mediante una bomba externa. Durante el período de inicio se necesita algo de tiempo para acumular la presión necesaria. Por ejemplo, la placa lateral se debe sellar para permitir la presurización de una parte de un sistema de ósmosis inversa por medio de la máquina de celdas de paletas utilizada como bomba.
Preferentemente, se coloca un segundo anillo de sellado en un lado circunferencial de dicho anillo. El segundo anillo de sellado, que también es de un material elástico, genera una pequeña fuerza de resorte que actúa sobre el anillo y lo centra en el orificio de la pared lateral. Además, se prefiere que el segundo anillo de sellado se coloque lo más cerca posible del rotor, de modo que una parte de la circunferencia del anillo, que está sujeta a diferentes presiones, pueda mantenerse al mínimo. Una carga asimétrica en el anillo se puede mantener pequeña.
Preferentemente, dicho rotor comprende un anillo de soporte que se apoya contra dicho anillo. Uno de los anillos y del anillo de soporte se puede utilizar como pieza de desgaste, que se puede reemplazar fácilmente si se desgasta. A continuación, la invención se describe sobre la base de una realización preferida en relación con los dibujos, que muestra:
La figura 1 es una ilustración esquemática de una sección transversal de una máquina de celda de paletas y La figura 2 es una sección ampliada de una parte de extremo axial de un rotor de la máquina de celdas de paletas. La figura 1 muestra esquemáticamente una máquina 1 de celda de paletas que comprende un estator 2 y un rotor 3. El rotor 3 comprende una serie de paletas 4, que se pueden desplazar radialmente y se apoyan en el interior 5 del estator. Entre cada una de las dos paletas 4 vecinas se coloca una cámara 6 de trabajo. En ambos extremos axiales, las cámaras 6 de trabajo están limitadas por una pared 7 lateral (figura 2).
Durante una rotación del rotor 3 con respecto al estator 2 alrededor de un eje 8, las cámaras 6 de trabajo aumentan y disminuyen su volumen. Durante el aumento de volumen, se aspira fluido hidráulico y durante la disminución del volumen de las cámaras 6 de trabajo se presuriza el fluido hidráulico y finalmente se expulsa a una presión más alta. El puerto respectivo para el suministro y la entrega del fluido hidráulico no se muestra en aras de la claridad.
Como puede verse en la figura 1, el rotor 3 se coloca excéntricamente dentro del estator 2.
La pared 7 lateral aloja un inserto 9 en forma de anillo. El anillo 9 comprende un orificio 10 central. El rotor 3 comprende un eje 11 conectado a un árbol 12. El anillo 9 rodea el eje 11.
El anillo 9 está situado en una ranura 13 dentro de la pared 7 lateral y sobresale un poco de la pared 7 lateral en una dirección hacia el rotor 3, por ejemplo, en 0,5 mm.
En un lado del anillo 9 opuesto al rotor 3, hay un canal 14 de anillo que está conectado por medio de un orificio 15 a una región 26 en la que dichas cámaras 6 de trabajo muestran una alta presión. Esto significa que el canal 14 de anillo está cargado con esta alta presión. Esta alta presión se utiliza para presionar el anillo 9 hacia el rotor 3.
El rotor 3 lleva un anillo 15 de soporte que hace contacto con el anillo 9. Uno de los anillos 9 y el anillo 15 de soporte se puede utilizar como pieza de desgaste que se puede reemplazar fácilmente si se desgasta o es necesario, debido a otras razones.
Un primer anillo 16 de sellado se coloca en el lado del anillo 9 opuesto al rotor 3. El primer anillo 16 de sellado sella la alta presión contra una fuga en una dirección hacia un rodamiento 17 radial con el que se apoya el eje 11 dentro de la pared 7.
Un segundo anillo 18 de sellado se coloca en un lado circunferencial del anillo 9. El segundo anillo 18 de sellado se coloca lo más cerca posible del rotor 3 de modo que la mayor parte de la longitud axial del anillo 9 se somete a la alta presión que actúa radialmente hacia dentro.
El primer anillo 16 de sellado y el segundo anillo 18 de sellado están hechos ambos de un material elástico. Por tanto, ambos anillos 16, 18 de sellado generan una especie de pretensión. El anillo 16 de sellado presiona el anillo 9 contra el rotor 3 o más precisamente contra el anillo 15 de soporte del rotor 3. El segundo anillo 18 de sellado centra el anillo 9 en la pared 7 lateral.
Además del primer anillo 16 de sellado, se puede usar un resorte o cualquier otro medio generador de fuerza para presionar el anillo 9 hacia el rotor 3.
Como se mencionó anteriormente, el rotor 3 está ubicado excéntricamente dentro del interior 5 del estator 2.
Para sostener el rotor 3 en una región en la que la distancia entre el rotor 3 y el interior 5 del estator 2 es mayor, se proporciona un elemento 19 auxiliar, que se fija a la pared 7 lateral, por ejemplo, por uno o dos tornillos 20. El elemento 19 auxiliar está ligeramente curvado. Un radio interior del elemento 19 auxiliar es ligeramente mayor que un radio exterior del anillo 9. Un lado radialmente exterior del elemento 19 auxiliar corre esencialmente paralelo al lado radialmente interior del elemento 19 auxiliar.
El elemento 19 auxiliar puede tener una anchura decreciente en dirección radial, es decir, puede tener forma de hoz o de luna creciente (no mostrada). En cualquier caso, el elemento 19 auxiliar debería extenderse en dirección circunferencial no más de 180°. En este caso, los extremos en dirección circunferencial tienen una anchura que tiende a cero. Básicamente, es suficiente cuando el elemento 19 auxiliar se extiende en dirección circunferencial al menos sobre la anchura de la paleta 4 en dirección circunferencial y preferentemente debería extenderse al menos sobre una distancia entre dos paletas 4 en dirección circunferencial.
Como puede verse en la figura 2, el elemento 19 auxiliar sobresale de la pared 7 lateral. El elemento auxiliar debe sobresalir lo suficiente para que el rotor 3 no pueda tocar la pared 7 lateral y para que el anillo 9 no quede pellizcado dentro de la ranura 13. Es suficiente que el anillo 9 y el elemento 19 auxiliar sobresalgan 0,5 mm de la pared 7 lateral.
Como puede verse en la figura 2, existe una distancia radial entre el anillo 9 y el elemento 19 auxiliar. Esta distancia permite alojar el segundo anillo 18 de sellado. El anillo 18 de sellado también se puede alojar en el anillo 9.
La máquina 1 de celdas de paletas se puede utilizar, por ejemplo, como bomba de refuerzo o bomba de circulación en una combinación de intercambiador de presión y bomba de refuerzo, que se puede utilizar, por ejemplo, en un sistema de ósmosis inversa. En este caso, siempre hay una presión bastante alta dentro de la máquina de celdas de paletas. La bomba de refuerzo aspira líquido a una presión de, por ejemplo, 57 bar y genera líquido con una presión de 60 bar. El árbol 12 suele estar sellado con un solo sellado de baja presión. Por tanto, en la máquina descrita, el sellado se consigue mediante el anillo 16 de sellado y, si es necesario, mediante un tercer anillo 22 de sellado que rodea el anillo 15 de soporte.
El nuevo anillo 9, que es simétrico en todas las direcciones angulares y comprende un orificio 10 central, es ahora el único elemento necesario para la función de sellado. El elemento 19 auxiliar sirve como rodamiento axial y como medio de bloqueo contra fugas.
La máquina 1 mostrada es de construcción simple y, por lo tanto, puede montarse simplemente.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Máquina (1) de celdas de paletas que comprende un estator (2) y un rotor (3), teniendo dicho rotor (3) paletas (4) desplazables radialmente que se apoyan en un interior (5) del estator (2) y limitan, junto con el rotor (3), el estator (2) , y una pared (7) lateral en cada extremo axial del rotor (3), cámaras (6) de trabajo cuyo volumen cambia durante una rotación de dicho rotor (3), en al menos una pared (7) lateral que lleva un inserto en forma de anillo (9), caracterizada porque dicho anillo comprende un orificio (10) central, en el que un elemento (19) auxiliar está situado radialmente fuera de dicho anillo (9), extendiéndose no más de 180° en la dirección circunferencial de dicho anillo (9) y se utiliza como rodamiento axial.
2. Máquina de celdas de paletas según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho elemento (19) auxiliar comprende una anchura en dirección radial de dicho rotor (3) decreciente en dirección circunferencial a partir de una parte central.
3. Máquina de celdas de paletas según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque dicho elemento (19) auxiliar tiene una longitud en dirección circunferencial que es mayor que la anchura de dichas paletas (4) en dirección circunferencial.
4. Máquina de celdas de paletas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque dicho elemento (19) auxiliar tiene una longitud en dirección circunferencial que es mayor que una distancia entre dos paletas (4) en dirección circunferencial.
5. Máquina de celdas de paletas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque en dirección radial dicho elemento (19) auxiliar tiene una distancia predeterminada a dicho anillo (9).
6. Máquina de celdas de paletas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque dicho elemento (19) auxiliar sobresale de dicha pared (7) lateral.
7. Máquina de celdas de paletas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque dicho elemento (19) auxiliar está conectado a dicha pared (7) lateral.
8. Máquina de celdas de paletas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque un canal (14) de anillo está ubicado en un lado de dicho anillo (9) opuesto a dicho rotor (3), dicho canal (14) de anillo está conectado a una región en la que dichas cámaras (6) de trabajo muestran una alta presión.
9. Máquina de celdas de paletas según la reivindicación 8, caracterizada porque un primer anillo de sellado está ubicado en dicho canal (14) de anillo, en el que dicho primer anillo de sellado (16) genera una fuerza sobre dicho anillo (9) en una dirección hacia dicho rotor (3).
10. Máquina de celdas de paletas según la reivindicación 8 o 9, caracterizada porque un segundo anillo (18) de sellado está posicionado en un lado circunferencial de dicho anillo (9).
11. Máquina de celdas de paletas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque dicho rotor (3) comprende un anillo (15) de soporte que se apoya contra dicho anillo (9).
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