Eje para el accionamiento de una carga en rotación y procedimiento de montaje asociado.

La invención se refiere a un eje (1) para el accionamiento de una carga (2), en especial para ambientes agresivos, provisto en uno de sus extremos de medios (3) para solidarizarse con un rotor (4) de motor, siendo el eje (1) una pieza de material compuesto de polímero y fibra de vidrio y un inserto metálico axial (6) cuyo extremo (7) tiene medios (3) que le permiten solidarizarse con el rotor (4), siendo dichos medios (3) por roscado y también a un procedimiento de montaje de gran simplicidad de dicho eje

Eje para el accionamiento de una carga en rotación y procedimiento de montaje asociado.

La presente invención se refiere a un eje para el accionamiento de una carga en rotación óptimo simultáneamente desde el punto de vista del funcionamiento del motor eléctrico y de la resistencia química en el ambiente de la carga y a un procedimiento de montaje de dicho eje de gran simplicidad que permite abaratar costes.

Antecedentes de la invención

Son conocidos los ejes para el accionamiento de una carga en rotación. En general, estos ejes están provistos en uno de sus extremos de medios para solidarizarse con el rotor de un motor eléctrico, de modo que transmiten el par de rotación del rotor a la carga.

Una carga puede ser por ejemplo un rodete, o un conjunto de rodetes de una bomba de agua, de modo que se configura un conjunto motor-bomba, que en muchas ocasiones se suministran como un conjunto compacto.

Es frecuente que las cargas accionadas por el motor estén expuestas a ambientes agresivos, en especial es posible que por la bomba circulen líquidos que pueden resultar agresivos para ciertos materiales.

Este hecho limita la selección de materiales con que se puede hacer el eje de accionamiento.

Por otro lado, este eje está unido por uno de sus extremos al eje del rotor. En las máquinas compactas, para simplificar el diseño de estas y/o para aumentar la compacidad del grupo, el eje del rotor es materia del propio rotor. Asimismo, y para aumentar aún más la simplicidad del conjunto, el eje de accionamiento se prolonga hasta el interior del rotor, de modo que solo se dispone de una pieza.

Teniendo en cuenta las restricciones mencionadas, son posibles distintas configuraciones del eje de accionamiento, que se enumeran a continuación.

Una primera solución consiste en que el eje de accionamiento se prolonga hasta el interior del rotor. Por prolongarse se entiende que se trata de una única pieza de un material determinado. El material del que está hecho el eje debe ser resistente al liquido bombeado y también debe tener una buena permeabilidad magnética para garantizar un buen funcionamiento del motor eléctrico. Sin embargo, los materiales disponibles no reúnen óptimamente las dos condiciones. Si se emplea hierro, se tendrá un buen funcionamiento del motor eléctrico, pero por el lado de la bomba, correrá riesgo de oxidarse.

Si se emplea un acero inoxidable ferrítico del tipo AISI 304, el comportamiento magnético será mejor, pero se seguirán presentando problemas de oxidación.

El empleo de acero inoxidable resolverá el problema de la oxidación, pero en cambio el comportamiento magnético no es adecuado para su uso como rotor eléctrico.

Evidentemente, una solución consiste en emplear materiales diferentes para ambos tramos y unirlos, dejando la unión del lado del motor respecto al cierre de separación entre el compartimiento del motor y el de la bomba. Por ejemplo, como materiales se puede emplear hierro para el rotor y un acero inoxidable AISI 316 para el eje de accionamiento. La unión entre ambos materiales puede realizarse por ejemplo mediante soldadura por fricción, que es la más adecuada con vistas al ajuste axial entre ambos tramos. Sin embargo, esta solución, aunque ofrezca unas buenas prestaciones, tiene el inconveniente de que implica un procedimiento de fabricación y ensamblado costoso.

Efectivamente, este tipo de acero constituye de por sí una materia prima cara, como también lo es el proceso de soldadura.

Otro inconveniente mayor de este procedimiento es que la tras la soldadura, la mecanización posterior de la zona de unión se hace difícil debido a que queda endurecida y presenta una resistencia muy alta.

Además, la mecanización del propio rotor, en especial para lograr el entrehierro deseado, se realiza conjuntamente con el mecanizado de todo el eje, para lograr un buen ajuste del conjunto. Concretamente, el procedimiento conocido es el siguiente:

• Soldadura de los dos tramos (tramo carga y tramo rotor),

• Mecanizado de todo el eje (torneado),

• Inserción del eje obtenido en el rotor (por el lado hecho de hierro) y

• Torneado del rotor para lograr el entrehierro deseado.

Por lo tanto, el tramo rotor acabado no se puede obtener independientemente del eje de accionamiento de la carga.

Por lo tanto, es evidente la necesidad de disponer de un eje de accionamiento de una carga, de un grupo motor bomba y de un procedimiento de acoplamiento entre un rotor de motor eléctrico y una carga destinada a ser accionada por dicho rotor que resuelvan los mencionados inconvenientes del estado de la técnica.

Descripción de la invención

Para ello, la presente invención propone un eje para el accionamiento de una carga en rotación, provisto en uno de sus extremos de medios para solidarizarse con el rotor de un motor eléctrico que se caracteriza por el hecho de que dicho eje es una pieza de material compuesto que comprende un polímero y fibra de vidrio y un inserto metálico axial provisto en su extremo de los medios que le permiten solidarizarse con el rotor, siendo dichos medios por roscado.

Este eje, con las características mencionadas, resuelve los inconvenientes del estado de la técnica, a saber:

• Resiste los ambientes oxidantes y corrosivos,

• Puede unirse con el rotor por simple rotación,

• Es desmontable,

• Puede fabricarse independientemente del rotor,

• Permite la fabricación independiente del rotor y en especial emplear cualquier material adecuado para el rotor.

De estas ventajas se derivan otras, como pueden ser la posibilidad de fabricar grandes series de ejes independientemente del rotor, es decir que se pueden fabricar y almacenar.

Preferentemente, dicho polímero es poliarilamida y más preferentemente, la concentración en peso de la carga de fibra de vidrio está comprendida entre un 30 y un 60%.

Este material permite obtener la pieza por moldeo porqué es inyectable además de presentar una buena estabilidad estructural, un coeficiente de dilatación muy bajo, una buena resistencia térmica y química, y además no se oxida.

Ventajosamente, la concentración en peso es de aproximadamente un 50%, composición que lo hace especialmente adaptado a su integración en conjunto motor bomba.

Más ventajosamente, dicha pieza comprende un segundo inserto metálico axial opuesto provisto en su extremo de medios de retención de la carga, siendo estos medios de retención por roscado.

Aún más ventajosamente, el eje de la invención comprende en su interior un alma metálica cilíndrica hueca por cuyos extremos están ensartados los extremos internos de los insertos, que proporciona una rigidez adicional al eje.

Preferentemente, el rotor es de hierro.

Más preferentemente, la carga es una bomba de impulsión de fluidos, aplicación para la cual la invención es especialmente útil, sobre todo cuando el fluido impulsado es agua.

Aún más preferentemente, dicha pieza se obtiene por moldeado de dicho material sobre el inserto o los insertos y/o el alma metálica.

Asimismo, la invención se refiere a un grupo de motor eléctrico y bomba, en el que el rotor del motor está solidarizado axialmente con un eje de accionamiento de la bomba, en el que el eje para el accionamiento de la bomba está provisto en uno de sus extremos de medios para solidarizarse con el rotor del motor eléctrico que se caracteriza por el hecho de que dicho eje es una pieza de material compuesto que comprende un polímero y fibra de vidrio y un inserto metálico axial.

Otro objeto de la invención es proponer un procedimiento de acoplamiento entre un rotor de motor eléctrico y una carga destinada a ser accionada por dicho rotor, que se caracteriza por el hecho de que comprende las etapas de:

- Obtener un rotor con medios de roscado en su extremo,

- Acoplar el rotor con la carga por roscado de dicho rotor con un eje tal como el descrito en lo que antecede de la descripción de la invención.

Por lo tanto, este procedimiento permite la fabricación separada del eje de accionamiento de la carga y del rotor, lo cual no condiciona ambos procesos, como si ocurre cuando se ensamblan según el procedimiento expuesto en los antecedentes del presente documento....

1. Eje (1) para el accionamiento de una carga (2) en rotación, provisto en uno de sus extremos de medios (3) para solidarizarse con el rotor (4) de un motor eléctrico (5), caracterizado por el hecho de que dicho eje (1) es una pieza de material compuesto que comprende un polímero y fibra de vidrio y un inserto metálico axial (6) provisto en su extremo (7) de los medios (3) que le permiten solidarizarse con el rotor (4), siendo dichos medios (3) por roscado.

2. Eje (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho polímero es poliarilamida.

3. Eje (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la concentración en peso de la carga de fibra de vidrio está comprendida entre un 30 y un 60%.

4. Eje (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que dicha concentración en peso es de aproximadamente un 50%.

5. Eje (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicha pieza comprende un segundo inserto metálico axial opuesto (8) provisto en su extremo de medios (9) de retención de la carga (2), siendo estos medios de retención por roscado.

6. Eje (1) según la reivindicación anterior, caracterizado por el hecho de que comprende en su interior un alma metálica cilíndrica hueca (10) por cuyos extremos están ensartados los extremos internos (11, 12) de los insertos (6, 8).

7. Eje (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el rotor (4) es de hierro.

8. Eje (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la carga (2) es una bomba de impulsión de fluidos.

9. Eje (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que dicha pieza se obtiene por moldeado de dicho material sobre el inserto o los insertos y/o el alma metálica.

10. Grupo (13) de motor eléctrico (5) y bomba (2), en el que el rotor (4) del motor (5) está solidarizado axialmente con un eje (1) de accionamiento de la bomba (2), caracterizado por el hecho de que el eje (1) de accionamiento es tal como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

11. Procedimiento de acoplamiento entre un rotor (4) de motor eléctrico (5) y una carga (2) destinada a ser accionada por dicho rotor (4), caracterizado por el hecho de que comprende las etapas de: