ES2241702T3 - Grupo de motobomba. - Google Patents

Abstract

Grupo de motobomba (M) con una carcasa, que delimita un depósito colector de aceite con volúmenes parciales (R1, R2, R1'') primeros y segundos, en la que un motor eléctrico (2) acciona con su eje (W) del motor por lo menos un conjunto (P1) de bomba de émbolos radiales, dispuesto en el primer compartimento parcial (R1), y con una pared de separación (7) entre los volúmenes parciales (R1, R2), caracterizado porque para el primer compartimento parcial (R1) está previsto un sistema (V) de llenado y presión previa mediante el cual pueden ajustarse en el primer compartimento parcial (R1) un nivel de llenado de aceite especificado y una presión previa seleccionada del aceite para el conjunto (P1) de la bomba de émbolos radiales.

Description

Grupo de motobomba.

La invención se refiere a un grupo de motobomba según el preámbulo de la reivindicación 1.

En el grupo de motobomba conocido del documento DE-U-229 06 881, el aceite de retorno del sistema hidráulico llega directamente al primer compartimento parcial, o a través de un paso libre, situado en la parte inferior de la pared de separación, desde el segundo compartimento parcial también al primer compartimento parcial. Con la posición horizontal en servicio del grupo de motobomba se alcanza el mismo nivel de llenado en ambos volúmenes parciales. Un orificio de purga de aire, situado en la parte superior de la pared de separación, permite el paso de aire. El orificio de purga de aire tiene una sección transversal esencialmente más reducida que el paso en la pared de separación. El conjunto de la bomba de émbolos radiales, alojado en el primer compartimento parcial, debe generar presiones hidráulicas extremadamente altas, por ejemplo entre 70 MPa y 80 MPa, con un caudal de suministro reducido. Si el grupo de motobomba está parado durante un periodo prolongado, o debido a la inclinación o el movimiento del grupo de motobomba, aparecen bolsas de aire en el aceite, que no se pueden evitar con seguridad, incluso cuando se utiliza un tubo de aspiración para los elementos situados a mayor altura de la bomba de émbolos radiales. Debido a que los émbolos de los elementos de la bomba de émbolos radiales tienen un diámetro reducido, la inclusión de aire provoca una disminución de la capacidad volumétrica del conjunto de la bomba de émbolos radiales, por lo que no se alcanza la presión máxima requerida.

De grupos de motobomba tratan por ejemplo los documentos GB 2000 221A, DE 295 19 1941, DE 3 931 699A, EP 0 890 741A, DE 3 839 689A.

El objetivo de la invención consiste en crear un grupo de motobomba del tipo inicialmente mencionado con una capacidad volumétrica mejorada con el cual se consiga fiablemente la presión máxima requerida.

Este objetivo se consigue a través de las características de la reivindicación 1.

Mediante el sistema de llenado y de presión previa, asignado al primer compartimento parcial, no sólo se mantiene el nivel de llenado especificado en el primer compartimento parcial, sino que se genera en el lado de aspiración del conjunto de la bomba de émbolos radiales incluso una presión hidráulica previa. Estas medidas mejoran notablemente la capacidad volumétrica del conjunto de la bomba de émbolos radiales, se evitan bolsas de aire en los elementos de la bomba de émbolos radiales y, en caso dado, la presión previa facilita una eliminación automática de bolsas de aire por los elementos de la bomba. Con la capacidad volumétrica mejorada se alcanzan presiones extremadamente altas, por ejemplo de 70 MPa a 80 MPa, con elementos de la bomba de émbolos radiales con émbolos pequeños y un caudal reducido. El grupo está previsto preferentemente para el uso con un eje del motor horizontal (posición de servicio tumbada). No obstante, el principio de la presión previa también es ventajoso para grupos en posición vertical.

Una válvula de presión previa, cargada por resorte, permite el intercambio de aceite desde el primer compartimento parcial al segundo compartimento parcial a través del conducto de rebose sólo después de haber alcanzado la presión previa en el primer compartimento parcial. El aire en el primer compartimento parcial se transporta al segundo compartimento parcial a través del conducto de purga de aire, y el nivel de llenado en el primer compartimento parcial se eleva por lo menos hasta la altura del conducto de purga de aire. El aceite que refluye desde el sistema de retorno al primer compartimento parcial está bajo la presión de retorno de la que se deriva mediante la válvula de presión previa la presión previa en el primer compartimento parcial. El caudal de aceite de retorno expulsa además el aire residual del primer compartimento parcial a través del conducto de purga de aire al segundo compartimento parcial. Incluso después de un periodo de parada prolongado del grupo de motobomba y/o debido a movimientos durante el transporte y/o a una salida temporal de un elevado caudal de aceite no entra aire en el conjunto de la bomba de émbolos radiales. Si no obstante se han encerrado bolsas de aire por otros motivos, los elementos de la bomba de émbolos radiales tienen mayor facilidad para eliminar bolsas de aire, gracias a la presión previa en el primer compartimento parcial. De forma alternativa o adicional es posible ajustar la presión previa necesaria y el nivel de llenado requerido también mediante una bomba de carga.

Resulta sencillo con respecto a la fabricación y la técnica de montaje si la válvula de presión previa es una válvula de retención enroscable en la pared de separación. Las válvulas de retención enroscables son económicas, ocupan poco espacio de montaje y tienen una elevada seguridad funcional.

Se facilitan dimensiones compactas, un régimen térmico estable incluso en el modo de servicio continuo y una fabricación económica del grupo de motobomba si el estator con el bobinado del motor eléctrico, configurado como motor sumergido en aceite, está montado directamente por contracción en la sección de perfil de metal ligero que forma parte de la carcasa o del depósito colector de aceite. Por lo menos un aplanamiento en la circunferencia de la parte del estator con el bobinado constituyen un paso de intercambio de aceite a través del cual el aceite llega por ejemplo a un rodamiento del eje del motor, situado en el lado opuesto al conjunto de la bomba de émbolos radiales. A excepción de por lo menos un aplanamiento existe un contacto metálico directo entre el estator con el bobinado y la sección de perfil de metal ligero a través del cual el calor se conduce directamente de la parte del estator con el bobinado hacia fuera, sin ninguna película de aceite interpuesta, y se disipa a través de las aletas y/o se elimina mediante un ventilador.

El conducto de purga de aire debería estar dispuesto por encima de las zonas de aspiración, en especial de las zonas de aspiración más altas de los distintos elementos de la bomba de émbolos radiales distribuidos alrededor del eje de la bomba, de forma oportuna muy cerca de la limitación superior del primer compartimento parcial. En cambio, el conducto de rebose puede estar dispuesto a la altura del eje del motor.

Una mejora considerable de la capacidad volumétrica puede conseguirse con una presión previa relativamente moderada de aproximadamente 10 kPa en el primer compartimento parcial, convenientemente a través del aceite de retorno que se encuentra bajo la presión de retorno. Como se ha explicado anteriormente, de forma alternativa o adicional también es posible ajustar la presión previa mediante una bomba de carga.

En el segundo compartimento parcial está montado de forma oportuna un conjunto de bomba de baja presión en la pared de separación que comprende por lo menos una bomba de ruedas dentadas con la que se consigue una elevada capacidad volumétrica hasta presiones moderadas, antes de que el conjunto de bomba de émbolos radiales entre en función para conseguir el límite de presión extrema con una capacidad volumétrica más reducida.

La bomba de carga se acciona convenientemente desde el mismo eje del motor y se encuentra en el primero o en el segundo compartimento parcial.

A fin de alcanzar la presión máxima requerida se utilizan elementos de la bomba de émbolos radiales con diámetros de los émbolos entre 4 mm y 9 mm. Estos permiten conseguir con una potencia de accionamiento relativamente baja presiones extremas entre aproximadamente 70 MPa y 80 MPa. Una potencia de accionamiento moderada es oportuna con respecto a la corriente de arranque del motor eléctrico para poder conectar el grupo de motobomba a la red eléctrica normal sin sobrecargar los fusibles convencionales.

El grupo de motobomba es convenientemente una unidad portátil con un peso inferior a aproximadamente 25 kg.

Para simplificar el llenado primario del primer compartimento parcial y para poder evacuar el aceite sin problemas, en la pared de separación se prevé otro paso con una válvula de retención que se bloquea en la dirección de flujo del primer compartimento parcial al segundo compartimento parcial, pero se abre con una resistencia relativamente pequeña en la dirección de flujo inversa. En este paso de salida puede estar conectada una salida a un tornillo de purga. De esta manera es posible llenar el primer compartimento parcial durante el llenado del segundo compartimento parcial.

Con respecto a un tipo de construcción sencillo, el asiento de la válvula de retención está moldeado directamente en el paso de salida. Una bola de cierre actúa conjuntamente con el asiento. La bola de cierre se asegura contra caída por medio de un anillo de seguridad. Convenientemente, también en el segundo espacio parcial está previsto un tornillo de purga.

Con referencia al dibujo se explica una forma de realización del objeto de la invención. En las figuras se muestran:

Fig. 1 Vista en corte longitudinal a través de un grupo de motobomba.

Fig. 2 Vista en corte transversal del grupo de motobomba según la figura 1 en el plano de corte A - A en la figura 1.

Fig. 3 Vista en corte transversal del grupo de motobomba según la figura 1 en el plano de corte B - B en la figura 1.

Fig. 4 Vista en corte transversal del grupo de motobomba según la figura 1 en el plano de corte D - D en la figura 1.

Fig. 5 Vista en corte longitudinal de un detalle en el plano de corte C - C en la figura 2.

Fig. 6 Esquema de conexión de bloques del grupo de motobomba con un bloque de válvulas de control acoplado y con un consumidor hidráulico conectado, con líneas discontinuas se representa una variante alternativa o adicional.

Un grupo M de motobomba en la figura 1 está dimensionado por ejemplo como unidad portátil con un peso inferior a aproximadamente 25 kg y para una posición de funcionamiento horizontal. Pero el grupo de motobomba no tiene que ser necesariamente una unidad portátil. También puede estar diseñado para una posición de funcionamiento vertical.

En una carcasa 1, que delimita un depósito colector de aceite, está previsto un motor eléctrico 2, configurado como motor horizontal sumergido en aceite, como fuente de accionamiento de un conjunto P_{1} de una bomba de émbolos radiales (etapa de alta presión) y por ejemplo una etapa P de baja presión, configurada por ejemplo como bomba 12 de ruedas dentadas. El eje W del motor se encuentra aproximadamente en una posición horizontal. La carcasa 1 presenta una sección 3 de perfil de metal ligero (tubo con aletas), con una pared interior cilíndrica, en la que está directamente fijado mediante contracción un estator 4 con el bobinado del motor eléctrico 2. En el estator 4 con el bobinado está centrado el rotor 5, dispuesto en el eje W del motor. El eje W del motor se apoya en rodamientos en una tapa terminal 6 y en una pared de separación 7. En la pared de separación 7 está fijada otra parte 8 de la carcasa. La pared de separación 7 separa un primer compartimento parcial R_{1} del depósito colector de aceite del segundo compartimento parcial R_{2} en el cual la etapa de bomba P_{2} está fijada en la pared de separación 7. El estator 4 con el bobinado separa el primer compartimento parcial R_{1} de otro compartimento parcial R_{1'}. El eje W del motor discurre a través del compartimento parcial R_{1'} y el rodamiento, dispuesto en la tapa terminal 6, a un rodete 9 exterior del ventilador. El eje W del motor acciona por ejemplo mediante un excéntrico 10 en el conjunto de la bomba P_{1} de émbolos radiales varios (por ejemplo cuatro) elementos 11 de la bomba de émbolos radiales, distribuidos alrededor del eje W del motor y fijados en la pared de separación 7. El eje W del motor acciona también la bomba 12 de ruedas dentadas. Los conjuntos de bombas P_{1}, P_{2} están unidos, por ejemplo en la pared de separación 7, con un bloque 13 de válvulas de control montado por ejemplo en el exterior de la carcasa 1. En la pared de separación 7 discurre un conducto de retorno 14, conectado a un sistema de retorno R, hacia el primer compartimento parcial R_{1}. Un conducto 15 de purga de aire, situado en la parte superior de la pared de separación 7, une los dos compartimentos parciales R_{1}, R_{2}.

En la parte inferior de la pared de separación 7 está previsto un conducto 16 de salida, por ejemplo un taladro que discurre de forma inclinada hacia abajo desde el primer compartimento parcial R_{1} al segundo compartimento parcial R_{2}. En el conducto 16 de salida está dispuesto un asiento 17 de válvula, por ejemplo moldeado, en el cual se apoya un elemento 18 de cierre con bola que se cierra en la dirección de flujo hacia el segundo compartimento parcial R_{2}, pero que se abre con una pequeña diferencia de presión hacia el primer compartimento parcial R_{1}. El elemento 18 de cierre de bola está asegurado contra caída mediante un anillo de seguridad 19, por ejemplo con un anillo de retención Seeger. Desde el conducto 16 de salida llega, a través de bolsas laterales, por lo menos una salida 20 a un tornillo 21 de purga situado en el lado inferior. También en la parte 8 de la carcasa puede estar previsto un tornillo 22 de purga en el lado inferior.

Para el primer compartimento parcial R_{1} está previsto un sistema V de llenado y presión previa que comprende en las figuras 2, 3 y 4 una válvula F de presión previa en la pared de separación 7, por ejemplo el conducto 14 de retorno al sistema R de retorno, y el conducto 15 de purga de aire. El sistema V de llenado y de presión previa sirve para ajustar en servicio en el primer compartimento parcial R_{1} del grupo de motobomba un nivel de llenado especificado y una presión hidráulica previa preseleccionada, a fin de mejorar la capacidad volumétrica de los elementos de la bomba de émbolos radiales.

En las figuras 2 y 3, la válvula F de presión previa está dispuesta aproximadamente a la altura del eje W del motor. En la figura 2 se muestra un dispositivo de llenado 23 para el segundo compartimento parcial R_{2}. En la figura 3, la válvula F de presión previa se encuentra en un conducto 30 de rebose en la pared de separación 7. El conjunto P_{1} de la bomba de émbolos radiales se compone de cuatro elementos 11 de la bomba de émbolos radiales, cada uno con un émbolo 25, una carcasa 26 y una zona de aspiración 27. Los lados de impulsión de los elementos 11 están unidos con el bloque de control 13 a través de un sistema de conductos 28 en la pared de separación 7. Los émbolos 25 tienen por ejemplo un diámetro entre aproximadamente 4 mm y 9 mm. Desde el sistema R de retorno llega un conducto 14 en la pared de separación 7 al primer compartimento parcial R_{1}.

En la figura 4, el estator 4 con el bobinado está fijado mediante contracción directamente en la sección 3 de perfil de metal ligero, donde los aplanamientos 29 en el lado circunferencial del estator 4 con el bobinado definen pasos de aceite a otro compartimento parcial R_{1'} y al rodamiento, a la derecha en la figura 1, del eje W del motor. De esta manera, la mayor parte de la circunferencia del estator 4 con el bobinado se encuentra en contacto directo, sin ninguna película de aceite interpuesta, con la pared interior cilíndrica de la sección 3 de perfil provista de aletas 24 exteriores longitudinales.

La válvula F de presión previa (figura 5) está insertada por ejemplo desde el segundo espacio parcial R_{2} en el conducto 30 de rebose. En un taladro escalonado con una sección terminal con rosca interior se encuentra el elemento de inserción 31 del asiento de válvula, posicionado mediante un soporte 33 enroscado del resorte de cierre, que actúa conjuntamente con un elemento de cierre 32 que tiene preferentemente una superficie de obturación esférica y está pretensado en la dirección de cierre a través de un resorte 34 de tensión previa (válvula de retención enroscable).

En el esquema de conexión de bloques en la figura 6, la válvula F de presión previa y la válvula de retención 17, 18 en la pared de separación 7 cierran en direcciones de flujo opuestas. El conducto 15 de purga de aire constituye una unión por un estrangulador entre el primero y el segundo compartimento parcial R_{1}, R_{2}. Al conducto de retorno 14 está conectado el sistema R de retorno del sistema hidráulico cuyos componentes de control están ubicados en el bloque 13 de válvulas de control. Al bloque 13 de válvulas de control puede conectarse una válvula de control de pasos, y también una conexión a un consumidor hidráulico Z. En el sistema R de retorno existe una determinada presión del sistema de retorno. El aceite de retorno y la presión en el sistema de retorno se utilizan para ajustar en el primer compartimento parcial R_{1} un nivel de llenado hasta por lo menos el conducto 15 de purga de aire y una determinada presión previa, controlada por la válvula F de presión previa. El aceite pasa del primer compartimento parcial R_{1} al segundo compartimento parcial R_{2} cuando la presión en el primer compartimento parcial R_{1} tiende a superar la presión previa ajustada. La presión previa está ajustada por ejemplo a 10 kPa.

Con líneas discontinuas está prevista como alternativa una bomba P_{3} de carga en el primero o en el segundo compartimento parcial R_{1}, R_{2}, que suministra aceite al primer compartimento parcial R_{1}, a fin de generar el nivel de llenado y la presión previa. También podría estar prevista una bomba de carga externa u otra fuente de la presión de carga.

Claims (12)

1. Grupo de motobomba (M) con una carcasa, que delimita un depósito colector de aceite con volúmenes parciales (R_{1}, R_{2}, R_{1'}) primeros y segundos, en la que un motor eléctrico (2) acciona con su eje (W) del motor por lo menos un conjunto (P_{1}) de bomba de émbolos radiales, dispuesto en el primer compartimento parcial (R_{1}), y con una pared de separación (7) entre los volúmenes parciales (R_{1}, R_{2}), caracterizado porque para el primer compartimento parcial (R_{1}) está previsto un sistema (V) de llenado y presión previa mediante el cual pueden ajustarse en el primer compartimento parcial (R_{1}) un nivel de llenado de aceite especificado y una presión previa seleccionada del aceite para el conjunto (P_{1}) de la bomba de émbolos radiales.

2. Grupo de motobomba de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque en el primer compartimento parcial (R_{1}) puede aplicarse la presión de retorno de un sistema (R) de retorno, conectado al grupo de motobomba (M), y/o la presión de carga de una bomba (P_{3}) de carga, y porque en un conducto (30) de rebose entre ambos volúmenes parciales (R_{1}, R_{2}) están previstos, preferentemente en la pared de separación (7), una válvula (F) de presión previa, cargada mediante resorte, cerrada en la dirección de flujo del segundo al primer compartimento parcial (R_{1}), y un conducto (15) de purga de aire por encima del conducto (30) de rebose.

3. Grupo de motobomba de acuerdo con la reivindicación 2 caracterizado porque la válvula (F) de presión previa es una válvula de retención enroscable y comprende un elemento (31) de asiento de válvula, un soporte (33) enroscable de un resorte, un resorte (34) de tensión previa y un elemento de cierre (32) con una superficie de obturación esférica.

4. Grupo de motobomba de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque la carcasa (1) presenta una sección (3) de perfil de metal ligero con aletas exteriores y con una pared interior cilíndrica, porque un estator (4) con el bobinado del motor eléctrico (2), configurado como motor sumergido en aceite con un eje (W) horizontal del motor, está directamente fijado por contracción en la sección (3) de perfil de metal ligero, y porque el estator (4) con el bobinado presenta por lo menos un aplanamiento (29) en el lado circunferencial que delimita con la pared interior cilíndrica un paso de intercambio de aceite.

5. Grupo de motobomba de acuerdo con la reivindicación 2 caracterizado porque el conjunto (P_{1}) de la bomba de émbolos radiales comprende varios elementos (11) de la bomba de émbolos radiales, distribuidos alrededor del eje (W) del motor, fijados en la pared de separación (7), y porque el conducto (15) de purga de aire está dispuesto, en la posición de servicio del grupo (M) de motobomba, por encima de las zonas (27) de aspiración de los elementos (11) de la bomba de émbolos radiales, y el conducto (30) de rebose está dispuesto aproximadamente a la altura del eje (W) del motor.

6. Grupo de motobomba de acuerdo con la reivindicación 2 caracterizado porque la presión previa en el primer volumen (R_{1}) está derivada de la presión de retorno de un circuito hidráulico conectado al grupo de motobomba y es de por ejemplo 10 kPa.

7. Grupo de motobomba de acuerdo con la reivindicación 2 caracterizado porque en el segundo compartimento parcial (R_{2}) está dispuesto en la pared de separación (7) un conjunto (P_{2}) de una bomba de ruedas dentadas de baja presión, accionable a través del eje (W) del motor.

8. Grupo de motobomba de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque el primer compartimento parcial (R_{1}) está unido con una bomba (P_{3}) de carga, por ejemplo con una bomba (P_{3}) de carga en el primero o el segundo compartimento parcial (R_{1}, R_{2}), accionada a través del eje (W) del motor.

9. Grupo de motobomba de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque los elementos (11) de la bomba de émbolos radiales comprenden émbolos (25) con un diámetro entre aproximadamente 4 mm y 9 mm, y porque la presión máxima del grupo (M) de motobomba en el intervalo de presión extrema, que se puede alcanzar sólo por medio de los elementos (11) de la bomba de émbolos radiales, está ajustada a aproximadamente 70 MPa a 80 MPa.

10. Grupo de motobomba de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque el grupo (M) de motobomba es una unidad portátil con un peso inferior a aproximadamente 25 kg.

11. Grupo de motobomba de acuerdo con la reivindicación 2 caracterizado porque en la pared de separación (7) está previsto un conducto (16) de salida, inclinado en la posición de servicio del grupo (M) de motobomba desde el primer compartimento parcial (R_{1}) hacia abajo al segundo compartimento parcial (R_{2}), porque el conducto (16) de salida comprende una válvula de retención que se cierra en la dirección de flujo del primer compartimento parcial (R_{1}) al segundo compartimento parcial (R_{2}), y porque una salida (20) conduce desde el conducto (16) de salida a un tornillo de purga (21) situado en la parte inferior.

12. Grupo de motobomba de acuerdo con la reivindicación 11 caracterizado porque la válvula de retención se compone de un elemento de cierre (18) de bola y de un asiento (17) de la válvula moldeado en el conducto (16) de salida, y porque el elemento de cierre (18) de bola en el conducto (16) de salida está asegurado mediante un anillo de seguridad (19), por ejemplo un anillo de retención Seeger.