ES2361503T3 - Motobomba hidráulica y electromagnética con pistón flotante. - Google Patents

Motobomba hidráulica y electromagnética con pistón flotante. Download PDF

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ES2361503T3 ES07723275T ES07723275T ES2361503T3 ES 2361503 T3 ES2361503 T3 ES 2361503T3 ES 07723275 T ES07723275 T ES 07723275T ES 07723275 T ES07723275 T ES 07723275T ES 2361503 T3 ES2361503 T3 ES 2361503T3
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Abstract

Una motobomba (10) de motor del tipo hidráulico y electromagnético con pistón flotante, que comprende: - un cuerpo (12) de recipiente que está delimitado parcialmente, en su parte externa, por una bobina (14); - un conducto (44') de entrada y un conducto (36) de salida opuesto situado en dicho cuerpo (12); - un par de apoyos (46, 46') magnéticos enfrentados con un espacio entre los mismos que se ajusta a una superficie lateral exter na de una parte intermedi a del cuerp o (12) ; ajustándose la bob ina (1 4) sobre el cue rpo (12) de l recipiente de manera que comprende dichos apoyos (46, 46') magnéticos; - un pistón (16) de aplicación que está situado dentro del cuerpo (12) y se desliza en su interior, estando soportado dicho pistón (16) de aplicación por un muelle (20) anterior y un muelle (20') posterior; - una guía (5 2) mag nética situada en la parte i nferior central del c uerpo ( 12) d el recipiente orie ntada haci a el conducto (44') de entrada, Caracterizada porque la guía (52) mag nética presenta una parte ( 52') ahusada superior orientada hacia el pistón (16) de aplicación en condiciones operativas.

Description

La presente invención se refi ere a u na motobomba del tipo hidráulico y electrom agnético con p istón flotante. Más concretamente, la presente invención se refiere a una motobomba del tipo hidráulico y electromagnético con pistón flotante, especialmente adecuada para su uso en el movimiento de fluido, especialmente agua.
Este tipo d e motobomba se aplic a a v arios apar atos tal es como planchas, cafetera s eléctricas, generadores d e vapor, sistemas de riego, así como en la industria del automóvil.
Las bombas de motor del tipo hidráulico yelectromagnético (con pistón flotante) son conocidas de los documentos EP1205663, US4749343, EP 1001167, JP11141458 y EP0288216. Concretamente, el documento P1205663 divulga una motobomba del tipo hidráulico y electromagnético con pistón flotante que tiene las características del preámbulo de la reivindicación 1. La operación de dichas bombas de motor se basa en la presencia de una bobina que coopera con un par desoportes magnéticos; la bobina es alimentada eléctricamente y causa el movimiento axial del pistón flotante o p istón de im pulsión con un m ovimiento alt ernativo. L a bo bina está situ ada fu era de l cuerpo de la motobomba, mientras que los soportes magnéticos están situa dos en un as iento an ular form ado entre la m isma bobina y u n mang uito q ue al oja d icho pistón. Dicho p istón está sop ortado el ásticamente por mue lles helic oidales enfrentados que se comprimen alternativamente durante la flotación con el fin de permitir el paso de fluido desde el conducto de entrada al de aplicación. Válvulas, anillos y frisas de caucho conocidos asociados con el pistón y con el manguito aplicable aseguran el sellado del fluido que se desplaza dentro del cuerpo de la motobomba.
Estas bombas de motor tienen un inconveniente importante que se refiere esencialmente al nivel de presión que se obtiene, considerando que con frecuencia, en usos determinados, es necesario un fluido altamente presurizado. Se sabe q ue se p uede obte ner un increm ento en la presur ización del flu ido increme ntando la inte nsidad del camp o magnético mediante el sobredimensionado de la bobina.
Esto implica un inevitable incremento de las dimensiones de la motobomba y un coste adicional considerable debido al incremento de las espiras de la bobina. Un tamaño mayor del cuerpo de la bomba del motor en s u conjunto no siempre es co mpatible co n l a instal ación de la m otobomba en el a parato o bjetivo o e xige al m enos camb ios estructurales del mismo a parato. Incluso e l incremento del coste es un f actor importante que podría conducir a l a fabricación de productos no competitivos.
Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es eliminar los inconvenientes antes mencionados.
Más concreta mente, un o bjetivo d e la pr esente i nvención es pr oponer una m otobomba d el tip o hidrá ulico y electromagnético como la especific ada en l a reivindicación 1 con pistón flotante, en la que el nivel d e presión del fluido de ap licación pue de i ncrementarse si n sobre dimensionar la bo bina con un co nsiguiente i ncremento de sus dimensiones y costes de producción.
Otro objetivo de la presente invención es proponer una motobomba del tipo antes mencionado que pueda garantizar unos altos niveles de resistencia y fiabilidad oportunamente y facilidad de fabricación.
Notablemente, un objetiv o d e la prese nte inve nción se basa e n la pr opuesta de un a motobom ba con eficaci a magnética mejorada o, dicho de otra manera, en la propuesta de una bomba con mejor rendimiento con el empleo de mínimo material magnético.
imagen1
Por ultimo y no menos importante, la presente invención está pensada para proponer una motobomba en la que se minimiza el ruido de operación.
De acuerdo con la presente invención, estos y otros objetivos (como por ejemplo los mencionados más adelante en esta descripción) se obtienen mediante una motobomba de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas.
La fabricación y las características de operación de la motobomba de la presente invención se entenderán mejor con la sigui ente d escripción en la que se hace referencia a los d ibujos a djuntos q ue r epresentan u na rea lización preferente presentada a modo de ejemplo no limitativo, en los que:
-
La figura 1 es una vista en secció n de la motobomba mejorada de la presente invención en una primera condición operativa (posición superior máxima del pistón);
-
La figura 2 es una vista en sección de lamotobomba de la figura 1 enotra condición operativa (posición inferior mínima y “cero” del pistón); y
-
La figura 3 e s una vista en secció n de la motobom ba de la figura 1 en otra condic ión operativa (posición mínima y “no cero” inferior del pistón).
Con referencia a las figur es antes menc ionadas, la m otobomba de la pr esente invención, indicada en su conj unto con el núm ero 10 en la figur a 2, comprend e: un conduct o 44’ de entr ada; un cond ucto 36 de sali da opu esto; un cuerpo 12 de recipiente que está de limitado p arcialmente, en su parte exter ior, p or una bobina 14 ; un par de soportes 46, 46' magnéticos opuestos que están espaciados entre sí y situados entre el cuerpo 12 y la bobina 14; un pistón 16 de aplicación que está situado en el cuerpo 12, se desliza en su interior y está soportado elásticamente por un muelle 20 helicoidal anterior y por un muelle 20' helicoidal posterior.
En frente de l pistón 1 6, en l a parte or ientada hac ia e l conducto 22 d e aplic ación, est á situad a n ormalmente un a válvula 24 de cierre del pistón 16 de aplicación.
La válv ula 2 4 de cierre coo pera co n un apo yo 28 de soporte y c on una frisa 30 de cauc ho qu e es tensad a elásticamente por otro muelle 32 helicoidal.
El muelle 32 y, parcialmente, la frisa 30 de caucho están alojados dentro de un asiento del conducto 22 de aplicación cuyo diámetro es adecuado para alojar el conjunto formado por la frisa 30 de caucho y por el muelle 32 helicoidal y, generalmente, es mayor que el del conducto u orificio 36 de salida del conducto 22 de aplicación. Un anillo 38 de bloqueo que tiene configuración de brida y que se engancha con una parte concordante (por ejemplo, por medio de un encaje a presión o similar) que está roscado en la p arte exterior del cuerpo 12 del recipiente está puesto sobre dicho conducto 22.
El cuerp o 1 2 del rec ipiente de forma tu bular, compre nde un a parte anterior co n u n diámetro m ayor que está orientada hacia el conducto 36 de salida; una parte intermedia contigua con un diámetro menor que el de la propia parte anterior que delimita la cámara axial deslizante del pistón 16 y una parte 44 terminal cu yo diámetro es menor que el de la parte intermedia que define el conducto 44' de entrada.
Los ap oyos 4 6 y 4 6' magn éticos op uestos, que pue den estar espaci ados entre sí con el us o de un el emento espaciador si es necesario, están instalados en la superficie lateral externa de la parte intermedia del cuerpo 12; a su vez, la bobina 14 está instalada en el cuerpo 12 de manera que puede comprender los apoyos 46,46'.
imagen2
La bobina 14 está estabilizada con medios que están hechos, por ejemplo, de un anillo elástico conformado que concuerda con una cara de la bobina y con un reborde situado en el cuerpo 12 entre la parte anterior y la parte intermedia con un diámetro menor que concuerda con la cara opuesta.
Dentro del c uerpo 12 d el re cipiente, en la parte ce ntral i nferior orientada h acia el co nducto 44' d e entrad a, est á situada venta josamente un a guía 52 magnética pr eferiblemente h echa de acero c on un baj o cont enido resi dual magnético.
Ventajosamente, la g uía 5 2 magnética presenta u na parte 52 ’ a husada super ior or ientada h acia el pistón 16 de aplicación en condiciones o perativas; al mismo tiempo, e l pistón 16 d e aplicac ión pre senta un a part e 16’ inter ior inferior ahusada.
En una r ealización esp ecialmente efici ente de la presente inve nción, la parte 1 6’ i nterior i nferior está formada inversamente a dicha parte 52’ ah usada super ior, esto es evidente en la figura 2 en la que se mue stra que las inclinaciones de las dos partes ahusadas orientadas una hacia la otra son iguales.
La su perficie l ateral externa de d icha guía 52 tie ne diámetros diferenciados y defi ne un área poster ior orientada hacia el cond ucto 44' con un diám etro q ue es igu al o ligeramente menor qu e el diám etro inte rno de la part e intermedia del cuerp o 12 y un ár ea a nterior conti gua orientada h acia el orific io o c onducto 36 d e salida co n u n diámetro inferior.
Con referencia a las figures adjuntas, el ár ea posterior y el área anterior de la guía 5 2, con diám etros diferentes, forman un reborde concordante para el muelle 20’ posterior, y el extremo inferior de la guía 5 2 concuerda con el cuerpo 12 e n la parte interm edia próxima al estrechamiento de la parte 44 terminal que define el co nducto 44' de entrada.
El retorno deslizante axial del pistón 16 se obtiene por medio tal como el par de muelles 20 y 20' helicoidales antes descritos que cooperan con el pistón.
La alimentación de la bobina 14 se obtiene, por ejemplo, mediante un par de conexiones eléctricas del tipo rápido.
La motobom ba objetiv o de la prese nte in vención es alta mente efici ente gracias a la presenc ia d e la guía 5 2 magnética: más detalladamente, la guía 52, que está alineada con el eje de deslizamiento del pistón 16 con uno de sus extremossituado próximo al pistón(y, por lotanto, a una distanciainferior entre este y uno de los dos apoyos 46, 46’), de manera que puede situarse dinámicamente enla posición alcanzada por el pistón 16 durante la carga del muelle 20' posterior (generalmente próxima a la parte 44 terminal del cuerpo 12).
La interacción entre la guía 52 y los dos apoyos 46, 46' crea un campo magnético cuya intensidad es mayor que el de los dos apoyos 46, 46' solamente y, por lo tanto, incrementa la fuerza de atracción magnética ejercida sobre el pistón 16 y la ejercida sobre el fluido que sale por el conducto 22 de aplicación.
Con el uso de la guía 52, en el caso d emantenerse el nivel de eficiencia que se crearía con solamente los dos apoyos 46, 46 ', es evidente mente pos ible reducir el n úmero de esp iras de la bo bina 14 y producir un ah orro considerable.
imagen3
A los fines de la presente invenc ión, la g uía 52 magné tica está preferiblemente hecha d e ac ero c on u n b ajo contenido residual magnético.
De acuerdo con otra caracter ística ventajosa de l a presente invención, la motobomba puede comprender también medios espaci adores que ac túan oper ativamente entre el pistón 16 de aplic ación y la guía 52 magnética, pa ra mantener una distancia mínima no cero entre el pistón 16 y la guía 52 durante el movimiento oscilatorio del propio pistón 16.
Dicho de otra manera, la presencia y la f unción d e los citados me dios espaci adores están diri gidas a evitar e l contacto mutuo del pistó n 16 y de l a guía 52 durant e la oscilación a a lta frecuencia del pist ón 16: evitan do dicho contacto repetido, se logra una supresión de ruido significativa durante la operación de la motobomba.
Desde un punto de vista estructural, los medios espaciadores pueden realizarse de muchas maneras, siempre que cumplan la tar ea técnic a ant es descrita: po r ejempl o, lo s medi os espac iadores pue den compren der e l muell e 20' posterior (cu ya consta nte elástic a se p uede el egir adecuadamente) y/o med ios para a plicar una pr ecarga predeterminada al propio muelle 20' posterior. Desde un punto de vista geométrico, la distancia entre el pistón 16 y la guía 52 se puede medir en puntos coaxiales respectivamente sobre la superficie inclinada/ahusada, o se puede medir entre dos puntos coaxiales situados en la parte central de las superficies enfrentadas del pistón 16 y de la guía
52.
De hecho, con referencia a las figuras 2 y 3, se puede observar que aún cuando las partes 16' y 52' ahusadas estén en contacto entre sí, las “partes centrales "del pistón y de la guía se mantienen a una distancia “no cero”.
De acuerdo con la presente invención, los medios espaciadores pueden situarse en operación independientemente de la forma del pistón 16 y/o de la guía 52; más concretamente, los medios espaciadores antes descritos pueden estar pres entes en un a moto bomba aú n cu ando la parte 16’ i nterior inf erior y/o l a par te 52’ a husada sup erior no estén presentes.
La invención logra ventajas significativas.
En primer lugar, gracias a la presencia de las partes ahusadas, el acoplamiento magnético del pistón 16 y de la guía se mejora incluso más y, por lo tanto, se obtiene fácilmente un mayor nivel de rendimiento.
Al mismo tiempo, la peculiar geometría de las partes ahusadas antes citadas permite una mejor interconexión de las partes móv iles de l a b omba (con res pecto a las partes “f ijas”) y, co n lo que, se r educe la fati ga m ecánica y e l desgaste.
Además, la interconexión mutua de las partes ahusadas produce una reducción significativa del “efecto ram” siempre que el pistón se acerca a la guía, lo que armoniza la presión de aplicación y el flujo.
La motob omba fabrica da de acuerd o con la descri pción anterior no im plica im pedimentos ni coste s adicio nales debidos al incremento del tamaño de la bobina y de las correspondientes bobinas de cableado, mientras que la guía 52 magnética puede obtenerse e instalarse fácilmente a un bajo coste.
Por último e igualmente importante, obsérvese que la cooperación entre los medios espaciadores y la peculiar forma de la guía ma gnética y del pistón d e ap licación red uce en gra n med ida l a ge neración d e rui do, graci as a la inexistencia de contactos repetidos entre estas dos piezas del dispositivo.
imagen4

Claims (9)

  1. REIVINDICACIONES
    1.- Una motobomba (10) de motor del tipo hidráulico y electromagnético con pistón flotante, que comprende:
    -
    un cuerpo (12) de recipiente que está delimitado parcialmente, en su parte externa, por una bobina (14);
    -
    un conducto (44') de entrada y un conducto (36) de salida opuesto situado en dicho cuerpo (12);
    -
    un par de apoyos (46, 46’) magnéticos enfrentados con un espacio entre los mismos que se ajusta a una superficie lateral exter na de una parte intermedi a del cuerp o (12) ; ajustándose la bob ina (1 4) sobre el cue rpo (12) de l recipiente de manera que comprende dichos apoyos (46, 46') magnéticos;
    -
    un pistón (16) de aplicación que está situado dentro del cuerpo (12) y se desliza en su interior, estando soportado dicho pistón (16) de aplicación por un muelle (20) anterior y un muelle (20') posterior;
    -una guía (5 2) mag nética situada en la parte i nferior central del c uerpo ( 12) d el recipiente orie ntada haci a el conducto (44') de entrada,
    Caracterizada porque la guía (52) mag nética presenta una parte (52') ahusada superior orientada hacia el pistón
    (16) de aplicación en condiciones operativas.
  2. 2.- La moto bomba de acuerdo con la r eivindicación 1, caracterizada porque el pistón (16) de aplicación presenta una parte (16') interior inferior ahusada, teniendo dicha parte (16') interior inferior forma inversa a la de dicha parte (52') ahusada superior.
  3. 3.- La motobomba de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque un extremo inferior de la guía
    (52)
    magnética concuerda con el cuerpo (12) del recipiente en la parte intermedia próxima a una parte (44) terminal que define el conducto (44' ) de entra da, interactuando d icha g uía (5 2) magnétic a co n el p ar de apoyos (46, 4 6') magnéticos para incrementar el campo magnético y, por lo tanto, la fuerza de atracció n magnética sobre el pistó n
    (16)
    de aplicación.
  4. 4.-La motob omba d e acu erdo co n cua lquiera d e las re ivindicaciones precedentes, caracterizada porque dicho muelle (20) anterior y/o dicho muelle (20') posterior son de forma helicoidal.
  5. 5.- La motobomba de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque dicho cuerpo (12) comprende:
    - una parte anterior con un diámetro mayor orientada hacia el conducto (36) de salida;
    -una parte in termedia conti gua co n un di ámetro men or que el de l a parte anteri or que del imita una cám ara deslizante del pistón (16); y
    -
    un aparte (44) terminal cuyo diámetro es menor que elde la parte intermedia contigua en el que dicha parte (44) terminal define el conducto (44') de entrada.
    -
    un área posterior orientada hacia el conducto (44') de entrada cuyo diámetro es igual o ligeramente menor que el
    diámetro interno de la parte intermedia del cuerpo (12) del recipiente; y
    -
    un área anterior contigua orientada hacia el conducto (36) de salida, cuyo diámetro es menor,
  6. 6.- La motobomba de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque una superficie lateral externa de la guía (52) magnética comprende:
    imagen1
    dicha área p osterior y d icha área p osterior orient adas hacia el con ducto (36) de salida defi nen un rebor de concordante con el muelle (20') posterior,
    5 7.- La motob omba de acuerdo co n un a cu alquiera de las reivin dicaciones prece dentes, caracterizada porque el extreme inferi or de la guía (52) magn ética concu erda c on el cuer po (12) del rec ipiente en la part e intermed ia contigua al estrechamiento de la parte (44) terminal que define el conducto (44') de entrada, siendo la distancia entre un extremo opuesto de dicha guía (5 2) y el pistón (1 6) menor que la distancia entre esta y uno u otro de l os dos apoyos (4 6, 4 6') magn éticos en l a p osición qu e es alcanzada p or el pistón (1 6) d urante un a eta pa de car ga del
    10 muelle (20') posterior.
  7. 8.- La motobomba de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque dicha guía (52) magnética está fabricada de acero con un bajo contenido residual magnético.
  8. 9.- La motobomba de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque dicha motobomba comprende medios espaciadores que actúan operativamente entre el pistón (16) de aplicación y la guía
    15 (52) magnética para mantener una distancia mínima no cero entre el pistón (16) y la guía (52) durante el movimiento oscilatorio del pistón (16).
  9. 10.- La motobomba de acuerdo con la reivindicación 9, en la que dichos medios espaciadores comprenden el muelle (20') posterior y/o medios para impartir una precarga predeterminada a dicho muelle (20') posterior.
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