ES2240367T3 - Bomba de embolos axiales del tipo de eje quebrantado. - Google Patents

Abstract

Bomba hidráulica de émbolos (6) axiales, que comprende un barrilete rotativo (3) de eje central (X) cooperando con un cuerpo de distribución (2) asociado según una superficie de apoyo (4) sensiblemente perpendicular a este eje (X), presentando dicho barrilete (3) una pluralidad de taladros axiales (5) en los cuales están montados deslizantes los émbolos (6) correspondientes, caracterizada porque un entrenador (8) distinto del barrilete (3) está previsto para girar según un eje de rotación esencialmente confundido con el eje central (X), asegurando dicho entrenador (8) por una parte el centrado y el accionamiento en rotación del barrilete (3) según dicho eje de rotación (X), y por otra parte el apoyo de un medio elástico (11) apoyando la superficie de apoyo (4) del barrilete (3) contra el cuerpo de distribución (2).

Description

Bomba de émbolos axiales del tipo de eje quebrantado.

La presente invención se refiere al campo de las bombas hidráulicas, y especialmente las bombas de émbolos axiales de tipo de eje quebrantado.

De una manera general, las bombas de émbolos axiales habitualmente utilizadas comprenden un cuerpo en el cual está montado rotativo según su eje central un barrilete que presenta una serie de taladros axiales en cada uno de los cuales se desliza un émbolo, cuya extremidad tiene que quedar sensiblemente en un plano fijo no perpendicular al eje del barrilete, provocando su movimiento alternativo en los taladros durante la rotación de dicho barrilete.

Los taladros provistos de su émbolo definen así unos cilindros de volumen variable e comunicación con unos orificios de aspiración y de expulsión de la bomba mediante un cuerpo de distribución montado fijo en el cuerpo de bomba y cooperando con la cara de apoyo axial del barrilete sobre la cual desembocan los taladros axiales. Este cuerpo de distribución presenta dos cavidades en forma de alubia diametralmente opuestas y unidas respectivamente al orificio de aspiración y al orificio de expulsión.

El documento FR-A-1.261.358 describe así una bomba de barrilete, que sin embargo no es del tipo de eje quebrantado. El barrilete de esta bomba es de dos cuerpos coaxiales, rígidamente solidarios por unos tornillos de sujeción y unas espigas de centraje. El resorte asegurando el apoyo del barrilete contra el cuerpo de distribución está interpuesto entre un espaldón del cuerpo inferior y la calota central de un sombrerete giratorio y oscilante, el mismo interpuesto entre una rotula central y unos asientos hemisféricos practicados sobre los émbolos axiales. Tal disposición induce unos rozamientos elevados impidiendo regímenes de rotación elevados.

El documento FR-A-1.456.563 describe una bomba en la cual el barrilete está mantenido apoyado contra el cuerpo de distribución por una arandela elástica de asiento cónico en apoyo contra un espaldón homologado previsto sobre el soporte del cuerpo de distribución, por consiguiente con unos rozamientos elevados. El centrado del barrilete está además asegurado por un tubo central solidario al soporte del cuerpo de distribución. El entrenador tiene por única función acciona el barrilete en rotación, sin intervenir para el centrado del barrilete o para el prensado de dicho barrilete contra el cuerpo de distribución. La estructura de tal bomba es extremadamente compleja, e implica unos rozamientos elevados limitando los regímenes de funcionamiento.

El documento NL-A-248.888 ilustra finalmente una bomba de eje quebrantado en la cual el barrilete está accionado en rotación por un entrenador atornillado sobre el barrilete, estando centrado sobre un eje fijo. El apoyo contra el cuerpo de distribución está asegurado por unas arandelas Belleville en apoyo contra un anillo montado sobre un eje central solidario al soporte del cuerpo de distribución. El entrenador tiene aquí como única función accionar el barrilete en rotación.

Si se sabe hoy obtener unas caras de apoyo de una planeidad muy perfeccionada, las tolerancias de fabricación especialmente la perpendicularidad de la superficie de apoyo al eje de rotación del barrilete, hacen que las deformaciones en curso de funcionamiento no permiten garantizar que el barrilete esté permanentemente apoyado sobre toda su superficie sobre el cuerpo de distribución.

Por otra parte, para evitar que la extremidad del émbolo se deslice sobre el plató materializando el plano fijo, un perfeccionamiento clásico de este tipo de bombas consiste en hacer girar este plató con el barrilete según un eje normal al plano fijo y concurriendo con el del barrilete, mediante una unión homocinética, por ejemplo un engrane de piñones cónicos. Una bielita está entonces ventajosamente prevista entre cada émbolo axial y el plató, rotulada en sus dos extremidades. Se ha eliminado así cualquier rozamiento de deslizamiento entre las partes móviles, excepto el deslizamiento del émbolo en su taladro.

Siempre en el marco de este perfeccionamiento, el apoyo axial del barrilete sobre el cuerpo de distribución se obtiene de manera conocida por un resorte apoyándose sobre la zona central del plató, por ejemplo mediante una bola central solidaria al plató, y empujando el barrilete contra el cuerpo de distribución. El resorte está pues instalado entre dos piezas móviles entre ellas, lo que genera unos rozamientos de deslizamiento entre el resorte y al menos una de las piezas, ocasionando su desgaste y la emisión de partículas ensuciando el interior de la bomba.

Además, el esfuerzo del resorte se añade a los de las bielitas forzando los pistones en los taladros del barrilete para dar un esfuerzo importante sobre el plató, lo que sobrecarga los cojinetes en cuestión.

La invención tiene como objetivo remediar estos inconvenientes proponiendo una bomba hidráulica de émbolos axiales, especialmente del tipo de eje quebrantado que no presenta los inconvenientes y limitaciones precitados.

Este problema se resuelve gracias a una bomba que comprende un barrilete rotativo de eje central cooperando con un cuerpo de distribución asociado según una superficie de apoyo sensiblemente perpendicular a este eje, presentando dicho barrilete una pluralidad de taladros axiales en los cuales están montados deslizantes los émbolos correspondientes, siendo dicha bomba notable porque un entrenador distinto del barrilete está previsto para girar según un eje de rotación esencialmente confundido con dicho eje central, dicho entrenador asegura por una parte el centrado y el accionamiento en rotación del barrilete según dicho eje de rotación, y por otra parte el apoyo de un medio elástico apretando la superficie de apoyo del barrilete contra el cuerpo de distribu-
ción.

Así desolidarizado del entrenador, el barrilete está libre de desplazarse axialmente y angularmente bajo el efecto del resorte para compensar los defectos de alineación de su cara de apoyo sobre el cuerpo de distribución durante la rotación. Por otra parte, el esfuerzo de apretamiento del resorte está recogido por el entrenador, evitando así solicitar las otras partes de la bomba. Además, el resorte está instalado entre dos piezas sensiblemente inmóviles entre ellas, evitando así cualquier rozamiento de deslizamiento del resorte sobre una de las piezas.

Según una característica ventajosa, el entrenador recibe el barrilete en una parte hueca, un asiento practicado interiormente sobre el entrenador centrando el barrilete sobre el eje de rotación, dejando libre el deslizamiento axial del barrilete frente al entrenador.

Ventajosamente, el asiento está situado sensiblemente a media longitud axial del barrilete.

Así, los esfuerzos radiales parásitos debidos a los émbolos están sensiblemente impedidos a nivel de su introducción.

Con preferencia, el centrado permite un cierto desplazamiento angular del barrilete frente al entrenador.

Así el barrilete está libre de moverse angularmente para quedar con permanencia perfectamente aplicado sobre el cuerpo de distribución.

Según otra característica ventajosa, la unión en rotación del barrilete y del entrenador está asegurada por unos medios mecánicos homólogos en correspondencia de forma llevados por dichos barrilete y entrenador. Puede tratarse de una cooperación de dos espolones simétricos practicados sobre uno de estos elementos, con unas cavidades homólogas practicadas sobre el otro elemento, o en variante de una cooperación de acanaladuras practicadas sobre uno de estos elementos a nivel del asiento con unos huecos homólogos practicados sobre el otro elemento.

El accionamiento en rotación así realizado induce un par puro sobre el barrilete, preservando la libertad de movimiento del barrilete frente al entrenador.

Ventajosamente también, el entrenador tiene una pared transversal sensiblemente perpendicular a su eje de rotación sobre una cara interna de la cual está apretado el medio elástico de apoyo del barrilete contra el cuerpo de distribución.

Esta pared impide así el esfuerzo del medio elástico y lo trasmite al cuerpo de bomba vía la unión rotativa del entrenador sobre el cuerpo (unión por ejemplo asegurada mediante rodamientos), sin que este esfuerzo solicite otras partes de la bomba, ni se crean rozamientos parásitos.

En un modo importante de realización en el cual los émbolos axiales están montados articulados sobre un plató rotativo de eje de rotación concurriendo con el eje del entrenador, el plató está ventajosamente unido en rotación al entrenador, con preferencia mediante un engranaje cónico.

En este caso, el esfuerzo parásito introducido por el contacto de los dientes del engranaje cónico además del par de accionamiento está filtrado por el entrenador, preservando así el barrilete. Además, los movimientos del barrilete no perturban las condiciones de engrane.

Ventajosamente, el plató es solidario en rotación al árbol conduciendo la bomba.

Según una disposición particular, en el caso en que se trata de una bomba en la cual los émbolos axiales están articulados al plató mediante bielitas de extremidades esféricas, el plató recibe las extremidades de las bielitas en unos receptáculos asociados conformados, que están mantenidos sobre el plató mediante una brida circular común unida al plató por un tornillo central.

Otras características y ventajas se harán evidentes a la lectura de la descripción a continuación de las figuras de los dibujos anexos entre los cuales:

- la figura 1 representa la sección longitudinal de una bomba hidráulica según la invención;

- la figura 2 es una vista parcial en perspectiva en despiece que representa la disposición del barrilete, del cuerpo de distribución y del entrenador en una bomba según la invención.

Con referencia a la figura 1, una bomba según la invención comprende un cuerpo de bomba 1 compuesto de dos partes 1a y 1b que reciben los elementos constitutivos de la bomba. La parte 1a recibe un cuerpo de distribución 2 cooperando con un barrilete 3 según una cara de apoyo anotado 4 perpendicular al eje X de revolución del barrilete 3. Este barrilete 3 comprende una serie de taladros 5 axiales, (es decir que se extienden paralelamente al eje de revolución o eje central (X) que desembocan destinados a servir de guías a unos émbolos 6. Un conducto 7 pone en comunicación la cara 4 con el interior del volumen del espacio cilíndrico delimitado por cada taladro 5 y el émbolo 6 asociado. Es por estos conductos 7 que el aceite está admitida o rechazada en los espacios cilíndricos. Rodeando el barrilete 3 está montado en rotación un entrenador 8 compuesto de una parte cilíndrica 9 recibiendo el barrilete 3, de una pared transversal 10 formando fondo sirviendo de apoyo a un resorte 11 que aplica el barrilete 3 contra el cuerpo de distribución 2, y de un piñón cónico 12. El entrenador 8 está aquí realizado en forma de una pieza unitaria, pero se podrá en variante prever que la pared transversal 10 es una pieza añadida. En este caso, se preverá un tope axial, añadido o no (una arandela por ejemplo) o no (un espaldón por ejemplo), para asegurar el bloqueo axial de la pared transversal 10, estando este bloqueo mantenido permanentemente por la acción del resorte 11. El entrenador 8 está montado rotativo sobre la parte 1a del cuerpo 1, mediante rodamientos 13 de asiento oblicuo, permitiendo la libre rotación del entrenador según un eje esencialmente confundido con el eje central X del barrilete 3, y realizando su parada axial. Estos rodamientos 13 transmiten el esfuerzo del resorte 11 a la parte 1a del cuerpo 1.

El entrenador 8 comprende así la parte cilíndrica 9 que recibe el barrilete 3 en su interior, y está provisto de la pared 10 transversal formando apoyo del resorte 11, dicha pared viene integralmente con dicha pared cilíndrica 9 o bien añadida.

El barrilete 3 está centrado sobre el eje de rotación del entrenador 8 por un asiento 24 interior del entrenador 8, apoyándose sobre un asiento conformado asociado al barrilete 3. La corta longitud axial del asiento, así como el juego circunferencial instalado permite con preferencia un cierto desplazamiento angular del barrilete 3 frente al entrenador 8, según unos valores que quedan evidentemente bajos, pero son suficientes para permitir al barrilete flotar para mantenerse perfectamente contra el cuerpo de distribución permanentemente bajo el efecto del resorte 11.

Por otra parte, el entrenador 8 está provisto de un piñón cónico 12 destinado a cooperar con un piñón 16 homologo practicado sobre un árbol conductor 14 montado rotativo mediante rodamientos 15 de asiento oblicuo sobre la parte 1b del cuerpo 1, y dispuesto según un eje Y que concurre con el eje X. Este árbol 14 presenta así en su extremidad un piñón cónico 16 que engrana con el piñón cónico 12 del entrenador. Sobre la cara de este árbol 14 formando un plató 33 en frente del entrenador 8, están dispuestos axialmente unos puntos de apoyo 17 que tienen cada uno una parte cilíndrica 18 que se introduce en un taladro 19 asociado practicado sobre la cara del árbol 14, y presentando cada uno un receptáculo esférico 20 rotulando la extremidad esférica 21 de una bielita 22 asociada, cuya otra extremidad 23 igualmente esférica está rotulada sobre el émbolo 6 correspondiente. El taladro 19 está realizado sensiblemente en frente de la traza del eje del émbolo 6 sobre un plano normal al eje Y pasando por el centro de los receptáculos 20 de los puntos de apoyo 17. Los puntos de apoyo 17 están unidos al plató 33 por una brida circular 34 añadida, común a todos los puntos de apoyo, mediante un tornillo central 35.

Las bielitas 22 pasan a través de la pared transversal 10 mediante orificios practicados en dicha pared 10. Se podrá prever un orificio por bielitas 22, o en variante unos orificios que son comunes a varias bielitas 22. En el caso en que esta pared fuese añadida sobre el entrenador 8, es preciso vigilar que esta pared esté parada en rotación con relación al entrenador 8, para evitar que esta pared 10 gire frente al entrenador 8 y venga a chocar las bielitas 22.

Estando la parte central del plató 33 despejada del apoyo del resorte 11 tal como es conocido en el arte anterior, se puede en efecto aprovechar para alojar un tornillo de mantenimiento de los puntos de apoyo 17, y realizar la unión de los puntos de apoyo 17 al plató 33 de manera muy sencilla, y esto cualquiera que sea el número de puntos de apoyo previstos. Tal unión permite no ligar el diámetro de repartición de los puntos de apoyo 17 sobre el plató 33 al diámetro del árbol 14 a nivel de los cojinetes de éste.

En la figura 2, se distingue el barrilete 3 apoyado sobre el cuerpo de distribución 2 presentando dos orificios colectadores 25, 26 traversantes en forma de alubia destinados a poner en comunicación los taladros 5 del barrilete 3 sea con el expulsión, sea con la aspiración de la bomba.

El entrenador 8 está representado en sección parcial que desvela un asiento cilíndrico 24 situado interiormente al entrenador 8, que coopera aquí con un asiento 27 homologo del barrilete 3, situado sensiblemente a media longitud axial de éste. La longitud axial del asiento está reducida para, con el juego de funcionamiento instalado entre las dos piezas, permitir una ligera flotadura del barrilete 3 frente al entrenador 8, a fin de que el barrilete 3 pueda permanentemente venir contra el cuerpo de distribución 2, incluso si la cara de apoyo 4 del barrilete 3 o del cuerpo de distribución 2 no está perfectamente perpendicular al eje X de rotación del entrenador 8.

Durante el funcionamiento de la bomba, las bielitas 22 no están siempre perfectamente alineadas con el eje de los émbolos 6. Resulta unos esfuerzos parásitos normales al eje de los pistones 6, cuya resultante pasa sensiblemente por un plano mediano normal al eje X del barrilete 3. Previendo el asiento a este nivel, se asegura que estos esfuerzos no generen un par parásito de desplomo del barrilete 3 frente al entrenador 8.

Por otra parte, un espolón 28 del barrilete 3 se muestra cooperando con el flanco 29 de una entalladura 30 realizada en la pared cilíndrica 9 del entrenador 8, esto con vistas al entrenamiento en rotación del barrilete 3 por el entrenador 8. Se ha previsto aquí una disposición simétrica, de manera que el entrenador 8 fuerce el barrilete en rotación mediante un par puro. Evidentemente, se podrá prever una variante en la cual los espolones 28 son solidarios al entrenador 8, y las entalladuras 30 están practicadas en el barrilete, o también cualquier otra disposición poniendo en práctica unos medios mecánicos homólogos en correspondencia de forma tal como acanaladuras perpendiculares al asiento 24, estando estas acanaladuras previstas sobre uno de dichos entrenador y barrilete, y cooperando con unos huecos homólogos previstos sobre el otro de estos elementos (variante no ilustrada aquí).

La invención no se limita al modo particular de realización que se acaba de describir, sino que abarca al contrario cualquier variante, que con unos medios equivalentes, reproduciría las características esenciales descritas aquí.

En particular, se podría unir el entrenador 8 a un árbol conduciendo la bomba, en este caso el plató 33 será accionado por el entrenador 8.

Por otra parte, para unir en rotación el plató 33 al entrenador 8, se podrá considerar otros tipos de uniones, tal como una unión por articulación Cardán, por fricción u otro.

Finalmente, la separación del entrenador 8 del barrilete 3 se aplica también a bombas de émbolos axiales en línea cuyo plató 33 está fijo en rotación, y sobre el cual se deslizan dos patines en extremidad de los émbolos axiales 6, o también bombas de émbolos axiales en línea de cilindrada variable por inclinación del eje de rotación del plató con relación al eje del barrilete, o por inclinación del plató mismo.

Claims (12)

1. Bomba hidráulica de émbolos (6) axiales, que comprende un barrilete rotativo (3) de eje central (X) cooperando con un cuerpo de distribución (2) asociado según una superficie de apoyo (4) sensiblemente perpendicular a este eje (X), presentando dicho barrilete (3) una pluralidad de taladros axiales (5) en los cuales están montados deslizantes los émbolos (6) correspondientes, caracterizada porque un entrenador (8) distinto del barrilete (3) está previsto para girar según un eje de rotación esencialmente confundido con el eje central (X), asegurando dicho entrenador (8) por una parte el centrado y el accionamiento en rotación del barrilete (3) según dicho eje de rotación (X), y por otra parte el apoyo de un medio elástico (11) apoyando la superficie de apoyo (4) del barrilete (3) contra el cuerpo de distribución (2).

2. Bomba según la reivindicación 1, caracterizada porque el entrenador (8) recibe el barrilete (3) en una parte hueca (31), y porque un asiento (24) practicado interiormente sobre el entrenador (8) centra el barrilete (3) sobre el eje de rotación (X), dejando libre el deslizamiento axial del barrilete (3) frente al entrenador (8).

3. Bomba según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque el asiento (24) está situado sensiblemente a media longitud axial del barrilete (3).

4. Bomba según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el centrado permite un cierto desplazamiento angular del barrilete (3) frente al entrenador (8).

5. Bomba según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la unión en rotación del barrilete (3) y del entrenador (8) está asegurado por unos medios mecánicos homólogos en correspondencia de forma llevados por dicho barrilete (3) y entrenador (8).

6. Bomba según la reivindicación 5, caracterizada porque la unión en rotación del barrilete (3) y del entrenador (8) está asegurada por la cooperación de dos espolones (28) simétricos practicados sobre uno de estos elementos, con unas cavidades homologas (29) practicadas sobre el otro elemento.

7. Bomba según la reivindicación 5, caracterizada porque la unión en rotación del barrilete (3) y del entrenador (8) está asegurada por la cooperación de acanaladuras practicadas sobre uno de los elementos a nivel del asiento (24) con unos huecos homólogos practicados sobre el otro elemento.

8. Bomba según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el entrenador (8) tiene una pared transversal (10) sensiblemente perpendicular a su eje de rotación (X), sobre una cara interna de la cual está prensado el medio elástico (11) de apoyo del barrilete (3) contra el cuerpo de distribución (2).

9. Bomba según una de las reivindicaciones precedentes, en la cual los émbolos axiales (6) están montados articulados sobre un plató rotativo (33) de eje de rotación (Y) concurriendo con el eje (X) del entrenador (8), caracterizada porque el plató (33) está unido en rotación con el entrenador (8).

10. Bomba según la reivindicación 9, en la cual la unión en rotación está asegurada mediante un engranaje cónico (12, 16).

11. Bomba según la reivindicación 9 o 10, caracterizada porque el plató (33) es solidario en rotación al árbol conduciendo dicha bomba.

12. Bomba según una de las reivindicaciones 9 a 11, en la cual los émbolos axiales (6) están articulados al plató (33) mediante unas bielitas (22) de extremidades esféricas (21, 23), caracterizada porque el plató (33) recibe las extremidades de las bielitas (21) en unos receptáculos (20) asociados conformados que están mantenidos sobre el plató (33) mediante una brida circular (34) común unida al plató (33) por un tornillo central (35).