ES2335946T3 - Bomba centrifuga con acoplamiento magnetico coaxial. - Google Patents
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Abstract
Bomba centrífuga - con un cerco estático y cerrado del fluido de transporte en el interior de la bomba en forma de una carcasa (1), - con un acoplamiento (6, 7; 13, 14) rotatorio coaxial de imán permanente sin contacto para la transmisión de un par motor al interior de la carcasa de la bomba - con un rodete (4) de bomba, que junto con un rotor (6) de imán que soporta imanes (7) permanentes forma una unidad (19) constructiva en forma de vaso montada en cojinete de deslizamiento abierta hacia el lado de accionamiento, - y en la que las líneas de acción magnéticas de la pieza de accionamiento del acoplamiento (13, 14) rotatorio están dirigidas radialmente hacia fuera y las líneas de acción magnéticas de la pieza del acoplamiento (6, 7) rotatorio unida con el rodete (4) de bomba están dirigidas radialmente hacia dentro, - en la que entre el rotor (6) de imán y el impulsor (13) de imán está dispuesta una pared (12) de separación, que con su abertura está dirigida al lado de accionamiento de la bomba y que separa el fluido en el interior de la bomba del impulsor (13) de imán, y en la que - el impulsor (13) de imán está montado en al menos un cojinete unido con la bomba, tal como un cojinete (16) de rodamiento, y en la que - al menos un cojinete en el lado del rodete, tal como un cojinete (16a) de rodamiento, se encuentra en la zona (24) interior de la carcasa de bomba y - el montaje del impulsor (13) de imán se realiza sin contacto con la pared de separación, caracterizada porque el al menos un cojinete en el lado del rodete se encuentra en la zona interior de un impulsor (13) de imán hueco por dentro.
Description
Bomba centrífuga con acoplamiento magnético
coaxial.
La invención se refiere a una bomba centrifuga
con las características del preámbulo de la reivindicación 1, tal
como se conoce por el documento DE 298 22 717 U1.
Las bombas centrifugas con acoplamiento
magnético representan un tipo importante de máquinas de uso
industrial para el transporte de fluidos. Con respecto a las bombas
centrifugas más sencillas con junta de anillo deslizante presentan
la ventaja de un sellado hermético del espacio de bomba. Esto hace
que parezca óptima especialmente para el transporte de fluidos
agresivos o tóxicos.
En la mayoría de casos realizados se utilizan
acoplamientos rotatorios coaxiales con una disposición radial de los
imanes y lineas de acción magnéticas correspondientemente radiales.
A continuación sólo se considera de manera más amplia este tipo de
construcción y es también objeto de la solicitud.
Partiendo de esto la invención se basa en el
objetivo de mejorar el montaje radial en la zona del acoplamiento
magnético de una bomba centrifuga genérica. Para solucionar este
objetivo se propone una bomba centrifuga con las características de
la reivindicación 1.
Cuando el impulsor de imán tiene al menos un
cojinete dispuesto en la zona del espacio interior de la unidad de
rodete-rotor de imán, puede reducirse de este modo
considerablemente la longitud constructiva de la bomba a pesar de un
montaje independiente del impulsor de imán dentro de la bomba. Para
el montaje del impulsor de imán se utilizan preferiblemente
cojinetes de rodamiento. La disposición del impulsor de imán en
cojinetes de rodamiento no se ve afectada por el fluido de
transporte. Para ello sirve preferiblemente un vaso de separación en
si conocido, dispuesto entre el rotor de imán y el impulsor de imán.
El impulsor de imán presenta preferiblemente una forma de vaso
abierto hacia el lado de accionamiento para alojar el al menos un
cojinete del rotor de imán dentro de la carcasa de bomba. Un montaje
especialmente ventajoso del impulsor de imán se consigue mediante un
gorrón acanalado hueco de manera continua, a través del que está
guiado el árbol de accionamiento del impulsor de imán, y que
preferiblemente en al menos una superficie interior o exterior en al
menos una de sus zonas de extremo soporta un cojinete para el
impulsor de imán. Estrechamientos en estas zonas de extremo
facilitan la colocación de cojinetes de este tipo en un espacio
pequeño. Cuando el estrechamiento se produce partiendo de la raíz
del gorrón acanalado, con un tipo de construcción sencillo pueden
absorberse fuerzas de montaje elevadas.
El montaje del impulsor de imán al menos
parcialmente dentro del espacio abarcado por la unidad de
rodete-rotor de imán así como las configuraciones de
un montaje de este tipo tienen una importancia inventiva
independiente.
Los elementos constructivos anteriormente
mencionados así como los reivindicados y descritos en los ejemplos
de realización que van a utilizarse según la invención no están
sujetos a condiciones excepcionales especiales en cuanto a su
tamaño, conformación, elección de material y concepción técnica, de
modo que pueden utilizarse sin limitación los criterios de elección
conocidos en el campo de aplicación.
Detalles, características y ventajas adicionales
del objeto de la invención se obtienen a partir de las
reivindicaciones dependientes así como a partir de la siguiente
descripción del dibujo correspondiente, en el que, a modo de
ejemplo, se representa un ejemplo de realización preferido de la
disposición según la invención de una bomba centrifuga con
acoplamiento magnético coaxial. En el dibujo muestran:
la figura 1, una primera forma de
realización;
la figura 2, una segunda forma de
realización;
la figura 3, una tercera forma de
realización;
la figura 4, una cuarta forma de
realización;
la figura 5, una quinta forma de
realización;
la figura 6, una sexta forma de realización;
la figura 7, una séptima forma de
realización;
la figura 8, una octava forma de realización así
como
la figura 9, una novena forma de
realización.
Las formas de realización tienen en común que
presentan una carcasa 1 de bomba que presenta una tubuladura 2 de
aspiración y una tubuladura 3 de presión, estando montado un rodete
4 de bomba de manera coaxial con respecto a la tubuladura de
aspiración y estando unido en la dirección radial a través de fluido
con la tubuladura 3 de presión. El rodete 4 de bomba presenta en el
lado de accionamiento un rotor 6 de imán, junto con el que forma una
unidad de rodete-rotor de imán abierta hacia el lado
de accionamiento. Ésta presenta en su circunferencia exterior la
parte 9 rotatoria de una disposición de cojinetes de deslizamiento,
mientras que la parte 10 fija de esta disposición de cojinetes de
deslizamiento está dispuesta en la pared 20 interior de la carcasa 1
de bomba. En el lado interior radial el rotor 6 de imán soporta
imanes 7 permanentes. Éstos están opuestos a imanes 14 permanentes
con una distancia radial, que están dispuestos en la superficie
exterior de un impulsor 13 de imán aproximadamente con forma de
vaso. Entre el rotor de imán y el impulsor de imán está insertada en
todos los ejemplos de realización una pared de separación, dado el
caso en forma de un denominado vaso 12 de separación, que mantiene
el impulsor de imán seco frente al interior de la bomba humedecido
con el fluido. El impulsor 13 de imán está montado en dos puntos
axialmente separados a través de cojinetes 16a y 16b de rodamiento.
Este montaje tiene lugar en todos los ejemplos de realización,
aunque no obligatoriamente, en cada caso con respecto a la carcasa 1
de bomba, realizándose este montaje en las formas de realización
según las figuras 1 a 9 al menos en el lado de la bomba dentro del
espacio formado por la unidad 19 de rodete-rotor de
imán. Para ello un gorrón 39 acanalado hueco de manera continua
sobresale de la pared frontal de la carcasa en el lado de
accionamiento hacia el lado de la bomba y presenta una forma 39a,
39b constructiva de sección decreciente, estando montado en su zona
de extremo en el lado de accionamiento en cojinete de deslizamiento
el árbol 15 de accionamiento de la bomba que lo atraviesa, mientras
que un segundo cojinete de rodamiento en la zona de extremo opuesta
soporta en su lado exterior el árbol 15 de accionamiento de manera
indirecta, concretamente a través del impulsor 13 de imán. Este
último presenta para ello una forma de vaso abierta en el lado
de
accionamiento.
accionamiento.
La circunferencia exterior de la unidad 19 de
rodete-rotor de imán puede aprovecharse ahora, con
total libertad de diseño y en una gran extensión axial, para alojar
la parte 9 rotatoria de la disposición de cojinetes de deslizamiento
y no tiene que ser la camisa 8 protectora a ser posible de pared
delgada por motivos económicos, tal como en el estado de la técnica.
También esto llevaba en el estado de la técnica a la necesidad de
cojinetes de arranque y de emergencia radiales adicionales, que en
este caso ya no son necesarios de ningún modo. Incluso se hace
posible, con una elección adecuada del material y con una
conformación correspondiente, que las propias partes del rotor 6 de
imán puedan convertirse en la parte 9 rotatoria de la disposición de
cojinetes de deslizamiento.
Puesto que las partes del acoplamiento magnético
coaxial están situadas radialmente más hacia dentro, la parte 10
fija de la disposición de cojinetes de deslizamiento puede llevarse
sin más directamente a la pared 20 de carcasa interior estable de la
carcasa 1 de bomba y ya no tiene que ser de manera desventajosa la
pared delgada en principio del vaso 12 de separación. Incluso se
hace posible, con una elección adecuada del material y con una
conformación correspondiente, que las propias partes de la pared 20
de carcasa de la carcasa 1 de bomba puedan convertirse en la parte
fija de la disposición 10 de cojinetes de deslizamiento,
eventualmente también sólo mediante una realización de varias
capas.
Para una disposición de cojinetes de
deslizamiento eficaz es irrelevante a este respecto si se monta en
dos puntos 9, 10a y 9, 10b de cojinete explícitos, o si toda la
disposición de cojinetes de deslizamiento se separa para obtener un
único "tambor de cojinete" extendido axialmente. También son
concebibles combinaciones, esto es, un montaje 9a y b rotatorio
explícito con respecto a un montaje 10 fijo como tambor axialmente
extendido y viceversa.
En caso de un fallo de funcionamiento, frecuente
en la práctica, de la bomba por una entrada masiva de gas (aire o
fluido de transporte evaporado como consecuencia de cavitación) se
acumulará el fluido restante que queda en la bomba como anillo
centrifugado en la circunferencia exterior en la carcasa 1 de bomba.
En el caso de una bomba correspondiente está dispuesta ahora
precisamente en este punto la disposición 9, 10 de cojinetes de
deslizamiento, que puede hacerse funcionar con el fluido restante
con un enfriamiento suficiente el tiempo que se desee. Sin embargo,
en caso de cantidades restantes muy pequeñas, que tienden a
producirse en caso de grandes alturas de bombeo de la bomba y una
contrapresión estática reducida, no puede excluirse que éstas puedan
escapar axialmente para subir a niveles radiales aún más elevados en
el rodete. Esto puede evitarse a través de una barrera en forma de
anillo 21 circundante. Si el diámetro interior del anillo 21
circundante se elige menor que el diámetro de contacto entre las
mitades 9 y 10 del cojinete de deslizamiento, entonces el anillo 23
de fluido encerrado y rotatorio siempre humedecerá la disposición 9,
10 de cojinetes de deslizamiento. Una ventaja adicional de esta
construcción se obtiene en la parada de la bomba, concretamente
cuando el anillo 21 circundante evita un vaciado completo de la
bomba en la zona de la disposición 9, 10 de cojinetes de
deslizamiento. Si a continuación la bomba vuelve a ponerse en
marcha, sin que haya un fluido en la tubuladura 2 de aspiración, lo
que igualmente es un fallo de funcionamiento frecuente, entonces la
disposición 9, 10 de cojinetes de deslizamiento sigue engrasándose
lo suficientemente con la alimentación de fluido restante en la
cámara (22) de retención de fluido y se evita igualmente mediante la
barrera su fuga axial en caso de rotación.
Según la figura 1 se introduce en primer lugar
un vaso 12 de separación preferiblemente separable, tal como se
utiliza siempre en bombas industriales. En la práctica estos vasos
de separación están realizados de modo que en la circunferencia
tienen una pared muy delgada para poder obtener un intersticio
radial a ser posible reducido entre el rotor 6 de imán y el impulsor
13 de imán. Según el tipo de construcción el vaso 12 de separación
puede realizarse con una pared de acabado lisa y debe estar dirigido
con su abertura más grande en la dirección del lado de
accionamiento. Si bien no debería recurrirse al propio vaso 12 de
separación debido a su pared delgada para el apoyo de una
disposición de cojinetes de rodamiento, sin embargo ofrece ahora
según la figura 1 en su zona 24 interior espacio suficiente para una
disposición 16 de cojinetes de rodamiento de grandes dimensiones
axiales del impulsor 13 de imán. De este modo pueden reducirse las
medidas de construcción axiales de la bomba a las del modo de
construcción en bloque habitual, sin embargo en este caso el
impulsor 13 de imán sigue siendo parte de la bomba, lo que permite
un montaje en serie y almacenamiento completo de la bomba.
El extremo 25 de árbol en un modo de
construcción axialmente acortado de este tipo puede realizarse de
manera ventajosa según la figura 2 de modo que opcionalmente se hace
posible, a través de un acoplamiento de bomba convencional (sólo se
representa la parte 27 de gorrón del acoplamiento de bomba), la
conexión directa de un motor (que también podría conectarse
directamente a la bomba mediante bridas a través de un anillo
intermedio) o que un gorrón 28 del árbol vuelva a llevar a la bomba
convencional con un extremo de árbol libre (por ejemplo para cumplir
las medidas estándar previamente establecidas). Además, un extremo
25 de árbol de este tipo debería ofrecer la posibilidad de fijar una
masa 26 de inercia adicional para poder compensar la desventaja
mencionada del tipo de construcción B elegido en este caso a la hora
de poner en marcha la bomba. Todo esto formarla parte del montaje
final de la unidad de bomba (que también podría realizarse por el
propio usuario de las bombas) y aún así posibilitarla un montaje en
serie en gran medida y un almacenamiento favorable de la bomba por
el fabricante, tal como se describió anteriormente.
La parte 9 rotatoria de la disposición de
cojinetes de deslizamiento no tiene que estar compuesta
necesariamente por dos casquillos a y b de cojinete definidos o por
el propio rotor 6 de imán, sino que según la figura 3 también puede
realizarse como casquillo 29 axialmente continuo (figura 3, mitad
superior) o material 30 de moldeo (figura 3, mitad inferior).
Esto ofrece ventajas económicas, especialmente
cuando estos elementos constructivos según la figura 4 sirven además
para la protección y el sellado del rotor 6 de imán situado más
abajo radialmente y de los imanes 7 permanentes. Concretamente,
según el campo de aplicación de la bomba es bastante habitual que
también el rotor 6 de imán deba protegerse como soporte
ferromagnético de los imanes 7 permanentes frente al ataque del
fluido que va a transportarse y no pueda entrar en contacto con el
fluido, tal como por ejemplo el rodete (4) de bomba. La diferencia
adoptada ahora de los materiales entre el rodete (4) de bomba y el
rotor 6 de imán se expresa en un rayado diferente.
El deslizamiento pretendido completamente sin
contacto y de este modo sin desgaste y con poca fricción del sistema
19 de rodete-rotor de imán en la carcasa 1 de bomba
se ve favorecido por la velocidad circunferencial elevada de esta
disposición. Mediante elevaciones o hendiduras adicionales a modo de
picadura en la superficie de la disposición 9 de cojinetes de
deslizamiento rotatoria, esto es, por ejemplo en el casquillo 29 o
la masa 30 de moldeo pueden generarse denominados remolinos Taylor
en el intersticio de deslizamiento y en la cámara de rotación
adyacente del fluido, que contribuyen a la estabilización y a la
libertad de contacto de la disposición de cojinetes de
deslizamiento.
deslizamiento.
Especialmente cuando en la bomba, en caso de un
fallo de funcionamiento, sólo sigue rotando un anillo 23 de fluido y
no se produce un flujo de liquido lubricante nuevo, este fluido
restante se calentará en la disposición de cojinetes de
deslizamiento debido a la fricción hasta que se consiga un
equilibrio de transporte de calor con la carcasa 1 de bomba. Debido
al contacto directo de la disposición 9, 10 de cojinetes de
deslizamiento con la carcasa 1 de bomba existe en este caso la
posibilidad de acción directa, al colocar nervios 32 de enfriamiento
exteriores (figura 6), de una evacuación de calor convectiva
aumentada y de este modo de la reducción de la temperatura
estacionaria del anillo 23 de fluido en caso de un fallo de
funcionamiento más duradero. En la mitad superior de la figura 6 se
representa una disposición de nervios transversal, en la inferior
una disposición de nervios longitudinal. Esta última es
probablemente más razonable en la práctica, ya que de este modo
puede aprovecharse de manera favorable el flujo de aire de
enfriamiento de todos modos existente del electromotor impulsor, que
siempre tiene lugar en la dirección hacia la
bomba.
bomba.
Para evitar una lubricación insuficiente de la
disposición 9, 10 de cojinetes de deslizamiento también en el caso
de un fallo de funcionamiento correspondiente, se propone la
alimentación de liquido lubricante externo (figura 7) y/o una
monitorización mediante sensores (por ejemplo de la temperatura,
vibración, sonido de cuerpos sólidos) de la disposición 9, 10 de
cojinetes de deslizamiento según la figura 8. En este caso la
proximidad de la disposición 9, 10 de cojinetes de deslizamiento
tiene tal efecto respecto a la carcasa 1 de bomba, que este acceso
puede realizarse de manera muy sencilla.
Muchas bombas de acoplamiento magnético
realizadas, que debido al sellado hermético del interior de la bomba
son especialmente adecuadas precisamente para el transporte de
fluidos agresivos, abrasivos y peligrosos, están revestidas en la
zona humedecida de la carcasa 1 de bomba por ejemplo con una capa de
plástico o están compuestas por varias, por regla general dos,
revestimientos de material. Finalmente la capa 35 de material más
interior debe presentar entonces las propiedades deseadas con
respecto al fluido, mientras que las cáscaras exteriores sirven más
bien para la conformación y estabilidad con respecto a la presión
interior de la bomba. La figura 9 reivindica este modo de
construcción también para la presente invención. Puesto que
especialmente los materiales de plástico mencionados (por ejemplo
PTFE o PE) pueden emplearse de manera excelente como material de
cojinete de deslizamiento también en la región de fricción mixta, se
propone una construcción, tal como la muestra la figura 9 en la
mitad inferior. En cambio, si el material de la capa 35 de material
más interior no es adecuado para cojinetes de deslizamiento, debe
recurrirse a la construcción en la mitad superior de la figura
9.
- 1
- Carcasa de bomba
- 2
- Tubuladura de aspiración
- 3
- Tubuladura de presión
- 4
- Rodete de bomba
- 5
- Árbol de rodete
- 6
- Rotor de imán
- 7
- Imán permanente (rotor)
- 8
- Camisa protectora
- 9
- Cojinete de deslizamiento rotatorio
- 9a
- Cojinete de deslizamiento rotatorio, en el lado del rodete
- 9b
- Cojinete de deslizamiento rotatorio, en el lado de accionamiento
- 10
- Cojinete de deslizamiento fijo
- 10a
- Cojinete de deslizamiento fijo, en el lado del rodete
- 10b
- Cojinete de deslizamiento fijo, en el lado de accionamiento
- 11
- Pieza de inserción de cojinete
- 12
- Vaso de separación
- 13
- Impulsor de imán
- 14
- Imán permanente (impulsor)
- 15
- Árbol de accionamiento
- 16a
- Cojinete de rodamiento, en el lado del rodete
- 16a
- Cojinete de rodamiento, en el lado de accionamiento
- 17
- Eje
- 18
- Nervios de flujo
- 19
- Unidad de rodete-rotor de imán
- 20
- Pared en el lado interior de la carcasa de bomba
- 21
- Anillo circundante
- 22
- Cámara de retención de fluido
- 23
- Cantidad rotatoria de fluido restante
- 24
- Zona interior del vaso de separación
- 25
- Extremo de árbol
- 26
- Masa de inercia
- 27
- Parte de gorrón de un acoplamiento de bomba
- 28
- Gorrón del árbol
- 29
- Casquillo
- 30
- Masa de moldeo
- 31
- Hendiduras
- 32
- Nervios de enfriamiento
- 33
- Acceso para liquido lubricante
- 34
- Acceso para sensores
- 35
- Capa de material más interior
- 36
- Medios de sellado
- 38
- Circunferencia exterior del sistema rodete-rotor de imán
- 39
- Gorrón acanalado
- 39a
- Estrechamiento
- 39b
- Estrechamiento.
\vskip1.000000\baselineskip
[1] Folleto de la empresa
WERNERT-PUMPEN GMBH D-45476 Mülheim
an der Ruhr Chemienormpumpe aus Kunststoff mit
Magnetkupplung-Typenreihe NM Edición 687/02
[2] Folleto de la empresa IWAKI Pumpen Iwaki
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[4] Robert Neumaier: Hermetische Pumpen
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3-929682-05-2
Capitulo 3.7.12 Wellenlose
Magnetkupplungs-Kreiselpumpen pág. 356 y
siguientes.
Claims (8)
1. Bomba centrífuga
- -
- con un cerco estático y cerrado del fluido de transporte en el interior de la bomba en forma de una carcasa (1),
- -
- con un acoplamiento (6, 7; 13, 14) rotatorio coaxial de imán permanente sin contacto para la transmisión de un par motor al interior de la carcasa de la bomba
- -
- con un rodete (4) de bomba, que junto con un rotor (6) de imán que soporta imanes (7) permanentes forma una unidad (19) constructiva en forma de vaso montada en cojinete de deslizamiento abierta hacia el lado de accionamiento,
- -
- y en la que las líneas de acción magnéticas de la pieza de accionamiento del acoplamiento (13, 14) rotatorio están dirigidas radialmente hacia fuera y las líneas de acción magnéticas de la pieza del acoplamiento (6, 7) rotatorio unida con el rodete (4) de bomba están dirigidas radialmente hacia dentro,
- -
- en la que entre el rotor (6) de imán y el impulsor (13) de imán está dispuesta una pared (12) de separación, que con su abertura está dirigida al lado de accionamiento de la bomba y que separa el fluido en el interior de la bomba del impulsor (13) de imán, y en la que
- -
- el impulsor (13) de imán está montado en al menos un cojinete unido con la bomba, tal como un cojinete (16) de rodamiento, y en la que
- -
- al menos un cojinete en el lado del rodete, tal como un cojinete (16a) de rodamiento, se encuentra en la zona (24) interior de la carcasa de bomba y
- -
- el montaje del impulsor (13) de imán se realiza sin contacto con la pared de separación,
caracterizada porque el al menos un
cojinete en el lado del rodete se encuentra en la zona interior de
un impulsor (13) de imán hueco por dentro.
2. Bomba centrifuga según la reivindicación 1,
caracterizada porque el anillo interior del cojinete en el
lado del rodete está fijado y el anillo exterior correspondiente
rota con el impulsor (13) de imán montado.
3. Bomba centrifuga según la reivindicación 2,
caracterizada porque está previsto un cojinete en el lado de
accionamiento, tal como un cojinete (16b) de rodamiento, cuyo anillo
interior rota con el árbol (15) de accionamiento montado y estando
fijado el anillo exterior correspondiente.
4. Bomba centrifuga según la reivindicación 1,
caracterizada porque está previsto un gorrón (39) acanalado
hueco de manera continua que se adentra en la carcasa (1) de bomba
desde el lado de accionamiento para alojar el árbol (15) de
accionamiento y que está unido o puede unirse con la carcasa de
bomba.
5. Bomba centrifuga según la reivindicación 4,
caracterizada porque el gorrón (39) acanalado hueco presenta
al menos en una de sus zonas de extremo un estrechamiento (39a;
39b).
6. Bomba centrifuga según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la zona del
extremo (25) en el lado de accionamiento del árbol (15) de
accionamiento está configurada de modo que presenta o puede dotarse
de una masa (26) de inercia.
7. Bomba centrifuga según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la zona del
extremo (25) en el lado de accionamiento del árbol (15) de
accionamiento está configurada de modo que puede unirse
opcionalmente de manera separable con una masa (26) de inercia, una
parte (27) de gorrón de un acoplamiento de bomba y/o un gorrón (28)
del árbol.
8. Bomba centrífuga según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el impulsor (13)
de imán presenta una forma de vaso abierta hacia el lado de
accionamiento.
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