ES2261830T3 - Bomba de piston para materiales viscosos. - Google Patents
Bomba de piston para materiales viscosos.Info
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Abstract
Una bomba de pistón (1) para transportar medios muy viscosos desde un depósito de almacenamiento (2) a una pistola pulverizadora (3), cuya bomba tiene un pistón diferencial (12) posicionado en un alojamiento cilíndrico (11) y que puede ser accionado en traslación, teniendo la bomba una primera cámara de presión (13) conectada a una segunda cámara de presión (14) a través de una conducción de conexión (15) que tiene una válvula de retención (16) en ella, estando la bomba conectada, además, con un deposito de almacenamiento a través de una válvula de admisión (23; 53), caracterizada porque el pistón diferencial (12) tiene un pistón sumergido (41) que se hunde en el medio a transportar, estando el pistón sumergido unido a un vástago (31) de pistón sobresaliente, alineado, en la que un paso a través (32) del vástago (31) de pistón desde la primera cámara de presión (13), se encuentra cerrado de forma estanca mediante, al menos, una junta (33), y porque está prevista una conducción de transporte(22) en la proximidad del paso a través (32) del vástago (31) de pistón.
Description
Bomba de pistón para materiales viscosos.
El invento se refiere a una bomba de pistón, en
particular para transportar medios muy viscosos desde un depósito de
almacenamiento hasta un instrumento, por ejemplo una pistola
pulverizadora, que tiene un pistón diferencial dispuesto en un
alojamiento cilíndrico y que puede ser accionado a traslación, cuya
primera cámara de presión puede conectarse, alternativamente, con la
segunda cámara a través de una válvula de retención insertada en una
conducción de conexión y con el depósito de suministro a través de
una válvula de admisión insertada en una conducción de
transporte.
En una bomba de pistón de este tipo fabricada
por la J. Wagner GmbH, de Markdorf, Alemania, con la designación HC
12000G, hay una válvula de admisión aguas arriba del pistón
diferencial cuya compuerta de válvula es una bola, que se abre
durante un movimiento de aspiración del pistón diferencial, de
manera que el medio a tratar sea arrastrado a la primera cámara de
presión. Al mismo tiempo, el medio que se encuentra en la segunda
cámara de presión, es alimentado al instrumento, y la segunda cámara
de presión es llenada de nuevo con medio que circula desde la
primera cámara de presión. Así, se proporciona el transporte
continuo durante ambos movimientos de desplazamiento del pistón
diferencial.
Otra bomba de pistón se describe en el documento
US 3.330.217, que muestra el mismo principio técnico de la bomba de
pistón HC 12000G de
Wagner.
Wagner.
Aunque con esta bomba de pistón pueden
alcanzarse presiones de trabajo de hasta 230 bar, la válvula de
admisión no cierra, a veces, de manera fiable la primera cámara de
presión durante un movimiento de desplazamiento en la dirección de
la válvula de admisión, de manera que el medio es hecho retroceder
al depósito de almacenamiento. Resulta ser particularmente
desventajoso que, cuando se tratan medios viscosos, la primera
cámara de presión no se llena del todo, con frecuencia, durante la
carrera de admisión. A consecuencia de ello, el flujo hacia el
instrumento no es constante, y se producen breves interrupciones, de
forma que el flujo de entrega puede, posiblemente, interrumpirse y/o
se pueden aplicar capas de grosor variable. También, pueden formarse
bolsas de aire en el medio, lo que tiene un efecto indeseable sobre
el tratamiento del medio.
El objeto del invento es, por tanto, diseñar una
bomba de pistón tal que la primera cámara de presión del pistón
diferencial esté, siempre, completamente lleno con el medio a
tratar, de forma que se aseguren una corriente continua de
pulverización y una aplicación uniforme del medio a tratar. Además,
debe garantizarse que no se forman cavidades de aire y que puede
mantenerse una elevada presión de trabajo, incluso con conducciones
de alimentación largas. El coste de producción de la bomba de pistón
debe mantenerse al mínimo, al tiempo que debe resultar posible un
tratamiento con buena uniformidad, incluso de medios muy viscosos,
durante un largo período de tiempo.
Esto se consigue, de acuerdo con el invento,
mediante una bomba de pistón, como se describe en este documento,
por el hecho de que el pistón diferencial está provisto de un pistón
sumergido que se hunde en el medio a transportar, unido a un vástago
de pistón sobresaliente, alineado; de que el paso a través para el
vástago de pistón desde la primera cámara de presión, está cerrado
herméticamente por una o más juntas, de preferencia estirables; y de
que la conducción de transporte en la zona del paso a través para el
vástago de pistón está desplazada lateralmente o posicionada de
manera concéntrica con este último.
En este caso, es preferible proporcionar un paso
a través para el vástago de pistón y segmentos de la conducción de
transporte en una pieza de conexión que se une con el alojamiento
del pistón diferencial y en la que una pieza de prolongación que
recibe el pistón sumergido, está montada diametralmente en oposición
respecto al alojamiento, debiendo estar situada la válvula de
admisión que se encuentra aguas arriba de la primera cámara de
presión, en la pieza de conexión y consistiendo en una bola situada
en una jaula de flujo pasante, capaz de moverse en contra de la
fuerza de un muelle, y un asiento de válvula en forma de anillo. En
un diseño alternativo, el paso a través para el vástago de pistón
puede estar previsto en un tabique interno del alojamiento y la
conducción de transporte puede estar formada, en este área, por
recortes realizados en el tabique interno, de preferencia orificios
taladrados, que corren concéntricamente respecto al paso a
través.
La válvula de admisión que se encuentra aguas
arriba de la primera cámara de presión del pistón diferencial, puede
estar formada en este caso, simplemente, por medio de un anillo de
obturación asociado con las aberturas del tabique interno del
alojamiento, y un resorte de presión, que actúa sobre él, fijado
contra el alojamiento.
En un diseño sencillo, el pistón sumergido puede
estar formado por un disco posicionado en la pieza de prolongación
con una holgura radial y dotado de aberturas que están unidas
sólidamente al vástago de pistón, un tope previsto en el vástago de
pistón a distancia del disco, y un disco de cubierta montado de
forma que pueda moverse entre el tope y el disco, gracias al cual
las aberturas del disco pueden ser tapadas opcionalmente.
También es aconsejable unir el vástago de pistón
al pistón diferencial utilizando una pieza de conexión a través de
la cual puede pasar fluido, unida al último, y diseñar el volumen de
la primera cámara de presión del pistón diferencial para que sea,
aproximadamente, de 1,2 a 2,5 veces mayor que el volumen de la
segunda cámara de presión.
La construcción de una bomba de pistón de
acuerdo con el invento garantiza que el flujo entregado al
instrumento no se interrumpirá, a pesar de las inversiones de los
movimientos de desplazamiento del pistón diferencial; en su lugar,
el pistón sumergido y el diseño de los volúmenes y de la válvula de
admisión posicionada en la conducción de transporte desplazada,
garantizan que las dos cámaras de presión estén, siempre,
completamente llenas con el medio que ha de tratarse. Debido a la
fuerza del muelle que actúa sobre la parte móvil de la válvula de
admisión que no se ve afectada por el vástago de pistón ni por el
pistón sumergido, la válvula de admisión se cierra automáticamente
tan pronto como deja de existir una presión negativa en la primera
cámara de presión; como resultado de ello, ya no es posible el
reflujo. El espacio dejado vacío por la eyección del medio a tratar
desde la segunda cámara de presión, es rellenado así,
inmediatamente, cuando el pistón diferencial se desplaza en la
dirección de la válvula de admisión. Además, debido a las caras
efectivas, dimensionadas de manera diferente, del pistón
diferencial, el medio continúa siendo proyectado. Por tanto, no es
necesario aceptar interrupciones de la corriente de transporte ni,
tampoco, la formación de bolsas de
aire.
aire.
Así, con un coste mínimo, se mejora de manera
significativa el comportamiento operativo de una bomba de pistón
diferencial que funciona a alta presión; además, se proporciona una
larga vida útil, exenta de problemas, con un mantenimiento
sencillo.
Los dibujos muestran una realización ilustrativa
de la bomba de pistón diferencial construida de acuerdo con el
invento, que se explica con mayor detalle en lo que sigue. Las
figuras muestran lo siguiente, siempre en forma de vistas en sección
axial:
Figura 1: la bomba de pistón diferencial con una
pistola pulverizadora asociada como instrumento, al comienzo de una
carrera de subida del pistón diferencial.
Figura 2: la bomba de pistón diferencial de
acuerdo con la Figura 1, tras la inversión del movimiento de
desplazamiento del pistón diferencial.
Figura 3: un tipo diferente de diseño de la
conducción de transporte dotada de una válvula de admisión, en
posición operativa de acuerdo con la Figura 1.
Figura 4: el tipo de diseño diferente de la
conducción de transporte dotada de una válvula de admisión de la
Figura 3, en la posición operativa de acuerdo con la Figura 2.
La bomba de pistón diferencial ilustrada en las
Figuras 1 y 2 y designada, en cada caso como 1, sirve para
transportar un medio contenido en un depósito 2 de almacenamiento
hasta un instrumento en forma de pistola pulverizadora 3. En este
caso, la bomba 1 de pistón diferencial se conecta con la pistola
pulverizadora 3 a través de una conducción 4 y consiste en un pistón
diferencial 12 dispuesto en un alojamiento 11, cuya primera cámara
de presión 13 está conectada a la segunda cámara de presión 14 a
través de una conducción 15 de conexión, en la que está insertada
una válvula de retención 16. Con ayuda de juntas 17 cargadas por
resortes 18, la segunda cámara de presión 14 está aislada del
exterior; con ayuda de juntas 19 adicionales, sobre las que actúa,
también, un resorte 20, la segunda cámara de presión 14 está aislada
de la primera cámara de presión 13.
El medio a tratar es alimentado a una primera
cámara de presión 13 a través de una conducción de transporte 22,
cuyos segmentos 22' y 22'' están previstos en una pieza de conexión
21. La pieza de conexión 21 está unida al alojamiento 11 del pistón
diferencial 12, o bien el alojamiento 11 está roscado en la pieza de
conexión 21. Insertada en la conducción de transporte 22, entre los
segmentos 22' y 22'', hay una válvula de admisión 23, consistente en
un cuerpo de válvula en forma de bola 25 y un anillo 26 como asiento
de válvula. La bola 25 está retenida en una jaula 24 formada por
barras cruzadas y, sobre éstas, actúa un resorte 27 insertado en un
tapón 28 roscado en la pieza de conexión 21. Los segmentos 22' y
22'' de la conducción de transporte 22 están cerrados por tapones
adicionales 29 y 29'.
En la pieza de conexión 21 está montada,
también, una pieza de prolongación 30 que forma parte de la
conducción de transporte 22, y en la que está posicionado, de manera
que pueda desplazarse axialmente, un pistón sumergido 41. Para ello,
un vástago 31 de pistón está firmemente conectado con el pistón
diferencial 12 por medio de una pieza de conexión 36, a través de la
cual puede circular fluido provista, a tal fin, de aberturas 37. El
paso a través 32 del vástago 31 de pistón, desde la primera cámara
de presión 13 del alojamiento 11 a la pieza de prolongación 30, está
cerrado de forma estanca por medio de una junta 34 insertada en un
manguito 33. Para ello, una tuerca 35 roscada en la pieza de
conexión 21 actúa sobre la junta 34.
El pistón sumergido 41 tiene un disco 42
conectado sólidamente al vástago 31 de pistón, que está insertado en
la pieza de prolongación 30, con una holgura radial, y provisto de
aberturas 43. Además, un tope 44, en forma de anillo, está unido al
vástago 31 de pistón a cierta distancia del disco 42 y, entre el
tope 44 y el disco 42 hay un disco 45 que está montado de forma
desplazable en el vástago 31 de pistón y mediante el cual pueden
taparse, opcionalmente, las aberturas 43 del disco 42.
Cuando se pone en marcha la bomba 1 de pistón
diferencial, de acuerdo con la posición de trabajo ilustrada en la
Figura 1, con ayuda del pistón sumergido 41, que está hundido en el
medio contenido en el depósito 2 de almacenamiento, el medio que se
encuentra por encima del pistón sumergido 41 es hecho subir, ya que
las aberturas 43 del disco 42 están tapadas por el disco 45 y es
hecho pasar, a presión, al abrirse la válvula de admisión 23, a la
primera cámara de presión 13 del pistón diferencial 12. Desde allí,
el medio es hecho circular, merced a la primera o a la segunda
carreras, por la conducción 15 de conexión a la válvula de retención
16, que también se abre, y a la segunda cámara de presión 14.
Si las dos cámaras de presión, 13 y 14, están
llenas de medio, puede activarse la pistola pulverizadora 3 con el
fin de aplicar el medio a una parte. Durante la carrera ascendente
del pistón diferencial 12, cuando se abre la pistola pulverizadora
3, el medio es transportado fuera de la segunda cámara de presión 14
a la conducción 4 y, por tanto, a la pistola pulverizadora 3. En
este momento, se cierra la válvula de retención 16. Al mismo tiempo,
con la válvula de admisión 23 abierta, es llevado medio desde el
depósito 2 de almacenamiento a la primera cámara de presión 13 por
el pistón sumergido 41.
Por otra parte, cundo se invierte el movimiento
de desplazamiento del pistón diferencial 12 y, por tanto, durante la
carrera de bajada, con la válvula de admisión 23 cerrada y la
válvula de retención 16 abierta, el medio contenido en la segunda
cámara de presión 14 es empujado a la conducción 4 y, así, circula
hacia la pistola pulverizadora 3. Además, con la válvula de admisión
23 cerrada, el medio circula desde la primera cámara de presión 13 a
la segunda cámara de presión 14, de forma que esta última se llena y
se asegura el transporte ininterrumpido, a pesar de los movimientos
de desplazamiento en traslación del pistón diferencial 12. En
consecuencia, la pistola pulverizadora 3 es alimentada continuamente
con el medio a tratar.
Los volúmenes de las dos cámaras de presión 13 y
14 se adaptan de tal forma, por ejemplo, en la proporción de 2:1,
que se garantice que la segunda cámara de presión 14 siempre esté
llena. El medio sobrante siempre puede retornar al depósito 2 de
almacenamiento durante ambos movimientos de desplazamiento del
pistón sumergido 41, ya que el disco 42 de este último está
insertado en la pieza 30 de prolongación con una holgura radial y
posee varias aberturas 43.
Si la primera cámara de presión 13 y el segmento
22' de la conducción de transporte 22 están llenos con medio, pero
todavía no ha finalizado el movimiento hacia arriba del pistón
sumergido, el medio vuelve al depósito 2 de almacenamiento debido a
la holgura radial del pistón sumergido 41; durante el movimiento de
bajada del pistón sumergido 41, éste puede hundirse fácilmente en el
medio contenido en el depósito 2 de almacenamiento, ya que el disco
45 ha sido levantado del disco 42.
En las realizaciones alternativas representadas
en las Figuras 3 y 4, la conducción de transporte 22 está dispuesta
concéntricamente respeto al paso a través 32 del vástago 31 de
pistón. Para ello, el alojamiento 11' está provisto de un tabique
interno 51 en el que son retenidas o soportadas por el manguito 33,
roscado a él, las juntas 34 y las tuercas 35 que actúan sobre ellas.
Además, varias aberturas 52 en forma de orificios taladrados, están
realizadas en el tabique interno 51, concéntricas con el paso a
través 32, creando estas aberturas la conexión de la conducción de
transporte 22 con la primera cámara de presión 13.
Para cerrar las aberturas 52, está prevista una
válvula de admisión 53 que, en este caso, consiste en un anillo
obturador 54 y un resorte de presión 55 que actúa sobre él, fijado
contra un saliente 56 que sobresale hacia dentro del alojamiento
11'. En la Figura 3, que corresponde a la posición operativa de la
bomba diferencial 1 de acuerdo con la Figura 1, la válvula de
admisión 53 está abierta. En la Figura 4, por el contrario, la
válvula de admisión 53 está cerrada, de acuerdo con la posición
operativa representada en la Figura 2.
Claims (13)
1. Una bomba de pistón (1) para transportar
medios muy viscosos desde un depósito de almacenamiento (2) a una
pistola pulverizadora (3), cuya bomba tiene un pistón diferencial
(12) posicionado en un alojamiento cilíndrico (11) y que puede ser
accionado en traslación, teniendo la bomba una primera cámara de
presión (13) conectada a una segunda cámara de presión (14) a través
de una conducción de conexión (15) que tiene una válvula de
retención (16) en ella, estando la bomba conectada, además, con un
deposito de almacenamiento a través de una válvula de admisión (23;
53),
caracterizada porque el pistón
diferencial (12) tiene un pistón sumergido (41) que se hunde en el
medio a transportar, estando el pistón sumergido unido a un vástago
(31) de pistón sobresaliente, alineado,
en la que un paso a través (32) del vástago (31)
de pistón desde la primera cámara de presión (13), se encuentra
cerrado de forma estanca mediante, al menos, una junta (33),
y porque está prevista una conducción de
transporte (22) en la proximidad del paso a través (32) del vástago
(31) de pistón.
2. La bomba de pistón como se ha reivindicado en
la reivindicación 1, caracterizada porque la conducción de
transporte (22) está posicionada, al menos en parte, concéntrica
respecto al vástago (31) de pistón.
3. La bomba de pistón como se ha reivindicado en
la reivindicación 1, caracterizada porque la conducción de
transporte (22) está desplazada, al menos en parte, lateralmente
respecto al vástago (31) de pistón.
4. La bomba de pistón como se ha reivindicado en
una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque
el paso a través (32) del vástago (31) de pistón tiene, al menos,
parte de la conducción de transporte (22) prevista en una pieza de
conexión (21) conectada con el alojamiento (11) del pistón
diferencial (12), y en la que una pieza de prolongación (30) recibe
el pistón sumergido (41) y está unida a la pieza de conexión
(21).
5. La bomba de pistón como se ha reivindicado en
la reivindicación 4, caracterizada porque la válvula de
admisión (23) está situada aguas arriba de la primera cámara de
presión (13).
6. La bomba de pistón como se ha reivindicado en
la reivindicación 5, en la que la primera cámara de presión (13) se
encuentra en la pieza de conexión (21).
7. La bomba de pistón como se ha reivindicado en
una de las reivindicaciones precedentes, en la que la válvula de
admisión (23) incluye una bola (25) recibida en una jaula (24) a
través de la cual puede circular fluido y en la que la bola (25)
está empujada por un resorte (24) hacia un asiento de válvula.
8. La bomba de pistón como se ha reivindicado en
una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por el
hecho de que el paso a través (32) del vástago (31) de pistón está
previsto en un tabique interno (51) del alojamiento (11), y porque
la conducción de transporte (22) está formada, en esta zona, por una
pluralidad de aberturas (52) en el tabique interno (51), situadas de
forma concéntrica con respecto al peso a través (32).
9. La bomba de pistón como se ha reivindicado en
la reivindicación 8, caracterizada por el hecho de que la
válvula de admisión (23) está formada por un anillo obturador (54)
asociado con las aberturas (52) del tabique interno (51) del
alojamiento (11), y un resorte de presión (55) que actúa entre el
anillo y el alojamiento (11).
10. La bomba de pistón como se ha reivindicado
en una de las reivindicaciones precedentes, en la que el pistón
sumergido (41) incluye:
- a.
- un disco (42) con aberturas (43) en él y posicionado en la pieza de prolongación (30) y unido al vástago (31) de pistón,
- b.
- un tope (44) previsto en el vástago (31) de pistón, a una cierta distancia del disco (42), y
- c.
- una cubierta (45) montada en el vástago (31) de pistón y que puede moverse entre el tope (44) y el disco (42),
de tal forma que las aberturas (43)
previstas en el disco (42) están cerradas cuando la cubierta (45) se
encuentra próxima al disco (42) y las aberturas (43) están abiertas
cuando la cubierta (45) está alejada del disco
(42).
11. La bomba de pistón como se ha reivindicado
en la reivindicación 10, en la que el disco (42) tiene una holgura
radial con respecto a la pieza de prolongación (30).
12. La bomba de pistón como se ha reivindicado
en una de las reivindicaciones precedentes, en la que el vástago
(31) de pistón está unido al pistón diferencial (12) por una pieza
de conexión (26) a través de la cual puede circular fluido y que
está unida al pistón diferencial (12).
13. La bomba de pistón como se ha reivindicado
en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por
el hecho de que la primera cámara de presión (13) tiene un volumen
que es, aproximadamente, de 1,2 a 2,5 veces, el volumen de la
segunda cámara de presión (14).
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