BRPI0518771B1 - Bomba tendo um impulsor axial com lâminas helicoidais e método para bombear líquidos de resfriamento e lubrificação - Google Patents

Bomba tendo um impulsor axial com lâminas helicoidais e método para bombear líquidos de resfriamento e lubrificação Download PDF

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Abstract

bomba com impulsor de corte. uma bomba tendo um impulsor axial (40) com lâminas helicoidais (38) para sugar líquido através de uma abertura de entrada (38) formada em um lado de fundo do impulsor axial (40), caracterizada pelo fato de que as lâminas (38) são fornecidas, no lado de fundo do impulsor axial (40), com uma primeira borda de corte (58) que, quando o impulsor axial (40) roda, estão em relação de corte com pelo menos uma segunda borda de corte (60) formada na abertura de entrada (36).

Description

(54) Título: BOMBA TENDO UM IMPULSOR AXIAL COM LÂMINAS HELICOIDAIS E MÉTODO PARA BOMBEAR LÍQUIDOS DE RESFRIAMENTO E LUBRIFICAÇÃO (51) Int.CI.: F04D 7/04; F04D 29/22 (30) Prioridade Unionista: 03/12/2004 DE 10 2004 058 458.3, 10/02/2005 DE 20 2005 002 084.2 (73) Titular(es): BRINKMANN PUMPEN K.H. BRINKMANN GMBH & CO. KG (72) Inventor(es): PETER WAGNER
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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para BOMBA TENDO UM IMPULSOR AXIAL COM LÂMINAS HELICOIDAIS E MÉTODO PARA BOMBEAR LÍQUIDOS DE RESFRIAMENTO E LUBRIFICAÇÃO.
[001] A invenção refere-se a uma bomba tendo um impulsor axial com lâminas helicoidais para sugar líquido através de uma abertura de entrada que está disposta em um lado de fundo do impulsor axial.
[002] Uma bomba deste tipo foi descrita em DE 198 04 907 C1.
[003] DE 1 806 195 B e US 2 027 015 descrevem bombas tendo um impulsor axial de corte, as lâminas do qual são dispostas para estar em relação de corte, na periferia do impulsor axial, com as bordas de corte formadas em uma parede de um alojamento de bomba do lado de admissão ou de um tubo de entrada, respectivamente.
[004] US 6 406 635 B1 descreve um método para bombear líquidos de resfriamento e lubrificantes que estão contaminados com aparas de metal.
[005] A invenção é particularmente referida a uma bomba que está disposta em uma base de uma ferramenta de máquina e serve para bombear líquido de resfriamento para a ferramenta de máquina, que é coletado em um reservatório de líquido na base de máquina, de modo que o líquido pode novamente ser fornecido para a ferramenta de máquina, possivelmente com a ajuda de outra bomba. Para este propósito, as bombas rotativas do tipo radial com lâminas de impulsor abertas provaram ser particularmente adequadas, porque são relativamente insensíveis a artigos tais como aparas ou similar que podem estar contidos no líquido de resfriamento.
[006] Nos anos passados, ferramentas de máquina foram usadas cada vez mais para usinar metal leve, tal como alumínio. Por exemplo, na indústria automotiva. As aparas que são criadas na usinagem de metal leve podem atingir um comprimento considerável.
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2/8 [007] É, portanto, um objetivo da invenção fornecer uma bomba que seja capaz de bombear com segurança e de modo eficiente líquidos de resfriamento que são contaminados com aparas de metal leve. [008] De acordo com a invenção, este objetivo é alcançado por uma bomba do tipo indicado acima, em que as lâminas de impulsor são fornecidas, no lado de fundo do impulsor axial, com uma primeira borda de corte que, quando o impulsor axial roda, está em relação de corte com pelo menos uma segunda borda de corte formada na abertura de entrada.
[009] Assim, o impulsor axial tem duas funções: suga o líquido de dentro da bomba e ao mesmo tempo corta ou retalha aparas ou outros contaminantes que podem estar contidos no líquido, com as bordas de corte formadas no lado de fundo do impulsor. Em comparação com uma bomba que é fornecida com um talhador externo, é obtida uma eficiência de bomba maior. Além do mais, em particular em uma disposição em que o eixo do impulsor está disposto verticalmente e a abertura de entrada se volta para fora, o impulsor axial tem uma alta eficiência de sucção e aspiração, por exemplo, quando a abertura de entrada que serve como uma abertura de sucção está aproximadamente na mesma altura que o nível do líquido no reservatório. O impulsor axial transporta com segurança para dentro de uma câmara de bomba a jusante, por exemplo, sem expor o líquido a forças centrífugas perturbadoras. O impulsor axial tem a vantagem adicional que permite que grandes passagens de entrada, que contribui para um desempenho aperfeiçoado da bomba.
[0010] De preferência, pelo menos uma segunda borda de corte que é fornecida na abertura de entrada da bomba é formada em um dedo que se projeta radialmente na abertura de entrada. Então, por exemplo, uma parte do cubo do impulsor axial pode ser facilmente acessível.
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3/8 [0011] De preferência, a pelo menos uma segunda borda de corte formada na abertura de entrada da bomba e a primeira borda de corte da pelo menos uma lâmina de impulsor são dispostas para cooperar como um par de tesouras. É particularmente preferido que as bordas de corte sejam formadas tal que, quando o impulsor axial roda, a ação das tesouras entre as primeira e segunda bordas de corte se juntando com a outra, prossegue de modo essencialmente radial a partir do interior para o exterior. No caso de uma primeira borda de corte se estendendo essencialmente em direção radial, isto pode ser obtido por exemplo dispondo a segunda borda de corte de modo a desviar da direção radial na direção de rotação do impulsor axial. Por exemplo, esta borda de corte pode ser curvada em um formato espiral.
[0012] De preferência, as primeiras bordas de corte das lâminas de impulsor são formadas em uma superfície de corte do impulsor axial, cuja superfície de corte contém uma parte de cubo anular do impulsor axial, e a segunda borda de corte se estende radialmente para dentro pelo menos até a parte de cubo. Então, por exemplo, a primeira borda de corte se estende além da periferia externa da abertura de entrada. Como um resultado, a superfície de corte tendo as primeiras bordas de corte coopera com a segunda borda de corte e a borda periférica externa da abertura de entrada de tal maneira que, durante a operação de corte, uma janela é formada e é fechada gradualmente. Isto assegura que aparas mais longas são seccionadas com segurança, de modo que o comprimento das seções de aparas que entram na bomba é limitado a um certo tamanho.
[0013] Em uma modalidade preferida, a bomba é uma bomba centrífuga e tem uma câmara de bomba com um tubo de entrada acomodando o impulsor axial, e a câmara de bomba ainda acomoda, em uma posição axialmente deslocada, outro impulsor ou uma parte do impulsor axial que se projeta radialmente e é equipado com lâminas radiais
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4/8 e serve um impulsor radial disposto a jusante do impulsor axial. Uma combinação de um impulsor axial e um impulsor radial permite obter um rendimento de bomba particularmente alto, combinado com uma alta eficiência de sucção ou aspiração, graças ao impulsor axial.
[0014] De acordo com um desenvolvimento adicional da invenção, pelo menos uma das primeira e segunda bordas de corte é também fornecida com dentes. De preferência, a primeira borda de corte é fornecida com dentes.
[0015] A bomba de acordo com a invenção é apropriada para um método para bombear líquidos de resfriamento e lubrificação que são contaminados com aparas de metal. Em que as aparas de metal são retalhadas pelas bordas de corte durante a operação de bomba.
[0016] Modalidades preferidas da invenção serão agora descritas em conjunto com os desenhos, em que:
[0017] a Figura 1 é uma seção axial de uma bomba centrífuga de acordo com a invenção;
[0018] a Figura 2 é uma vista plana de uma abertura de entrada da bomba centrífuga; e [0019] a Figura 3 é uma vista plana de uma abertura de entrada de uma bomba centrífuga de acordo com outra modalidade.
[0020] A bomba centrífuga mostrada na Figura 1 tem um alojamento essencialmente cilíndrico 10 com um cabeçote 12 com flanges na extremidade inferior do mesmo, e este cabeçote mergulha dentro de um reservatório de líquido, que não foi mostrado, em uma base de uma ferramenta de máquina. O cabeçote 12 forma uma câmara de bomba 14 que acomoda um impulsor radial 16. No alojamento 10, uma haste 18 é coaxialmente suportada em um mancal 17, e a extremidade de topo da haste é conectada a um motor de acionamento que não foi mostrado e é suportada em mancais fixos que não foram mostrados. Estes mancais determinam a posição axial da haste 18. Um cubo 20
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5/8 do impulsor 16 é firmado na extremidade inferior da haste 18. Uma parede 22 do cabeçote 12, que forma a parte inferior da câmara de bomba 14, forma um tubo 24 de entrada se projetando descendentemente coaxial com o impulsor 16 e a haste 18.
[0021] O impulsor 16 e um impulsor semi-aberto equipado com lâminas descendentemente abertas 26. Estas lâminas são inclinadas tal que o líquido presente no tubo de entrada 24 é sugado e é conduzido radialmente para fora em uma câmara de anel 28 acima da periferia externa da câmara de bomba 14. Graças à pressão de líquido que é criada na câmara de anel 18 desta maneira, o líquido flui ascendentemente na direção da seta B através de um canal de elevação 30 formado no alojamento 10 e na direção de um orifício de saída de bomba que não foi mostrado.
[0022] Na parede periférica interna do tubo de admissão 24, as aberturas 31 conectam a câmara da bomba 14 em um número de canais de ventilação 32 que são distribuídos em direção circunferencial. Uma placa de entrada 34 está disposta na extremidade inferior do tubo de entrada 24, e os canais de ventilação 32 são abertos no lado de fundo da placa de entrada. A placa de entrada 34 fecha a câmara de bomba 14 no lado de fundo e tem uma abertura de entrada 36.
[0023] Um impulsor axial 40 que é mostrado somente parcialmente em seção na Figura 1 e é equipado com lâminas helicoidais 38 está disposto em uma extensão da haste 18 dentro do tubo de entrada 24. O impulsor axial 40 conduz o líquido na direção da seta A a partir da extremidade inferior do tubo de entrada 24 através da abertura de entrada 36 e axialmente para cima dentro da parte interna da câmara de bomba 14. Desta maneira, o rendimento da bomba é aumentado significantemente.
[0024] A Figura 2 é uma vista como vista a partir do lado de fundo na Figura 1 e mostra a placa de entrada 34 e o impulsor axial 40 com
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6/8 três lâminas 38 dispostas atrás da placa de entrada. As aberturas de seis canais de ventilação 32 foram mostradas. No entanto, três destes canais de ventilação 32 são bloqueados por cavilhas 50 (Figura 1) com as quais a placa de entrada 34 é fixada no cabeçote 12.
[0025] A placa de entrada 34 tem um formato essencialmente anular com dois dedos 52 se projetando radialmente para dentro da abertura de entrada 36. Os dedos 52 são curvados em formato espiral, e, a partir do interior para o exterior, desviam progressivamente da direção radial na direção da rotação do impulsor (seta C). No lado de fundo, as bordas da abertura de entrada 36 são arredondadas, como visto melhor na Figura 1 onde os dedos 52 são mostrados em seção.
[0026] Na Figura 2 se reconhece o lado de fundo do impulsor axial 40 que forma uma superfície de corte 54 que foi sombreada no desenho. A superfície de corte 54 se estende sobre os lados de fundo das lâminas 38 e sobre uma parte de cubo anular 56. Em cada lâmina 38, superfície de corte 54 forma uma primeira borda de corte 58 que coopera com as segundas bordas de corte 60 formadas nos dedos 52. Desde que as primeiras bordas de corte 58 se estendam essencialmente na direção radial, enquanto as segundas bordas de corte 60 espiralam para longe da direção radial na direção de rotação do impulsor, as primeiras e segundas bordas de corte 58 e 60 cooperam como um par de tesouras quando o impulsor axial 40 roda. A ação das tesouras começa entre as primeira e segunda bordas de corte encontrando uma a outra e então prossegue radialmente do interior para o exterior. Na parte externa, as segundas bordas de corte 60, no entanto, são curvadas em uma direção oposta à direção de rotação do impulsor axial 40 (seta C).
[0027] As primeiras bordas de corte 58 se estendem ao longo dos dedos 52 radialmente para fora além de um raio de abertura máximo da abertura de entrada 36, como foi indicado em linhas tracejadas na
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Figura 2. As segundas bordas de corte 60 se estendem para dentro até a parte de cubo 56. Assim, cada vez que uma primeira borda de corte 58 se move na direção de uma segunda borda de corte 60, as bordas da abertura de entrada 36 e a superfície de corte 54 definem uma janela que é fechada completamente durante a operação de corte. Isto assegura que aparas longas são seccionadas com segurança. [0028] As partes das lâminas 38 e os dedos 52 que formam primeira e segunda bordas de corte 58, 60 são formados de aço endurecido com uma dureza Rockwell de 60 HRC. A dureza e o espaçamento axial entre as primeiras bordas de corte 58 e as segundas bordas de corte 60 têm que ser determinados de acordo com o propósito para o qual a bomba está para ser usada. É também possível que a superfície de corte 54 deslize sobre a placa de entrada 34. O espaçamento axial entre as primeira e segunda bordas de corte 58, 60 pode ser ajustado e variado por meio de folhas espaçadoras. Por exemplo, as folhas espaçadoras são inseridas a partir do exterior entre a placa de entrada 34 e o cabeçote 12, de modo que a distância entre a placa de entrada 34 e a superfície de corte 54 é mudada.
[0029] A modalidade exemplar mostrada na Figura 3 corresponde essencialmente ao exemplo mostrado nas Figuras 1 e 2. No entanto, as bordas de corte 58 da superfície de corte 54 das lâminas 58 são formadas com dentes do tipo serra 62 que asseguram que quaisquer aparas serão agarradas pelos dentes 62 e serão retiradas durante a operação de corte e então serão cortadas. Isto impede as aparas de se deixarem lavar radialmente para fora ao longo de uma borda de corte, por exemplo, quando a janela formada pelas bordas da abertura de entrada 36 e pela superfície de corte 54, é fechada.
[0030] Assim, os dentes 62 resultam em uma carga mais uniforme nas bordas de corte 58, 60, e também aumentam a eficiência das bordas de corte 58 e 60.
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8/8 [0031] Como uma alternativa ou em adição, também podem ser fornecidos dentes nas bordas de corte 60 dos dedos 52.
[0032] Diferindo dos exemplos da modalidade que foram descritos, a placa de entrada 34 pode, por exemplo, ser fixada no cabeçote 12 em furos de parafuso adicionais, ou em qualquer outra maneira.
[0033] Nos exemplos mostrados, o impulsor axial 14 é montado na haste 18 abaixo do impulsor radial 16. No entanto, é também possível fornecer um conjunto de acionamento separado para o impulsor 40. Por outro lado, o impulsor 40 pode também ser formado em uma peça com o impulsor radial 16.
[0034] A câmara de anel 28 que está disposta acima das extremidades radiais das lâminas 26 do impulsor 16 na Figura 1, pode alternativamente ser disposta em torno da periferia do impulsor 16.
[0035] Além do mais, enquanto os exemplos mostrados referemse a uma bomba centrífuga de estágio único com somente um impulsor radial 16, a invenção é também aplicável a bombas centrífugas de múltiplos estágios. Igualmente, a invenção é aplicável a bombas tendo somente um ou mais impulsores axiais.
[0036] É claro, outras modalidades das bordas de corte 58, 60 e a placa de entrada 34 são também possíveis. Por exemplo, os dois dedos curvados 52 poderiam ser substituídos por uma barra passando através da parte de cubo 56.
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Claims (10)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Bomba tendo um impulsor axial (40) com lâminas helicoidais (38) para sugar líquido através de uma abertura de entrada (38) formada em um lado de fundo do impulsor axial (40), caracterizada pelo fato de que as lâminas (38) são fornecidas, no lado de fundo do impulsor axial (40), com uma primeira borda de corte (58) que, quando o impulsor axial (40) roda, estão em relação de corte com pelo menos uma segunda borda de corte (60) formada na abertura de entrada (36).
  2. 2. Bomba, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma segunda borda de corte (60) que é fornecida na abertura de entrada (36) da bomba é formada em um dedo (52) que se projeta radialmente na abertura de entrada (36).
  3. 3. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma segunda borda de corte (60) formada na abertura de entrada (36) da bomba e a primeira borda de corte (58) da dita pelo menos uma lâmina (38) são dispostas para cooperar como um par de tesouras.
  4. 4. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que as bordas de corte (58, 60) são formadas tal que, quando o impulsor axial (40) roda, a ação das tesouras entre as primeira e segunda bordas de corte (58, 60) se juntando com a outra, prossegue de modo essencialmente radialmente para fora.
  5. 5. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a segunda borda de corte (60) disposta na abertura de entrada (36) da bomba desvia da direção radial do impulsor axial (40) na direção de rotação.
  6. 6. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que as primeiras bordas de
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    2/2 corte (58) das lâminas (38) no lado de fundo do impulsor axial (40) são formadas em uma superfície de corte (54) que abrange uma parte de cubo anular (56) do impulsor axial (40), e em que a segunda borda de corte (60) se estende radialmente para dentro pelo menos até a parte de cubo (56).
  7. 7. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a bomba é uma bomba centrífuga e tem uma câmara de bomba (14) com um tubo de entrada (24) acomodando o impulsor axial (40), e a câmara de bomba (14) ainda acomoda, em uma posição axialmente deslocada, outro impulsor (16) ou uma parte do impulsor axial (40) equipado com lâminas radiais (26), formando um impulsor radial (16) disposto a jusante do impulsor axial (40).
  8. 8. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma das primeira e segunda bordas de corte (58, 60) tem dentes (62).
  9. 9. Bomba, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a primeira borda de corte (58) tem os dentes (62).
  10. 10. Método para bombear líquidos de resfriamento e lubrificação que são contaminados com aparas de metal com uma bomba, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que durante o bombeamento, as aparas de metal são retalhadas pelas bordas de corte (58) no lado de fundo do impulsor radial (40) quando entram na abertura de entrada (36).
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