ES2316063T3 - Impulsor para una bomba centrifuga. - Google Patents
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Abstract
Impulsor (14) para bomba centrífuga (10), cuyo impulsor incluye Lados anulares, espaciados axialmente (26, 28); Paletas espaciadas circunferencialmente (30), extendiéndose cada una entre dichos lados; y Paletas auxiliares espaciadas circunferencialmente (32, 34) axialmente por fuera de uno o ambos lados. Caracterizado porque las caras anteriores (40) de las paletas auxiliares están inclinadas respecto a la perpendicular del respectivo lado impulsor en un ángulo obtuso al respectivo lado impulsor (26, 28).
Description
Impulsor para una bomba centrífuga.
Esta invención se refiere a un impulsor para una
bomba centrífuga, y a una bomba centrífuga.
La Patente US 3.246.605 describe una bomba
rotativa que incluye una carcasa con unas entradas desde lados
axiales opuestos, un rotor compuesto con un disco central con
paletas que se extienden a los lados opuestos del disco que es
expuesto a las respectivas entradas. Cada paleta tiene forma de
cuchara oblicua a lo largo de un lado libre de la misma. Las formas
de cuchara están dirigidas hacia adelante, es decir, en la dirección
de la rotación, para desempeñar una función de cuchara. El fluido
sale a través de diferentes salidas hasta una voluta.
El modelo de utilidad alemán G88 11 026 describe
una turbina para agitar espuma en un recipiente de reactor. La
turbina tiene un buje central para ser montado en un eje, un disco,
y una pluralidad de agitadores montados en una disposición
espaciada circunferencialmente sobre el disco. Cada agitador incluye
un cuerpo, abierto hacia adelante, en forma de U. Los lados del
cuerpo se extienden tangencialmente en dirección periférica y los
lados convergen en dirección radial por fuera. La anchura entre los
lados es constante en dirección tangencial en el mismo radio, y se
ahúsa en dirección radial.
La invención se refiere más específicamente a un
impulsor con lados anulares espaciados axialmente; paletas
espaciadas circunferencialmente, extendiéndose cada una entre los
lados; y paletas auxiliares espaciadas circunferencialmente por
fuera de uno o ambos lados. En funcionamiento, las paletas
auxiliares rotan con un juego de funcionamiento con el impulsor en
un espacio anular entre el o cada lado y un lado correspondiente de
una carcasa de bomba fija, creando así potencialmente una carga
para prevenir o al menos contrarrestar cualquier fuga o
recirculación desde una salida periférica de alta presión exterior
del impulsor radialmente por dentro entre el impulsor y la
carcasa.
El Solicitante cree que esta invención
encontrará aplicación específica en bombas que bombean fluidos
abrasivos, especialmente en bombas para lodos o fangos, y dicha
aplicación será particularmente tenida en cuenta para los fines de
la especificación. Sin embargo, la invención no está limitada a
dicha aplicación.
De acuerdo con la invención, en líneas
generales, se dispone un impulsor para una bomba centrífuga
generalmente del tipo descrito, en la que las caras anteriores
impulsoras de las paletas auxiliares están inclinadas respecto a la
perpendicular del respectivo lado impulsor.
Así, las caras anteriores pueden encontrarse en
un ángulo obtuso al respectivo lado impulsor. Esto puede ser
visualizado de forma que, en cualquier posición radial, un punto
axialmente exterior en cualquier paleta auxiliar sigue a un punto
relativamente axialmente interior en funcionamiento.
El ángulo (obtuso) entre una cara anterior de
una paleta auxiliar y el lado impulsor puede ser de entre
aproximadamente 100º y aproximadamente 170º, preferentemente de
entre aproximadamente 120º y 150º, siendo preferentemente de
aproximadamente 135º. El ángulo puede ser constante a lo largo de
una longitud de la respectiva paleta auxiliar.
En una forma de realización, los bordes de
salida de las paletas auxiliares pueden encontrarse inclinados
respecto a la perpendicular del respectivo lado impulsor, es decir,
tal que un ángulo entre la cara posterior o de salida y un lado sea
obtuso.
En su lugar, en otra forma de realización, los
bordes de salida de las paletas auxiliares pueden ser
perpendiculares respecto al respectivo lado impulsor.
Generalmente, se prevé que las caras periféricas
radialmente exteriores de las paletas auxiliares sean cilíndricas.
Sin embargo, en su lugar, pueden estar inclinadas, ahusándose hacia
fuera alejadas del o de cada lado.
El impulsor puede fabricarse en un molde.
Entonces, debe entenderse que, para facilitar el desmoldeo, los
ángulos pueden desviarse de los valores nominales (como por ejemplo
90º) por un ángulo de desmoldeo de, por ejemplo, 1 a 3 grados.
De acuerdo con un aspecto adicional de esta
invención, se proporciona una bomba centrífuga con un impulsor de
acuerdo con el aspecto principal de la invención.
A continuación se describe la invención a modo
de ejemplo en referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos.
La Figura 1 muestra, en una vista en corte
parcial tridimensional, una bomba centrífuga de acuerdo con la
invención;
La Figura 2 muestra, de manera fragmentaria, en
vista en perspectiva desde un extremo de entrada, un impulsor de
acuerdo con la invención;
\newpage
La Figura 3 muestra, gráficamente, una
comparación respectivamente entre cuatro diferentes configuraciones
de paletas auxiliares, de las cuales sólo dos están de acuerdo con
la invención, y un impulsor con un disco liso, es decir, sin
paletas auxiliares; y
La Figura 4 muestra, esquemáticamente, en
sección, los perfiles de las cuatro paletas auxiliares y el perfil
de un impulsor sin paletas auxiliares.
En referencia a la Figura 1 de los dibujos, está
indicada generalmente con número de referencia 10 una bomba
centrífuga de acuerdo con la invención. La bomba tiene una carcasa
de bomba generalmente indicada por el número de referencia 12,
dentro del cual puede girar un impulsor 14. El impulsor 14 está
montado, de un modo tipo cantilever, en un extremo de un eje 16,
que está apoyado de manera que puede girar en una disposición de
soporte generalmente indicado por el número de referencia 18.
La carcasa de bomba 12 define una entrada 20 que
lleva a una entrada del impulsor 14. La carcasa de bomba 12 define
adicionalmente una voluta periférica 22 alrededor del impulsor 14 y
que lleva a una salida 24.
El impulsor 14 tiene un lado anular de extremo
de entrada 26, y un lado de extremo de eje en oposición 28. Las
paletas principales 30, en la forma de realización mostrada,
convencionalmente vienen dispuestas en una configuración curvada
generalmente radialmente y por fuera y circunferencialmente
espaciada entre los lados 26, 28. La dirección de rotación del
impulsor 14 se muestra mediante la flecha 36.
El impulsor 14 incluye unas paletas auxiliares
32 por fuera del extremo de entrada 26 y unas paletas auxiliares 34
por fuera del lado de extremo de eje 28.
De acuerdo con esta invención, y en referencia
también a la Figura 2, las caras anteriores del las paletas
auxiliares están indicadas por el número de referencia 40. En la
Figura 2, sólo se muestran las paletas auxiliares del lado de
extremo de entrada 26, y las paletas auxiliares 34 son generalmente
imágenes especulares.
Cada paleta auxiliar 32 tiene, en oposición a la
cara anterior 40, una cara posterior o de salida 44 y un lado 43
que, en funcionamiento, pasará de largo a poca distancia de la
carcasa fija. Cada paleta auxiliar 32, respecto a un radio, por
ejemplo como se indica mediante líneas de punto en la Figura 2, está
inclinada hacia atrás respecto a la dirección de rotación para
formar un ángulo indicado mediante el número de referencia 48.
De acuerdo con la invención, cada cara anterior
40 es inclinada u oblicua respecto a un hipotético plano
perpendicular al lado 26, tal que se forme un ángulo obtuso entre
el lado 26 y cada cara anterior 40. El ángulo obtuso, en esta forma
de realización, es de aproximadamente 135º.
El Solicitante ha descubierto, especialmente en
bombas con un fluido operativo abrasivo, más especialmente lodos,
que las partes radialmente exteriores de paletas auxiliares,
especialmente en el lado de entrada, se desgastan por abrasión
rápidamente. Así, incluso si una paleta auxiliar convencional, con
una cara anterior perpendicular, tiene alta eficacia inicialmente,
pierde eficacia muy rápidamente y llega a ser inaceptablemente
ineficiente correspondientemente rápidamente. A este respecto, tiene
que ser tenido en cuenta que una carga o presión generada por una
paleta es una función cuadrática de la posición radial. Así, si una
parte extrema se vuelve no funcional, el efecto negativo generado
en la carga potencial es particularmente grave.
En contraposición, el Solicitante ha descubierto
que las paletas auxiliares con caras anteriores oblicuas de acuerdo
con la invención no se desgastan por abrasión tan rápido como
paletas convencionales con las caras anteriores perpendiculares, y
que dichas paletas auxiliares de acuerdo con la invención que tienen
caras anteriores inclinadas, detentan una eficacia aceptable al
generar una carga para contrarrestar la fuga, durante un período
más largo. Esto, proporcionalmente, alarga la vida útil de las
paletas auxiliares antes de que sea necesario el mantenimiento o
reemplazo. Ya que la abrasión de las paletas auxiliares,
especialmente en el lado de entrada, es bastante frecuentemente el
factor decisivo en el tiempo de funcionamiento entre revisiones, es
especialmente meritorio prolongar dicho tiempo de funcionamiento de
acuerdo con la invención.
Una ventaja adicional es que prevenir, o al
menos reducir, el flujo del líquido operativo abrasivo, generalmente
mejora el desgaste.
Si se desea, los bordes de salida 44 de las
paletas 32 pueden, asimismo, estar inclinados, es decir, en ángulo
obtuso al respectivo lado impulsor. El ángulo puede ser el mismo, o
diferente a, es decir, más pequeño o más grande que el ángulo de la
cara anterior 40.
En otra forma de realización, la cara posterior
o de salida puede ser perpendicular al lado impulsor.
Como puede verse en la Figura 2, las caras
periféricas radialmente exteriores 45 de las paletas auxiliares 32
son cilíndricas y están al mismo nivel que la correspondiente
periferia de los lados 26, 28. En otra forma de realización, dichas
caras pueden inclinarse, es decir, pueden ahusarse en una dirección
axialmente hacia fuera, tal que las extremidades axiales de dichas
caras sean de un diámetro más pequeño que el respectivo lado.
Además, las superficies adyacentes pueden ser achaflanadas o
biseladas.
En referencia a las Figuras 3 y 4, se muestran
gráficamente resultados teóricos de gradientes de presión o
diferencias de presión generadas por el movimiento de un perfil de
paleta que pasa por una superficie plana. En la Figura 4, se
muestran cuatro perfiles diferentes en relación a un lado plano
fijo, es decir, un lado como un lado de la carcasa, por el que se
mueven los perfiles. Para fines comparativos, el juego de
funcionamiento entre la parte superior de la paleta, y la
superficie plana fija se mantiene constante en todos los casos. Un
quinto caso representa un lado impulsor sin paletas auxiliares
moviéndose por una superficie plana fija, es decir, por el lateral
de la carcasa.
También se muestra en el mismo gráfico el par
necesario para mover la paleta, es decir, da una idea de la energía
requerida para vencer la resistencia del fluido. También se muestra
el par para la superficie plana (no paleta).
Debe entenderse que los resultados son teóricos,
y son apropiados sólo para fines comparativos.
Debe entenderse que la comparación teórica en
las Figuras 3 y 4 se refieren a gradientes de presión generados, y
a un par requerido para generar el gradiente de presión. Los
resultados no se refieren al principal aspecto de acuerdo con esta
invención, es decir en mejorar el desgaste en una cara anterior de
una paleta auxiliar. Se cree, y los exámenes preliminares lo han
demostrado, que el desgaste se mejora con el uso de paletas
auxiliares con caras anteriores inclinadas.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante es solamente para conveniencia del lector. La misma no
forma parte del documento de patente europea. A pesar de que se ha
tenido mucho cuidado durante la recopilación de las referencias, no
deben excluirse errores u omisiones y a este respecto la OEP se
exime de toda responsabilidad.
\bullet US 3246605 A
Claims (9)
1. Impulsor (14) para bomba centrífuga (10),
cuyo impulsor incluye
Lados anulares, espaciados axialmente (26,
28);
Paletas espaciadas circunferencialmente (30),
extendiéndose cada una entre dichos lados; y
Paletas auxiliares espaciadas
circunferencialmente (32, 34) axialmente por fuera de uno o ambos
lados.
Caracterizado porque las caras anteriores
(40) de las paletas auxiliares están inclinadas respecto a la
perpendicular del respectivo lado impulsor en un ángulo obtuso al
respectivo lado impulsor (26, 28).
\vskip1.000000\baselineskip
2. Impulsor según la reivindicación 1
caracterizado porque dicho ángulo obtuso entre la cara
anterior de una respectiva paleta auxiliar y el lado impulsor es de
entre 100º y 170º.
3. Impulsor según la reivindicación 2
caracterizado porque dicho ángulo obtuso es constante a lo
largo de una longitud de la respectiva paleta auxiliar.
4. Impulsor según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizado porque los bordes
de salida (44) de las paletas auxiliares están inclinados respecto
a la perpendicular del respectivo lado impulsor.
5. Impulsor según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, ambas inclusive, caracterizado porque
los bordes de salida (44) de las paletas auxiliares son
perpendiculares al respectivo lado impulsor.
6. Impulsor según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizado porque las caras
periféricas radialmente exteriores (45) de las paletas auxiliares
son cilíndricas.
7. Impulsor según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, ambas inclusive, caracterizado porque
las caras periféricas radialmente exteriores (45) de las paletas
auxiliares están inclinadas, ahusándose hacia fuera alejadas del o
de cada lado.
8. Impulsor según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizado porque el impulsor
puede fabricarse en un molde.
9. Bomba centrífuga (10) caracterizada
por un impulsor (14) según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores.
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