ES2621192T3 - Impulsor de bomba mejorado - Google Patents
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Abstract
Un impulsor para bomba centrífuga destinada al manejo de mezclas líquidas que contienen sólidos particulados, incluyendo el impulsor (20) un refuerzo anterior con caras opuestas, una porción de borde periférico exterior y un eje de rotación, una serie de paletas de bombeo en una de las caras del refuerzo anterior que sobresalen del eje de rotación, cada una de las cuales tiene una porción de borde periférico exterior, y el impulsor incluye además un refuerzo posterior donde las paletas de bombeo están situadas entre los refuerzos anterior y posterior y hay una serie de paletas auxiliares (26) en la otra cara del refuerzo anterior, estando dichas paletas de bombeo caracterizadas por que cada una de las paletas auxiliares (26) cuenta con una porción de borde exterior en donde la dimensión Da desde el eje de rotación hasta la porción de borde periférico exterior del refuerzo anterior es mayor que la dimensión desde el eje de rotación hasta la porción de borde exterior de las paletas auxiliares Db y mayor que la dimensión Dc desde el eje de rotación hasta la porción de borde periférico exterior de las paletas de bombeo.
Description
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DESCRIPCION
Impulsor de bomba mejorado.
Campo tecnico
La presente invencion esta relacionada con impulsores y mas concretamente con impulsores adecuados para ser utilizados en bombas centnfugas tal como se definen en el preambulo de la reivindicacion 1. Tal impulsor se conoce, por ejemplo, de la patente de Estados Unidos US-A-4 664.592.
Las bombas centnfugas se usan comunmente para manipular mezclas lfquidas de solidos particulados en el procesamiento de minerales y las industrias de dragado. Dichas bombas estan sujetas a un desgaste severo por erosion causada por el flujo de partfculas de los lodos, lo que tiene consecuencias economicas considerables para tales operaciones. Tanto los fabricantes como los usuarios estan dedicando esfuerzos considerables a intentar solventar este problema.
Dichas bombas centnfugas incluyen una carcasa con una camara de bombeo en la misma y un impulsor dispuesto dentro de la camara de bombeo que rota alrededor de un eje de rotacion. El impulsor esta conectado operativamente en uno de sus lados a un arbol motor, y existe una entrada en el otro lado del mismo. El impulsor incluye un cubo al que esta conectado el arbol motor y al menos un refuerzo. Hay numerosas paletas de bombeo en un lado del refuerzo. A menudo se disponen dos refuerzos entre medias de las paletas de bombeo. El refuerzo adyacente a la entrada se denomina comunmente refuerzo anterior y el otro refuerzo se denomina refuerzo posterior.
Las bombas centnfugas, especialmente las usadas para transportar lodos, usan comunmente las denominadas paletas «expulsoras» o paletas auxiliares en los refuerzos anterior y posterior del impulsor de la bomba para ayudar a rotar el fluido en el espacio situado entre el refuerzo y el revestimiento lateral. Dichas paletas auxiliares pueden ser de diferente forma en funcion de las preferencias de cada disenador.
Al hacer girar el fluido en el espacio situado entre el impulsor y el revestimiento lateral, la presion estatica en la entrada del impulsor se reduce debido al flujo centnfugo inducido (efecto vortice), de tal forma que el fluido entre las paletas auxiliares se dirige hacia la periferia del impulsor. El fluido desciende de nuevo por la superficie del revestimiento lateral debido a la diferencia de presion conductora global entre la de la descarga del propulsor y su entrada. Las partfculas presentes en el fluido pueden tambien purgarse de la abertura si la fuerza centnfuga es mayor que la fuerza de arrastre del fluido que tiende a atraer a las partfculas a la abertura.
La principal finalidad de las paletas auxiliares del refuerzo anterior del propulsor es reducir la presion impulsora forzando el retorno del flujo desde la voluta al ojo del impulsor (flujo recirculante). Al reducir la velocidad del flujo recirculante, el desgaste en el impulsor y en el revestimiento lateral de la abertura en contacto con este ultimo se reduce considerablemente.
Antecedentes de la tecnica
Se han desarrollado y utilizado en los impulsores existentes multiples formas diferentes de paletas auxiliares.
En un ejemplo, mostrado en la patente de Estados Unidos n.° 4664592, se utiliza una serie de paletas auxiliares radiales. Dichas paletas auxiliares estan situadas en la superficie del refuerzo anterior o posterior, con una proyeccion anular alrededor de los extremos exteriores de las paletas auxiliares, y con un canal que se extiende a traves de la proyeccion anular entre las paletas auxiliares adyacentes.
La patente de Estados Unidos US 6036434 describe una bomba centnfuga que tiene un impulsor giratorio cuya funcion es succionar lfquido por la entrada de la bomba. Un paso de introduccion de aire conecta con una region de presion subatmosferica en la parte posterior del impulsor. El aire introducido a traves de este paso se mezcla con una parte del fluido bombeado, y la mezcla de aire y fluido se expulsa como descarga de la bomba.
Un problema con las paletas auxiliares, con o sin proyecciones anulares en la periferia, es que se forman torbellinos de extremo de pala (similares a los torbellinos de los extremos de alas) que, cuando se arrastran partfculas, pueden producir un desgaste severo por ranuramiento localizado en la periferia del impulsor y en los revestimientos laterales adyacentes.
A medida que las piezas se desgastan, el torbellino que se forma tras cada paleta sobresaliente aumenta y se intensifica, provocando un aumento cada vez mayor del desgaste en el revestimiento lateral adyacente.
Se conocen bombas que incluyen paletas auxiliares con un diametro inferior al diametro del refuerzo y la paleta principal (que suelen ser identicos). La razon de que sea asf no es reducir el desgaste, sino reducir el empuje hidraulico axial sobre el impulsor. El diametro de las paletas auxiliares esta dimensionado para equilibrar el empuje axial hidraulico.
Descripcion de la invencion
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Segun un aspecto de la presente invencion, se dispone un impulsor para bomba centnfuga destinada al manejo de mezclas ffquidas que contienen solidos particulados, incluyendo el impulsor un refuerzo anterior con caras opuestas, una porcion de borde periferico exterior y un eje de rotacion, una serie de paletas de bombeo en una de las caras del refuerzo anterior que sobresalen del eje de rotacion, cada una de las cuales tiene una porcion de borde periferico exterior, y el impulsor incluye ademas un refuerzo posterior donde las paletas de bombeo estan situadas entre los refuerzos anterior y posterior y hay una serie de paletas auxiliares en la otra cara del refuerzo anterior, estando dichas paletas de bombeo caracterizadas por que cada una de las paletas auxiliares cuenta con una porcion de borde exterior cuya dimension Da desde el eje de rotacion hasta la porcion de borde periferico exterior del refuerzo anterior es mayor que la dimension desde el eje de rotacion hasta la porcion de borde exterior de las paletas auxiliares Db y mayor que la dimension Dc desde el eje de rotacion hasta la porcion de borde periferico exterior de las paletas de bombeo.
En otra realizacion el refuerzo posterior se extiende mas alla del diametro de las paletas de bombeo auxiliares y principal. Preferiblemente, el diametro de las paletas de bombeo y el de las paletas auxiliares son aproximadamente iguales, habiendo por ejemplo una diferencia de alrededor de 5 %.
Preferiblemente, las paletas de bombeo y auxiliares tienen un diametro similar para garantizar una reduccion adecuada de la presion y reducir el flujo recirculante mientras que el refuerzo del impulsor sobresale de ambas para mejorar el desgaste.
El beneficio de contar con un impulsor con refuerzo extendido es que el torbellino de extremo de pala que se forma en cada paleta auxiliar se traslada a la superficie del refuerzo extendido y queda contenido entre el hueco o espacio y el revestimiento lateral adyacente. Mediante esta construccion se reduce sustancialmente el desgaste del impulsor y el revestimiento. El efecto beneficioso parece derivarse de impedir la formacion de los torbellinos de extremo de pala por medio de la presente invencion.
Asimismo, en una realizacion de la presente invencion se dispone un impulsor con un refuerzo de diametro Da y multiples paletas auxiliares predominantemente radiales en la superficie del refuerzo anterior con un diametro Db, cuyo extremo mas exterior en sentido radial tiene forma conica hacia el refuerzo en angulo Z. Se ha descubierto que el desgaste del refuerzo, el revestimiento lateral y las paletas auxiliares se reduce particularmente cuando Db es inferior a 0,95 Da y mas preferiblemente tiene un valor entre 0,65 y 0,95 Da, y mas preferiblemente inferior a 0,9 Da. Esto parece que se debe al hecho de que hay suficiente espacio entre el extremo de la paleta auxiliar y la periferia del refuerzo para capturar los torbellinos marginales. El diametro Db es, preferiblemente, aproximadamente el mismo que el diametro de la paleta de bombeo principal. Esta relacion asegura que la capacidad de reduccion de la presion de las paletas auxiliares no se deteriore significativamente comparada con la presion generada por las paletas de bombeo principales.
Breve descripcion de los dibujos
Se describen a continuacion realizaciones preferidas de la presente invencion a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos que la acompanan, en los cuales:
la Figura 1 es una vista en perspectiva de un impulsor de la tecnica anterior tal como se muestra en la Figura 1 de la patente de Estados Unidos n.° 4.664.592;
la Figura 2 es una vista en corte parcial de un impulsor y expulsor convencionales o una paleta auxiliar de una bomba centnfuga;
la Figura 3 es una ampliacion de la parte marcada con un cffculo de la Figura 2 que muestra las trayectorias del flujo de lodos entre una paleta auxiliar y el revestimiento de la carcasa;
la Figura 4 muestra una serie de fotograffas de perfiles de desgaste en paletas expulsoras ffpicas;
la Figura 5 es una vista en corte parcial similar a la Figura 2 pero que muestra una realizacion de un impulsor de acuerdo con la presente invencion;
la Figura 6 es una fotograffa que muestra el perfil de desgaste de las paletas auxiliares de un impulsor de la tecnica anterior;
la Figura 7 es una fotograffa que muestra el perfil de desgaste de las paletas auxiliares de un impulsor de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;
la Figura 8 es una vista axial o de extremo de otra realizacion de un impulsor de acuerdo con la presente invencion;
la Figura 9 es una vista axial o de extremo de otra realizacion mas de un impulsor de acuerdo con la presente invencion.
Mejores modos
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El impulsor 1 de la tecnica anterior de la Figura 1 se describe por completo en la patente de Estados Unidos US 4.664.592 y se entendera remitiendose a dicha especificacion.
Tal como se muestra en la Figura 2, un impulsor 20 se halla alojado en el revestimiento 21 de la carcasa. El lodo se desplaza a traves del impulsor 20 desde la entrada 22 hasta la salida 23 de cada camara de bombeo 24 a medida que el impulsor rota dentro del revestimiento 21 de la carcasa. Se produce de modo natural un flujo recirculante del lodo desde la salida 23 hasta la entrada 22 y causa desgaste abrasivo del revestimiento 25 lateral de entrada. La paleta expulsora o auxiliar 26 actua para mover el lodo 27 recirculante hacia la salida del impulsor, representado por las partfculas 28. La trayectoria del flujo de lodo entre el impulsor 20 y el revestimiento 25 se muestra con mas detalle en la Figura 3.
Los perfiles de desgaste de las paletas auxiliares que pueden verse en las fotograffas de la Figura 4 son demostrativos del problema al que se enfrenta la industria y que la aplicacion de las realizaciones de la presente invencion pretende mejorar.
La Figura 5 incluye los mismos numeros para partes similares a las designadas en las figuras 2 y 3. En esta realizacion de la presente invencion las paletas auxiliares son rectas, con un diametro al punto mostrado en la paleta auxiliar 26 de Db=0,85Da, donde Da es el diametro del refuerzo, y donde el angulo Z = 45°. El diametro de Db es aproximadamente igual al diametro de la paleta de bombeo principal designada como Dc en la Figura 5.
Las pruebas efectuadas con esta realizacion de la presente invencion y la comparacion de sus resultados con un ejemplo de la tecnica anterior del tipo mostrado en la Figura 4 muestran un desgaste muy reducido en los extremos de las paletas y el revestimiento lateral adyacente durante aproximadamente el mismo tiempo de funcionamiento.
Como puede verse en la fotograffa de la Figura 6, hay un gran desgaste en las paletas auxiliares de este impulsor conocido.
En cambio, las paletas auxiliares del impulsor de la Figura 7 se hallan en estado considerablemente mejor que las mostradas en la Figura 6, pese a haber estado en funcionamiento en un entorno similar durante un periodo de tiempo similar.
La realizacion 30 del impulsor de la Figura 8 esta formada con paletas auxiliares 31 que tienen sus bordes delantero y terminal curvos en vez de rectos como en las realizaciones de las figuras 5 y 7. En la Figura 6 se muestra la disposicion de la tecnica anterior correspondiente. De nuevo, esta realizacion de la presente invencion muestra un desgaste muy reducido en los extremos de las paletas si se compara con su equivalente de la tecnica anterior para tiempos de funcionamiento similares.
La realizacion de la Figura 9 muestra otra variacion mas del perfil para las paletas auxiliares 41 del impulsor 40.
Finalmente, debe entenderse que pueden incorporarse diversas alteraciones, modificaciones o adiciones a las diversas construcciones y disposiciones de las partes sin desviarse de las reivindicaciones de la invencion.
Claims (11)
- 510152025REIVINDICACIONES1. Un impulsor para bomba centnfuga destinada al manejo de mezclas Uquidas que contienen solidos particulados, incluyendo el impulsor (20) un refuerzo anterior con caras opuestas, una porcion de borde periferico exterior y un eje de rotacion, una serie de paletas de bombeo en una de las caras del refuerzo anterior que sobresalen del eje de rotacion, cada una de las cuales tiene una porcion de borde periferico exterior, y el impulsor incluye ademas un refuerzo posterior donde las paletas de bombeo estan situadas entre los refuerzos anterior y posterior y hay una serie de paletas auxiliares (26) en la otra cara del refuerzo anterior, estando dichas paletas de bombeo caracterizadas por que cada una de las paletas auxiliares (26) cuenta con una porcion de borde exterior en donde la dimension Da desde el eje de rotacion hasta la porcion de borde periferico exterior del refuerzo anterior es mayor que la dimension desde el eje de rotacion hasta la porcion de borde exterior de las paletas auxiliares Db y mayor que la dimension Dc desde el eje de rotacion hasta la porcion de borde periferico exterior de las paletas de bombeo.
- 2. Un impulsor segun la reivindicacion 1 en el que el impulsor incluye ademas paletas auxiliares 26 que se encuentran en la otra cara tanto del refuerzo anterior como el posterior.
- 3. Un impulsor segun la reivindicacion 1 en el que la dimension Da del refuerzo posterior es superior a las dimensiones Db y Dc.
- 4. Un impulsor segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que Db y Dc son las mismas.
- 5. Un impulsor segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que Db y Dc se diferencian en un 5 %.
- 6. Un impulsor segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que Db es inferior a 0,95 Da.
- 7. Un impulsor segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que Db / Da tienen un valor entre 0,65 y0,95.
- 8. Un impulsor segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que Db / Da tienen un valor entre 0,65 y 0,9.
- 9. Un impulsor segun la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2 en el que la dimension Da desde el eje de rotacion hasta la porcion de borde periferico exterior de uno de los refuerzos es superior a la dimension Da desde el eje de rotacion hasta la porcion de borde periferico exterior del otro refuerzo.
- 10. Un impulsor segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que cada una de las paletas auxiliares cuenta con un borde exterior que esta orientado en angulo Z con respecto a una lmea paralela al eje de rotacion.
- 11. Un impulsor segun la reivindicacion 9 en el que el angulo Z es de 45°.
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