ENGRANAJE DE BOMBA.

Mecanismo (10) de bomba que tiene múltiples cilindros (ll), cuyos ejes están situados alrededor de un cigüeñal (12) para formar ángulos predeterminados (Wz),

y cuyos pistones (13) están cada uno funcionalmente conectados con una biela (15) montada en su propia muñequilla (14) sobre el cigüeñal (12),

Teniendo las muñequillas (14) una desviación angular predeterminada (Wk) entre sí, y estando seleccionada esta desviación angular (WK) de acuerdo con el ángulo (WZ), que forman los ejes de cilindro, de manera tal que los desfases entre cada dos pistones (13) de los cilindros (11) actuados en secuencia durante una rotación del cigüeñal (12) son de igual magnitud,

caracterizado porque la suma de los ángulos (Wz) formados por los ejes de los cilindros es menor o igual a 180º y porque todos los ejes de cilindro están situados en un plano perpendicular al cigüeñal (12) o su desplazamiento en altura de uno con otro en la dirección del cigüeñal corresponde al espesor de una biela

Engranaje de bomba.

La presente invención se refiere a un mecanismo de bomba que tiene cilindros múltiples, cuyos ejes están situados alrededor de un cigüeñal para encerrar ángulos predeterminados, y cuyos pistones o diafragmas están cada uno conectado funcionalmente a una biela montada en su propia muñequilla sobre el cigüeñal, teniendo las muñequillas una desviación angular predeterminada la una respecto a la otra, y siendo la desviación angular seleccionada de acuerdo con el ángulo que encierran los ejes del cilindro, de tal manera que los desfases entre cada dos pistones de los cilindros actuados en secuencia durante una rotación del cigüeñal sea de igual magnitud.

Se utilizan los mecanismos de bombas de cilindros múltiples en las bombas de proceso para proporcionar caudales de gran magnitud a altas presiones. Generalmente se utilizan en este caso cabezas de bomba de diafragma como cabezas de bomba. Puesto que los diafragmas usados en las mismas son solamente capaces de una desviación limitada, se requieren cabezas de bomba de diafragma que tengan diámetros muy grandes para volúmenes grandes de suministro. Si se va a hacer funcionar grandes cabezas de diafragma de este tipo usando un mecanismo de cilindros múltiples, los intervalos de los sujetadores de las cabezas de bomba y/o de los cilindros deben también ser por tanto suficientemente grandes. En mecanismos típicos de bomba, los cilindros individuales están situados típicamente de manera paralela y se montan horizontalmente en un cigüeñal que también se extienda horizontalmente. En este caso, un intervalo grande de cilindros en el área de la conexión para las cabezas de bomba requiere también un gran intervalo de montaje en el cigüeñal. En el caso de cilindros múltiples y de grandes cabezas de bomba, el cigüeñal se debe diseñar correspondientemente largo. Esto a su vez requiere unas características especiales del cigüeñal, particularmente con vistas a su estabilidad y resistencia a la flexión. Debido a esto y al gran volumen de espacio requerido, se originas unos altos costes de producción y de almacenamiento. De ahí que se hayan realizado esfuerzos por desarrollar unos mecanismos de bomba de altas prestaciones que requieran menos espacio.

En el modelo para uso general alemán DE 8521520 Ul se da a conocer una bomba de diafragma múltiple de cilindros múltiples, en la cual los pistones del cilindro se montan en una sola excéntrica en un cigüeñal. En este caso los cilindros individuales están situados radialmente alrededor del cigüeñal. El propio cigüeñal es por consiguiente comparativamente corto. Para alcanzar la superposición uniforme de las corrientes parciales de su de suministro de los cilindros individuales, los ángulos en los cuales los cilindros se colocan el uno respecto al otro se distribuyen uniformemente alrededor de 360º. Sin embargo, la disposición radial de los cilindros está en el origen de desventajas significativas. En primer lugar, la bomba en su conjunto es así relativamente sobresaliente, y el espacio requerido por la bomba es todavía insatisfactorio, siendo adicionalmente la accesibilidad de los cilindros posteriores significativamente restringida cuando se instala la bomba. Además, la tubería requiere un trazado especial.

A partir del documento US 4.264.286 que se considera como la técnica anterior más cercana, se conoce una bomba de pistón de alta presión, en un sistema para diferentes líquidos y una bomba de pistón de baja presión, cada una de las cuales comprende varios cilindros con cabezas de bomba dispuestas en una fila, donde ambos grupos de cabezas de bomba son accionados por medio de unas muñequillas y bielas respectivas de diferente longitud y un cigüeñal común. Todos los ejes de cilindro de la bomba son paralelos entre sí y están un plano. En este caso, las muñequillas del cigüeñal están dispuestas para cada grupo de bomba con ángulos iguales y equidistantes las unas de las otras a lo largo del eje del cigüeñal, proporcionando una reducción de la vibración del cigüeñal. La fase del pistón de baja presión de la bomba está desplazada en 30º con respecto a la fase de la válvula de pistón de alta presión en este caso.

El documento DE 199 18 161 A1 describe un compresor de un sistema de compresor de líquido refrigerante, en el que los cilindros están dispuestos en forma de V con un ángulo de menos de 90º el uno respecto al otro. El eje de compresor se monta en sus dos extremos en unos cojinetes respectivos. Las levas están dispuestas entre las secciones de los cojinetes del eje del compresor, donde para cada uno de los pistones individuales se proporciona una leva respectiva, que está a su vez dispuesta a cierta distancia con respecto a las otras levas individuales de los otros pistones. Aquí de nuevo no se han alcanzado todavía un uso óptimo del espacio y un carácter compacto, respectivamente, y no se había alcanzado ninguna optimización en cuanto a la suavidad de marcha del engranaje de la bomba.

A partir de estos antecedentes, es el objeto de la presente invención especificar un mecanismo de la bomba que sea especialmente compacto y tenga un cigüeñal corto así como un funcionamiento de marcha óptimo mientras que tenga simultáneamente una buena accesibilidad a los cilindros individuales.

Este objeto se consigue por un mecanismo de bomba que tiene múltiples cilindros, cuyos ejes están situados alrededor de un cigüeñal formando unos ángulos predeterminados, y cada uno de cuyos pistones está conectado a una biela montada sobre una muñequilla de un cigüeñal, estando montada cada biela en su propia muñequilla y teniendo las muñequillas una desviación angular predeterminada la una con la otra. La desviación angular de estas muñequillas se selecciona según la presente invención en función del ángulo que forman los ejes de cilindro, de manera tal que los desfases entre cada dos pistones de cilindros actuados en secuencia durante una rotación del cigüeñal sean de igual magnitud. Según la invención, la suma de todos los ángulos formados por los ejes de cilindro es inferior o igual a 180º y todos los ejes de cilindro están comprendidos en un plano perpendicular al cigüeñal o correspondiendo su desviación en altura de uno respecto a otro en la dirección del cigüeñal al espesor de una biela.

Los ángulos que forman los ejes de cilindro deben ser vistos en este caso en proyección sobre un plano perpendicular al eje longitudinal del cigüeñal. Los ejes de cilindro no se intersecan realmente, puesto que los puntos de ataque de las bielas en las muñequillas concretas se compensan a lo largo del eje longitudinal del cigüeñal. En la proyección, sin embargo, los ejes de cilindro se intersecan en el cigüeñal y se extienden desde el mismo radialmente. La distribución angular entre los ejes de cilindro se puede seleccionar casi arbitrariamente alrededor del cigüeñal. Solamente el ángulo mínimo entre dos ejes de cilindro vecinos es predefinido por las dimensiones del cilindro y de las cabezas de bomba que se a conectar, y la suma de todos los ángulos incluidos no debe ser superior a 180º. Ambas disposiciones simétricas tienen intervalos angulares de cilindros regulares y también son posibles disposiciones asimétricas. Las múltiples posibilidades de disposición geométrico ofrecen la ventaja de que la bomba se puede adaptar a muchas condiciones de construcción diferentes, por ejemplo, cuando se vaya a integrar en una instalación más compleja.

Los cilindros del mecanismo de la bomba según la presente invención están preferiblemente situados de manera que los ángulos formados por los ejes de cilindro sea inferior o igual a 180º. Los ejes de cilindro no se distribuyen por tanto alrededor del cigüeñal, sino que más bien se proyectan desde el cigüeñal solamente en la mitad del espacio. Esto significa que hay preferiblemente dos cilindros exteriores, cuyos ejes forman un ángulo inferior a 180º el uno con el otro, o que se extienden paralelos en direcciones opuestas desde el cigüeñal. Para el caso en el que el mecanismo de la bomba tenga más de estos dos cilindros exteriores, se distribuyen en forma de abanico entre los dos cilindros exteriores, aunque ninguno de los ejes de cilindro se proyecta dentro de la segunda mitad del espacio. La distribución asimétrica de los cilindros es tomada en consideración por la desviación angular de las muñequillas, de modo que no obstante se produzca un flujo de suministro uniforme. Cuando la bomba se coloca en una instalación, la restricción del espacio para las conexiones de cilindros a 180º tiene la ventaja de que todos los cilindros son accesibles desde un lado, por ejemplo para los trabajos...

1. Mecanismo (10) de bomba que tiene múltiples cilindros (ll), cuyos ejes están situados alrededor de un cigüeñal (12) para formar ángulos predeterminados (W_z), y cuyos pistones (13) están cada uno funcionalmente conectados con una biela (15) montada en su propia muñequilla (14) sobre el cigüeñal (12),

Teniendo las muñequillas (14) una desviación angular predeterminada (W_k) entre sí, y estando seleccionada esta desviación angular (W_K) de acuerdo con el ángulo (W_Z), que forman los ejes de cilindro, de manera tal que los desfases entre cada dos pistones (13) de los cilindros (11) actuados en secuencia durante una rotación del cigüeñal (12) son de igual magnitud,

caracterizado porque la suma de los ángulos (W_z) formados por los ejes de los cilindros es menor o igual a 180º y porque todos los ejes de cilindro están situados en un plano perpendicular al cigüeñal (12) o su desplazamiento en altura de uno con otro en la dirección del cigüeñal corresponde al espesor de una biela.

2. Mecanismo de bomba según la reivindicación 1,

caracterizado porque los pistones (13) están conectados con las bielas (15) mediante una cruceta (16).

3. Mecanismo de bomba según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque las bielas vecinas (15) se montan en la dirección del eje longitudinal del cigüeñal (12) de una manera tal que deslizan la uno sobre la otra sin separación espacial.

4. Mecanismo de bomba según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque tiene tres cilindros (11).

5. Mecanismo de bomba según la reivindicación 4,

caracterizado porque los ejes de dos cilindros contiguos (11) forman entre sí un ángulo (W_Z) de 45º y los ejes de los dos cilindros exteriores (11) forman un ángulo de 90º.

6. Mecanismo de bomba según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque el cigüeñal (12) tiene tanto un acoplamiento con el accionamiento mediante una transmisión externa (17) a un motor exterior (19) de accionamiento como también un dispositivo de conexión para su accionamiento usando un par de engranajes de tornillo sin fin (18).

7. Mecanismo de bomba según la reivindicación 6,

caracterizado porque está equipado con un par de engranajes (18) de tornillo sin fin para accionar el cigüeñal (12), cuyo motor de accionamiento (19) se monta de manera tal que su eje es perpendicular al eje longitudinal del cigüeñal y forma un ángulo menor o igual a 135º con el eje del cilindro central.

8. Mecanismo de bomba según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque al menos una biela (15) está doblada de manera tal que los extremos de al menos dos bielas (15) orientadas apartándose del cigüeñal (12) están situados en un plano perpendicular al eje longitudinal del cigüeñal.

9. Mecanismo de bomba según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque al menos una biela (15) se conecta a la cruceta (16) fuera del centro de la cruceta.

10. Mecanismo de bomba según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque al menos un pistón (13) se une a la cruceta fuera del centro de la cruceta.

11. Mecanismo de bomba según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque el cigüeñal (12) puede ser ensamblado a lo largo de su longitud de al menos dos partes, las cuales se pueden conectar entre sí por un sistema de ajuste de forma en la zona de las muñequillas.

12. Mecanismo de bomba según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque al menos un cojinete principal de una biela tiene la envolvente del cojinete dividida.

13. Mecanismo de bomba según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque los cojinetes principales de biela tienen diámetros diferentes.

14. Mecanismo de bomba según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque el cigüeñal (12) tiene al menos dos cojinetes principales que están situados a ambos lados de las muñequillas (14).

15. Mecanismo de bomba según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado porque está instalado en una carcasa (20).

16. Mecanismo de bomba según la reivindicación 15,

caracterizado porque la carcasa (20) se fabrica de una pieza y está equipada con una abertura que se puede cerrar en cada una de las paredes del inferior y posterior para su montaje.

17. Mecanismo de bomba según una de las reivindicaciones 5 ó 16,

caracterizado porque las pistas de la cruceta (25) y los sujetadores de cabeza de bomba (2l) se integran en la carcasa (20) y los volúmenes de los sujetadores (21) de cabezas de bomba individuales están conectados entre sí.

18. Bomba que tiene un mecanismo de bomba según una de las reivindicaciones precedentes.

19. Bomba según la reivindicación 18, caracterizada porque las cabezas (22) de bomba de diafragma están conectadas a los sujetadores (21) de cabeza de bomba.