ES2239476T3 - Procedimiento y aparato para bombear una sustancia y rotor utilizado a este efecto. - Google Patents

Abstract

Un método de bombeo de un material que contiene gas o material viscoso por medio de un aparato que comprende principalmente una carcasa (10), conductos de aspiración y descarga (54, 11) dispuestos allí, un impulsor (50) que comprende al menos una o varias palas de bombeo (18), y un rotor (52) dispuesto delante de impulsor (50), cuyo rotor comprende adicionalmente una o más paletas (56), en cuyo método se provoca que dicho material fluya hasta el aparato de bombeo a través de dicho conducto de aspiración (54), el material es descargado desde dicho aparato de bombeo hasta el conducto de descarga (11), dichas al menos una o más paletas de rotor están provistas con un paso tal en una primera parte del conducto de aspiración, visto desde el impulsor (50) en su otro extremo, que la presión del material se incrementa con el fin de alimentar la pasta de papel al aparato y el paso de las palas del rotor se incrementa hacia el impulsor para adaptar el rotor a flujos volumétricos variables, y en la parte final del conducto de aspiración (54), en la proximidad del impulsor (50), el material es sometido a fuerza centrífuga con el fin de separar gas desde el material.

Description

Procedimiento y aparato para bombear una sustancia y rotor utilizado a este efecto.

La presente invención se refiere a un método y a un aparato mejorados para bombear líquidos o varias suspensiones. El método, el aparato y el rotor utilizado en conexión con ellos son de una manera preferida especialmente adecuados para el bombeo de suspensiones de fibras de la industria del papel o de la pasta con consistencia media (8-20%) y alta consistencia (sobre 20%). De acuerdo con una forma de realización preferida de la invención, el método, el aparato y el rotor utilizado en conexión con ellos son adecuados para bombear medios viscosos y/o que contienen aire. El método de la invención se refiere a la intensificación del bombeo de líquidos o de varias suspensiones, pero también a métodos para eliminar los inconvenientes provocados por aire y/o gases que existen y que son absorbidos en dicho medio. Especialmente, la invención del aparato se refiere con preferencia a una construcción utilizada en conexión con una bomba centrífuga con el fin de incrementar la presión de entrada de la bomba.

Se conoce por la técnica anterior una gran cantidad de bombas centrífugas que han sido utilizadas o se utilizan todavía para bombear las suspensiones de fibras en la industria de procesamiento de madera. El grupo máximo está representado por bombas centrífugas que tienen una construcción básica convencional con algunos cambios poco importancias para hacerlos capaces de bombear pasta de papel. Como un ejemplo de este tipo de cambios, por ejemplo se puede indicar el montaje de los llamados inductores delante del impulsor real para facilitar el flujo de pasta de papel hacia el impulsor real de la bomba. A pesar de muchos intentos y cambios de construcción, las bombas del tipo descrito son difícilmente capaces de bombear una pasta de papel a una consistencia por encima de 6-8%. La razón de esto es el creciente contenido de aire de la pasta de papel a medida que se incrementa la consistencia, por lo que la burbuja de aire o de gas acumulada en el centro del impulsor previene que la pasta de papel pase hasta el impulsor, así como las propiedades de flujo deficientes de la pasta de papel espesa en el conducto de aspiración de la bomba o desde el espacio que contiene la pasta de papel hasta el conducto de aspiración de la bomba.

La segunda etapa, que entra en el mercado a finales de los años 1970, fue la llamada bomba MC^{TM}, caracterizada porque en el orificio de entrada de la bomba está dispuesto un rotor que se extiende habitualmente la mayoría de las veces a través del conducto de aspiración hasta cierta extensión dentro del contenedor de pasta de papel, la para de caída o similar, por medio del cual el rotor se adhiere entre las fibras de la suspensión de fibras que están siendo ahuecadas alimentando energía en forma de un campo de fuerza de cizallamiento en la pasta de papel, por lo que se facilita el flujo de la pasta de papel hasta el impulsor de la bomba. El objetivo de estas bombas era hacer posible el bombeo de pastas a la consistencia de 8-15%. Se ha considerado que el problema principal son las propiedades de flujo deficientes de la pasta de papel a dicha consistencia en el conducto de aspiración de la bomba, debido al hecho de que la invención estaba relacionada en ese momento con métodos de conducción de la pasta de papel en el conducto de aspiración de la bomba hasta el impulsor. Varias formas de realización de este tipo se describen, por ejemplo, en las publicaciones de patentes de los Estados Unidos 4.410.337, 4.435.193 y 4.637.779. Todas dichas soluciones se caracterizan porque fluidizan la pasta de papel que está siendo bombeada y eliminar el gas de la misma, la mayoría de las veces usualmente aire, que perturba el bombeo y el tratamiento adicional de la pasta de papel. Se entiende que la fluidización significa la rotura de las piezas de pasta de papel en la suspensión de las fibras en partes más pequeña hasta tal extensión que la pasta de papel comienza a comportarse como un fluido. La fluidización se efectúa por las palas de un rotor localizado dentro del conducto de aspiración relativamente largo de la bomba, cuyas palas están localizadas esencialmente en un plano radial y principalmente axialmente, aunque algunas soluciones han utilizado palas de rotor que están retorcidas hasta cierta extensión. En todas las soluciones de bombas presentadas, la separación de gas se realiza debido a la fuerza centrífuga en el centro hueco del rotor delante del impulsor, desde donde el gas es eliminado adicionalmente a través de orificios en la placa trasera del impulsor la mayoría de los casos por medio de aspiración creada por una bomba de vacío. Tal bomba de aspiración o de vacío, la mayoría de las veces una llamada bomba anular de líquido, está localizada o bien separada de la bomba centrífuga actual en conexión con un accionamiento de su propiedad o de una manera alternativa sobre el mismo árbol con la bomba centrífuga. Como ejemplos de este último caso, se pueden mencionar, por ejemplo, las patentes de los Estados Unidos 5.078.573, 5.114.310, 5.116.198, 5.151.010 y 5.152.663.

Con respecto a los detalles de construcción de las bombas MC™ de la técnica anterior, se puede indicar que en todas dichas publicaciones, el rotor se extiende hasta cierta extensión en el espacio que contiene la pasta de papel. Más explícitamente, esto ha sido descrito en la patente de los Estados Unidos 4.637.779, en la que se menciona que el rotor se extiende hasta el depósito aproximadamente 3 pulgadas, es decir, aproximadamente 75 mm. Esta dimensión es realmente verdadera como una gama máxima, debido a que el programa de producción incluye principalmente bombas, cuyo rotor no se extiende tan profundamente dentro de la cámara de aspiración. Se dice que la dimensión máxima es aproximadamente 0,5 * el diámetro del conducto de aspiración, cuya relación se reduce en realidad a medida que se incrementa el diámetro del conducto de aspiración. En la práctica, el diámetro de la bomba MC™ más pequeña es aproximadamente 150 mm, por lo que se cumple dicha relación. A medida que se incrementa adicionalmente el diámetro del conducto de aspiración, no se incrementa prácticamente la extensión objetiva del rotor en la cámara de la bomba.

Debido a que se ha visto en la práctica que dicha extensión del rotor en la cámara no era suficiente, la patente de los Estados Unidos 4.971.519 se ha hecho para proteger una solución, en la que se hace que el rotor de fluidización se extiende dentro de la cámara hasta una extensión de al menos la longitud del diámetro del orificio de aspiración de la bomba. En una forma de realización descrita en dicha patente, el extremo del rotor de fluidización estaba provisto con palas que alimentan pasta de papel hacia el orificio de aspiración de la bomba, por cuyas palas se consigue una zona relativamente ancha de movimiento de la pasta de papel en la proximidad del orificio de aspiración con el fin de asegurar que la pasta de papel no se arquee fácilmente en la proximidad del orificio de aspiración.

Ahora que se ha conseguido una gran cantidad de experiencia práctica sobre dichas bombas MC™, que ha comunicado que las bombas que trabajan de una manera excelente como tales y que alcanzan como máximo unas gamas de consistencia de hasta el 15%, se pueden mejorar adicionalmente. La hipótesis principal en la etapa inicial de desarrollo de las bombas MC™ era que el mayor obstáculo para el bombeo de una pasta de papel espesar es la fricción entre la pared del conducto de aspiración y la pasta de papel, cuya fricción se ha intentado eliminar a través de la fluidización de la pasta de papel en el conducto de aspiración. Se ha considerado que un segundo problema era la descarga de la pasta de papel desde la cámara de aspiración o la para de caída dentro del conducto de aspiración, debido a que la pasta de papel espesa tiende gradualmente a rellenar los orificios que están rodeados por aristas vivas, de determinadas circunstancias incluyendo el orificio de aspiración. Como resultado, se decidió que el rotor de fluidización debería disponerse de manera que se extienda hasta una cierta longitud en dicha cámara con el fin de hacer que el rotor disuelva las fibras y los flóculos de fibras posiblemente adheridos a los bordes de los orificios y para prevenir de esta manera la obstrucción del orificio de aspiración. Sin embargo, se mantuvieron las reglas antiguas evidentes por sí para un diseñador de bombas centrífugas, de acuerdo con cuyas reglas el flujo del material que es bombeado debe ser lo más laminar posible cuando entra en la bomba para eliminar las pérdidas de flujo. Se encuentran todavía referencias de este tipo, por ejemplo, en dicha publicación de patente de los Estados Unidos 4.637.779, en la que en la columna 2, páginas 24-30 se establece que un aparato de la técnica anterior genera delante y alrededor de la entrada de aspiración de la bomba una turbulencia "configurada en forma de anillo", es decir, una zona al menos parcialmente fluidizada, que está localizada realmente en la proximidad de los bordes de la entrada de aspiración de la bomba. En dicha publicación, se ha considerado que dicho fenómeno perturba el bombeo, confiando en las reglas sobre el diseño de la bomba, y de acuerdo con ello las puntas de las palas del rotor, que se extienden dentro de la cámara de la pasta de papel o similar de la bomba MC™ han sido retorcidas para aplicar a la pasta de papel una componente de fuerza que actúa hacia la entrada de aspiración. En la publicación, la utilización de dicha solución se basa en proporcionar a la pasta que fluye hacia dentro una presión que facilita la eliminación de gas delante del impulsor.

El siguiente problema con el que nos encontramos era familiar en el bombeo de pastas de papel de consistencia media por medio de bombas MC™, es decir, incluso si la bomba y su rotor son capaces de tratar la pasta de papel en el conducto de aspiración y adicionalmente desde allí con una eficiencia adecuada, siendo el problema experimentado con consistencias suficientemente altas la transferencia de la pasta de papel desde la cámara de pasta de papel o similar hasta el conducto de aspiración. Las razones de este problema son tanto el arqueo de la pasta de papel en el espacio de la pasta de papel, es decir, la formación de un espacio vacío en forma de arco delante de la entrada de aspiración de la bomba, como también la fricción entre la pasta de papel y las paredes de dicho espacio, cuya fricción retarda el flujo descendente de la pasta de papel.

Se han realizado intentos para desarrollar adicionalmente la bomba de acuerdo con dicha patente de los Estados Unidos 4.971.519 en una dirección mejor, debido a que se ha informado que aunque la pasta de papel no se arquee ya delante de la bomba, la eficiencia de la bomba es relativamente baja. Como una solución a dicho problema, la patente de los Estados Unidos 4.877.358 presentó un dispositivo de aspiración de una bomba, en el que existía una paleta roscada o bien fuera de las palas del rotor de fluidización, en el conducto de aspiración de la bomba o en ambos. La finalidad de dicha paleta, cuando se fija a un rotor giratorio, era alimentar activamente la pasta de papel hacia el impulsor de la bomba centrífuga, y cuando se fija a la pared del conducto de aspiración guiar de forma pasiva el flujo de la pasta de papel que gira en el conducto de aspiración hacia el impulsor. Dicha solución es complicada en la estructura. Tiene ambas palas del rotor de fluidización localizadas esencialmente axiales y, en ciertas formas de realización, tiene una paleta localizada en las palas. En otras palabras, es en la prácticamente la producción del rotor como una pieza fundida.

Los experimentos con la solución de acuerdo con dicha patente de los Estados Unidos 4.877.369 han mostrado, sin embargo, que el desarrollo está avanzando en la dirección correcta. Pero esta solución tiene inconvenientes adicionales además de una producción altamente complicada y costosa. Puesto que el paso de la rosca dispuesta en el rotor de fluidización era constante, se ha demostrado que la bomba es muy sensible a los cambios en el flujo volumétrico o en la velocidad de rotación de la bomba. Además, principalmente debido a dicha sensibilidad se ha encontrado que dicha bomba solamente era aplicable al tratamiento de pasta de papel de una consistencia relativamente baja. En la práctica, se ha indicado que el límite superior de la consistencia para la pasta de papel es aproximadamente 10%, que es demasiado bajo para casi todas las aplicaciones de las bombas MC™. Debido a dichas razones, entre otras, la bomba nunca ha sido comercializada activamente.

El punto de partida para la siguiente generación de bombas de pasta de papel de alta consistencia fue la decisión de resolver los problemas descritos anteriormente de tal manera que fuera posible productor un impulsor de la bomba a través de fundición y que la bomba fuera adecuada para bombear flujos volumétricos de cantidades variables a diferentes velocidades de rotación y que la consistencia de la pasta de papel que se está bombeando por dicha bomba sea esencialmente mayor que el 10%. En los experimentos realizador, se decidió la utilización de un dispositivo de fluidización del tipo de tornillo, cuyo paso se cambia esencialmente a lo largo de toda la longitud del tornillo.

En efecto, se conocen también por la técnica anterior bombas en las que se modifica el paso de la paleta localizada delante del impulsor de la bomba fijada al mismo. La mayoría de las veces, estos tipos de dispositivos se llaman inductores.

La publicación de patente de los Estados Unidos 4.275.988 se refiere a una bomba centrífuga, delante de cuyo impulsor está fijado un medio similar a un tornillo. Dicho medio se forma de un árbol dispuesto como una extensión del cubo del impulsor, a cuyo árbol está fijada la paleta. El objetivo de este medio del tipo de tornillo es incrementar la capacidad de aspiración de la bomba o bien con bombas de alta velocidad o en situaciones en las que la cabeza de aspiración de la bomba está baja. Como ejemplos de aplicaciones de uso se mencionan, por ejemplo, las industrias químicas y petroquímicas. Se considera que el problema principal es la alta susceptibilidad a cavitación de las bombas conocidas así como las grandes fluctuaciones de la presionen los conductos de aspiración y de presión. El punto de partida en dicha publicación es que, de acuerdo con el principio de la igualdad geométrica, el diámetro y el paso de dichos aparatos de alimentación del tipo de tornillo deben cambiar en la misma relación. En otras palabras, a medida que se duplica el diámetro del tornillo, debe duplicarse también el paso. La publicación presenta una pluralidad de formas de realización diferentes para cumplir dicho requerimiento inicial. Las soluciones presentadas en la publicación se caracterizan también porque el rotor no está dimensionado de ninguna manera en correspondencia con el conducto de aspiración, sino que solamente el diámetro y el paso del rotor están ajustados mutuamente, como se ha descrito anteriormente. El resultado es que con un rotor de diámetro pequeño, la distancia entre el rotor y la pared del conducto de aspiración es relativamente larga. Esto pone en cuestión el efecto de alimentación del rotor, especialmente con materiales rígidos, ya que el rotor solamente abre una cavidad en el material rígido sin forzarlo a fluir dentro del conducto de aspiración y desde allí hasta la bomba.

La publicación de patente CH 606 804 se refiere a una bomba centrífuga con un miembro de alimentación del tipo de tornillo que está dispuesto como una extensión del impulsor. En este caso, además, las paletas del miembro han sido fijadas sobre el árbol que funciona como una extensión del cubo del impulsor. Las diferentes formas de realización de la publicación presentan varias construcciones diferentes del miembro de alimentación. Éstas se caracterizan porque están localizadas de una manera complicada dentro del conducto de aspiración de la bomba y de tal manera que dejan una zona libre relativamente larga entre ellas y el impulsor, a cuya zona no se extienden ni el rotor ni el impulsor. Adicionalmente, como conclusión a partir de las soluciones de la publicación, la distancia entre el rotor y el conducto de aspiración de la bomba no es esencial para dichos dispositivos, por ejemplo debido a que las figuras 5 y 7 de la publicación ilustran un rotor con un diámetro considerablemente pequeño. Además de eso, las soluciones de la publicación presentan que parte del rotor se puede proveer con un paso de dos órdenes diferentes de magnitud (figuras 6 y 7). La publicación se refiere especialmente a métodos de reducción del ruido causado por estos llamados inductores, particularmente en el caso de carga parcial de la bomba.

Para expresarlo de forma diferente, las soluciones de los inductores de la técnica anterior, que utilizan una paleta continua para la alimentación de un medio a una bomba centrífuga, comprenden siempre un árbol localizado sobre el eje del conducto de aspiración de la bomba, cuyo árbol cierra naturalmente el centro del conducto de aspiración. Este tipo de solución no es el mejor posible para bombear un medio que contiene gas o material que se cambia fácilmente a una condición similar al gas (vaporización) (por ejemplo, agua caliente), debido a que el árbol existente previene la separación efectiva de gas o vapor en el centro del flujo. Por lo tanto, es evidente que dichas bombas de la técnica anterior nunca han sido presentadas para bombear un material del tipo de gas que contiene líquido, sino solamente para bombear líquido. Esto resulta evidente, entre otras cosas, a partir del hecho de que en ninguna bomba de la técnica anterior con este tipo de inductor cerrado con centro cerrado, el impulsor está provisto con orificios para la eliminación del gas.

El objetivo del presente aparato y método de acuerdo con la invención es resolver al menos parte de dichos problemas que perturban las bombas de la técnica anterior. Como algunos rasgos característicos de la invención, se pueden mencionar, por ejemplo, los siguientes:

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en una forma de realización preferida, un rotor de fluidización con un centro abierto,

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un dispositivo de separación para el gas y/o vapor en conexión con el rotor y/o el impulsor,

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palas del rotor de fluidización, cuyo paso cambia de una manera esencialmente uniforme, esencialmente sobre toda la longitud del rotor, y

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un intersticio de separación entre el rotor y el conducto de aspiración.

El método y el aparato de acuerdo con la invención son bien adecuados para bombear varios líquidos. Como ejemplos de estos medios, merece la pena mencionar al menos los siguientes: pastas de papel que contienen gas (por ejemplo, suspensiones de fibras de la industria de procesamiento de la madera), especialmente pastas de papel calientes, filtrados de procesos, otros líquidos que se evaporan fácilmente de la industria de la celulosa, el azúcar y los alimentos y diferentes líquidos calientes. Además de eso, el método y el aparato de acuerdo con la invención han hecho posible bombear todos los medios mencionados a una temperatura más elevada que anteriormente.

El método de bombeo de un material que contiene gas o material viscoso de acuerdo con la invención por medio de un aparato que comprende principalmente una carcasa, conductos de aspiración y descarga dispuestos allí, un impulsor que comprende al menos una o varias palas de bombeo, y un rotor dispuesto delante de impulsor, cuyo rotor comprende adicionalmente una o más paletas, en cuyo método se provoca que dicho material fluya hasta el aparato de bombeo a través de dicho conducto de aspiración, el material es descargado desde dicho aparato de bombeo hasta el conducto de descarga, se caracteriza porque en la parte inicial del conducto de aspiración, dista desde el impulsor en su otro extremo, la presión de la pasta de papel de eleva con el fin de alimentar la pasta de papel al aparato.

El aparato de acuerdo con la invención para bombear un material que contiene gas y/o material viscoso, cuyo aparato comprende principalmente una carcasa, conductos de aspiración y descarga allí, un impulsor que comprende al menos una o varias palas de bombeo, y un rotor dispuesto delante del impulsor, cuyo rotor comprende, además, una o más paletas, estando retorcidas las paletas de dicho rotor, de tal manera que su paso cambia a lo largo de una parte esencial de la longitud del rotor y cuyo aparato comprende, además, una zona de separación de gas en la proximidad del impulsor. En el aparato de acuerdo con la invención, el paso de una o más palas del rotor se incrementa en una extensión tal que delante del impulsor existe una zona para la separación de has dispuesta en el rotor, y con preferencia, el paso de una o más palas del rotor se incrementa de forma continua, o en al menos tres etapas, o de tal manera que dicho paso se altera al menos cinco veces, desde la parte de la punta del rotor hacia el impulsor.

Un rotor de acuerdo con la invención para uso en conexión con un aparato que comprende principalmente una carcasa, conductos de aspiración y descarga dispuestos allí y un impulsor que tiene al menos una o más palas de bombeo para bombear un material que contiene gas y/o material viscoso, cuyo rotor comprende una porción de punta, estando dirigido otro extremo hacia el impulsor y una o más palas, estando retorcidas las palas de dicho rotor de tal forma que su paso cambia a lo largo de una parte esencial de la longitud del rotor, donde el paso de una o más palas del rotor se incrementa hasta tal punto que delante del impulsor existe una zona para la separación del gas dispuesto en el rotor, y donde con preferencia el paso de una o más palas del rotor se incrementa continuamente, y en al menos tres etapas, o de tal forma que dicho paso se altera al menos cinco veces, desde la parte de la punta del rotor hacia el impulsor.

Otros rasgos característicos del método y aparato de acuerdo con la invención se describen en las reivindicaciones anexas.

A continuación se explican el método y el aparato de acuerdo con la invención con más detalle con referencia a las figuras que se adjuntan, en las que:

La figura 1 ilustra una bomba MC de la técnica anterior en una vista de la sección transversal axial.

La figura 2 ilustra una bomba centrífuga de acuerdo con una forma de realización preferida de la invención es una vista en la sección transversal axial.

La figura 3 ilustra una bomba centrífuga de acuerdo con una segunda forma de realización preferida de la invención en una vista de la sección transversal axial.

La figura 4 ilustra una bomba centrífuga de acuerdo con una tercera forma de realización preferida de la invención en una vista de la sección transversal axial.

La figura 5 ilustra una bomba centrífuga de acuerdo con una cuarta forma de realización preferida de la invención en una vista de la sección transversal axial.

La figura 6 ilustra una bomba centrífuga de acuerdo con una quinta forma de realización preferida de la invención en una vista de la sección transversal axial.

De acuerdo con la figura 1, una bomba centrífuga de la técnica anterior comprende una carcasa en espiral 10 y un cuerpo de bomba 40. La carcasa en espiral 10 comprende una entrada de aspiración 12 de la bomba centrífuga y un orificio de descarga esencialmente tangencial (no se muestra). La carcasa en espiral 10 rodea el impulsor semi-abierto 14 de la bomba centrífuga, cuyo impulsor comprende una llamada placa trasera 16, palas de bombeo 18 fijadas a su superficie sobre el lado del orificio de aspiración 12, la llamada superficie frontal, y un rotor de fluidización 32 que comprende principalmente paletas 34 que se extienden hasta una distancia tanto desde el eje de la bomba como también desde la pared de la entrada de aspiración 12, y las palas traseras 20 están fijadas a la superficie trasera de la placa trasera 16. La placa trasera 16 del impulsor 14 está dispuesta, además, para que tenga orificios de eliminación de gases 22. Entre la carcasa en espiral 10 y, en esta forma de realización constructiva, una bomba de vacío dispuesta dentro del cuerpo de la bomba 40 está dispuesta, con preferencia de forma desmontable, una pared trasera 24 de la bomba, cuya pared trasera deja entre ella y el árbol o, como se muestra en la figura, un saliente cilíndrico que se extiende desde el impulsor, un conducto de eliminación de gases 26 que se extiende en esta forma de realización para formar una cámara anular 28 para dejar salir el gas desde la carcasa en espiral de la bomba centrífuga hasta la bomba de vacío. Con referencia a la bomba descrita anteriormente, hay que indicar que dicha bomba es sólo un ejemplo de la técnica anterior. La única conexión entre ella y la bomba de acuerdo con la presente invención es que en nuestra invención presentamos un tipo nuevo de rotor, que puede sustituir, por ejemplo, el rotor de la bomba de la técnica anterior descrita. Por lo tanto, también está claro que el rotor de acuerdo con nuestra invención se puede conectar con cualquier tipo de bomba centrífuga ya sea de la técnica anterior ya sea una bomba provista con nuevas soluciones.

En una forma de realización de acuerdo con la figura 2, por ejemplo el impulsor 14 semiabierto, que está dispuesto en el lateral de la carcasa 10 de la bomba centrífuga de acuerdo con la figura 1, está sustituido con un impulsor 50 también semi-abierto de acuerdo con una forma de realización preferida de la invención, cuyo impulsor puede corresponder, por lo demás, a la técnica anterior, a excepción del rotor 52. Por lo tanto, en la forma de realización de la figura, el impulsor de la bomba comprende de una manera convencional una placa trasera 16 del impulsor, que no es necesaria de ninguna manera en una bomba centrífuga, palas de bombeo 18 dispuestas sobre su superficie y un rotor 52 (el número de referencia de un rotor es, en general, 52, los rotores individuales en diferentes figuras están relacionados habitualmente con los números 521-526) que se extiende fuera de dicha placa trasera 16 hacia el conducto de aspiración 54 de la bomba. Además, si la bomba debe ser una bomba de separación de gases, la placa trasera 16 del impulsor 50 puede estar provista con orificios de eliminación de gases y posiblemente también con palas trasera. Un segundo método de eliminación de gases consiste, naturalmente, en disponer dispositivos para la eliminación de gases en conexión con el rotor 52. Esto se realiza, por ejemplo, de tal forma que en alguna zona del rotor con una presión más baja, sobre el lado de la pata de una paleta, es decir, en conexión con la superficie trasera de la pala, cuando se ve desde el sentido de rotación, o en la proximidad del eje del rotor está dispuesto un orificio de eliminación de gases, a través del cual se eliminen eliminar los gases en función de las condiciones e la presión o bien con medios de aplicación de vacío o sin ellos, de la misma manera que a partir de un aparato de eliminación de gases que está dispuesto en conexión con el impulsor 50. Dicho orificio de eliminación de gases puede conducir, además, por ejemplo, a través de un canal dispuesto en una paleta del rotor y/o a través de un canal dispuesto a través del árbol del rotor. El rotor 52 se extiende con preferencia en toda la longitud del conducto de aspiración 54 de la bomba. Sin embargo, en algunas aplicaciones, tales como en la forma de realización de acuerdo con la figura 2, el rotor 521 se extiende claramente hacia fuera desde el conducto de aspiración 54, al menos hasta la longitud de la mitad del diámetro del conducto de aspiración 54, con preferencia hasta la longitud del diámetro total del conducto de aspiración 54. En la forma de realización de la figura, las paletas 56 (las paletas del rotor se refieren, en general, con el número de referencia 56; las soluciones individuales de las paletas del rotor se refieren con los números de referencia 561-566) se forman por tres paletas, cuyo paso cambia de una manera esencialmente uniforme desde la parte de la punta del rotor 521 hacia el impulsor 50. En la forma de realización de la figura, dichas paletas 561 son tan amplias que se extienden hasta el eje del rotor 521, no dejando de esta manera ningún espacio libre en el centro del rotor 521, sino extendiendo el efecto de las paletas 561 del rotor 521 de forma compulsiva hasta el centro verdadero del rotor 521. El paso de rosca de las paletas 561 es mínimo en su parte de la punta de las paletas que está más alejada del impulsor
50.

La figura 3 ilustra una solución de la bomba de acuerdo con una segunda forma de realización preferida de la invención que se parece estrictamente a la mostrada en la figura 2. Sin embargo, existe la diferencia de que el rotor 522 está formado por tres palas 562 esencialmente más estrechas que las paletas del rotor de la figura 2. En la forma de realización de la figura 3, las paletas 562 dejan en su centro una parte central abierta, de una manera similar a las paletas del rotor de las llamadas bombas MC de la técnica anterior. De acuerdo con una forma de realización adicional las paletas del rotor son, en las partes aplicables, extensiones de las palas del impulsor, tanto en esta forma de realización como en otras formas de realización. Precisamente en la forma de realización de la figura 2, es decir, cuando el rotor de esta forma de realización está funcionando, se puede separar gas en condiciones aplicables (líquido o suspensión que contienen gas o que se evaporan/gasifican fácilmente) que pueden eliminarse, hasta una extensión aplicable, por los métodos ya descritos en conexión con la figura anterior. De acuerdo con ello, está claro que las palas del rotor no tienen que corresponder necesariamente sólo a las figuras 2 ó 3, sino que se pueden tocar también entre sí a lo largo de una parte de su longitud y separarse unas de otras a lo largo de una parte de su longitud dejando un espacio abierto en el centro del rotor.

La figura 4 ilustra una solución de una bomba de acuerdo con una tercera forma de realización preferida de la invención que se parece también estrechamente a la forma de realización de la figura 2. A diferencia de la figura 2, en esta forma de realización, el rotor 523 no se extiende en la dirección longitudinal fuera del conducto de aspiración 54, sino que el rotor 523 permanece completamente dentro del conducto de aspiración 54. Naturalmente, las palas del rotor 563, con la excepción de que se tocan en el centro del rotor, dejan también abierto el centro del rotor de acuerdo con la figura 3. La separación de gas se puede disponer también, por ejemplo, de la manera descrita anteriormente.

La figura 5, por su parte, ilustra una solución de una bomba de acuerdo con una cuarta forma de realización de la invención, que es claramente diferente de todas las formas de realización anteriores. A diferencia de todas las formas de realización anteriores, en las que el rotor 52 se fija sobre el árbol de la bomba ya sea directamente o a través del impulsor 50 de la bomba, el rotor 524 se ha dispuesto para tener un accionamiento propio (no se muestra). El árbol del rotor 524 es congruente, en esta forma de realización de la figura, aunque no necesariamente, con el árbol del impulsor 50. También en esta forma de realización, las palas del rotor 524 pueden ser de versión estrecha o ancha (como se muestra en la figura), en función de la finalidad de aplicación y de finalidades especiales. El rotor 524, aunque es independiente, se puede proveer con medios de separación de gases, si es necesario, en las partes aplicables exactamente de acuerdo con las formas de realización anteriores. Dicho rotor 524, que puede ser, por así decirlo, un dispositivo de alimentación, se puede colocar, por ejemplo en la parte inferior de una para de caída o en un codo de tubo que conduce hasta una bomba, para alimentar un medio a la bomba. Aunque la figura muestra que el rotor 524 se extiende dentro del conducto de aspiración 54 de la bomba, es completamente posible que dicho conducto de aspiración sea sustituido por un tubo de aspiración separado de la bomba, que actúa como una carcasa de rotor. Dicha carcasa de rotor puede ser también una parte estructural del aparato comercializado junto con el rotor, por lo que de acuerdo con una forma de realización preferida, dicha carcasa está abierta desde el lado superior, en cuyo caso es posible fijar a la carcasa, por ejemplo una pata de caída de pasta de papel o similar.

La figura 6 ilustra una solución de una bomba de acuerdo con una quinta forma de realización preferida de la invención, en la que el rotor 525 está provisto con un accionamiento propio y está dispuesto, además, en un ángulo con respecto al eje del impulsor 50. Además, se puede indicar a partir de las construcciones ilustradas que en la figura 6 el rotor 525 está rodeado por una carcasa 58. En otras palabras, la solución de acuerdo con la figura 6 es aplicable, por ejemplo de tal forma que la carcasa 58 del rotor se extiende hacia arriba teniendo o bien el mismo diámetro o un diámetro diferente, y forma, por ejemplo, junto con el tornillo de descarga del lavadero, un dispositivo de descarga para la pasta de papel que es descargada desde el lavadero. Naturalmente, la carcasa 58 puede ser una sola pieza con el conducto de aspiración 54 de la bomba o al menos puede estar fijada al mismo. Es evidente que el aparato descrito puede estar localizado también en muchas otras aplicaciones allí donde se descarga pasta de papel a través de un espacio de diámetro restringido hacia la bomba. También en estas formas de realización, las palas del rotor se pueden tocar entre sí, se pueden separar parcial o totalmente unas de otras, dejando en el rotor un centro abierto, por ejemplo, para la finalidad de la separación de los gases.

La carcasa del rotor propiamente dicha, cuando existe, puede ser o bien un tubo simétrico o un cono, o puede ser no simétrico. Por ejemplo, es bastante posible que esté dispuesta, con preferencia en el extremo final, una parte que se parece a una espiral de una bomba centrífuga, por medio de la cual se puede incrementar ligeramente la presión de alimentación del aparato.

En los experimentos que hemos realizado hemos observado que con la pasta de papel utilizado en los experimentos, con su contenido de gas y espesor, se consigue el mejor resultado cuando se utiliza un rotor que tiene un paso de paletas al comienzo de 200 mm aproximadamente y que se incrementa en la proximidad del impulsor hasta 3600 mm. Los mismos experimentos han revelado también que el paso de la paleta debe incrementarse casi hasta el impulsor, aunque justo delante del impulsor, incluso razones puramente técnicas de producción, provocan la necesidad de estar preparados para dejar que se forma libremente una porción de las palas del rotor de aproximadamente 10% de la longitud del rotor. Las operaciones de prueba de referencia menos detalladas han mostrado que el paso de la paleta debería incrementarse sobre la longitud del fluidizador al menos cinco veces con preferencia diez veces. Las operaciones de prueba han mostrado también que el incremento del paso de la paleta debería continuar con preferencia de una manera uniforme, pero se puede considerar funcionalmente aceptable también un cambio en el paso en más y al menos no menor que tres etapas.

Además, nuestros experimentos han mostrado que la distancia de las palas del rotor desde la pared del conducto de aspiración afecta en una medida esencial al funcionamiento del aparato. Por lo tanto, por ejemplo, en el caso de suspensiones de fibras de la industria de procesamiento de la madera, la distancia de las paletas 56 desde la pared del conducto de aspiración debería estar en el intervalo de 5-50 mm, naturalmente en función de la consistencia de la pasta de papel y del diámetro total del conducto de aspiración.

El aparato de acuerdo con la invención funciona como un ejemplo para el bombeo de las suspensiones de fibras de la industria de procesamiento de la madera, de manera que el rotor puede cortar de una manera eficiente con su porción de la punta una parte de la pasta de papel ya sea en la cámara de la pasta de papel, en la pata de caída o en el tubo de flujo y comienza a transferirla hacia el impulsor de la bomba. Para expresarlo de forma diferente, el rotor funciona con su porción de punta como una bomba de tornillo independiente. A diferencia de las llamadas bombas MC de la técnica anterior, en las que la única finalidad del rotor era fluidizar la pasta de papel y en las que el flujo de la pasta de papel se realiza desde toda la longitud del rotor hasta el impulsor por la aspiración causada por la bomba. Por lo tanto, el rotor de acuerdo con la presente invención crea una presión por medio de la cual la pasta de papel es transferida hacia el impulsor de la bomba. En el aparato de acuerdo con la presente invención, cuando se aproxima el impulsor, el efecto de la alimentación y del incremento de la presión del rotor se vuelve menos significativo9, debido a que la aspiración causada por el impulsor de la bomba y la velocidad de movimiento causada en la pasta de papel por el rotor como tal provocan que fluya la pasta de papel hasta la bomba. Al mismo tiempo, también en situaciones de bombeo prácticas, es necesario atenuar el movimiento de la pasta de papel en el conducto de aspiración para que se pueda separar gas desde la pasta de papel en el centro del impulsor. Aunque el rotor de alimentación reduce la necesidad de la separación del gas a la vista del bombeo real, a medida que el efecto de incremento de la presión del rotor reduce la velocidad de separación del gas desde la pasta de papel, la separación del gas desde la pasta de papel es deseable en la mayoría de los casos por razones técnicas de proceso. De esta manera, por dicha razón, delante del impulsor semi-abierto de la bomba está dispuesta una zona longitudinal en el rotor, en cuya zona el paso de las paletas del rotor es muy grande. Dicha zona funciona como un separador de gas eficiente, por lo que el gas separado en el centro del impulsor se puede eliminar fácilmente a través de los orificios de eliminación de gases del impulsor hacia el espacio trasero del impulsor y más preferentemente por medio de una bomba anular de líquido que está dispuesta o bien sobre el mismo árbol con el impulsor o separadamente de la bomba con un accionamiento propio.

Además de las pastas de papel de la industria de procesamiento de madera, el método y aparato de acuerdo con la presente invención son aplicables también de una manera excelente al bombeo de muchos otros medios. Una aplicación preferida es el bombeo de líquidos calientes en la proximidad de su punto de ebullición. En este tipo de casos, el rotor, cuando se incrementa la presión en el líquido en el conducto de aspiración y se asegura que la presión permanece suficientemente alta en el conducto de aspiración, previene que el líquido hierva en la bomba. De esta manera, el rotor de acuerdo con nuestra invención facilita el bombeo de líquidos a temperatura próxima al punto de ebullición.

Como se ha indicado anteriormente, el método y aparato de acuerdo con nuestra invención eliminan muchos problemas de los aparatos y procesos de la técnica anterior. Además, el aparato de acuerdo con la presente invención facilita en algunas aplicaciones el uso de soluciones de bombeo más sencillas en comparación con las utilizadas anteriormente. A partir de ello se ha establecido que hay que recordar, sin embargo, que solamente se representan unas pocas formas de realización preferidas de la invención sin tratar de limitar la invención solamente a dichas formas de realización. Es decir que aunque todos los ejemplos de realización descritos representan un rotor con tres paletas, el número de paletas puede variar en función de la situación, de manera que el número mínimo de paletas puede ser uno. Además, hay que indicar que la frase que contiene gas se entiende también en el sentido de un medio que se gasifica o evapora fácilmente, por ejemplo agua caliente en la suspensión de fibras de la industria de procesamiento de la madera o en algunos productos petrolíferos.

Claims (16)

1. Un método de bombeo de un material que contiene gas o material viscoso por medio de un aparato que comprende principalmente una carcasa (10), conductos de aspiración y descarga (54, 11) dispuestos allí, un impulsor (50) que comprende al menos una o varias palas de bombeo (18), y un rotor (52) dispuesto delante de impulsor (50), cuyo rotor comprende adicionalmente una o más paletas (56), en cuyo método se provoca que dicho material fluya hasta el aparato de bombeo a través de dicho conducto de aspiración (54), el material es descargado desde dicho aparato de bombeo hasta el conducto de descarga (11), dichas al menos una o más paletas de rotor están provistas con un paso tal en una primera parte del conducto de aspiración, visto desde el impulsor (50) en su otro extremo, que la presión del material se incrementa con el fin de alimentar la pasta de papel al aparato y el paso de las palas del rotor se incrementa hacia el impulsor para adaptar el rotor a flujos volumétricos variables, y en la parte final del conducto de aspiración (54), en la proximidad del impulsor (50), el material es sometido a fuerza centrífuga con el fin de separar gas desde el material.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que en el conducto de aspiración (54) se mantiene la presión generada por el rotor (52), por medio de cuya presión se previene que el material se vaporice en el conducto de aspiración (54).

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que en la parte final del conducto de aspiración (54) se separa gas desde el material.

4. Un aparato para bombear un material que contiene gas y/o material viscoso, que comprende principalmente una carcasa (10), conductos de aspiración y descarga (54, 11) allí, un impulsor (50) que comprende al menos una o varias palas de bombeo (18), y un rotor (52) dispuesto delante del impulsor (50), cuyo rotor comprende, además, una o más paletas (56), estando retorcidas dichas paletas (56) de dicho rotor (52), de tal manera que su paso cambia a lo largo de una parte esencial de la longitud del rotor (52), comprendiendo dicho aparato, además, una zona de separación de gas en la proximidad del impulsor, caracterizado porque dicho paso de dichas una o más palas (56) del rotor (52) se incrementa hasta una extensión tal que delante del impulsor (50) existe una zona para la separación de gas dispuesto en el rotor (52), y porque dicho paso de dichas una o más palas (56) del rotor (52) se incrementa continuamente, o en al menos tres etapas, y de tal manera que dicho paso se altera al menos cinco veces, desde la parte de la punta del rotor (52) hacia el impulsor (50).

5. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 4, en el que dichas una o más palas (56) del rotor (52) están provistas con un paso tal en la parte de la punta del rotor (52) que se incrementa la presión del material con el fin de alimentar el material al aparato.

6. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 4 ó 5, en el que dicho paso de dichas una o más palas (56) del rotor (52) se altera al menos diez veces.

7. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que el impulsor (50) está provisto con una placa de refuerzo (16) y porque los orificios de eliminación de gas están dispuestos en dicha placa de refuerzo (16).

8. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en el que existen orificios de eliminación del gas dispuestos en conexión con el rotor y/o sus palas y/o el eje del rotor.

9. Un aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, en el que las palas (562) del rotor (522) dejan abierto el centro del rotor (522) o una parte de dicho centro.

10. Un rotor para uso en conexión con un aparato que comprende principalmente una carcasa (10), conductos de aspiración y descarga (54, 11) dispuestos allí y un impulsor (50) que tiene al menos una o más palas de bombeo (18) para bombear un material que contiene gas y/o material viscoso, cuyo rotor (52) tiene una porción de punta y otro extremo dirigido hacia el impulsor, comprendiendo dicho rotor una o más palas (56), estando retorcidas dichas palas (56) de tal forma que su paso cambia a lo largo de una parte esencial de la longitud del rotor, caracterizado porque dicho paso de una o más palas (56) del rotor (52) se incrementa hasta tal punto que delante del impulsor (50) existe una zona para la separación del gas dispuesto en el rotor (52), y porque dicho paso de una o más palas (56) del rotor (52) se incrementa continuamente, o en al menos tres etapas, o de tal forma que dicho paso se altera al menos cinco veces, desde la parte de la punta del rotor (52) hacia el impulsor (50).

11. Un rotor de acuerdo con la reivindicación 10, en el que dichas una o más palas (56) del rotor (52) están provistas con un paso tal en la parte de la punta del rotor (52) que la presión del material se incrementa con el fin de alimentar el material al aparato.

12. Un rotor de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, en el que dicho paso de las palas (56) del rotor (52) es máximo en el otro extremo del rotor (52) que está dirigido hacia el impulsor.

13. Un rotor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que existen orificios de eliminación de gas que están dispuestos en conexión con el rotor y/o sus palas y/o el eje del rotor.

14. Un rotor de acuerdo con la reivindicación 10, en el que dicho rotor (525) está provisto además con una carcasa (58), y en el que una zona de separación de gas está dispuesta en dicho otro extremo del rotor (52) localizado más próximo al impulsor (50) de dicho aparato.

15. Un rotor de acuerdo con la reivindicación 10, en el que dicho rotor (521, 522, 523, 524) está rodeado al menos a lo largo de su longitud por el conducto de aspiración (54) de dicho aparato, y en el que existe una zona de separación de gas dispuesta en dicho otro extremo del rotor (52) localizada más próxima al impulsor (50) de dicho aparato empleado para el bombeo.

16. Un rotor de acuerdo con la reivindicación 15, en el que dicho impulsor (50) está provisto con orificios de eliminación de gas con el fin de conducir gas fuera de la zona de separación de gas del rotor (521, 522, 523, 524).