BR112015007115B1

BR112015007115B1 - Bomba centrífuga.

Info

Publication number: BR112015007115B1
Application number: BR112015007115-5A
Authority: BR
Inventors: Lorenzo Bergamini
Original assignee: Nuovo Pignone Srl
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2021-12-14
Also published as: CA2886985A1; US20150260190A1; JP2015532389A; WO2014060343A1; AU2013331741A1; EP2912318A1; JP6442407B2; EP2912318B1; CN104813033B; CN104813033A; ES2916804T3; BR112015007115B8; KR20150070294A; AU2013331741B2; BR112015007115A2; KR102200789B1; ITFI20120210A1

Abstract

BOMBA CENTRÍFUGA. A presente revelação refere-se a aprimoramentos em bombas centrífugas, em particular, mas não exclusivamente, em bombas centrífugas de múltiplos estágios, que compreende: um invólucro (3); uma haste giratória (9) disposta para rotação no dito invólucro (3); pelo menos um estágio de bomba que compreende um impulsor preso na dita haste giratória e disposto para a rotação em uma respectiva câmara de impulsor (17) formada no dito invólucro (3); uma pluralidade de membros de vedação, em que cada um é disposto para reduzir o vazamento entre um componente giratório e um respectivo componente estacionário na dita bomba centrífuga (1); em que pelo menos um dentre os ditos membros de vedação compreende uma disposição de membros de placa compatíveis fixados em relação face a face nas extremidades de raiz ao respectivo componente estacionário e formar um anel de vedação entre o dito componente estacionário e o respectivo componente giratório; e em que o dito pelo menos um estágio de bomba tem uma velocidade específica definida como Ns = (Ômega q1/2)/(h3/4) igual ou menor do que 25, em que Ômega é uma velocidade rotacional de eixo de bomba expressa em rpm; q é uma taxa de fluxo através do estágio, expressa em m3/s no Ponto de (...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a aprimoramentos em bombas centrífugas, em particular, mas não exclusivamente, em bombas centrífugas de múltiplos estágios. Mais especificamente, a presente invenção se refere a aprimoramentos que têm como meta aumentar a eficiência de bombas centrífugas que têm uma velocidade específica baixa.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] As bombas centrífugas de múltiplos estágios são amplamente usadas para reforçar a pressão dos líquidos. Uma bomba centrífuga de múltiplos estágios compreende, geralmente, um invólucro e uma haste disposta para a rotação no invólucro. Uma pluralidade de impulsores é chaveada na haste e é alojada de forma giratória em respectivas formadas no invólucro de bomba.

[003] Os anéis de vedação interestágio e buchas são encaixados no invólucro e agem em conjunto com os respectivos impulsores para vedar cada lado de cada impulsor, evitando então que o líquido pressurizado entregue na saída de um impulsor flua de volta para o estágio a montante. A eficiência dos anéis de vedação e buchas de vedação influencia bastante a eficácia geral da bomba.

[004] Em termos gerais, dada uma determinada diferença de pressão através da bomba, entre a entrada de bomba e a saída de bomba, um número superior de estágios resulta em vedação interestágio mais eficiente, visto que uma queda de pressão menor existe através de cada anel de vedação ou bucha de vedação. Isso resulta em eficiência superior da bomba. Em contrapartida, especialmente em casos de bombas centrífugas de múltiplos estágios de alta pressão, a redução do número tal de estágios leva à queda de pressão maior através das vedações interestágio e consequentemente em vazamento de líquido maior.

[005] A queda em eficácia de bomba geral é particularmente relevante no caso de estágios de velocidade específica baixa, isto é, naqueles estágios de bomba ou bombas de múltiplos estágios projetadas para processar taxas de fluxo reduzida com carga alta, isto é, diferença alta entre pressão de saída e pressão de entrada.

[006] As vedações de escova foram sugeridas em bombas centrífugas em aplicações em que o fluido processado contém partículas sólidas ou é um fluido multifásico. As vedações de escova, entretanto, têm uma eficiência de vedação limitada e têm uma capacidade de queda de pressão limitada.

[007] Existe, portanto, uma necessidade de disposições de vedação interestágio mais eficiente, particularmente em estágios de velocidade específica baixa de bombas centrífugas de múltiplos estágios.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[008] A invenção se refere a uma disposição de vedação aprimorada que tem a capacidade de aumentar a eficácia de uma bomba centrífuga de múltiplos estágios ou de um estágio que compreende um invólucro, uma haste giratória disposta para a rotação no dito invólucro e uma ou uma pluralidade de estágios de bomba. Cada estágio de bomba compreende um impulsor preso sobre a haste giratória e disposto para a rotação em uma respectiva câmara de impulsor. Uma pluralidade de membros de vedação é fornecida adicionalmente, para reduzir o vazamento entre um componente giratório e um respectivo componente estacionário da bomba. Em algumas realizações, pelo menos um dentre os membros de vedação em pelo menos um dos estágios de bomba compreende uma disposição de placas compatíveis ou membros de placa compatíveis fixados em relação face a face em extremidades de raiz ao respectivo componente estacionário e formando um anel de vedação entre o componente estacionário e o respectivo componente giratório. Um ou mais dos estágios de bomba têm uma velocidade específica definida como:- Ns = (w q1/2)/(h3/4)igual ou menor do que 25, em que:- w é uma velocidade rotacional de eixo de bomba expressa em rpm;- q é uma taxa de fluxo através do estágio, expressa em m3/s no Ponto de Melhor Eficiência (BEP); e- h é uma elevação de carga através do estágio expressa em m.

[009] Em algumas realizações, cada estágio de bomba tem uma velocidade específica baixa, não maior do que 25. Em outras realizações, a bomba pode ser compreendida de N estágios e N-1 estágios têm uma velocidade específica igual ou menor do que 25. O primeiro estágio, isto é, aquele mais próximo à entrada de bomba ou lado de sucção pode ser diferente dos estágios remanescentes e têm uma velocidade específica maior do que 25.

[010] Em algumas realizações, a velocidade específica de um ou mais, e de preferência todos exceto um, ou todos os estágios da bomba de múltiplos estágios pode ser igual ou menor do que 23, de preferência igual ou menor do que 22 e com ainda mais preferência igual ou menor do que 20, por exemplo, igual ou menor do que 15.

[011] Em algumas realizações, cada estágio da bomba compreende um membro de vedação lateral de entrada e um membro de vedação lateral de saída. Pelo menos, o membro de vedação lateral de entrada de pelo menos um, alguns ou todos os estágios é compreendido de membros de placa compatíveis dispostos em relação face a face conforme descrito acima. Em particular, pelo menos o membro de vedação de entrada é compreendido de membros de placa compatíveis. O membro de vedação lateral de entrada pode ser disposto para a ação conjunta com um olho de impulsor do respectivo impulsor. O membro de vedação lateral de saída pode ser disposto para a ação conjunta com um bloco de impulsor do respectivo impulsor. Em realizações adicionais, um, alguns ou todos os membros de vedação de lado de saída dos estágios de bomba são compreendidos de membros de placa compatíveis.

[012] Em realizações adicionais, diversos membros de vedação que compreendem membros de placa compatíveis são usados, entre um componente ou parte estacionária do invólucro e uma porção da haste giratória ou uma porção de um componente, como uma bucha ou similares girando de forma integral com a haste giratória.

[013] Os membros de vedação adicionais formados por membros de placa compatíveis podem ser fornecidos entre um estágio de bomba mais externa e uma extremidade de haste que contém as vedações mecânicas que isolam a bomba da atmosfera.

[014] Em algumas realizações, a bomba pode ser fornecida com um tambor de balanceamento. Um ou mais membros de vedação que agem em conjunto com o tambor de balanceamento podem ser fornecidos. Um ou mais dos ditos membros de vedação podem ser compreendidos de ou formados por membros de placa compatíveis.

[015] Os membros de placa compatíveis têm, vantajosamente, uma configuração achatada, com um corte transversal que tem uma primeira direção na direção axial e uma segunda dimensão na direção tangencial (espessura da placa), em que a primeira direção é maior do que a segunda dimensão, isto é, as placas compatíveis têm uma largura na direção axial muito maior do que a espessura das mesmas. Por exemplo, a dimensão axial tem pelo menos 10 vezes a dimensão tangencial. O corte transversal estreito da placa compatível fornece deformabilidade flexural na direção tangencial e rigidez na direção axial.

[016] As disposições de vedação de placas compatíveis são conhecidas por si só. Sua aplicação em turbinas é conhecida. Entretanto, os membros de placa compatíveis não foram previstos para as bombas de turbo. Os membros de vedação de placa compatível são caracterizados por um fluxo de vazamento total, que é a combinação do vazamento entre as extremidades de ponta dos membros de placa compatíveis e o componente giratório e do vazamento entre membros de placa compatíveis adjacentes. A primeira contribuição é proporcional ao diâmetro de vedação e a segunda contribuição é proporcional à altura de vedação e diâmetro de haste. Nas disposições de vedação de bomba de turbo a razão entre a altura de vedação e o diâmetro de vedação é 4 a 5 vezes maior do que nas turbinas. As disposições de vedação de placa compatível em bombas resultariam, portanto, em fluxos de vazamento inaceitáveis. Observou-se de forma surpreendente que a combinação das disposições de vedação de placa compatível e estágios de velocidade específica baixa resultam em uma eficácia de vedação surpreendente aprimorada, resultando em eficácia de bomba superior. Alternativamente, para uma dada carga diferencial total, a mesma eficácia como em bombas conhecidas, pode ser alcançada com um número reduzido de estágios.

[017] As disposições particularmente vantajosas fornecem uma vedação de labirinto, que compreende membros de placa compatíveis com uma ou mais fendas que se estendem a partir da extremidade de raiz radialmente mais externa em direção a um local intermediário ao longo da altura de placa. Um ou mais anéis estacionários, restringidos à parte estacionária da disposição de vedação se estendem radialmente para dentro nas fendas dos membros de placa compatíveis que formam um labirinto, que aumenta a eficiência da disposição de vedação.

[018] Os recursos e realizações são reveladas abaixo no presente documento e são apresentadas adicionalmente nas reivindicações anexas, que formam uma parte integral da presente descrição. A breve descrição acima apresenta recursos das várias realizações da presente invenção para que a descrição detalhada a seguir possa ser mais bem compreendida e para que as presentes contribuições para a técnica possam ser mais bem apreciadas. Existem, obviamente, outros recursos da invenção que serão descritos doravante e que serão apresentados nas reivindicações anexas. Em relação a isso, antes de explicar diversas realizações da invenção em detalhes, compreende-se que as várias realizações da invenção não são limitadas em sua aplicação aos detalhes da construção e às disposições dos componentes apresentados na seguinte descrição ou ilustrados nos desenhos. A invenção tem a capacidade de outras realizações e de ser praticada e executada de várias formas. Além disso, compreende-se que a fraseologia e terminologia empregadas no presente documento para o propósito de descrição e não deveria ser conspirado como limitador.

[019] Como tal, o técnico no assunto apreciará que a concepção, mediante a qual a invenção é baseada, pode ser utilizada prontamente como uma base para projetar outras estruturas, métodos, e/ou sistemas para executar os diversos propósitos da presente invenção. É importante, portanto, que as reivindicações sejam consideradas como incluindo essas construções equivalentes desde que não se afastem do escopo da presente invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[020] Uma apreciação mais completa das realizações reveladas da invenção e muitas vantagens inerentes das mesmas serão prontamente obtidas conforme a mesma se torna melhor a título de refere à seguinte descrição detalhada quando considerado em conexão com os desenhos anexos, em que:- a Figura 1 ilustra uma seção esquemática de uma bomba de velocidade específica baixa de múltiplos estágios;- a Figura 2 ilustra uma ampliação de um estágio da bomba da Figura 1;- a Figura 3 ilustra uma vista transversal de uma vedação de placa compatível; e- a Figura 4 ilustra uma vista esquemática de uma disposição de vedação de placa compatível.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[021] A seguinte descrição detalhada das realizações se refere aos desenhos anexos. Os mesmos números de referência em desenhos diferentes identificam os mesmos ou elementos semelhantes. Adicionalmente, os desenhos não são necessariamente desenhos à escala. Além disso, a seguinte descrição detalhada não limita a invenção. Em vez disso, o escopo da invenção é definido pelas reivindicações anexas.

[022] Referência por todo o relatório descritivo a "uma (1) realização" ou "uma realização" ou “algumas realizações” significam que o recurso, estrutura ou característica particular descrita em conexão a uma realização é incluído em pelo menos uma realização da matéria revelada. Portanto, o surgimento da frase "em uma (1) realização" ou "em uma realização" ou "em algumas realizações" em vários lugares por todo o relatório descritivo não está necessariamente se referindo à(s) mesma(s) realização(ões). Adicionalmente, os recursos, estruturas ou características particulares podem ser combinados de forma adequada em uma ou mais realizações.

[023] A seguinte descrição e os desenhos abrangidos se referem especificamente a uma realização de uma assim chamada bomba entre rolamentos com uma disposição de costa a costa. O uso dos recursos da presente invenção, entretanto, não é limitado a esse tipo de bombas. Esses recursos podem ser estendidos facilmente, por exemplo, para bombas de múltiplos estágios com configuração de rotor em linha e um tambor de balanceamento. Algumas das vantagens da matéria revelada no presente documento também podem ser alcançadas em uma bomba centrífuga de um estágio, isto é, uma bomba que tem um único impulsor.

[024] A Figura 1 ilustra uma seção longitudinal de acordo com um plano vertical de uma bomba centrífuga de múltiplos estágios 1. A bomba centrífuga 1 tem um invólucro indicado genericamente em 3 e compreendido de um tambor 5 e uma cobertura 7. O invólucro 3 aloja uma haste acionada 9 sustentadas por rolamentos de extremidade 11, 13. Uma pluralidade deimpulsores 15 é torcionalmente conectada na haste 9 e gira com a mesma. Cada impulsor 15 pode ser alojado em uma câmara 17 que tem uma entrada axial 19 e uma saída radial 21 (consulte, em particular, a Figura 2). De uma forma conhecida por si só as câmaras 17 são conectadas em série. Cada impulsor 15 e respectiva câmara 17 forma um estágio de bomba.

[025] Na realização ilustrada na Figura 1, a bomba centrífuga 1 é uma assim chamada bomba de costa a costa, com um coletor de sucção 23A e um coletor de descarga e entrega 23B. Os impulsores 15 são divididos em duas séries de impulsores dispostos opostamente, rotulados 15X e 15Y respectivamente, dispostos em uma configuração de costa a costa. O fluxo de entrada através do coletor de sucção 23A é processado sequencialmente em um primeiro impulsor de entrada 16, na primeira série de impulsores 15X, subsequentemente na segunda série de impulsores 15Y e é finalmente entregue através do coletor de descarga 23B. A canalização de fluido que conecta os dois conjuntos de impulsores é fornecida entre o tambor externo 5 e uma porção de invólucro interna 4, em que as câmaras 17 são formadas. A porção de invólucro interna 4 pode ser formada por duas metades conectadas entre si ao longo de um plano paralelo à seção da Figura 1.

[026] Na realização ilustrada nas Figuras 1 e 2, cada impulsor 15 compreende um bloco de impulsor 15H e uma cobertura de impulsor 15S, entre as quais uma pluralidade de lâminas 15B é disposta. Para cada estágio, um membro de vedação lateral de entrada e um membro de vedação lateral de saída podem ser fornecidos. Mais especificamente, entre a cobertura de impulsor 15S e o invólucro um anel de vedação de interestágio 27 é disposto no lado de entrada do estágio e forma um membro de vedação lateral de entrada do estágio de bomba. O anel de vedação de interestágio 27 é disposto entre uma porção estacionária do invólucro de bomba e um olho de impulsor 15E formado pela cobertura de impulsor 15S e coage com o dito olho de impulsor 15E. De forma semelhante, uma bucha de vedação de interestágio 29 é disposta no lado de saída do estágio, entre o invólucro 3 e o bloco 15H do impulsor 15. A bucha de vedação 29 forma um membro de vedação lateral de saída do estágio de bomba.

[027] Os anéis de vedação e buchas de vedação, aqui também designados de forma cumulativa como “membros de vedação”, evitam que o líquido pressurizado que sai do impulsor retorne para a entrada do estágio, bem como o líquido na entrada do estágio subsequente entre no estágio anterior a partir da parte de trás do impulsor 15.

[028] Em algumas realizações, as disposições de vedação adicionais são fornecidas em várias posições axiais ao longo da haste 9 da bomba centrífuga 1. Na Figura 1 os membros de vedação de haste radial são mostrados em 31 e 35, próximos aos rolamentos 11, 13 da haste 9. Ummembro de vedação de haste radial intermediário adicional 33 pode ser disposto em uma posição intermediária da haste 9, entre a haste e o invólucro estacionário 3, separando os dois conjuntos de impulsores dispostos costa a costa 15X e 15Y.

[029] Mais especificamente, o membro de vedação de haste 31 é disposto entre uma porção terminal de haste 9A e o impulsor mais externo do grupo de impulsor 15X. O membro de vedação de haste 35 é disposto entre a porção terminal de haste oposta 9B e o impulsor mais externo do grupo de impulsor 15Y. Um estágio de bomba auxiliar com um impulsor duplo 16 pode ser fornecido entre o membro de vedação de haste 35 e a porção terminal de haste 9B. As porções terminais de haste 9A, 9B são sustentadas nos rolamentos de extremidade 11, 13, respectivamente. Os membros de vedação mecânica externos 12 e 14 podem ser fornecidos adicionalmente entre cada rolamento 11, 13 e os membros de vedação de haste 31 e 33, respectivamente.

[030] Nas realizações preferenciais, pelo menos um dentre os membros de vedação 27, 29, 31, 33, 35 é projetado como uma disposição de vedação de placa compatível. Em algumas realizações, somente um, alguns ou todos os membros de vedação de haste 31, 33, 35, dispostos na haste giratória 9 são projetados como disposições de vedação de placa compatível. Em realizações adicionais, somente os membros de vedação de lado de entrada 27, ou os membros de vedação de lado de saída 29 ou ambos, são projetados como membros de vedação de placa compatível. Em ainda outras realizações todos os membros de vedação 27, 31, 33 e 35 e possivelmente os membros de vedação 29 são projetados como membros de vedação de placa compatível.

[031] As Figuras 3 e 4 ilustram uma seção longitudinal ao longo de um plano que contém o eixo geométrico de rotação da bomba centrífuga 1 e uma vista em perspectiva de uma disposição dos membros de placa compatíveis que formam um membro de vedação. Somente a título de exemplo, as Figuras 3 e 4 ilustram um dentre os anéis de vedação 27 fornecidos ao redor do olho de impulsor dos impulsores 15.

[032] Na realização ilustrada nas Figuras 3 e 4 o membro de vedação 27 compreende um alojamento 37, que é conectado de forma estacionária ao invólucro de bomba 3. Em algumas realizações, o alojamento 37 pode ser compreendido de um anel posterior 39 e um anel frontal 41. Em outras realizações, não mostradas, o anel posterior 39 e/ou o anel frontal 41 podem ser omitidos. Na representação esquemática das Figuras. 3 e 4 o anel frontal 41 e o anel posterior 39 são formados como uma parte integral do alojamento 37. Em outras realizações, por exemplo, o anel frontal pode ser usinado no invólucro 3. Entre o anel posterior e o anel frontal uma parede anular intermediária 42 é fornecida. O alojamento 37 forma um componente estacionário da disposição de vedação.

[033] No alojamento 37 os membros de placa compatíveis 43 são dispostos. Conforme melhor mostrado na Figura 4, cada membro de placa compatível 43 tem uma extremidade de raiz ou raiz 43R e uma extremidade de ponta ou ponta 43T, em que a extremidade de raiz 43R é a borda radialmente mais externa do membro de placa compatível e a ponta é a borda radialmente mais interna do membro de placa compatível. Os membros de placa compatíveis 43 são presos em suas extremidades de raiz 43R ao alojamento 37. Na realização mostrada na Figura 4 as extremidades de raiz dos membros de placa compatíveis 43 são presas à parede intermediária anular 42. Os membros de placa compatíveis 43 se estendem de forma radialmente para dentro em direção ao eixo geométrico de rotação A-A da haste 9 e suas extremidades de ponta 43T são dispostas próximas ou em contato com o respectivo componente giratório, no exemplo ilustrado nas Figuras 3 e 4 o olho de impulsor 15E do respectivo impulsor 15. Os membros de placa compatíveis 43 são dispostos em relação de enfrentamento, isto é face a face, e inclinados em relação à direção radial, para permitir a rotação da haste 9 na direção giratória fR (Figura 4).

[034] Aqueles indivíduos técnicos no assunto compreenderão que uma disposição semelhante dos membros de placa compatíveis também pode ser usada para o membro de vedação 29 e/ou para as disposições de vedação intermediária e de extremidade 31, 33, 35. Os membros de vedação 31, 33 e 35 podem compreender membros de placa compatíveis que têm bordas orientadas de forma radialmente para dentro que agem em conjunto diretamente com a superfície externa da haste 9. Em outras realizações, conforme mostrado na Figura 1, os membros de vedação 31, 33, 35 são compreendidos de buchas 31A, 33A, 35A, que são chaveadas na haste 9 e giram com a mesma. Os membros de placa compatíveis agem em conjunto com a superfície cilíndrica externa das buchas 31A, 33A, 35A.

[035] Em algumas realizações, cada membro de placa compatível tem um formato genericamente laminar. Cada membro de placa compatível pode ter um corte transversal substancialmente retangular, com uma dimensão na direção axial, que é muito maior do que a dimensão na direção tangencial. Os membros de placa compatíveis são, portanto, axialmente rígidos, mas têm uma flexibilidade para deformação na direção tangencial.

[036] Em algumas realizações, cada membro de placa compatível 43 compreende pelo menos uma fenda que se estende a partir da extremidade de raiz 43R do membro de placa compatível 43 para uma posição intermediária ao longo da extensão radial do membro de placa compatível. Na realização ilustrada nas Figuras 3 e 4, cada membro de placa compatível 43 compreende três fendas 45A, 45B, 45C. As fendas são, de preferência,retilíneas e se estendem em uma direção radial. Na realização a fenda central 45B é mais longa do que as fendas laterais 45A, 45C. Os membros de placa compatíveis 43 são dispostos de modo que as fendas 45A, 45B, 45C estejam alinhadas. Essa disposição forma três ranhuras anulares que se estende ao redor da disposição de vedação formada pelos membros de placa compatíveis 43. Os anéis correspondentes 47A, 47B, 47C presos ao alojamento 37 se estendem radialmente para o interior das respectivas ranhuras formadas pelas fendas alinhadas 45A, 45B, 45C dos membros de placa compatíveis. Na realização mostrada na Figura 4, os anéis 47A, 47B e 47C se estendem a partir da parede intermediária anular 42 do alojamento 37.

[037] Conforme mostrado a título de exemplo nos desenhos anexos, os anéis 47A, 47B e 47C bem como as ranhuras anulares formadas pelas fendas 45A, 45B, 45C nos membros de placa compatíveis face a face 43 podem ter comprimentos radiais variáveis. Eles também podem ter uma largura axial variável. Embora na realização ilustrada nas Figuras 3 e 4 três fendas 45A, 45B, 45C sejam fornecidas em cada membro de placa compatível 43, um número diferente de fendas e correspondentemente um número diferente de anéis 47A, 47B, 47C pode ser fornecido, com base, por exemplo, nasconsiderações de projeto. Em outras realizações menos vantajosas, nenhum anel e nenhuma ranhura são fornecidas. Os membros de placa compatíveis serão, nesse caso, sólidos em vez de ranhurados conforme representado nas figuras. Essa realização simplificada, entretanto, fornece um efeito de vedação menos eficiente, conforme será esclarecido posteriormente.

[038] O formato das fendas e do formato em corte transversal dos anéis pode ser retangular, conforme mostrado na realização , mas outros formados podem ser usados, em vez disso. Por exemplo, as fendas e os anéis anulares podem ter um corte transversal conformado em V ou um corte transversal conformado em U.

[039] Adicionalmente, além disso, o perímetro externo dos membros de placa compatíveis 43 pode ser retangular, conforme ilustrado, ou conformado diferentemente, por exemplo, conformado em T, de formato trapezoidal ou similares, por exemplo, com largura crescente a partir da extremidade de raiz para a ponta, ou vice-versa.

[040] O corte transversal estreito de cada membro de placa compatível 43 fornece rigidez axial e flexibilidade para deformação na direção tangencial, conforme observado acima. O membro de vedação formado pelos membros de placa compatíveis dispostos de forma anular 43 fornece uma funcionalidade de vedação eficiente também no caso de diferenças de pressão grandes entre os lados posterior e frontal do membro de vedação, isto é, em casos de valores de carga grandes, graças à rigidez axial fornecida pelo formato substancialmente plano dos membros de placa compatíveis 43. Graças à rigidez dos membros de placa compatíveis 43 na direção axial, mesmo no caso de carga diferencial alta através do estágio de bomba, a deformação da disposição de vedação na direção axial será desprezível, preservando através disso a funcionalidade de vedação.

[041] A combinação do um ou mais anéis radiais 47A, 47B, 47C e ranhuras circunferenciais formadas pelas fendas 45A, 45B, 45C dosmembros de placa compatíveis 43 fornece um efeito de vedação de labirinto, impondo um trajeto tortuoso ao fluxo de vazamento a partir do lado de pressão para o lado de sucção do membro de vedação, aumentando através disso a resistência ao fluxo de vazamento.

[042] Essa disposição de vedação particularmente eficiente resulta em uma eficácia maior das bombas centrífugas caracterizadas por uma velocidade específica baixa. A velocidade específica de um estágio de uma bomba centrífuga pode ser definida como:- Ns = w q1/2 I h3/4em que:- Ns = velocidade específica- w = velocidade rotacional de eixo de bomba (rpm)- q = taxa de fluxo (m3/h, l/s, l/min, m3/min, gpm dos EUA, gpm Britânico) em Ponto de Melhor Eficiência (BEP)- h = elevação de carga (m, pés)

[043] Dependendo das unidades usadas (Sistema de Unidades Internacional (SI) ou unidades dos EUA), conforme compreendido no presente documento um estágio de bomba centrífuga de velocidade específica baixa é um em que a velocidade específica é- Ns < 25 (no sistema de SI)- Ns < 1.290 no sistema dos EUA.

[044] Uma bomba centrífuga de múltiplos estágios geralmente tem uma pluralidade de estágios com impulsores idênticos. Portanto, a bomba de múltiplos estágios que tem uma velocidade específica baixa é um em que todos os estágios têm uma velocidade específica baixa. Em algumas realizações, o primeiro estágio da bomba centrífuga de múltiplos estágios tem um impulsor, que difere dos impulsores remanescentes da bomba centrífuga e que têm uma velocidade específica superior.

[045] O uso de membros de placa compatíveis em bombas centrífugas, especialmente bombas centrífugas de múltiplos estágios, permite a redução do número de estágios e portanto do número de impulsores, aumentando a carga, isto é, a diferença de pressão, através de cada estágio, mantendo uma eficácia de bomba geral alta, devido à funcionalidade de vedação dos membros de vedação de placa compatível.

[046] Embora as realizações reveladas da matéria descrita no presente documento tenham sido mostradas nos desenhos e descritas completamente acima com particularidade e detalhes em conexão com diversas realizações, será parente aos técnicos no assunto que muitas modificações, mudanças, e omissões são possíveis sem se afastar materialmente dos ensinamentos inovadores, do escopo e conceitos apresentados no presente documento, e as vantagens da matéria recitada nas reivindicações anexas. Por conseguinte, o escopo real das inovações reveladas somente deveria ser determinado pela interpretação mais abrangente das reivindicações anexas com a finalidade de englobar todas essas modificações, mudanças e omissões. Além disso, a ordem ou sequência de quaisquer etapas de processo ou método pode ser variada ou ressequenciada de acordo com realizações alternativas.

Claims

1. BOMBA CENTRÍFUGA (1), que compreende:um invólucro (3);uma haste giratória (9) disposta para rotação no invólucro (3);- ma pluralidade de estágios de bomba, em que cada um compreende um impulsor preso na haste giratória e disposto para a rotação em uma respectiva câmara de impulsor (17) formada no invólucro (3);uma pluralidade de membros de vedação (27, 29, 31, 33, 35), em que cada um é disposto para reduzir o vazamento entre um componente giratório e um respectivo componente estacionário na bomba centrífuga (1);caracterizada por pelo menos um estágio de bomba compreender um membro de vedação lateral de entrada (27) disposto e configurado para a ação conjunta com um olho de impulsor (15E) e compreendendo uma disposição de membros de placa compatíveis (43) fixados em relação face a face nas extremidades de raiz ao respectivo componente estacionário e formar um anel de vedação entre o componente estacionário e o respectivo componente giratório, e um membro de vedação lateral de saída (29) disposto e configurado para a ação conjunta com um bloco de impulsor (15H) e que compreende uma disposição de membros de placa compatíveis; e em que o pelo menos um estágio de bomba tem uma velocidade específica definida comoNs = (w q1/2)/(h3/4)igual ou menor do que 25, em que- w é uma velocidade rotacional de eixo de bomba expressa em rpm;- q é uma taxa de fluxo através do estágio, expressa em m3/s no Ponto de Melhor Eficiência (BEP); e- h é uma elevação de carga através do estágio expresso em m.

2. BOMBA CENTRÍFUGA (1), de acordo com a reivindicação1, caracterizada por compreender N estágios, em que (N-m) estágios têm uma velocidade específica Ns igual a menor do que 25.

3. BOMBA CENTRÍFUGA (1), de acordo com a reivindicação2, caracterizada por m = 1.

4. BOMBA CENTRÍFUGA (1), de acordo com qualquer umadas reivindicações 2 a 3, caracterizada por todos os estágios terem uma velocidade específica igual ou menor do que 25.

5. BOMBA CENTRÍFUGA (1), de acordo com qualquer umadas reivindicações 1 a 4, caracterizada por cada estágio de bomba compreender um membro de vedação lateral de entrada, e em que pelo menos um dentre os membros de vedação laterais de entrada compreender uma disposição de membros de placa compatíveis.

6. BOMBA CENTRÍFUGA (1), de acordo com a reivindicação5, caracterizada por cada membro de vedação lateral de entrada dentre a pluralidade de estágios de bomba compreender uma disposição de membros de placa compatíveis.

7. BOMBA CENTRÍFUGA (1), de acordo com qualquer umadas reivindicações 5 a 6, caracterizada por cada membro de vedação lateral de entrada que compreender uma disposição de membros de placa compatíveis é disposto e configurado para a ação conjunta com um olho de impulsor do respectivo impulsor (15).

8. BOMBA CENTRÍFUGA (1), de acordo com qualquer umadas reivindicações 2 a 7, caracterizada por cada estágio de bomba compreender um membro de vedação lateral de saída que compreende uma disposição de membros de placa compatíveis.

9. BOMBA CENTRÍFUGA (1), de acordo com qualquer umadas reivindicações 1 a 8, caracterizada por compreender pelo menos um membro de vedação de haste entre um componente estacionário e a haste ou uma bucha montada sobre a haste, em que o pelo menos um membro de vedação de haste é compreendido de uma disposição de membros de placa compatíveis fixados em relação face a face em extremidades de raiz ao componente estacionário e formar um anel de vedação entre o componente estacionário e a haste giratória (9) ou a bucha montada sobre a haste giratória (9).

10. BOMBA CENTRÍFUGA (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada por cada membro de placa compatível, de pelo menos um dentre os membros de vedação, compreender pelo menos uma fenda que se estende radialmente para o interior do membro de placa compatível a partir de uma extremidade de raiz radialmente mais externa do membro de placa compatível para um local radialmente intermediário, entre a extremidade de raiz e uma extremidade de ponta radialmente mais interna do membro de placa compatível, em que as fendas dos membros de placa compatíveis estão alinhadas para formar uma ranhura anular; e em que pelo menos um anel estacionário fixado ao componente estacionário se estende radialmente para o interior da ranhura anular formada pelos membros de placa compatíveis.

11. BOMBA CENTRÍFUGA (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada por cada membro de placa compatível de pelo menos um dentre os membros de vedação compreender uma pluralidade de fendas que se estendem radialmente para o interior do membro de placa compatível a partir de uma extremidade de raiz radialmente mais externa do membro de placa compatível para um local radialmente intermediário, entre a extremidade de raiz e uma extremidade de ponta radialmente mais interna do membro de placa compatível, em que as fendas dos membros de placa compatíveis são alinhadas para formar uma ranhura anular; e em que uma pluralidade de anéis estacionários fixados ao componente estacionário se estende radialmente para o interior das ranhuras anulares formadas pelos membros de placa compatíveis.