BRPI0810324B1

BRPI0810324B1 - rotor de bomba com eixo de rotação, e, conjunto de bombas

Info

Publication number: BRPI0810324B1
Application number: BRPI0810324A
Authority: BR
Inventors: Norman Cantrill Garth; Edward Burgess Kevin
Original assignee: Weir Minerals Australia Ltd
Priority date: 2007-05-21
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2019-12-17
Also published as: US20100135765A1; US11274669B2; BR122019010135B1; CN105864054B; HUE033532T2; PE20090131A1; CN105782110B; EP2153071B1; CN102678618A; CN102678618B; CA2856861A1; CL2012000960A1; CL2010000952A1; CN104061184A; EP2153071A4; AU2008253598A1; US20180100508A1; US8622706B2; CL2008001474A1; PL3196469T3

Abstract

rotor de bomba com eixo de rotação conjunto de bombas uma unidade de bomba e seus componentes, que compreendem um rotor que tem elementos indutores de fluxo sobre uma superfície interna de uma mortalha frontal da mesma, um dispositivo direcionador de fluxo ou filtro contendo passagens para a entrega de material para o rotor e de pelo menos uma passagem de circulação de fluxo e um compartimento de bomba com uma seção de consumo com palhetas de distribuição de fluxo na região de uma abertura de alimentação adjacente à seção de consumo.

Description

“ROTOR DE BOMBA COM EIXO DE ROTAÇÃO, E, CONJUNTO DE BOMBAS”

Campo da Técnica [001] Esta invenção refere-se em geral a bombas e, mais particularmente, bombas do tipo que incluem, por exemplo, bombas de poço, bombas submersíveis, bombas à jato e similares.

Técnica Anterior [002] Bombas centrífugas de posso têm aplicação em uma ampla gama de indústrias, incluindo mineração. Dentre as aplicações de mineração das bombas de poço normalmente estão o bombeamento de uma mistura de água com partículas minerais de diferentes tamanhos de e densidades das partículas. Esta mistura é comumente chamada de lodo e porque ela contém sólidos que podem ser muito abrasivos. Consequentemente bombas de poço usadas na mineração, na maioria dos casos, são construídas de materiais resistentes desgastantes.

[003] As bombas de poço usadas em aplicações de mineração são normalmente montadas em cima de vigas geralmente sobre um poço ou buraco amplo e relativamente raso. Um motor de condução e os mancais da bomba são dispostos acima do nível do solo para que não sejam submersos, garantindo dessa forma que essas peças tenham uma vida útil maior. Os elementos de bombeamento estão ligados a um eixo vertical e são normalmente posicionados na extremidade de um poço longo em cantiléver e perto ou próximo ao fundo do reservatório. Os coletores normalmente são localizados estrategicamente dentro da instalação e afundados abaixo do nível do solo, com áreas em ângulo raso ao redor do solo de modo que todos os produtos de vazamentos, derrames ou de lodo caiam por gravidade diretamente dentro do coletor. Dependendo do tamanho do coletor em relação à bomba de poço, o tipo de partículas e sua densidade e a taxa de fluxo de lodo exigida no coletor, alguma porcentagem de partículas vai naturalmente

Petição 870190046578, de 17/05/2019, pág. 5/88 / 20 acumular-se no fundo do coletor e, uma vez retirada fora da água, elas tendem a não ser coletadas novamente pela bomba de poço. Com o tempo essas partículas se acumulam e podem bloquear o coletor, particularmente se essas partículas realmente se unirem entre si.

[004] Um aparelho de bomba de poço convencional é ilustrado na

Figura 1, que é um esquema de elevação lateral transversal da mesma. A bomba do depósito 10 conforme a figura inclui um compartimento para a bomba 12 com um rotor 14 disposto nele. O rotor 14 é conectado operativamente a um eixo de acionamento 16 que na posição normal de funcionamento da bomba fica, em geral, disposto na vertical. O eixo motor 16 é suportado por uma unidade de mancal 18 e é operativamente conectado a um motor de condução (não mostrado). Uma coluna 20 envolve o eixo de acionamento 16.

[005] O compartimento da bomba 12 tem duas entradas para uma câmara de bomba 21 dentro do compartimento, ou seja, uma primeira entrada de 22 e uma segunda entrada 24. Um primeiro filtro 26 é previsto na primeira entrada 22 e um segundo filtro 28 na segunda entrada 24. Um tubo de descarga 25 parte do compartimento da bomba 12. Quando em uso a primeira entrada 22 e a peneira 26 é posicionada próxima ao fundo do coletor com a segunda entrada 24, localizada acima dele. Os filtros 26, 28 funcionam para impedir a penetração de grandes partículas em contato direto com o rotor 14, o qual está alojado no compartimento 12. Essas partículas podem emperrar a rotação do rotor e, eventualmente, danificá-lo, levando a uma falha prematura da bomba de poço. Contudo, o rotor ainda pode ser danificado por um acúmulo de partículas finas no interior do compartimento.

[006] A fim de tentar aliviar os problemas de acumulação de partículas tanto no coletor do reservatório quanto dentro do compartimento da bomba convencional, como foi referido acima, foi proposta a previsão de agitadores que de alguma forma ampliam-se separadamente ao coletor do

Petição 870190046578, de 17/05/2019, pág. 6/88 / 20 reservatório, ou outro tipo coaxial de agitador que pode ser montados em um eixo de extensão que se projeta abaixo da segunda entrada 24. No entanto a eficácia dos agitadores conhecidos pode variar consideravelmente e, como os agitadores tendem a desgastar-se rapidamente, a sua eficiência pode ser rapidamente diminuída durante sua utilização. Em algumas circunstâncias, ensaios foram realizados, nos quais a entrada inferior 22 da bomba de poço fica completamente fechada, sendo que o lodo só entra através da entrada superior da bomba 24. Enquanto que isso pode impedir a interferência da rotação do rotor, também pode limitar o fluxo que pode ser bombeado, e por sua vez, resultar em transbordamento no coletor.

Sumário da Invenção [007] Em um primeiro aspecto, a presente invenção fornece um rotor de bomba com um eixo em rotação e incluindo: um eixo da roda, uma mortalha traseira que se estende do eixo da roda, e uma mortalha frontal, caracterizado pelo fato de que cada uma das mortalhas tem uma superfície interna e uma superfície externa, sendo que o rotor também inclui: uma pluralidade de palhetas de bombeamento que se estendem entre as respectivas superfícies internas das mortalhas, e uma abertura de entrada do rotor na mortalha frontal coaxial com o eixo de rotação do rotor, caracterizado pelo fato de que o rotor inclui um ou mais elementos indutores que se estendem desde a superfície interna da mortalha frontal até o eixo de rotação e que estão posicionados adjacentes à abertura da entrada do rotor.

[008] Durante a utilização de tal rotor, quando o rotor é forçado a girar os elementos indutores podem ajudar na elevação das partículas para a região das palhetas de bombeamento e, portanto, a posterior remoção da matéria da abertura junto à entrada do rotor. Em situações como a remoção de sólidos depositados a partir de um poço de reservatório, as partículas podem ser relativamente grandes em tamanho ou naturalmente pesadas ou densas, e os elementos indutores podem ajudar com a retirada deste material

Petição 870190046578, de 17/05/2019, pág. 7/88 / 20 depositado.

[009] Em uma configuração o rotor pode incluir uma variedade de elementos indutores, esses elementos estão dispostos em torno da abertura da entrada do rotor. Em outras formas, pode haver apenas um elemento indutor, por exemplo, uma protusão em forma de parafuso ou de hélice ou na superfície interior da mortalha frontal do rotor.

[0010] Em uma configuração uma variedade de elementos geradores de fluxos pode ser disposta em uma forma espaçada e que se estende desde a superfície externa da mortalha frontal na região da abertura do rotor. O arranjo é tal que, durante o uso, os elementos geradores de fluxos são adaptados para causar um fluxo de recirculação na região de entrada da bomba e externamente dela.

[0011] Em uma configuração, a mortalha frontal pode incluir uma parte circular da parede e uma parte da parede em projeção em função da mesma, a parte da parede em projeção disposta para se estender desde as palhetas de bombeamento para terminar em uma extremidade livre, sendo que a abertura da entrada do rotor está na região da extremidade livre, de modo a definir uma região de entrada do o rotor entre a abertura de entrada do rotor e as palhetas de bombeamento.

[0012] Em uma configuração, a parte da parede em projeção pode se estreitar para dentro da parte circular da parede quando se deslocar na direção da extremidade livre. Em uma forma disso, a parte de parede em projeção pode ser curvada.

[0013] Em uma configuração, o rotor pode ter também outro conjunto de palhetas de bombeamento na superfície externa da mortalha traseira, estando dispostas com espaços entre elas. Em uma forma disso, cada palheta de bombeamento pode ser curvada, com uma extremidade adjacente à extremidade periférica da mortalha externa traseira e estender-se para dentro dela na direção do eixo da roda.

Petição 870190046578, de 17/05/2019, pág. 8/88 / 20 [0014] Em uma configuração do rotor, em situações onde há uma diversidade de elementos indutores, esses elementos podem ser em forma de hélices. Como exemplo, as palhetas podem ser, geralmente, em forma de aerofólio. Em uma disposição, as palhetas podem ser localizadas na superfície interna da parte da parede em projeção adjacente à extremidade livre.

[0015] Em uma configuração do rotor, em situações onde há uma pluralidade de elementos geradores de fluxo, esses elementos podem também ser na forma de hélices. Como exemplo, estas palhetas, em geral, também podem ser em forma de aerofólio. Em uma disposição, as hélices podem ser localizadas na superfície externa da parte da parede em projeção adjacente à extremidade livre.

[0016] Os elementos indutores são dispostos de tal forma que quando são utilizados e quando o rotor está girando, ajudam na criação de um fluxo em redemoinho adjacente e externamente à entrada do rotor. Em uma configuração, os elementos indutores estão sob a forma de palhetas que se estendem da superfície interior da mortalha frontal, sendo que cada uma contém uma parte com a borda livre, que é espaçada do eixo central de rotação. Em uma disposição disso, cada palheta se estende na direção do eixo de rotação até um ponto em torno da metade do raio da abertura do rotor. As palhetas indutoras podem ser de qualquer uma forma adequada e não necessariamente em forma de aerofólio. As palhetas podem se estender, em geral, radialmente ou ser inclinadas na direção radial normal. Pode ser previsto qualquer número compatível de elementos indutores e, em uma configuração dois estão dispostos em uma posição diametral oposta na região de entrada de fluxo do rotor.

[0017] Em um segundo aspecto, a presente invenção prevê um dispositivo direcionador de fluxo, em uso para direcionar o material em relação a um rotor adjacente em movimento, sendo que o dispositivo inclui um corpo principal com um lado interno e um lado externo, várias vias de

Petição 870190046578, de 17/05/2019, pág. 9/88 / 20 circulação que se estendem entre o lado interno e o lado externo do corpo principal, pelo menos, uma passagem que prevê para o uso a entrega de material para uma abertura do rotor e pelo menos outra passagem que prevê a circulação em uso de um fluxo de material após o rotor.

[0018] Em resposta à rotação em uso do rotor adjacente, tal dispositivo pode criar um padrão de fluxo de recirculação do material de lodo destinado a causar uma perturbação das partículas em suspensão na região do rotor, o que pode ser importante para a limpeza dos resíduos sólidos depositados provenientes de um coletor do reservatório quando as partículas podem ser grandes em tamanho, ou naturalmente pesadas ou densas. Uma vez que o material sólido depositado é agitado, o dispositivo direcionador de fluxo também tem um corredor de passagem separado que leva à abertura do rotor, onde a ação de bombeamento suga os resíduos de material liquefeito para o rotor para serem removidos. O dispositivo, portanto, desempenha uma função dupla e é ideal para aplicações de bombeamento em áreas onde os resíduos sólidos possam ter sido deixados em repouso por um tempo.

[0019] Em uma forma, o dispositivo direcionador de fluxo pode incluir uma câmara adjacente ao interior do corpo principal, sendo que esses corredores de passagem se comunicam com a tal câmara. Em uma forma, o dispositivo pode incluir uma pluralidade dessas passagens de entrega e uma pluralidade desses corredores de circulação.

[0020] Em uma configuração, uma pluralidade dessas passagens pode ser geralmente circular em forma quando visto de uma seção transversal horizontal e dispostas concentricamente em relação umas às outras. Em uma forma disso, a passagem de circulação ou todas elas podem ser dispostas radialmente para fora com relação à passagem de entrega ou todas elas.

[0021] Em uma configuração do dispositivo direcionador de fluxo, o corpo principal inclui uma seção da parede lateral periférica e uma pluralidade de elementos em forma de anel concentricamente dispostos,

Petição 870190046578, de 17/05/2019, pág. 10/88 / 20 operativamente ligados entre si e operativamente conectados à seção da parede lateral periférica, sendo que os espaços circulares entre os elementos em forma de anel são esses corredores de passagem. Em uma forma dessa aplicação, um dos elementos em forma de anel pode incluir uma parte da borda no lado externo do corpo principal, o qual fornece uma barreira parcial entre o(s) corredor(es) de circulação e a(s) passagem(ns) de entrega.

[0022] Em um terceiro aspecto, a presente invenção fornece um dispositivo direcionador de fluxo que é configurado para direcionar dois fluxos de materiais, em resposta ao movimento relativo de um rotor adjacente, sendo que os fluxos incluem: um fluxo da mistura no qual o material é misturado e agitado, em resposta ao movimento do rotor adjacente em uso, e um fluxo de bombeamento no qual o material é transportado através do rotor adjacente em uso e bombeado para outro local.

[0023] Tal dispositivo apresenta vantagens operacionais, como já descritas neste documento para o dispositivo do segundo aspecto.

[0024] Em um quarto aspecto, a presente invenção fornece uma bomba de alojamento, incluindo: uma seção do corpo principal tendo nela uma câmara de bombeamento, e uma saída de descarga estendendo-se da câmara de bombeamento; uma seção de filtro tendo nela uma região de consumo, com uma ou mais entradas localizadas na região de consumo, e uma abertura de alimentação entre a região de consumo e a câmara de bombeamento; caracterizada pelo fato de que diversas palhetas de distribuição de fluxo estão posicionadas na região da abertura de alimentação.

[0025] Em resposta à rotação em uso do rotor adjacente, a(s) palheta(s) de distribuição do fluxo no compartimento da bomba pode(m) ajudar a entregar eficientemente os materiais de lodo para a câmara de bombeamento, onde a ação de bombeamento extrai o material de lodo fluidizado para o rotor para que seja removido. A(s) palheta(s) pode(m) reduzir a turbulência e melhorar a eficiência da prestação do fluxo de lodo

Petição 870190046578, de 17/05/2019, pág. 11/88 / 20 para a superfície externa em uso da mortalha traseira do rotor.

[0026] Em uma configuração contendo várias entradas, tais palhetas de distribuição de fluxo podem estender-se das entradas e ser espaçadas umas das outras.

[0027] Em uma configuração, a seção do corpo principal pode incluir uma parede traseira e uma parede lateral periférica, dependendo de tal parede traseira, onde a região de consumo se estende desde tal parede traseira em uma direção oposta à parede lateral periférica.

[0028] Em uma configuração, a região de consumo pode incluir de um modo geral uma superfície lateral interior frustocônica, sendo que tais entradas são dispostas em relação espaçada em torno dessa seção frustocônica.

[0029] Em uma configuração, as entradas podem ser furos alongados ou ranhuras dispostas na superfície lateral interior da região de consumo.

[0030] Em uma configuração do compartimento da bomba, a câmara de bombeamento pode ser em geral voluta em configuração.

[0031] Em um quinto aspecto, a presente invenção fornece um rotor de bomba com um eixo de rotação, e ainda contém: um eixo da roda, uma mortalha traseira que se estende do eixo da roda, e uma mortalha frontal, caracterizado pelo fato de que cada uma das mortalhas tem uma superfície interna e uma superfície externa, e o rotor também contendo: Diversas palhetas de bombeamento que se estendem entre as respectivas superfícies interiores das mortalhas, e uma abertura da entrada do rotor na mortalha frontal coaxial com o eixo de rotação do rotor, caracterizada pelo fato de que o rotor inclui um ou mais elementos geradores de fluxo que se estendem da superfície externa da mortalha frontal na região da abertura do rotor.

[0032] Em uma configuração, o rotor da bomba do quinto aspecto pode ser de outra forma conforme reivindicado no primeiro aspecto.

[0033] Em um sexto aspecto, a presente invenção fornece uma

Petição 870190046578, de 17/05/2019, pág. 12/88 / 20 unidade de bomba, que inclui: um rotor de bomba de acordo com o primeiro ou quinto aspecto; um dispositivo direcionador de fluxo de acordo com o segundo ou o terceiro aspecto, e um compartimento da bomba de acordo com o quarto aspecto.

[0034] Sendo que tal rotor é montado para a rotação dentro da câmara de bombeamento de tal seção do corpo principal de tal compartimento da bomba, sendo que tal dispositivo direcionador de fluxo é preso operativamente a esse compartimento da bomba.

[0035] Em um sétimo aspecto, a presente invenção fornece um método de bombeamento de um fluxo de um material de lodo, sendo que o método compreende as etapas de: acoplar operativamente (i) um rotor contendo um ou mais elementos indutores que estão posicionados adjacentes à abertura de entrada do rotor sobre (ii) um dispositivo direcionador de fluxo que tem uma passagem para a fornecer a entrega em uso do material para a abertura e operar a rotação do rotor em relação ao dispositivo direcionador de fluxo.

[0036] Em um oitavo aspecto, a método de mistura e agitação de um bombeamento de um fluxo de material presente material de lodo, invenção fornece um de lodo, bem como sendo que o método compreende as etapas de: acoplar operativamente (i) um rotor contendo um ou mais elementos indutores posicionados adjacentes à entrada da abertura do rotor e um ou mais elementos geradores de fluxo que estão posicionados para se estender de uma mortalha do rotor para sobre (ii) um dispositivo direcionador de fluxo que tenha pelo menos uma passagem para circulação em uso de um fluxo de material de lodo passado pelo rotor de modo provocar uma mistura e agitação deste material, e uma passagem para fornecer a entrega em uso do material para a abertura de entrada; e operar rotação do rotor em relação ao dispositivo direcionador de fluxo.

[0037] Em um nono aspecto, a presente invenção fornece um método

Petição 870190046578, de 17/05/2019, pág. 13/88 / 20 que provoca uma mistura e agitação de um material de lodo, bem como o bombeamento de um fluxo de material de lodo, sendo que o método compreende as etapas de: acoplar operativamente um rotor de acordo com o primeiro ou quinto aspecto com um dispositivo direcionador de fluxo, de acordo com o segundo ou terceiro aspecto, e operar a rotação do rotor em relação ao dispositivo direcionador de fluxo.

[0038] Em um décimo aspecto, a presente invenção fornece um método de substituição de um rotor em uma unidade de bomba de acordo com o sexto aspecto, sendo que o método inclui as etapas de eliminar o dispositivo direcionador de fluxo a fim de prover um acesso à câmara de bombeamento, removendo o rotor da câmara de bombeamento e substituindo-o por outro rotor e prendendo novamente o ou outro dispositivo direcionador de fluxo ao compartimento da bomba.

[0039] Em um décimo primeiro aspecto, a presente invenção fornece um método de montagem para uma unidade da bomba de acordo com o sexto aspecto, sendo que o método inclui a montagem do rotor dentro da câmara de bombeamento, assegurando operativamente o fluxo de dispositivo para dirigir o da bomba.

Breve Descrição dos Desenhos [0040] Não obstante, quaisquer outras formas que possam se enquadrar no âmbito dos aparelhos, e método conforme estabelecido no Resumo, as configurações específicas do método e aparelhos serão agora descritas, a título de exemplo, e com referência aos desenhos que acompanham onde:

a figura 1 é uma elevação lateral esquemática transversal de uma típica bomba submersível com a qual são adequados para uso os vários componentes da presente invenção;

a figura 2 é uma vista explodida de uma unidade de bomba de acordo com a configuração da presente invenção;

Petição 870190046578, de 17/05/2019, pág. 14/88 / 20 a figura 3 é uma vista isométrica de um compartimento de bomba para uma unidade da bomba de acordo com a presente invenção vista de um lado superior em uso;

a figura 4 é uma vista isométrica da casa do compartimento da bomba mostrado na figura 3 vista de um lado inferior em uso;

a figura 5 é uma vista em corte da primeira parte do compartimento da bomba mostrado nas figuras 3 e 4;

a figura 6 é uma visão transversal da segunda parte do compartimento da bomba mostrado nas figuras 3 a 5;

a figura 7 é uma vista em planta superior em uso do compartimento da bomba mostrado nas figuras 3 a 6;

a figura 8 é uma vista em planta inferior em uso do compartimento da bomba mostrado nas figuras 3 a 7;

a figura 9 é uma vista isométrica de um rotor para uma unidade de bomba de acordo com a presente invenção vista de lado superior em uso;

a figura 10 é uma vista isométrica do rotor mostrado na figura 9 visto de um lado inferior em uso;

a figura 11 é uma vista em planta superior do rotor mostrado nas figuras 9 e 10;

a figura 12 é uma vista em planta inferior em uso do rotor mostrado nas figuras 9 a 11;

a figura 13 é uma elevação lateral do rotor mostrado nas figuras 9 a 12;

a figura 14 é uma elevação lateral transversal do rotor mostrado nas figuras 9 a 13;

a figura 15 é uma vista isométrica de um dispositivo direcionador fluxo para a unidade da bomba de acordo com a invenção vista de um lado superior em uso;

Petição 870190046578, de 17/05/2019, pág. 15/88 / 20 a figura 16 é uma vista isométrica do dispositivo mostrado na figura 15 visto de um lado inferior em uso;

a figura 17 é uma vista em planta superior em uso do dispositivo mostrado nas figuras 15 e 16;

a figura 18 é uma vista em planta inferior em uso do dispositivo mostrado nas figuras 15 a 17;

a figura 19 é uma elevação lateral do dispositivo mostrado nas figuras 15 a 18;

a figura 20 é uma elevação lateral transversal do dispositivo mostrado nas figuras 15 a 19;

a figura 21 é uma elevação lateral transversal de uma unidade da bomba de acordo com a invenção quando está na posição montada;

a figura 22 é uma vista em perspectiva de uma subunidade do aparelho da bomba de acordo com a presente invenção; e a figura 23 é uma vista em perspectiva da subunidade do aparelho da bomba mostrado na fig. 22, mas agora incluindo o motor de acionamento.

Descrição Detalhada das Configurações Específicas [0041] Referindo-se agora aos desenhos, a Figura 2 exibe uma unidade de bomba 100 a qual dispõe de um compartimento de bomba 30, um rotor 50 e um dispositivo direcionador de fluxo 80. O rotor 50 está disposto dentro do compartimento da bomba 30 e o dispositivo direcionador de fluxo 80 montado no compartimento da bomba para incluir o rotor 50 entre eles, onde os três componentes são reunidos. Em um modo normal de operação, o rotor 50 é montado para rotação em torno de um eixo substancialmente vertical, e o dispositivo direcionador de fluxo 80 é disposto abaixo do compartimento da bomba 30.

[0042] Como mostram as Figuras 3 a 8, o compartimento da bomba 30 inclui uma seção do corpo da bomba 32 tendo nela uma câmara de

Petição 870190046578, de 17/05/2019, pág. 16/88 / 20 bombeamento 36 que é adaptada para receber o rotor 50. A seção do corpo da bomba 32 inclui uma parede lateral periférica 34, uma parede traseira 38 e uma parte frontal aberta 42. O flange de montagem periférico 35 circunda a parte frontal aberta 42. O eixo central do flange 35 está axialmente deslocado em relação ao eixo central da segunda entrada 44. A parte frontal aberta 42 prevê uma primeira entrada 40 para a câmara de bombeamento 36. Um tubo de descarga 49 se estende desde a parede lateral periférica 34 e está em comunicação fluida com a câmara de bombeamento 36. A câmara de bombeamento 36 é em formato de voluta.

[0043] O compartimento da bomba 30 inclui ainda uma seção de filtro 46, que se estende desde a parede traseira 38 da seção do corpo da bomba 32. A seção de filtro 46 e a seção do corpo da bomba 32 são uma unidade integral que pode ser moldada ou, de outra forma, formada adequadamente. Ao fabricar a seção do filtro de material resistente ao desgaste (como é a seção do corpo da bomba 32), a vida útil do produto pode ser ampliada em comparação com o aparelho de arte anterior (consulte a Figura 1), no qual a seção de filtro é feita de um material de malha que pode rapidamente se desgastar. A seção do filtro 46 é oca e tem uma parede lateral em geral frustocônica 43 que se estreita para dentro na direção da parede traseira 38 da seção do corpo da bomba 32. Um flange de montagem 51 é previsto na extremidade da seção de filtro 46 remotamente da seção do corpo da bomba 32. Uma segunda entrada 44 prevê uma comunicação fluida entre a câmara de bombeamento 36 e o interior da seção de peneira 46. Como mostra a Figura 6, estão dispostos seis espaços de abertura alongados para alimentação 45 na parede lateral 43 da seção da peneira 46, sendo que as aberturas 45 são espaçadas em relação ao redor da parede lateral 43. São previstas diversas palhetas de distribuição de fluxo na forma de doze saliências alongadas e alinhadas verticalmente 47 na região de entrada 44. Estas saliências 47 auxiliam o mesmo fluxo de material de lodo e reduzem a oscilação de fluxo na seção da peneira 46 para a câmara

Petição 870190046578, de 17/05/2019, pág. 17/88 / 20 de bombeamento de 36 através de entrada 44.

[0044] Em outras configurações do compartimento da bomba, pode ser previsto um formato diferente da seção de filtro além da frustocônica, bem como uma forma diferente da seção do corpo da bomba 32, por exemplo, do tipo cúpula em vez de uma forma geralmente achatada 32, 34 mostradas pelos desenhos.

[0045] Referindo-se agora, em particular, às Figuras 9 a 14, exibe-se um rotor 50 que, como está mais bem ilustrado na Figura 14, dispõe de um eixo de roda 52 contendo uma montagem 54 para um eixo de acionamento (não mostrado) e um olho 53. O rotor 50 é giratório em torno do eixo de rotação X-X. O rotor inclui ainda inclui uma mortalha traseira 56 estendendose desde o olho 53 do eixo de roda 52 sendo que a mortalha traseira contém uma face interna 57 e uma face externa 58. O rotor inclui ainda tem uma mortalha frontal 60 com uma abertura do rotor 70 estendendo-se através da mesma. Diversas palhetas de bombeamento 74 se estendem entre as mortalhas 56 e 60, sendo que cada palheta tem uma porção interna de ponta 76 e uma porção externa de fuga 77. A mortalha frontal 60 tem uma superfície interna 62 e uma superfície externa 63. Como mostrado, a mortalha frontal 60 geralmente é curvada no formato para definir uma parte da parede em projeção que se estende na direção contrária das palhetas de bombeamento 74 e que se estreita de forma encurvada. A parte da mortalha frontal 60 que é adjacente à abertura do rotor 70 é geralmente coaxial com relação ao eixo de rotação X-X. A mortalha 60 tem uma extremidade interna 65 e uma extremidade externa 66, sendo que a abertura da entrada do rotor 70 está na extremidade interna 65. No espaço entre as mortalhas 56, 60 há uma região de entrada de fluxo 68, que está localizada entre a borda interna da mortalha frontal 65 e a borda interna das palhetas 74.

[0046] O rotor também inclui quatro novas palhetas de bombeamento 78 que se estendem desde a face externa 58 da mortalha traseira 56. Estas

Petição 870190046578, de 17/05/2019, pág. 18/88 / 20 palhetas de bombeamento 78 são geralmente curvadas e dispostas com uma extremidade que é adjacente à extremidade exterior da parte periférica 77 da mortalha traseira 56, e a outra extremidade sendo adjacente ao eixo de roda 52. O material de lodo em uso, o qual é impulsionado para a bomba na região da mortalha traseira 56 pela rotação do rotor, é 50 bombeado através destas palhetas de bombeamento 78.

[0047] O rotor 50 inclui ainda dois elementos indutores de fluxo dispostos circunferencialmente dentro da região de entrada de fluxo 68. Os elementos indutores estão na forma de palhetas indutoras 73 que estão localizadas na face interna 57 da mortalha frontal e que se estendem na direção do eixo de rotação X-X. Estas palhetas indutoras 73 ajudam a criar um fluxo de redemoinho que, na aplicação de uma bomba de poço, estende-se desde a entrada do rotor até o fundo do poço ou reservatório para auxiliar as partículas a serem elevadas e arrastadas no fluxo e entrarem no rotor da bomba 50. Número, tamanho, formato e proporção das hélices podem variar para além da configuração mostrada nas figuras 9 a 14 onde duas palhetas são mostradas de seção transversal de aerofólio, dobradas em relação ao fluxo na entrada, posicionadas diametralmente em frente uma da outra, na abertura do rotor 70 e se estendendo em direção ao eixo de entrada por aproximadamente 50% do raio. O número e a forma das palhetas indutoras, e o ângulo e distância de cada uma em relação à linha central pode ser variado para otimizar o fluxo e atender às necessidades específicas de cada situação bombeamento.

[0048] O rotor 50 inclui ainda uma pluralidade de palhetas geradoras de fluxo 72 que se estendem da superfície exterior da mortalha frontal. Conforme as figuras, as seis palhetas são mostradas em torno da superfície externa da mortalha frontal. Estas palhetas geradoras de fluxo 72 auxiliam na criação de uma recirculação do fluxo na região da entrada da bomba, que tem por objetivo causar uma perturbação das partículas depositadas na região do

Petição 870190046578, de 17/05/2019, pág. 19/88 / 20 rotor, o qual, na aplicação de uma bomba de poço, pode estar posicionado no fundo do poço ou reservatório para ajudar as partículas a serem retidas no fluxo. O número, tamanho, forma e proporção das hélices podem variar para além da configuração mostrada nas Figuras 9 a 14 nas quais as seis palhetas são mostradas em seção transversal de aerofólio, sendo que cada aerofólio está dobrado em relação ao fluxo que passa pela região de consumo 68.

[0049] Referindo-se, em particular às Figuras 15 a 20, exibe-se um dispositivo direcionador de fluxo 80 que, conforme melhor ilustrado nas Figuras 19 e 20, compreende um corpo principal 81 que é composto por uma seção da parede externa periférica 85 e uma seção interna 86. A seção da parede externa 85 e a seção da parede interna 86 são interligadas por uma série de flanges 87. O corpo principal 81 tem um lado interno 82 e um lado externo 83. A seção da parede externa periférica 85 é geralmente circular quando vista em planta e tem um flange anelar de montagem 88 em um lado da mesma. A câmara 89 está prevista adjacente ao lado interno 82 e está em comunicação concentricamente com as passagens de entrega 91 e 92, formadas por elementos em forma de anel 95 e 96. A passagem 92 é geralmente em forma anelar sobre a passagem interna 91. Os elementos em forma de anel 95 estão ligados entre si por flanges. As passagens são geralmente em forma anular quando vistas em seção transversal horizontal e dispostas substancialmente concêntricas em relação uma com a outra.

[0050] O dispositivo 80 inclui ainda passagens circulares de circulação de fluxo 93 e 94 prevendo a circulação de fluxo entre os lados interno e externo do corpo principal 81. As passagens são geralmente concêntricas uma com a outra e sendo que as extremidades delas estão adjacentes à parte interna do corpo principal 81. O elemento em forma de anel 96 tem uma parte de borda 98, que se estende para além dos outros elementos e serve como uma barreira parcial entre as passagens de entrega 91 e 92 e as passagens de circulação de fluxo 93 e 94.

Petição 870190046578, de 17/05/2019, pág. 20/88 / 20 [0051] Em resposta ao uso da rotação do rotor adjacente 50, o dispositivo 80 pode criar um padrão de fluxo de recirculação do material de lodo destinado a provocar a perturbação das partículas depositadas na região do rotor, o que pode ser importante para a compensação dos sólidos depositados em um poço do reservatório quando as partículas podem ser grandes em tamanho ou naturalmente pesadas ou densas. O material de lodo pode ser reciclado através de passagens de fluxo 93, 94 para efeito de dispersão das partículas depositadas. Uma vez que o material sólido depositado é agitado, o dispositivo direcionador de fluxo 80 também possui passagens de entrega concêntricas 91 e 92 que levam o fluxo ao rotor. A rotação do rotor 50 provoca uma ação de bombeamento, que conduz o fluxo fluidizado do material de lodo para o rotor 50 para que seja removido. O dispositivo 80, portanto, desempenha uma dupla função e é ideal para aplicações de bombeamento de sólidos em áreas onde os resíduos sólidos possam ter sido deixados em repouso por um tempo.

[0052] Como está mais bem ilustrado na Figura 21, a qual mostra a unidade da bomba 100 na sua posição instalada, o eixo X-X, que é o eixo de rotação do rotor 50, é axialmente deslocado com relação ao eixo central do flange 35 no compartimento da bomba 30 e no flange 88 sobre o dispositivo direcionador de fluxo 80. Uma vedação de borracha circular compressível pode ser incorporada entre os flanges no compartimento da bomba 30 e do dispositivo 80. A configuração dos flanges garante que o dispositivo 80 só possa caber em uma orientação com relação ao compartimento 30.

[0053] Na posição montada exibida na figura 21, a mortalha frontal 60 do rotor 50 é parcialmente disposta na câmara 89 do dispositivo direcionador de fluxo 80 com os elementos indutores de fluxo 73 sendo adjacentes e em comunicação fluida com as passagens 91 e 92 do dispositivo 80, e as palhetas geradoras de fluxo 72 sendo adjacentes e em comunicação fluida com as passagens 93 e 94.

Petição 870190046578, de 17/05/2019, pág. 21/88 / 20 [0054] Com relação à Figura 22, é mostrada uma subunidade de bomba 110, incluindo uma bomba 100 como está aqui descrita, com referência às Figuras 2 até a 21. A subunidade da bomba 110 inclui uma placa de montagem 125, que está presa a uma plataforma abaixo da qual o poço está localizado. Quando instalado, o aparelho da bomba 100 fica disposto em uma orientação geralmente vertical, como mostrado nos desenhos, com o dispositivo direcionador de fluxo 80 estando posicionado junto ao fundo do poço. Um eixo de acionamento 116 é operativamente conectado ao rotor da bomba 50 e é apoiado por um conjunto de rolamentos 118. Uma coluna 120 envolve o eixo de acionamento 116 e um tubo de extensão 128 parte do tubo de descarga 49 da bomba 30.

[0055] Como mostra a Figura 23, um motor montado verticalmente 134 está previsto para operar o eixo de acionamento da bomba 116. O eixo do motor (não mostrado) é operativamente conectado ao eixo de acionamento da bomba 116 por uma correia de transmissão em V. O eixo de acionamento do motor é arranjado de forma a realizar um movimento central ajustável em relação ao eixo de acionamento da bomba 116, para que a distância entre os dois eixos possa ser ajustada de modo a permitir uma correta tensão ou um novo ajuste de tensão na correia. Isso pode ser realizado através de um parafuso de ajuste de um ponto que pode ser ajustado por uma ferramenta manual. Uma tampa 132 recobre a transmissão e pode ser facilmente removida para fornecer acesso à mesma, para, por exemplo, ajustar a tensão da correia. Um quadro de elevação 130 pode ser utilizado para levantar o aparelho por meio de qualquer dispositivo de elevação adequado.

[0056] A operação do aparelho da bomba será descrita a seguir. A subunidade da bomba 110 e o motor 134 estão instalados em uma orientação vertical com a coluna 120 e a unidade da bomba 100 que se estende ao poço e que está disposta de modo que o dispositivo direcionador de fluxo 80 fique adjacente ao fundo do poço onde partículas tendem a depositar-se e acumular

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[0057] A operação do motor 134 causa a rotação do eixo de acionamento bomba 116 e o rotor 50 a ela associado. Quando o rotor 50 está em rotação, as palhetas indutoras 73 provocam correntes de fluxo que agitam as partículas em suspensão no fundo do poço. Além disso, as palhetas geradoras de fluxo 72 provocam um fluxo de corrente que circula através das passagens 93, 94 no dispositivo direcionador de fluxo 80, que aumenta a perturbação do material em partículas e provoca a mistura e agitação geral. Como resultado desta ação, as partículas perturbadas serão bombeadas passando através do compartimento da bomba 30 e para fora através da saída da curva do tubo 49. As passagens no dispositivo direcionador de fluxo 80 limitam o tamanho das partículas que podem passar através da bomba.

[0058] Quando o rotor 50 se desgasta, por exemplo, o dispositivo direcionador de fluxo 80 ser removido e o rotor substituído por um novo antes do (ou de outro) dispositivo direcionador de fluxo 80 dispositivo é remontado no compartimento da bomba 30.

[0059] Ao longo deste relatório e das reivindicações que se seguem, a menos que o contexto requeira do contrário, a palavra compreender e as variações como compreende ou compreendendo, será entendida para definir a inclusão de um número inteiro ou passo ou grupo de inteiros ou etapas, mas não a exclusão de qualquer outro inteiro ou passo ou grupo de números inteiros ou etapas.

[0060] Na descrição acima das configurações preferidas, a terminologia específica foi utilizada por questões de clareza. No entanto, a invenção não se destina a ser limitada aos termos específicos selecionados aqui, mas deve ser entendido que cada termo específico inclui todos os termos técnicos equivalentes que operam de forma semelhante para se atingir uma finalidade técnica similar. Termos como frontal e traseiro, acima e abaixo e similares são usados como palavras de conveniência para fornecer

Petição 870190046578, de 17/05/2019, pág. 23/88 / 20 pontos de referência e não devem ser interpretados como termos restritos. [0061] A referência nesta especificação para qualquer publicação anterior (informações ou derivados dela), ou a qualquer questão conhecida, não é, e não deve ser tomada como reconhecimento ou admissão ou qualquer forma de sugestão de que a publicação anterior (ou informações obtidas a partir dela) ou formas conhecidas da matéria que fazem parte do conhecimento geral comum no campo de trabalho ao qual esta especificação presente se refere.

[0062] Finalmente, deve ser entendido que as várias alterações, modificações e/ou adições podem ser incorporadas em várias construções e arranjos das peças sem sair do escopo ou âmbito da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Rotor de bomba (50) com eixo de rotação (x-x), incluindo: um eixo de roda (52);

uma mortalha (56) que se estende a partir do eixo da roda (52); e, uma mortalha frontal (60);

em que cada uma das mortalhas (56, 60) tem uma superfície interna (57, 62) e uma superfície externa (58, 63), sendo que o rotor (70) também inclui:

uma pluralidade de palhetas (74) de bombeamento que se estendem entre as respectivas superfícies internas (57, 62) das mortalhas (56, 60); e, uma abertura de entrada (70) do rotor (50) na mortalha frontal (60) coaxial com o eixo de rotação (x-x) do rotor (50), o rotor (50) incluindo uma pluralidade de palhetas geradoras de fluxo (72) arranjadas de forma espaçada uma da outra e que se estendem a partir da superfície externa (63) da mortalha frontal (60) na região da abertura (70) do rotor (50), caracterizado pelo fato de que o rotor (50) inclui uma pluralidade de palhetas indutoras (73), distintas da pluralidade de palhetas de bombeamento (74), que se estendem a partir da superfície interna (62) da mortalha frontal (60) até o eixo de rotação (x-x) e que estão posicionados adjacentes e arranjadas circunferencialmente ao redor da abertura da entrada (70) do rotor (50), as palhetas indutoras (73) tendo uma parte de extremidade livre que é espaçada do eixo de rotação (x-x), e sendo configurada para criar um fluxo de redemoinho que, na aplicação de uma bomba de poço, estende-se a partir da abertura de entrada (70) do rotor (50) até o fundo do poço para auxiliar as partículas a serem elevadas e arrastadas no fluxo.
2. Rotor de bomba (50), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as palhetas indutoras (73) se estendem em

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2 / 5 direção ao eixo de rotação (x-x) até um ponto cerca de metade do raio da abertura de entrada (70) do rotor (50).
3. Rotor de bomba (50), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a mortalha frontal (60) inclui uma parte circular da parede e uma parte da parede em projeção dependendo da mesma, sendo que a parte da parede projeção está disposta para se estender das palhetas de bombeamento (74) e terminar em uma extremidade livre, a abertura da entrada (70) do rotor (50) está na região da extremidade livre, de modo a definir uma região de consumo (68) do rotor (50) entre a abertura da entrada (70) do rotor (50) e as palhetas de bombeamento (74).
4. Rotor de bomba (50), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a parte da parede em projeção se estreita para dentro a partir da parte circular da parede quando se desloca na direção da extremidade livre.
5. Rotor de bomba (50), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a parte da parede em projeção é curvada.
6. Rotor de bomba (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por incluir ainda um grupo de palhetas de bombeamento (78) na superfície externa (58) da mortalha traseira (56) espaçadas em relação uma com a outra.
7. Rotor de bomba (50), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que cada palheta (78) adicional de bombeamento é curvada, com uma extremidade adjacente à extremidade periférica externa da mortalha traseira (58) e se estende para dentro a partir da mesma na direção do eixo (52).
8. Rotor de bomba (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que as palhetas indutoras e geradoras de fluxo (72, 73) são geralmente em forma de aerofólio.
9. Rotor de bomba (50) com eixo de rotação (x-x), de acordo

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3 / 5 com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as palhetas indutoras (73) da bomba estão em um ângulo em relação ao eixo de rotação (x-x) do rotor e estão posicionadas opostas diametralmente umas das outras na abertura (70) do rotor (50).
10. Rotor de bomba (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que as palhetas indutoras (73) estão na superfície interna (62) da parte de parede em projeção adjacente à extremidade livre.
11. Rotor de bomba (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a palhetas geradoras de fluxo (72) estão na superfície externa (63) da parte de parede em projeção adjacente à extremidade livre.
12. Rotor de bomba (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que está em combinação com um dispositivo direcionador de fluxo utilizado para direcionar material em relação ao rotor que está adjacente ao mesmo, o dispositivo direcionador de fluxo incluindo um corpo principal (81) tendo um lado interno (86) e um lado externo (85), uma pluralidade de passagens (91, 92) que se estendem entre o lado interno (86) e o lado externo (85) do corpo principal (81), sendo que pelo menos uma passagem (91, 92) provê a entrega de material em uso para uma abertura do rotor (50) e pelo menos uma outra passagem (91, 92) provendo circulação do fluxo de material em uso que passa pelo rotor (50).
13. Rotor de bomba (50), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o corpo principal (81) inclui uma seção da parede lateral periférica (85) e uma pluralidade de elementos em forma de anel (95, 96) dispostos concentricamente operativamente ligados entre si e operativamente ligados à seção da parede lateral periférica (85), as passagens (91, 92) compreendendo espaços circulares entre os elementos em forma de anel (95, 96).

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14. Rotor de bomba (50), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que um dos elementos em forma de anel (95, 96) inclui uma parte de borda (98) da parte externa (85) do corpo principal (81), que provê uma barreira parcial entre a(s) passagem(ns) de circulação (93, 94) e a(s) passagem(ns) de entrega (91, 92).
15. Rotor de bomba (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que inclui ainda uma câmara (89) adjacente ao lado interno (82) do corpo principal (81), as passagens (91, 92) comunicando com a câmara (89).
16. Rotor de bomba (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 15, caracterizado pelo fato de que inclui uma pluralidade de passagens (91, 92) de entrega e uma pluralidade de passagens de circulação (93, 94).
17. Rotor de bomba (50), de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade das passagens (91, 92, 93, 94) serem em geral de forma circular quando vistas em uma seção transversal horizontal e dispostas substancialmente concentricamente em relação uma com a outra.
18. Rotor de bomba (50), de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a ou cada passagem de circulação (91, 92) está disposta radialmente e externamente com relação à passagem de entrega (91, 92).
19. Conjunto de bombas, caracterizado por incluir um dispositivo direcionador de fluxo em combinação com um rotor (50) de bomba como definido em qualquer uma das reivindicações de 12 a 18:

um compartimento de bomba (30) compreendendo:

- uma seção de corpo principal (32) tendo uma câmara de bombeamento, e uma saída de descarga (49) estendendo-se a partir da câmara de bombeamento;

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- uma seção de filtro (46) contendo uma região de consumo, com uma ou mais entradas (45) localizadas na região de consumo; e,

- uma abertura de alimentação (44) entre a região de consumo e da câmara de bombeamento (36); em que várias palhetas de distribuição de fluxo (47) estão posicionadas na região da abertura de alimentação (44);

em que o rotor (50) está montado para rotação dentro da câmara de bombeamento, de tal seção do corpo principal (32) do compartimento da bomba (30), e o dispositivo direcionador de fluxo (80) está preso operativamente ao compartimento da bomba (30).
20. Conjunto de bombas, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que é provida uma pluralidade de entradas (45), as palhetas de distribuição (47) se estendendo a partir das entradas (45) e sendo arranjadas em uma relação espaçada entre elas.
21. Conjunto de bombas, de acordo com a reivindicação 19 ou

20, caracterizado pelo fato de que a seção de corpo principal (32) inclui uma parede traseira (38) e uma parede lateral periférica (34), dependendo da parede traseira (38), em que a região de consumo se estende a partir da parede traseira (38) na direção oposta à parede lateral periférica (34).
22. Conjunto de bombas, de acordo com a reivindicação 20 ou

21, caracterizado pelo fato de que a região de consumo inclui uma superfície lateral interna frustocônica (43), sendo que as entradas (45) são dispostas em relação espaçada ao redor dessa seção frustocônica (43).
23. Conjunto de bombas, de acordo com qualquer uma das reivindicações 20 a 22, caracterizado pelo fato de que as entradas (45) são furos ou entalhes alongados dispostos na superfície lateral interna da região de consumo.
24. Conjunto de bombas, de acordo com qualquer uma das reivindicações 19 a 23, caracterizado pelo fato de que a câmara de bombeamento (36) é em geral voluta em configuração.