Bomba de engranajes.

Una bomba (4100) que comprende:

una carcasa (4102) que tiene un puerto de entrada (4402) en un lado de entrada de la bomba y un puerto de descarga (4416) en un lado de descarga de la bomba;

un rotor de accionamiento (4302) que está soportado para su rotación dentro de la carcasa, teniendo el rotor de accionamiento una pluralidad de dientes (4408), teniendo cada pluralidad de dientes (4408) una superficie convexa de ataque (4303) y una superficie de salida; y un rotor accionado (4301) que está soportado para su rotación dentro de la carcasa (4102) en la misma dirección que dicho rotor de accionamiento (4302), teniendo el rotor accionado (4301) una pluralidad de dientes (4409), teniendo cada pluralidad de dientes (4409) una superficie de ataque y una superficie plana de salida (4304), dicha bomba caracterizada por el rotor de accionamiento (4302) y el rotor accionado (4301) que están posicionados en la carcasa (4102) de tal manera que, cuando el rotor de accionamiento (4302) y el rotor accionado (4301) rotan, los dientes (4408) del rotor de accionamiento (4302) y los dientes (4409) del rotor accionado (4301) se conectan entre sí para formar una junta entre el lado de entrada y la descarga de la bomba (4100), formándose la junta solo entre las superficies convexas de ataque (4303) de los dientes (4408) del rotor de accionamiento (4302) y las superficies planas de salida (4304) de los dientes (4409) del rotor accionado (4301).

Bomba de engranajes información de prioridad

La presente solicitud reivindica prioridad bajo la 35 U.S.C. $ 119 (E) de la Solicitud Provisional 60/385,689, presentada el 3 de junio de 2002 y la Solicitud Provisional 60/464,395 presentada el 18 de abril de 2003.

Antecedentes de ia invención

Campo de ia invención

La presente invención se refiere a bombas, y, en particular, a bombas de engranajes.

Descripción de ia técnica reiacionada

La FIG. 1 es una ilustración esquemática de una bomba de engranajes 100 ejemplar de la técnica anterior. Tal bomba 100 incluye típicamente una carcasa 111 y un par de rotores 113, 115 con dientes de engranaje de interconexión 117. La carcasa 111 define un puerto de entrada 107 y un puerto de salida 108, que se extienden en una dirección generalmente radial respecto a los rotores 113, 115. El fiuido se lleva desde el puerto de entrada 108 en los espacios (o cámaras) 102 que se forman entre los dientes de engranaje de los rotores. El fiuido en estas cámaras 102 se desplaza cuando los dientes engranan con los dientes del rotor opuesto y el fiuido se desplaza fuera del puerto de descarga 108.

Tales bombas de engranajes convencionales son simples y relativamente económicas, pero sufren un número de limitaciones de rendimiento. Lina fuente de problemas con las bombas de engranajes convencionales está en el área donde los dientes 117 engranan y crean una junta 104 entre los puertos de entrada y de descarga 107, 108. Las bombas de engranajes convencionales usan perfiles de dientes de engranaje convencionales tales como se usarían en un dispositivo de transmisión de energía engranado. Este tipo de configuración de engranaje se adapta bien a la transmisión de energía, pero tiene limitaciones significativas cuando se usa para bombear fiuido incompresible.

El documento US 3,810,721 describe una máquina de fluido que comprende un alojamiento en la que un sistema de pistón así como un sistema de cámara se montan de manera rotativa. El sistema de pistón comprende una pluralidad de elementos de pistón separados anualmente y el sistema de cámara comprende una pluralidad de cámaras separadas de manera angular.

Por lo tanto, existe una necesidad de una bomba de engranajes mejorada que aborde al menos algunos de los problemas descritos anteriormente.

Sumario de la invención

De acuerdo con la presente invención una bomba que comprende:

una carcasa; que tiene un puerto de entrada en un lado de entrada de la bomba y un puerto de descarga en un lado de descarga de la bomba; un rotor de accionamiento que está soportado para su rotación dentro de la carcasa, teniendo el rotor de accionamiento una pluralidad de dientes, teniendo cada pluralidad de dientes una superficie convexa de ataque y una superficie de salida; y un rotor accionado que está soportado para su rotación dentro de la carcasa en la misma dirección que dicho rotor de accionamiento, teniendo el rotor accionado una pluralidad de dientes, teniendo cada pluralidad de dientes una superficie de ataque y una superficie plana de salida, en la que el rotor de accionamiento y el rotor accionado se posicionan en la carcasa de tal manera que, cuando el rotor de accionamiento y el rotor accionado rotan, los dientes del rotor de accionamiento y los dientes del rotor accionado se conectan entre sí para formar una junta entre el lado de entrada y la descarga de la bomba, formándose la junta solamente entre las superficies convexas de ataque de los dientes del rotor de accionamiento y las superficies planas de salida de los dientes del rotor accionado. Las realizaciones preferidas se describen en las reivindicaciones dependientes.

Breve descripción de los dibujos

La FIG. 1 es una ilustración esquemática de una vista en planta desde arriba de una bomba de la técnica anterior.

La FIG. 2 es una ilustración esquemática de una vista en planta desde arriba de una bomba útil para entender la invención.

La FIG. 2b es una ilustración esquemática de una vista en planta desde arriba de otro diseño ejemplar.

La FIG. 3 es una vista más cercana de una porción de la bomba de la FIG. 2 con un ángulo de leva de cero grados.

La FIG. 4 es una vista más cercana de una porción de la bomba de la FIG. 2 con un ángulo de leva mayor de cero grados.

La FIG. 5 es una vista en perspectiva lateral de una carcasa de la bomba de la FIG. 2.

La FIG. 6 es un diseño modificado de la carcasa de la FIG. 5.

La FIG. 6a es una vista en corte transversal de la carcasa de la FIG. 6.

La FIG. 7 es una realización modificada de la carcasa de la FIG. 7 que tiene ciertas características y ventajas de acuerdo con la presente Invención.

La FIG. 7a es una vista en corte transversal de la carcasa de la FIG. 7.

La FIG. 8 es una Ilustración esquemática de una vista en planta desde arriba de otro diseño de una bomba.

La FIG. 9 es una Ilustración en corte transversal esquemática de la bomba mostrada en la FIG. 8 que funciona en la dirección opuesta.

La FIG. 10 es una vista más cercana de una porción de la bomba de la FIG. 8 con un ángulo de leva de cero grados.

La FIG. 11 es una vista más cercana de una porción de la bomba de la FIG. 8 con un ángulo de leva de cero grados y que funciona en la dirección mostrada en la FIG. 9.

La FIG. 12 es una vista más cercana de una porción de la bomba de la FIG. 9 con un ángulo de leva mayor que el ángulo de leva.

La FIG. 13 es una vista más cercana de una porción de la bomba de la FIG. 9 con material extraído del diámetro más pequeño de los dientes de engranaje.

La FIG. 14a es una vista más cercana de una porción de una realización modificada de la bomba de la FIG. 8.

La FIG. 14b es una vista en perspectiva lateral de un rotor de la bomba de la FIG. 14a.

La FIG. 15 es una vista más cercana de una porción de una realización modificada de la bomba de la FIG. 2.

Las FIGS. 16a-c ¡lustran varias realizaciones de rotores que tienen ciertas características y ventajas de acuerdo con la presente Invención.

La FIG. 17 es una vista en planta desde arriba esquemática de otra realización ejemplar de una bomba que tiene ciertas características y ventajas de acuerdo con la presente Invención.

La FIG. 18 es una vista en planta desde arriba esquemática de una realización ejemplar de una bomba con cuatro rotores que tienen ciertas características y ventajas de acuerdo con la presente invención.

La FIG. 19 es una vista en planta desde arriba de la carcasa de la bomba de la FIG. 18.'

La FIG. 22 es una vista en planta desde arriba esquemática del diseño ejemplar de una bomba de engranajes internos.

La FIG. 23 es una vista en perspectiva lateral de un rotor de la bomba de engranajes internos de la FIG. 22.

La FIG. 24 es una vista en planta desde arriba esquemática de la bomba de la FIG. 22 que muestra características adicionales del diseño.

La FIG. 25 es una vista en perspectiva lateral de una construcción ejemplar de una carcasa de la bomba de engranajes Internos de la FIG. 22.

La FIG. 26 es una vista en planta desde arriba esquemática de otro diseño de una bomba de engranajes Internos.

La FIG. 27 es una vista en planta desde arriba esquemática de otro diseño de una bomba de engranajes Internos que tiene ciertas características y ventajas.

La FIG. 28 es una vista en planta desde arriba esquemática de una bomba de engranajes Internos de la FIG. 27.

La FIG. 29 es una vista en planta desde arriba esquemática de una placa superior que puede usarse con los diseños de las FIGS. 27 y 28.

La FIG. 30 es una vista en perspectiva lateral de un rotor exterior que puede usarse con los diseños de las FIGS. 27 y 28.

La FIG. 31 es una vista lateral en perspectiva del rotor de la FIG.30 conectado a un eje de accionamiento.

La FIG. 32 es una vista en planta desde arriba esquemática de otra bomba de engranajes planetarios.

5 La FIG. 33 es una vista en perspectiva lateral de la bomba de engranajes de la FIG. 32.

La FIG. 34 es una vista en corte transversal parcial de la bomba de engranajes de la FIG. 32.

La FIG. 35 es una vista lateral despiezada de otra bomba de engranajes planetarios.

La FIG. 36 es otra vista lateral despiezada de la bomba de la FIG. 35.

La FIG. 37 es una vista en planta desde arriba de la bomba de la FIG. 35.

10 La FIG. 38 es una vista lateral despiezada de otra bomba de engranajes internos.

La FIG. 39 es otra vista lateral despiezada de la bomba de la FIG. 38.

La FIG. 40 es una vista en planta desde arriba de la bomba de la FIG. 38.

La FIG. 41 es una vista... [Seguir leyendo]

1. Una bomba (4100) que comprende:

una carcasa (4102) que tiene un puerto de entrada (4402) en un lado de entrada de la bomba y un puerto de descarga (4416) en un lado de descarga de la bomba; un rotor de accionamiento (4302) que está soportado para su rotación dentro de la carcasa, teniendo el rotor de accionamiento una pluralidad de dientes (4408), teniendo cada pluralidad de dientes (4408) una superficie convexa de ataque (4303) y una superficie de salida; y un rotor accionado (4301) que está soportado para su rotación dentro de la carcasa (4102) en la misma dirección que dicho rotor de accionamiento (4302), teniendo el rotor accionado (4301) una pluralidad de dientes (4409), teniendo cada pluralidad de dientes (4409) una superficie de ataque y una superficie plana de salida (4304), dicha bomba caracterizada por el rotor de accionamiento (4302) y el rotor accionado (4301) que están posicionados en la carcasa (4102) de tal manera que, cuando el rotor de accionamiento (4302) y el rotor accionado (4301) rotan, los dientes (4408) del rotor de accionamiento (4302) y los dientes (4409) del rotor accionado (4301) se conectan entre sí para formar una junta entre el lado de entrada y la descarga de la bomba (4100), formándose la junta solo entre las superficies convexas de ataque (4303) de los dientes (4408) del rotor de accionamiento (4302) y las superficies planas de salida (4304) de los dientes (4409) del rotor accionado (4301).

2. La bomba (4100) según la Reivindicación 1, en la que, cuando el rotor de accionamiento (4302) y el rotor accionado (4301) rotan, una cámara de desplazamiento positivo se forma entre la junta, que se forma entre la superficie convexa de ataque (4303) de uno de la pluralidad de dientes (4408) del rotor de accionamiento (4302) y la superficie plana de salida (4304) de uno de la pluralidad de dientes (4409) del rotor accionado (4301), y una segunda junta, que se forma entre la superficie convexa de ataque (4303) de un diente siguiente del rotor de accionamiento (4302) y la superficie plana de salida (4304) de un diente siguiente del rotor accionado (4301).

3. La bomba (4100) según la Reivindicación 2, en la que las juntas se forman entre las superficies convexas de ataque y las planas de salida (4303,4304) de un par de dientes adyacentes en cada uno de los rotores de accionamiento y accionado (4302,4301).

4. La bomba (4100) según la Reivindicación 1, en la que hay un espacio suficiente entre las superficies de salida

de la pluralidad de dientes del rotor de accionamiento (4408) y las superficies de ataque de la pluralidad de dientes del rotor accionado (4409) de tal manera que ninguna junta se forma entre ellos cuando los dientes (4408) del rotor de accionamiento (4302) y los dientes (4409) del rotor accionado (4301) se conectan entre sí.

5. La bomba (4100) según la Reivindicación 1, en la que el rotor de accionamiento (4302) y el rotor accionado

(4301) tienen una longitud axial y la junta se extiende a través de toda la longitud axial de los rotores de accionamiento y accionado (4302,4301).

6. La bomba (4100) según la Reivindicación 1, en la que dichos puertos de entrada y descarga definen recorridos de flujo que son sustancialmente perpendiculares a los ejes de rotación de los rotores de accionamiento y accionado.

7. La bomba (4100) según la Reivindicación 1, en la que los puertos de entrada y descarga (4402,4416) están configurados para proveer a la bomba (4100) con un ángulo de leva de cero grados.

8. La bomba (4100) según la Reivindicación 1, en la que la carcasa (4102) comprende una cavidad de entrada

(4403) que está en el lado de entrada de la bomba (4100) y está en comunicación con el puerto de entrada

(4402) y una cavidad de salida (4415) que está en el lado exterior de la bomba (4100) y está en comunicación con el puerto de salida (4416), las cavidades de entrada y salida (4403, 4414) se extienden al menos parcialmente alrededor de uno de los rotores de accionamiento o accionado (4302, 4301).

9. La bomba (4100) según la Reivindicación 8, en la que las cavidades de entrada y salida (4403, 4415) están configuradas para proveer a la bomba (4100) con un ángulo de leva de cero grados.

10. La bomba (4100) según la Reivindicación 8, en la que las cavidades de entrada y salida (4403, 4415) están

configuradas para proveer a la bomba (4100) con un ángulo de leva de más de cero grados.

11. La bomba (4100) según la Reivindicación 8, en la que las cavidades de entrada y salida (4403, 4415) están

configuradas para proveer a la bomba (4100) con ángulos de leva diferentes en el lado de entrada y en el lado

de salida.

12. La bomba (4100) según la Reivindicación 11, en la que el ángulo de leva en el lado de entrada de la bomba (4100) es menor que el ángulo de leva en el lado de descarga de la bomba (4100).

13. La bomba (4100) según la Reivindicación 1, en la que el rotor de accionamiento (4302) y el rotor accionado (4301) tienen diámetros externos diferentes.

14. La bomba (4100) según la Reivindicación 1, en la que el rotor de accionamiento (4302) y el rotor accionado (4301) tienen un número diferente de dientes.

15. La bomba (4100) según la Reivindicación 1, en la que cada uno de los rotores de accionamiento y accionado (4302, 4301) rota en sentido antihorario.

16. La bomba (4100) según la Reivindicación 1, en la que el rotor de accionamiento (4302) está rodeado completamente por el rotor accionado (4301) dentro de dicha carcasa de bomba (4102).

17. La bomba (4100) según la Reivindicación 1, en la que el rotor de accionamiento (4302) y el rotor accionado (4301) tienen números diferentes de dientes en una relación de 1 a 2.

18. La bomba (4100) según la Reivindicación 1, en la que las superficies de salida de la pluralidad de dientes (4408) del rotor de accionamiento (4302) y las superficies de ataque de la pluralidad de dientes (4409) del rotor accionado (4301) no están en ningún momento en contacto entre sí.

19. La bomba (4100) según la Reivindicación 2, en la que las juntas de dicha cámara de desplazamiento positivo están formadas entre y no más que por las superficies convexas de ataque y las planas de salida (4303, 4304) de un par individual de dientes adyacentes en cada uno de los rotores de accionamiento y accionado (4302, 4301).

20. La bomba (4100) según la Reivindicación 2, en la que dicha cámara de desplazamiento positivo está situada en una trayectoria del flujo en sentido antihorario entre los puertos de descarga de entrada y salida (4402, 4416) de dicha carcasa de bomba (4102).

21. La bomba (4100) según la Reivindicación 2, en la que las superficies convexas de ataque (4303) de la pluralidad de dientes (4408) de dicho rotor de accionamiento (4302) se desgastan a superficies generalmente planas durante la rotación de dicho rotor de accionamiento (4302) para conectarse con las superficies planas de salida (4304) de la pluralidad de dientes (4409) de dicho rotor accionado (4301) para mantener así las juntas entre dicha cámara de desplazamiento positivo sustancialmente sin pérdida volumétrica de las mismas.