ES2611430T3 - Equilibrado hidráulico de bomba centrífuga accionada magnéticamente - Google Patents

Abstract

Una bomba accionada magnéticamente (10), que comprende: una carcasa (12); una cubierta de contención (26) fija a la carcasa (12); un árbol (18) fijo a la cubierta de contención (26); un impulsor (14) giratorio alrededor del árbol (18) dentro de la carcasa (12); un cojinete posterior situado entre el impulsor (14) y el árbol (18) y que es giratorio alrededor del árbol; caracterizado por que comprende: un acoplamiento magnético acoplado de modo extraíble al impulsor (14) y giratorio alrededor del árbol (18); una válvula de control del empuje que incluye un anillo de empuje posterior situado entre la cubierta de contención (26) y el cojinete posterior, definiéndose una abertura de la válvula de control del empuje por un espaciado variable entre el anillo de empuje y el cojinete posterior.

Description

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DESCRIPCION

Equilibrado hidraulico de bomba centrlfuga accionada magneticamente

La presente solicitud se presenta como una solicitud de Patente Internacional PCT en nombre de Wanner Engineering, Inc., una corporacion de Estados Unidos, que reivindica la prioridad sobre la solicitud de Patente de Estados Unidos N.° 10/751.259 presentada el 30 de diciembre de 2003.

Antecedentes de la invencion

Campo de la invencion

La presente invencion se refiere en general a bombas de fluido y mas especlficamente se refiere a bombas centrlfugas accionadas magneticamente.

Tecnica relacionada

Las bombas centrlfugas accionadas magneticamente se adaptan bien para el bombeo de fluidos corrosivos o peligrosos debido a que no tienen en el arbol sellos que puedan fugar o desgastarse. Las bombas de este tipo requieren algun metodo de oposicion a la carga de empuje que se crea por el impulsor. Tlpicamente esta carga es absorbida por un cojinete axial tal como se describe en la patente de Estados Unidos N.° 4.226.574. Para adaptarse a la carga periodica opuesta a la direccion normal que tiene lugar en ciertas condiciones de bombeo, se usa una cubierta de contention del cojinete axial adicional tal como se describe en la patente de Estados Unidos N.° 6.443.710. Otro metodo de oposicion a estas cargas axiales es mediante el uso de un sistema de equilibrado del empuje tal como se describe por Klein en la patente de Estados Unidos N.° 6.135.728. Klein usa la presion del fluido para equilibrar las fuerzas de empuje y controla la presion del fluido con un anillo sobre el buje del impulsor que crea un espacio variable entre el anillo y el arbol.

Hay una dificultad inherente en el control de las fuerzas de empuje con una valvula de equilibrado del empuje. Dado que las bombas necesitan funcionar en un amplio intervalo de presiones y flujos, una valvula de equilibrado del empuje debe ser capaz tambien de controlar la presion en un amplio intervalo de presiones. Para conseguir este tipo de control, debe existir siempre una presion diferencial a traves de la valvula. Por lo tanto, existe una necesidad de conseguir la presion posible mas baja sobre el lado de salida de la valvula, mientras tambien se mantiene la presion estatica posible mas elevada sobre el lado posterior de la valvula.

La rotation del fluido en el area que se usa para equilibrar las fuerzas de empuje crea un gradiente de presion que reduce la presion diferencial a traves de la valvula de equilibrado del empuje. Klein requiere que el fluido se traslade a traves de los canales en el impulsor rotativo para obtener la valvula de equilibrado del empuje. Estos pasos en rotacion contribuyen a la perdida de presion disponible en el lado posterior de la valvula.

Otro problema que es tlpico en general para bombas accionadas magneticamente es la necesidad de proporcionar diferentes tamanos de impulsores. Dado que el impulsor se fija tlpicamente de modo permanente al portador de imanes, el coste del conjunto es relativamente alto. Esto significa que las piezas de repuesto o impulsores alternativos que necesitan ser almacenados se convierten en un inventario mucho mas caro. Incluso cuando estos componentes se fabrican por separado, se aseguran tlpicamente juntos de tal manera que no se desmontan facilmente (por ejemplo, la estructura de fijacion divulgada en la patente de Estados Unidos N.° 5.895.203). Por lo tanto existe una necesidad del impulsor y portador de imanes que se separen facilmente, pero continuen pudiendo transmitir el par requerido.

Otro aspecto de las bombas accionadas magneticamente es la necesidad de sustituir periodicamente los anillos de desgaste. Aunque se describen anillos de desgaste extralbles en la patente de Estados Unidos N.° 6.234.748, requiere anillos de retention separados que no se extraen facilmente. Existe una necesidad de un medio simple de sustituir anillos de desgaste sin anillos de retencion.

El documento US 4013384 A divulga una bomba centrlfuga accionada magneticamente que comprende un impulsor soportado de modo giratorio en una carcasa por medio de un arbol hueco; los medios de paso incluyen el orificio pasante de dicho arbol hueco para la conduction de parte de un fluido de modo que refrigere dicho arbol; y una bomba auxiliar para forzar al fluido a traves de dicho medio de paso, impidiendo de ese modo que el arbol se agarre o dane termicamente incluso cuando la presion de descarga de la bomba cae bruscamente.

Sumario de la invencion

La presente invencion se refiere en general a bombas de fluido y mas especlficamente se refiere a bombas centrlfugas accionadas magneticamente. Un aspecto de la invencion se refiere a una valvula de control del empuje

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que controla la presion dentro de la bomba para equilibrar las cargas axiales del impulsor. Una abertura de la valvula se define por un cojinete posterior de la bomba y un anillo de empuje que se localizan en un extremo cerrado de una cubierta de contencion de la bomba en donde se fija un extremo del arbol. Un estator situado en un extremo cerrado de la cubierta de contencion proporciona una condition de fluido estatica de modo que el fluido que entra dentro de la valvula no este girando. El fluido dentro del canal de fluido central del arbol sale al interior de un flujo de fluido primario de la bomba preferentemente en una direction sustancialmente perpendicular al flujo de fluido primario de modo que se cree un efecto Venturi de baja presion.

Otro aspecto de la invention se refiere a un estator que incluye una pluralidad de paletas radiales estaticas situadas en un volumen interior de la cubierta de contencion cerca al extremo cerrado de la cubierta de contencion. Las paletas del estator se oponen a la rotation del fluido en el extremo cerrado del recipiente de contencion, que puede proporcionar una presion creciente en la entrada de la valvula. Otro aspecto de la invencion se refiere a un orificio de presion localizado en el lado frontal del buje del impulsor que ayuda adicionalmente al equilibrado de las fuerzas de presion en la bomba. Otro aspecto de la invencion se refiere a un mecanismo de fijacion para sujetar el portador magnetico de la bomba al impulsor. El mecanismo de fijacion proporciona la capacidad de extraction del portador de imanes mientras proporciona resistencia al par en cualquier direccion de rotacion. Un aspecto adicional mas de la invencion se refiere a un mecanismo de fijacion y bloqueo para sujetar los anillos de desgaste de la bomba en varias localizaciones con relation al impulsor y carcasa de la bomba.

Una bomba accionada magneticamente de acuerdo con los principios de la invencion incluye una carcasa, una cubierta de contencion fija a la carcasa, un arbol fijo a un extremo cerrado de la cubierta de contencion, un impulsor giratorio alrededor del arbol dentro de la carcasa y cubierta de contencion, y un acoplamiento magnetico fijado de modo extralble al impulsor y giratorio alrededor del arbol. La bomba incluye tambien cojinetes frontal y posterior posicionados entre el impulsor y el arbol que son giratorios alrededor del arbol, y una valvula de empuje posterior que incluye un anillo de empuje posterior situado entre la cubierta de contencion y el cojinete posterior. Una abertura de la valvula de control del empuje se define por un espaciado variable entre la valvula de empuje posterior y el cojinete posterior.

Un aspecto adicional mas de la invencion se refiere a un metodo de equilibrado de una bomba accionada magneticamente que incluye una cubierta de contencion que tiene un extremo frontal y un extremo posterior, un arbol que incluye un canal interno y que se fija al extremo posterior de la cubierta de contencion, un acoplamiento magnetico giratorio alrededor del arbol dentro de la cubierta de contencion, cojinetes frontal y posterior situados entre el acoplamiento magnetico y el arbol que son giratorios con relacion al arbol, y una valvula de control del empuje que incluye un anillo de empuje y una abertura de valvula que tiene un tamano definido por una position relativa entre el cojinete posterior y el anillo de empuje. Etapas en el metodo pueden incluir el posicionamiento de la valvula de control del empuje en el extremo posterior de la cubierta de contencion entre la cubierta de contencion y el cojinete posterior, incrementando la presion del fluido en la cubierta de contencion moviendo de ese modo el cojinete posterior axialmente en separation del anillo de empuje para incrementar el tamano de una abertura de la abertura de la valvula de control del empuje, moviendo el fluido a traves de la abertura de la valvula al interior del canal interno del arbol disminuyendo de ese modo la presion en la cubierta de contencion, y moviendo el cojinete posterior axialmente hacia el anillo de empuje cuando la presion en la cubierta de contencion disminuye para equilibrar las fuerzas de presion en la bomba.

Breve descripcion de los dibujos

La Figura 1 es una vista lateral en section transversal de una bomba centrlfuga accionada magneticamente de ejemplo de acuerdo con los principios de la presente invencion;

la Figura 2 es una vista ampliada parcial del arbol de la bomba, el impulsor y los anillos de desgaste frontales mostrados en la Figura 1;

la Figura 3 es una vista ampliada parcial de la valvula de control del empuje y estator mostrados en la Figura 1; la Figura 4 es una vista lateral en seccion transversal del impulsor mostrado en la Figura 1; la Figura 5 es una vista frontal del impulsor mostrado en la Figura 4;

la Figura 6 es una vista lateral en seccion transversal del conjunto de imanes interiores mostrado en la Figura 1;

la Figura 7 es una vista frontal del conjunto de imanes interiores mostrado en la Figura 6;

la Figura 8 es una vista posterior en seccion transversal de un subconjunto de la bomba mostrada en la Figura 1

que incluye el conjunto de imanes interiores, el impulsor, y los anillos de desgaste interiores; la Figura 9 es una vista en seccion transversal posterior del subconjunto mostrado en la Figura 8; la Figura 10 es una vista lateral en seccion transversal del estator mostrado en la Figura 1; la Figura 11 es una vista frontal del estator mostrado en la Figura 10; y

la Figura 12 es una vista frontal del anillo de desgaste posterior exterior mostrado en la Figura 1.

Descripcion detallada de la realizacion preferida

La presente invencion se refiere en general a bombas de fluido y mas especlficamente se refiere a bombas centrlfugas accionadas magneticamente. Un aspecto de la invencion se refiere a una valvula de control del empuje

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que controla la presion dentro de la bomba para equilibrar las cargas axiales del impulsor. La valvula de control del empuje incluye una parte de un cojinete posterior de la bomba y un anillo de empuje que se localizan en un extremo cerrado de la cubierta de contencion de la bomba en donde se fija un extremo del arbol. El fluido que pasa a traves de la valvula de control del empuje entra en un canal de fluido central del arbol y sale del canal de fluido central al interior del flujo de fluido primario de la bomba. Debido a que el arbol mantiene una posicion fija, el fluido que pasa a traves del canal de fluido central puede trasladarse sin girar, incrementando as! la presion diferencial a traves de la valvula de control del empuje.

Otro aspecto de la invencion se refiere a un estator que incluye una pluralidad de paletas radiales estaticas posicionadas en un volumen inferior de la cubierta de contencion, proximas al extremo cerrado de la cubierta de contencion. Las paletas del estator se oponen a la rotacion del fluido en el extremo cerrado del recipiente de contencion, lo que puede proporcionar una presion incrementada en la entrada de la valvula de control del empuje. Otro aspecto de la invencion se refiere a un mecanismo de fijacion para sujetar el portador magnetico de la bomba al impulsor. El mecanismo de fijacion proporciona una capacidad de extraccion del portador de imanes mientras proporciona resistencia al par en cualquier direccion de giro. Un aspecto adicional mas de la invencion se refiere a un mecanismo de fijacion y bloqueo para asegurar los anillos de desgaste de la bomba en varias localizaciones con relacion al impulsor y la carcasa de la bomba.

Un ejemplo de conjunto de bomba centrlfuga 10 accionada magneticamente que incluye las caracterlsticas de la presente invencion se describe con referencia a las Figuras 1-12. Con referencia primero a la vista en seccion transversal de la Figura 1, el conjunto de bomba 10 incluye una carcasa 12, un impulsor 14, un conjunto de imanes interiores 16, un arbol 18, cojinetes frontal y posterior 20, 22, un estator 24 y una cubierta de contencion 26. El conjunto de bomba 10 incluye tambien un anillo de desgaste posterior exterior 28, un anillo de desgaste posterior interior 30, un anillo de desgaste frontal exterior 32, y un anillo de desgaste frontal interior 34. En funcionamiento, un buje motriz 38 impulsa un conjunto de imanes exteriores 36 provocando de ese modo el giro del impulsor 14 dentro de la carcasa 12 debido a una respuesta magnetica en el conjunto de imanes interiores 16. El conjunto de bomba 10 incluye tambien una arandela de empuje 40 situada adyacente a los anillos de desgaste frontales 32, 34, un retorno de fluido 42, y una valvula de control del empuje 44. La valvula de control del empuje 44 (vease la Figura 3) junto con otras caracterlsticas del conjunto de bomba 10 proporcionan un efecto de equilibrado de la presion dentro de la carcasa 12 que reduce las fuerzas de empuje y el desgaste.

La carcasa 12 incluye una carcasa principal 50 que proporciona un canal de fluido de carcasa 60 a traves de ella, una brida de succion 52 y soporte de la brida de succion 54 relacionado, y una brida de descarga 56 y soporte de la brida de descarga 58 relacionado. Cuando la carcasa 12 se monta y se asegura junto con pernos 66, 68 y otros elementos de soporte de la carcasa (no identificados), el conjunto de bomba 10 se sella excepto por las trayectorias de flujo pretendidas para el movimiento del fluido a traves de las bridas de succion y descarga 52, 56.

Con referencia ahora a las Figuras 4 y 5, el impulsor 14 incluye un buje del impulsor 70, una cubierta del impulsor 72 que tiene una abertura de cubierta 74, lenguetas de accionamiento del anillo de desgaste posterior interior 76, lenguetas de accionamiento del anillo de desgaste frontal interior 77, un asiento del anillo de desgaste frontal interior 78, un asiento del anillo de desgaste posterior interior 80, y una pluralidad de nervios de accionamiento 82. Un cuerpo posterior 84 del impulsor 14 incluye una superficie exterior 86, y un orificio frontal 88, orificio posterior 90, y canales de flujo de fluido primarios 92.

Las lenguetas de accionamiento del anillo de desgaste posterior interior 76 y el asiento del anillo de desgaste posterior interior 80 se configuran para acoplarse con el anillo de desgaste posterior interior 30. El asiento del anillo desgaste frontal interior 78 y las lenguetas del anillo desgaste frontal interior 77 se acoplan y retienen el anillo de desgaste frontal interior 34 (vease la Figura 8). Los nervios de accionamiento 82 se configura para acoplar y retener el conjunto de imanes interiores 16 al impulsor 14 (vease la Figura 8). El orificio posterior 90 del cuerpo posterior 84 se dimensiona para recibir los cojinetes frontal y posterior 20, 22 y un separador 21 que separa los cojinetes.

Con referencia ahora a las Figuras 6 y 7, el conjunto de imanes interiores 16 incluye un armazon de imanes 100, un nucleo de imanes 102, una pluralidad de imanes 104 (vease la Figura 9), un orificio 106, una pluralidad de pestanas de enclavamiento 108, un reborde de bloqueo 110, un acceso a la pestana de bloqueo 112, y una pluralidad de paletas de accionamiento 114. Las pestanas de bloqueo 108 se dimensionan para acoplarse a caracterlsticas de los nervios de accionamiento 82 (vease la Figura 4) del impulsor para fijar el impulsor 14 y el conjunto de imanes interiores 16 juntos con una fijacion de enclavamiento por giro. El reborde de bloqueo 110 asegura adicionalmente el impulsor 14 y el conjunto de imanes interiores 16 juntos e impide un giro inverso del conjunto de imanes interiores 16 con relacion a un impulsor 14 lo que desacoplarla en caso contrario las pestanas de enclavamiento 108 de los nervios de accionamiento 82 del impulsor. El acceso a la pestana de bloqueo 112 proporciona acceso al reborde de bloqueo 110. Los imanes 104 se embeben en un armazon de imanes 100. El orificio 106 se dimensiona para recibir un cuerpo posterior 84 del impulsor 14 (vease la Figura 4).

La Figura 9 muestra el conjunto de imanes 16 que tiene catorce imanes separados que se aseguran al nucleo de imanes 102 y embebidos dentro del armazon de imanes 100. Otras realizaciones pueden incluir tan pocos como un

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unico iman o pueden incluir mas de catorce imanes para optimizar el rendimiento del conjunto de bomba 10. Adicionalmente, las diferentes pestanas de bloqueo, bridas, accesos y paletas de accionamiento mostradas en las figuras son meramente de ejemplo y podrlan sustituirse con cualquier caracterlstica de bloqueo o acoplamiento.

En referencia ahora a las Figuras 2, 3 y 8, el arbol 18 incluye extremos frontal y posterior 120, 122, un canal interno 124 que se extiende preferentemente coaxial con un eje del arbol, y un orificio transversal 126 que proporciona comunicacion para fluidos entre un exterior del arbol y el canal interno 124. El extremo frontal 120 del arbol 18 se dimensiona para acoplarse al retorno de fluido 42. El retorno 42 incluye un borde delantero 180, un nucleo abierto central 182, y aberturas laterales 184. Cuando el retorno 42 se acopla al extremo frontal 120 del arbol 18, el canal interno 124 del arbol esta en comunicacion para fluidos con el nucleo central 182. El retorno 42 se configura adicionalmente para descargar fluido desde el nucleo 182 a traves de aberturas laterales 184 al interior del flujo de fluido primario A a traves del conjunto de bomba 10 preferentemente en la direccion de flujo del flujo de fluido primario A. El borde delantero 180 puede tener una variedad de diferentes configuraciones para facilitar el flujo alrededor del extremo frontal 120 del arbol 18.

Con referencia ahora a las Figuras 10 y 11, el estator 24 incluye un buje 130, una pluralidad de paletas radiales 132, un anillo exterior 134, un orificio roscado 136, un asiento del anillo de empuje 138, y un anillo de empuje 140. El anillo de empuje 140 puede fijarse de modo extralble al buje 130 o pueden moldearse en el interior del buje 130 de modo que el anillo de empuje sea una pieza integral con las caracterlsticas restantes del estator tal como se muestra en las Figuras 10 y 11. Se explicaran a continuacion algunas ventajas del estator con paletas que se extienden radialmente que estan separadas de la cubierta de contencion.

Con referencia ahora a las Figuras 1 y 3, la cubierta de contencion 26 incluye un extremo posterior cerrado 150, y un extremo frontal abierto 152, una brida de fijacion 154 que se extiende desde el extremo frontal 152, un asiento del anillo de desgaste posterior exterior 156, un asiento del arbol 158, y un buje de conexion del estator 160. La cubierta de contencion 26 define un volumen interior 162 que se dimensiona para recibir el estator 24 y el submontaje de componentes mostrados en las Figuras 8 y 9. El asiento del anillo de desgaste 156 se configura para retener el anillo de desgaste posterior exterior 28 a la cubierta de contencion 26. Un anillo de desgaste posterior exterior 28 de ejemplo se muestra en la Figura 12, e incluye una pluralidad de pestanas de bloqueo 190 que se dimensionan para acoplarse con caracterlsticas de retencion (no mostradas) en el asiento del anillo de desgaste 156 que son similares a las pestanas de bloqueo 108 mostradas en las Figuras 6 y 7.

Con referencia ahora a las Figuras 3 y 10, el estator 24 incluye un orificio roscado 136 que se configura para acoplarse con el buje de conexion del estator 160. El buje 160 incluye roscas sobre una superficie exterior dimensionada para acoplarse con el orificio roscado 136 del estator. En otras realizaciones, el estator puede montarse en el buje de conexion del estator 160 con otras configuraciones de fijacion tales como ranuras enchavetadas, un orificio con caras planas coincidentes, un conjunto de tornillos, o cualquier otro medio de conexion adecuado.

Cuando se monta al conjunto de bomba 10, los anillos de desgaste exterior e interior 28, 30 posteriores se alinean entre si y los anillos de desgaste exterior e interior 32, 34 frontales se alinean entre si. Adicionalmente, el extremo posterior 190 del cojinete posterior 22 se posiciona adyacente al anillo de empuje 140 del estator 24. Ademas, la arandela de empuje 40 esta en alineacion con una superficie frontal del anillo de desgaste frontal interior 34. La arandela de empuje 40 y el anillo de empuje 140 se usan para controlar el empuje axial en ambas direcciones axiales durante las condiciones en las que el empuje no esta equilibrado con la presion, tal como en el arranque. La interfaz y espaciado relativo entre estas caracterlsticas que se alinean entre si son importantes para el equilibrado de las fuerzas de empuje dentro del conjunto de bomba 10 tal como se describe a continuacion.

Durante el uso, el bombeo (fluido fluyendo a traves del conjunto de bomba 10) entra en el conjunto de bomba 10 en la brida de succion 52 y pasa al interior del impulsor 14 como el flujo de fluido A. Tras pasar a traves del impulsor, el bombeo fluye al interior del canal de fluido de la carcasa 60 donde se recoge y gula fuera del conjunto de bomba 10 a traves de la brida de descarga 56. Algo del bombeo recogido en el canal de fluido de carcasa 60 pasa entre los pares de anillos de caja 28, 30 y 32, 34. El bombeo que pasa entre los anillos de caja 28, 30 se recoge en el volumen interior 162 de la cubierta de contencion 26. Cuando se acumula la presion dentro del volumen interior 162, el subconjunto mostrado en las Figuras 8 y 9 sin el arbol 18 (de aqul en adelante denominado como un “subconjunto impulsor/imanes”), comienza a moverse axialmente en la cubierta de contencion 26 separandose del extremo posterior 150 de la cubierta de contencion. Cuando el subconjunto impulsor/imanes comienza a moverse, la valvula de control del empuje 44 comienza a abrir para el paso del fluido desde el volumen interior 162 al interior del canal interno 124 del arbol 18 a traves del orificio transversal 126. Cuando el fluido que fluye a traves de la valvula de control del empuje 44, la presion por detras del impulsor 14 dentro del volumen interior 162 disminuye y el impulsor se mueve axialmente de vuelta hacia el extremo posterior 150 de la cubierta de contencion 26 cerrando el espacio entre el anillo de empuje 140 y el cojinete posterior 22. La valvula de control del empuje 44 cierra hasta un punto en el que se alcanza el equilibrio entre las fuerzas de presion dentro del volumen interior 162 y las fuerzas sobre el impulsor 14 fuera de la cubierta de contencion 26. Este punto de equilibrio esta preferentemente en un punto en el que el anillo de empuje 140 y cojinete posterior 22 no se tocan entre si y la arandela de empuje 40 y el anillo de

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desgaste frontal interior 34 no se tocan entre si.

Una vez que el fluido pasa a traves de la valvula de control del empuje 44 al interior del canal interno 124 del arbol 18, el fluido es capaz de trasladarse como el flujo B hacia el retorno de fluido 42 y entra de vuelta al interior del flujo de fluido primario A tal como se muestra en la Figura 2.

Cuando se usa, el subconjunto impulsor/imanes gira dentro de la carcasa 12 a muy alta velocidad cuando se activa por el conjunto de imanes exteriores 36 y buje motriz 38. Este subconjunto giratorio provoca que el fluido gire con el impulsor dentro del volumen interior 162 de la cubierta de contencion. El estator 24, cuando se situa por detras del subconjunto de giro reduce el giro del fluido y convierte la energla cinetica del fluido giratorio en energla potencial que crea una condition de presion mas alta que contribuye a un diferencial de presion mayor entre el volumen interior 162 y el fluido en el retorno de fluido 42. Una presion diferencial alta a traves de la valvula de control del empuje 44 facilita el control de la presion dentro del volumen interior 162. Si la presion es baja en la entrada de la valvula de control del empuje 44, entonces hay un pequeno cambio en el flujo y en consecuencia pequeno cambio en la presion cuando la abertura de la valvula de control del empuje se amplla. Si la abertura y cierre de la valvula de control del empuje 44 no cambia la presion en el volumen interior 162 entonces no hay forma de que la valvula de control del empuje 44 pueda ayudar al equilibrado de la fuerza de empuje.

La presion diferencial en el conjunto de bomba 10 se mejora adicionalmente por un efecto Venturi que se crea por el diseno y direction de descarga proporcionado por el retorno de fluido 42. Cuando el flujo de fluido A pasa sobre aberturas laterales 184, el flujo B es arrastrado al interior del flujo A. Este efecto Venturi disminuye la presion en el paso 124, lo que ayuda a incrementar adicionalmente la presion diferencial a traves de la valvula de control del empuje 44. Es importante tambien que la abertura de la valvula 44 se localice directamente adyacente al volumen exterior 162 de modo que no se requiere que el fluido que se acumula en el volumen interior se traslade a traves de zonas en donde se harla girar adicionalmente por el impulsor. Al minimizar la rotation del fluido, el gradiente de presion tambien se minimiza y esta disponible la maxima presion diferencial en la valvula.

Algunas valvulas de equilibrado del empuje conocidas incluyen una abertura de valvula variable en el buje del impulsor y una abertura separada en el extremo fijo del arbol. Para que el fluido fluya desde el extremo fijo del arbol a la abertura variable en el buje del impulsor en esta configuration, el fluido debe conducirse adyacente al impulsor giratorio usando, por ejemplo, un conjunto de ranuras formadas en el impulsor que se extienden desde la parte posterior de la cubierta de contencion al buje del impulsor orientado frontalmente. Dado que estos canales giran como parte del impulsor, se crea una fuerza centrlfuga que actua sobre el fluido que gira en los canales. Esta fuerza centrlfuga da como resultado una presion diferencial reducida entre la abertura de valvula en el extremo fijo del arbol y la valvula variable en el buje del impulsor. Esta presion diferencial inferior limita un intervalo de operation efectivo a traves del que la valvula variable puede controlar las fuerzas de empuje en el conjunto de bomba. Al proporcionar una valvula de empuje con una abertura variable en el extremo fijo del arbol y al pasar el fluido a traves de un elemento no giratorio (esto es, a traves de un canal central del arbol en si), el conjunto de bomba de ejemplo descrito anteriormente y mostrado en las Figuras 1-12 proporciona una presion diferencial significativamente mas alta y la capacidad para funcionar de modo efectivo en de un intervalo mucho mayor de condiciones para varias aplicaciones de bomba.

Muchos materiales diferentes pueden estar bien adaptados para su uso en diversas caracterlsticas del conjunto de bomba 10. Por ejemplo, el anillo de empuje, arandela de empuje, anillos de desgaste, arbol y cojinetes pueden fabricarse de carburo de silicio u otros materiales resistentes al desgaste adecuados. De la misma manera, la cubierta de contencion e impulsor pueden recubrirse con un material resistente al desgaste tal como carburo de silicio.

La especificacion, ejemplos y datos anteriores proporcionan una description completa de la fabrication y uso de la composition de la invention. Dado que se hacen muchas realizaciones de la cubierta de contencion de la invention sin apartarse del esplritu y alcance de la invencion, la invencion reside en las reivindicaciones adjuntas en la presente memoria a continuation.

Claims (12)

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REIVINDICACIONES

1. Una bomba accionada magneticamente (10), que comprende:

una carcasa (12);

una cubierta de contencion (26) fija a la carcasa (12); un arbol (18) fijo a la cubierta de contencion (26);

un impulsor (14) giratorio alrededor del arbol (18) dentro de la carcasa (12);

un cojinete posterior situado entre el impulsor (14) y el arbol (18) y que es giratorio alrededor del arbol; caracterizado por que comprende:

un acoplamiento magnetico acoplado de modo extralble al impulsor (14) y giratorio alrededor del arbol (18); una valvula de control del empuje que incluye un anillo de empuje posterior situado entre la cubierta de contencion (26) y el cojinete posterior, definiendose una abertura de la valvula de control del empuje por un espaciado variable entre el anillo de empuje y el cojinete posterior.

2. La bomba (10) de la reivindicacion 1, en la que el cojinete posterior es movil axialmente en la direction a lo largo de un eje del arbol (18) cambiando de ese modo un tamano de la abertura de la valvula de control del empuje.

3. La bomba (10) de la reivindicacion 1, que comprende adicionalmente anillos de desgaste frontal interior y exterior en oposicion situados en una parte frontal del impulsor (14), y anillos de desgaste posterior interior y exterior en oposicion situados en una parte posterior del impulsor (14).

4. La bomba (10) de la reivindicacion 1, en la que la cubierta de contencion (26) incluye un extremo frontal abierto y un extremo posterior cerrado, y la bomba (10) comprende adicionalmente un estator que incluye al menos una paleta que se extiende radialmente y se situa en el extremo posterior de la cubierta de contencion (26) para estabilizar el flujo giratorio creado por el giro del impulsor (14) y el acoplamiento magnetico con relation a la cubierta de contencion (26).

5. La bomba (10) de la reivindicacion 4, en la que el anillo de empuje posterior esta embebido en el estator.

6. La bomba (10) de la reivindicacion 4, en la que el estator es extralble desde la cubierta de contencion (26).

7. La bomba (10) de la reivindicacion 1, en la que el arbol (18) incluye un canal interno que se extiende entre, y en comunicacion para fluidos con, la valvula de control del empuje y el flujo de fluido primario en el impulsor (14).

8. La bomba (10) de la reivindicacion 3, en la que el anillo de desgaste frontal interior incluye al menos una pestana de enclavamiento y el impulsor (14) incluye un asiento del anillo de desgaste frontal interior que tiene al menos un rebaje de enclavamiento configurado para acoplarse con la pestana de enclavamiento para retener de modo extralble el anillo de desgaste frontal interior.

9. La bomba (10) de la reivindicacion 4, en la que el estator se configura para asegurarse de modo extralble a la cubierta de contencion (26).

10. La bomba (10) de la reivindicacion 4, en la que el estator incluye una pluralidad de paletas que se extienden radialmente y un anillo exterior que interconecta las paletas.

11. Un metodo de equilibrado de una bomba accionada magneticamente (10) que incluye una cubierta de contencion (26) que tiene un extremo frontal abierto y un extremo posterior cerrado, un arbol (18) que tiene un canal interno y que se fija al extremo posterior de la cubierta de contencion (26), un acoplamiento magnetico giratorio alrededor del arbol (18) dentro de la cubierta de contencion (26), un cojinete posterior situado entre el acoplamiento magnetico y el arbol (18) y movil con relacion al arbol (18), y una valvula de control del empuje que incluye un anillo de empuje y una abertura de valvula que tiene un tamano definido por una position relativa entre el cojinete posterior y el anillo de empuje, comprendiendo el metodo las etapas de:

posicionar la valvula de control del empuje en el extremo posterior de la cubierta de contencion (26) entre la cubierta de contencion (26) y el cojinete posterior;

incrementar la presion de fluido en la cubierta de contencion (26) moviendo de ese modo el cojinete posterior axialmente en separation del anillo de empuje para incrementar el tamano de abertura de la valvula; mover el fluido a traves de la abertura de la valvula al interior del canal interno del arbol (18) disminuyendo de ese modo la presion en la cubierta de contencion (26); y

mover el cojinete posterior axialmente hacia el anillo de empuje cuando la presion en la cubierta de contencion

(26) disminuye.

12. El metodo de la reivindicacion 11, en el que el impulsor (14) incluye un canal de fluido para el flujo de fluido primario a traves de la bomba (10), y el metodo comprende adicionalmente el movimiento del fluido en el canal interno del arbol (18) al interior del flujo de fluido primario.

5 13. El metodo de la reivindicacion 12, en el que el cojinete posterior se situa en el extremo posterior de la cubierta de

contencion (26), comprendiendo adicionalmente el metodo la extension del cojinete posterior hacia atras del conjunto de imanes por lo que el unico cojinete posterior hace contacto con el anillo de empuje para definir la valvula de control del empuje.