BOMBA HIBRIDA.

Bomba híbrida para transportar un medio de bombeo con una carcasa (2),

en donde la carcasa (2) presenta una entrada (3), una salida (4) y un recinto de bombeo (5), en donde se transporta el medio de bombeo en el recinto de bombeo (5) durante el funcionamiento de bombeo, en donde el recinto de bombeo (5) está sustancialmente exento de medio de bombeo durante el funcionamiento de marcha en vacío, en donde el recinto de bombeo (5) presenta una superficie de deslizamiento (6) sustancialmente redonda o redondeada en sección transversal para un rotor (7) con paletas (8), en donde el rotor (7) está dispuesto excéntricamente en el recinto de bombeo (5), en donde, además, las paletas (8) del rotor pueden ser movidas todas ellas con relación al rotor (7) y en donde está previsto un funcionamiento de bombeo nominal en un intervalo predeterminado de números de revoluciones nominales del rotor (7), caracterizada porque las paletas (8) del rotor hacen contacto con la superficie de deslizamiento (6) por medio de sus puntas (11) durante el funcionamiento de marcha en vacío y mientras el rotor (7) funciona dentro del intervalo de números de revoluciones nominales, y porque la disposición del rotor (7) en el recinto de bombeo (5) y la configuración del rotor (7) y de la superficie de deslizamiento (6) están ajustadas al intervalo de números de revoluciones nominales y a la viscosidad del medio de bombeo de tal manera que durante el funcionamiento de bombeo nominal se forma entre las puntas (11) de las paletas del rotor (7) y la superficie de deslizamiento (6) una película lubricante de medio de bombeo a la manera de un cojinete de deslizamiento hidrodinámico, con lo que durante el funcionamiento de bombeo nominal reina exclusivamente un rozamiento de líquido entre las puntas (11) de las paletas y la superficie de deslizamiento (6)

Bomba híbrida.

La presente invención concierne a una bomba híbrida para transportar un medio de bombeo según el preámbulo de la reivindicación 1.

Por bomba híbrida se entiende en el presente contexto una bomba que en una clase de funcionamiento trabaja como máquina de desplazamiento positivo y en una segunda clase de funcionamiento trabaja como máquina de flujo continuo para poder combinar entre ellas las respectivas ventajas de estas dos clases de bombas.

Una difundida máquina de flujo continuo es la bomba centrífuga. Ésta se caracteriza por una clase de construcción robusta y una constitución sencilla y hace posible un funcionamiento pobre en ruido y en desgaste para controlar grandes caudales de transporte. Campos de utilización frecuentes de bombas centrífugas son el llenado y el vaciado rápidos de recipientes, el trasiego de líquidos, etc.

En la utilización de bombas centrífugas es desventajoso el hecho de que no es posible un funcionamiento autoaspirante. Por tanto, para la puesta en marcha de la bomba centrífuga se han previsto en el pasado adicionalmente unas ayudas de aspiración en forma de una etapa de aspiración por pistón o similares.

Una difundida máquina de desplazamiento positivo es una bomba celular de paletas. Ésta hace posible ciertamente un funcionamiento autoaspirante, pero, debido a la potencia de rozamiento que se presenta de una forma inmanente al sistema, está ligada a un ruido de funcionamiento relativamente alto y a un elevado desgaste. El documento DE 36 14 349 A1 muestra un enfoque para reducir la potencia de rozamiento. Se trata aquí de una bomba celular de paletas con un rotor cuyos lados, como es usual, giran por delante de superficies laterales asociadas de un recinto de bombeo. Los lados del rotor presentan cada uno de ellos un bisel de tal manera que se fomenta la formación de una película lubricante hidrodinámica entre los lados del rotor y las paredes laterales asociadas del recinto de bombeo. A pesar de esta medida, la potencia de rozamiento remanente es considerable.

Otra bomba celular de paletas conocida (documento DE 195 45 045 A1) está equipada con un rotor cuyas paletas están, además, articuladas de manera basculable en el rotor. Las paletas del rotor se mantienen durante el funcionamiento de bombeo en contacto constante con una superficie de deslizamiento asociada del recinto de bombeo. También aquí es considerable la potencia de rozamiento producida.

En la bomba híbrida que se está comentando está previsto que la bomba presente en principio la característica de una bomba centrífuga y sólo pueda trabajar durante la puesta en marcha a la manera de una bomba celular de paletas autoaspirante.

La bomba conocida (documento DE 101 58 146 A1) de la que parte la presente invención muestra el comportamiento anteriormente descrito de una bomba híbrida. La bomba híbrida está equipada con una carcasa dotada de una entrada y una salida y que presenta un recinto de bombeo. Durante el funcionamiento de bombeo se transporta el medio de bombeo en el recinto de bombeo, estando el recinto de bombeo sustancialmente exento de medio de bombeo durante el funcionamiento de marcha en vacío. El recinto de bombeo tiene una superficie de deslizamiento de sección transversal redonda para un rotor con paletas que está dispuesto excéntricamente en el recinto de bombeo.

La bomba híbrida trabaja ante todo con alto número de revoluciones a la manera de una bomba celular de paletas en funcionamiento autoaspirante -funcionamiento de aspiración-. Debido a la entrada del medio de bombeo aspirado en el recinto de bombeo se reduce el número de revoluciones del rotor hasta un número de revoluciones que está en el intervalo de números de revoluciones nominales de la bomba. Debido a la reducción inherente de la fuerza centrífuga y debido a una elasticidad adecuadamente seleccionada de las paletas del rotor, estas paletas pierden parcialmente en cualquier caso el contacto con la superficie de deslizamiento, visto a lo largo de esta superficie de deslizamiento. Durante el funcionamiento de bombeo que así se establece en el intervalo de números de revoluciones nominales -funcionamiento de bombeo nominal- la bomba muestra entonces la característica de una bomba centrífuga.

Por tanto, la conmutación de la bomba centrífuga desde el funcionamiento como bomba celular de paletas hasta el funcionamiento como bomba centrífuga se materializa aquí por medio de una reducción del número de revoluciones del rotor. Sin la reducción del número de revoluciones la bomba híbrida se mantendría en el modo de funcionamiento como bomba celular de paletas. En algunos casos de aplicación no es deseable esta variación del número de revoluciones.

Respecto del comportamiento de puesta en marcha, la bomba anteriormente descrita muestra, además, una singularidad que en sí no tiene nada que ver con el funcionamiento de bombeo. Las paletas del rotor están construidas a base de un material elásticamente deformable y, durante el funcionamiento de marcha en vacío y mientras se hace funcionar el rotor con bajo número de revoluciones, no hacen contacto con la superficie de deslizamiento del recinto de bombeo o sólo lo hacen temporalmente. De este modo, la resistencia a la puesta en marcha de la bomba es especialmente pequeña y ésta alcanza rápidamente su alto número de revoluciones de marcha en vacío.

La presente invención se basa en el problema de configurar y perfeccionar la bomba híbrida conocida respecto del funcionamiento de aspiración y de bombeo de tal manera que la transición de la bomba híbrida del funcionamiento como bomba celular de paletas al funcionamiento como bomba centrífuga no esté ligada necesariamente a una reducción del número de revoluciones.

El problema antes citado se resuelve en una bomba híbrida con las características del preámbulo de la reivindicación 1 por medio de las características de la parte caracterizadora de dicha reivindicación 1.

Es esencial el hecho de que durante el funcionamiento de bombeo nominal se forma una película lubricante de medio de bombeo a la manera de un cojinete de deslizamiento hidráulico entre las puntas de las paletas del rotor y la superficie de deslizamiento. Se garantiza así que durante el funcionamiento de bombeo nominal reine exclusivamente rozamiento de líquido entre las puntas de las paletas y la superficie de deslizamiento.

En caso de una configuración especial de una rendija entre dos superficies, llena de un medio líquido de viscosidad uniforme, y de un movimiento relativo correspondiente entre estas superficies se forma en principio en esta rendija una película lubricante que es adecuada para la transmisión de grandes fuerzas. Este efecto se aprovecha para el diseño de cojinetes de deslizamiento hidrodinámicos y forma también el mecanismo operativo en que se basa la presente invención.

El mecanismo operativo anterior se utiliza aquí para asegurar la transición anteriormente descrita del funcionamiento como bomba celular de paletas al funcionamiento como bomba centrífuga. El diseño del rotor y de la superficie de deslizamiento está así ajustado al intervalo de números de revoluciones nominales y a la viscosidad de modo que las paletas del rotor, que en el funcionamiento de marcha en vacío y con el rotor funcionando en el intervalo de números de revoluciones nominales tocarían la superficie de deslizamiento con sus puntas, se separan en cierto modo de la super- ficie de deslizamiento durante el funcionamiento de bombeo nominal debido a la formación de la película lubricante.

Debido a la separación anterior de las paletas del rotor, la bomba híbrida pasa al funcionamiento como bomba centrífuga. El rozamiento de cuerpo sólido existente durante el funcionamiento como bomba celular de paletas entre las puntas de las paletas y la superficie de deslizamiento del recinto de bombeo se ha transformado entonces en rozamiento de líquido.

Para poder asegurar el establecimiento de la película lubricante de medio de bombeo a la manera de un cojinete de deslizamiento hidrodinámico se han de observar una serie de condiciones marginales. A este fin, habrá que remitirse a la bibliografía técnica pertinente (Dubbel - Taschenbuch für den Maschinenbau, 19ª edición, Springer Verlag, 1997, Capítulo G-5).

Una de las condiciones marginales anteriores reside en el diseño de la excentricidad del rotor dentro del recinto de bombeo, el cual determina el movimiento de las paletas del rotor durante una revolución de este rotor. Asimismo, es de importancia...

1. Bomba híbrida para transportar un medio de bombeo con una carcasa (2), en donde la carcasa (2) presenta una entrada (3), una salida (4) y un recinto de bombeo (5), en donde se transporta el medio de bombeo en el recinto de bombeo (5) durante el funcionamiento de bombeo, en donde el recinto de bombeo (5) está sustancialmente exento de medio de bombeo durante el funcionamiento de marcha en vacío, en donde el recinto de bombeo (5) presenta una superficie de deslizamiento (6) sustancialmente redonda o redondeada en sección transversal para un rotor (7) con paletas (8), en donde el rotor (7) está dispuesto excéntricamente en el recinto de bombeo (5), en donde, además, las paletas (8) del rotor pueden ser movidas todas ellas con relación al rotor (7) y en donde está previsto un funcionamiento de bombeo nominal en un intervalo predeterminado de números de revoluciones nominales del rotor (7), caracterizada porque las paletas (8) del rotor hacen contacto con la superficie de deslizamiento (6) por medio de sus puntas (11) durante el funcionamiento de marcha en vacío y mientras el rotor (7) funciona dentro del intervalo de números de revoluciones nominales, y porque la disposición del rotor (7) en el recinto de bombeo (5) y la configuración del rotor (7) y de la superficie de deslizamiento (6) están ajustadas al intervalo de números de revoluciones nominales y a la viscosidad del medio de bombeo de tal manera que durante el funcionamiento de bombeo nominal se forma entre las puntas (11) de las paletas del rotor (7) y la superficie de deslizamiento (6) una película lubricante de medio de bombeo a la manera de un cojinete de deslizamiento hidrodinámico, con lo que durante el funcionamiento de bombeo nominal reina exclusivamente un rozamiento de líquido entre las puntas (11) de las paletas y la superficie de deslizamiento (6).

2. Bomba híbrida según la reivindicación 1, caracterizada porque, durante el funcionamiento de marcha en vacío y mientras las puntas (11) de las paletas hacen contacto con la superficie de deslizamiento (6), la bomba híbrida (1) trabaja en el modo de funcionamiento autoaspirante -funcionamiento de aspiración- sustancialmente a la manera de una máquina de desplazamiento positivo, especialmente de una bomba celular de paletas, y porque durante el funcionamiento de bombeo nominal la bomba híbrida (1) trabaja sustancialmente a la manera de una máquina de flujo continuo, especialmente de una bomba centrífuga.

3. Bomba híbrida según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las puntas (11) de las paletas presentan una conformación que fomenta la obtención de la película lubricante durante el funcionamiento de bombeo nominal, preferiblemente porque cada una de dichas puntas está correspondientemente biselada y más preferiblemente porque las puntas (11) de las paletas presentan cada una de ellas una conformación redondeada, visto en su sección transversal.

4. Bomba híbrida según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el rotor (7) está configurado en forma al menos parcialmente flexible y/o elástica, preferiblemente porque las paletas (8) del rotor están configuradas en forma flexible y/o elástica y/o más preferiblemente porque las paletas (8) del rotor están, además, unidas en forma flexible y/o elástica con el rotor (7).

5. Bomba híbrida según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el rotor (7) está configurado en una sola pieza.

6. Bomba híbrida según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el rotor (7) está configurado en varias piezas.

7. Bomba híbrida según la reivindicación 6, caracterizada porque los distintos componentes del rotor están unidos uno con otro por acoplamiento de complementariedad de forma, estando preferiblemente pegados entre ellos, remachados entre ellos, atornillados entre ellos y/o enchufados uno en otro.

8. Bomba híbrida según la reivindicación 6 ó 7, caracterizada porque los distintos componentes del rotor están unidos un con otro a través de bisagras y preferiblemente porque las paletas (8) del rotor están, además, unidas cada una de ellas con el rotor (7) a través de una bisagra.

9. Bomba híbrida según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada porque las paletas (8) del rotor están realizadas cada una de ellas en varias piezas y preferiblemente porque los componentes (12, 13) de las paletas del rotor están unidos uno con otro a través de bisagras (14).

10. Bomba híbrida según la reivindicación 9, caracterizada porque las paletas del rotor presentan cada una de ellas una primera paleta parcial (12) y una segunda paleta parcial (13) y porque las dos paletas parciales (12, 13) están unidas una con otra a través de una bisagra (14) de doble articulación.

11. Bomba híbrida según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las paletas (8) del rotor están, además, pretensadas con respecto al rotor (7) en una dirección hacia la superficie de deslizamiento (6).

12. Bomba híbrida según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque las paletas (8) del rotor están, además, pretensadas con respecto al rotor (7) en una dirección que se aleja de la superficie de deslizamiento (6) y pueden ser hechas bascular por efecto de la rotación del rotor (7), por medio de la fuerza centrífuga, en dirección a la superficie de deslizamiento (6).

13. Bomba híbrida según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la superficie de rodadura (6) del recinto de bombeo (5) va seguida de dos superficies laterales opuestas (15, 16) que se extienden cada una de ellas perpendicularmente al eje de giro (10) del rotor (7) y por delante de las cuales pasan los lados (17, 18) del rotor (7).

14. Bomba híbrida según la reivindicación 13, caracterizada porque el rotor (7) con sus paletas (8) y las superficies laterales (15, 16) del recinto de bombeo (5) están ajustados al intervalo de números de revoluciones nominales y a la viscosidad del medio de bombeo de tal manera que durante el funcionamiento de bombeo nominal se forma entre los lados (17, 18) del rotor y la respectiva superficie lateral (15, 16) del recinto de bombeo (5) una película lubricante de medio de bombeo a la manera de un cojinete de deslizamiento hidrodinámico, con lo que durante el funcionamiento de bombeo nominal reina exclusivamente un rozamiento de líquido entre los lados (17, 18) del rotor y las superficies laterales (15, 16).

15. Bomba híbrida según la reivindicación 14, caracterizada porque los lados (17, 18) del rotor presentan una conformación que fomenta la obtención de la película lubricante y preferiblemente porque dichos lados están convenientemente biselados.

16. Bomba híbrida según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el intervalo de números de revoluciones nominales comprende en cualquier caso un número de revoluciones de aproximadamente 8.000 rpm.

17. Bomba híbrida según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el diámetro del rotor (7), cuando las puntas (11) de las paletas hacen contacto con la superficie de deslizamiento (6), presenta un valor de diámetro medio de aproximadamente 50 mm.

18. Bomba híbrida según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dentro del intervalo de números de revoluciones nominales la velocidad de deslizamiento de las puntas (11) de las paletas en la superficie de deslizamiento (6) se encuentra dentro de un intervalo de aproximadamente 14 m/s a aproximadamente 28 m/s, preferiblemente porque la velocidad de deslizamiento se encuentra dentro de un intervalo de aproximadamente 18 m/s a aproximadamente 24 m/s y más preferiblemente porque la velocidad de deslizamiento es de aproximadamente 21 m/s.

19. Bomba híbrida según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el material del rotor presenta una dureza Shore A de aproximadamente 75, medida en el rotor (7).

20. Bomba híbrida según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el rotor (7) está hecho al menos parcialmente de un elastómero, preferiblemente de NBR, FKM, PERBUNAN, VITON, EPDM, PEEK o PP, y/o porque el rotor (7) está hecho al menos parcialmente de PTFE.