ES2899108T3 - Válvula de retención para una bomba sumergible y bomba sumergible relacionada - Google Patents

Abstract

Una válvula de retención (1) para una bomba sumergible (100) que comprende: - un cuerpo de válvula (2) dispuesto para ser asociado con una bomba sumergible (100) en configuración operativa; - una cámara (10) dentro de dicho cuerpo de válvula (2) dotada con una entrada (3) dispuesta para ser asociada con una abertura de entrega (101) de dicha bomba sumergible (100) en dicha configuración operativa y una salida (4) de fluido; - un obturador (5) situado dentro de dicha cámara (10) para interrumpir selectivamente el flujo de fluido entre dicha entrada (3) y dicha salida (4), dependiendo de la diferencia entre la presión aguas arriba y la presión aguas abajo de dicho obturador (5); - un conducto de medición (8) dotado con un puerto de acceso (8a) que se abre dentro de dicha cámara (10); dicho conducto de medición (8) que se puede conectar en configuración operativa a un sensor de presión (50) situado internamente de dicha bomba sumergible (100), en donde dicho obturador (5) es deslizable a lo largo de un vástago de guía (7) del cuerpo de válvula (2); dicho conducto de medición (8) que se extiende a lo largo de dicho vástago de guía (7).

Description

DESCRIPCIÓN

Válvula de retención para una bomba sumergible y bomba sumergible relacionada

Campo técnico

La presente invención se refiere a una válvula de retención para la entrega de una bomba sumergible.

La presente invención también se refiere a una bomba sumergible que comprende dicha válvula de retención.

Antecedentes de la técnica

Las válvulas de retención son del tipo de válvulas que permiten el paso de fluido en una dirección solamente.

Tales válvulas consisten generalmente en un cuerpo de válvula que encierra una cámara para el paso del fluido entre una entrada y una salida. Dentro de la cámara está presente un obturador, dicho obturador que es móvil entre una posición de válvula cerrada en donde se impide el flujo a través de dicha entrada y una posición de válvula abierta en donde se permite el flujo.

Las válvulas de retención se usan en la entrega de bombas sumergibles.

Las bombas sumergibles son bombas hidráulicas dispuestas para ser sumergidas en el fluido a ser bombeado. En particular, tales bombas se usan en varias aplicaciones, por ejemplo, para extraer agua de un pozo o para vaciar una piscina o elevar aguas residuales.

Una válvula de retención se monta generalmente en la abertura de entrega de la bomba sumergible donde se conecta la tubería de entrega que transporta el fluido entregado por la bomba a la superficie.

La válvula permite el flujo de entrega evitando el flujo de retorno cuando la bomba está apagada. Esto evita el vaciado de la tubería de entrega por encima de la bomba.

Un sensor de presión para la medición de la presión de entrega de la bomba se monta generalmente aguas abajo de la válvula de retención.

El sensor de presión se conecta a la electrónica de la bomba mediante un arnés externo a la bomba en sí misma. Si bien son ventajosas en muchos aspectos las válvulas de retención y las bombas sumergibles que usan tales válvulas tienen varios inconvenientes vinculados en particular con el tamaño de todo el sistema.

La presencia de un sensor de presión conectado externamente a la bomba sumergible contribuye a complicar el montaje con riesgo de mal funcionamiento de la bomba debido a la inexperiencia del instalador. Además, la presencia de los cables de conexión de sensor a la electrónica de bomba contribuye a aumentar aún más la complejidad del sistema de bombeo.

Sin embargo, el sensor y los cables antes mencionados ayudan a definir el tamaño total de todo el sistema de bombeo.

El problema técnico subyacente a la presente invención es el de concebir una válvula de retención y una bomba sumergible que comprenda tal válvula y un sensor de presión tal como para permitir superar los inconvenientes previstos por la técnica anterior.

Un objeto particular de la presente invención es concebir una válvula de retención y una bomba sumergible que permita minimizar el tamaño total al tiempo que se garantiza una medición continua de la presión de entrega incluso cuando la bomba está apagada.

Otro objeto de la presente invención es simplificar la construcción de la bomba sumergible.

Compendio de la invención

La idea de solución subyacente a la presente invención es llevar el sensor de presión dentro de la bomba para medir la presión de entrega, reconfigurando de este modo la válvula para su conexión con este sensor.

Sobre la base de esta idea de solución, el problema técnico se resuelve mediante una válvula de retención para una bomba sumergible que comprende:

- un cuerpo de válvula dispuesto para ser asociado con una bomba sumergible en configuración operativa;

- una cámara dentro del cuerpo de válvula dotada con una entrada dispuesta para ser asociada con una abertura de entrega de la bomba sumergible en la configuración operativa y una salida de fluido;

- un obturador situado dentro de la cámara para interrumpir selectivamente el flujo de fluido entre la entrada y dicha salida, dependiendo de la diferencia entre la presión aguas arriba y la presión aguas abajo del obturador. La válvula de retención comprende un conducto de medición dotado con un puerto de acceso que se abre dentro de la cámara; el conducto de medición que es conectable en configuración operativa a un sensor de presión situado internamente de la bomba sumergible.

En otras palabras, el conducto de medición está dispuesto para poner la cámara de válvula y el interior de la bomba en comunicación fluida, o con un sensor de presión situado internamente de la bomba. De esta forma, es posible obtener una medición de la presión de entrega de la bomba evitando el uso de un sensor de presión externo y de cables externos para conectar el sensor de presión a la electrónica de control dentro de la bomba.

El obturador de dicha válvula de retención es de un tipo deslizable a lo largo de un vástago de guía del cuerpo de válvula y el conducto de medición se puede extender a lo largo del vástago de guía.

El puerto de acceso de conducto se abre al final del vástago de guía, o en una posición de la cámara que también está aguas abajo del obturador. El sensor estará, de este modo, en comunicación fluida con el conducto de entrega tanto con válvula de cierre como con válvula de apertura permitiendo la medición de presión en ambos casos.

El cuerpo de válvula comprende preferiblemente una proyección de conexión que se proyecta hacia el exterior de la cámara y el conducto de medición se puede extender linealmente a lo largo de un eje longitudinal que pasa por el eje de guía y la proyección de conexión en secuencia.

La proyección de conexión se proporciona ventajosamente para conectar el conducto de medición al sensor de presión que se sitúa internamente de la bomba.

Además, la proyección de conexión comprende preferiblemente un extremo de conexión que se puede fijar integralmente dentro de la bomba. En particular, tal extremo de conexión se puede roscar para ser enroscado en un asiento correspondiente obtenido dentro de la bomba. El conducto de medición se puede abrir ventajosamente en el extremo de conexión para permitir que el conducto de medición y el sensor conectado a la conexión saliente estén en comunicación fluida.

Además, la válvula de retención está dotada preferiblemente con medios para contrarrestar elásticos que actúan sobre el obturador para mantenerlo en una posición que interrumpe el flujo de fluido entre la entrada y la salida. Los medios para contrarrestar elásticos pueden ser en particular un resorte.

El vástago de guía puede proporcionar ventajosamente, al menos en una parte del mismo alejada de la base, una sección transversal que tiene áreas de contacto deslizantes del obturador separadas por concavidades que no están en contacto con el obturador. La toma en presencia de cualquier contaminante presente en el fluido que pasa a través de la válvula (por ejemplo: arena, algas) se evita debido a dicha forma.

El problema técnico mencionado anteriormente también se resuelve mediante una bomba sumergible que comprende una válvula de retención, como se ha descrito anteriormente, en una abertura de entrega de la bomba en sí misma, y un sensor de presión dentro de la bomba conectado al conducto de medición de la válvula de retención. Dicha bomba sumergible permite evitar el uso de un sensor de presión externo a la bomba para medir la presión de entrega, dicho sensor que está integrado en su lugar en el interior de la bomba. De tal forma se logran una reducción del tamaño total y una reducción de la complejidad de todo el sistema de bombeo.

La bomba sumergible puede comprender además ventajosamente un elemento de placa colocado internamente de la bomba sumergible debajo de una placa inferior en la que se abre la abertura de entrega.

El elemento de placa puede comprender, en particular, un primer asiento de conexión y un segundo asiento de conexión opuestos y en comunicación fluida uno con otro; el primer asiento de conexión está acoplado con el sensor de presión y el segundo asiento de conexión está acoplado con el conducto de medición.

El elemento de placa así formado permite constreñir integralmente tanto la válvula como el sensor de presión a la bomba y al mismo tiempo poner el conducto de medición de la válvula y el sensor de presión en comunicación fluida. En particular, el primer asiento de conexión y/o el segundo asiento de conexión realizan preferiblemente un acoplamiento roscado.

Características y ventajas adicionales de la válvula de retención y de la bomba sumergible que comprende tal válvula llegarán a ser evidentes a partir de la descripción detallada hecha a continuación de una realización preferida, no limitativa, y de las reivindicaciones anexas.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describe con referencia a las siguientes figuras dadas a modo de ejemplo pero no limitativas, en donde:

- La Figura 1 representa una primera vista en perspectiva de una realización de la válvula de retención según la presente invención;

- La Figura 2 representa una segunda vista en perspectiva de la válvula de retención de la Figura 1;

- La Figura 3 representa una vista de despiece de la válvula de retención de la Figura 1;

- La Figura 4 representa una vista superior de la válvula de retención de la Figura 1;

- La Figura 5 representa una vista inferior de la válvula de retención de la Figura 1;

- La Figura 6 representa una vista en corte lateral según un plano medio de la válvula de retención de la Figura 4 en la condición completamente cerrada;

- La Figura 7 representa una vista en corte lateral según un plano medio de la válvula de retención de la Figura 4 en la condición completamente abierta;

- La Figura 8 representa una vista lateral en corte según un plano medio de una bomba sumergible según la presente invención;

- La Figura 9 representa un detalle de la bomba sumergible de la Figura 8.

En las diferentes figuras, los mismos elementos se identificarán mediante los mismos números de referencia.

Descripción detallada

Con referencia particular a las Figuras 1-7, con 1 se indica global y esquemáticamente una válvula de retención según la presente invención.

Cualquier referencia de posición adoptada en la descripción, que comprenda indicaciones tales como arriba o abajo, superior o inferior, o frases similares, siempre se referirá a la configuración operativa preferida, mostrada en la figura 9.

La válvula de retención está montada en la presente memoria en una abertura de entrega 101 de una bomba sumergible 100 para evitar el flujo de retorno cuando la bomba está apagada.

Hablando en términos generales, la válvula de retención 1 comprende un cuerpo de válvula hueco 2 que define en el interior una cámara 10 dotada con una entrada 3 asociable a una abertura de entrega 101 de una bomba, en particular una bomba sumergible 100, y una salida 4 para un fluido entregado por la bomba.

La válvula está constituida preferiblemente de material plástico, aún más preferiblemente de polioximetileno. Esto no excluye que se podría constituir por material metálico, tal como el latón, u otro material.

La válvula de retención 1 comprende además un obturador 5 que es móvil dentro de la cámara 10 entre una posición de cierre de la entrada 3 en donde se evita que el fluido entregado por la bomba entre en la cámara 10 y una posición de abertura en donde el fluido entregado por la bomba es libre de entrar a través de la entrada 3 en la cámara 10 y salir a través de la salida 4. La conmutación entre la posición de abertura y la posición de cierre ocurre en función de la presión diferencial que actúa sobre la válvula 5 y de la acción de contrarrestar del medio elástico 11, en particular, la presión del fluido es tal que mantiene la válvula abierta cuando la bomba está funcionando, por el contrario, la presión disminuye cerrando la válvula y evitando el flujo de retorno cuando la bomba se apaga.

La salida 4 de la válvula de retención 1 se puede conectar a un circuito hidráulico situado aguas abajo de la bomba, tal como por ejemplo una tubería que trae agua desde un pozo en el que la bomba está sumergida a nivel del suelo. Ventajosamente, la válvula de retención 1 comprende además un conducto de medición 8 para medir la presión dentro de la cámara 10, que es la presión de entrega de la bomba. De hecho, el conducto de medición 8 se proporciona en un lado con un puerto de acceso 8a que se abre en la cámara y en el otro lado se puede conectar a un sensor de presión 50 situado internamente de la bomba 100 cuando la válvula se monta en el entrega de la bomba, como llegará a estar más claro en lo sucesivo.

Así, el fluido presente en la cámara 10 es libre de entrar a través del puerto de acceso 8a en el conducto de medición 8, para recorrer el conducto hasta que alcance el sensor para la medición de presión dentro de la cámara 10.

En la realización descrita, la cámara 10 está definida por el acoplamiento con socavaciones a presión de una parte de cuerpo de válvula inferior 2a y una parte de cuerpo de válvula superior 2b que constituyen el cuerpo de válvula 2.

La parte de cuerpo de válvula inferior 2a incluye un surco radial 2d dispuesto para acomodar una junta 20 para el acoplamiento sellado herméticamente dentro de la abertura de entrega 101 de la bomba 100.

Una proyección de conexión 6 se extiende frontalmente desde la parte de cuerpo de válvula inferior 2a, o sobresaliendo hacia el exterior de la cámara 10, a lo largo de un eje longitudinal X del cuerpo de válvula 2 cubriendo centralmente el acceso a la entrada 3 y permitiendo de este modo el paso del fluido a través de la entrada 3 cerca de la proyección de conexión 6. La proyección de conexión 6 se extiende desde una base 6b en un extremo de conexión frontal roscado 6a dispuesta para ser conectada al sensor de presión 50 interno a la bomba 100.

Un vástago de guía 7, integral a la base 6b de la proyección de conexión 6, se extiende superiormente desde la base 6b a lo largo del eje longitudinal X del cuerpo de válvula 2 dentro de la cámara 10.

En la realización descrita en la presente memoria, el obturador 5 es de tipo anular y deslizable a lo largo del vástago de guía 7. Los sellos 21 están asociados con el obturador 5 para asegurar el sellado durante el cierre de la válvula 1 contra la pared interna de la parte de cuerpo de válvula inferior 2a y la base 6b de la proyección de conexión 6. Como se puede ver a partir de la Figura 6, las juntas 21 se apoyan contra superficies cónicas.

El conducto de medición 8 se extiende linealmente a lo largo del eje longitudinal X pasando el vástago de guía 7 y la proyección de conexión 6 en secuencia. En particular, el conducto de medición 8 se extiende desde el puerto de acceso 8a que se abre en un extremo de barra de guía 7a hasta que fluye hacia el extremo de conexión 6a de la proyección de conexión 6. Como se puede ver a partir de las Figuras 6 y 7, el puerto de acceso 8a se abre aguas abajo del obturador tanto cuando la válvula está completamente abierta (figura 7) como cuando está completamente cerrada (6). De esta forma, es posible ventajosamente medir la presión de fluido dentro de la cámara 10 por medio del sensor de presión 50 tanto cuando la bomba está funcionando (válvula abierta) como cuando la bomba está apagada (válvula cerrada), mientras que se evita el reflujo de fluido del entrega a la bomba.

Ventajosamente, el vástago de guía 7 tiene, lejos de la base 6b donde se desliza el obturador 5, una sección transversal que tiene áreas de contacto deslizantes 7b del obturador 5 separadas por concavidades 7c que no están en contacto con el obturador 5.

En la realización descrita, la sección transversal del obturador 5 es cuadrada neta de las concavidades 7c.

Claramente, las realizaciones alternativas pueden proporcionar otras formas de sección transversal que en cualquier caso permitan minimizar las superficies de contacto entre el vástago de guía y el obturador, dejando espacios vacíos entre ellos para evitar la toma en la presencia de cualquier contaminante presente en el fluido que pasa a través de la válvula, tal como arena, mucílagos, etc.

La válvula de retención 1 también está equipada con medios para contrarrestar elásticos 11 situados debajo del obturador 5 y que actúan sobre el propio obturador 5 para mantenerlo en la posición cerrada de la entrada 3.

En la realización descrita en la presente memoria, estos medios para contrarrestar elásticos son un resorte. El resorte está situado en un lado con el obturador 5 y en el otro contra la parte inferior de la parte de cuerpo de válvula superior 2b. La presión aguas abajo del obturador 5 se da por el empuje del resorte y por la columna de fluido de entrega. La constante elástica del resorte se elige de tal forma que mantenga la válvula cerrada y al mismo tiempo evite caídas de presión excesivas.

Con referencia particular a las Figuras 8-9 anexas, con 100 se indica global y esquemáticamente una bomba sumergible 100, que comprende una válvula de retención según la presente invención.

La realización descrita en la presente memoria de la bomba sumergible 100 es del tipo multietapa, tal que permita por ejemplo una cabeza de hasta 300/400 metros. Dicha bomba 100 está dotada con una unidad hidráulica multietapa 110 compuesta por una serie de impulsores y distribuidores, situados aguas abajo de una rejilla de admisión 111. El fluido que entra a través de la rejilla de admisión 111, movido por los impulsores del grupo hidráulico 110 pasa a través de las ranuras 112 y un espacio intermedio formado por un revestimiento tubular doble 113, que alcanza una abertura de entrega 101 opuesta a la rejilla de admisión 111.

Los impulsores están fijados integralmente a un eje de transmisión 114, soportados por rodamientos respectivos 115 y rotados debido a la presencia de un motor 116, por ejemplo un motor eléctrico asíncrono.

El control del motor 116 tiene lugar gracias a la presencia de una electrónica de control 117 dentro de la bomba y conectada al motor en sí mismo.

La abertura de entrega 101 se abre en una placa inferior 102 que cierra el extremo de la bomba 100 opuesto a la rejilla de admisión 111. En particular, la abertura de entrega 101 está delimitada por un manguito de entrega 106 conectable al circuito hidráulico accionado por la bomba 100. El manguito de entrega 106 se extiende a lo largo de un eje longitudinal Y del manguito.

Un elemento de placa 103 se fija dentro de la bomba 100 debajo de la placa inferior 102.

Como se muestra en el detalle ilustrado en la figura 9, el elemento de placa 103 comprende un primer asiento de conexión 104 en el lado interno y un segundo asiento de conexión 105 en el lado externo opuesto. Ambos asientos de conexión 104, 105 se extienden a lo largo del eje longitudinal Y del manguito.

Además, los asientos de conexión 104, 105 se colocan en comunicación fluida a través de un orificio, definiendo un paso 108.

La bomba sumergible 100 también comprende ventajosamente un sensor de presión interno 50 acoplado al primer asiento de conexión 104.

En la realización descrita en la presente memoria, el acoplamiento es del tipo roscado.

La bomba 100 también comprende ventajosamente una válvula de retención 1 según la presente invención.

En particular, la válvula de retención 1 se inserta en el manguito de entrega 106 de tal forma que acople el extremo de conexión 6a de la proyección de conexión 6 con el segundo asiento de conexión 105. Una junta 22 está preferiblemente interpuesta entre el extremo de conexión 6a y el segundo asiento de conexión 105 y entre el sensor de presión 50 y el primer asiento de conexión 104.

En la realización descrita en la presente memoria, este segundo acoplamiento también es del tipo roscado.

Como se puede ver a partir de la Figura 9, el acoplamiento entre el extremo de acoplamiento 6a y el segundo asiento de conexión 105 es tal que hace que el eje longitudinal X de la válvula 1 coincida con el eje Y del manguito y lleve a cabo la comunicación fluida entre el conducto de medición 8 de la válvula 1 y el sensor de presión 50.

El sensor de presión 50 dentro de la bomba 100 está conectado ventajosamente directamente a la electrónica de control 117 del motor 116.

La bomba sumergible y la válvula de retención según la invención resuelven el problema técnico y logran numerosas ventajas, incluyendo la de reducir extremadamente el tamaño del sistema de bombeo que incluye la bomba sumergible, la válvula de retención y el sensor de presión.

De hecho, el hecho de que la válvula de retención esté dotada con un conducto de medición que pone la cámara de válvula en comunicación fluida con el interior de la bomba cuando esta válvula está montada en el entrega, permite integrar el sensor de presión dentro de la bomba reduciendo el tamaño y la complejidad general de todo el sistema. Además, el sensor dentro de la bomba se puede conectar directamente de manera ventajosa a la electrónica de control del motor sin la necesidad de usar cables externos.

Ventajosamente, el conducto de medición de válvula se extiende a lo largo del vástago de guía de válvula de modo que su acceso esté en comunicación fluida con la cámara tanto cuando la válvula está abierta como cuando la válvula está cerrada. De esta forma, es posible tener una medición continua de la presión en la cámara, es decir, la presión de entrega de la bomba, tanto cuando la válvula está abierta y la bomba funcionando (presión de operación), como cuando la válvula está cerrada, y la bomba está apagada.

Ventajosamente, además, la bomba está dotada con un elemento de placa fijado a la bomba debajo de la placa inferior de entrega. Este elemento de placa permite que la válvula de retención y el sensor de presión estén conectados permanentemente al bastidor de bomba y al mismo tiempo poner el conducto de medición de válvula en comunicación fluida con el sensor de presión en sí mismo.

Obviamente, un experto en la técnica puede hacer numerosas modificaciones y variaciones a la válvula de retención y a la bomba sumergible descritas anteriormente con el fin de satisfacer necesidades contingentes y específicas, todas incluidas en el alcance de protección de la invención que se define por las siguientes reivindicaciones.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Una válvula de retención (1) para una bomba sumergible (100) que comprende:

- un cuerpo de válvula (2) dispuesto para ser asociado con una bomba sumergible (100) en configuración operativa;

- una cámara (10) dentro de dicho cuerpo de válvula (2) dotada con una entrada (3) dispuesta para ser asociada con una abertura de entrega (101) de dicha bomba sumergible (100) en dicha configuración operativa y una salida (4) de fluido;

- un obturador (5) situado dentro de dicha cámara (10) para interrumpir selectivamente el flujo de fluido entre dicha entrada (3) y dicha salida (4), dependiendo de la diferencia entre la presión aguas arriba y la presión aguas abajo de dicho obturador (5);

- un conducto de medición (8) dotado con un puerto de acceso (8a) que se abre dentro de dicha cámara (10); dicho conducto de medición (8) que se puede conectar en configuración operativa a un sensor de presión (50) situado internamente de dicha bomba sumergible (100), en donde dicho obturador (5) es deslizable a lo largo de un vástago de guía (7) del cuerpo de válvula (2); dicho conducto de medición (8) que se extiende a lo largo de dicho vástago de guía (7).

2. La válvula de retención (1) según la reivindicación 1, en donde dicho cuerpo de válvula (2) comprende una proyección de conexión (6) que se proyecta hacia el exterior de dicha cámara (10), dicho conducto de medición (8) que se extiende linealmente a lo largo de un eje longitudinal (X) pasando dicho eje de guía (7) y dicha proyección de conexión (6) en secuencia.

3. La válvula de retención (1) según la reivindicación 2, en donde dicha proyección de conexión (6) comprende un extremo de conexión roscado (6a); el conducto de medición (8) que se abre a dicho extremo de conexión (6a).

4. La válvula de retención (1) según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende medios para contrarrestar elásticos (11) que actúan sobre dicho obturador (5) para mantenerlo en una posición que interrumpe el flujo de fluido entre dicha entrada (3) y dicha salida (4).

5. La válvula de retención (1) según la reivindicación 4, en donde dichos medios para contrarrestar elásticos (11) son un resorte.

6. La válvula de retención (1) según una de las reivindicaciones 1-3, en donde dicho vástago de guía (7) tiene, al menos en una parte de él alejada de la base, una sección transversal que tiene áreas de contacto deslizantes (7b) de dicho obturador (5) separado por concavidades (7c) que no están en contacto con el obturador.

7. Una bomba sumergible (100) que comprende una válvula de retención (1) según al menos una de las reivindicaciones anteriores en una abertura de entrega (101) de dicha bomba sumergible (100), y un sensor de presión (50) dentro de la bomba conectado a dicho conducto de medición (8) de dicha válvula de retención (1).

8. La bomba sumergible (100) según la reivindicación 7, que comprende un elemento de placa (103) colocado internamente de dicha bomba sumergible (100) debajo de una placa inferior (102) en la que se abre dicha abertura de entrega (101); dicho elemento de placa (103) que comprende un primer asiento de conexión (104) y un segundo asiento de conexión (105) opuestos y en comunicación fluida uno con otro; dicho primer asiento de conexión (104) que está acoplado con dicho sensor de presión (5) y dicho segundo asiento de conexión (105) que está acoplado con dicho conducto de medición (8).

9. La bomba sumergible (100) según la reivindicación 8, en donde dicho primer asiento de conexión (104) y/o dicho segundo asiento de conexión (105) realizan un acoplamiento roscado.