Bomba de paletas rotativas

Una bomba de paletas rotativas es un tipo de bomba de desplazamiento positivo que consta de paletas montadas en un rotor que gira dentro de una cavidad. En algunos casos, estas paletas pueden tener longitud variable y/o estar tensadas para mantener el contacto con las paredes mientras la bomba gira.

Este tipo de bomba se considera menos adecuada que otras bombas de vacío para fluidos de alta viscosidad y alta presión , y su funcionamiento es complejo . Pueden funcionar en seco durante cortos periodos y se consideran adecuadas para fluidos de baja viscosidad .

La bomba de paletas más simple tiene un rotor circular que gira dentro de una cavidad circular más grande. Los centros de estos dos círculos están desfasados, lo que provoca excentricidad. Las paletas están montadas en ranuras cortadas en el rotor. Dentro de estas ranuras, las paletas tienen un rango de movimiento limitado para que puedan mantener el contacto con la pared de la cavidad mientras el rotor gira. Este contacto se puede mantener mediante resortes , gravedad o fuerza centrífuga . Puede haber una pequeña cantidad de aceite dentro del mecanismo para ayudar a crear un mejor sellado entre las puntas de las paletas y la pared de la cavidad. El contacto entre las paletas y la pared de la cavidad divide esta última en "cámaras de paletas" que realizan el trabajo de bombeo. En el lado de succión de la bomba, el volumen de las cámaras de paletas aumenta y, por lo tanto, se llenan con el fluido impulsado por la presión de vacío de entrada, que es la presión del sistema que se está bombeando, a veces simplemente la presión atmosférica. En la salida de la bomba, las cámaras de las paletas disminuyen de volumen, comprimiendo el fluido y expulsándolo por la salida. La acción de las paletas impulsa el mismo volumen de fluido con cada rotación.

Las bombas de vacío de paletas rotativas multietapa, que fuerzan el fluido a través de una serie de dos o más mecanismos de bomba de paletas rotativas para aumentar la presión, pueden alcanzar presiones de vacío tan bajas como 10⁻⁶ ^bar ( 0,1 Pa ).

Las bombas de paletas se utilizan comúnmente como bombas hidráulicas de alta presión y en automóviles, incluyendo sistemas de sobrealimentación , dirección asistida , aire acondicionado y transmisiones automáticas . Las bombas para presiones medias se emplean en aplicaciones como carbonatadores para dispensadores de refrescos y máquinas de café espresso . Además, las bombas de paletas pueden utilizarse en aplicaciones de gas a baja presión, como la inyección de aire secundario para el control de emisiones de escape de automóviles o en sistemas de deposición química de vapor a baja presión .

Las bombas de paletas rotativas también son un tipo común de bomba de vacío , con bombas de dos etapas capaces de alcanzar presiones muy inferiores a 10⁻⁶ ^bar . Se encuentran en aplicaciones como la asistencia de frenado en camiones grandes y automóviles diésel (cuyos motores no generan vacío de admisión) mediante un servofreno , en la mayoría de las aeronaves ligeras para accionar instrumentos de vuelo giroscópicos , en la evacuación de líneas de refrigerante durante la instalación de aires acondicionados , en liofilizadores de laboratorio y en experimentos de vacío en física . En la bomba de paletas, el gas bombeado y el aceite se mezclan dentro de la bomba, por lo que deben separarse externamente. Por lo tanto, la entrada y la salida tienen una cámara grande, posiblemente con remolino, donde caen las gotas de aceite del gas. A veces, la entrada tiene rejillas refrigeradas por el aire ambiente (la bomba suele estar 40 K más caliente) para condensar el aceite de bombeo craqueado y el agua, y permitir que vuelvan a caer en la entrada. Cuando estas bombas se utilizan en sistemas de alto vacío (donde el flujo de gas hacia la bomba es muy bajo), una preocupación importante es la contaminación de todo el sistema por el reflujo de aceite molecular.

Como muchos mecanismos simples, no está claro cuándo se inventó la bomba de paletas rotativas. El libro de Agostino Ramelli de 1588 , Le diverse et artificiose machine del capitano Agostino Ramelli ("Las diversas e ingeniosas máquinas del capitán Agostino Ramelli"), contiene una descripción y un grabado de una bomba de paletas rotativas ^{[ 1 ]} junto con otros tipos de bombas rotativas, lo que sugiere que el diseño era conocido en ese momento. En tiempos más recientes, las bombas de paletas también aparecen en los registros de patentes del siglo XIX. En 1858, se le concedió una patente estadounidense a un tal W. Pierce por "una mejora nueva y útil en bombas rotativas", que reconocía como estado de la técnica anterior las paletas deslizantes "utilizadas en conexión con una superficie interior excéntrica". ^{[ 2 ]} En 1874, se le concedió una patente canadiense a Charles C. Barnes de Sackville, Nuevo Brunswick . ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} Desde entonces ha habido varias mejoras, incluida una bomba de paletas variables para gases (1909). ^{[ 6 ]}

Una de las principales ventajas de la bomba de paletas es que su diseño se presta fácilmente a convertirse en una bomba de desplazamiento variable, en lugar de una bomba de desplazamiento fijo como las de engranajes rectos o las de tipo gerotor . La distancia entre el eje central del rotor y el anillo excéntrico se utiliza para determinar el desplazamiento de la bomba. Al permitir que el anillo excéntrico pivote o se desplace con respecto al rotor, se puede variar el desplazamiento. Incluso es posible que una bomba de paletas bombee en sentido inverso si el anillo excéntrico se mueve lo suficiente. Sin embargo, el rendimiento no se puede optimizar para bombear en ambas direcciones. Esto puede dar lugar a una bomba de aceite de control hidráulico muy interesante.

Una bomba de paletas de desplazamiento variable se utiliza como dispositivo de ahorro de energía y se ha utilizado en muchas aplicaciones, incluidas las transmisiones automotrices, durante más de 30 años. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

• Componentes externos (cabezal, carcasa): hierro fundido, hierro dúctil, acero, latón, plástico y acero inoxidable.
• Paleta, varillas de empuje – grafito de carbono, PEEK
• Placas terminales – grafito de carbono
• Sellos de eje: sellos mecánicos de componentes, sellos mecánicos de cartucho estándar de la industria y bombas de accionamiento magnético.
• Embalaje: disponible en algunos proveedores, pero no suele recomendarse para líquidos poco viscosos.

• Compresor de rotor guiado
• sobrealimentador Powerplus
• Diagrama de bomba rotativa de paletas en seco

• Compresor desplazador articulado de H. Eugene Bassett
• Animación de bomba de paletas