Bomba radial: cómo funcionan las bombas de pistón radial y cuándo usar una

¿Qué es una bomba radial?

Una bomba radial, más precisamente una bomba de pistones radiales, es una bomba hidráulica construida alrededor de un conjunto de pistones dispuestos como radios alrededor de un bloque de cilindros central, todos apuntando hacia afuera del eje en lugar de correr paralelos a él. Esa disposición radial es la diferencia definitoria con respecto a una bomba de pistones axiales, donde los pistones se asientan paralelos al eje de transmisión y pasan a través de una placa oscilante o una carcasa doblada.

Debido a que los pistones de una bomba radial trabajan contra una excéntrica giratoria o un anillo de leva fijo en lugar de una placa en ángulo, el diseño se presta a carreras muy cortas y con mucha fuerza. Esa geometría es precisamente lo que permite que las bombas radiales alcancen niveles de presión que la mayoría de los otros tipos de bombas no pueden soportar.

Cómo funciona una bomba de pistones radiales

En el centro de la bomba se encuentra un eje excéntrico o un anillo de leva estacionario, según el diseño. A medida que el eje gira, obliga a cada pistón a moverse hacia afuera en una parte del ciclo y a retraerse en la otra, de modo que cada pistón completa una carrera completa de succión y descarga una vez por revolución.

Una válvula distribuidora o un dispositivo de válvula de retención cronometra la conexión de cada pistón a las líneas de succión y descarga, admitiendo fluido a medida que el pistón se retrae y sellándolo bajo presión a medida que el pistón retrocede hacia adentro. El mismo mecanismo de pistón alternativo funciona a la inversa dentro de un motor hidráulico, donde el fluido presurizado empuja los pistones en lugar de que la rotación del eje los impulse, que es el principio operativo detrás del Principio de funcionamiento del motor hidráulico de pistón radial y el más amplio Línea de motores de pistón construida según el mismo principio de pistón alternativo .

Componentes principales

Cuatro partes definen una bomba de pistones radiales: el bloque de cilindros, los pistones, la excéntrica o anillo de leva que los impulsa y la disposición de válvulas que controla la dirección del flujo. El bloque de cilindros alberga los orificios radiales y permanece fijo mientras el eje excéntrico gira dentro de él, o en diseños de anillos de levas, el bloque gira alrededor de un anillo estacionario.

La calidad del sellado en la interfaz entre el pistón y el orificio determina tanto la eficiencia como la capacidad de presión, por lo que estas superficies se rectifican con tolerancias muy estrictas y normalmente se fabrican en acero endurecido. El conjunto de válvula de retención o válvula distribuidora es igualmente crítico, ya que cualquier fuga a través de las válvulas reduce directamente la presión que la bomba puede mantener bajo carga.

• Bloque de cilindros: aloja los orificios de los pistones dispuestos radialmente.
• Pistones: elementos de carrera corta y gran fuerza impulsados por la excéntrica o anillo de leva
• Eje excéntrico o anillo de leva: convierte la rotación en movimiento alternativo del pistón
• Válvulas distribuidoras o check: tiempo de succión y descarga para cada pistón

Por qué las bombas radiales soportan presiones extremas

Las bombas de pistones radiales generalmente se especifican una vez que el requisito de presión de un sistema excede lo que una bomba de pistones axiales puede entregar cómodamente. Debido a que cada pistón realiza un recorrido corto y directo contra la excéntrica en lugar de desplazarse a lo largo de una placa en ángulo, la trayectoria de carga mecánica es más corta y más rígida, lo que permite a la bomba sostener presiones de salida aproximadamente en el rango de 400 a 1000 bar.

La desventaja es el flujo: las bombas radiales generalmente mueven menos fluido por revolución que una bomba axial de tamaño similar, por lo que se adaptan a aplicaciones que necesitan fuerza y ​​precisión más que volumen. Esa combinación de presión muy alta con un flujo comparativamente bajo, junto con un funcionamiento silencioso y de baja vibración, es lo que hace que el diseño radial sea una opción especializada y no de uso general.

Bombas radiales frente a bombas de pistones axiales

Las bombas de pistones axiales, incluidos los diseños de placa cíclica y de eje inclinado, cubren el terreno intermedio más amplio de los requisitos de flujo y presión hidráulica y suelen ser la opción más rentable cuando la demanda de presión de un sistema se encuentra dentro de su rango. el gama de bombas de pistones axiales ilustra ese término medio, que abarca series de desplazamiento adecuadas para maquinaria de construcción, prensas industriales y equipos móviles.

Las bombas radiales toman el control cuando los diseños axiales alcanzan su techo de presión, o cuando una aplicación valora una ondulación del flujo muy baja y un funcionamiento silencioso en comparación con el rendimiento bruto. Los bancos de pruebas, los sistemas de sujeción de alta presión y las máquinas herramienta que necesitan una presión precisa y estable en lugar de un gran volumen son los casos más claros para elegir lo radial en lugar de lo axial.

Aplicaciones típicas

Las máquinas herramienta dependen de bombas de pistones radiales para suministrar fluido de corte y alimentar circuitos hidráulicos auxiliares donde la estabilidad de la presión importa más que el caudal. Los bancos de pruebas de alta presión y las unidades de potencia hidráulica construidas para la protección contra sobrecargas en las prensas también se apoyan en este diseño, ya que puede mantener una presión constante mucho más allá de lo que la mayoría de los componentes del sistema verán en funcionamiento normal.

Los sistemas de sujeción y fijación en la fabricación se benefician de las mismas características, al igual que los equipos de procesamiento y limpieza a alta presión. En cada caso, la bomba se dimensiona en función de la presión que la tarea exige primero, y el caudal se trata como una restricción secundaria, a menudo dentro de un rango más amplio. soluciones completas de sistemas hidráulicos paquete en lugar de como una unidad independiente.

Consideraciones de instalación y mantenimiento

La orientación del montaje y la alineación del eje son más importantes para las bombas radiales que para muchos otros tipos de bombas, ya que la desalineación concentra la tensión en los puntos de contacto del pistón con la excéntrica. El montaje con brida es el enfoque más común y proporciona una conexión rígida y repetible al equipo de conducción, un enfoque que se transmite directamente desde el Métodos de instalación para motores hidráulicos de pistones radiales. utilizado en otros lugares de la misma familia de productos.

En lo que respecta al mantenimiento, la limpieza del fluido no es negociable dado lo ajustadas que son las holguras entre el pistón y el orificio, y las válvulas de retención o distribuidoras deben inspeccionarse según un cronograma, ya que su desgaste se manifiesta primero como una caída gradual de presión en lugar de una falla obvia. Detectar eso temprano mantiene la bomba funcionando a su potencia nominal en lugar de tener un rendimiento inferior silenciosamente.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la principal diferencia entre una bomba radial y una bomba de pistones axiales?

Una bomba radial dispone sus pistones alrededor del eje, impulsados ​​por una excéntrica o anillo de leva, mientras que una bomba de pistones axiales mantiene los pistones paralelos al eje y los impulsa a través de un plato oscilante o un bloque de cilindros inclinado. Las bombas radiales generalmente alcanzan presiones más altas; Las bombas axiales generalmente entregan un mayor flujo.

¿Cuánta presión puede soportar una bomba de pistones radiales?

Las bombas de pistones radiales normalmente funcionan en el rango de 400 a 1000 bar, mucho más allá de lo que están clasificadas la mayoría de las bombas de pistones axiales. El techo exacto depende del diseño específico, los materiales y la disposición de las válvulas utilizadas.

¿Puede el mismo diseño de pistón radial funcionar como bomba y motor?

Sí. El mecanismo es reversible: la rotación del eje que impulsa los pistones la convierte en una bomba, mientras que el fluido presurizado que impulsa los pistones para hacer girar el eje la convierte en un motor. Los motores hidráulicos de pistones radiales utilizan esencialmente la misma geometría interna que las bombas de pistones radiales.