BRPI1105490A2

BRPI1105490A2 - Propulsor para uma bomba centrífuga

Info

Publication number: BRPI1105490A2
Application number: BRPI1105490-5A
Authority: BR
Inventors: Scott R Wait; John E Sidelko
Original assignee: Sundyne Corp
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2013-11-26
Also published as: EP2988006A1; RU2492362C2; EP2453139B1; BRPI1105490B1; JP5373036B2; EP2988006B1; KR20120052172A; RU2011145890A; CN102465912B; EP2453139A3; KR101252984B1; EP2453139A2; US20120121421A1; CN102465912A; JP2012107616A; MX2011011917A; US8998582B2

Abstract

PROPULSOR PARA UMA BOMBA CENTRÍFUGA. Um propulsor para uma bomba centrífuga inclui um cubo radialmente interior, e uma pluralidade de pás que se estendem para e ao longo de uma direção que é perpendicular a um eixo de rotação do propulsor. As pás se estendem a partir de uma extremidade radialmente exterior até uma extremidade radialmente interior e definem uma envoltória geralmente tronco-cônica. Uma característica de controle de fluxo é formada entre a extremidade radialmente interior das pás e o cubo. A característica de controle de fluxo tem uma superfície superior encurvada.

Description

“PROPULSOR PARA UMA BOMBA CENTRÍFUGA” FUNDAMENTO DA INVENÇÃO

Este pedido é relativo a um propulsor que tem pás que operam perpendicularmente a um eixo de rotação, com uma característica que se estende das pás até um cubo.

Bombas centrífugas de alta velocidade incluem inúmeras configurações. Uma configuração tem uma pluralidade de pás perpendiculares que se estendem a partir de uma periferia exterior de um propulsor, radialmente para dentro, e perpendicularmente a um eixo de rotação do propulsor. Nestas bombas as pás, tipicamente, terminam em uma localização radialmente espaçada de um cubo, ou envoltória interior.

A cavitação pode ocorrer na localização entre a extremidade radialmente interior das pás e uma periferia exterior do cubo. Cavitação em bombas centrífugas de alta velocidade é difícil de impedir, porém tem sido enfrentada modificando uma geometria da caixa de entrada, ou do alojamento. Em adição, um indutor pode ser fornecido a montante do propulsor, e serve para direcionar o fluxo do fluido da bomba no sentido das pás do propulsor. O projeto do indutor pode ser mudado para enfrentar cavitação. Em adição, os cantos das pás foram algumas vezes arredondados.

A interação entre as pás perpendiculares do propulsor e o fluxo que penetra no propulsor em um dado ponto de operação pode criar cavitação mesmo com todas as tentativas acima referidas. Cavitação é indesejável, e pode resultar em formação de vapor e colapso do fluxo, e pode provocar dano ao propulsor.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um propulsor para uma bomba centrífuga inclui um cubo radialmente interior, e uma pluralidade de pás que se estendem para e ao longo de uma direção que é perpendicular a um eixo de rotação do propulsor. As pás se estendem a partir de uma extremidade radialmente exterior até uma extremidade radialmente interior, e definem uma envoltória geralmente tronco-cônica. Uma característica de controle de fluxo é formada entre a extremidade radialmente interior das pás e o cubo. A característica de controle de fluxo tem uma superfície superior encurvada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 mostra uma primeira modalidade de propulsor.

A figura 2 mostra uma vista frontal de características da primeira modalidade.

A figura 3 é uma vista em seção transversal através de uma porção da modalidade da figura 2.

A figura 4 mostra uma segunda modalidade.

A figura 5 mostra um detalhe da segunda modalidade.

DESCRIÇÃO DETALHADA

A figura 1 mostra uma bomba 20 que tem uma entrada de fluxo 22 que conduz para um indutor 24. O indutor direciona fluxo de fluido no sentido do propulsor da bomba 26. Uma saída 23 se estende a jusante do propulsor 26. Um eixo 28 aciona o propulsor 26 para girar.

Pás 36 têm uma extremidade radialmente exterior 33 que inclina para cima até uma extremidade radialmente interior 31. Como pode 20 ser apreciado, nesta seção transversal uma face axialmente exterior das pás 36 define uma envoltória que é geralmente tronco-cônica. Uma característica anti-cavitação ou de controle de fluxo 32 é formada radialmente para dentro de uma extremidade interior 31 das pás 36, e se estende sempre até um cubo interior 37. Como pode ser apreciado, um diâmetro exterior das pás no indutor 25 24 pode ser geralmente menor do que um diâmetro exterior das características 32.

Como mostrado na figura 2, a superfície exterior da pá 30 é geralmente cônica. Em adição, a pá se estende diretamente de maneira perpendicular no sentido de um eixo central de rotação X do propulsor 26 e eixo 28. A característica 32 se estende desde sua aresta radialmente a mais exterior 18 para se unir em 19 no cubo interior 37. A característica 32 tem material adicional em uma porção aumentada 40 que é mais espessa em uma direção circunferencial do que uma espessura t da pá 36. Assim, existe 5 material adicional de um lado (a aresta traseira) da característica 32, que fornece rigidez adicional ao propulsor global 26.

Espaços 17 são formados entre as características 32.

Como pode ser apreciado da figura 2, a extremidade radialmente exterior 44 das características 32 pode se estender radialmente além da extremidade radialmente interior 31 das pás 36.

A característica 32 das figuras 1 e 2 pode ser radialmente afilada, de tal modo que ela seja mais fina em uma porção radialmente exterior 44 da porção aumentada 40 do que pode ser em uma porção radialmente interior.

A figura 3 mostra que existe um raio de curvatura r a partir do

lado ou aresta dianteira 50 que se une em uma curva 51. Formar uma curva 50/51 no topo da característica 32 auxilia a direcionar o fluxo ao longo da característica e proporciona que o fluxo tenha menos probabilidade de desviar da superfície do propulsor. Como mostrado, a curva 51 está em um raio R. O 20 raio ilustrado R na figura 3 é mais profundo para o interior do plano do que mostrado na seção transversal. Como pode ser apreciado, o raio R pode variar devido ao afílamento. Em uma modalidade o raio r é muito pequeno em relação ao raio R para maximizar o raio R e assim a efetividade da característica para uma dada espessura de pá t. Em modalidades, a relação do 25 raio r para a espessura da pá t é menor do que 5. Além disto, a relação de t para R será geralmente menor do que 1.

Como está claro da figura 1, as características 32 têm uma superfície a mais superior que geralmente se estende diretamente para o cubo 37, e de taí modo que a pluralidade de superfícies mais superiores da pluralidade de características 32 deveria definir um plano que é perpendicular ao eixo de rotação X do propulsor 26. Isto é, embora as características 32 sejam encurvadas em uma direção tangencial, como mostrado, em outro lugar elas não são encurvadas, mas ao invés disso se estendem geralmente para ao longo de uma dimensão radial.

A característica 32 atua como uma barragem para impedir refluxo a partir de correntes de jusante, e ainda serve para impedir cavitação. O afilamento do material adicional da porção aumentada 40 é máximo próximo ao eixo de rotação, e fornece mais espessura junto do eixo de rotação.

A figura 4 mostra outra modalidade de bomba 120 que tem um propulsor 126 acionado por um eixo 128, e que recebe fluido de uma entrada 122. Um indutor 124 pode também ser utilizado com esta modalidade. Novamente, as pás 130 inclinam para cima até uma extremidade radialmente interior, e então a característica 132 começa. Como pode ser apreciado, a característica 132 se estende até o cubo interior 136.

A figura 5 mostra o propulsor 126. Como pode ser apreciado, nesta modalidade o material adicional 140 não tem o afilamento radial, e é geralmente da mesma espessura ao longo de todo o seu comprimento. De outra maneira, as pás 130 se unem em características 132 que se unem no cubo 136.

Embora o propulsor esteja mostrado com um indutor na figura

1, ele também pode ser utilizado sem, como mostrado na figura 5. Qualquer número de alojamentos de saída pode ser utilizado. Em adição, as assim chamadas “palhetas divisoras” podem ser utilizadas com este propulsor.

Embora uma modalidade desta invenção tenha sido divulgada, um trabalhador de talento ordinário nesta técnica deveria reconhecer que certas modificações poderiam vir dentro do escopo desta invenção. Por esta razão, as reivindicações a seguir deveriam ser estudadas para determinar o verdadeiro escopo e conteúdo desta invenção.

Claims

1. Propulsor para uma bomba centrífuga, caracterizado pelo fato de incluir: um cubo radialmente interior, e uma pluralidade de pás que se estendem para e ao longo de uma direção que é perpendicular a um eixo de rotação do propulsor, ditas pás se estendendo de uma extremidade radialmente exterior até uma extremidade radialmente interior, e definindo uma envoltória exterior geralmente tronco-cônica em uma face axialmente exterior das pás, uma característica de controle de fluxo posicionada entre a extremidade radialmente interior de ditas pás e se estendendo até dito cubo, e dita característica de controle de fluxo tendo uma superfície superior encurvada.

2. Propulsor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ditas pás terem uma superfície superior geralmente cônica que se une em dita característica.

3. Propulsor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de existir material adicional em uma aresta traseira das pás e das características, de tal modo que o material adicional da aresta traseira se adicione à espessura de cada um de ditas características.

4. Propulsor de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o material adicional se estender radialmente para fora a partir do cubo até uma localização além da extremidade radialmente interior de ditas pás.

5. Propulsor de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o material adicional ser de uma espessura afilada, e ser mais espesso adjacente ao cubo do que é adjacente às localizações radialmente exteriores.

6. Propulsor de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de a característica ser de uma espessura geralmente uniforme.

7. Propulsor de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de existirem espaços circunferencialmente afastados entre o material adicional e uma aresta dianteira da próxima característica adjacente.

8. Propulsor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a superfície a mais superior da pluralidade de características definir um plano que é perpendicular ao eixo de rotação do propulsor.

9. Propulsor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de um indutor ser posicionado a montante do propulsor.

10. Propulsor de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de um diâmetro exterior das pás no indutor ser menor do que um diâmetro exterior da característica.

11. Propulsor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de dita superfície superior encurvada ter, pelo menos, uma primeira porção formada em um primeiro raio, que é maior do que uma espessura circunferencial de ditas pás.

12. Propulsor de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de dita superfície superior encurvada também incluir uma segunda porção que se une a partir de uma parede lateral de dita característica com dita primeira porção, com dita segunda porção sendo em um raio de curvatura que é menor do que dito primeiro raio de curvatura.

13. Propulsor para uma bomba centrífuga, caracterizado pelo fato de incluir: um cubo radialmente interior de uma pluralidade de pás que se estendem para e ao longo de uma direção que é perpendicular a um eixo de rotação do propulsor, ditas pás se estendendo de uma extremidade radialmente exterior até uma extremidade radialmente interior e definindo uma envoltória exterior geralmente tronco-cônica em uma face axialmente exterior das pás; uma característica de controle de fluxo posicionada entre a extremidade radialmente interior de ditas pás e que se estende até dito cubo, e dita característica de controle de fluxo tendo uma superfície superior encurvada, uma superfície a mais superior da pluralidade de características definindo um plano que é perpendicular ao eixo de rotação do propulsor; ditas pás tendo uma superfície superior geralmente cônica que se une a ditas características; existir material adicional em uma aresta traseira das pás e das características, de tal modo que o material adicional da aresta traseira adiciona à espessura de cada uma das características; existirem espaços circunferencialmente separados entre o material adicional e uma aresta dianteira da próxima característica adjacente; e dita superfície superior encurvada ter pelo menos uma primeira porção formada em um primeiro raio que é maior do que uma espessura circunferencial de ditas pás, e dita superfície superior encurvada também incluir uma segunda porção que se une a partir de uma parede lateral de dita características com dita primeira porção, com dita segunda porção estando em um raio de curvatura que é menor do que dito primeiro raio de curvatura.