ES2965451T3 - Bomba hidráulica - Google Patents
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Abstract
Una bomba generalmente puede incluir un marco que incluye un depósito. El depósito almacena un fluido hidráulico. La bomba también puede incluir un conjunto de motor soportado por el bastidor y un conjunto de bomba accionado operativamente por el conjunto de motor. El conjunto de bomba está en comunicación fluida con el depósito y configurado para dispensar el fluido hidráulico fuera del bastidor. El conjunto de bomba incluye un primer pistón y un segundo pistón, en donde el primer pistón dispensa fluido hidráulico fuera del bastidor entre una primera presión y una segunda presión mayor que la primera presión, y el segundo pistón dispensa fluido hidráulico fuera del bastidor entre los una primera presión y una tercera presión, siendo la tercera presión mayor que la segunda presión. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Bomba hidráulica
Referencia a una solicitud relacionada
La presente solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente provisional de EE. UU. de presentación anterior, en tramitación con la presente, n.° 62/507.130, presentada el 16 de mayo de 2017.
Campo
La presente divulgación se refiere, en general, a bombas hidráulicas y, en particular, a una bomba de desplazamiento variable para proporcionar una salida de potencia sustancialmente constante.
El documento WO 94/20753 divulga una bomba de dos etapas, que tiene unas bombas coaxiales de etapas primera y segunda con movimiento de vaivén, siendo el pistón de la segunda etapa impulsado en vaivén por el pistón de la primera etapa. El documento GB534847 A divulga una bomba radial, en la que unos cilindros y pistones dispuestos radialmente forman un conjunto que gira con relación a un anillo de pista excéntrica, por lo que los pistones se mueven en vaivén. El documento GB648716 A divulga una bomba hidráulica, que comprende un árbol de impulsión provisto de una parte excéntrica en la que está montado un conjunto anular, teniendo el conjunto anular una pluralidad de rebajes periféricos, acoplándose cada uno a un extremo de una unidad de bomba hidráulica respectiva, que comprende un pistón y un cilindro, de manera que el movimiento giratorio que el árbol rotatorio imparte al conjunto anular hace que los pistones se muevan en vaivén en sus cilindros. El documento US 9476414 B2 divulga un compresor con movimiento de vaivén, que incluye una carcasa, un primer cilindro dispuesto dentro de la carcasa y que incluye una primera válvula, una placa fijada con relación al primer cilindro y que incluye una segunda válvula, un segundo cilindro alineado axialmente con el primer cilindro y desplazable con relación al primer cilindro entre unas posiciones primera y segunda, y un pistón dispuesto dentro del segundo cilindro y que incluye una tercera válvula. El pistón puede moverse en vaivén con relación a los cilindros primero y segundo, definiendo el pistón y la placa una primera cámara de compresión entre los mismos, definiendo el pistón y el primer cilindro una segunda cámara de compresión entre los mismos.
Compendio
En algunos aspectos independientes, se puede proporcionar una bomba hidráulica de potencia constante y desplazamiento variable. En algunas bombas existentes, las características mecánicas o los componentes pueden proporcionar el desplazamiento variable de un conjunto de bomba, para cambiar la carrera de un pistón de bombeo, por ejemplo, al variar el desplazamiento de una leva excéntrica que impulsa el pistón.
Otra bomba existente usa una bomba de una única etapa y un motor de velocidad variable. En tal bomba, una bomba de engranajes precarga la bomba de una única etapa, y la velocidad del motor se varía manualmente para intentar mantener una salida de potencia constante. Sin embargo, no se pueden conseguir diferencias prácticas de caudales para un flujo alto frente a una presión alta con velocidad variable solamente en una única etapa.
Según la presente divulgación, se proporciona una bomba como se define en la reivindicación 1.
En un aspecto independiente, una bomba puede incluir en general un conjunto de bomba de dos etapas accionable para distribuir fluido a presión; y un conjunto de motor sin escobillas accionable para impulsar el conjunto de motor, estando el conjunto de motor controlado para funcionar a una potencia sustancialmente constante, dado que la presión del fluido aumenta en cada etapa del conjunto de bomba.
En otro aspecto independiente, una bomba puede incluir en general un conjunto de bomba accionable para distribuir fluido, incluyendo el conjunto de bomba una carcasa de bomba que soporta un miembro de bomba rotativo; un motor accionable para impulsar el conjunto de bomba, incluyendo el motor un estátor y un rotor soportado para su rotación con relación al estátor; y un árbol conectado directamente a cada rotor para el miembro de bomba y siendo accionable para transmitir potencia desde el rotor al miembro de bomba.
Aún en otro aspecto independiente, una bomba puede incluir en general un conjunto de bomba accionable para distribuir fluido, incluyendo el conjunto de bomba una carcasa de bomba que soporta un mecanismo de bomba; y un motor accionable para impulsar el conjunto de bomba, incluyendo el motor un estátor conectado directamente a la carcasa de bomba, un rotor soportado para su rotación con relación al estátor y un árbol conectado al rotor y accionable para transmitir potencia al conjunto de bomba.
En un aspecto independiente adicional, una bomba puede incluir en general un conjunto de bomba accionable para distribuir fluido, incluyendo el conjunto de bomba una carcasa de bomba que soporta un mecanismo de bomba; y un motor accionable para impulsar el conjunto de bomba, incluyendo el motor un estátor que incluye una pluralidad de estratificaciones encapsuladas en material eléctricamente aislante y conectadas directamente a la carcasa de bomba y a los devanados enrollados sobre las estratificaciones encapsuladas, un rotor que incluye una pluralidad de imanes permanentes, encapsulados en material eléctricamente aislante y soportados para su rotación con relación al estátor, y un árbol conectado al rotor encapsulado y accionable para transmitir potencia al conjunto de bomba.
En otro aspecto independiente, una bomba puede incluir en general un conjunto de bomba accionable para distribuir fluido; un depósito que incluye una carcasa que define un recipiente para almacenar fluido, definiendo la carcasa una pluralidad de canales que pasan a través del recipiente, teniendo cada canal una entrada y una salida; y un ventilador accionable para hacer que un flujo de aire a través de los canales enfríe el fluido en el depósito.
Aún en otro aspecto independiente, una bomba puede incluir en general una carcasa, un conjunto de bomba soportado por la carcasa y accionable para distribuir fluido, un elemento colgante accionable para controlar el conjunto de bomba para distribuir fluido; y conjunto de retención accionable para retener sobre la carcasa de modo selectivamente desmontable el elemento colgante. En algunas construcciones, la carcasa puede incluir un asa, a la que puede agarrarse un usuario para transportar la bomba, definiendo el asa un receptáculo para retener de modo selectivamente desmontable el elemento colgante.
En un aspecto independiente adicional, una bomba puede incluir en general un motor eléctrico conectable a una fuente de energía por un cable, un conjunto de bomba impulsado por el conjunto de motor para distribuir fluido y una carcasa que soporta el conjunto de motor y el conjunto de bomba, incluyendo la carcasa un enrollamiento de cable formado integralmente con una parte de la carcasa. La carcasa puede tener una base y definir una periferia exterior que se extiende en una dirección vertical, estando el enrollamiento de cable dentro de la periferia exterior.
En otro aspecto independiente, se puede proporcionar un método para accionar una bomba. La bomba puede incluir una carcasa, un conjunto de motor soportado por la carcasa y un conjunto de bomba soportado por la carcasa, incluyendo el conjunto de bomba una pluralidad de pistones. El método puede incluir en general accionar el conjunto de motor para impulsar el conjunto de bomba; distribuir fluido a presión con la pluralidad de pistones; después de alcanzar un umbral de presión, descargar menos que toda la pluralidad de pistones; después de la descarga, accionar el conjunto de motor para impulsar el conjunto de bomba; distribuir fluido a presión con los pistones restantes de la pluralidad de pistones hasta alcanzar una presión seleccionada.
En otro aspecto independiente, una bomba puede incluir en general un armazón que incluye un depósito. El depósito almacena un fluido hidráulico. La bomba puede incluir también un conjunto de motor soportado por el armazón y un conjunto de bomba impulsado operativamente por el conjunto de motor. El conjunto de bomba está en comunicación de fluido con el depósito y configurado para distribuir el fluido hidráulico hacia fuera del armazón. El conjunto de bomba incluye un primer pistón y un segundo pistón, en el que el primer pistón distribuye fluido hidráulico hacia fuera del armazón entre una primera presión y una segunda presión, mayor que la primera presión, y el segundo pistón distribuye fluido hidráulico hacia fuera del armazón entre la primera presión y una tercera presión, siendo la tercera presión mayor que la segunda presión.
En otro aspecto independiente, una bomba puede incluir en general un armazón con un primer lado, un segundo lado y un extremo situado entre el primer lado y el segundo lado, en la que el armazón define un compartimento. Un conjunto de motor y un conjunto de bomba están situados dentro del compartimento. La bomba puede incluir también un ventilador radial situado dentro del compartimento y adyacente al extremo del armazón, una entrada situada en uno del primer lado y del segundo lado del armazón y una salida situada en uno del primer lado o del segundo lado del armazón, en la que la salida está separada de la entrada. El ventilador radial está configurado para forzar a que pase aire por encima del conjunto de motor y del conjunto de bomba a fin de reducir la temperatura del conjunto de motor y la temperatura del conjunto de bomba. El ventilador radial extrae aire a través de la entrada y expulsa aire a través de la salida.
En otro aspecto independiente, una bomba puede incluir en general un armazón con un compartimento, un conjunto de motor y un conjunto de bomba situados dentro del compartimento. Un asa está situada adyacente al armazón y un dispositivo de control acoplado de modo desmontable al asa. El dispositivo de control tiene al menos un interruptor y está en comunicación con un controlador soportado por el armazón, en el que accionando el interruptor se envía una señal al controlador. El dispositivo de control incluye un motor, en el que accionando el interruptor se acciona el motor, proporcionando el motor una salida configurada para ser detectada por un usuario.
En otro aspecto independiente, una bomba puede incluir en general un armazón con un depósito y un compartimento interno, donde un conjunto de motor y un conjunto de bomba están situados dentro del compartimento interno. La bomba incluye una cavidad externa, una abertura y una lente de observación. Una superficie del armazón separa el compartimento y la cavidad. La abertura proporciona comunicación de fluido desde el depósito hasta la cavidad. La lente de observación cubre la cavidad y la lente de observación está enrasada con la superficie del armazón. Unas marcas de medición están situadas en una superficie de la lente de observación, en la que las marcas de medición permiten que un usuario determine un nivel de fluido en el depósito.
En otro aspecto independiente, una bomba puede incluir en general un armazón que aloja un depósito y un conjunto de bomba. Una entrada de fluido proporciona comunicación de fluido entre el depósito y el conjunto de bomba. Unos primeros pies están situados en una primera superficie del armazón y unos segundos pies están situados en una segunda superficie del armazón, estando la segunda superficie adyacente a la primera superficie. La entrada de fluido está situada próxima a un borde del armazón, en el que se cruzan la primera superficie y la segunda superficie, en la que la bomba es accionable cuando está soportada por los primeros pies o los segundos pies.
El método puede incluir accionar el conjunto de motor para producir una salida de potencia sustancialmente constante a medida que aumenta la presión. El accionamiento del conjunto de motor puede incluir reducir la velocidad del motor a medida que aumenta la presión. La reducción de la velocidad del motor puede incluir emplear un debilitamiento del campo inductor.
Las características independientes y las ventajas independientes pueden resultar evidentes para los expertos en la técnica al revisar la descripción detallada, los dibujos y las reivindicaciones.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista frontal, en perspectiva, de una bomba.
La figura 2 es una vista frontal, en perspectiva, de la bomba mostrada en la figura 1, con las puertas abiertas.
La figura 3 es una vista, en despiece ordenado parcial, de la bomba de la figura 1, que ilustra una disposición de bloqueo.
La figura 4 es una vista trasera, en perspectiva, de la bomba mostrada en la figura 1, con las puertas retiradas. La figura 5 es una vista trasera, en perspectiva, de la bomba mostrada en la figura 1, con la tapa extrema trasera retirada.
La figura 6 es una vista lateral derecha de la bomba mostrada en la figura 1, con partes del conjunto de carcasa retiradas.
La figura 7 es una vista frontal, en perspectiva, de una parte de la bomba mostrada en la figura 1.
La figura 8 es una vista desde abajo, en perspectiva, de la parte de la bomba mostrada en la figura 1, con la carcasa inferior retirada.
La figura 9 es una vista trasera, en perspectiva, de la bomba mostrada en la figura 1, con el elemento colgante retirado. La figura 10 es una vista frontal, en perspectiva, de una construcción alternativa adicional de una bomba.
La figura 11 es una vista trasera, en perspectiva, de la bomba mostrada en la figura 10, con las puertas retiradas. La figura 12 es una vista trasera, en perspectiva, de la bomba mostrada en la figura 10, con la tapa extrema trasera retirada.
La figura 13 es una vista lateral derecha, en corte transversal, de la bomba mostrada en la figura 10.
La figura 14 es una vista frontal, en perspectiva, de la bomba mostrada en la figura 10, con el elemento colgante retirado.
La figura 15 es una vista desde arriba, en perspectiva, de la parte de la bomba mostrada en la figura 10, con el rotor retirado.
La figura 16 es una vista desde abajo de la parte de la bomba mostrada en la figura 10, con la carcasa inferior retirada. La figura 17 es una vista, en despiece ordenado, de una construcción alternativa de un depósito que incluye un intercambiador de calor integrado.
La figura 18 es una vista, en corte transversal, del depósito mostrado en la figura 17, tomada en general por la línea 18- 18 en la figura 19.
La figura 19 es una vista, en corte transversal, del depósito mostrado en la figura 17, tomada en general por la línea 19- 19 en la figura 18.
La figura 20 es una vista, en corte transversal, del depósito mostrado en la figura 17, tomada en general por la línea 20- 20 en la figura 18.
La figura 21 es otra vista, en corte transversal, del depósito mostrado en la figura 17, similar a la figura 19.
La figura 22 es una vista, en corte transversal, de una construcción alternativa de un depósito que incluye un intercambiador de calor integrado.
La figura 23 es un diagrama esquemático de un circuito de la bomba mostrada en la figura 1.
La figura 24 es un diagrama de flujo que ilustra un método para accionar la bomba mostrada en la figura 1.
La figura 25 es un gráfico de flujo simulado (CIM) frente a presión (psi) para la bomba de la figura 1.
La figura 26 es un gráfico de par simulado (Nm) frente a presión (psi) para la bomba de la figura 1.
La figura 27 es un gráfico de velocidad simulada (rpm) frente a presión (psi) para la bomba de la figura 1.
La figura 28 es un gráfico de potencia simulada (W) frente a presión (psi) para la bomba de la figura 1.
La figura 29 es una vista frontal, en perspectiva, de otra construcción alternativa de una bomba.
La figura 30A es una vista trasera, en perspectiva, de una lente de observación.
La figura 30B es una vista trasera, en perspectiva, de una construcción alternativa de una lente de observación. La figura 31A es una vista, en corte transversal, de la bomba mostrada en la figura 29, tomada en general por la línea 31-31.
La figura 31B es una vista, a escala ampliada, de la bomba mostrada en la figura 31, tomada en general por 31B. La figura 32 es una vista trasera, en perspectiva, de la bomba de la figura 29.
La figura 33 es una vista trasera, en perspectiva, de la bomba de la figura 29, en una segunda orientación.
La figura 34 es una vista, en corte transversal, de la bomba mostrada en la figura 29, tomada en general por la línea 34-34.
La figura 35 es una vista, en corte transversal, de la bomba mostrada en la figura 29, en una segunda orientación, tomada en general por la línea 34-34.
La figura 36 es una vista desde un extremo de la bomba mostrada en la figura 29, con una placa extrema retirada. La figura 37 es una vista, en perspectiva, de la bomba mostrada en la figura 29, con las puertas de la bomba abiertas. La figura 38 es una vista, en despiece ordenado parcial, de la bomba de la figura 29, que ilustra un controlador. La figura 39 es una vista, en corte transversal, del controlador mostrado en la figura 38, tomada en general por la línea 39- 39.
La figura 40 es una vista, en corte transversal, de la bomba mostrada en la figura 29, tomada en general por la línea 40- 40.
La figura 41 es una vista, en corte transversal, de la bomba mostrada en la figura 32, tomada en general por la línea 41- 41.
La figura 42 es una vista, en corte transversal, de la bomba mostrada en la figura 32, tomada en general por la línea 42- 42.
La figura 43 es una vista, en corte transversal, de la bomba mostrada en la figura 32, sin un ventilador y un intercambiador de calor, tomada en general por la línea 42-42.
La figura 44 es una vista, en despiece ordenado, de un conjunto de bomba y un conjunto de motor.
La figura 45 es una vista, en corte transversal, del conjunto de bomba y del conjunto de motor mostrados en la figura 44.
La figura 46 es una vista, en corte transversal, del conjunto de bomba y del conjunto de motor mostrados en la figura 44.
La figura 47 es una vista, en corte transversal, del conjunto de bomba y del conjunto de motor mostrados en la figura 44.
La figura 48 es una vista, en perspectiva, de otra construcción alternativa de una bomba.
La figura 49 es una vista, en perspectiva, de otra construcción alternativa de una bomba.
La figura 50 es una vista, en perspectiva, de otra construcción alternativa de una bomba.
Descripción detallada
Antes de explicar con detalle algunas realizaciones independientes, se ha de entender que la divulgación no está limitada en su aplicación a los detalles de construcción y a la disposición de componentes expuesta en la siguiente descripción o ilustrada en los siguientes dibujos. La divulgación puede tener otras realizaciones independientes y ponerse en práctica o llevarse a cabo de diversos modos. Además, se ha de entender que la fraseología y la terminología que se usan en este documento tienen el fin de describir y no se deben considerar como limitativas.
El uso de “incluyendo” y “comprendiendo”, y sus variaciones, como se usan en este documento, se supone que abarca los elementos enumerados después de ellos, y sus equivalentes, así como elementos adicionales. El uso de “consistiendo en”, y sus variaciones, como se usan en este documento, se supone que abarca solamente los elementos enumerados después de ellos, y sus equivalentes.
Además, la funcionalidad descrita en este documento como realizada por un componente puede ser realizada por múltiples componentes de manera distribuida. Igualmente, la funcionalidad realizada por múltiples componentes puede ser consolidada y realizada por un único componente. De modo similar, un componente descrito como que realiza una funcionalidad particular puede realizar también una funcionalidad adicional no descrita en este documento. Por ejemplo, una estructura o un dispositivo que está “configurado” de un cierto modo está configurado al menos en ese modo, pero puede estar configurado también en modos que no se enumeran.
Además, algunas realizaciones descritas en este documento pueden incluir uno o más procesadores electrónicos configurados para realizar la funcionalidad descrita al ejecutar instrucciones almacenadas en un soporte no transitorio legible por ordenador. De modo similar, las realizaciones descritas en este documento se pueden implementar como instrucciones de almacenamiento en un soporte no transitorio legible por ordenador ejecutables por uno o más procesadores electrónicos para realizar la funcionalidad descrita. Como se usa en la presente solicitud, “soporte no transitorio legible por ordenador” comprende todos los soportes legibles por ordenador, pero no consiste en una señal transitoria de propagación. Por consiguiente, un soporte no transitorio legible por ordenador puede incluir, por ejemplo, un disco duro, un CD-ROM, un dispositivo de almacenamiento óptico, un dispositivo de almacenamiento magnético, una ROM (Memoria de solo lectura), una RAM (Memoria de acceso aleatorio), una memoria de registros, una memoria caché de procesador o cualquier combinación de los mismos.
Muchos de los módulos y estructuras lógicas que se han descrito se pueden implementar con software ejecutado por un microprocesador, o un dispositivo similar, o implementar con hardware usando una variedad de componentes que incluyen, por ejemplo, circuitos integrados de aplicación específica ("ASIC"). Términos como “controlador” y “módulo” pueden incluir o hacer referencia a hardware y/o software. Los términos en mayúscula se adaptan a prácticas comunes y ayudan a poner la descripción en correlación con los ejemplos de codificación, las ecuaciones y/o los dibujos. Sin embargo, ningún significado específico está implícito o debería deducirse simplemente debido al uso de mayúsculas. Así, las reivindicaciones no deben estar limitadas a la terminología o los ejemplos específicos o a cualquier implementación de hardware o software específica o a una combinación de software o hardware.
Las figuras 1-9 ilustran una bomba 10, que se realiza con varios aspectos independientes de la divulgación. La bomba 10 incluye en general (véanse las figuras 1-7) un cuerpo envolvente o conjunto de armazón 14 que soporta (véanse las figuras 5-7) un motor 18 accionable para impulsar un conjunto de bomba 22.
En la construcción ilustrada, el motor 18 incluye un motor síncrono de imanes permanentes (PMSM) sin escobillas, un motor de CA de imanes permanentes (PMAC), un motor eléctricamente conmutado (EC) o un motor de CC sin escobillas (BLDC). El conjunto de bomba 22 ilustrado incluye un conjunto de bomba hidráulica de dos etapas<impulsado por el motor>18<, controlado para proporcionar potencia (sustancialmente) constante y desplazamiento>variable para cada etapa. Durante el funcionamiento, la velocidad del motor se ajusta para mantener la carga/corriente de dicho motor basándose en la potencia pico para un caudal mejorado por todo el intervalo de presión.
El conjunto de armazón 14 incluye (véase la figura 5) un armazón de soporte 26, unas tapas extremas 30 y unas cubiertas/puertas 34 conectadas y que cooperan para definir un compartimento para el conjunto de motor 18 y el conjunto de bomba 22. El armazón de soporte 26 incluye un tabique 42 que define una abertura 46 que recibe una parte del conjunto de bomba 22. Un depósito de fluido 48 está definido en la sección inferior del armazón de soporte 26, debajo del tabique.
En la construcción ilustrada (véanse las figuras 2-4), cada puerta 34 está soportada de modo desplazable (p. ej., pivotable) alrededor de (véanse las figuras 4 y 5) un pivote 50 definido entre la puerta 34 y una parte del armazón de soporte 26. Se prevé un conjunto de bloqueo 275 para retener selectivamente cada puerta 34 en una posición cerrada. En la construcción ilustrada, unas varillas de unión o pasadores 276 son acoplables a través de unas aberturas 54 en la tapa extrema trasera 30 y hacia dentro de una acanaladura 58 en la puerta 34. La tapa extrema delantera 30 puede definir también un rebaje (no mostrado) para recibir el extremo de los pasadores 276.
Como se muestra en la figura 3, los pasadores 276 son acoplables a través de las aberturas 54 en la tapa extrema trasera 30B, y cada pasador 276 insertable en una acanaladura 58 respectiva en una puerta 34 asociada. Para abrir la puerta 34 (figura 2), los pasadores 276 se pueden extraer de la acanaladura 58B. Adicionalmente, los pasadores 278 y los elementos de sujeción 280 se pueden insertar a través de unas aberturas 282 para asegurar la tapa extrema trasera 30B al armazón de soporte 26B.
Para abrir la puerta 34, el pasador 276 se retira del rebaje delantero, si está previsto, y de la acanaladura de puerta 58. En la posición abierta, el pasador puede estar retenido en la abertura 54 (p. ej., mediante una cabeza agrandada en el pasador) o se puede retirar de la abertura 54.
Se prevé un enrollamiento de cable 70 (figura 1) sobre el conjunto de armazón 14 (p. ej., entre cada extremo del asa 38 y la tapa extrema 30 asociada) para el cable eléctrico (no mostrado) de la bomba 10 y/o para un cable (no mostrado) del elemento colgante 66. Unos pies 74 están fijados al armazón de soporte 26 para soportar la bomba 10 en una superficie de trabajo S. En la construcción ilustrada, los pies 74 están formados por material elastómero, tal como caucho sintético (p. ej., poliuretano termoplástico (TPU)), para aumentar el rozamiento con la superficie S, absorber los impactos sobre la bomba 10, etc. Los pies 74 están acoplados al armazón de soporte 26 mediante un ajuste con salto elástico. Unas arandelas están moldeadas sobre los pies 74 y ayudan a transmitir cargas desde el armazón de soporte 26 a los pies 74. El ajuste con salto elástico permite que los pies 74 sean retirados del armazón de soporte 26 sin tener que retirar otros componentes (p. ej., las tapas extremas 30).
Como se ha mencionado anteriormente, el conjunto de motor 18 incluye un motor síncrono de imanes permanentes (PMSM) sin escobillas, un motor de CA de imanes permanentes (PMAC), un motor eléctricamente conmutado (EC) o un motor de CC sin escobillas (BLDC). En la construcción ilustrada, los componentes eléctricos del conjunto de motor 18 están aislados eléctricamente de otros componentes de la bomba 10, por ejemplo, por material eléctricamente aislante, tal como plástico. Ningún componente metálico del conjunto de motor 18 está conectado eléctricamente al controlador. El conjunto de motor 18 “de plástico” no necesita un conector a tierra, no tiene fugas y puede usarse con una salida GFCI (no mostrada).
El conjunto de motor 18 incluye en general (véanse las figuras 5-8) un estátor 78 y un rotor 82 conectados a un árbol de impulsión 86. El estátor 78 incluye (véanse las figuras 8 y 15) unas estratificaciones 90 encapsuladas en material eléctricamente aislante, tal como polipropileno lleno de vidrio u otro plástico, que soportan unos devanados 94. Como se describe en lo que sigue, el estátor 78 está fijado directamente a la carcasa del conjunto de bomba 22. El rotor 82 incluye imanes permanentes (no mostrados) encapsulados en una carcasa 98 formada por material eléctricamente aislante, tal como polipropileno lleno de vidrio u otro plástico. Un estriado 102 está moldeada en la carcasa 98 y se acopla de modo accionador a un extremo del árbol 86.
Como se muestra en las figuras 5-8, el conjunto de bomba 22 está conectado a un circuito hidráulico 106 (figura 23) e incluye un conjunto de carcasa 110 formado por un cuerpo 114 y una carcasa inferior 118. Como se ha mencionado anteriormente, el estátor 78 está fijado directamente al conjunto de carcasa de bomba 110 (p. ej., el cuerpo de bomba 114). El árbol 86 es un árbol común para el conjunto de motor 18 y el conjunto de bomba 22 y está soportado a rotación por el conjunto de carcasa 110. El árbol 86 se extiende a través de una abertura en el estátor 78 y, como se ha mencionado anteriormente, el rotor 82 está conectado directamente al árbol 86.
Un miembro excéntrico 122 está sobre el árbol 86 y, durante la rotación, activa selectivamente uno o más conjuntos de pistón y cilindro (se ilustran tres) para distribuir fluido hidráulico con una presión y un flujo deseados. Cada conjunto de pistón y cilindro incluye un pistón 126 soportado en una cámara o cilindro 130 definido por el conjunto de carcasa 110 (p. ej., por la carcasa inferior 118). Se prevé un muelle de recuperación 134 para cada pistón 126, para devolver el pistón 126 a la posición inicial desde una posición activada.
Como se ha mencionado anteriormente, el conjunto de bomba 22 incluye un conjunto de bomba de dos etapas. En la<primera etapa, el miembro excéntrico 122 impulsa todos los pistones>126<para distribuir fluido a un caudal relativamente>alto (p. ej., aproximadamente 3.277,41 cm3/min (200 in3/min)) y a una presión relativamente baja (desde aproximadamente 206,7 bar (3.000 psi) a aproximadamente 275,6 bar (4.000 psi)). En la segunda etapa, el miembro excéntrico 122 sigue impulsando todos los pistones 126, pero el circuito hidráulico 106 está controlado para descargar (p. ej., vaciar a la atmósfera) varios pistones 126 (p. ej., dos de los tres pistones 126). El pistón o pistones 126 restantes (p. ej., el único pistón 126 restante) distribuyen fluido a un caudal más bajo (p. ej., en el inicio, de aproximadamente 983,22 cm3/min (60 in3/min) a aproximadamente 1.147,09 cm3/min (70 in3/min), disminuyendo a aproximadamente 491,61 cm3/min (30 in3/min) a medida que aumenta la presión) y a una presión más alta (p. ej., de aproximadamente 206,7 bar (3.000 psi) a aproximadamente 275,6 bar (4.000 psi) hasta aproximadamente 689 bar (10.000 psi)). En la construcción ilustrada, el conjunto de bomba 22 usa así los pistones 126 comunes en ambas etapas.
El circuito 106 incluye (véanse las figuras 1 y 23) una entrada 138 y una salida 142 con unos conectores 146, 150. Un conjunto de válvula 154 (véanse las figuras 1 y 6-8) es accionable para controlar el flujo a través del circuito 106. El conjunto de válvula 154 incluye un bloque de válvula 158 con pasos (no mostrados) y un miembro de válvula 162 ajustable. En la construcción ilustrada, el conjunto de válvula 154 (figura 6) se acciona manualmente e incluye un accionador 166 (p. ej., una palanca, un asa, un botón, etc.) para dirigir flujo a través del conjunto de válvula 154. El conjunto de válvula 154 ilustrado es una válvula de 3 posiciones y 4 vías accionable entre una primera posición de “avance”, una segunda posición de “retracción” y una posición neutral. En la construcción ilustrada, un indicador 170 está conectado al circuito 106 y visualiza las condiciones en el circuito 106 (p. ej., la presión).
Como se muestra en las figuras 2-6, un controlador de motor 174, un controlador de aplicación 178 y una placa de potencia están soportados, cada uno, en un empaquetamiento electrónico montado, en la construcción ilustrada, en una puerta pivotante 34 independiente y separada del conjunto de motor 18 y del conjunto de bomba 22. En la realización ilustrada, unas bandejas 420 están montadas en las puertas 34. El controlador de motor 174, el controlador de aplicación 178 y la placa de potencia están encapsulados en las bandejas 420. Se puede prever un ventilador (no mostrado) para hacer que el flujo de aire a través de unas aberturas en el conjunto de armazón 14 (p. ej., a través de las tapas extremas 30) enfríe los componentes de la bomba 10 (p. ej., los controladores 174, 178, la placa de potencia, el conjunto de motor 18, etc.).
Los controladores 174, 178 son accionables para, entre otras cosas, configurar y controlar el funcionamiento de la bomba 10 y/o de sus componentes. Cada controlador 174, 178 incluye una unidad de procesamiento (p. ej., un microprocesador, un microcontrolador u otro dispositivo programable adecuado), unos soportes no transitorios legibles por ordenador y una interfaz de entrada/salida. La unidad de procesamiento, los soportes y la interfaz de entrada/salida están conectados por uno o más buses de control y/o datos. Los soportes legibles por ordenador almacenan instrucciones de programa y datos. La unidad de procesamiento está configurada para recuperar instrucciones de los soportes y ejecutar las instrucciones para realizar los procesos y métodos de control descritos en este documento. El controlador de aplicación 178 puede incluir también una toma de corriente (no mostrada). Los componentes electrónicos (no mostrados) están configurados para ser insertados en la toma de corriente y conectarse eléctricamente con el controlador de aplicación 178. Los componentes eléctricos proporcionan una funcionalidad adicional, como conectividadBluetooth,que puede permitir que un usuario controle la bomba 10 usando un teléfono inteligente u otro dispositivo electrónico. De manera alternativa o adicional, el componente eléctrico puede transmitir de modo inalámbrico datos de diagnóstico al teléfono inteligente de un usuario o a otro dispositivo electrónico.
La interfaz de entrada/salida transmite datos desde el controlador 174, 178 a sistemas, redes y/o dispositivos externos y recibe datos desde sistemas, redes y/o dispositivos externos. La interfaz de entrada/salida almacena datos recibidos desde fuentes externas a los soportes y/o proporciona los datos a la unidad de procesamiento.
En la construcción ilustrada, el controlador de motor 174 funciona para controlar el conjunto de motor 18 a fin de proporcionar un control de potencia sustancialmente constante del conjunto de motor 18. En el método ilustrado, se emplea debilitamiento del campo inductor para conseguir la velocidad y el par deseados del conjunto de motor 18. El controlador 174 es accionable para controlar por consiguiente el conjunto de motor 18. El controlador 174 ilustrado acciona el conjunto de motor 18 en una configuración sin sensores. Sin embargo, en otras construcciones (no mostradas), el controlador 174 y el conjunto de motor 18 incluirían sensores.
El controlador 174 puede estar programado para conseguir velocidades y rendimiento pico objetivo diferentes con algoritmos para curvas de potencia y flujo sustancialmente constantes. Se pueden añadir funciones adicionales, tales como, por ejemplo, el control de presión con un sensor o basándose en la corriente y la velocidad instantáneas del motor, que utilizan el “control inteligente” del controlador 174.
El controlador de aplicación 178 está interconectado con diversos componentes de la bomba 10. El elemento colgante 66 proporciona un dispositivo de control remoto sujetado por el usuario que comunica con el controlador 178 (p. ej., a través de cables o conectores cableados, tales como USB, RS-232, enlaces en serie o en paralelo y cables deEthernet,o usando interfaces inalámbricas, tales como dispositivos compatibles conBluetootho IEEE 801.11) para proporcionar entradas de usuario a fin de controlar el funcionamiento de la bomba 10.
Como se muestra en la figura 9, el asa 38 está construida para proporcionar un almacenamiento (p. ej., un receptáculo 62) para un controlador remoto, tal como un elemento colgante 66. Un conjunto de retención (no mostrado) está previsto entre el asa 38 y el elemento colgante 66. El conjunto de retención puede incluir, por ejemplo, un fiador, un imán, una correa, etc.
En la construcción ilustrada, el elemento colgante 66 incluye un interruptor 182, que proporciona una interfaz sencilla para el usuario. En otras realizaciones, el elemento colgante 66 puede incluir múltiples interruptores 182 (figura 14). Con algunas realizaciones, cuando se aprieta un interruptor 182, el controlador de aplicación 178 envía una señal al controlador de motor 174 para encender y hacer funcionar el conjunto de motor 18 y, por ello, acciona el conjunto de bomba 22 hasta que se libera el interruptor 182.
El controlador 178 recibe información desde y transmite información a los componentes de la bomba 10 y controla en general el funcionamiento de la bomba 10. Por ejemplo, el controlador 178 recibe información relativa al estado/características de los componentes (p. ej., la presión/flujo a través del conjunto de bomba 22, la temperatura de la bomba 10 y sus componentes, la posición de la válvula, etc.).
El controlador de aplicación 178 controla el funcionamiento de la bomba 10 y sus componentes. Como se ha mencionado anteriormente, basándose en la señal desde el interruptor de elemento colgante 182, el controlador de aplicación 178 hace que el controlador de motor 174 accione el conjunto de motor 18. El controlador de aplicación 178 puede controlar también, por ejemplo, el ventilador basándose en las temperaturas detectadas, los indicadores (p. ej., los diodos emisores de luz (LED)), para indicar las condiciones de la bomba, un conjunto de válvula eléctrica, etc.
Las figuras 17-22 ilustran construcciones alternativas de un depósito 186. El depósito 186 contiene fluido hidráulico a distribuir y comunica con el circuito 106 (figura 23). El depósito 186 está formado dentro del armazón de soporte 26, cooperando con unas paredes extremas 188. En la construcción ilustrada, el depósito 186 incluye un intercambiador de calor 190 integrado para enfriar el fluido.
El intercambiador de calor 190 incluye unos canales 194 en el depósito 186. Como se muestra en las figuras 17-21, los canales 194 están proporcionados por miembros de canal 198 recibidos en el depósito 186. Los miembros de canal 198 están soportados en unas ranuras 202 en la pared del depósito 186.
Un ventilador radial 206 está soportado por la tapa extrema 30 y hace que se sople aire de enfriamiento a través de los canales 194 para enfriar el fluido en cada lado de los miembros de canal 198. Como se muestra en la figura 20, la tapa extrema 30 define una cámara 210 y unos pasos 214 para dirigir flujo de aire a los canales 194.
En una construcción alternativa mostrada en la figura 84, los canales 194 pueden estar formados por unos tabiques 218 en el depósito 186. Unos conductos 222 llevan fluido a través de cada canal 194 y lo devuelven a una sección principal de fluido 226 del depósito 186. En esta construcción, el ventilador 206 (figura 17) hace que se sople aire de enfriamiento a través de los canales 194 para enfriar el fluido en cada lado de los tabiques 218 (p. ej., en los conductos 222 o en la sección principal 226). Como se muestra en la figura 20, la tapa extrema 30 define una cámara 210 y unos pasos 214 para dirigir flujo de aire a los canales 194.
La figura 24 ilustra un método para accionar la bomba 10, ejecutado por el controlador 174. En funcionamiento, el usuario selecciona la posición del conjunto de válvula 152 y acopla el conjunto de motor 18 para impulsar el conjunto de bomba 22 (p. ej., accionando el interruptor 190). El conjunto de motor 18 funciona en el inicio a velocidad máxima para una carga mínima (y una presión mínima proporcionada por el conjunto de bomba 22). A medida que aumentan la carga y la presión, el conjunto de motor 18 reduce la velocidad. Cuando la carga y la presión alcanzan un umbral superior para la primera etapa, se controla el circuito 106 para descargar los pistones 126 seleccionados (de nuevo, dos de los tres pistones 126 distribuyen fluido a la atmósfera).
El pistón o pistones 126 restantes (un único pistón 126) se accionan para proporcionar flujo y presión en la segunda etapa. Con los pistones 126 descargados, la velocidad del conjunto de motor 18 aumenta en rampa hasta su máximo. A medida que aumenta la carga y la presión proporcionadas por el pistón 126 restante, disminuye la velocidad del conjunto de motor 18. La bomba 10 se acciona hasta que se consigue la presión deseada (hasta el máximo).
Las figuras 26-29 ilustran un comportamiento simulado (flujo, velocidad, par y potencia frente a presión) de la bomba 10 a 3.000 revoluciones por minuto (rpm). Como se ilustra en la figura 28, la bomba tiene una salida de potencia sustancialmente constante tras alcanzar un límite inferior de su presión de funcionamiento (p. ej., entre 103,35 y 137,8 bar (1.500 y 2.000 psi)).
Como se ha descrito anteriormente, en la construcción ilustrada, el conjunto de bomba 22 es un conjunto de bomba de dos etapas. Se debe entender que, en otras construcciones (no mostradas), este funcionamiento se podría llevar a cabo para cualquier número de etapas, accionándose el conjunto de bomba 22 como un conjunto de bomba multietapa asociado o teniendo el mismo.
En la bomba 10, que el conjunto de motor 18 tenga una velocidad de ajuste para mantener una potencia pico basándose en la presión (carga) puede permitir un caudal mejorado por todo el intervalo de presión. Así, un conjunto de bomba 22/conjunto de motor 18 de tamaño más pequeño puede ser capaz de conseguir el mismo comportamiento o uno aumentado en comparación con unos más grandes.
Las figuras 10-16 ilustran una construcción alternativa de una bomba 10A, similar a la bomba 10. Los elementos comunes tienen el mismo número de referencia “A”.
Como se muestra en la figura 14, el asa 38A está dispuesta para soportar y retener el elemento colgante 66A. El elemento colgante 66A incluye varios interruptores 182A (ilustrados dos) para comunicarse con el controlador 174A.
Como se muestra en la figura 11, la tapa extrema trasera 30A define una abertura 195 de flujo de aire para el ventilador 206. Como se muestra en la figura 10, cada tapa extrema 30A incluye una parte de enrollamiento de cable 70A. Las partes de enrollamiento de cable 70A respectivas reciben los extremos opuestos del asa 38A.
En otras construcciones, la bomba 10, que incluye el conjunto de motor 18 y el conjunto de bomba 22, puede ser similar a la descrita en la Solicitud provisional de patente de EE. UU. n° 62/491.566, presentada el 28 de abril de 2017, cuyo contenido completo se incorpora en esta memoria por referencia. En tales construcciones, la bomba 10 está alimentada con baterías e incluye un grupo electrógeno de CC (uno o más grupos de baterías) de alto voltaje (p. ej., con un voltaje nominal de 60 V o mayor), y el conjunto de bomba 22 puede incluir un conjunto de bomba hidráulica de 3 etapas.
Las figuras 29-47 ilustran una bomba 10B según otra realización. La bomba 10B es similar a la bomba 10. Características similares se identifican con números de referencia similares, más la letra “B”.
Como se muestra en las figuras 29-31B, la bomba 10B incluye una lente de observación o mirilla 230. En la realización ilustrada, la mirilla 230 está formada mediante moldeo por inyección. La mirilla 230 está situada adyacente a la tapa extrema delantera 30B y una superficie exterior 232 de la mirilla 230 puede estar sustancialmente enrasada con una superficie de la tapa extrema delantera 30B.
Como se muestra en la figura 30A, la mirilla 230 está formada como un miembro alargado que incluye una cara exterior 232 y una pared periférica 233 que se extiende alrededor de una cavidad 234. Cuando la mirilla 230 está asegurada a la tapa extrema delantera 30B (figura 31A), la cavidad 234 está encerrada entre la superficie exterior 232, la pared periférica y la tapa extrema delantera 30B. La cavidad 234 tiene una forma similar a la forma de la mirilla 230. En la realización ilustrada, la mirilla 230 incluye dos resaltes 238 que sobresalen de una superficie interior de la cara exterior 232 a través de la cavidad 234. Los resaltes 238 extienden y tienen una superficie extrema sustancialmente coplanaria con un borde 242 de la pared periférica. Cada resalte 238 incluye una abertura 240 que se extiende a través de la superficie extrema.
En algunas realizaciones, la mirilla 230 incluye una válvula de doble retención 400 que está moldeada a presión dentro de la mirilla 230 (figura 30B). La válvula de doble retención 400 define un sistema de respiradero que incluye una válvula de tipo paraguas y una válvula de pico de pato. Tanto la válvula de tipo paraguas como la válvula de pico de pato son válvulas de una vía, y están orientadas en direcciones opuestas (es decir, la válvula de tipo paraguas permite el flujo de fluido en una primera dirección y la válvula de pico de pato permite el flujo de fluido en una segunda dirección, que es opuesta a la primera dirección).
Como se muestra en las figuras 31A y 31B, la bomba 10B tiene un rebaje 246 que recibe la mirilla 230. En la realización ilustrada, el rebaje 246 de la bomba 10B es ligeramente mayor que la mirilla 230 para permitir que dicha mirilla 230 encaje ajustadamente en la cavidad 246. En la realización ilustrada, la cavidad 246 de la bomba 10B tiene dos aberturas de sujeción 248 y dos aberturas de fluido 250. Cada resalte 238 de la mirilla 230 se alinea con una de las aberturas de sujeción 248. Un miembro de sujeción (p. ej., un tornillo roscado - no mostrado) se puede insertar desde el interior del depósito 186B, a través de una de las aberturas de sujeción 248, y hacia dentro de uno de los resaltes 238. El miembro de sujeción asegura el borde 242 contra una placa 249 situada en la base del rebaje 246 para sellar la cavidad 234, asegurando por ello la cara exterior 232 de la mirilla 230 enrasada con una superficie de la bomba 10B.
Las aberturas de fluido 250 permiten que el fluido desde el depósito 186B entre en la cavidad 234 de la mirilla 230 cuando la bomba 10B y la mirilla 230 están acopladas. El fluido hidráulico llena la cavidad 234 proporcionalmente a un nivel de fluido en el depósito 186B. En la realización ilustrada, la superficie exterior 232 de la mirilla 230 es una ventana de observación e incluye unos marcadores de medición 252 (figura 31B), que pueden proporcionar una indicación visual a un usuario con relación a una cantidad (p. ej., un porcentaje) de fluido que está en el depósito 186B. En algunas realizaciones, la placa contra la que se asegura la mirilla 230 puede incluir una superficie reflectora.
La válvula de pico de pato y la válvula de tipo paraguas proporcionan comunicación de fluido entre el depósito 186B y el entorno exterior. Un fluido (p. ej., aire) en el entorno exterior puede fluir a través de la válvula de pico de pato y entrar en el depósito 186B para asegurar que hay suficiente aire dentro de dicho depósito 186B. El aire puede fluir desde el depósito 186B y a través de la válvula de tipo paraguas al entorno exterior para aliviar la presión dentro del depósito 186b .
La figura 32 ilustra unos pies 256 de la bomba 10B, situados en la tapa extrema trasera 30B. En la realización ilustrada, cada pie 256 está situado próximo a una esquina de la tapa extrema trasera 30B.
Como se muestra en la figura 33, la bomba 10B puede estar orientada de modo que la tapa extrema trasera 30B está situada próxima al terreno o a otra superficie de soporte (no mostrada), y los pies 256 se aplican al terreno. Los pies 256 se extienden alejándose de la tapa extrema trasera 30B, de modo que dicha tapa extrema trasera 30B está separada del terreno. Unos componentes eléctricos, como unos acoplamientos de conducto 260 para un conducto eléctrico (p. ej., cables eléctricos) y unos mandos de control 262, se extienden alejándose de la tapa extrema trasera 30B y están orientados con un ángulo agudo (p. ej., un ángulo no paralelo tal como 45 grados) con respecto a una superficie de la tapa extrema trasera 30B. Indicado de otro modo, las características tales como los acoplamientos de conducto 260 y los mandos de control 262 están orientadas con un ángulo agudo con relación a un plano definido por la superficie extrema de los pies 256. Esta orientación en ángulo impide que los acoplamientos 260 y los mandos 262 sean presionados entre la bomba 10B y el terreno mientras los pies 256 soportan la bomba 10B. Los acoplamientos de conducto 260 angulados oblicuamente permiten que el conducto eléctrico 264 se extienda alejándose de la tapa extrema trasera 30B, sin curvarse o doblarse, mientras los pies 256 soportan la bomba 10B.
La situación de una toma de bomba 268 permite que la bomba 10B funcione en una primera o una segunda posición (p. ej., mientras 74B soportan la bomba 10B o mientras los pies 256 soportan la bomba 10B). Como se muestra en las figuras 100 y 101, una abertura 272 de la toma de bomba 268 está situada dentro del depósito 186B y próxima a un borde o unión entre la tapa extrema trasera 30B y un lado inferior 274 del armazón de soporte 26B (figura 32). En otras palabras, la abertura 272 está situada próxima a un extremo inferior del depósito 186B cuando cada conjunto de pies 74B, 256 descansa sobre el terreno. La situación de la abertura 272 facilita que entre fluido en la entrada de bomba 268 desde el depósito 186B con múltiples orientaciones de la bomba 10B. Además, los pies 74B, 256 están formados a partir de un material polímero o de caucho sintético (p. ej., TPU), actuando por ello como aisladores de vibración para reducir el desgaste de la carcasa de bomba.
Como se muestra en las figuras 36 y 37 de la construcción ilustrada, cada puerta 34 está soportada de modo desplazable (p. ej., pivotable) alrededor de un pivote 50 definido entre la puerta 34 y una parte del armazón de soporte 26. Cada puerta 34 incluye un nervio 410 orientado hacia el armazón de soporte 26. En la realización ilustrada, los nervios 410 son nervios colgantes y pueden recibirse dentro de una ranura 414 en el armazón de soporte 26. Los nervios colgantes 410 proporcionan un segundo pivote 414 y permiten que las puertas 34 pivoten a una posición completamente abierta (es decir, una superficie exterior de las puertas 34 son superficies exteriores adyacentes del armazón de soporte 26).
Un asa 38 es una pieza colada conectada entre las tapas extremas 30. El asa 38 cubre la interfaz entre las puertas 34 y puede proteger los componentes de la bomba 10. En la realización ilustrada, el asa 38 bloquea las puertas 34 en una posición cerrada (es decir, las puertas 34 cierran el compartimento para el conjunto de motor 18 y el conjunto de bomba 22). El asa 38 está acoplada a las tapas extremas 30 o las puertas 34 por miembros de sujeción 418 (p. ej., tornillos roscados). Las puertas 34 no pueden abrirse pivotando mientras el asa 38 esté asegurada entre las tapas extremas 30, impidiendo por ello el acceso a los componentes dentro del armazón (p. ej., mientras se acciona la bomba). Un usuario puede desacoplar y retirar los miembros de sujeción 418 y el asa 38 del conjunto de armazón 14 a fin de hacer pivotar las puertas 34.
Como se muestra en las figuras 38 y 39, un elemento colgante 66B está acoplado de modo desmontable a un receptáculo 62B situado sobre el asa 38B. En la realización ilustrada, el elemento colgante 66B incluye un miembro 286 para acoplar el elemento colgante 66B al asa 38B. En algunas realizaciones, el miembro 286 incluye un imán u otro tipo de miembro de acoplamiento. Como se muestra en la figura 39, el elemento colgante 66B incluye el imán 286, que está sustancialmente enrasado con la superficie del elemento colgante, y el receptáculo 62B (figura 38) incluye una superficie metálica. Cuando el elemento colgante 66B se acopla al asa 38B, el imán 286 se acopla a la superficie magnética. Además, el imán 286 se puede usar para acoplar el elemento colgante a una superficie metálica (p. ej., una parte de armazón metálica) cerca de la ubicación de la bomba 10.
Como se muestra en la figura 39, el elemento colgante 66B está formado a partir de una primera parte 294 y una segunda parte 298. En la realización ilustrada, la primera parte 294 y la segunda parte 298 están unidas con salto elástico y crean un sellado resistente a los líquidos. La primera parte 294 incluye unos interruptores o botones 182B. En la realización ilustrada, la primera parte 294 incluye tres botones 182B que están hechos de caucho (o un material sintético similar). Los botones 182B están sobremoldeados en la primera parte 294. Una entrada de usuario (p. ej., apretando uno de los botones 182B) acciona un interruptor de control 302 asociado, enviando una señal a un controlador 170A (figura 10).
El elemento colgante 66B incluye al menos un motor háptico 306. El motor háptico envía una retroalimentación (p. ej., vibraciones) cuando se accionan los interruptores 302. El motor háptico 306 puede ser capaz de enviar más de un tipo de retroalimentación (p. ej., un número diferente de pulsos o unas intensidades diferentes de vibraciones). Un usuario que sujeta el elemento colgante 66B puede sentir la retroalimentación y estar alerta a los cambios en el funcionamiento de la bomba 22B/motor 18B. En algunas realizaciones, el elemento colgante puede incluir un dispositivo emisor de luz (p. ej., un LED) 295 para proporcionar una retroalimentación visual al usuario.
La bomba 10B se puede usar para aplicaciones de alto par (p. ej., accionar una llave dinamométrica - no mostrada). La bomba 10B genera una cantidad sustancial de calor durante la aplicación de alto par, y requiere el enfriamiento para mantener unas condiciones de funcionamiento óptimas. Las figuras 40-42 ilustran un ventilador radial 310 situado próximo a la tapa extrema trasera 30B. En la realización ilustrada, cada una de la tapa extrema delantera 30B y la tapa extrema trasera 30B incluyen unas partes 314 curvadas que sobresalen más allá de las superficies laterales exteriores del armazón de soporte 26B cuando la tapa extrema delantera 30B y la tapa extrema trasera 30B están acopladas al armazón de soporte 26B. En la realización ilustrada, cada una de las tapas extremas 30B incluye una primera parte 314 curvada próxima a un primer lado del armazón de soporte 26B y una segunda parte 314 curvada próxima a un segundo lado del armazón de soporte 26B. En otras realizaciones, cada tapa extrema puede incluir solamente una parte 314 curvada. Como se ilustra en la figura 41, las partes 314 curvadas están separadas del armazón de soporte 26B de modo que existe un espacio 318 entre la parte 314 curvada y el armazón de soporte 26B. Una parte 314 curvada se extiende sobre cada uno de los espacios 318 en el armazón de soporte 26B.
Los espacios 318 proporcionan orificios de entrada y orificios de escape para que aire enfríe el motor 18B. Como se ilustra en la figura 42, los espacios 318 próximos al ventilador radial 310 son salidas. Como se ilustra en la figura 41, el ventilador radial 310 extrae aire 319 (p. ej., las flechas ilustran una trayectoria del flujo de aire) de un entorno exterior, a través de los espacios de entrada 318 próximos a la tapa extrema delantera 30B. El aire 319 se desplaza entonces a través del conjunto de motor 18B y del conjunto de bomba 22B y a través del ventilador 310. El movimiento del aire 319 a través del conjunto de motor 18B y del conjunto de bomba 22B baja la temperatura del motor y la temperatura de la bomba mediante convección forzada. Se transfiere calor desde la superficie del conjunto de motor 18B y desde unas aletas calentadoras 323 de un intercambiador de calor 322 del conjunto de bomba 22B al aire 319, reduciendo por ello la temperatura del conjunto de motor 18B y del conjunto de bomba 22B. El aire 319 pasa a través del compartimento del conjunto de armazón 14B y se expulsa a través de cualquiera de los espacios de salida 318, próximos al ventilador radial 310, y se devuelve al entorno exterior.
La bomba 10B se puede usar también en aplicaciones de par inferior. En las aplicaciones de par inferior, el conjunto de motor 18B, el conjunto de bomba 22B y el fluido dentro del conjunto de bomba 22B no generan la misma cantidad de calor que la bomba 10B en la aplicación de alto par, y no son necesarios el ventilador y el intercambiador de calor (figura 43). Las bombas 10B que están destinadas a usarse para aplicaciones de bajo par pueden seguir incluyendo un ventilador y/o un intercambiador de calor para enfriar la bomba 10B.
Como se muestra en la figura 44, el árbol motor 86B incluye un contrapeso 326 próximo a los estátores 78B. En la realización ilustrada, el contrapeso 326 está estriado para el árbol motor 86B. Situando el contrapeso 326 próximo a los estátores 78B, en lugar de más bajo en el árbol motor 86B (es decir, dentro del conjunto de bomba 22B), se consigue un montaje y un desmontaje más fáciles de la bomba y el motor.
La bomba 10B es una bomba de pistones radiales e incluye seis conjuntos de pistón y cilindro. En la realización ilustrada, los conjuntos de pistón y cilindro están dispuestos en una orientación circular alrededor de un eje de árbol, estando cada pistón orientado para moverse en una dirección radial con relación al eje de árbol 328. Similar a la bomba 10, el conjunto de bomba 22B incluye un conjunto de bomba de dos etapas. En la realización ilustrada, tres de los conjuntos de pistón y cilindro son primeros conjuntos de pistón y cilindro y tres de los conjuntos de pistón y cilindro son segundos conjuntos de pistón y cilindro. Los conjuntos de pistón y cilindro están situados de modo que cada conjunto de pistón y cilindro está situado directamente entre dos segundos conjuntos de pistón y cilindro. En otras palabras, los conjuntos de pistón y cilindro alternan entre primeros pistones 126B y segundos pistones 126B alrededor del eje de árbol.
Los conjuntos de pistón y cilindro del conjunto de bomba 22B descansan en la carcasa inferior 118B. En la realización ilustrada, la carcasa inferior 118B está situada parcialmente dentro del depósito 186B (figura 31A) y está en comunicación de fluido con el depósito 186B. Se extrae fluido hidráulico del depósito 186B, a través de la toma de fluido 268, y se introduce en un compartimento impelente o cazoleta 330 de la carcasa inferior 118B de modo que la cazoleta 330 se llena sustancialmente de fluido hidráulico. Cada conjunto de pistón y cilindro extrae el fluido hidráulico de la cazoleta 330 a través de un orificio independiente. A medida que el fluido hidráulico abandona la cazoleta 330 y entra en los pistones primero y segundo 126b , se introduce fluido hidráulico adicional en la cazoleta 330 desde el depósito 186B.
Una válvula 334 está situada dentro de la toma de fluido. En algunas realizaciones, la válvula 334 es una válvula de retención de tipo paraguas (figura 45) situada adyacente a una abertura en la cazoleta 330. La válvula de retención de tipo paraguas 334 es una válvula de una vía que es desplazable entre una primera posición y una segunda posición y permite que pase fluido desde el depósito 186B y entre en la cazoleta 334, pero impide que fluya fluido en dirección contraria (es decir, desde la cazoleta 334 hasta el depósito 186B). Esto mantiene el fluido hidráulico dentro de la cazoleta 330, incluso cuando la bomba 10B no está funcionando (es decir, después de ser apagada). Cuando se pone en marcha la bomba 10B, ya está presente fluido hidráulico en la cazoleta 330. Esto mantiene la bomba cebada y reduce la probabilidad de un arranque en seco (es decir, cuando los pistones 126B toman aire en vez de fluido hidráulico), lo que ayuda a prolongar la vida útil del conjunto de bomba 22<b>y sus componentes.
En una primera etapa de funcionamiento, el conjunto de bomba 22B impulsa todos los pistones 126B de los conjuntos primero y segundo de pistón y cilindro para distribuir fluido a un caudal relativamente alto (p. ej., aproximadamente 3.605,15 cm3/min (220 in3/min)) y a una presión relativamente baja (desde aproximadamente 206,7 bar (3.000 psi) a aproximadamente 275,6 bar (4.000 psi)). En una segunda etapa de funcionamiento, el conjunto de bomba 22B sigue impulsando todos los pistones 126B, pero el circuito hidráulico 106 (figura 23) está controlado para descargar (p. ej., vaciar al depósito 186B) los tres pistones 126B de los primeros conjuntos de pistón y cilindro. Los tres pistones 126B del segundo conjunto de pistón y cilindro distribuyen entonces fluido a un caudal más bajo (p. ej., en el inicio, de aproximadamente 983,22 cm3/min (60 in3/min) a aproximadamente 1.147,09 cm3/min (70 in3/min), disminuyendo a aproximadamente 573,55 cm3/min (35 in3/min) a medida que aumenta la presión) y a una presión más alta (p. ej., de aproximadamente 206,7 a aproximadamente 275,6 bar (de 3.000 psi a aproximadamente 4.000 psi) hasta aproximadamente 689 bar (10.000 psi)). En la construcción ilustrada, el conjunto de bomba 22B usa así los pistones 126B comunes en ambas etapas.
Como se muestra en la figura 45, cada uno de los conjuntos de pistón y cilindro está en comunicación de fluido con un conducto de paso asociado. En la realización ilustrada, cada uno de los primeros conjuntos de pistón y cilindro 126B está en comunicación de fluido con un primer conducto de paso o a baja presión 346. Cada uno de los segundos conjuntos de pistón y cilindro está en comunicación de fluido con un segundo conducto de paso o a alta presión 350. El primer conducto de paso 346 y el segundo conducto de paso 350 están formados, cada uno, sobre una pieza central 351 de superficie exterior que se extiende alrededor del árbol. En la primera etapa, mientras la bomba 10B funciona a una presión relativamente baja, el conducto de paso a baja presión 346 y el conducto de paso a alta presión 350 están, cada uno, en comunicación de fluido con una salida 352 del conjunto de bomba 22B. En otras palabras, el fluido distribuido mediante los conjuntos primero y segundo de pistón y cilindro fluye a través de la salida 352 del conjunto de bomba 22B en la primera etapa.
En la segunda etapa, solamente los pistones 126B de los segundos conjuntos de pistón y cilindro están en comunicación de fluido con la salida 352 del conjunto de bomba 22B y, por lo tanto, solamente el conducto de paso a alta presión 350 está en comunicación con la salida 352 del conjunto de bomba 22B. Una válvula auxiliar o de carrete 358 está situada entre el conducto de paso a baja presión 346 y la salida 352. En la realización ilustrada, un miembro de carga elástica o muelle 359 carga elásticamente la válvula de carrete 358 hacia una posición extendida, y una superficie extrema de la válvula de carrete 358 está sometida a la presión del fluido en el conducto de paso a alta presión 350. En otra realización, una válvula de solenoide (no mostrada) se puede usar en vez de la válvula de carrete 358. La válvula de solenoide está configurada para estar en comunicación eléctrica con sensores (no mostrados) y está configurada para ser accionada electrónicamente (es decir, abrirse o cerrarse) en respuesta a parámetros medidos por los sensores.
En la primera etapa, la válvula de carrete 358 está en una primera posición y el fluido que abandona los primeros conjuntos de pistón y cilindro puede pasar a través de la válvula de carrete 358, y entrar en la salida 352. A medida que aumenta la presión del fluido, la presión en el conducto de paso a alta presión 350 ejerce una fuerza para que la válvula de carrete 358 supere la fuerza de carga elástica y desplace la válvula de carrete 358 a una posición retraída (p. ej., hacia arriba en dirección al conjunto de motor 18B en la figura 45). La válvula de carrete 358 bloquea entonces el flujo de fluido desde el conducto de paso a baja presión 346, redirigiendo el fluido al devolverlo hacia dentro del depósito 186B. En otras palabras, el fluido distribuido mediante los pistones 126B de los primeros conjuntos de pistón y cilindro vuelve al depósito 186B y no abandona la bomba 10B mientras la bomba funciona en la segunda etapa. En algunas realizaciones (p. ej., las bombas 10B que se usan en aplicaciones de alto par), el fluido puede fluir también a través del intercambiador de calor 322 antes de volver al depósito 186B. El bloqueo del flujo de fluido con la válvula de carrete 358 permite solamente que el fluido a alta presión desde los pistones 126B de los segundos conjuntos de pistón y cilindro abandone la bomba en la segunda etapa de funcionamiento.
La disposición de múltiples segundos pistones 126B (es decir, pistones de los segundos conjuntos de pistón y cilindro) reduce el par y la fluctuación del flujo.
Como se muestra en las figuras 46 y 47, el fluido que abandona la salida 352 puede desviarse hacia dentro de un conducto de paso 362, que está en comunicación con la salida 352 y se extiende en dos direcciones ortogonales con respecto a dicha salida 352. El primer lado del conducto de paso 362 incluye una primera válvula 366 y el segundo lado del conducto de paso 362 incluye una segunda válvula 370. En la realización ilustrada, la primera válvula 366 es una válvula de solenoide de dos posiciones y tres vías normalmente abierta. En otras palabras, la primera válvula 366 tiene una posición abierta que permite que pase fluido a través de la salida de bomba 352 y una posición cerrada que impide que el fluido alcance la salida de bomba 352. En la realización ilustrada, el elemento colgante 66B puede accionar la primera válvula 366 entre las posiciones abierta y cerrada. Otras realizaciones pueden incluir diferentes válvulas 380-382 en lugar de la primera válvula 366. La segunda válvula 370 es una válvula de alivio ajustable, que permite que un usuario controle una presión máxima que puede conseguir la bomba 10B. En la realización ilustrada, la válvula de alivio 370 ajustable se abre al intercambiador de calor 322 de modo que puede pasar fluido a través de dicho intercambiador de calor 322 antes de volver al depósito 186B. En la realización ilustrada, la válvula de alivio 370 ajustable no tiene un asa o un mando.
Mientras la primera válvula 366 está cerrada, el fluido se desplaza desde la salida 352 del conjunto de bomba 22B hasta una salida de bomba 354. Alternativamente, mientras la primera válvula 366 está abierta, hacia el intercambiador de calor 322 y devuelto al depósito 186B. Como se muestra en la figura 46, el intercambiador de calor 322 de la realización ilustrada incluye múltiples tubos dispuestos en un serpentín apilado alrededor de una periferia de la bomba y el motor. Los tubos incluyen unas aletas calentadoras 323 para transferir calor del fluido al aire y el intercambiador de calor 322 transporta el fluido de vuelta al depósito 186B.
Como se muestra en la figura 29, en algunas realizaciones, la bomba 10B incluye un manómetro 338. La bomba 10B puede incluir también una pantalla (no mostrada). La pantalla puede estar situada sobre la tapa extrema delantera 30B e incluir indicadores l Ed . Los indicadores LED pueden estar configurados para indicar las salidas de elementos de diagnóstico/sensores internos para supervisar el funcionamiento de la bomba 10B. La bomba 10B incluye también una válvula accionada por presión 342. La válvula accionada por presión 342 está configurada para que la ajuste un usuario. La válvula accionada por presión se puede hacer girar en una primera dirección o en una segunda dirección para ajustar las tolerancias de la bomba 10B.
Las figuras 48-50 ilustran construcciones alternativas adicionales de una bomba. Las bombas mostradas en las figuras 48-50 son sustancialmente similares a la bomba 10B. Estas bombas incluyen unas válvulas 380 alternativas, que reemplazan la primera válvula 366 (figura 108). Las válvulas 380 (figuras 112 y 114) son válvulas manuales, en oposición a válvulas automáticas, semejantes a la primera válvula 366 en la bomba 10B, aunque las válvulas manuales 380 realizan una tarea sustancialmente similar. En diversas realizaciones, las válvulas 380 pueden ser, pero no están limitadas a una válvula manual de dos posiciones y tres vías, que se puede usar en herramientas y cilindros de simple efecto, o una válvula manual central en tándem de tres posiciones y cuatro vías, que se puede usar en herramientas y cilindros de doble efecto. Cada válvula manual 380 incluye un asa 384. Un usuario puede accionar el asa 384 para cambiar la posición de la válvula 380. Adicionalmente, la bomba puede ser una válvula de tres posiciones y cuatro vías. Aunque no se ilustra, las construcciones alternativas adicionales de una bomba pueden incluir una válvula de dos posiciones y tres vías, con accionamiento auxiliar normalmente cerrado, que se puede usar en herramientas o prensas de plegado. La válvula auxiliar normalmente cerrada se retrae automáticamente cuando se apaga un motor. En una construcción alternativa adicional, una bomba puede no incluir válvulas. En vez de eso, las válvulas pueden estar montadas en la bomba externamente, según sea necesario. La figura 23 ilustra una válvula de dos posiciones y 3 vías, aunque cualquier válvula 366 funcionará en el subconjunto de válvula 154.
Claims (15)
1. Una bomba (10), que comprende:
un armazón (26) que incluye un depósito (48), en la que el depósito (48) almacena un fluido hidráulico;
un conjunto de motor (18) soportado por el armazón (26); y
un conjunto de bomba (22) impulsado operativamente por el conjunto de motor (18), estando el conjunto de bomba (22) en comunicación de fluido con el depósito (48) y configurado para distribuir el fluido hidráulico hacia fuera del armazón (26),
en la que el conjunto de bomba (22) incluye un primer pistón (126B), un segundo pistón (126B), caracterizada por una carcasa (118B) que tiene una entrada (268) en comunicación de fluido con el depósito (48) y una válvula (334) situada en la entrada (268), soportando la carcasa (118b) el primer pistón (126B) y el segundo pistón (126B), estando configurada la válvula (334) para permitir flujo desde el depósito (48) hasta la carcasa (118B) y para impedir flujo desde la carcasa (118B) hasta el depósito (48), extrayendo directamente fluido de la carcasa (118B) cada uno del primer pistón (126B) y del segundo pistón (126B), llenándose la carcasa (118B) sustancialmente de fluido hidráulico del depósito (48) a través de la entrada (268), distribuyendo el primer pistón (126B) fluido hidráulico hacia fuera del armazón (26) entre una primera presión y una segunda presión, mayor que la primera presión, y distribuyendo el segundo pistón (126B) fluido hidráulico hacia fuera del armazón (26) entre la primera presión y una tercera presión, siendo la tercera presión mayor que la segunda presión.
2. La bomba de la reivindicación 1, que incluye una o más de las siguientes características:
(i) en la que un motor sin escobillas impulsa el conjunto de motor;
(ii) en la que el conjunto de motor incluye un estátor y un rotor soportado para su rotación con relación al estátor; (iii) en la que el conjunto de motor incluye
un árbol conectado a un rotor y al conjunto de bomba, transmitiendo el árbol potencia desde el rotor al conjunto de bomba; y
un miembro excéntrico acoplado al árbol próximo al conjunto de bomba, acoplándose el miembro excéntrico selectivamente a uno o más pistones del conjunto de bomba;
(iv) en la que dicha carcasa (118B) es una carcasa inferior (118B) de un conjunto de carcasa (110) del conjunto de bomba (22), en la que dicho conjunto de carcasa (110) incluye además un cuerpo (114); en la que el conjunto de motor (18) incluye:
un estátor (78) fijado al conjunto de carcasa (110);
un rotor (82) soportado para su rotación con relación al estátor (78);
un árbol (86) conectado al rotor (78) y al conjunto de bomba (22), transmitiendo el árbol (86) potencia desde el rotor (78) al conjunto de bomba (22); y
un miembro excéntrico (122) acoplado al árbol (86) próximo al conjunto de bomba (22), acoplándose el miembro excéntrico (122) selectivamente a uno o más pistones (126B) del conjunto de bomba (22);
teniendo el árbol (86) un primer extremo soportado por un primer cojinete en la carcasa inferior (118B), una parte intermedia soportada por un segundo cojinete en el cuerpo (114) y un segundo extremo conectado directamente al rotor (82);
o
(v) en la que el conjunto de motor incluye además un árbol motor que tiene un contrapeso estriado para el árbol motor, estando el contrapeso situado en un extremo superior del árbol motor, opuesto al conjunto de bomba.
3. La bomba de la reivindicación 1, en la que el conjunto de bomba incluye tres primeros pistones y tres segundos pistones situados en una disposición circular, en la que cada uno de los primeros pistones está situado entre dos segundos pistones.
4. La bomba de la reivindicación 1, que comprende además
un ventilador radial configurado para enfriar el motor, estando el ventilador radial situado próximo a un extremo del armazón;
una entrada situada en un primer lado del armazón, estando el primer lado adyacente al extremo del armazón; y
una salida situada en el primer lado o en un segundo lado del armazón, estando el segundo lado opuesto al primer lado y adyacente al extremo del armazón, en la que fluye aire a través de la entrada y del ventilador radial, a través del motor y a través de la salida.
5. La bomba de la reivindicación 1, que comprende además
un asa situada adyacente al armazón, un dispositivo de control acoplado de modo desmontable al asa; y
el dispositivo de control tiene al menos un interruptor, estando el dispositivo de control en comunicación con un controlador soportado por el armazón, en la que accionando el interruptor se envía una señal al controlador.
6. La bomba de la reivindicación 1, que comprende además una lente de observación que cubre una cavidad, estando la lente de observación enrasada con una superficie exterior del armazón y estando la cavidad en comunicación de fluido con el depósito, en la que la lente de observación permite que un usuario determine un nivel de fluido en el depósito.
7. La bomba de la reivindicación 1, que comprende además un controlador accionable para controlar el conjunto de motor a fin de mantener sustancialmente constante la salida de potencia desde la bomba.
8. La bomba de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la que el primer pistón (126B) incluye una primera pluralidad de pistones (126B) y el segundo pistón (126B) incluye una segunda pluralidad de pistones (126B), que comprende además una pieza central (351) situada alrededor del árbol (86), teniendo la pieza central (351) una superficie exterior que define un primer conducto de paso (346), que comunica con cada uno de la primera pluralidad de pistones (126B), y un segundo conducto de paso (350), separado del primer conducto de paso (346) y que comunica con cada uno de la segunda pluralidad de pistones (126B), estando el primer conducto de paso (346) y el segundo conducto de paso (350) en comunicación con una salida de bomba (352).
9. La bomba de la reivindicación 1, que comprende además un dispositivo de control con al menos un interruptor, incluyendo el dispositivo de control un motor, en la que accionando el interruptor se acciona el motor, proporcionando el motor una salida configurada para ser detectada por un usuario.
10. La bomba de la reivindicación 1, que comprende además
unos primeros pies situados adyacentes a la parte inferior del armazón;
unos segundos pies situados adyacentes a un extremo del armazón, en la que el extremo del armazón y la parte inferior del armazón están adyacentes entre sí; y
una entrada de fluido situada dentro del depósito y que proporciona comunicación de fluido entre el depósito y el conjunto de bomba, estando la entrada de fluido situada próxima a un borde del armazón, donde se cruzan el extremo del armazón y la parte inferior del armazón.
11. La bomba de la reivindicación 1, que incluye una o más de las siguientes características:
(i) en la que el armazón incluye además una tapa extrema y una puerta situada adyacente a la tapa extrema, en la que la tapa extrema y la puerta reciben un pasador, reteniendo el pasador selectivamente la puerta contra el armazón; o
(ii) que comprende además un enrollamiento de cable configurado para almacenar un cable, estando formado el enrollamiento de cable sobre un asa, estando el asa adyacente al armazón y extendiéndose entre un primer extremo del armazón y un segundo extremo del armazón, opuesto al primer extremo.
12. La bomba de la reivindicación 1, en la que la bomba funciona en una primera etapa entre las presiones primera y segunda y la bomba funciona en una segunda etapa definida entre las presiones segunda y tercera, controlando un controlador el conjunto de motor para mantener sustancialmente constante la salida de potencia desde la bomba durante el funcionamiento en la primera etapa y la segunda etapa.
13. La bomba de la reivindicación 1, en la que el primer pistón es una primera pluralidad de pistones y el segundo pistón es una segunda pluralidad de pistones, en la que la bomba funciona en una primera etapa distribuyendo fluido hidráulico desde la primera pluralidad de pistones y la segunda pluralidad de pistones, y la bomba funciona en una segunda etapa distribuyendo fluido hidráulico desde solamente la segunda pluralidad de pistones.
14. La bomba de la reivindicación 1 o 2, que comprende además unos primeros pies situados en una primera superficie del armazón y unos segundos pies situados en una segunda superficie del armazón, siendo la segunda superficie sustancialmente ortogonal a la primera superficie, en la que la bomba es accionable cuando está soportada por los primeros pies o los segundos pies.
15. La bomba de la reivindicación 14, que incluye una o más de las siguientes características:
(i) en la que una entrada de fluido proporciona comunicación de fluido entre el depósito y el conjunto de bomba, estando la entrada de fluido situada próxima a la segunda superficie del armazón, en la que la entrada de fluido está situada próxima al punto más bajo del depósito cuando los primeros pies o los segundos pies soportan la bomba; o (ii) en la que la segunda superficie del armazón incluye componentes eléctricos, estando los componentes eléctricos orientados oblicuamente con respecto a la segunda superficie, en la que los segundos pies proporcionan holgura para los componentes eléctricos, cuando los segundos pies soportan la bomba.
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