ES2567263T3 - Sistema de obturación para bombas centrífugas - Google Patents

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ES2567263T3 ES10722626.8T ES10722626T ES2567263T3 ES 2567263 T3 ES2567263 T3 ES 2567263T3 ES 10722626 T ES10722626 T ES 10722626T ES 2567263 T3 ES2567263 T3 ES 2567263T3
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Abstract

Bomba centrífuga para la impulsión de fluidos calientes, con un sistema de obturación (14) de contacto para árboles dispuesto en un paso de árbol, una carcasa de obturación para el sistema de obturación para árboles y un conducto de retorno (8) para una corriente parcial del fluido impelido, no siendo evacuado de la carcasa de obturación (13) ningún fluido impelido, estando dispuesto entre la carcasa de obturación (13) y la carcasa de bomba una tapa de carcasa (9) se parada, existiendo entre la carcasa de obturación (13) y la tapa de carcasa (9) una superficie de contacto (25) que minimiza la transferencia de calor y estando el conducto de retorno (8) conectado a la tapa de carcasa (9) y/o a la carcasa de bomba (1), caracterizada porque la carcasa de obturación (13) se compone de una parte interna (18) y una parte externa (19), siendo la parte interna (18) de otro material que la parte externa (19).

Description

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DESCRIPCION
Sistema de obturacion para bombas centnfugas.
La invencion se refiere a una bomba centnfuga para la impulsion de fluidos calientes, con un sistema de empaquetadura de contacto para arboles, una carcasa de obturacion para el sistema de empaquetadura para arboles y un conducto de retorno para una corriente parcial del fluido impelido.
En el documento DE 42 30 715 A1 se describe una bomba centnfuga de este tipo que se usa como bomba de alimentacion para la impulsion de fluidos calientes. Un fluido impelido saliente de su dispositivo de descarga forma una corriente parcial del fluido impelido. Dicha corriente parcial, tambien conocida como agua de alivio se usa para el enfriamiento de un reten frontal. Para ello, fluye completamente a traves de su camara obturadora y evacua en este proceso el calor de friccion que se genera durante el funcionamiento del reten frontal. Despues, el agua de alivio es evacuado de la camara obturadora por medio de un conducto de retorno que une la carcasa de obturacion con una etapa de la bomba. Esta clase de refrigeracion de retenes frontales solo puede ser aplicada hasta determinada temperatura de trabajo del fluido impelido.
Una bomba centnfuga con un sistema de obturacion para temperaturas de trabajo mayores se describe en el documento DE 195 18 564 A1. Entre un espacio obturador que aloja un reten frontal y el espacio interior de bomba se encuentra dispuesto un elemento sellador adicional que hace contacto con la pieza rotativa de la bomba. Dicho elemento sellador se compone de un material sintetico macropolfmero. En este diseno, para la reduccion de un aporte de calor el agua de alivio no es conducido a traves del espacio obturador. Para ello, el elemento sellador blinda la camara obturadora respecto del fluido impelido caliente en el espacio interior de bomba y, al mismo tiempo, garantiza una compensacion de presion respecto de la camara obturadora. El agua de alivio es retornado a traves de un conducto de retorno hacia la parte de succion de la bomba centnfuga. La carcasa de obturacion esta integrada a un circuito refrigerante cuyo agente refrigerante ha sido tomado inicialmente del fluido impelido. Mediante un circuito refrigerante separado conectado a la carcasa de obturacion se le extrae el calor al agente refrigerante. Para ello se pueden usar sistemas de enfriamiento externos convencionales.
El documento US 2 221 225 A da a conocer una bomba de acuerdo con el preambulo de la primera reivindicacion.
El objetivo de la presente invencion es brindar una bomba centnfuga multietapas en la cual el sistema de reten frontal esta disenado para un intervalo de temperaturas del fluido impelido que supera los 160 °C y que pueda ser usado para todo el intervalo de temperaturas de bombas centnfugas. Ademas, el objetivo de la invencion es prescindir de la alimentacion de agentes refrigerantes externos a la camara obturadora y crear un sistema de obturacion economico y fiable.
Dicho objetivo se consigue segun la invencion porque la carcasa de obturacion se compone de una parte interna y una parte externa, siendo la parte interna de otro material que la parte externa.
En la bomba segun la invencion se presupone que de la carcasa de obturacion no se desvfa ningun fluido impelido, que entre la carcasa de obturacion y la carcasa de bomba esta dispuesta una tapa de carcasa separada, existiendo entre la carcasa de obturacion y la tapa de carcasa una superficie de contacto que minimiza la transferencia de calor y que el conducto de retorno esta conectado a la tapa de carcasa y/o a la carcasa de bomba.
Entre la tapa de carcasa y un componente rotativo existe un resquicio axial.
El componente rotativo puede ser el arbol de la bomba o bien un casquillo protector de arbol que se encuentra enchufado sobre el arbol de bomba. El resquicio axial se extiende paralelo al eje y circunda el eje. Visto geometricamente, este resquicio es un cilindro hueco. El resquicio estrangula la afluencia a la camara obturadora del fluido impelido de la bomba. Cuanto mas estrecha y cuanto mas largo es el resquicio, tanto menos agua de alivio puede penetrar en la carcasa de obturacion. Preferentemente, la invencion se usa en bombas centnfugas multietapas, en las cuales la bomba centnfuga presenta un dispositivo de alivio para el empuje axial, el sistema de empaquetadura de contacto para arboles esta dispuesto aguas abajo del dispositivo de alivio, siendo evacuada agua de alivio a traves del conducto de retorno. En la impulsion de fluidos calientes, el conducto de retorno para el agua de alivio significa una fuente de calor adicional que puede ejercer una influencia negativa sobre el sistema de empaquetadura para arboles. Segun la invencion, la conexion para un conducto de retorno de agua de alivio se ha dispuesto alejado de la carcasa de obturacion. Por lo tanto, el calor del conducto de retorno no puede ser evacuado directamente a la carcasa de obturacion.
La nueva carcasa de obturacion encierra el sistema de empaquetadura de contacto. Preferentemente, el sistema de empaquetadura es un reten frontal. Debido a la reparticion en una tapa de carcasa y una nueva carcasa de obturacion se consigue un desacoplamiento termico de la camara obturadora respecto de la carcasa de bomba caliente. Ello se produce, por un lado, porque se minimiza la propagacion de calor entre la tapa de carcasa y la carcasa de obturacion. Por otro lado, porque un fluido impelido como agua de alivio ya se evacua de la carcasa de bomba alejado de la carcasa de obturacion.
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En una realizacion particularmente ventajosa de la invencion, la carcasa de obturacion presenta un saliente. Preferentemente, el mismo resalta en la cara interna de la carcasa de obturacion en forma de un hombro que rodea el arbol. El hombro se usa para el centrado de la carcasa de obturacion respecto de la tapa de carcasa que cierra la carcasa de bomba. Gracias a la superficie del saliente, las areas de contacto que condicionan la propagacion de calor se reducen a una medida necesaria en terminos de resistencia. Es el objetivo configurar esta superficie de contacto tan pequena como sea posible, para minimizar la propagacion de calor de la tapa de carcasa a la carcasa de obturacion.
En otra forma particularmente ventajosa de la invencion, tambien la tapa de carcasa presenta un saliente. De tal manera, el saliente de la tapa de carcasa penetra en la carcasa de obturacion. El saliente de la tapa de carcasa tambien esta configurada como cilindro hueco que rodea el arbol. La carcasa de obturacion es enchufada sobre la superficie envolvente exterior del saliente de tapa de carcasa hasta que el saliente de la carcasa de obturacion toca la tapa de carcasa. El saliente de la carcasa de obturacion y el saliente de la tapa de carcasa se encuentran en contacto transmisor de fuerzas y tambien pueden solapar uno al otro.
La propagacion de calor entre las partes es reducida adicionalmente cuando entre la superficie de contacto del saliente y la tapa de carcasa se encuentra posicionado un elemento sellador termoaislante.
El saliente tambien puede ser una pieza individual en forma de un elemento de conexion termoaislante, centrador y dispuesto entre la carcasa de obturacion y la tapa de carcasa. De tal manera resulta una mayor capacidad de combinacion de una carcasa de obturacion de este tipo con diferentes tipos de bombas. Asimismo, en el margen de una revision de bomba pueden ser reequipadas bombas mas viejas y robustecerse para otro campo de aplicacion.
En el sentido de la invencion, la carcasa de obturacion se compone de una parte interna y una parte externa. La parte interna que rodea la empaquetadura en contacto se compone de otro material que la parte externa. Ha demostrado ser ventajoso cuando la parte interna esta configurada como casquillo que esta en contacto termoconductor y transmisor de potencia con la parte externa, por ejemplo pueda ser contrafdo. Tambien es posible que la parte externa este provista en su cara interna de un recubrimiento protector, plaqueado o similar. En dicho caso, el recubrimiento o plaqueado forman la parte interna de la carcasa de obturacion.
Preferentemente, la parte externa de la carcasa de obturacion presenta una mayor conductividad termica que la parte interna. De esta manera, el calor puede ser evacuado rapidamente al exterior. De tal manera ha quedado demostrado como favorable configurar la parte externa de la carcasa de obturacion como cuerpo de bronce. Pero tambien es posible utilizar para ello otros materiales buenos termoconductores y resistentes respecto de los requerimientos de resistencia imperantes.
La parte interna de la carcasa de obturacion se compone, preferentemente, de un material que es particularmente resistente a la corrosion respecto del fluido impelido. En una forma ventajosa de realizacion de la invencion, la parte interna de la carcasa de obturacion esta conformada por un casquillo de acero fino. La misma puede ser contrafda en la parte externa, por ejemplo un cuerpo de bronce. El casquillo de acero fino garantiza la resistencia contra la corrosion. El cuerpo de bronce asegura que el calor de la camara obturadora sea evacuado en medida suficiente al entorno de la bomba.
En una forma de realizacion particularmente preferente de la invencion, el saliente de la carcasa de obturacion esta formado por la parte interna de la carcasa de obturacion. Solamente el saliente tiene un contacto directo con la tapa de carcasa. Debido a que la parte interna de la carcasa de obturacion es de un material de mala conductividad termica, por ejemplo acero fino, se reduce en esta forma de realizacion el flujo termico transferido de la tapa de carcasa caliente a la carcasa de obturacion a mantener fresca. De esta manera, se consigue un mejor desacoplamiento termico de la carcasa de obturacion de la tapa de carcasa.
Para aportar el menor calor posible a la carcasa de obturacion, tambien la tapa de carcasa es fabricada de un material con una mala conductividad termica. De tal manera, ha quedado demostrado como particularmente favorable fabricar la tapa de carcasa de una acero aleado qmmicamente estable. De tal manera se presenta como ventajoso un acero con el grupo de acero 45. Pero tambien se pueden utilizar otros materiales qmmicamente estable y malos conductores termicos.
Para evacuar, a ser posible rapidamente, el calor de la carcasa de obturacion, la carcasa de obturacion presenta en una forma de realizacion particularmente ventajosa de la invencion unas aletas con canales axiales configurados entremedio. De tal manera, los canales estan dispuestos, preferentemente, en la parte externa de la carcasa de obturacion y abiertos hacia la carcasa de obturacion. Los canales pueden ser fresados en la carcasa de obturacion. Una manera de fabricacion economica consiste en fabricar la parte externa de la carcasa como una pieza de fundicion, con aletas o hendiduras para los canales. Basicamente, tambien es posible formar los canales fijando aletas a la carcasa de obturacion. Para ello, las aletas pueden estar fijadas termoconductoras a la carcasa de obturacion de manera individual, en grupos o en forma de un cuerpo aleteado. Ello puede ser realizado mediante uniones por contraccion, uniones enchufables u otras tecnicas conocidas.
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Para evacuar el calor de la carcasa de obturacion tan pronto como sea posible, los canales son atravesados, preferentemente, por aire. De tal manera resulta ser ventajoso posicionar sobre una pieza rotativa, en particular un acoplamiento de la bomba, una rueda de ventilador que transporta una corriente de aire a traves de los canales. Para que el aire tambien fluya a traves de las zonas interiores los canales es apropiado rodear exteriormente la carcasa de obturacion con chapas deflectoras. De tal manera, las chapas deflectoras pueden estar fijadas a la carcasa de obturacion. Rodean la carcasa de obturacion en forma de envoltura y aseguran que el flujo de aire atraviesa de manera uniforme las secciones transversales de los diferentes canales.
Otras caracterfsticas y ventajas de la invencion resultan de la descripcion de un ejemplo de realizacion, mediante dos dibujos y de los dibujos mismos.
En este caso muestra:
La figura 1, un media seccion del extremo del lado de impulsion de la bomba centrffuga y la figura 2, un dibujo tridimensional de la carcasa de obturacion con tapa de carcasa.
En la figura 1 se muestra un detalle de una bomba centrffuga multietapas. La bomba centrffuga incluye una carcasa de presion 1 y una carcasa de etapas 2. Los rodetes 3 estan montados sobre un arbol 4 y juntos forman el rotor. El montaje de dicho rotor se produce por medio de cojinetes radiales 5 y cojinetes axiales 6. El empuje axial del rotor es absorbido por un dispositivo de alivio 7. En principio existen dos variantes diferentes de como un agua de alivio que fluye fuera del mismo puede ser evacuado segun la invencion En la primera variante, el conducto de retorno 8 para el agua de alivio se extiende en la carcasa de presion 1. En la segunda variante, el conducto de retorno 8 se extiende en la tapa de carcasa 9 que cierra la carcasa de presion 1. La tapa de carcasa 9 se conecta hermeticamente a la carcasa de presion 1.
Entre la tapa de carcasa 9 y el casquillo protector de arbol 10 esta conformado un resquicio axial 11. El resquicio axial 11 actua como estrangulamiento para el fluido impelido que se encuentra en la carcasa de bomba y evita que fluyan cantidades significativas de fluido impelido a la camara 12 de la carcasa de obturacion 13.
Dentro de la carcasa de obturacion 13 esta dispuesto un reten frontal 14. Los retenes frontales pertenecen a la categorfa de las empaquetaduras de contacto. El reten frontal 14 se compone de dos anillos resistentes al desgaste. El anillo de deslizamiento 15 gira junto con el arbol 4 o con el casquillo protector de arbol 10, mientras que el contranillo 16 esta fijo en la carcasa de obturacion 13. El anillo de deslizamiento 15 y el contranillo 16 son presionados uno contra el otro mediante un muelle 17.
La carcasa de obturacion 13 se compone de una parte interna 18 que rodea el reten frontal 14 y una parte externa 19. La parte externa 19 es un cuerpo de bronce. La parte interna 18 esta realizada como casquillo de acero fino contrafdo en la parte externa 19. El casquillo de acero fino 18 se necesita para garantizar la resistencia a la corrosion, mientras que el cuerpo de bronce 19 se usa, elementalmente, como evacuador de calor.
Sobre un acoplamiento 20 esta montada una rueda de ventilador 21 que conecta la bomba con un accionamiento y que sopla aire por encima de la carcasa de obturacion 13. El aire fluye a traves de los canales que se encuentran entre aletas de la parte externa y extrae el calor de la carcasa de obturacion 13. Para una mejor conduccion del aire, la parte externa 19 de la carcasa de obturacion 13 esta rodeada de una chapa deflectora 22.
Desde la vista en perspectiva de la figura 2 se pueden ver los canales axiales 23 en la parte externa 19 de la carcasa de obturacion 13. Los canales 23 estan abiertos hacia la superficie envolvente exterior de la carcasa de obturacion 13. La rueda de ventilador 21 sopla aire a traves de los canales 23. Una chapa deflectora 27 omitida aquf por razones de claridad, vease la figura 1, es algo mas corta que la longitud de los canales 23. Hace contacto con un hombro 27 y mejora la conduccion de aire en los canales 23. Entre los extremos de chapa deflectora del hombro 27 y la tapa de carcasa 9, los canales estan configurados abiertos y se usan como abertura de salida para la corriente de aire refrigerante. La chapa deflectora 22 asegura la corriente forzada de aire a traves de los sectores internos de los canales 23.
La carcasa de obturacion 13 presenta un saliente 24 que esta formado por la parte interna 18 de la carcasa de obturacion 13. La superficie 25 envolvente vertical del saliente 24 se usa como superficie de contacto de la carcasa de obturacion 13 a la tapa de carcasa 9. En este ejemplo, para el centrado de la carcasa de obturacion 13 respecto de la carcasa de bomba, del arbol 4 y de la tapa de presion 9, la parte interna 18 con su saliente 24 esta enchufada sobre un saliente 26 de menor diametro de la tapa de carcasa 9. Para mantener unida la carcasa de obturacion 13 y la tapa de presion 9 se usan elementos de union 28.
El saliente 26 de la tapa de carcasa 9 penetra en la carcasa de obturacion 13.

Claims (16)

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    REIVINDICACIONES
    1. Bomba centnfuga para la impulsion de fluidos calientes, con un sistema de obturacion (14) de contacto para arboles dispuesto en un paso de arbol, una carcasa de obturacion para el sistema de obturacion para arboles y un conducto de retorno (8) para una corriente parcial del fluido impelido, no siendo evacuado de la carcasa de obturacion (13) ningun fluido impelido, estando dispuesto entre la carcasa de obturacion (13) y la carcasa de bomba una tapa de carcasa (9) se parada, existiendo entre la carcasa de obturacion (13) y la tapa de carcasa (9) una superficie de contacto (25) que minimiza la transferencia de calor y estando el conducto de retorno (8) conectado a la tapa de carcasa (9) y/o a la carcasa de bomba (1), caracterizada porque la carcasa de obturacion (13) se compone de una parte interna (18) y una parte externa (19), siendo la parte interna (18) de otro material que la parte externa (19).
  2. 2. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque un resquicio (11) entre la tapa de carcasa fija (9) y un componente rotativo (10) estrangula la afluencia de fluido impelido a la carcasa de obturacion (13).
  3. 3. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la bomba centnfuga presenta un dispositivo de alivio (7) para el empuje axial, el sistema de empaquetadura (14) de contacto para arboles esta dispuesto aguas abajo del dispositivo de alivio (7), siendo evacuada agua de alivio a traves del conducto de retorno (8).
  4. 4. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la carcasa de obturacion (13) presenta un saliente (24), formando una superficie (25) del saliente (24) la superficie de contacto de la tapa de carcasa (9).
  5. 5. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la tapa de carcasa (9) presenta un saliente (26), penetrando el saliente (26) en la carcasa de obturacion (13).
  6. 6. Dispositivo segun las reivindicaciones 1, 4 o 5, caracterizado porque entre la tapa de carcasa (9) y la carcasa de obturacion (13), en particular en el saliente (26), se encuentra dispuesto un elemento sellador aislante.
  7. 7. Dispositivo segun las reivindicaciones 4, 5 o 6, caracterizado porque el saliente esta dispuesto como una pieza individual en forma de un elemento de conexion termoaislante, centrador y posible de ser dispuesta entre la carcasa de obturacion y la tapa de carcasa.
  8. 8. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la parte externa (19) presenta una mayor conductividad termica que la parte interna (18).
  9. 9. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la parte interna (18) esta fabricada de un material mas resistente a la corrosion que la parte interna (19).
  10. 10. Dispositivo segun la reivindicacion 4, caracterizado porque el saliente (24) esta formado por la parte interna (18).
  11. 11. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la tapa de carcasa (9) esta fabricada de un acero aleado qmmicamente estable.
  12. 12. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la carcasa de obturacion (13) presenta canales (23) axiales.
  13. 13. Dispositivo segun la reivindicacion 12, caracterizado porque la parte externa (19) de la carcasa de obturacion (13) presenta canales (23) axiales.
  14. 14. Dispositivo segun la reivindicacion 12, caracterizado porque los canales (23) estan abiertos hacia la superficie envolvente exterior de la carcasa de obturacion (13).
  15. 15. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque sobre una pieza rotativa, en particular un acoplamiento (20), se encuentra posicionada una rueda de ventilador (21) que sopla una corriente de aire por encima de la carcasa de obturacion (13).
  16. 16. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque la carcasa de obturacion (13) esta rodeada de una chapa deflectora (22).
ES10722626.8T 2009-06-04 2010-05-26 Sistema de obturación para bombas centrífugas Active ES2567263T3 (es)

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DE102009023907A DE102009023907A1 (de) 2009-06-04 2009-06-04 Dichtungssystem für Kreiselpumpen
DE102009023907 2009-06-04
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EP (1) EP2438305B1 (es)
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DE (1) DE102009023907A1 (es)
ES (1) ES2567263T3 (es)
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