BR112017027545B1

BR112017027545B1 - Bomba de fluxo livre

Info

Publication number: BR112017027545B1
Application number: BR112017027545-7A
Authority: BR
Inventors: Alexander Christ; Jochen Fritz; Christoph Jãger; Toni Klemm; Steffen Schmidt; Rolf Witzel
Original assignee: KSB SE & Co. KGaA
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2016-06-27
Publication date: 2022-11-16
Also published as: CN107810331A; RU2018103265A; SA517390579B1; DK3317544T3; US20180187692A1; SI3317544T1; AU2016288451A1; EP3317544A1; RU2018103265A3; ES2896450T3; RU2705785C2; HRP20211632T1; PT3317544T; CA2990990A1; CA2990990C; PL3317544T3; EP3317544B1; WO2017001340A1; CN107810331B; AU2016288451B2

Abstract

BOMBA DE FLUXO LIVRE. Bomba de fluxo livre com um impulsor (2). O referido impulsor (2) compreende pás (7) para transportar meios contendo sólidos. As pás (7) ficam dispostas em feixes (12). A distância (14) das pás (7) nos referidos feixes (12) é menor que a distância (13) dos feixes (12) entre si.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção refere-se a uma bomba de fluxo livre compreendendo um impulsor, que apresenta pás para o transporte de meios contendo sólidos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Tais bombas de fluxo livre também são referidas como bombas de vórtice, cujo poder de transporte é transferido de um disco rotativa provido de pás, o chamado impulsor de fluxo livre, para o meio de fluxo. Os impulsores de fluxo livre são particularmente adequados para transportar meios misturados com adições sólidas, como, por exemplo, água suja. O impulsor de fluxo livre é um impulsor radial que tem uma grande passagem para os sólidos contidos no meio de transporte e possui baixa susceptibilidade a falhas.

[003] Uma bomba de fluxo livre para transportar líquidos misturada com adições sólidas é descrita no documento de patente WO 2004/065796 A1. Existe uma distância entre o impulsor e a parede de carcaça no lado da sucção, de modo a que os corpos sólidos possam passar pela bomba de fluxo livre sem entupimentos. A passagem da parede de carcaça no lado da sucção para a parede do compartimento de carcaça colocado radialmente em relação ao impulsor, é realizada suavemente. O compartimento de carcaça é configurado de modo assimétrico

[004] Uma bomba de fluxo livre cujo impulsor consiste em um disco de suporte equipada com pás abertas é descrita no documento de patente EP 1 616 100 B1. As pás apresentam alturas diferentes. Uma parede de carcaça no lado da sucção passa conicamente. A distância da parede de carcaça para as bordas frontais das pás relativamente elevadas do impulsor diminui com o diâmetro. Uma passagem com uma extensão mínima segue uma borda frontal de uma pá de altura relativamente baixa, cuja pá está inclinada em direção à saída de impulsor, de maneira constante.

[005] Referida como uma passagem de em esfera é uma passagem de impulsor livre, não constrita. Ele descreve o maior diâmetro permitido dos sólidos para garantir uma passagem sem entupimentos. É especificado como um diâmetro de em esfera em milímetros. A passagem de em esfera corresponde, no máximo, à largura nominal da tubuladura de sucção ou pressão. Para que esta passagem de em esfera máxima possível seja alcançada em bombas convencionais de fluxo livre, também é necessário que, dentro da carcaça, a distância da frente de pá para a parede de carcaça no lado de sucção corresponda igualmente, pelo menos, à largura nominal da tubuladura de sucção ou pressão.

[006] Se o compartimento sem pá entre a frente da pá e a parede de carcaça oposta exceder uma certa dimensão, a eficiência da bomba de fluxo livre será reduzida. Quanto maior a distância entre o impulsor e a parede de carcaça no lado da sucção, menor a eficiência da bomba de fluxo livre.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[007] É o objeto da invenção especificar uma bomba de fluxo livre que seja capaz de transportar meios que tenha também sólidos relativamente grandes e que tenha ao mesmo tempo a maior eficiência possível de acordo com o projeto. A bomba de fluxo livre deve ser caracterizada por um modo de fabricação que seja tão rentável quanto possível e garanta uma longa vida útil. Além disso, a bomba de fluxo livre deve ser utilizada da maneira mais versátil possível e apresentar pouca susceptibilidade a falhas e ter um valor NPSH favorável. Danificações de cavitação devem ser evitadas.

[008] O referido objeto é conseguido por uma bomba de fluxo livre que tem as características da reivindicação 1. As variantes preferidas podem ser encontradas nas reivindicações dependentes, na descrição e nos desenhos.

[009] De acordo com a invenção, as pás ficam dispostas em feixes sobre o impulsor de fluxo livre. Neste caso, a distância das pás dentro dos feixes é menor do que a distância entre os feixes um ao outro.

[010] Devido à construção de acordo com a invenção, assegura- se uma passagem de em esfera suficiente juntamente com uma alta eficiência de transporte da bomba.

[011] O arranjo em feixes das pás na placa de suporte permite que a distância entre a parede de carcaça no lado de entrada e a frente de pá seja reduzida e, ao mesmo tempo, podendo ser assim ainda assegurada uma passagem de em esfera suficiente.

[012] Uma vez que as distâncias entre os feixes são maiores do que as distâncias das pás nos feixes, assegura-se uma passagem de em esfera suficientemente grande mesmo para o caso em que a distância da frente da pá do impulsor é menor que o diâmetro interno da tubuladura de sucção ou de pressão. Como resultado, os entupimentos são evitados e, ao mesmo tempo, é assegurada alta eficiência durante o transporte. A disposição empacotada das pás permite reduzir a distância do impulsor na parede de carcaça no lado da sucção sem que ocorram entupimentos. A eficiência da bomba de fluxo livre é consequentemente aumentada.

[013] De preferência, a distância da frente da pá do impulsor é inferior a 90%, em particular menos de 80%, do diâmetro da tubuladura de sucção ou do diâmetro interno da conector de sucção.

[014] Cada feixe compreende pelo menos duas pás. Feixes com respectivamente duas ou três pás revelam-se particularmente favoráveis. Em uma variante da invenção, cada feixe compreende quatro pás.

[015] A placa de suporte do impulsor de fluxo livre apresenta uma saliência de cubo que é formada em direção ao lado de sucção e sobre a qual as pás atuam. As pás se projetam a partir da placa de suporte na direção do lado da sucção e têm um perfil que é curvado oposto à direção rotacional. Aqui, todas as pás podem ter a mesma curvatura. Em uma variante alternativa, as pás têm curvaturas diferentes. Por conseguinte, é possível, por exemplo, que as pás com diferentes curvaturas sejam dispostas dentro de um feixe.

[016] Convenientemente, a distância das pás nos feixes é inferior a 90%, de preferência menos de 80%, em particular menos de 70%, da distância dos feixes um ao outro.

[017] De acordo com uma forma de concretização particularmente vantajosa da invenção, o impulsor de fluxo livre compreende dois feixes de pás, cujos feixes são de preferência dispostos de modo a serem deslocados um do outro em 180°. Neste caso, prova ser favorável se cada feixe incluir o mesmo número de pás.

[018] As distâncias das pás dentro dos feixes e/ou as distâncias dos feixes um ao outro são preferivelmente incialmente especificados como ângulos da divisão de pás. De acordo com a invenção, os ângulos da divisão de pás dentro dos feixes são menores do que os ângulos da divisão de pás entre os feixes

[019] De forma conveniente, os ângulos da divisão de pás entre os feixes são superiores a 60°, de preferência mais de 70°, em particular mais de 80°.

[020] Provou ser favorável se os ângulos da divisão de pás dentro dos feixes forem inferiores a 70°, de preferência menos de 60°, em particular menos de 50°.

[021] Em uma forma de concretização particularmente favorável da invenção, o impulsor é formado integralmente com as pás. Aqui, é viável que o impulsor e/ou as pás sejam produzidos a partir de um material metálico. De preferência, um material de fundição é usado neste caso.

[022] Em uma variante da invenção, os ângulos da divisão de pás entre os feixes não são um múltiplo inteiro dos ângulos da divisão de pás dentro dos feixes e, portanto, a disposição em feixes não provém de um impulsor com pás de mesma divisão angular em que as pás individuais são omitidas.

[023] Em uma variante particularmente favorável da invenção, a altura das pás diminui, em relação a um plano de referência, na direção radial. A diminuição ocorre de preferência em um ângulo de chanfro superior a 2°, em particular superior a 3°. Isso revela-se favorável se a diminuição da altura das pás ocorrer em um ângulo de chanfro inferior a 8°, em particular inferior a 7°.

[024] Outras características e vantagens da invenção emergirão da descrição de formas de concretização representativas com base em desenhos e a partir dos próprios desenhos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[025] Nos desenhos: a figura 1 mostra uma secção meridiana esquemática através de uma bomba de fluxo livre; a figura 2 mostra uma ilustração em perspectiva de um impulsor de fluxo livre com dois feixes, que apresentam respectivamente duas pás; a figura 3 mostra uma vista em planta do impulsor de fluxo livre de acordo com a ilustração na figura 2; a figura 4 mostra uma ilustração em perspectiva de um impulsor de fluxo livre com dois feixes que apresentam respectivamente três pás; a figura 5 mostra uma vista em planta do impulsor de fluxo livre de acordo com a ilustração na figura 4; a figura 6 mostra uma disposição de um impulsor de fluxo livre em uma carcaça de bomba; a figura 7 mostra uma vista em planta de um impulsor de fluxo livre com uma linha de seção A-A; e a figura 8 mostra uma ilustração em corte ao longo da linha A-A do impulsor de fluxo livre ilustrado na figura 7.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[026] A Figura 1 ilustra uma bomba de fluxo livre, em cuja carcaça 1 um impulsor 2 está posicionado. O impulsor 2 está conectado rotativamente conjuntamente a um eixo (não ilustrado na figura 1). Um corpo de cubo 4 que tem um furo 5 para aparafusar um parafuso serve para a fixação do impulsor 2. O impulsor 2 é projetado como impulsor de fluxo livre. Várias pás 7 ficam dispostas sobre uma placa de suporte 6 do impulsor 2. É formado um compartimento livre de pás 9 entre o impulsor 2 e a parede de carcaça no lado de entrada 8.

[027] A embocadura de sucção 10 é formada por uma parte de carcaça no lado de sucção 11. A embocadura de sucção 10 forma uma entrada para o meio contendo sólidos e tem um diâmetro D. A parte de carcaça no lado de sucção 11 é formada como uma tampa de sucção.

[028] O impulsor 2 está disposto em uma carcaça de bomba 15.

[029] O lado dianteiro do impulsor de fluxo livre 2 tem, no seu bordo externo, uma distância A para o lado interno da parte de carcaça no lado de sucção 11. Aqui, a distância A é de preferência definida como a distância que um normal, que é perpendicular à parede de carcaça no lado da sucção 8, tem da borda externa da frente da pá do impulsor 2. A distância A é menor do que o diâmetro D.

[030] A altura h das pás 7 diminui na direção radial, com o resultado de que a frente da pá tem um perfil ligeiramente inclinado ou cônico.

[031] A Figura 2 mostra uma ilustração em perspectiva do impulsor 2, que é projetado como impulsor de fluxo livre. O impulsor 2 é um impulsor radial aberto sem placa de cobertura.

[032] Dois feixes 12 de pá 7 ficam dispostos na placa de suporte 6. Cada feixe 12 compreende, respectivamente, duas pás 7. Os dois feixes 12 ficam dispostos sobre o corpo de cubo 4 do impulsor 2 de modo a serem deslocados entre si em 180°.

[033] A Figura 3 mostra uma vista em planta do impulsor 2 de acordo com a ilustração na figura 2. A distância 13 entre os feixes tem um ângulo da divisão de pás de 120°. A distância 14 das pás 7 dentro dos feixes 12 tem um ângulo da divisão da pá de 60°. Os ângulos da divisão da pá entre os feixes 12 é, portanto, maior do que os ângulos da divisão da pá dentro dos feixes por um fator de 2. Os ângulos da divisão da pá entre os feixes 12 são um múltiplo inteiro dos ângulos da divisão da pá dentro dos feixes 12.

[034] A Figura 4 mostra uma ilustração em perspectiva de um impulsor 2, no qual dois feixes 12 de pás 7 ficam dispostos sobre uma placa de suporte 6, em que cada feixe 12 compreende, respectivamente, três pás 7. Os dois feixes ficam dispostos no corpo de cubo 4 do impulsor 2 de modo a ser deslocado um do outro em 180°.

[035] A Figura 5 mostra uma vista em planta do impulsor 2 de acordo com a ilustração na figura 4. A distância 13 entre os feixes 12 tem um ângulo da divisão de pá de 84°. A distância 14 das pás 7 dentro dos feixes 12 tem um ângulo da divisão de pá de 48. Os ângulos da divisão de pá entre os feixes são, portanto, maiores do que os ângulos da divisão de pá dentro dos feixes 12 por um fator de 1,75. Consequentemente, os ângulos da divisão de pá entre os feixes 12 não são um múltiplo inteiro dos ângulos da divisão de pá dentro dos feixes 12.

[036] A Figura 6 mostra uma vista na bomba de fluxo livre, na qual um impulsor 2 fica disposto na parte 15 da carcaça da bomba. A carcaça é uma carcaça em espiral. O meio contendo sólidos sai da bomba de fluxo livre através de uma tubuladura de pressão 17.

[037] A Figura 7 mostra o impulsor 2 de acordo com a ilustração na figura 6 com uma linha de seção A-A. Uma seção ao longo desta linha A-A está ilustrada na figura 8. A altura h das pás 7 diminui na direção radial, isto é, em direção ao diâmetro externo do impulsor. A diminuição é em relação a um plano de referência 16, que é parcialmente ilustrado por linhas tracejadas na figura 8. Na forma de concretização representativa, a diminuição ocorre no ângulo de chanfro α de 5°.

[038] A Figura 8 mostra uma esfera 18 em uma posição superior e inferior. A esfera 18 tem um diâmetro d e um raio a. De acordo com a posição inferior da esfera 18, a esfera 18 mergulha por uma profundidade b nos compartimentos do impulsor 2 entre os feixes 12. Este segmento de imersão da esfera tem uma secante c.

[039] Devido ao arranjo de acordo com a invenção das pás 7 nos feixes 12, é possível que uma esfera que tem um diâmetro d que corresponde ao diâmetro da embocadura de sucção D mergulhe por uma profundidade b nos compartimentos entre os feixes 12. Isto permite que a distância A da frente da pá para a parede da carcaça no lado da sucção 11 seja reduzida em comparação com o diâmetro d por esta profundidade b, com o resultado de que a bomba de fluxo livre tenha maior eficiência e ainda assegure a passagem em esfera máxima d do diâmetro D da embocadura de sucção 10. Existe a seguinte razão entre a distância A a profundidade b e o diâmetro D: A + b = D (fórmula 1).

[040] A profundidade pode ser calculada como segue:

Claims

1. BOMBA DE FLUXO LIVRE, compreendendo um impulsor (2) que apresenta pás (7) para o transporte meios contendo sólidos, caracterizada pelas pás (7) ficarem dispostas em feixes (12), sendo que a distância (14) das pás (7) dentro dos feixes (12) é menor do que a distância (13) dos feixes (12) entre si, em que a distância (14) das pás (7) dentro dos feixes (12) e a distância entre os feixes (12) são especificados como o ângulo da divisão de pás.

2. BOMBA DE FLUXO LIVRE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por cada feixe (12) apresentar pelo menos duas pás (7).

3. BOMBA DE FLUXO LIVRE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada por cada feixe (12) compreender no máximo quatro pás (7).

4. BOMBA DE FLUXO LIVRE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pela distância (14) das pás (7) nos feixes (12) ser inferior a 90%, em particular inferior a 80% em relação à distância dos feixes (12) entre si.

5. BOMBA DE FLUXO LIVRE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelos ângulos da divisão de pás entre os feixes (12) serem superiores a 60°, de preferência mais de 70°, em particular mais de 80°.

6. BOMBA DE FLUXO LIVRE de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelos ângulos da divisão de pás dentro dos feixes (12) serem inferiores a 70°, de preferência inferiores a 60°, em particular inferiores a 50°.

7. BOMBA DE FLUXO LIVRE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo impulsor (2) ser moldado integralmente com as pás (7).

8. BOMBA DE FLUXO LIVRE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo impulsor (2) e/ou as pás (7) serem feitos de um material metálico, de preferência um material fundido.

9. BOMBA DE FLUXO LIVRE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pela distância (A) da frente da pá, no raio externo do impulsor (2), para a parede da carcaça no lado de sucção (11) ser inferior a 90%, em particular menos de 80%, em relação ao diâmetro (D) da abertura de entrada e/ou da abertura de saída.

10. BOMBA DE FLUXO LIVRE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada por cada feixe (12) compreender um número igual de pás (7).

11. BOMBA DE FLUXO LIVRE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelos feixes (12) ficarem dispostos de modo a serem deslocados um do outro em 180°.

12. BOMBA DE FLUXO LIVRE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelos ângulos da divisão de pás entre os feixes (12) serem maiores do que os ângulos da divisão de pás dentro dos feixes (12) por mais de um fator de 1,2, de preferência mais do que um fator de 1,4, em particular mais do que um fator de 1,6.

13. BOMBA DE FLUXO LIVRE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelos ângulos da divisão de pás entre os feixes (12) serem exceto um múltiplo inteiro dos ângulos da divisão de pás dentro dos feixes (12).

14. BOMBA DE FLUXO LIVRE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pela altura (h) das pás (7) diminuir na direção radial, sendo que a diminuição ocorre preferivelmente em um ângulo de chanfro (α) de mais de 2°, em particular mais de 3°, e/ou menos de 8°, em particular inferior a 7°.

15. BOMBA DE FLUXO LIVRE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizada por entre os feixes (12) serem dispostos compartimentos para mergulhar uma esfera (18) por uma profundidade (b).

16. BOMBA DE FLUXO LIVRE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizada por todas as pás (7) apresentarem a mesma curvatura.

17. BOMBA DE FLUXO LIVRE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizada pelas pás (7) dentro dos feixes (12) apresentarem curvaturas diferentes.