ES2219080T3 - Mejoras relativas en las bombas de espuma. - Google Patents
Mejoras relativas en las bombas de espuma.Info
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Abstract
Un rotor de paletas de una bomba (10) adecuado para su utilización en una bomba centrífuga (50), para bombear espuma o fluidos viscosos, incluyendo la bomba una cámara de bombeo (54) y una entrada de bomba (56), cuando el rotor de paletas está instalado en la cámara de bombeo de espuma que se monta para rotar alrededor de un eje de rotación (X- X) e incluyendo una parte de cuerpo principal (12), que incluye una pluralidad de cuchillas o paletas de bombeo primarias (16), teniendo cada una un borde frontal libre (17, caracterizado porque una o más de las cuchillas o paletas de bombeo primarias tienen asociadas a las mismas una cuchilla o paleta de inducción del flujo (20), las cuales están fijadas o son integrales con el borde frontal libre, y extendiéndose más allá del borde frontal libre de la cuchilla o paleta de bombeado primaria, generalmente en la dirección del eje de rotación, en que cada cuchilla o paleta de inducción del flujo tiene una cara (21) que es generalmente de una configuración parcialmente en espiral, y que cuando se encuentra en la posición instalada se proyecta dentro de la entrada de la bomba, a fin de formar un cucharón para inducir el flujo.
Description
Mejoras relativas en las bombas de espuma.
Esta invención está relacionada en general con
aparatos para bombear fluidos y más particularmente con un rotor de
paletas para una bomba que sea el adecuado para bombear fluidos
espumosos, tal como el concentrado de flotación. Un ejemplo de
dicho fluido espumoso puede incluir típicamente una mezcla de agua,
aire, y partículas minerales que pueden ser generadas por la
flotación de minerales en plantas de procesamiento en la minería. Se
observará a partir de la siguiente descripción, no obstante, que la
invención podría ser adecuada para su utilización en otras
aplicaciones. Por ejemplo, la bomba puede ser adecuada para utilizar
lodos viscosos.
Las plantas de procesamiento de minerales
utilizan frecuentemente un proceso conocido como flotación para
separar el mineral deseado de las rocas de desecho. Esto se consigue
en un depósito o célula de flotación, en el cual se deposita el
lodo, añadiéndose burbujas de aire y reactivos. El depósito se
agita entonces y la espuma resultante que se eleva hasta la parte
superior de la célula de flotación tiene partículas finas del
mineral deseado que se adhiere a las burbujas de la espuma. La
recogida de la espuma proporciona entonces unos medios de
recolección del mineral requerido extraído mediante dicho
proceso.
La espuma del proceso de flotación contiene el
mineral requerido y que normalmente tiene que ser bombeado a la
siguiente etapa de procesamiento. Los diferentes tipos de espuma que
se producen dependen en gran parte de los tamaños de las partículas
que flotan, del tipo y cantidad de reactivos y de la cantidad y
tamaño de las burbujas de aire. El proceso de la espuma es continuo
pero en la actualidad no existe un equipo comercial que pueda
reducir el contenido de aire de la espuma, y no siendo práctico
dejarlo que escape hasta que el aire se separa de por sí antes de
bombear la espuma.
Para conseguir unos excelentes resultados de
recuperación, se precisa que el mineral sea triturado hasta
dimensiones muy finas (en algunos casos inferiores a 10 micras).
Así mismo, para conseguir una excelente recuperación del mineral,
los reactivos utilizados necesitan estar controlados, pero con mucha
frecuencia esto en combinación con la cantidad de burbujas
necesarias para hacer eficiente el proceso, da lugar a una espuma
muy estable y tenaz. Estas espumas tenaces al dejarlas en un
contenedor necesitarían típicamente de 12 a 24 horas para reducirse
a un estado solo de agua y sólidos, es decir, las burbujas serían
extremadamente lentas para su dispersión.
Las bombas para el uso en el bombeado en la
actualidad tienen la forma de bombas dispuestas en forma vertical
y/o horizontal. Las bombas verticales están configuradas de forma
que la entrada de la bomba se encuentra generalmente en forma
vertical, y las bombas horizontales están configuradas con la
entrada de la bomba dispuesta generalmente en forma horizontal. Las
bombas de espuma verticales han demostrado que bombean la espuma muy
tenazmente pero con frecuencia son muy grandes físicamente, y
realmente tienen que considerarse en el diseño inicial de una planta
de minerales. Las bombas horizontales por el contrario han estado
utilizándose para el bombeo de espumas, pero no tienen éxito
siempre con las espumas tenaces. Las bombas horizontales han sido
tradicionalmente sobredimensionadas deliberadamente en las
aplicaciones de espumas. Una bomba más grande significa que puede
ser ineficiente con el flujo bajo resultante, y con una captación
alta de aire debido a la espuma en una bomba grande. Los fallos
mecánicos pueden llegar a ser un problema con un bombeado inestable.
La espuma está llena de aire, pero los tamaños muy pequeños de las
burbujas tienen menos efecto que la misma cantidad de aire en la
forma de grandes burbujas. No obstante, existe un punto en el que
la tolerancia de las bombas a la espuma caerá debido a los efectos
del aire. La tolerancia al aire de una bomba está relacionada
también con la característica de la succión positiva neta (NPSH);
es decir, cuanto menor sea la presión neta disponible en la entrada
a la bomba, más probable será que el rendimiento quede afectado.
La patente de los EE.UU. número 3644056 expone
una bomba centrífuga que incluye una cámara de bombeo y una entrada
de la bomba, y un rotor de paletas montado para rotar dentro de la
cámara de bombeo alrededor de un eje de rotación, que incluye una
parte del cuerpo principal, la cual incluye una pluralidad de
cuchillas o paletas de bombeo primarias, teniendo cada una un borde
frontal libre. Cada paleta del rotor se extiende con un "pequeño
diámetro" para generar un borde frontal más axial y una entrada
para la paleta del rotor con vistas a poder modificar la
característica del rendimiento de la bomba, y mejorando el
rendimiento de la cavitación de la bomba.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un rotor de paletas mejorado, el cual es adecuado para
su utilización en bombas de espuma y que mejore el rendimiento de
las mismas.
De acuerdo con un aspecto de la presente
invención, se proporciona un rotor de paletas según la
reivindicación 1.
De acuerdo con otro aspecto de la presente
invención, se proporciona una bomba centrífuga según la
reivindicación 8.
La configuración es tal que cuando se encuentra
instalada en posición la bomba, la parte del cuerpo principal del
rotor de paletas está dispuesta dentro de la cámara de bombeo, y en
que la cuchilla que induce el flujo se extiende dentro de la entrada
de la bomba. El rotor de paletas está montado para su rotación
alrededor de un eje de rotación central, y la entrada de la bomba
está dispuesta en la zona del eje de rotación. El fluido se bombea
entonces por las paletas de bombeo, y sale desde las mismas en la
periferia del rotor de paletas. La configuración es tal que el flujo
de fluido dentro de la cámara de bombeo tiene componentes combinados
del flujo de tipo axial y radial.
En una forma, la parte del cuerpo principal del
rotor de paletas incluye un carenado en un lado de las cuchillas de
bombeo primarias, estando situado el carenado distante de la entrada
de la bomba al instalarse en posición. En esta realización en
particular, las cuchillas de bombeo se extienden desde el carenado y
tiene un borde libre que es adyacente al lado de la entrada de la
bomba de la cámara de bombeo al instalarse en posición.
Preferiblemente, cada cuchilla de inducción al flujo está fijada a
un borde libre de una o más cuchillas de bombeo, y que al instalarse
se extienden hacia la entrada.
Preferiblemente, cada cuchilla de bombeo tiene
una cuchilla de inducción al flujo asociada con la misma.
En otra forma de la invención, el cuerpo
principal incluye dos carenados separados entre sí, con las
cuchillas de bombeo entre los mismos. En esta realización, cada
cuchilla de inducción al flujo se extiende desde el carenado
adyacente al lado de la entrada de la bomba de la cámara de bombeo y
se extiende al interior de la entrada.
Preferiblemente, cada cuchilla de inducción al
flujo tiene un borde que está fijado o es integral con una sección
del borde libre de una chilla de bombeo, y extendiéndose hacia fuera
con una cara que se extiende en una sección parcialmente en
espiral.
La forma de las cuchillas de inducción al flujo y
su posición al instalarse en posición, proporciona una rotación
adicional de la espuma antes de que entre en la bomba, y al mismo
tiempo proporciona una entrada mejor y más suave hacia el conducto
de paso del rotor de paletas principal para la espuma. El efecto de
las cuchillas que inducen el flujo, hace disminuir también la
exigencia del limite positivo neto que se precisa para que la bomba
funcione correctamente por ejemplo con espumas tenaces.
Las espumas tenaces tienen generalmente un alto
contenido de aire, de forma que es difícil ejercer ningún tipo de
fuerza o presión en la espuma, ya que las fuerzas no se transmiten a
través del conjunto de la espuma. En consecuencia, la espuma no
entrará fácilmente en la entrada de la bomba o del rotor de paletas
de la bomba. Conforme el rotor de paletas de la bomba añade energía
al fluido o a la espuma que está bombeando, puede observarse que es
un requisito necesario permitir que la espuma entre en el rotor de
paletas mediante los medios más fáciles posibles. La presente
invención así como también la reducción de los requisitos de la NPSH
de entrada, permite que las cuchillas o paletas se extiendan dentro
de la admisión de la bomba y que proporcionen una entrada mejorada
mucho mayor al rotor de paletas; es decir, menos restricción y
pérdidas en la entrada del rotor de paletas. Cuando el rotor de
paletas está girando, las paletas "despegan" o "recogen"
la espuma tenaz. Mediante esta acción, la espuma es traccionada más
fácilmente dentro del rotor de paletas para el bombeado.
La invención podría aplicarse normalmente a
cualquier diseño de bomba existente, pero en particular es adecuada
para las bombas horizontales de lodo y bombas de lodo con una
entrada que sea mayor de lo requerido normalmente. Podría ser
aplicada también más fácilmente a los rotores de paletas abiertos.
Es decir, los rotores de paletas que no tienen un carenado frontal,
no obstante, tal como se han descrito, no existiendo nada que impida
que la invención sea aplicada a las bombas estándar o a los rotores
de paletas cerrados.
Adicionalmente, el rotor de paletas de la
invención podría ser adecuado para su utilización para bombear
cualquier lodo o fluido difícil, tal como los lodos viscosos de alta
densidad, no estando limitada específicamente para el bombeado de
espumas.
Se describirán a continuación las realizaciones
preferidas de la invención, con referencia a los dibujos adjuntos,
en los que:
la figura 1 es una vista en perspectiva
esquemática de una realización del rotor de paletas de acuerdo con
la presente invención;
la figura 2 es una vista esquemática en
perspectiva del rotor de paletas de la bomba y de la sección de
entrada de la bomba;
la figura 3 es un vista en alzado lateral
esquemático que muestra el rotor de paletas de las figuras 1 y 2
instalado dentro de una cámara de bombeo; y
la figura 4 es una vista en alzado frontal del
rotor de paletas de la bomba que se muestra en las figuras 1 a
3.
Con referencia primeramente a la figura 3, se
muestra en un alzado lateral en sección parcial una parte de una
bomba centrífuga indicada generalmente en 50, que incluye una
carcasa de la bomba 51, que puede tener o no un revestimiento
interior, una cámara de bombeo 54 y una entrada de la bomba 56.
Existe además un rotor de paletas 10 que está montado dentro de la
cámara de bombeo 54 para su rotación alrededor del eje de giro
X-X.
En la realización mostrada, el rotor de paletas
10 incluye una parte de cuerpo principal 12 que tiene un carenado
trasero 14 que tiene las cuchillas expulsoras 18 sobre la cara
posterior y una serie de cuchillas de bombeo 16 que sobresalen desde
la misma hacia la entrada de la bomba 56. El rotor de paletas 10
incluye una pluralidad de cuchillas inductoras del flujo 20,
sobresaliendo cada una desde una cuchilla de bombeo respectiva 16 en
la entrada de la bomba 56. Tal como se muestra en la figura 2, el
material entra en el rotor de paletas en la dirección de la flecha D
y saliendo en la dirección de la flecha E.
Tal como se muestra en la figura 3 cuando el
rotor de paletas 10 está instalado en la bomba 50, la parte del
cuerpo principal 12 del rotor de paletas está dispuesto dentro de la
cámara de bombeo 54 y las cuchillas inductoras del flujo 20 se
extienden dentro de la entrada de la bomba 56. La entrada de la
bomba 56 está dispuesta en la zona del eje de rotación
X-X y configurada de forma que el flujo entrante
penetre en la cámara de bombeo con las componentes de flujo tanto
axial como radial. El fluido es entonces bombeado por las paletas
de bombeo y sale de los mismo en la periferia del rotor de
paletas.
Las cuchillas de bombeo 16 son de forma
convencional y tienen un extremo libre 17 con las cuchillas de
inducción del flujo 20 que sobresalen desde una parte de las mismas.
Cada cuchilla de inducción del flujo 20 incluye una cara 21 que se
extiende desde las cuchillas de bombeado de una forma generalmente
espiral en parte. Cada cuchilla de inducción del flujo 20 está
fijada o forma parte integral con el borde lateral libre 17 de una
cuchilla de bombeado respectiva 16. Tal como se muestra, existen
cuatro cuchillas de bombeado y cuatro cuchillas asociadas de
inducción del flujo.
Claims (10)
1. Un rotor de paletas de una bomba (10) adecuado
para su utilización en una bomba centrífuga (50), para bombear
espuma o fluidos viscosos, incluyendo la bomba una cámara de bombeo
(54) y una entrada de bomba (56), cuando el rotor de paletas está
instalado en la cámara de bombeo de espuma que se monta para rotar
alrededor de un eje de rotación (X-X) e incluyendo
una parte de cuerpo principal (12), que incluye una pluralidad de
cuchillas o paletas de bombeo primarias (16), teniendo cada una un
borde frontal libre (17, caracterizado porque una o más de
las cuchillas o paletas de bombeo primarias tienen asociadas a las
mismas una cuchilla o paleta de inducción del flujo (20), las cuales
están fijadas o son integrales con el borde frontal libre, y
extendiéndose más allá del borde frontal libre de la cuchilla o
paleta de bombeado primaria, generalmente en la dirección del eje de
rotación, en que cada cuchilla o paleta de inducción del flujo
tiene una cara (21) que es generalmente de una configuración
parcialmente en espiral, y que cuando se encuentra en la posición
instalada se proyecta dentro de la entrada de la bomba, a fin de
formar un cucharón para inducir el flujo.
2. Un rotor de paletas de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que la parte del cuerpo principal del rotor
de paletas incluye un carenado (14) en un lado de las cuchillas o
paletas de bombeado primarias, siendo el carenado distante de la
entrada de la bomba cuando se encuentra instalada en posición.
3. Un rotor de paletas según la reivindicación 2,
en el que las cuchillas o paletas de bombeado sobresalen del
carenado, siendo el borde frontal libre de cada una adyacente al
lado de entrada de la bomba de la cámara de bombeo cuando se
encuentra en la posición de instalación.
4. Un rotor de paletas según la reivindicación 1,
en el que cada cuchilla o paleta de bombeado tiene una mencionada
cuchilla o paleta de inducción del flujo asociada con la misma.
5. Un rotor de paletas según la reivindicación 1,
en el que la parte del cuerpo principal incluye dos carenados
separados entre sí con las cuchillas o paletas de bombeado entre los
mismos.
6. Un rotor de paletas según la reivindicación 5,
en el que cada cuchilla o paleta de inducción del flujo se proyecta
desde el carenado adyacente al lado de entrada de la bomba de la
cámara de bombeado, y extendiéndose dentro de la entrada de la
bomba.
7. Un rotor de paletas según cualquier
reivindicación anterior, en el que cada cuchilla o paleta de
inducción del flujo tiene un borde que está fijado o es parte
integral con una sección del borde frontal libre de una cuchilla o
paleta de bombeado.
8. Una bomba centrífuga (50) para bombear la
espuma o los fluidos viscosos que incluye un rotor de paletas (10)
según la reivindicación 1, una cámara de bombeado (54) y una entrada
de la bomba (56), estando montado el mencionado rotor de paletas
para la rotación dentro de la cámara de bombeo alrededor de un eje
de rotación (X-X).
9. Una bomba de acuerdo con la reivindicación 8,
en la que el rotor de paletas incluye un carenado (14) en un lado de
las cuchillas o paletas de bombeo primario, siendo el carenado
distante de la entrada de la bomba cuando se encuentra en posición
de instalación, en la que las cuchillas o paletas de bombeado se
proyectan desde el carenado, siendo el borde frontal libre adyacente
al lado de la entrada de la bomba de la cámara de bombeo, en la que
cada cuchilla o paleta de inducción del flujo está fijada o es parte
integral con el borde libre de una o más de las cuchillas de
bombeado, y sobresaliendo dentro de la entrada.
10. Una bomba según la reivindicación 8, en la
que la parte del cuerpo principal incluye dos carenados separados
entre sí, con las cuchillas o paletas de bombeado entre los mismos,
en la que cada cuchilla o paleta de inducción del flujo se proyecta
desde el carenado adyacente al lado de entrada de la bomba de la
cámara de bombeado y extendiéndose dentro de la entrada.
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