Bomba de engranajes con cámara de amortiguación de pulsaciones de presión en la cámara de aspiración para reducción de ruido y vibraciones.

Bomba de engranajes que comprende una cámara con paredes laterales opuestas, un par de engranajes dispuestos en el interior de la cámara

, cuyos dientes engranan entre sí, una cámara de aspiración y una cámara de impulsión en lados opuestos de los engranajes, separadas entre sí por la zona de engrane, un conducto en una de las paredes laterales de la cámara de aspiración, perpendicular a ésta, que conecta dicha cámara con otra cámara de amortiguación más pequeña, separada en dos subcámaras a través de una membrana flexible paralela a las paredes laterales de la cámara de aspiración. La subcámara contigua al conducto queda llena del fluido impulsado por la bomba, mientras que la otra lo está de aire a presión. Esto amortigua las pulsaciones de caudal y presión generadas en la zona de engrane contigua a la cámara de aspiración, evitando que se transmitan hacia la entrada de la bomba.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201232042.

Solicitante: UNIVERSITAT POLITECNICA DE CATALUNYA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: CODINA MACIA,ESTEVE, CASTILLA LOPEZ,ROBERTO, DEL CAMPO SUD,DAVID.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO;... > MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO DE... > Máquinas o bombas de pistón rotativo (con los ejes... > F04C2/08 (del tipo de engrane de toma continua, es decir, con engrane de los órganos cooperantes similar al de un engranaje dentado)
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Bomba de engranajes con cámara de amortiguación de pulsaciones de presión en la cámara de aspiración para reducción de ruido y vibraciones.

Fragmento de la descripción:

BOMBA DE ENGRANAJES CON CÃ?MARA DE AMORTIGUACIÓN DE PULSACIONES DE PRESIÓN EN LA CÃ?MARA DE ASPIRACIÓN PARA REDUCCIÓN DE RUIDO Y VIBRACIONES

Solicitudes Relacionadas La solicitud US2007/0178003 A1 hace referencia a un dispositivo de amortiguación de ruido y vibraciones para bombas de engranajes situado en la zona de engrane, con el fin de reducir las pulsaciones de presión a la salida de la bomba, a diferencia de la presente solicitud que trata de un dispositivo situado en la cámara de aspiración destinado a reducir dichas pulsaciones en la entrada.

Campo de la invención El presente invento está relacionado con bombas de engranajes y particularmente con bombas de engranajes de bajos niveles de ruido y fluctuaciones de presión.

Las bombas de engranajes generalmente comprenden una cámara de engrane definida entre un par de placas laterales. Un par de engranajes se acomodan en la cámara de engrane a través de ejes de rotación. Uno de los ejes es rotado, lo cual hace girar el engranaje ligado a éste, que a su vez, a través de la interacción entre los dientes de ambos engranajes, hace rotar en sentido inverso el otro engranaje. Una cámara de aspiración y otra de impulsión se sitúan a ambos lados de los engranajes, limitados por las placas laterales, de forma que a través del mecanismo de engrane el fluido es absorbido desde la cámara de aspiración hacia la zona de engrane, y tras ser transportado entre los dientes de los engranajes y las paredes de la cámara de engrane, se

descarga a mayor presión en la cámara de impulsión.

Durante la rotación de los engranajes, en la zona de engrane contigua a la cámara de aspiración, la separación de los dientes que engranan provoca que el volumen encerrado entre dichos dientes aumente. La succión del fluido hidráulico se debe al proceso de llenado de este volumen creciente. Dicho llenado se produce de forma muy rápida, lo que genera pulsaciones de presión que se propagan por la cámara de aspiración hacia la entrada de la bomba. Estas pulsaciones pueden causar vibraciones y/o ruido.

Una aproximación al problema es disponer una pequeña cámara conectada a través de un orificio a la cámara de aspiración. En esta cámara se dispone una membrana que la divide en dos zonas: la llenada por el fluido de trabajo y otra llena de aire presurizado. La diferencia de presiones entre ambos lados de la membrana es absorbida por la deformación de la misma. De este modo las fluctuaciones de presión producirán deformaciones en la membrana, de tal modo que los picos de presión serán amortiguados por el efecto del incremento del volumen ocupado por el fluido hidráulico, disminuyendo la amplitud de las pulsaciones transmitidas hacia la entrada de la cámara.

Resumen de la invención La presente invención consta de una bomba de engranajes en la que una cámara de amortiguación se comunica con la cámara de aspiración con el fin de amortiguar las pulsaciones de presión generadas en la zona de engrane contigua a la cámara de aspiración.

En consecuencia, la invención incluye una bomba de engranajes que comprende una cámara con paredes laterales opuestas, un par de engranajes dispuestos en el interior de la cámara, cuyos dientes engranan entre sí, una cámara de aspiración y una cámara de impulsión en lados opuestos de los engranajes, separadas entre sí por la zona de engrane, un conducto en una de las paredes laterales de la cámara de aspiración, perpendicular a ésta, que conecta dicha cámara con otra cámara de amortiguación más pequeña, separada en dos subcámaras a través de una membrana flexible paralela a las placas laterales de la cámara de aspiración. La subcámara contigua al conducto queda llena del fluido impulsado por la bomba, mientras que la otra lo está de aire a presión. Esto amortigua las pulsaciones de caudal y presión generadas en la zona de engrane contigua a la cámara de aspiración, evitando que se transmitan hacia la entrada de la bomba.

La cámara de amortiguación de pulsaciones tendrá un tamaño considerablemente menor que la cámara de aspiración pero será suficientemente grande para amortiguar de forma efectiva las pulsaciones de presión. Se comunicará con la cámara de aspiración por medio de un pequeño orificio practicado en la placa de presión. La subcámara que queda llena de fluido hidráulico estará mecanizada en la propia placa lateral, mientras que una carcasa, unida a la placa lateral mediante tornillos por la parte exterior formará la subcámara que queda llena de aire. La membrana quedará atrapada entre la carcasa que limita la subcámara de aire y la placa lateral, fijada por los tornillos anteriormente mencionados. En la carcasa de la subcámara de aire se dispondrá de una válvula que permita introducir aire a presión cuando sea necesario, de modo que la presión del aire se ajuste para que la membrana se encuentre en una posición de equilibrio con la presión media del fluido

hidráulico en la cámara de aspiración.

Características adicionales se describirán a través de la descripción detallada junto a las figuras.

Breve descripción de las figuras En las figuras adjuntas:

Fig 1: Una sección de una bomba de engranajes en un plano medio paralelo a 10 los engranajes.

Fig 2: una vista de una sección a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1, en un plano perpendicular a los engranajes.

Fig 3: Una vista ampliada de la cámara de amortiguación.

Fig 4: Gráfica que compara las fluctuaciones de presión a la entrada obtenidas mediante simulación numérica con y sin efectos de cavitación.

Descripción detallada Las figuras 1 y 2 muestran la invención en detalle sobre una bomba de engranajes típica. La bomba de engranajes 10 tiene una carcasa 12 que

encierra una cámara de engrane interior 14 la cual contiene un par de engranajes 16 y 18. La carcasa incluye un cuerpo central 20 en el cual se encuentran la cámara 14 y las placas laterales opuestas 22 y 24. Los extremos de la cámara 14 que contienen los engranajes 16 y 18 están cerrados mediante placas de presión 26 y 28 localizados en los lados interiores de las placas laterales 22 y 24. Es típico en algunas bombas de engranajes encontrar las placas de presión formando parte de las placas laterales de la carcasa. Tal como se muestra, pueden incorporarse sellos 30 entre las placas de presión y las placas laterales. Adicionalmente, pueden disponerse sellos 32 entre las placas laterales y el cuerpo de la cámara de engrane.

Un par de ejes 34 y 36 soportan los engranajes. Dichos ejes encajan en las perforaciones finales 38 y 48 sobre las placas de presión. Los ejes son paralelos entre sí. El eje de soporte 34 se extiende a través de la placa lateral 26 hacia fuera de la carcasa 12, sirviendo de eje conductor para la rotación del engranaje 16 que gira solidariamente con el eje. Un sello 46 puede incluirse entorno al eje de soporte en la placa lateral. El otro eje de soporte 36 mantiene el otro engranaje 18 engranado con el engranaje conductor 16, y será por tanto conducido por éste cuando sea rotado.

En la figura 2 se indica mediante flechas la dirección de rotación de los engranajes conductor y conducido. Una cámara de aspiración 50 y una cámara de impulsión 52 se localizan en lados opuestos de los engranajes. Las cámaras de aspiración e impulsión se encuentran respectivamente en los lados anterior y posterior de los engranajes con respecto a las direcciones de rotación. Las cámaras de aspiración e impulsión están conectadas a los puertos de entrada 54 y salida 56 respectivamente, provistos para su conexión a las líneas de

entrada y salida.

Con esta disposición, el fluido introducido en la cámara de aspiración 50 a través del puerto...

 


Reivindicaciones:

1. Una bomba de engranajes que comprende una cámara con paredes laterales opuestas, un par de engranajes dispuestos en el interior de la 5 cámara, cuyos dientes engranan entre sí, una cámara de aspiración y una cámara de impulsión en lados opuestos de los engranajes, separadas entre sí por la zona de engrane, un conducto en una de las paredes laterales de la cámara de aspiración, perpendicular a ésta, que conecta dicha cámara con otra cámara de amortiguación más pequeña,

separada en dos partes a través de una membrana flexible paralela a la pared lateral de la cámara de aspiración.

2. Una bomba de engranajes como la indicada en la reivindicación 1, donde la cámara de amortiguación se comunica con la cámara de aspiración a través de un pequeño orificio practicado en una placa de presión, en la zona de la cámara de aspiración contigua a la región de engrane.

3. Una bomba de engranajes como la indicada en la reivindicación 2, en la que las dos subcámaras de amortiguación tendrán un volumen del orden del 10% del volumen de la cámara de aspiración.

4. Una bomba de engranajes como la indicada en la reivindicación 3, en la que la subcámara de aire está limitada por una carcasa y la de aceite está mecanizada en la placa lateral, de modo que dicha carcasa se fija a la placa lateral mediante tornillos, los cuales fijan también la membrana.

5. Una bomba de engranajes como la indicada en la reivindicación 4 en la que en la subcámara que trabaja con aire a presión se dispone de una válvula de llenado de aire desde el exterior.

6. Una bomba de engranajes como la indicada en la reivindicación 5 en la que se sustituye la membrana por un émbolo unido mediante un muelle a la pared interior de la subcámara.

Figura 1

Figura 2

Figura 3

Figura 4