BR112012020155B1

BR112012020155B1 - Bomba motorizada submergível

Info

Publication number: BR112012020155B1
Application number: BR112012020155-7A
Authority: BR
Inventors: Chikara Makino; Shunichi Aiyoshizawa; Junya Kawabata
Original assignee: Ebara Corporation
Priority date: 2010-02-12
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2021-09-21
Also published as: WO2011099196A2; US20110200469A1; CN102753830A; BR112012020155A2; EP2534379A2; CN105298904B; EP2534379B1; US8491277B2; US20130285330A1; CN105298904A; CN102753830B; WO2011099196A3

Abstract

bomba motorizada submergível, bomba motorizada e vedação mecânica em tandem. a presente invenção refere-se a uma bomba motorizada submergível que inclui uma camisa de água (11) tendo uma passagem de circulação (24a, 25b, 24c e 24d) de um refrigerante , um impulsor centrífugo (20) para circular o refrigerante, uma passagem de sucção configurada para fornecer comunicação de fluido entre a passagem de sucção configurada para fornecer comunicação de fluido entra a passagem de circulação (24a, 24b, 24c e 24d) e uma entrada de fluido do impulsor centrífugo (20), e uma passagem de descarga configurada para fornecer comunicação de fluido entre uma saída de fluido do impulsor centrífugo (20) e a passagem de circulação (24a, 24b, 24c e 24d). a passagem de descarga inclui uma passagem de troca de calor (80) formada por duas superfícies de paredes, uma das quais é constituída por um elemento que contacta um líquido transportado por um impulsor principal (12). a passagem de troca de calor (80) tem uma forma circular se estendendo radialmente para fora a partir da saída de fluido do impulsor centrífugo (20). a passagem de troca de calor (80) inclui pelo menos uma seção de passagem axial tendo um componente de comprimento em uma direção axial do eixo rotativo (1).

Description

Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se a uma bomba motorizada submergível tendo um mecanismo de resfriamento para um motor.

[002] A presente invenção também diz respeito a uma bomba motorizada para entregar um líquido.

[003] A presente invenção diz respeito adicionalmente a uma vedação mecânica em tandem para uso em uma bomba motorizada submergível.

Técnica Anterior

[004] Uma bomba motorizada submergível é amplamente usada para entregar um líquido, tal como esgoto, água servida ou água de rio, o qual contém mistura de contaminante e lixo no mesmo. Tipicamente, um motor é disposto acima de um impulsor. Desta maneira, sob condições de nível de água baixo, a bomba é operada com o motor exposto para a atmosfera. A fim de resfriar o motor de forma suficiente, mesmo em uma situação como esta, uma camisa de água é fornecida em volta do motor e um líquido circula pela camisa de água para assim resfriar o motor.

[005] Líquidos para uso no resfriamento do motor incluem um líquido manuseado pela bomba (isto é, um líquido a ser transportado pela bomba) e um refrigerante dedicado para o propósito de resfriamento. No caso de usar o líquido manuseado pela bomba, o lixo e contaminante podem acumular na camisa de água ou causar entupimento da camisa de água. Como resultado, a necessidade de manutenção frequente pode surgir. Portanto, existe uma demanda crescente para a camisa de água usar o refrigerante dedicado.

[006] No caso de usar o refrigerante (ou líquido de resfriamento), é necessário instalar um mecanismo para circular o refrigerante, além de um impulsor principal para entregar o líquido manuseado. Como tal mecanismo de circulação tem sido proposto um impulsor, o qual é fornecido em um eixo rotativo separadamente do impulsor principal, para circular o refrigerante. O refrigerante deve ser suficientemente isolado do motor e do líquido manuseado. Adicionalmente, o motor também deve ser separado do líquido manuseado. Uma vedação mecânica em tandem, a qual tem duas vedações mecânicas arranjadas em série, é usada convencionalmente como um mecanismo de vedação para separar o motor do líquido manuseado. Também tem sido proposto fornecer um impulsor do mecanismo de circulação entre as duas vedações mecânicas. Entretanto, a vedação mecânica em tandem, contendo o impulsor na mesma, tem uma estrutura complexa. Em particular, ao usar um impulsor centrífugo como o impulsor para circular o refrigerante, é necessário planejar estruturas para montagem.

[007] Adicionalmente, no mecanismo de resfriamento de motor usando o refrigerante, é necessário fornecer um mecanismo para dissipar calor, o qual tenha sido transferido do motor, para o exterior de uma passagem de circulação do refrigerante. Uma das soluções propostas é dissipar o calor do refrigerante por meio de troca de calor entre o refrigerante e o líquido manuseado através de uma carcaça de bomba. Entretanto, um espaço entre o motor e a carcaça de bomba é limitado e, portanto, é difícil assegurar uma área de transferência de calor suficiente para a troca de calor. Adicionalmente, bolsa de ar (isto é, ar aprisionado) é provável que seja criada em um espaço de alojamento do impulsor principal (por exemplo, em uma região acima do impulsor principal, em particular em uma região atrás do impulsor principal). Tal bolsa de ar pode retardar a troca de calor entre o refrigerante e o líquido manuseado. Adicionalmente, a bolsa de ar também retarda lubrificação e resfriamento da vedação mecânica. Como resultado, uma vida útil da vedação mecânica pode ser encurtada.

Sumário da Invenção Problema Técnico

[008] Portanto, é um primeiro objetivo da presente invenção fornecer uma bomba motorizada submergível capaz de executar troca de calor efetivamente entre um refrigerante circulando através de uma camisa de água encerrando um motor e um líquido manuseado pela bomba.

[009] É um segundo objetivo da presente invenção fornecer uma bomba motorizada capaz de expelir rapidamente e de forma segura ar permanecendo em um lado traseiro de um impulsor principal para entregar um líquido.

[0010] É um terceiro objetivo da presente invenção fornecer uma vedação mecânica em tandem tendo um impulsor centrífugo, arranjado entre duas vedações mecânicas, para circular um refrigerante.

[0011] A troca de calor entre o refrigerante e o líquido manuseado é executada por meio de um elemento de troca de calor, e o refrigerante é forçado a circular pelo impulsor centrífugo. Portanto, a ação de resfriamento pelo refrigerante é baseada em transferência de calor por convecção forçada. Uma quantidade de calor na transferência de calor é proporcional a uma área de transferência de calor e a um coeficiente de transferência de calor. O coeficiente de transferência de calor em transferência de calor por convecção forçada é expressado pelo número de Reynolds e número de Prandtl. Quanto maior é a velocidade do refrigerante tanto maior é o coeficiente de transferência de calor, desde que fatores determinados pela propriedade física do refrigerante e outros mais sejam eliminados. Portanto, a quantidade de calor na transferência de calor pode ser aumentada e a eficiência da troca de calor entre o refrigerante e o líquido manuseado pode ser aumentada ao fornecer uma grande área de transferência de calor e ao aumentar velocidade de fluxo do refrigerante passando por uma superfície de transferência de calor. A fim de aumentar a velocidade de fluxo, também é útil fornecer uma passagem mais estreita através da qual o refrigerante flui.

Solução Para o Problema

[0012] A fim de alcançar o primeiro objetivo da presente invenção, um aspecto da presente invenção fornece uma bomba motorizada submergível, incluindo: uma camisa de água tendo uma passagem de circulação de um refrigerante; um motor circundado pela camisa de água; um eixo rotativo girado pelo motor; um impulsor principal preso ao eixo rotativo; um impulsor centrífugo para circular o refrigerante, o impulsor centrífugo sendo girável juntamente com o eixo rotativo; uma passagem de sucção configurada para fornecer comunicação de fluido entre a passagem de circulação e uma entrada de fluido do impulsor centrífugo; e uma passagem de descarga configurada para fornecer comunicação de fluido entre uma saída de fluido do impulsor centrífugo e a passagem de circulação. A passagem de descarga inclui uma passagem de troca de calor formada por duas superfícies de paredes confrontantes uma à outra. Uma das duas superfícies de paredes é constituída por um elemento que contacta um líquido transportado pelo impulsor principal. A passagem de troca de calor tem uma forma circular se estendendo radialmente para fora a partir da saída de fluido do impulsor centrífugo. A passagem de troca de calor inclui pelo menos uma seção de passagem axial tendo um componente de comprimento em uma direção axial do eixo rotativo.

[0013] Em um aspecto preferido da presente invenção, a seção de passagem axial tem adicionalmente um componente de comprimento em uma direção radial do impulsor centrífugo, e o componente de comprimento na direção axial é maior que o componente de comprimento na direção radial.

[0014] Em um aspecto preferido da presente invenção, a passagem de troca de calor inclui adicionalmente pelo menos uma seção de passagem radial tendo somente um componente de comprimento em uma direção radial do impulsor centrífugo.

[0015] Em um aspecto preferido da presente invenção, a bomba motorizada submergível inclui adicionalmente palhetas de guiamento fornecidas na seção de passagem radial.

[0016] Em um aspecto preferido da presente invenção, a pelo menos uma seção de passagem axial compreende uma primeira seção de passagem axial e uma segunda seção de passagem axial, a pelo menos uma seção de passagem radial compreende uma primeira seção de passagem radial e uma segunda seção de passagem radial, e a primeira seção de passagem radial, a primeira seção de passagem axial, a segunda seção de passagem radial e a segunda seção de passagem axial são arranjadas nesta ordem para fornecer a passagem de troca de calor.

[0017] Em um aspecto preferido da presente invenção, a passagem de troca de calor tem uma altura substancialmente constante ao longo de um comprimento total da mesma.

[0018] Em um aspecto preferido da presente invenção, a passagem de circulação compreende uma passagem para fora e uma passagem de retorno que são separadas por placas de divisão, a passagem de descarga é conectada a uma entrada da passagem para fora, uma saída da passagem para fora é conectada a uma entrada da passagem de retorno, e uma saída da passagem de retorno é conectada à passagem de sucção.

[0019] Em um aspecto preferido da presente invenção, um bloco flexível é disposto dentro da camisa de água, e uma região de um gás contactando o refrigerante substancialmente não existe na passagem de circulação.

[0020] Em um aspecto preferido da presente invenção, o bloco flexível compreende uma esponja de borracha de espuma de células fechadas.

[0021] De acordo com a presente invenção, o impulsor centrífugo é empregado como um impulsor para circular o refrigerante. Portanto, pressão do refrigerante pode ser aumentada, e como resultado o refrigerante pode circular pela passagem estreita. Consequentemente, a velocidade de fluxo do refrigerante pode ser alta e a eficiência da troca de calor pode ser melhorada. Adicionalmente, por causa de existir a seção de passagem axial, a área de transferência de calor pode ser aumentada sem ampliar o tamanho radial da passagem de troca de calor. Além disso, por causa de fluxo em redemoinho do refrigerante, formado pelo impulsor centrífugo, não ser destruído na passagem de troca de calor, a velocidade de fluxo do refrigerante é mantida alta e, portanto, a eficiência da troca de calor pode ser melhorada.

[0022] A fim de alcançar o segundo objetivo da presente invenção, um aspecto da presente invenção fornece uma bomba motorizada, incluindo: um motor; um eixo rotativo girado pelo motor; um impulsor preso ao eixo rotativo; e uma parede anular arranjada acima do impulsor. O impulsor tem lâminas principais para pressurizar um líquido e palhetas traseiras confrontando a parede anular. A parede anular é modelada a fim de separar um espaço acima do impulsor em um espaço circunferencial interno e um espaço circunferencial externo. A parede anular tem um canal de retorno através do qual parte do líquido transportado radialmente para fora pelas palhetas traseiras é retornada para o espaço circunferencial interno.

[0023] Em um aspecto preferido da presente invenção, um defletor para perturbar fluxo em redemoinho do líquido é fornecido no espaço circunferencial interno.

[0024] Em um aspecto preferido da presente invenção, a parede anular tem um canal para cima através do qual parte do líquido transportado radialmente para fora pelas palhetas traseiras é direcionada para cima pelas palhetas traseiras, e o canal para cima está em comunicação de fluido com o espaço circunferencial externo.

[0025] Em um aspecto preferido da presente invenção, a parede anular forma uma passagem de troca de calor para executar troca de calor entre o líquido e um refrigerante. A bomba motorizada inclui adicionalmente uma camisa de água circundando o motor, e um mecanismo de circulação para circular o refrigerante entre a camisa de água e a passagem de troca de calor.

[0026] Um outro aspecto da presente invenção fornece uma bomba motorizada, incluindo: um motor; um eixo rotativo girado pelo motor; um impulsor preso ao eixo rotativo; e uma parede anular arranjada acima do impulsor. O impulsor tem lâminas principais para pressurizar um líquido e palhetas traseiras confrontando a parede anular. A parede anular é modelada a fim de separar um espaço acima do impulsor em um espaço circunferencial interno e um espaço circunferencial externo. A parede anular tem um canal para cima através do qual parte do líquido transportado radialmente para fora pelas palhetas traseiras é direcionada para cima pelas palhetas traseiras, e o canal para cima está em comunicação de fluido com o espaço circunferencial externo.

[0027] Em um aspecto preferido da presente invenção, a parede anular forma uma passagem de troca de calor para executar troca de calor entre o líquido e um refrigerante. A bomba motorizada inclui adicionalmente uma camisa de água circundando o motor, e um mecanismo de circulação para circular o refrigerante entre a camisa de água e a passagem de troca de calor.

[0028] De acordo com a presente invenção, ação de bomba pelas palhetas traseiras no lado traseiro do impulsor agita o ar permanecendo no espaço acima do impulsor juntamente com o líquido, expelindo assim o ar estagnado. Adicionalmente, por causa de o líquido (isto é, o objeto líquido manuseado pela bomba) ser agitado e circulado mesmo após o ar ser expelido, a troca de calor entre o refrigerante e o líquido é acelerada por meio da parede anular.

[0029] O impulsor centrífugo tem uma saída de fluido tendo um diâmetro maior que aquele de uma entrada de fluido do mesmo, e um anel de revestimento é fornecido em volta da entrada de fluido. Desta maneira, em um caso onde o impulsor centrífugo é arranjado em uma vedação mecânica em tandem, é necessário inserir o anel de revestimento em um espaço entre o impulsor centrífugo e uma vedação mecânica no lado de entrada do impulsor centrífugo. Uma vez que o anel de revestimento tem um diâmetro menor que aquele da vedação mecânica, torna-se difícil inserir o anel de revestimento se a vedação mecânica em tandem for estruturada como uma unidade montada integralmente.

[0030] A fim de alcançar o terceiro objetivo da presente invenção, um aspecto da presente invenção fornece uma vedação mecânica em tandem para uso em uma máquina rotativa tendo um eixo rotativo. A vedação mecânica em tandem inclui: uma primeira unidade de vedação tendo uma primeira luva para ser montada no eixo rotativo, um primeiro anel de vedação rotativo girável juntamente com a primeira luva, uma primeira seção de vedação estacionária contactando o primeiro anel de vedação rotativo, e um primeiro mecanismo de mola configurado para pressionar o primeiro anel de vedação rotativo e a primeira seção de vedação estacionária um contra o outro; e uma segunda unidade de vedação tendo uma segunda luva para ser montada no eixo rotativo, um segundo anel de vedação rotativo girável juntamente com a segunda luva, uma segunda seção de vedação estacionária contactando o segundo anel de vedação rotativo, um segundo mecanismo de mola configurado para pressionar o segundo anel de vedação rotativo e a segunda seção de vedação estacionária um contra o outro, e um impulsor centrífugo girável juntamente com a segunda luva. Uma superfície de extremidade da primeira luva e uma superfície de extremidade da segunda luva são colocadas em contato uma com a outra quando a primeira unidade de vedação e a segunda unidade de vedação são montadas na máquina rotativa. O impulsor centrífugo é localizado entre uma superfície de vedação da primeira unidade de vedação e uma superfície de vedação da segunda unidade de vedação.

[0031] Em um aspecto preferido da presente invenção, a primeira unidade de vedação inclui adicionalmente um primeiro mecanismo de restrição de deslocamento configurado para restringir um deslocamento da primeira seção de vedação estacionária com relação à primeira luva, e o primeiro mecanismo de restrição de deslocamento é arranjado em uma posição de tal maneira que contato entre o primeiro anel de vedação rotativo e a primeira seção de vedação estacionária é mantido por meio de esticamento do primeiro mecanismo de mola.

[0032] Em um aspecto preferido da presente invenção, a primeira seção de vedação estacionária tem um primeiro anel de vedação estacionário contactando o primeiro anel de vedação rotativo e um primeiro elemento estático para ser preso à máquina rotativa.

[0033] Em um aspecto preferido da presente invenção, o segundo mecanismo de mola é localizado entre a segunda luva e o segundo anel de vedação rotativo, e a segunda unidade de vedação inclui adicionalmente um segundo mecanismo de restrição de deslocamento configurado para acoplar a segunda luva e o segundo anel de vedação rotativo um com o outro e para restringir um deslocamento do segundo anel de vedação rotativo com relação à segunda luva.

[0034] Em um aspecto preferido da presente invenção, a segunda seção de vedação estacionária tem um segundo anel de vedação estacionário contactando o segundo anel de vedação rotativo e um segundo elemento estático para ser preso à máquina rotativa.

[0035] Em um aspecto preferido da presente invenção, a primeira luva tem uma primeira superfície de posicionamento colocada em contato com uma primeira superfície de degrau formada no eixo rotativo, e a segunda luva tem uma segunda superfície de posicionamento colocada em contato com uma segunda superfície de degrau formada no eixo rotativo.

[0036] Em um aspecto preferido da presente invenção, o segundo mecanismo de mola é fornecido em uma bossa do impulsor centrífugo.

[0037] De acordo com a presente invenção, a primeira luva e a segunda luva são divididas e a vedação mecânica em tandem é construída por meio da primeira unidade de vedação e da segunda unidade de vedação como montagens separadas. Estas primeira unidade de vedação e segunda unidade de vedação podem ser instaladas individualmente na máquina rotativa. Portanto, mesmo quando o impulsor centrífugo, o qual tem um grande diâmetro e alta pressão de descarga, é empregado, a vedação mecânica em tandem pode ser instalada na máquina rotativa.

Breve Descrição dos Desenhos

[0038] A figura 1 é uma vista seccional transversal mostrando uma bomba motorizada submergível de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0039] A figura 2 é uma vista seccional transversal feita ao longo da linha A-A na figura 1.

[0040] A figura 3 é uma vista seccional transversal ampliada mostrando uma vedação mecânica em tandem e uma carcaça de bomba mostradas na figura 1.

[0041] A figura 4A é uma vista plana mostrando parte de um impulsor principal.

[0042] A figura 4B é uma vista seccional transversal parcial mostrando o impulsor principal.

[0043] A figura 5A é uma vista plana mostrando uma placa lateral.

[0044] A figura 5B é uma vista inferior mostrando a placa lateral.

[0045] A figura 5C é uma vista seccional transversal feita ao longo da linha B-B na figura 5B.

[0046] A figura 6A é uma vista plana mostrando um envoltório interno.

[0047] A figura 6B é uma vista seccional transversal feita ao longo da linha C-C na figura 6A.

[0048] A figura 6C é uma vista inferior mostrando o envoltório interno.

[0049] A figura 7A é uma vista plana mostrando um envoltório intermediário.

[0050] A figura 7B é uma vista inferior mostrando o envoltório intermediário.

[0051] A figura 7C é uma vista seccional transversal feita ao longo da linha D-D na figura 7B.

[0052] A figura 8 é uma vista explodida mostrando a vedação mecânica em tandem.

[0053] Descrição de Modalidades

[0054] A figura 1 é uma vista seccional transversal mostrando uma bomba motorizada submergível de acordo com uma modalidade da presente invenção. A figura 2 é uma vista seccional transversal feita ao longo da linha A-A na figura 1. Um eixo de motor e um eixo de bomba são formados integralmente para fornecer um eixo rotativo 1. Um rotor de motor 3a é preso ao eixo rotativo 1, e um estator de motor 3b é arranjado a fim de circundar o rotor de motor 3a. O estator de motor 3b é preso a uma superfície circunferencial interna de um envoltório de motor cilíndrico 5. Uma cobertura superior 6 e uma cobertura inferior 7 são fixadas a uma extremidade superior e uma extremidade inferior do envoltório de motor 5, respectivamente. O envoltório de motor 5, a cobertura superior 6 e a cobertura inferior 7 definem um espaço hermeticamente fechado no qual o rotor de motor 3a e o estator de motor 3b são alojados para constituir um motor 3.

[0055] Os mancais 9 são fornecidos na cobertura superior 6 e na cobertura inferior 7. O eixo rotativo 1 é suportado rotativamente por estes mancais 9. Um impulsor principal 12 é preso a uma extremidade do eixo rotativo 1. Este impulsor principal 12 é alojado em uma carcaça voluta 19 tendo uma abertura de sucção de bomba 19a e uma abertura de descarga de bomba 19b. Uma vedação mecânica em tandem 90 é fornecida entre o motor 3 e o impulsor principal 12. Esta vedação mecânica em tandem 90 serve para impedir que um líquido manuseado pela bomba entre no motor 3.

[0056] Uma cobertura externa cilíndrica 8 é fornecida em volta do envoltório de motor 5, de maneira que um espaço é formado entre o envoltório de motor 5 e a cobertura externa 8. O envoltório de motor 5 e a cobertura externa 8 constituem uma camisa de água 11, através da qual flui um refrigerante (ou líquido de resfriamento) para o motor 3. A camisa de água 11 é enchida com o refrigerante (que tipicamente é uma solução anticongelamento, tal como uma solução de glicol de etileno). A vedação mecânica em tandem 90 inclui um impulsor centrífugo 20 que é girável juntamente com o eixo rotativo 1. O refrigerante é pressurizado pela rotação do impulsor centrífugo 20. O refrigerante executa troca de calor com o líquido manuseado pela bomba e é então fornecido para dentro da camisa de água 11. Após resfriar o motor 3 na camisa de água 11, o refrigerante é retornado para o impulsor centrífugo 20 de novo. Desta maneira, o refrigerante circula entre o impulsor centrífugo 20 e a camisa de água 11.

[0057] Uma esponja de borracha de espuma de células fechadas anular 21 é encaixada na parte mais alta da camisa de água 11. Esta esponja de borracha 21 é fornecida pelo motivo seguinte. Se existir ar na camisa de água 11, o ar é absorvido no fluxo do refrigerante, tornando o refrigerante turvo. Como resultado a eficiência de resfriamento é diminuída por algum grau. Por outro lado, quando a camisa de água 11 é enchida com o refrigerante, uma mudança de volume do refrigerante por causa de uma mudança na temperatura do mesmo pode não ser absorvida. Assim, a esponja de borracha 21, a qual é um bloco flexível feito de material macio que não permite ao refrigerante permear, é disposta na camisa de água 11. Se a camisa de água 11 tiver uma capacidade de resfriamento adequada, uma camada de ar pode ser fornecida em vez de o bloco flexível, por causa de o refrigerante turvo não causar uma grande diminuição na eficiência de resfriamento.

[0058] Tal como mostrado na figura 2, quatro nervuras se estendendo verticalmente 5a são fornecidas em uma superfície circunferencial externa do envoltório de motor 5. Adicionalmente, quatro placas de divisão 23, as quais dividem o espaço interno da camisa de água 11 em uma direção circunferencial, são montadas nas quatro nervuras 5a, respectivamente. Uma superfície circunferencial interna da cobertura externa 8 e as placas de divisão 23 podem não estar em contato. As placas de divisão 23 se estendem verticalmente da extremidade inferior da camisa de água 11 para uma posição predeterminada para formar as quatro passagens de circulação 24A, 24B, 24C e 24D na camisa de água 11. Duas das quatro passagens de circulação fornecem passagens para fora (indicadas pelos números de referência 24A e 24B) do refrigerante, e as outras duas fornecem passagens de retorno (indicadas pelos números de referência 24C e 24D) do refrigerante. O arranjo das passagens para fora 24A e 24B é de simetria axial, e o arranjo das passagens para fora 24C e 24D também é de simetria axial.

[0059] O resfriamento do motor 3 é executado pela troca de calor entre o refrigerante fluindo através da camisa de água 11 e o motor 3 por meio do envoltório de motor 5. A temperatura do refrigerante é aumentada após resfriar o motor 3. Portanto, se o refrigerante propriamente dito não puder ser resfriado, o motor 3 pode ficar superaquecido. É possível liberar calor através da cobertura externa 8 para o ambiente em volta da camisa de água 11. Entretanto, quando a cobertura externa 8 fica exposta para a atmosfera, liberação de calor adequada não pode ser esperada. Portanto, é preferível executar liberação de calor adequada via troca de calor entre o refrigerante e o líquido manuseado pela bomba, tal como discutido a seguir.

[0060] A mistura do refrigerante com o líquido manuseado deve ser evitada. Portanto, a troca de calor entre o refrigerante e o líquido manuseado é executada por meio de um certo elemento (isto é, um elemento de troca de calor). Isto é, na troca de calor entre o refrigerante e o líquido manuseado, o coeficiente de transferência de calor entre o elemento de troca de calor e o refrigerante e o líquido manuseado é importante. De uma maneira geral, uma quantidade de calor transferido entre um fluido e um objeto se torna maior à medida que a área de transferência de calor se torna maior, e o coeficiente de transferência de calor se torna maior à medida que a velocidade de fluxo do fluido se torna maior. Quando o fluido flui através de uma passagem estreita, a velocidade de fluxo aumenta, mas por outro lado uma resistência da passagem se torna maior e como resultado perda de pressão se torna maior. Portanto, é preferível usar, como o impulsor de circulação 20 para o refrigerante, um impulsor centrífugo que pode concretizar um grande impulso com relação à taxa de fluxo. A fim de aumentar adicionalmente a eficiência, é preferível usar um impulsor centrífugo do tipo fechado.

[0061] O impulsor 20 para circular o refrigerante é incorporado à vedação mecânica em tandem 90. Esta vedação mecânica em tandem 90 é alojada em uma carcaça de bomba que é constituída por uma placa lateral 30, um envoltório interno 50 e um envoltório intermediário 60. O envoltório intermediário 60 é preso às partes inferiores da cobertura inferior 7 e da cobertura externa 8. O envoltório interno 50 e a placa lateral 30 são presos a uma parte inferior do envoltório intermediário 60 pelos parafusos 45 e 46. O envoltório interno 50 é disposto acima da placa lateral 30. A carcaça voluta 19 é presa à parte inferior do envoltório intermediário 60. Um espaço de alojamento do impulsor principal 12 é formado pela placa lateral 30 e pela carcaça voluta 19.

[0062] A figura 3 é uma vista seccional transversal ampliada mostrando a vedação mecânica em tandem e a carcaça de bomba mostradas na figura 1. Tal como mostrado na figura 3, nesta modalidade, um impulsor centrífugo do tipo fechado 20 é usado como o impulsor de circulação para o refrigerante. Este impulsor centrífugo 20 é colocado entre o envoltório interno 50 e a placa lateral 30. Uma passagem de troca de calor 80, se estendendo em uma forma de disco, é fornecida entre o envoltório interno 50 e a placa lateral 30. Mais especificamente, a passagem de troca de calor 80 é formada por uma superfície inferior do envoltório interno 50 e por uma superfície superior da placa lateral 30. Esta passagem de troca de calor 80 se estende radialmente para fora a partir de uma saída de fluido do impulsor centrífugo 20, e tem uma forma circular tal como vista por uma direção axial. A saída de fluido do impulsor centrífugo 20 confronta uma entrada da passagem de troca de calor 80, de maneira que o refrigerante descarregado pelo impulsor centrífugo 20 flui para dentro da passagem de troca de calor 80. A distância entre a superfície inferior do envoltório interno 50 e a superfície superior da placa lateral 30, as quais constituem superfícies de paredes da passagem de troca de calor 80, é pequena e é substancialmente constante por toda a passagem de troca de calor 80 na sua totalidade. Portanto, uma seção transversal da passagem de troca de calor 80 somente expande com uma posição radial, e uma altura da passagem de troca de calor 80 é substancialmente constante ao longo do comprimento total da mesma.

[0063] A passagem de troca de calor 80 inclui uma passagem horizontal interna (uma primeira seção de passagem radial) 81 circundando o impulsor centrífugo 20, uma passagem axial interna (uma primeira seção de passagem axial) 82 conectada à passagem horizontal interna 81, uma passagem horizontal externa (uma segunda seção de passagem radial) 83 conectada à passagem axial interna 82, e uma passagem axial externa (uma segunda seção de passagem axial) 84 conectada à passagem horizontal externa 83. A passagem horizontal interna 81 tem uma forma anular plana se estendendo radialmente para fora a partir do impulsor centrífugo 20. A passagem axial interna 82 se estende axialmente da passagem horizontal interna 81 na direção do impulsor principal 12 enquanto se estendendo radialmente para fora para ter uma forma aproximadamente de cone truncado como um todo. A passagem horizontal externa 83 tem uma forma anular plana se estendendo radialmente para fora a partir da passagem axial interna 82. A passagem axial externa 84 se estende axialmente da passagem horizontal externa 83 na direção do motor 3 para ter uma forma aproximadamente cilíndrica como um todo.

[0064] A passagem axial interna 82 tem tanto um comprimento na direção axial quanto um comprimento na direção radial, e o comprimento axial é maior que o comprimento radial. A passagem axial interna 82 tem o comprimento na direção radial pelos motivos seguintes. O primeiro motivo é reduzir perda de pressão causada por uma grande mudança na direção de fluxo (isto é, da direção radial para a direção axial) do refrigerante com grande energia cinética imediatamente após o refrigerante ser descarregado pelo impulsor centrífugo 20. O segundo motivo é que, se a passagem axial interna 82 tiver somente o comprimento na direção axial, um espaço interno (indicado pelo número de referência 41) separado da passagem de troca de calor 80 pela placa lateral 30 se torna pequeno e é provável que o líquido manuseado permaneça neste espaço.

[0065] O refrigerante, pressurizado pelo impulsor centrífugo 20, tem uma componente de velocidade em uma direção em redemoinho. Ao não perturbar este fluxo em redemoinho, velocidade relativa entre a placa lateral 30 (isto é, o elemento de troca de calor) e o refrigerante pode ser mantida alta. Adicionalmente, a passagem de troca de calor 80 inclui a seção de passagem axial que se estende substancialmente na direção axial. Em tal seção de passagem axial, a seção transversal da passagem dificilmente aumenta. Portanto, a seção de passagem axial da passagem de troca de calor 80 pode impedir a diminuição na velocidade do refrigerante enquanto mantendo uma grande área de transferência de calor. Embora um raio máximo da passagem de troca de calor 80 que pode ser usada para a troca de calor seja limitado pelo diâmetro do impulsor principal 12 ou pelo diâmetro do motor 3, a passagem de troca de calor 80 pode ser tornada extensa ao fornecer a passagem se estendendo axialmente.

[0066] A figura 4A é uma vista plana mostrando parte do impulsor principal, e a figura 4B é uma vista seccional transversal parcial mostrando o impulsor principal. O impulsor principal 12 inclui uma pluralidade das lâminas principais 13 para pressurizar o líquido. O impulsor principal 12 é disposto de tal maneira que as lâminas principais 13 confrontam a abertura de sucção de bomba 19a (ver a figura 1). Uma pluralidade das palhetas traseiras 14 é fornecida em uma superfície traseira (uma superfície superior) do impulsor principal 12. Mais especificamente, as ranhuras se estendendo radialmente 15 são formadas na superfície traseira do impulsor principal 12, e as palhetas traseiras 14 são formadas entre estas ranhuras 15. As palhetas traseiras 14 são arranjadas em volta do centro do impulsor principal 12 em intervalos iguais, e são dispostas a fim de confrontar a placa lateral 30, tal como mostrado na figura 3. As palhetas traseiras 14 giram juntamente com o impulsor principal 12 para agitar e circular o líquido existente em volta da placa lateral 30, impedindo assim redução da eficiência da troca de calor. Nesta modalidade, o impulsor principal 12 é descrito como um impulsor constituindo uma bomba de fluxo misturado do tipo voluta. Entretanto, o impulsor principal 12 não está limitado a este exemplo.

[0067] A figura 5A é uma vista plana mostrando a placa lateral, a figura 5B é uma vista inferior mostrando a placa lateral e a figura 5C é uma vista seccional transversal feita ao longo da linha B-B na figura 5B. A placa lateral (uma parede anular) 30 tem substancialmente uma forma anular. A passagem de troca de calor 80 é formada na superfície superior da placa lateral 30, e o líquido manuseado contacta uma superfície inferior da placa lateral 30. Esta placa lateral 30 serve como o elemento de troca de calor para executar a troca de calor entre o refrigerante e o líquido manuseado. É preferível que a placa lateral 30 seja feita de material tendo uma alta condutividade térmica, tal como bronze ou latão. A placa lateral 30 é presa ao envoltório intermediário 60 com os parafusos 46. Nenhum componente, a não ser uma primeira seção de vedação estacionária da vedação mecânica em tandem 90, não é preso à placa lateral 30. Portanto, material e forma que apresentem resistência relativamente baixa são permitidos para serem usados na placa lateral 30, porque da placa lateral 30 não é exigido suportar componentes pesados, tais como o motor 3 ou a carcaça voluta 19.

[0068] As palhetas de guiamento internas 31 e as palhetas de guiamento externas 32 são fornecidas na superfície superior da placa lateral 30. As palhetas de guiamento internas 31 são colocadas na passagem horizontal interna 81, e as palhetas de guiamento externas 32 são colocadas na passagem horizontal externa 83. As palhetas de guiamento internas 31 e as palhetas de guiamento externas 32 são fornecidas para o propósito de condicionar o fluxo do refrigerante. Tal como mostrado na figura 5A, um ângulo das palhetas de guiamento internas 31 com relação a uma direção tangencial de um círculo virtual (não mostrado no desenho) que é concêntrico com o eixo rotativo 1 é menor que um ângulo das palhetas de guiamento externas 32 com relação à direção tangencial indicada acima, de maneira que as palhetas de guiamento internas 31 não perturbam a componente em redemoinho do refrigerante.

[0069] A superfície superior (superfície dianteira) da placa lateral 30 contacta o refrigerante, enquanto que a superfície inferior (superfície traseira) da placa lateral 30 contacta o líquido manuseado. Uma parede de extensão vertical 33 tendo uma forma cilíndrica e se estendendo na direção do impulsor principal 12 é formada na superfície inferior da placa lateral 30. Adicionalmente, uma parede de extensão horizontal 34 se estendendo radialmente para dentro a partir de uma extremidade inferior da parede de extensão vertical 33 é fornecida. Estas paredes de extensão 33 e 34 servem para aumentar uma área de contato entre o líquido manuseado e a placa lateral 30, isto é, a área de transferência de calor. A parede de extensão horizontal 34 é arranjada a fim de confrontar as palhetas traseiras 14. A placa lateral 30 divide um espaço acima do impulsor principal 12 em um espaço circunferencial interno 41 e um espaço circunferencial externo 42, tal como mostrado na figura 1 e na figura 3.

[0070] A parede de extensão vertical 33 tem partes rebaixadas para dentro, as quais formam os rebaixos 35. Estes rebaixos 35 fornecem canais para cima que conduzem parte do líquido, entregue radialmente para fora pelas palhetas traseiras 14, para cima a partir das palhetas traseiras 14. Os rebaixos 35 confrontam as palhetas traseiras 14 e o espaço circunferencial externo 42. Extremidades internas dos rebaixos 35 se situam radialmente para fora das extremidades internas das palhetas traseiras 14 confrontando os rebaixos 35. Portanto, o líquido, pressurizado pelas palhetas traseiras 14 é fornecido para os rebaixos 35. Este líquido pressurizado sobe a partir das palhetas traseiras 14 pelos rebaixos 35 para fluir na superfície circunferencial externa da placa lateral 30. Este fluxo do líquido agita e circula o líquido no espaço circunferencial externo 42 localizado no lado traseiro do impulsor principal 12.

[0071] A parede de extensão horizontal 34 tem os furos passantes 36 formados na mesma. Estes furos passantes 36 fornecem canais de retorno que conduzem parte do líquido, entregue radialmente para fora pelas palhetas traseiras 14, de volta para o espaço circunferencial interno 41. Extremidades internas dos furos passantes 36 se situam radialmente para fora das extremidades internas das palhetas traseiras 14 confrontando os furos passantes 36. Portanto, o líquido, pressurizado pelas palhetas traseiras 14, é fornecido para os furos passantes 36. Este líquido pressurizado flui na direção axial do eixo rotativo 1 para agitar e circular o líquido no espaço circunferencial interno 41 localizado no lado traseiro do impulsor principal 12. Este fluxo do líquido tem uma componente em redemoinho. Este fluxo em redemoinho é perturbado por uma pluralidade dos defletores (nervuras) 37 fornecidos na superfície inferior da placa lateral 30, por meio dos quais agitação do líquido é acelerada adicionalmente. Estes defletores 37 são configurados como paredes verticais se projetando radialmente para dentro.

[0072] Tal ação de agitar e ação de circular do líquido manuseado impedem estagnação do líquido manuseado que é usado para a troca de calor com a placa lateral 30, melhorando assim a eficiência de troca de calor. Bolsas de ar provavelmente serão criadas em regiões superiores do espaço circunferencial interno 41 e do espaço circunferencial externo 42, particularmente no momento de iniciar a operação da bomba. A presença do ar nestes espaços não somente diminui a eficiência de troca de calor, mas também afeta adversamente lubrificação da vedação mecânica. De acordo com a modalidade tal como descrita anteriormente, as palhetas traseiras 14, os furos passantes 36, os rebaixos 35 e os defletores 37 podem agitar o líquido nos espaços 41 e 42, de maneira que o fluxo do líquido pode expelir o ar aprisionado nestes espaços. Embora a bomba motorizada submergível esteja descrita nesta modalidade, estruturas para expelir efetivamente o ar remanescente no espaço atrás do impulsor principal 12 podem ser aplicadas para outros tipos de bombas.

[0073] A figura 6A é uma vista plana mostrando o envoltório interno, a figura 6B é uma vista seccional transversal feita ao longo da linha C-C na figura 6A, e a figura 6C é uma vista inferior mostrando o envoltório interno. O envoltório interno 50 tem uma forma aproximadamente anular. As nervuras se estendendo radialmente 51 são fornecidas em uma superfície superior do envoltório interno 50. A superfície traseira (isto é, a superfície inferior) do envoltório interno 50 forma, com a placa lateral 30, a passagem de troca de calor 80. Uma borda circunferencial interna 52 do envoltório interno 50 serve como um anel de revestimento (ou anel de envoltório) para o impulsor centrífugo 20. Isto é, a abertura superior do envoltório interno 50 constitui uma abertura de sucção da bomba de circulação para o refrigerante.

[0074] A figura 7A é uma vista plana mostrando o envoltório intermediário, a figura 7B é uma vista inferior mostrando o envoltório intermediário, e a figura 7C é uma vista seccional transversal feita ao longo da linha D-D na figura 7B. Uma superfície superior do envoltório intermediário 60 tem quatro aberturas (isto é, as duas entradas 61A e 61B, e as duas saídas 61C e 61D). Estas aberturas 61A, 61B, 61C e 61D são arranjadas em intervalos iguais ao longo da direção circunferencial. As entradas 61A e 61B são conectadas às passagens de retorno 24C e 24D da camisa de água 11, respectivamente, e as saídas 61C e 61D são conectadas às passagens para fora 24A e 24B da camisa de água 11, respectivamente. As duas entradas 61A e 61B estão em comunicação de fluido com um espaço de alojamento 64, localizado em um centro de uma parte inferior do envoltório intermediário 60, por meio de duas passagens de entrada (passagens de sucção) 62 penetrando verticalmente no envoltório intermediário 60. No espaço de alojamento 64 são dispostos a vedação mecânica 90 e o impulsor centrífugo 20. As duas saídas 61C e 61D estão em comunicação de fluido com duas saídas de refrigerante 65, respectivamente, por meio de duas passagens de saída 63 penetrando verticalmente no envoltório intermediário 60. As saídas de refrigerante 65 são formadas na superfície inferior do envoltório intermediário 60.

[0075] Tal como indicado por meio de linhas pontilhadas na figura 7B, as passagens de entrada 62 e as passagens de saída 63 do envoltório intermediário 60 são separadas por duas paredes divisórias 66, de maneira que estas passagens 62 e 63 não se comunicam uma com a outra. As duas passagens de entrada 62 estão em comunicação de fluido uma com a outra por meio do espaço de alojamento 64, enquanto que as duas passagens de saída 63 não estão em comunicação de fluido uma com a outra e são fornecidas como passagens separadas. As duas saídas de refrigerante 65 são conectadas à parte da extremidade da passagem de troca de calor 80, de maneira que o refrigerante que tenha sido resfriado pelo líquido manuseado flui através das passagens de saída 63 para dentro da camisa de água 11. Portanto, a passagem de troca de calor 80 e as passagens de saída 63 constituem uma passagem de descarga que possibilita comunicação de fluido entre o impulsor centrífugo 20 e a camisa de água 11.

[0076] A extremidade da passagem de troca de calor 80 é conectada às passagens de saída 63 formadas no envoltório intermediário 60. A extremidade da passagem de troca de calor 80 tem uma forma anular, enquanto que as passagens de saída 63 são constituídas por duas das quatro passagens atravessando o envoltório intermediário 60 na direção axial, tal como descrito anteriormente. As passagens de saída 63 são conectadas às duas passagens para fora de simetria axial 24A e 24B da camisa de água 11. O refrigerante flui através das passagens para fora 24A e 24B na direção axial para resfriar o motor 3, colide com a esponja de borracha 21 para mudar sua direção de fluxo, e desce nas passagens de retorno vizinhas 24C e 24D. As duas passagens de retorno de simetria axial 24C e 24D são conectadas às duas passagens de entrada 62 (que são as outras duas das quatro passagens atravessando o envoltório intermediário 60 na direção axial), respectivamente, de maneira que o refrigerante é levado para a entrada de sucção do impulsor centrífugo 20. Desta maneira, o refrigerante circula através do impulsor centrífugo 20, da passagem de troca de calor 80, das passagens de saída 63, da camisa de água 11 (as passagens para fora 24A e 24B e as passagens de retorno 24C e 24D), das passagens de entrada 62 e do impulsor centrífugo 20.

[0077] A figura 8 é uma vista explodida mostrando a vedação mecânica em tandem. A vedação mecânica em tandem 90 de acordo com a presente modalidade inclui uma primeira unidade de vedação 100 não tendo impulsor centrífugo e uma segunda unidade de vedação 120 tendo o impulsor centrífugo 20. A primeira unidade de vedação 100 e a segunda unidade de vedação 120 são construídas como montagens independentes que podem ser separadas uma da outra.

[0078] A primeira unidade de vedação 100 inclui, como elementos rotativos, uma primeira luva 102 presa ao eixo rotativo 1 e um primeiro anel de vedação rotativo 104 que é girável juntamente com a primeira luva 102 por meio de um pino 103. Um anel-O 106 é disposto entre a primeira luva 102 e o primeiro anel de vedação rotativo 104. A primeira unidade de vedação 100 inclui adicionalmente, como elementos estacionários, um primeiro elemento estático 107 preso à placa lateral 30 (que é um corpo de armação de uma máquina rotativa), um primeiro anel de vedação estacionário 109 suportado pelo primeiro elemento estático 107 por meio de um anel-O 108, e as molas 110 configuradas para pressionar o primeiro anel de vedação estacionário 109 contra o primeiro anel de vedação rotativo 104. As molas 110 são arranjadas entre o primeiro elemento estático 107 e o primeiro anel de vedação estacionário 109. O primeiro anel de vedação estacionário 109 e o primeiro elemento estático 107 encaixam um com o outro por meio dos elementos de encaixe 111, de maneira que o primeiro anel de vedação estacionário 109 não gira. Nesta modalidade, o primeiro anel de vedação estacionário 109 e o primeiro elemento estático 107 constituem uma primeira seção de vedação estacionária.

[0079] O primeiro elemento estático 107, o primeiro anel de vedação rotativo 104 e o primeiro anel de vedação estacionário 109 são arranjados a fim de circundar a primeira luva 102. Um anel de pressão 115 para restringir um deslocamento do primeiro elemento estático 107 causado pelas molas 110 com relação à primeira luva 102 é fornecido em uma superfície circunferencial externa da primeira luva 102. A posição do anel de pressão 115 na primeira luva 102 é de tal maneira que as molas 110 não esticam para seus comprimentos totais e o primeiro anel de vedação estacionário 109 e o primeiro elemento estático 107 não desencaixam. Este anel de pressão 115 pode permitir que a primeira unidade de vedação 100 mantenha seu estado integralmente montado mesmo quando a primeira unidade de vedação 100 não está instalada na máquina rotativa. Portanto, a primeira unidade de vedação 100 pode ser montada na bomba simplesmente ao prender o primeiro elemento estático 107 ao corpo de armação (isto é, a placa lateral 30). Em particular, por causa de posicionamento dos elementos de encaixe 111 e do pino 103 poder ser completado antes de a primeira unidade de vedação 100 ser montada na bomba, a montagem da bomba pode ser facilitada.

[0080] A segunda unidade de vedação 120 inclui, como elementos estacionários, um segundo elemento estático 121 preso ao envoltório intermediário 60 (isto é, um corpo de armação da máquina rotativa), e um segundo anel de vedação estacionário 123 suportado pelo segundo elemento estático 121 por meio de um anel-O 122. O segundo anel de vedação estacionário 123 encaixa com o segundo elemento estático 121 por meio dos elementos de encaixe 124 a fim de não girar. Nesta modalidade, o segundo anel de vedação estacionário 123 e o segundo elemento estático 121 constituem uma segunda seção de vedação estacionária. A segunda unidade de vedação 120 inclui adicionalmente, como elementos rotativos, uma segunda luva 131 presa ao eixo rotativo 1, um segundo anel de vedação rotativo 132 que é girável juntamente com a segunda luva 131, e as molas 133 configuradas para pressionar o segundo anel de vedação rotativo 132 contra o segundo anel de vedação estacionário 123. Um anel-O 134 é disposto entre a segunda luva 131 e o segundo anel de vedação rotativo 132.

[0081] O segundo anel de vedação rotativo 132 é acoplado à segunda luva 131 por meio dos parafusos 136. Estes parafusos 136 são presos ao segundo anel de vedação rotativo 132 e encaixam com a segunda luva 131 livremente. O segundo anel de vedação rotativo 132 e os parafusos 136 são móveis na direção axial em relação à segunda luva 131. Os parafusos 136 servem como batentes para restringir um deslocamento do segundo anel de vedação rotativo 132 com relação à segunda luva 131.

[0082] O impulsor centrífugo 20 é formado integralmente em uma superfície circunferencial externa da segunda luva 131. O impulsor centrífugo 20 é arranjado com sua entrada de fluido confrontando o segundo elemento estático 121. O impulsor centrífugo 20 é localizado entre uma superfície de vedação (isto é, a superfície de contato entre o primeiro anel de vedação rotativo 104 e o primeiro anel de vedação estacionário 109) da primeira unidade de vedação 100 e uma superfície de vedação (isto é, a superfície de contato entre o segundo anel de vedação rotativo 132 e o segundo anel de vedação estacionário 123) da segunda unidade de vedação 120. As molas 133 são fornecidas em uma bossa do impulsor centrífugo 20. O deslocamento do segundo anel de vedação rotativo 132 pelo esticamento das molas 133 é limitado pelos parafusos 136. Portanto, mesmo quando os elementos rotativos não estão montados na máquina rotativa, os elementos rotativos podem manter um estado integralmente montado. Adicionalmente, por causa de a primeira luva 102 e a segunda luva 131 serem construídas como componentes separados, a primeira unidade de vedação 100 e a segunda unidade de vedação 120 podem ser separadas como montagens independentes.

[0083] Os procedimentos para instalar a vedação mecânica em tandem 90 na máquina rotativa são como se segue:

[0084] 1. Os elementos estacionários da segunda unidade de vedação 120 são presos ao envoltório intermediário 60 com os parafusos 55 (ver a figura 3).

[0085] 2. O envoltório interno 50 é preso ao envoltório intermediário 60 com os parafusos 45 (ver a figura 1).

[0086] 3. Uma chaveta 140 (ver a figura 3) é fixada ao eixo rotativo 1, e os elementos rotativos da segunda unidade de vedação 120 são montados no eixo rotativo 1.

[0087] 4. A placa lateral 30 é presa ao envoltório intermediário 60 com os parafusos 46 (ver a figura 1).

[0088] 5. Um pino 141 (ver a figura 3) é fixado ao eixo rotativo 1, e a primeira unidade de vedação 100 é presa à placa lateral 30 com os parafusos 56 (ver a figura 3).

[0089] 6. O impulsor principal 12 é preso ao eixo rotativo 1 com um parafuso 47 (ver a figura 1).

[0090] Quando o impulsor principal 12 é montado no eixo rotativo 1, a primeira unidade de vedação 100 e a segunda unidade de vedação 120 são predispostas para cima na figura 3 para fazer com que a molas 110 e 133 se contraiam. Tal como mostrado na figura 8, uma parte inferior da primeira luva 102 é construída por uma parte de diâmetro pequeno 102a, cuja superfície de extremidade superior (uma primeira superfície de posicionamento) 105 contacta uma primeira superfície de degrau 1a do eixo rotativo 1, tal como mostrado na figura 3. Uma extremidade superior da primeira luva 102 contacta uma extremidade inferior da segunda luva 131. Adicionalmente, uma superfície de extremidade superior (uma segunda superfície de posicionamento) 135 da segunda luva 131 contacta uma segunda superfície de degrau 1b do eixo rotativo 1. Desta maneira, posicionamento da primeira luva 102 e da segunda luva 131 é realizado. Força de rotação do eixo rotativo 1 é transmitida para a primeira luva 102 e para a segunda luva 131 por meio do pino 141 e da chaveta 140, os quais servem como elementos de transmissão de força de rotação, respectivamente.

[0091] O impulsor centrífugo do tipo fechado 20 exige instalação de um anel de revestimento. Tal como pode ser visto a partir da figura 3, uma vez que a entrada de fluido do impulsor centrífugo 20 tem um diâmetro pequeno, o anel de revestimento deve ser colocado em uma posição entre o segundo elemento estático 121 e o impulsor centrífugo 20. Na presente modalidade, a segunda unidade de vedação 120 é construída por meio de duas montagens independentes, isto é, os elementos estacionários e os elementos rotativos, e estas duas montagens são instaladas na máquina rotativa individualmente. Portanto, um anel de revestimento de diâmetro pequeno pode ser disposto entre os elementos estacionários e o impulsor centrífugo 20.

[0092] Adicionalmente, por causa de a primeira luva 102 e a segunda luva 131 serem fornecidas como componentes separados de maneira que a primeira unidade de vedação 100 e a segunda unidade de vedação 120 possam ser separadas, um corpo de armação da bomba (por exemplo, a placa lateral 30 neste exemplo) pode ser inserido mesmo em um espaço encaixado entre o primeiro elemento estático 107 da primeira unidade de vedação 100 e o impulsor centrífugo 20. Com estas configurações, um diâmetro externo da vedação mecânica pode ser tornado pequeno. Além disso, por causa de a placa lateral 30, a qual é feita de material tendo uma alta condutividade térmica, pode ser inserida em um espaço localizado internamente à saída de fluido do impulsor centrífugo 20, a troca de calor entre o refrigerante de alta velocidade descarregado exatamente pelo impulsor 20 e o líquido manuseado pode ser executada de forma segura por meio da placa lateral 30.

[0093] A descrição anterior de modalidades é fornecida para capacitar os versados na técnica para fabricar e usar a presente invenção. Além disso, várias modificações para estas modalidades estarão prontamente aparentes para os versados na técnica, e os princípios genéricos e exemplos específicos definidos neste documento podem ser aplicados a outras modalidades. Portanto, a presente invenção não é pretendida para ficar limitada às modalidades descritas neste documento, mas é para ser conferido o escopo mais amplo tal como definido por limitação das reivindicações e equivalências.

Aplicabilidade Industrial

[0094] A presente invenção pode ser aplicada a uma bomba motorizada submergível tendo um mecanismo de resfriamento para um motor. A presente invenção também pode ser aplicada a uma bomba motorizada para entregar um líquido. A presente invenção pode ser aplicada adicionalmente a uma vedação mecânica em tandem para uso em uma bomba motorizada submergível.

Claims

1. Bomba motorizada submergível, caracterizada pelo fato de que compreende: uma camisa de água (11) tendo uma passagem de circulação de um refrigerante; um motor (3) circundado pela dita camisa de água (11); um eixo rotativo (1) girado pelo dito motor (3); um impulsor principal (12) preso ao dito eixo rotativo (1); um impulsor centrífugo (20) para circular o refrigerante, o dito impulsor centrífugo (20) sendo girável juntamente com o dito eixo rotativo (1); uma passagem de sucção (62) configurada para fornecer comunicação de fluido entre a dita passagem de circulação e uma entrada de fluido do dito impulsor centrífugo (20); uma passagem de descarga (63, 80) configurada para fornecer comunicação de fluido entre uma saída de fluido do dito impulsor centrífugo (20) e a dita passagem de circulação, e uma parede anular (30) tendo uma parede de extensão horizontal (34) localizada acima do dito impulsor principal (12); em que a dita passagem de descarga (63, 80) inclui uma passagem de troca de calor (80) formada por duas superfícies de paredes confrontantes uma à outra, em que uma das ditas duas superfícies de paredes é constituída pela dita parede anular (30) que contacta um líquido transportado pelo dito impulsor principal (12), em que a dita passagem de troca de calor (80) tem uma forma circular se estendendo radialmente para fora a partir da dita saída de fluido do dito impulsor centrífugo (20), em que a dita passagem de troca de calor (80) inclui pelo menos uma seção de passagem axial (82, 84) tendo um componente de comprimento em uma direção axial do dito eixo rotativo (1), em que o dito impulsor principal (12) tem lâminas principais (13) para pressurizar o líquido e palhetas traseiras (14) confrontando a dita parede de extensão horizontal (34); em que a dita parede anular (30) é modelada a fim de separar um espaço acima do dito impulsor principal (12) em um espaço circunferencial interno (41) e um espaço circunferencial externo (42), e em que a dita parede de extensão horizontal (34) tem um furo passante (36) configurado a fim de que parte do líquido transportado radialmente para fora pelas ditas palhetas traseiras (14) é retornado para o dito espaço circunferencial interno (41).

2. Bomba motorizada submergível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que: a dita seção de passagem axial (82, 84) ainda tem um componente de comprimento em uma direção radial do dito impulsor centrífugo (20); e o componente de comprimento na direção axial é maior que o componente de comprimento na direção radial.

3. Bomba motorizada submergível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a dita passagem de troca de calor (80) ainda inclui pelo menos uma seção de passagem radial (81, 83) tendo somente um componente de comprimento em uma direção radial do dito impulsor centrífugo (20).

4. Bomba motorizada submergível, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que ainda compreende palhetas de guiamento (31, 32) fornecidas na dita seção de passagem radial (81, 83).

5. Bomba motorizada submergível, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que: a dita pelo menos uma seção de passagem axial compreende uma primeira seção de passagem axial (82) e uma segunda seção de passagem axial (84); a dita pelo menos uma seção de passagem radial compreende uma primeira seção de passagem radial (81) e uma segunda seção de passagem radial (83); e a dita primeira seção de passagem radial (81), a dita primeira seção de passagem axial (82), a dita segunda seção de passagem radial (83) e a dita segunda seção de passagem axial (84) são arranjadas nesta ordem para fornecer a dita passagem de troca de calor (80).

6. Bomba motorizada submergível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a dita passagem de troca de calor (80) tem uma altura substancialmente constante ao longo de um comprimento total da mesma.

7. Bomba motorizada submergível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que: a dita passagem de circulação compreende uma passagem para fora (24A, 24B) e uma passagem de retorno (24C, 24D) que são separadas por placas de divisão (23); a dita passagem de descarga (63, 80) é conectada a uma entrada da dita passagem para fora (24A, 24B); uma saída da dita passagem para fora (24A, 24B) é conectada a uma entrada da dita passagem de retorno (24C, 24D); e uma saída da dita passagem de retorno (24C, 24D) é conectada à dita passagem de sucção (62).