BR112015012444B1

BR112015012444B1 - Bomba centrífuga

Info

Publication number: BR112015012444B1
Application number: BR112015012444-5A
Authority: BR
Inventors: Lorenzo Bergamini; Donato Antonio Ripa; Fabrizio MILONE
Original assignee: Nuovo Pignone Srl
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2021-09-08
Also published as: CN105026766B; JP6307090B2; EP2929190B1; WO2014086730A1; KR102162405B1; US9803644B2; AU2013354217A1; CA2898289A1; KR20150091515A; BR112015012444B8; CA2898289C; CN105026766A; ES2784857T3; ITFI20120272A1; EP2929190A1; JP2016502624A; AU2013354217B2; BR112015012444A2; US20150330391A1

Abstract

bomba centrífuga a presente invenção refere-se a uma bomba centrífuga (101), compreendendo: uma entrada de bomba (111); uma saída de bomba (119); um eixo de bomba (107); um conjunto de primeiros estágios (113); um conjunto de segundos estágios (115);um módulo de interseção intermediário (117) disposto entre o conjunto de primeiros estágios (113) e o conjunto de segundos estágios (115), sendo que primeiros impulsores (121) são dispostos em uma sequência de aumento depressão entre a entrada de bomba (111) e o módulo de interseção intermediário (117), e segundos impulsores (131) são dispostos em uma sequência de aumento de pressão entre a extremidade de bomba (101) oposta à dita entrada de bomba (111) e ao dito módulo de interseção intermediário (117); em que: primeiros diafragmas externos (129), segundos diafragmas externos (139) e o dito módulo de interseção intermediário (117) são empilhados para formar um compartimento de bomba (101); sendo que o módulo de interseção intermediário (117) formar pelo menos um canal de transferência axial (155) entre o conjunto de primeiros estágios (113) e o conjunto de segundos estágios (115) e a saída de bomba (119); em que cada um dentre os ditos segundos diafragmas (139) compreende pelo menos uma abertura atravessante disposta perifericamente (171) são alinhadas para formar pelo menos uma passagem (173), a qual conecta fluidamente o dito pelo menos um canal de transferência axial (155) com um impulsor mais a montante dentre os ditos segundos impulsores (131).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a melhorias em bombas centrífugas. Mais especificamente, a invenção refere-se às chamadas bombas centrífugas contrapostas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Bombas centrífugas são usadas em diversos campos industriais para reforçar a pressão de um líquido. As bombas centrífugas podem incluir um ou diversos estágios. Uma bomba centrífuga multiestágio compreende uma pluralidade de estágios disposta em série para aumentar, de modo sequencial, a pressão do fluido a partir de uma entrada de bomba a uma saída de bomba. Os estágios de bomba compreendem um impulsor montado em um eixo e alojado de modo giratório no compartimento de bomba. O líquido entregue pelo impulsor é coletado em um difusor disposto ao redor do impulsor e retorna por meio de um canal de retorno à entrada do próximo estágio.

[003] Em algumas realizações conhecidas, a bomba centrífuga multiestágio pode incluir uma disposição contraposta dos estágios de bomba. Os estágios de uma contraposta bomba são divididos em dois conjuntos de estágios. Os impulsores de um conjunto de primeiros estágios são montados no eixo com as entradas de impulsor voltadas para uma extremidade da bomba, enquanto os impulsores de um conjunto de segundos estágios são montados com as entradas de impulsor voltadas para a extremidade oposta da bomba. A entrada de bomba é disposta na primeira extremidade da bomba e a saída de bomba é disposta no meio vão da bomba, entre o conjunto de primeiros estágios e o conjunto de segundos estágios.

[004] A disposição contraposta dos estágios é particularmente vantajosa devido ao fato de que permite que o impulso no eixo seja balanceado sem a necessidade de um tambor de equilíbrio.

[005] Em outras realizações, os estágios são dispostos em uma configuração em linha, em que todos os impulsores são montados com as entradas de impulsor voltadas para a mesma extremidade de bomba. A entrada de bomba e a saída de bomba, isto é, a tubulação de sucção e a tubulação de entrega, nesse tipo de bombas, são dispostas nas duas extremidades opostas do compartimento de bomba, em que todos os impulsores estão dispostos entre a entrada de bomba e a saída de bomba. A configuração em linha exige um tambor de equilíbrio montado no eixo a fim de equilibrar o impulso axial gerado pelo fluido de trabalho nos impulsores durante a operação de bomba.

[006] A Figura 1A ilustra uma bomba centrífuga multiestágio em linha de 1. A tubulação de entrada ou de sucção da bomba em linha 1 é classificada de 3. A tubulação de saída ou de entrega 5 é disposta no lado oposto da bomba 1. Um conjunto de estágios 7 é disposto entre a tubulação de entrada 3 e a tubulação de saída 5. Os estágios 7 compreendem, cada um, um diafragma 9 que aloja um respectivo impulsor giratório 9 montado em um eixo de bomba 13. As palhetas de difusor estacionário e as palhetas de retorno são dispostas em cada estágio 7, conforme conhecido pelos técnicos no assunto. Os diafragmas 9 são empilhados juntos ao longo de uma seção de entrada de bomba 15 e uma seção de saída de bomba 17, por meio de pinos de ancoragem 19.

[007] A Figura 1B ilustra uma chamada bomba centrífuga multiestágio contraposta 21. A bomba multiestágio 21 compreende um conjunto de primeiros estágios 23A e um conjunto de segundos estágios 23B que inclui respectivos diafragmas 25 e impulsores 27, assim como palhetas de difusor estacionário e palhetas de retorno. Os dois conjuntos de estágios 23A e 23B são estágios em uma configuração contraposta, de modo que o líquido entra em uma tubulação de entrada 29 disposta em uma extremidade da bomba que será processada por meio do conjunto de primeiros estágios 23A e desviada por um módulo de interseção intermediário 31 em direção ao primeiro estágio mais a montante dos conjuntos de segundos estágios 23B em que é disposto na extremidade da bomba oposta à tubulação de entrada 29. A partir do mesmo, o líquido é processado de modo sequencial pelos estágios 23B e descarregado, finalmente, através de uma tubulação de saída (não mostrado na Figura 1B) disposta em uma posição central, isto é, no meio vão de bomba. O módulo de interseção intermediário 31 é disposto entre o conjunto de primeiros estágios 23A e o conjunto de segundos estágios 23B. O módulo de interseção intermediário 31 compreende passagens fluidas para transferir o fluido parcialmente pressurizado a partir do primeiro estágio 23A mais a jusante em direção ao conjunto de segundos estágios 23B. O módulo de interseção intermediário 21 compreende, adicionalmente, aberturas para transportar o fluido pressurizado a partir do segundo estágio mais a jusante 23B em direção à tubulação de saída ou de entrega da bomba. Os diafragmas 25 de diversos estágios 23A, 23B são empilhados juntos com o módulo de interseção intermediário 31 disposto entre os mesmos. Os estágios 23A, 23B são dispostos em um barril 33 que forma a parte externa do compartimento de bomba. O barril 33 é fechado em ambas às extremidades da bomba a fim de fornecer um volume impermeável a líquidos, em que os diafragmas estacionários 25 estão dispostos. Entre o barril 33 e os diafragmas 25 dos segundos estágios 23B, uma passagem fluida 34 é formada para transferir o líquido a partir do módulo de interseção intermediário 31 para a entrada do segundo estágio 23B mais a montante. O líquido parcialmente pressurizado flui através do módulo de interseção intermediário 31 para o interior da passagem periférica 34 e é transferido a partir do meio vão de bomba para a extremidade esquerda (no desenho), onde a entrada do segundo estágio mais a montante 23B está situada. Uma passagem fluida 36 adicional é formada entre os diafragmas 23A e o barril 33. A segunda passagem 36 coloca a saída do segundo estágio 23B mais a jusante em comunicação fluida com as aberturas atravessantes de saída de bomba fornecidas no módulo de interseção intermediário 31.

[008] A exigência para um barril exterior 33 torna a estrutura de bomba bastante complexa. Em uma bomba centrífuga multiestágio em linha, de acordo com a Figura 1A, uma configuração mais simples está prontamente disponível para remover o compartimento externo, quando o último não é necessário devido a uma temperatura e pressão de operação mais baixa ou fluida não prejudicial. Entretanto, a configuração de bomba em linha tem diversas desvantagens: uma eficiência mais baixa, devido ao fato de o tambor de equilíbrio produzir perdas volumétricas mais altas do que àquela configuração contraposta; uma estabilidade rotordinâmica menos favorável; e uma sensibilidade mais alta do impulso axial residual para o desgaste dos vãos.

[009] Uma bomba multiestágio contraposta, vice-versa, não pode ser projetada sem um barril exterior, devido à complexidade do compartimento e à presença de módulos de fluxo cruzado.

[010] Há uma necessidade, portanto, de uma bomba centrífuga multiestágio contraposta mais resistente e eficiente.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[011] De acordo com algumas realizações, uma bomba multiestágio centrífuga é fornecida, a qual compreende uma entrada de bomba, uma saída de bomba e um eixo de bomba que se estende através da bomba. A bomba compreende, adicionalmente, um conjunto de primeiros estágios que compreende respectivos primeiros impulsores montados no eixo de bomba, e primeiros diafragmas externos, e um conjunto de segundos estágios que compreendem respectivos segundos impulsores montados no eixo de bomba e segundos diafragmas externos. Os diafragmas externos circundam os impulsores. Entre o conjunto de primeiros estágios e o conjunto de segundos estágios há um módulo de interseção intermediário disposto. Os estágios são dispostos em uma configuração contraposta. Dessa forma, os primeiros impulsores dos primeiros estágios são estágios em uma sequência de aumento de pressão entre a entrada de bomba e o módulo de interseção intermediário, e os segundos impulsores dos segundos estágios são dispostos em uma sequência de aumento de pressão entre uma extremidade de bomba, oposta à entrada de bomba, e o módulo de interseção intermediário. Em algumas realizações, os primeiros diafragmas externos, os segundos diafragmas externos e o módulo de interseção intermediário são empilhados para formar um compartimento de bomba. O módulo de interseção intermediário forma pelo menos um canal de transferência axial entre os primeiros estágios e os segundos estágios, assim como uma conexão fluida entre os segundos estágios e a saída de bomba.

[012] Em algumas realizações, a entrada do canal de transferência axial está em comunicação fluida com a saída do estágio mais a jusante do conjunto de primeiros estágios de bomba, isto é, o estágio na pressão mais alta nesse primeiro conjunto. Em algumas realizações, a saída do canal de transferência axial está em comunicação fluida com uma passagem que leva à entrada do estágio mais a montante dentre os estágios de bomba do segundo conjunto, isto é, o estágio na pressão mais baixa. A passagem pode ser formada pelos segundos diafragmas do conjunto de segundos estágios. Cada um desses segundos diafragmas pode compreender cada pelo menos uma abertura atravessante. As aberturas atravessantes dos diversos diafragmas estão alinhadas para formar a passagem, a qual conecta fluidamente o canal de transferência axial do módulo de interseção intermediário com o impulsor mais a montante dentre os ditos segundos impulsores, isto é, o impulsor adjacente à extremidade da bomba oposta à entrada de bomba. Em algumas realizações, mais de um canal de transferência axial pode ser fornecido e, preferencialmente, um número correspondente de passagens é formado por aberturas atravessantes correspondentes nos segundos diafragmas. As aberturas atravessantes estão dispostas em uma posição periférica, isto é, radialmente para fora em relação aos impulsores dos estágios de bomba, de modo que a (s) passagem (ns) formada (s) pelas aberturas atravessantes não interfiram na trajetória de fluxo ao longo do qual o fluido processado pela bomba flui.

[013] Uma disposição contraposta é, dessa forma, obtida sem a necessidade de um barril circundando os diafragmas dos estágios de bomba.

[014] De acordo com algumas realizações, uma bomba centrífuga da presente invenção compreende: uma entrada de bomba; uma saída de bomba; um eixo de bomba; primeiros estágios, que compreendem primeiros diafragmas externos e primeiros impulsores montados para rotação no dito eixo de bomba; segundos estágios, que compreendem segundos diafragmas externos e segundos impulsores montados para rotação no eixo de bomba; sendo que os ditos primeiros estágios e os ditos segundos estágios são dispostos contrapostos, a saída de bomba é disposta entre os primeiros estágios e os segundos estágios; um módulo de interseção intermediário posicionado entre os primeiros estágios e os segundos estágios. O módulo de interseção intermediário forma pelo menos um canal de transferência axial entre os primeiros estágios e os segundos estágios, e uma conexão fluida entre os segundos estágios e a saída de bomba. Os segundos diafragmas compreendem aberturas atravessantes que formam pelo menos uma passagem, a qual conecta fluidamente o dito pelo menos um canal de transferência axial com uma entrada dos ditos segundos estágios.

[015] Os recursos e as realizações são revelados aqui abaixo e são apresentados, adicionalmente, nas reivindicações anexas, as quais formam uma parte integrante da presente descrição. A breve descrição acima apresenta recursos das diversas realizações da presente invenção a fim de que a descrição detalhada a seguir possa ser mais bem entendida e a fim de que se observem melhor as contribuições atuais à técnica. Há, certamente, outros recursos da invenção que serão descritos doravante e que serão apresentados nas reivindicações anexas. Nesse aspecto, antes de explicar diversas realizações da invenção em detalhes, entende-se que as diversas realizações da invenção não se limitam em sua aplicação aos detalhes da construção e aos ajustes dos componentes apresentados na descrição a seguir ou ilustrados nos desenhos. A invenção é capaz de outras realizações e de ser praticada e realizada de diversas maneiras. Além disso, entende-se que a fraseologia e a terminologia empregadas no presente documento são para fins de descrição e não devem ser interpretadas como limitadoras.

[016] Dessa forma, os técnicos no assunto irão perceber a concepção em que se baseia a invenção a qual pode ser utilizada prontamente como base para projetar outras estruturas, métodos, e/ou sistemas para realizar os diversos propósitos da presente invenção. É importante, portanto, que as reivindicações sejam interpretadas reivindicações que incluem tais construções equivalentes, contanto que não se afastem do escopo da presente invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[017] Uma observação mais completa das realizações da invenção e muitas das vantagens esperadas da mesma serão obtidas prontamente, uma vez que a mesma se torne mais clara por meio da referência à descrição detalhada a seguir, quando considerada em conjunto com os desenhos anexos em que: as Figuras 1A e 1B ilustram duas bombas centrífugas multiestágio da técnica atual, em uma disposição contraposta e em linha, respectivamente; a Figura 2 ilustra um corte ao longo de um plano axial de uma realização de uma bomba centrífuga multiestágio em uma configuração contraposta, de acordo com a presente invenção; a Figura 3 ilustra uma vista lateral da bomba da Figura 2 com porções parcialmente partidas; a Figura 4 ilustra uma ampliação do conjunto de segundos estágios de bomba das Figuras 2 e 3; a Figura 5 ilustra uma vista em perspectiva do módulo de interseção intermediário da bomba das Figuras 2 a 4; a Figura 6 ilustra uma vista em perspectiva de um dos diafragmas do conjunto de segundos estágios; a Figura 7 ilustra o diafragma de extremidade do conjunto de segundos estágios; e a Figura 8 ilustra uma pluralidade de diafragmas do conjunto de segundos estágios em uma disposição parcialmente empilhada.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[018] As descrições detalhadas das realizações seguintes se referem aos desenhos anexos. Os mesmos números de referência em desenhos diferentes identificam elementos iguais ou similares. Adicionalmente, os desenhos não são necessariamente desenhados para serem representados em escala. Dessa forma, a descrição detalhada seguinte não limita a invenção. Em dez disso, o escopo da invenção é definido pelas reivindicações anexas.

[019] A referência por todo o relatório descritivo a "uma (1) realização" ou a "uma realização" ou a “algumas realizações” significa que o recurso, a estrutura ou a características particulares descritas em conjunto com uma realização é incluído em pelo menos uma realização do relatório descritivo. Dessa forma, a ocorrência da frase "em uma (1) realização" ou "em uma realização" ou "em algumas realizações" em diversos lugares por todo o relatório descritivo não se refere, necessariamente, à (s) mesma (s) realização (ões). Adicionalmente, os recursos, estruturas e características particulares podem ser combinados de qualquer maneira adequada em uma ou mais realizações.

[020] Referindo-se agora às Figuras 2 e 3, uma bomba centrífuga multiestágio 101, de acordo com a presente invenção, compreende um módulo de sucção 103 disposto em uma extremidade da bomba 101. A extremidade oposta da bomba é fechada por uma cobertura mostrado esquematicamente em 105. Um eixo 107 se estende através da bomba 101 e é sustentado nas extremidades opostas do mesmo pelos mancais, não mostrado. Uma pluralidade de impulsores é montada no eixo 107 para rotação integral com o mesmo, conforme será descrito com mais detalhes posteriormente.

[021] Em algumas realizações, o módulo de sucção ou o módulo de entrada 103 compreende um flange de entrada 109 e forma uma entrada de bomba 111 em comunicação fluida com o primeiro estágio dentre uma pluralidade de estágios disposta entre o módulo de sucção 103 e a cobertura oposta 105.

[022] A bomba compreende, adicionalmente, um conjunto de primeiros estágios 113 e um conjunto de segundos estágios 115. Na realização ilustrada nos desenhos, a bomba compreende três primeiros estágios 113 e três segundos estágios 115. Um número diferente de estágios pode ser fornecido. Os dois conjuntos de estágios podem incluir o mesmo número de estágios ou diferentes números de estágios. Os estágios 113 e 115 são dispostos em uma chamada configuração contraposta, conforme será descrita com mais detalhes aqui abaixo.

[023] Entre o conjunto de primeiros estágios 113 e o conjunto de segundos estágios 115, um módulo de interseção intermediário 117 é disposto. O módulo de interseção intermediário 117 tem a tarefa de transferir o fluido parcialmente pressurizado a partir do estágio mais a jusante dentre os primeiros estágios 113 em direção ao conjunto de segundos estágios 115, assim como fornecer uma comunicação fluida a uma saída de bomba 119, a qual é disposta no meio vão ao longo da extensão axial da bomba 101. Os termos “a montante” e “a jusante”, conforme usados no presente documento em conjunto com a posição dos estágios de bomba, referem-se à direção do fluxo de fluido na bomba. O estágio mais a jusante de um conjunto de estágios é, portanto, o último estágio pelo qual o fluido flui. O estágio mais a montante de um conjunto de estágios é, em contrapartida, o primeiro estágio do conjunto pelo qual o fluido é processado. A pressão de fluido aumenta quando flui a partir do estágio mais a montante ao estágio mais a jusante de um conjunto de estágios.

[024] De acordo com algumas realizações, cada um dentre os primeiros estágios 113 compreende um impulsor 121 montado para rotação no eixo 107. Cada impulsor 121 é dotado de uma disposição 123 de palhetas de difusor estacionário. As palhetas de difusor 123 estão dispostas perifericamente ao redor da saída radial do respectivo impulsor 121. Em algumas realizações, alguns dos estágios 113 compreendem um respectivo disco 125 que tem duas faces ou lados opostos. As palhetas de difusor 123 estão dispostas em um primeiro lado do respectivo disco 125. As palhetas de retorno 127 são fornecidas na face oposta ou no lado oposto do disco 125. O disco 125 é dotado de aberturas perifericamente dispostas. O fluido entregue pelo impulsor é guiado pelas palhetas de difusor em direção às aberturas atravessantes dispostas perifericamente fornecidas no disco 125, entra nas palhetas de retorno 127 e é desviado pelo mesmo em direção à entrada do impulsor subsequente do próximo estágio.

[025] Alguns dos primeiros estágios 113 compreendem, adicionalmente, um respectivo diafragma externo ou exterior 129. Na realização da Figura 2, o conjunto de primeiros estágios 113 compreende três estágios, em que cada inclui um respectivo impulsor 121. Os primeiros dois estágios 113 incluem um respectivo disco 125, assim como um respectivo diafragma externo 129.

[026] O impulsor mais a jusante dentre os primeiros impulsores 113, isto é, o qual é disposto oposto ao módulo de sucção 103 e adjacente ao módulo de interseção intermediário 117, compreende um conjunto de palhetas de difusor formado ou sustentado pelo módulo de interseção intermediário 117, conforme será descrito em mais detalhes posteriormente. O fluxo entregue pelo impulsor mais a jusante 121 entra em uma pluralidade de canais de transferência axial formada no módulo de interseção intermediário 117, a qual é configurada para transferir o fluido parcialmente pressurizado em direção à entrada do estágio mais a montante dentre os segundos estágios 115, isto é, o qual é disposto oposto ao módulo de sucção 103 e adjacente à cobertura 105. A estrutura e a função dos canais de transferência axial serão descritas em mais detalhes posteriormente.

[027] Similar aos primeiros estágios 113, cada segundo estágio 115 do conjunto de segundos estágios 115 compreende um impulsor 131 montado para rotação no eixo 107.

[028] Em algumas realizações, cada impulsor 131 dos segundos estágios 115 é combinado com um disco 133 dotado de um primeiro lado ou face e um segundo lado ou face. Um primeiro lado de cada disco 133 sustenta ou forma palhetas de difusor 135. O lado oposto de cada disco 133 forma ou sustenta palhetas de retorno 137.

[029] Alguns dos segundos estágios 115 compreendem, adicionalmente, um respectivo diafragma externo 139 que circunda o impulsor 131 e disco 133 respectivos.

[030] Na realização mostrada nos desenhos, o disco 125 e o diafragma externo 129 do conjunto de primeiros estágios 113 são fabricados como componentes separados e montados juntos. De modo similar, os discos 133 e os respectivos diafragmas externos 139 do conjunto de segundos estágios 115 são fabricados como componentes separados e montados juntos. Em outras realizações, não mostrados, os discos e os diafragmas tanto dos primeiros estágios 113 e/ou dos segundos estágios 115 podem ser fabricados como componentes monolíticos.

[031] O módulo de sucção 103, a cobertura 105, o módulo de interseção intermediário 117 e os diafragmas 129, 139 são empilhados e retidos por meio de tirantes 140. Um compartimento de bomba é formado, dessa forma, onde tem uma estrutura substancialmente em formato de anel, sem nenhum barril monolítico exterior circundando os diafragmas da bomba.

[032] Conforme mostrado na Figura 2, o fluido flui na bomba através da entrada de bomba 111 fornecida no módulo de sucção 103 e entra no estágio mais a montante dentre os primeiros estágios 113. A seta F ilustra, esquematicamente, a trajetória do fluxo processado pela bomba centrífuga 101. O fluido é parcialmente pressurizado no estágio mais a montante dentre os primeiros estágios 113, é descarregado radialmente a partir do primeiro impulsor 121 e é coletado pelas palhetas de difusor 123 e retorna por meio das palhetas de retorno 127 em direção ao eixo 107, a fim de entrar no impulsor subsequente 121 no próximo estágio e assim por diante, até o fluido parcialmente pressurizado sair radialmente do impulsor mais a jusante 121 dos primeiros estágios 113. O impulsor mais a jusante 121 é o que está disposto adjacente ao módulo de interseção intermediário 117.

[033] O fluido é transferido, então, através do módulo de interseção intermediário 117 ao longo dos canais de transferência axial para serem descritos posteriormente com referência, em particular, à Figura 5, e é, adicionalmente, transferido de modo axial, então, através das passagens ou canais formados nos diafragmas 139 do conjunto de segundos estágios 115. O último diafragma, classificado de 139A, do conjunto de segundos estágios 115, isto é, o diafragma disposto na extremidade da bomba oposta ao módulo de sucção 103 e adjacente à cobertura 105, desvia o fluido em direção ao eixo 107 na entrada do estágio mais a montante 115. O estágio mais a montante 115 é o que está disposto oposto ao módulo de interseção intermediário 117, isto é, o qual está mais próximo da extremidade da bomba 101 oposta ao módulo de sucção 103.

[034] O fluido é pressurizado, então, fluindo de modo sequencial através dos segundos estágios dispostos de modo sequencial 115 até atingir as palhetas de difusor 135 e as palhetas de retorno 137 do estágio mais a jusante 115, isto é, o estágio 115 adjacente ao módulo de interseção intermediário 117.

[035] O módulo de interseção intermediário 117 compreende uma câmara interna 143. Em algumas realizações, a câmara interna 143 tem um formato substancialmente anular que circunda uma passagem axial 145 pelo qual o eixo 107 se estende.

[036] A câmara interna 143 está em comunicação fluida com uma tubulação de saída ou de entrega 147, finalizando com um flange de descarga ou de entrega 149 e formando uma parte da saída de bomba 119. O fluido flui, portanto, a partir de uma câmara anular interna 143 através da tubulação de entrega 147.

[037] Uma realização do módulo de interseção intermediário 117 será descrita em muitos detalhes, referindo-se, em particular, às Figuras 3 e 5.

[038] O módulo de interseção intermediário 117 pode ser compreendido de um invólucro interno 151 e um invólucro externo 153. Na Figura 3, o invólucro externo 153 é seccionado ao longo de um plano axial para mostrar o invólucro interno 151 em uma vista lateral. A Figura 5 ilustra o módulo de interseção intermediário 117 em uma vista em perspectiva, com metade do invólucro externo 153 removido para mostrar melhor a estrutura do invólucro interno 151.

[039] Nessa realização, os dois invólucros 151 e 153 são fabricados como componentes separados e subsequentemente, montados juntos. Em outras realizações, o invólucro interno 151 e o invólucro externo 153 podem ser monolíticos, por exemplo, os mesmos podem ser fundidos em matrizes como um único componente.

[040] O invólucro interno 151 tem uma superfície externa 151A que forma uma pluralidade de canais de transferência axial 155. Em algumas realizações, quatro canais de transferência axial 155 podem ser fornecidos. Os canais de transferência axial podem ser distribuídos uniformemente ao redor do desenvolvimento periférico do invólucro interno 151. Em algumas realizações, a dimensão radial da superfície externa 151A do invólucro interno 151 está aumentando a partir da extremidade que está voltada para o módulo de sucção 103 em direção à extremidade que está voltada para a extremidade oposta da bomba 101.

[041] Em algumas realizações, cada canal de transferência axial 155 pode ter um desenvolvimento aproximadamente helicoidal. Em algumas realizações, cada canal de transferência axial 155 tem uma entrada de canal 155A que está voltada para o conjunto de primeiros estágios 113, e uma saída de canal 155B que está voltada para o conjunto de segundos estágios 115. Em algumas realizações, os canais de transferência axial 155 se divergem gradualmente em relação ao eixo 107 a partir da entrada de canal 155A em direção à saída de canal 155B.

[042] Em algumas realizações, a entrada de canal 155A de cada canal de transferência axial 155 é inclinada em relação à direção axial. A orientação da entrada de canal 155A de cada canal de transferência axial 155 é selecionada de forma que facilite o influxo do fluido parcialmente pressurizado guiado para o interior dos canais de transferência axial 155 por palhetas de difusor estacionário 157 formadas pelas pás estacionárias 159.

[043] Em algumas realizações, as palhetas de difusor estacionário 157 são formadas em um lado de um disco 161, o qual é montado no módulo de interseção intermediário 117. Na realização ilustrada, em particular, na Figura 5, o disco 161 é formado como uma parte integral do invólucro interno 151. Em outras palavras, o disco 161 e o invólucro interno 151 são, por exemplo, fundidos em matriz, como um componente monolítico. Em outras realizações, o disco 161 e o invólucro interno 151 podem ser fabricados como componentes separados e montados juntos para formarem uma unidade.

[044] Em algumas realizações, o invólucro interno 151 compreende apêndices163 (consulte, em particular, a Figura 5), os quais engatam em uma projeção anular 165 fornecida no invólucro externo 153 para bloquear o invólucro interno 151 e o invólucro externo 153 um com o outro.

[045] Em realizações vantajosas, a saída de canal 155B dos canais de transferência axial 155 é orientada substancialmente de modo paralelo ao eixo geométrico do eixo 107.

[046] Cada canal 150 pode ser fechado no lado radialmente para fora pela superfície interna do invólucro externo 153.

[047] Se o invólucro interno 151 e o invólucro externo 153 são fabricados como um componente monolítico, os canais de transferência axial 155 serão formados na espessura monolítica do módulo de interseção intermediário 117, fundindo-se em matriz.

[048] Em algumas realizações, o invólucro interno 151 circunda a cavidade anular interna 141 do módulo de interseção intermediário 117 e compreende uma abertura de descarga 167 pela qual a comunicação fluida pode ser estabelecida entre a câmara interna anular 143 e a tubulação de entrega 147, por meio da qual o fluido pressurizado é entregue.

[049] A tubulação de entrega 147 pode ser fabricada de modo monolítico com o invólucro externo 153. Em outras realizações, a tubulação de entrega 147 pode ser fixada ao invólucro externo 153.

[050] Entre a abertura de descarga 167 e a tubulação de entrega 147, uma disposição de vedação é vantajosamente fornecida. A disposição de vedação evita o vazamento do fluido pressurizado entre a superfície interna do invólucro externo 153 e da superfície externa 151A do invólucro interno 151 em direção aos canais de transferência axial 155, devida à pressão diferencial entre o fluido que flui através da abertura de descarga 167 e do fluido que flui nos canais de transferência axial 155.

[051] Uma disposição de vedação ao redor da abertura de descarga 167 pode compreender um anel de vedação ou uma junta disposta entre a superfície interna do invólucro externo 153 e da superfície externa do invólucro interno 151. Em outras realizações, uma pressão de contato entre essas duas superfícies pode fornecer um efeito de vedação suficiente. O vazamento é totalmente evitado se o invólucro interno e o invólucro externo do módulo de interseção intermediário 117 forem fabricados como um componente monolítico, por exemplo, se fundido em matriz.

[052] Os canais de transferência axial 155 finalizam em uma posição radial (consulte a Figura 4), a qual está alinhada com aberturas atravessantes ou bolsos 171 correspondentes fornecidos nos diafragmas externos 139 dispostos entre a cobertura 105 e o módulo de interseção intermediário 117. A estrutura e a posição das aberturas 171 fornecidas nos diafragmas externos 139 são mostradas em uma vista em perspectiva na Figura 6.

[053] Na realização da Figura 6, quatro aberturas atravessantes ou bolsos 171 são fornecidos ao longo de uma porção sólida anular 139B dos diafragmas 139.

[054] O corte transversal das aberturas atravessantes 171 combinam, preferencialmente, com o corte transversal da extremidade de saída 151B dos canais de transferência axial 155, de forma que o fluido parcialmente pressurizado pode fluir de modo suave a partir dos canais de transferência axial 155 para o interior das aberturas atravessantes 171.

[055] Conforme é mostrado de uma forma melhor na Figura 8, os diafragmas externos 139 estão empilhados em uma posição angular mútua, de modo que as aberturas atravessantes 171 dos diafragmas externos 139 estejam alinhados umas com as outras, formando uma passagem contínua 173 que se estende a partir do respectivo canal de transferência axial 155 até o diafragma de extremidade 139A, isto é, o diafragma é disposto mais próximo à cobertura de fechamento 105.

[056] Conforme se pode ver melhor nas Figuras 4 e 7, o último diafragma 139A também é dotado de aberturas atravessantes 171A. As entradas de aberturas 171A são alinhadas vantajosamente com as aberturas atravessantes 171 dos diafragmas externos 139, dessa forma, estendendo cada passagem 173. Preferencialmente, o corte transversal das entradas das aberturas 171A combina com o corte transversal das aberturas atravessantes 171.

[057] O diafragma 139A forma uma porção de extremidade 173A de cada passagem 173 que leva à entrada do impulsor mais a montante 131 dentre os segundos estágios 115.

[058] Uma disposição é, dessa forma, fornecida, onde o fluido parcialmente pressurizado que sai do estágio mais a jusante dentre os primeiros estágios 113 é transferido através do módulo de interseção intermediário 117 e as passagens 173, 173A para a entrada do estágio mais a montante 115, disposta na extremidade da bomba 101 oposta à extremidade de entrada.

[059] A disposição descrita acima permite, portanto, uma configuração contraposta dos dois conjuntos de estágios 113, 115 com uma construção do tipo anel do compartimento de bomba, isto, é uma construção em que o compartimento externo da bomba 101 é formado pelo empilhamento dos diafragmas 129, 139, 139A e do módulo de interseção intermediário 117, sem a necessidade de um barril externo. O trajeto de fluido a partir do estágio mais a jusante 113 ao estágio mais a montante 115 é formado parcialmente no interior do módulo de interseção intermediário 117 e parcialmente nos diafragmas 139, 139A.

[060] Embora as realizações da matéria descritas no presente documento tenham sido mostradas nos desenhos e completamente descritas acima com particularidade e em detalhes em conexão com diversas realizações, ficará aparente aos técnicos no assunto que muitas modificações, mudanças e omissões são possíveis sem que haja materialmente o desvio do escopo dos ensinamentos, dos princípios e dos conceitos inovadores apresentados no presente documento, e as vantagens da matéria mencionadas nas reivindicações anexas. Consequentemente, o escopo adequado das inovações deveria ser determinado apenas com propósitos interpretativos mais amplos das reivindicações anexas, de forma que abranja todas as tais modificações, mudanças e omissões. Além disso, a ordem ou a sequência de quaisquer etapas de processo ou de método pode ser variada ou resequenciada, de acordo com as realizações alternativas.

Claims

1. BOMBA CENTRÍFUGA (101), que compreende: uma entrada de bomba (111); uma saída de bomba (119); um eixo de bomba (107); um conjunto de primeiros estágios (113) que compreende, respectivamente, primeiros impulsores (121) montados no eixo de bomba (107) e primeiros diafragmas externos (129); um conjunto de segundos estágios (115) que compreende, respectivamente, segundos impulsores (131) montados no eixo de bomba (107) e segundos diafragmas externos (139); um módulo de interseção intermediário (117) disposto entre o conjunto de primeiros estágios (113) e o conjunto de segundos estágios (115), sendo que os primeiros impulsores (121) são dispostos em uma sequência de aumento de pressão entre a entrada de bomba (111) e o módulo de interseção intermediário (117), e os segundos impulsores (131) são dispostos em uma sequência de aumento de pressão entre a extremidade de bomba (101) oposta à entrada de bomba (111) e dito módulo de interseção intermediário (117); em que os primeiros diafragmas externos (129), os segundos diafragmas externos (139) e o módulo de interseção intermediário (117) são empilhados para formar um compartimento de bomba (101); sendo que o módulo de interseção intermediário (117) forma pelo menos um canal de transferência axial (155) entre o conjunto de primeiros estágios (113) e o conjunto de segundos estágios (115), e caracterizada por compreender uma conexão fluida (143) entre o conjunto de segundos estágios (115) e a saída de bomba (119); em que cada um dentre os segundos diafragmas (139) compreende pelo menos uma abertura atravessante disposta perifericamente (171); sendo que as aberturas atravessantes (171) são alinhadas para formar pelo menos uma passagem (173), a qual conecta fluidamente o pelo menos um canal de transferência axial (155) com um impulsor mais a montante dentre os segundos impulsores (131).

2. BOMBA CENTRÍFUGA (101), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por cada segundo diafragma externo (139) compreender uma pluralidade de aberturas atravessantes (171) disposta perifericamente; sendo que o módulo de interseção intermediário (117) compreende uma pluralidade de canal de transferência axial (155); e as aberturas atravessantes (171) dos segundos diafragmas externos (139) formam uma pluralidade de passagens (173), a qual conecta fluidamente os canais de transferência axial (155) com a entrada do segundo impulsor (131) mais a montante.

3. BOMBA CENTRÍFUGA (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada pelo módulo de interseção intermediário (117) compreender uma câmara interna anular (143) em comunicação fluida com os segundos estágios (115) e com a saída de bomba (119).

4. BOMBA CENTRÍFUGA (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo módulo de interseção intermediário (117) compreender um invólucro interno (151) e um invólucro externo (153), sendo que o invólucro interno (151) e o invólucro externo (153) são dispostos um no interior do outro.

5. BOMBA CENTRÍFUGA (101), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo módulo de interseção intermediário (117) compreender um invólucro interno (151) e um invólucro externo (153), dispostos um no interior do outro; e em que o invólucro interno (151) tem uma abertura de descarga (167) que conecta a câmara interna anular (143) a um duto de descarga radial (147) disposto no invólucro externo (153), sendo que o duto de descarga radial (147) está em comunicação fluida com a saída de bomba (119).

6. BOMBA CENTRÍFUGA (101), de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por compreender uma disposição de vedação entre o invólucro interno (151) e o invólucro externo (153) ao redor da abertura de descarga (167).

7. BOMBA CENTRÍFUGA (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizada pelo invólucro interno (151) ter um formato frustocônico.

8. BOMBA CENTRÍFUGA (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 7, caracterizada pelo o pelo menos um canal de transferência axial (155) estar disposto entre o invólucro interno (151) e o invólucro externo (153).

9. BOMBA CENTRÍFUGA (101), de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo o pelo menos um canal de transferência axial (155) ser formado entre uma superfície externa (151A) do invólucro interno (151) e uma superfície interna do invólucro externo (153).

10. BOMBA CENTRÍFUGA (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 9, caracterizada pelo invólucro externo (153) formar um flange de saída de bomba (119).

11. BOMBA CENTRÍFUGA (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada por compreender um difusor disposto entre um estágio mais a jusante dentre os primeiros estágios (113) e o módulo de interseção intermediário (117).

12. BOMBA CENTRÍFUGA (101), de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo difusor ser formado no módulo de interseção intermediário (117).

13. BOMBA CENTRÍFUGA (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo último estágio dentre os primeiros estágios (113) compreender palhetas de difusor estacionário (123) entre o respectivo impulsor (121) e o módulo de interseção intermediário (117) e pelas palhetas de difusor estacionário (123) do último estágios dentre os primeiros estágios (113) estarem em comunicação fluida com o pelo menos um canal de transferência axial (155).

14. BOMBA CENTRÍFUGA (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo canal de transferência axial (155) se estender de acordo com uma curva helicoidal ao redor do eixo de bomba (107).

15. BOMBA CENTRÍFUGA (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizada pelo o pelo menos um canal de transferência axial (155) ter uma extremidade de entrada (155A), a qual forma um ângulo com uma direção axial para receber um fluxo de fluido que tem um componente de velocidade tangencial, e uma extremidade de saída (155B) orientada a uma direção paralela ao eixo de bomba (107).