Bomba de tornillo sin fin excéntrico y estator para una bomba semejante.

Bomba helicoidal excéntrica con una envoltura (2) interior de material resistente al desgaste y elástico en una envoltura de carcasa (1) cilíndrica de una o varias partes;

estando conformada una superficie interior (3) de la envoltura (2) o de la envoltura interior (2) en su lado (3) que apunta hacia el interior en forma de paso de rosca helicoidal con una dirección y una longitud de inclinación predeterminada, con un rotor (6, 8) insertado en la envoltura en una primera posición (z1) axial y con una excentricidad (9) radial bajo pretensión, y sujeto en el lado de accionamiento en esta posición (15, 16) en forma de espiral o de hélice con una dirección de hélice (7) igual a la del estator (2); caracterizada porque la abertura de salida (5) del estator (2) desde su extremo frontal está ensanchada en un trozo de la longitud de transporte axial de modo radial hacia el exterior en todo el contorno, de tal manera que un borde frontal (24) que gira en el funcionamiento de la bomba del extremo del rotor (23) dispuesto cerca de la abertura de salida - preferentemente con un desplazamiento (1 9; Deltaz) axial condicionado por el desgaste del rotor - puede girar respecto a la superficie interior (3) del estator sin contacto o de manera liberada (G).

Bomba de tornillo sin fin excéntrico y estator para una bomba semejante.

La invención se refiere a una bomba elevadora alargada como bomba de tornillo sin fin excéntrico, compuesta de un estator y un rotor. El estator puede poseer una camisa exterior cilíndrica, preferiblemente de metal, y una camisa hueca recibida o recibible por ésta de un material “duroelástico” con superficie interior helicoidal. Presenta un rotor correspondientemente espiral o helicoidal. El estator y rotor tienen pasos en el mismo sentido. También es relevante el estator mismo con revestimiento “duroelástico” o camisa elastomérica.

Bombas semejantes se conocen para diferentes ámbitos de uso, por ejemplo, como bomba elevadora para mezclas de mortero u otros fluidos abrasivos transportados, véase el documento DE-B 33 04 751 (KTO) con “pretensado cónico” entre el estator y el rotor, que se vuelve más intenso hacia la salida MAS. Una bomba con estator elastomérico se conoce por el documento DE-A 197 58 086 (Artemis) . Se corresponde al preámbulo de la reivindicación 1. En ella debe ser posible un montaje rápido del revestimiento. Un anillo elastomérico que sobresale axialmente está previsto para un montaje axial obturante. Asimismo está acondicionado el documento DE-A 198 01 021 (Jäger) .

Un rotor metálico, la mayoría de las veces endurecido se acciona en rotación durante el funcionamiento en un sentido opuesto a su paso o hélice. Para mantener el rotor durante el funcionamiento de transporte en una situación (posición) axial constante respecto al estator, se debe aplicar una fuerza de retención axial correspondiente por el árbol de accionamiento del lado de entrada, eventualmente a través de piezas del aparato conectadas previamente al rotor, como acoplamiento, arrastrador, herramienta mezcladora o similares. La fuerza de retención axial se origina como “reacción” debida a la “acción” condicionada durante el transporte y movimiento de avance del material transportado y la rotación del rotor en el estator, después de que el rotor se acciona en rotación contra el paso de su hélice y contra el paso de la hélice del revestimiento interior del estator (de la camisa interior) por el dispositivo de accionamiento (en el lado de entrada) .

Las fuerzas que aparecen son elevadas, por un lado, por la presión de transporte que se constituye en la bomba durante el funcionamiento, por otro lado, por la posición excéntrica del rotor, y porque la rotación en la dirección de rotación relativa del rotor opuesta al paso en sentido opuesto de los pasos de rosca solicita axialmente el rotor en contra de la dirección de transporte del estator.

Para facilitar la admisión del medio a transportar (“fluido transportado”) en la bomba, la camisa (estator) está ensanchado con frecuencia del lado de admisión en forma de embudo.

Se ha demostrado que debido a la elevada solicitación en la parte elastomérica del estator pueden aparecer considerables fenómenos de desgaste y desperfectos, con frecuencia ya después de un tiempo de funcionamiento sorprendentemente breve, por ejemplo, 2h o menos.

También puede aparecer un desgaste plano a lo largo del filete del rotor, así una disminución general de diámetro, lo que disminuye la potencia de transporte. A ello se le puede oponer, en el caso de una camisa de carcasa dividida longitudinalmente, un retensado (apriete) de los segmentos de carcasa que se extienden axialmente, debiéndose asumir una disminución correspondiente de la potencia de transporte. En lugar de ello también se puede disminuir constantemente la superficie interna en sección transversal de las espiras de estator de la admisión de la bomba hasta la salida de bomba, en el caso de camisa de carcasa en una pieza (no dividida) y en el caso de sección transversal de espiras del rotor que permanece contante a través de la longitud de la bomba, así puede estar prevista una “conicidad” determinada, de modo que el pretensado entre camisa de estator elastomérica y rotor endurecido aumenta hacia la salida. De este modo se puede obtener una disminución de la potencia de accionamiento o una potencia de transporte que permanece aproximadamente igual durante intervalos de tiempo de funcionamiento más largos, véase para ello el documento DE 33 04 751. El documento GB-A 1 215 569 (Hertrich) trabaja al contrario del pretensado “cónico”, en el que una camisa cónica consigue un aumento uniforme del pretensado mediante desplazamiento axial de la incrustación elastomérica. El documento DE-A 44 42 060 (Netzsch) muestra un embudo de entrada (en el lado de admisión) y el principio base de las “monobombas” de René Moineau se muestra en el documento DE-A 633 784.

En la práctica se muestra que, incluso en el sistema de accionamiento perfectamente configurado y ensamblado, así como adaptado entre sí, y al observar el pretensado más favorable en la camisa mediante el retensado de una carcasa en varias partes o mediante selección de una conicidad en el estator, puede aparecer una rápida caída de potencia y/o una segregación (modificación de la consistencia) del medio a transportar – incluso en el caso de estator o rotor recién sustituidos – y no se puede corregir mediante los pasos mostrados. Esto conduce a reclamaciones y objeciones sobre los rotores o estatores recién colocados, que se califican como defectuosos o insuficientes, aunque satisficieron todas las especificaciones por parte del fabricante y estuvieron en regla. No se pudo aclarar la causa para la reducción de potencia que aparece de repente o la modificación de consistencia cíclica del fluido transportado dado del lado de presión (denominado en el lenguaje especializado de los usuarios “grueso / fino”) . El fabricante había entregado estatores o rotores reglamentarios, el usuario los ha montado también de la forma debida en su dispositivo de bombeo que anteriormente (todavía) funcionaba. No obstante, se produjeron los síntomas de fallo descritos, en particular una acanaladura axial en el elastómero del estator que se estrecha del lado de aspiración hacia el lado de presión del estator (o amplia considerado dado la vuelta) , y en primer lugar se puede deducir una mezcla de goma mala o inapropiada o un tratamiento defectuoso de la parte interior elastomérica de la camisa del estator. Se deben evitar errores semejantes que aparecen de forma inesperada en el uso de componentes constructivos casi como nuevos (estator o rotor) .

La invención tiene el objetivo de crear el remedio y garantizar mayores duraciones, impedir una modificación de la consistencia del medio a transportar e impedir pérdidas repentinas de potencia de transporte en el caso de componentes sustituidos casi como nuevos.

Este objetivo se resuelve según la reivindicación 1 ó 10 ó 15. La solución se prepara primeramente gracias al uso según la invención de un estator (reivindicación 15) . Las reivindicaciones dependientes correspondientemente muestran medidas alternativas o complementaciones ventajosas.

En primer lugar el fallo descrito, corregido por la invención pareció ser un problema del elastómero, que se desgastó de forma precoz en los puntos de obturación (los nervios que sobresalen radialmente hacia el interior de la espiral helicoidal elastomérica) debido a una muesca o acanaladura que discurre axialmente, y de este modo abrió un canal para un reflujo o consiguió una mala obturación entre el rotor espiral y la superficie interior del revestimiento elastomérico de la camisa exterior. La causa no se encuentra o se encontraba en la mezcla elastomérica o su procesamiento o colocación, mejor dicho en primer lugar se debió reconocer donde se encontraba la causa real de este síntoma de fallo que aparecía y era visible en un estator desmontado. Con esta acanaladura de retorno descrita en el espacio interior del estator se junto una acanaladura entallada periféricamente cerca del extremo de salida de forma periférica en el estator o su revestimiento elastomérico.

Ni a la acanaladura que discurre axialmente y que permite el retorno, ni a la muesca que discurre periféricamente en la salida se les pudo atribuir sintomáticamente el “problema grueso – fino” descrito en general por el usuario en la reclamación, que se enunció porque una bomba no transportó de forma consistente el material transportado, sino que transportó alternativamente secciones que tenían mayor y menor fracción de agua, así puso a disposición bajo presión en la salida el material transportado espesado con poca fracción de agua y la fracción de agua muy segregada con menos material transportado de grano grueso. Aparentemente un fallo...

1. Bomba de tornillo sin fin excéntrico con una camisa (2) interna de material elástico y resistente al desgaste en una camisa de carcasa (1) cilíndrica de una o varias partes; en la que una superficie interior (3) de la camisa (2) o de la camisa interior (2) está configurada en su lado (3) orientado hacia el interior en forma helicoidal con una dirección y longitud de paso predeterminadas; con un rotor (6, 8) espiral o helicoidal, insertado bajo pretensado en la camisa en una primera posición (z1) axial y con excentricidad (9) radial y mantenido (15, 16) del lado de accionamiento en esta posición con la misma dirección de paso (7) que el estator (2) ; caracterizada porque una abertura de salida (5) del estator (2) se ensancha partiendo de su extremo frontal en un tramo de la longitud de transporte axial radialmente hacia el exterior en toda la periferia, de modo que un borde frontal (24) , que rota durante el funcionamiento de la bomba, del extremo del rotor (23) colocado cerca de la abertura de salida – preferentemente en el caso de un desplazamiento (19; ∆z) axial del rotor condicionado por el desgaste – puede rotar sin contacto o libremente (G) respecto a la superficie interior (3) del estator.

2. Bomba de tornillo sin fin excéntrico según la reivindicación 1, con un estator de una carcasa (1) cilíndrica en una pieza y una camisa interior (2) dispuesta en ella de forma fija de material elastomérico, cuya superficie interior (3) está configurada discurriendo de forma espiral o helicoidal alrededor del eje longitudinal (10; z) , y con el rotor (6) helicoidal, alargado que, con su eje central (11) opuesto al eje longitudinal (10) del estator, está dispuesto desplazado radialmente en una medida (9, e) predeterminada en una posición (z) axial dada respecto al estator dentro de éste, que presenta la misma dirección de paso que la camisa interior y se puede accionar en rotación – opuesto a la dirección de paso de la superficie interior (3) de la camisa interior – y está mantenido partiendo de un lado de accionamiento (8) en la posición (z) axial dada; en la que

- la camisa interior (2) está ahuecada o ensanchada desde su cara (22) del lado de salida tanto en la dirección radial como también axial en una medida tal que un borde frontal (24) del rotor (6) del lado de salida rota periféricamente excéntricamente durante un funcionamiento de bomba – no solicitando la superficie interior (3) de la camisa (2) ;

- para la compensación de una pérdida de potencia una disminución, distribuida sobre la longitud restante del estator, de una anchura interna mayor (dimensión A) de los canales de tornillo formados por la superficie interior (3) está prevista en el rotor (2) como conicidad mayor.

3. Bomba de tornillo sin fin excéntrico según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque existe un paso libre (G) del borde periférico (24) del rotor (6) del lado de salida, generado por un decalado radial y axial de una superficie frontal

(22) de la camisa del estator (2) del lado de salida, axialmente opuesto a la dirección de transporte en una sección longitudinal (z5) , que es al menos del 2% de una longitud axial de un paso del estator (etapa de tornillo L1) , en particular por encima del 3%, entre el 5% y el 10% o hasta la mitad de una etapa.

4. Bomba de tornillo sin fin excéntrico según la reivindicación 3, caracterizada porque el decalado, en particular como ahuecado o ensanchado, está dimensionado de manera que el paso libre (G) también se mantiene en el caso de un desplazamiento (19, ∆z) axial del rotor (6) condicionado por el desgaste.

5. Bomba de tornillo sin fin excéntrico según una de las reivindicaciones precedentes, en la que para la compensación de la pérdida de potencia que aparece debido al decalado de una sección (z5) de la superficie frontal

(22) del estator (2) del lado de salida y del acortamiento condicionado por ello de su al menos un paso de tornillo eficaz en transporte

(i) está prevista una reducción de la anchura interna del canal helicoidal como reducción de la dimensión A en la dirección de transporte por cada etapa de paso (L1) de la camisa del estator (2) de al menos un 0, 4%; o

(ii) se disminuye la anchura interna de la camisa interior por etapa (L1) en más de esencialmente el 0, 4%, reduciéndose sustancialmente y de forma continua la anchura interna de la abertura de entrada (4) hacia la abertura de salida (5) .

6. Bomba de tornillo sin fin excéntrico según la reivindicación 1 o reivindicación 2, en la que el ensanchamiento posee (5b) una sección de forma esencialmente cilíndrica.

7. Bomba de tornillo sin fin excéntrico según la reivindicación 1 o reivindicación 2 o reivindicación 6, en la que el ensanchamiento (5) de la abertura del lado de presión posee una sección de forma (5a) esencialmente cónica, en particular también con una extensión esencialmente cónica, como cono de entrada (4) del lado de admisión (MES) del estator o de la bomba.

8. Bomba de tornillo sin fin excéntrico según la reivindicación 1 o reivindicación 2 o reivindicación 7, en la que en un tramo (z5) de la longitud axial cerca del lado de salida (MAS) , la superficie interior (3) helicoidal se extiende (5c) radialmente hacia el exterior y axialmente hacia delante hacia el lado de presión, en particular en contra de una disminución, que discurre de forma esencialmente constante, de la dimensión radial de la superficie interior (3) del tramo axial (z5) mencionado, que comienza cerca del lado de entrada del estator o de la bomba.

9. Bomba de tornillo sin fin excéntrico según la reivindicación 1ó 2, en la que un extremo frontal del estator del lado de presión porta un nervio elastomérico (21) anular, para la obturación durante el montaje del estator, respecto a un receptáculo del lado de presión.

10. Procedimiento para el funcionamiento de una bomba de tornillo sin fin excéntrico con una camisa (2) de material elastomérico introducible en la carcasa (1) esencialmente cilíndrica o dispuesta allí, cuya superficie interior (3) está configurada de forma helicoidal, para la recepción de un rotor (6) espiral, insertable bajo pretensado en la camisa elastomérica en una posición axial predeterminada y con excentricidad (9) radial predeterminada y apoyado del lado de accionamiento en esta posición;

caracterizado porque una abertura de salida (5; 5a, 5b, 5c) del estator (2) se ensancha partiendo de su extremo frontal y en contra de una dirección de transporte axial o se extiende radialmente, de modo que durante el funcionamiento de la bomba, un borde frontal (24) rotatorio periféricamente en el extremo de rotor (23) del rotor (6) – preferentemente en el caso de un desplazamiento (19; ∆z) axial del rotor respecto al estator – gira sin contacto o sin un sustancial contacto de presión con la superficie interior (3) de la camisa elastomérica (2) .

11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que la carcasa cilíndrica está formada en una pieza como camisa continua periféricamente, o está provista de al menos una ranura axial o está formada en varias piezas con varias ranuras axiales.

12. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que la extensión o ensanchamiento (5a, 5b; 5) en el extremo frontal del estator del lado de presión es esencialmente cilíndrico, cónico o helicoidal, o presenta una combinación de secciones semejantes.

13. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que el estator en su lado de entrada frontal posee un ensanchamiento (4) configurado en particular cónicamente.

14. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que la longitud (z5) remontando axialmente del ensanchamiento (5) es mayor del 2%, preferiblemente del 5% y menor del 50% de la longitud (L1) axial de una etapa del paso de rosca del estator, que un paso de estator.

15. Uso de un estator elastomérico con una camisa exterior esencialmente rígida y una camisa interior (2) dispuesta en ella de un material elastomérico más flexible respecto a la camisa exterior, cuya superficie interior (3) está configurada discurriendo de forma espiral o helicoidal alrededor de un eje longitudinal (10) , apropiada para la recepción de un rotor (6) excéntrico, espiral o helicoidal que se puede introducir en una posición (z1) axial predeterminada respecto a la camisa del estator en ésta, y se mantiene (18, 16, 17) partiendo de un lado de accionamiento en su posición axial, en el que la camisa interior (2) elastomérica está configurada reducida desde su frontal de salida hacia atrás (z5)

(i) en dirección axial

(ii) con respecto a una superficie interior (3) helicoidal axialmente más hacia delante hacia el lado de entrada MES en la dirección (r5) radial,

y el estator elastomérico en un borde frontal (24) del rotor (6) del lado de salida durante el funcionamiento de bomba crea un paso libre (G) , y en el que la superficie interior (3) helicoidal se reduce esencialmente continuamente del lado de entrada frontal en su dimensión interior hasta antes del espesor de pared de la camisa elastomérica (2) configurado (r5, z5) para ser reducido, apropiadamente para una bomba de tornillo sin fin excéntrico según la reivindicación 1.

16. Uso según la reivindicación 15, en el que del lado de salida (MAS) está configurado un nervio (21) periférico de material elastomérico, que sobresale axialmente, en particular entre él (21) y el comienzo del primer ensanchamiento (r5, 5b) radial que se extiende axialmente un tramo (z5) está presente una reducción esencialmente cilíndrica del espesor de la pared de la camisa elastomérica (2) .

17. Uso según la reivindicación 16, en el que un espesor de pared residual (2’) de la camisa interior elastomérica posee en la zona del ensanchamiento (5b) radial esencialmente el mismo espesor radial que el nervio (21) periférico que sobresale del lado de salida (MAS) .

18. Uso según la reivindicación 15, en el que la dimensión interior de la superficie interior (3) helicoidal disminuye por etapa en al menos 0, 4%, hasta delante del ensanchamiento (5, 5a, 5b, 5c) radial.